DE60122811T2 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Zylindermoments einer Brennkraftmaschine mit elektromagnetisch betriebenen Ventilen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Zylindermoments einer Brennkraftmaschine mit elektromagnetisch betriebenen Ventilen Download PDF

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Description

  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Steuern des Drehmoments einer in einem Fahrzeug oder einer ähnlichen Ausrüstung installierten Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung, genauer ausgedrückt, das Steuern des Drehmoments einer Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung, welche mit Mechanismen zum elektromagnetischen Öffnen und Schließen der Einlaßventile und der Auslaßventile durch eine elektromagnetische Kraft ausgerüstet ist.
  • 2. Stand der Technik
  • In den letzten Jahren wurden Mechanismen zum willkürlichen Verändern des Öffnungs- und des Schließzeitpunktes der Einlaßventile und der Auslaßventile einer Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung entwickelt, welche den durch das Öffnen und Schließen dieser Ventile und den beim Ansaugen der Luft auftretenden Verlust an mechanischer Energie zu verhindern und die Wärmeeffizienz der Brennkraftmaschine zu verbessern.
  • Von diesen Mechanismen zum elektromagnetischen Betätigen der Einlaß- und der Auslaßventile sind einige mit einem aus magnetischem Material gefertigten, hin und her. bewegbaren Anker, einem Elektromagnet, welcher beim Anlegen einer Spannung erregt wird und den Anker in Ventilschließrichtung bewegt, einem Elektromagnet, welcher beim Anlegen einer Spannung den Anker in Ventilöffnungsrichtung bewegt, einer Druckfeder, welche den Anker in Ventilschließrichtung drückt, und einer Druckfeder, welche den Anker in Ventilöffnungsrichtung drückt, ausgerüstet.
  • Mit einem solchen elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismus werden die Einlaß- und die Auslaßventile nicht wie mit einem herkömmlichen Ventilbetätigungsmechanismus durch die Drehkraft der Maschinenabtriebswelle (Kurbelwelle) geöffnet und geschlossen, so daß kein Drehmomentverlust zu verzeichnen ist.
  • Somit erfolgt bei einer solchen elektromagnetischen Betätigungseinheit das Öffnen und Schließen der Einlaß- und der Auslaßventile nicht von der drehenden Kurbelwelle, sondern durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Ventilöffnungsmagnet bzw. den Ventilschließmagnet, so daß der Öffnungszeitpunkt und der Schließzeitpunkt der Ventile willkürlich geändert werden können. Demzufolge ist zum Steuern der Luftansaugmenge für jeden Zylinder kein Drosselventil erforderlich, so daß der aus dem Drosselventil resultierende Ansaugluftpumpverlust eliminiert werden kann.
  • Außerdem kann mit einem elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismus der beim Verbrennen des Gemischs in jedem Zylinder erzeugte Druck, d.h. das von jedem Zylinder erzeugte Drehmoment in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung, der Fahrzeugfahrgeschwindigkeit usw. präzise gesteuert werden.
  • Um diesen Forderungen gerecht zu werden, wurde im Dokument Wo 99/47800 (und im Dokument EP 1063407 in englischer Sprache) eine Vorrichtung zum elektromagnetischen Steuern der Einlaßventile und der Auslaßventile einer Mehrzylindermaschine vorgeschlagen. Diese an jedem Zylinder einer Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung angeordnete elektromagne tische Vorrichtung steuert das Öffnen und Schließen der Einlaß- und der Auslaßventile automatisch in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Maschine. Außerdem oder alternativ kann ein an jedem Zylinder angeordnetes Drosselventil gesteuert werden. Im japanischen Dokument 10-37727 ist eine Vorrichtung zum automatischen Steuern der Einlaß- und der Auslaßventile einer Mehrzylindermaschine beschrieben. Diese Vorrichtung gewährleistet das Angleichen der Drehmomente in allen Zylindern durch Korrigieren der Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaß- und der Auslaßventile, um in jeden Zylinder die gleiche Luftmenge zu saugen.
  • Von einer solchen Vorrichtung zum Steuern der Einlaß- und der Auslaßventile einer Mehrzylindermaschine wird das Maschinendrehmoment als Ganzes gesteuert, wobei die Zylinderdrehmomente einander angeglichen werden. Wenn in diesem Fall das Drehmoment der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung als Ganzes vergrößert oder verkleinert wird, werden die von allen Zylindern erzeugten Drehmomente im Block vergrößert oder verkleinert. Da eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Drehmomente relativ stark sein kann, wird beim Schalten des Fahrzeuggetriebes ein Beschleunigung/Brems-Stoß erzeugt.
  • Die Drehmomentsteuerung der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung ist nicht an ein Schalten des Fahrzeuggetriebes geknüpft und ein Beschleunigung/Brems-Stoß beim Schalten des Getriebes kann auftreten.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer im Anspruch 1 definieren Ausrüstung und eines im Anspruch 16 definierten Verfahrens zum präzisen Steuern des Drehmoments einer Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung entsprechend den Betriebsbedingungen der Maschine und/oder der Fahrzeugfahrbedingungen. Weitere Aspekte der Erfindung und Merkmale vorteilhafter Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Wenn bei einer mit elektromagnetisch betätigten Ventilen ausgerüsteten Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung das Maschinenzieldrehmoment aus den Betriebsbedingungen der Maschine, den Fahrbedingungen des von einer solchen Maschine angetriebenen Fahrzeugs usw. bestimmt wird, erfolgt die Berechnung des von einem Zylinder geforderten Zieldrehmoments auf der Grundlage des Maschinenzieldrehmoments und die Bestimmung der Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile und/oder der Auslaßventile in Übereinstimmung mit dem Zylinderzieldrehmoment.
  • Im Luftansaugkanal der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung ist ein Drosselventil zum Einstellen der durch den Ansaugkanal strömenden Luft angeordnet, wobei von einem Öffnungsgradbestimmungselement der Öffnungsgrades des Drosselventils in Übereinstimmung mit dem von einer Recheneinheit berechneten Zylinderzieldrehmoment bestimmt wird.
  • In diesem Fall werden die Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile und/oder der Auslaßventile auf der Grundlage des von einem Zylinder geforderten Zieldrehmoments bestimmt, wobei jeder Zylinder das dem Zieldrehmoment entsprechende Drehmoment erzeugt. Mit anderen Worten, das Drehmoment der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung wird auf der Grundlage der Einzelsteuerung der Zylinderdrehmomente gesteuert.
  • Somit ist die Steuerung des Drehmomentes der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung eine Feinsteuerung. Wenn das Drehmoment der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung ver größert oder verkleinert werden soll, besteht die Möglichkeit des allmählichen Vergrößerns oder Verkleinerns des Drehmomentes der entsprechenden Zylinder linear gemäß der Verbrennungsfolge (Zündfolge).
  • Es besteht die Möglichkeit, die elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismen in Kombination mit dem Ansaugdrosselventil zu nutzen, um die in die Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung zu saugenden Luftmenge, d.h. die Maschinenlast zu steuern und die zum Erreichen des Zieldrehmomentes für jeden Zylinder erforderliche exakte Luftmenge zu gewährleisten.
  • Von einer Recheneinheit kann das Zieldrehmoment jedes Zylinders der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung individuell berechnet werden. In diesem Fall bestimmt ein Ventiltaktgeber individuell die Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile und/oder der Auslaßventile aller Zylinder in Übereinstimmung mit dem von der Recheneinheit individuell berechneten Zylinderzieldrehmomenten.
  • Das Zieldrehmoment der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung wird durch Korrigieren des aus der Maschinenlast, der Maschinendrehzahl usw. bestimmten Basiszieldrehmoments unter Beachtung verschiedener Korrekturfaktoren erhalten.
  • Zu den Korrekturfaktoren gehören ein Drehmoment zum Absorbieren eines aus dem Schalten eines automatischen Fahrzeuggetriebes resultierenden Beschleunigungs-/Brems-Stoßes, ein Drehmoment zum Absorbieren des Beschleunigungs-/Brems-Stoßes, welcher beim Betätigen einer Zusatzeinheit in Form eines Klimaanlagenkompressors mit einem Teil der von der Brennkraftmaschine erzeugten Leistung, ein Drehmoment zum Absorbieren des Beschleunigungs-/Brems-Stoßes, welcher aus dem Trägheitsmoments eines stufenlosen Getriebes (CVT) resultiert, und ein Drehmoment zum Absorbieren des Bremsstoßes, welcher aus dem Abbremsen eines von einer Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung angetriebenen Fahrzeugs von einer vorbestimmten Geschwindigkeitsobergrenze resultiert.
  • Unter diesem Aspekt kann die Brennkraftmaschine mit einer Brennstoffeinspritzsteuereinheit zum Bestimmen der Brennstoffeinspritzmenge und/oder des Brennstoffeinspritzzeitpunktes für jeden Zylinder in Übereinstimmung mit dem von der Recheneinheit berechneten Zylinderzieldrehmoment ausgerüstet werden. Wenn die Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile und/oder der Auslaßventile der einzelnen Zylinder in Übereinstimmung mit dem Zylinderzieldrehmoment bestimmt werden, können die Luftansaugmengen der Zylinder sich voneinander unterscheiden. In einem solchen Fall muß die Brennstoffeinspritzmenge der Luftansaugmenge jedes Zylinders angepaßt werden.
  • Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung kann außer den bereits erwähnten Komponenten, d.h. den elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismen, der Zylinderzieldrehmomentberechnungseinheit, der Ventiltaktbestimmungseinheit und der Ventilsteuereinheit, ein im Ansaugverteiler angeordnetes Element zum Erfassen des im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung erzeugten Unterdrucks aufweisen.
  • In diesem Fall bestimmt die Ventiltaktbestimmungseinheit die Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile und/oder der Auslaßventile aus dem von der Berechnungseinheit berechneten Zylinderzieldrehmoment und dem vom Unterdruckerfassungselement erfaßten Unterdruck im Ansaugverteiler. Das ist darauf zurückzuführen, daß das Drehmoment der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung unter Einbeziehung eines durch Unterdruck betätigten Systems in Form eines Bremskraftverstärkers, einer Abgasrückführeinheit zum Zurückführen eines Teils des Abgases in das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine und anderer Einheiten gesteuert wird.
  • Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung elektromagnetische Ventilbetätigungsmechanismen zum Öffnen und Schließen der Einlaßventile oder/und der Auslaßventile durch eine elektromagnetische Kraft, ein Getriebe mit stufenlos änderbarem Übersetzungsverhältnis und ein Steuerelement zum Steuern des elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismus oder/und des Getriebes in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der jeweiligen anderen Komponente, d.h. in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Getriebes bzw. des Ventilbetätigungsmechanismus, aufweisen.
  • Gemäß diesem Aspekt wird der elektromagnetische Ventilbetätigungsmechanismus oder/und das Getriebe in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der jeweils anderen Komponente, d.h. in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Getriebes bzw. des Ventilbetätigungsmechanismus gesteuert. Dadurch kann das Fahrverhalten weiter verbessert werden.
  • Die Steuereinheit kann den elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismus und die Charakteristik des Öffnens der Einlaßventile oder/und der Auslaßventile in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Getriebes steuern. Gemäß diesem Aspekt wird die Öffnungscharakteristik der Einlaßventile oder/und der Auslaßventile der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Getriebes gesteuert. Dadurch besteht die Möglichkeit, den aus dem Schalten des Getriebes resultieren Beschleunigungs- /Brems-Stoß zu absorbieren und somit das Fahrverhalten weiter zu verbessern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen sind ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt schematisch den Aufbau des Kraftübertragungssystems bei einem mit einer Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgerüsteten Fahrzeug.
  • 2 zeigt den Aufbau einer Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung.
  • 3 zeigt den Aufbau eines einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 4 zeigt im Flußplan die Einzelzylinderdrehmomentsteuerung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 5 zeigt im Flußplan ein Steuergrößenberechnungsprogramm gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 6 zeigt in Diagrammform die Drehmomentänderung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung, wenn alle Zylinder zusammen der Drehmomentsteuerung unterliegen.
  • 7 zeigt in Diagrammform die Drehmomentänderung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung, wenn die Zylinder einzeln der Drehmomentsteuerung unterliegen.
  • 8 zeigt im Flußplan ein Programm zum Steuern des Ventiltaktes gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung
  • 9 zeigt im Flußplan die Einzelzylinder-Drehmomentsteuerung gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen konkrete Ausführungsformen einer Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 1 zeigt schematisch den Aufbau des Kraftübertragungssystems bei einem mit einer Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß dieser Erfindung ausgerüsteten Fahrzeug.
  • In 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G), das Bezugszeichen 101 einen Drehmomentwandler (T/C), das Bezugszeichen 102 ein stufenloses Getriebe (CVT), das Bezugszeichen 103 eine Kardanwelle, das Bezugszeichen 104 ein Differentialgetriebe. Die Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 dient als Fahrzeugantriebsquelle. Der Drehmomentwandler (T/C) 101 ist an die Abtriebswelle (Kurbelwelle) der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 gekoppelt und verstärkt das Kurbelwellendrehmoment. Das stufenlose Getriebe (CVT) 102 ist an die Abtriebswelle des Drehmomentwandlers (T/C) 101 gekoppelt und verändert nicht schrittweise, sondern kontinuierlich deren Drehzahl. Die Kardanwelle 103 ist an die Abtriebswelle des stufenlosen Getriebes (CVT) gekuppelt. Das Differentialgetriebe 104 ist an die Kardanwelle 103 gekuppelt und überträgt über eine Antriebswelle 105 das Kardanwellendrehmoment auf die Antriebsräder 106.
  • Das stufenlose Getriebe (CVT/) 102 kann ein normales PIV-Getriebe sein. Dieses Getriebe hat zwei Riemenscheiben mit je einem über die Drehwelle bewegbaren Rotationskörper und einem stationären Rotationskörper, einen die beiden Riemenscheiben verbindenden Riemen und ein Betätigungselement zum Verschieben der bewegbaren Rotationskörper durch Hydraulikdruck zwecks Änderung der Nutbreite der Riemenscheiben und somit Änderung des Riemenmitnahmedurchmessers. Die Drehwelle einer der beiden Riemenscheiben ist an die Abtriebswelle des Drehmomentwandlers (T/C) 101, die der anderen Riemenscheibe an die Kardanwelle 103 gekuppelt.
  • Bei diesem PIV-Getriebe (CVT) verändert das nicht dargestellte Betätigungselement die Nutbreite der Riemenscheiben (d.h. den Riemenmitnahmedurchmesser) bei Beibehaltung einer konstanten Riemenspannung und somit das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Drehmomentwandler (T/C) 101 und der Kardanwelle 103.
  • Das stufenlose Getriebe (CVT) 102 kann aber auch ein Ring-Getriebe sein, welches paarige Scheiben mit ringförmigen Flächen und eine zwischen diesen Scheiben angeordnete Antriebswalze aufweist, wobei die Scheiben die Antriebswalze neigen und somit den Berührungsdurchmesser ändern, um das Übersetzungsverhältnis zu ändern.
  • Das PIV-Getriebe (CVT) 102 ist auf der Eingangsseite mit einem Drehzahlsensor 201 zur Erzeugung eines der Eingangsdrehzahl entsprechenden Signals und auf der Ausgangsseite mit einem Drehzahlsensor 202 zur Erzeugung eines der Ausgangsdrehzahl entsprechenden Signals ausgerüstet.
  • Die in 2 dargestellte Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 ist eine Kraftstoffmaschine, welche meh rere Zylinder 21 aufweist. Die Brennkraftmaschine 1 hat einen mit den Zylindern 21 und einem Kühlkanal 1c versehenen Zylinderblock 1b und einen an dessen oberen Abschnitt befestigten Zylinderkopf 1a.
  • Die als Maschinenausgangswelle dienende Kurbelwelle 23 ist im Zylinderblock 1b drehbar gelagert und an jeden im entsprechenden Zylinder 21 gleitend angeordneten Kolben 22 gekuppelt.
  • Von der Oberseite jedes Kolbens 22 und den über dem Kolben liegenden Flächen des Zylinderkopfes 1a wird eine Brennkammer 24 gebildet. Im Zylinderkopf 1a ist eine auf die Brennkammer 24 gerichtete Zündkerze 25 angeordnet. Eine Zündspule 25a speist die Zündkerze 25 mit Strom.
  • Der Zylinderkopf 1a ist mit zwei Einlaßkanälen 26 und zwei Auslaßkanälen 27 versehen, welche in die Brennkammer 24 münden. Am Zylinderkopf 1a ist ein Brennstoffeinspritzventil 32 befestigt, dessen Einspritzöffnung den Einlaßkanälen 26 gegenüber liegt.
  • Im Zylinderkopf 1a sind mehrere hin und her bewegbaren Einlaßventile 28 angeordnet, welche die Einlaßkanäle 26 öffnen und schließen. Jedes Einlaßventil 26 ist an einen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30 (nachfolgen einlaßseitiger elektromagnetischer Betätigungsmechanismus genannt) gekuppelt. Wenn der einlaßseitige elektromagnetische Betätigungsmechanismus 30 mit Strom gespeist wird, erzeugt dieser eine die Einlaßventile 28 hin und her bewegende elektromagnetische Kraft.
  • Im Zylinderkopf 1a sind auch hin und her bewegbare Auslaßventile 29 angeordnet, welche die Auslaßkanäle 27 öffnen und schließen. Jedes Auslaßventil 29 ist an einen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31 (nachfolgend auslaßseitiger elektromagnetischer Betätigungsmechanismus genannt) gekuppelt. Wenn der auslaßseitige elektromagnetische Betätigungsmechanismus mit Strom gespeist wird, erzeugt dieser eine die Auslaßventile 29 hin und her bewegende elektromagnetische Kraft.
  • Nachfolgend werden der einlaßseitige und der auslaßseitige elektromagnetische Betätigungsmechanismus 30 bzw. 31 detailliert beschrieben. Da diese beiden elektromagnetischen Betätigungsmechanismen einen ähnlichen Aufbau haben, wird aber nur der einlaßseitige elektromagnetische Betätigungsmechanismus 30 beschrieben.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht des einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30. Der Zylinderkopf 1a der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 weist ein am Zylinderblock 1b (nicht dargestellt) befestigtes Unterteil 10 und ein an diesem befestigtes Oberteil 10 auf.
  • Die Einlaßkanäle 26 für jeden Zylinder sind im Zylinderkopfunterteil 10 vorhanden. Die Einlaßkanäle 26 sind an der in die Brennkammer 24 mündenden Seite mit einem Ventilsitz 12 für den Einlaßventilkörper 28a versehen.
  • Im Zylinderkopfunterteil 10 ist eine von der Innenwand jedes Einlaßkanals 26 bis zu dessen Oberseite sich erstreckende Durchgangsbohrung mit zylindrischem Querschnitt vorhanden. In dieser Durchgangsbohrung ist eine rohrförmige Ventilführung 13 als Gleitlager für den Schaft 28b des jeweiligen Einlaßventils 28 angeordnet.
  • Das Zylinderkopfoberteil 11 ist mit einer Bohrung 14 mit kreisförmigem Querschnitt zur Aufnahme einer ersten und einer zweiten Buchse 301 bzw. 302 versehen. Die konzentrisch zur Ventilführung 13 sich erstreckende Bohrung 14 hat im oberen Abschnitt einen kleinen Durchmesser 14a, im unteren Abschnitt einen größeren Durchmesser 14b.
  • Die ringförmigen Buchsen 301 und 302 sind aus einem weichen magnetischen Werkstoff gefertigt. Die mit einem Flansch 301a versehene Buchse 301 wird von oben, die mit einem Flansch 302a versehen Buchse 302 von unten in den Abschnitt 14a der Bohrung 14 eingesetzt. Die Flansche 301a und 302a gewährleisten die Beibehaltung eines vorbestimmter Abstandes 303 zwischen den beiden Buchse 301 und 302.
  • Die erste Buchse 301 wird von einer mit einem Flansch 305a versehenen und mit Schrauben 304 am Zylinderkopfoberteil 11 befestigten rohrförmigen oberen Kappe 305 abgedeckt. Bei dieser Ausführungsform drückt die Unterseite der oberen Kappe 305 einschließlich deren Flansch 305a gegen die Oberseite der ersten Buchse 301 und fixiert diese im Zylinderkopfoberteil 11.
  • Eine ringförmige untere Kappe 307 mit einer Ausnehmung für den Flansch 302a der zweiten Buchse 302 und einem dem Durchmesser des Abschnitts 14b angepaßten Außendurchmesser wird mit Schrauben 306 am Zylinderkopfoberteil 11 befestigt und fixiert die zweite Buchse 302 in diesem.
  • Die auf den Spalt 303 gerichtete Fläche der ersten Buchse 301 ist mit einer Nut zur Aufnahme einer ersten elektromagnetischen Spule 308, die auf den Spalt 303 gerichtete Fläche der zweiten Buchse 302 mit einer Nut zur Aufnahme einer zweiten elektromagnetischen Spule 309 versehen.
  • Im Spalt 303 ist ein aus einem weichen magnetischen Werkstoff gefertigter ringförmiger Anker 311 angeordnet. Der Außendurchmesser des Ankers 311 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Spaltes 303. In Achsrichtung des Ankers 311 ist in diesem ein zylindrischer Schaft 310 befestigt. Der obere Abschnitt des Schaftes 310 erstreckt sich durch die hohle erste Buchse 301 bis in die obere Kappe 305, dessen unterer Abschnitt durch die hohle zweite Buchse 302, so daß der Schaft 310 zusammen mit dem Anker in Achsrichtung hoch und runter bewegt werden kann.
  • Am oberen Ende des Schaftes 310 ist eine Aufnahme 312 in Form einer ringförmigen Scheibe befestigt. In die obere Bohrung der oberen Kappe 305 wird eine Einstellschraube 313 gedreht. Zwischen der Aufnahme 312 und der Einstellschraube 313 ist ein Federsitz 315 angeordnet, gegen welchen die Feder 314 drückt. Der Außendurchmesser des Federsitzes 315 ist annähernd so groß wie der Innendurchmesser der oberen Kappe 305.
  • Das obere Ende des Schaftes 28b des Einlaßventils 28 berührt das untere Ende des Schaftes 310. An der Peripherie des oberen Abschnitts des Schaftes 28b ist eine Aufnahme 28c in Form einer kreisförmigen Scheibe befestigt. Zwischen der Aufnahme 28c und dem Zylinderkopfunterteil 10 ist eine Feder 316 angeordnet.
  • Wenn die erste und die zweite elektromagnetische Spule 308 bzw. 309 stromlos sind, drückt die obere Feder 314 den Schaft 310 nach unten (in Öffnungsrichtung des Einlaßventils), die untere Feder 316 das Einlaßventil 28 nach oben (in Schließrichtung des Einlaßventils 28). Dadurch werden der Schaft 310 und das Einlaßventils 28 in einer bestimmten Stellung, d.h. in ihrer neutralen Stellung elastisch gegeneinander gedrückt.
  • Die von den Federn 314 und 316 zu erzeugenden Kräfte werden so eingestellt, daß diese den Anker 311 in die neutrale Stellung bringen, d.h. in der Mitte des Spaltes 303 zwischen der ersten Buchse 301 und der zweiten Buchse 302 positionieren. Wenn durch Toleranzen der Komponenten oder durch die mit der Zeit eintretenden Veränderungen dieser Komponenten der Anker 311 nicht die neutrale Stellung erreicht, wird mit der Einstellschraube 313 die entsprechende Justierung vorgenommen.
  • Die Länge des Schaftes 310 und die des Schaftes 28b werden so gewählt, daß der Ventilkörper 28a die Mittelstellung zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen einnimmt, wenn der Anker 311 in der Mitte des Spaltes 303 positioniert ist.
  • Wenn die erste elektromagnetische Spule 308 mit elektrischer Spannung gespeist wird, erzeugt der einlaßseitige elektromagnetische Betätigungsmechanismus 30 eine den Anker 311 in Richtung erste Buchse 301 verschiebende Kraft. Wenn die zweite elektromagnetische Spule 309 mit elektrischer Spannung gespeist wird, erzeugt der einlaßseitige elektromagnetische Betätigungsmechanismus 30 eine den Anker 311 in Richtung zweite Buchse 302 verschiebende Kraft.
  • Mit anderen Worten, durch abwechselndes Speisen der ersten elektromagnetischen Spule 308 und der zweiten elektromagnetischen Spule 309 wird der Anker 311 hoch und runter und somit der Ventilkörper 28a in Richtung Öffnen bzw. Schließen bewegt. Durch entsprechendes Steuern des Zeitpunktes für das Speisen der ersten elektromagnetischen Spule 308 und der zweiten elektromagnetischen Spule 309 mit elektrischer Spannung und durch entsprechende Wahl der Spannungsgröße können die Zeitpunkte für das öffnen und Schließen des Einlaßventils 28 festgelegt werden.
  • Wie aus 2 hervor geht, münden die Einlaßkanäle 26 der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 in den jeweiligen Abzweig des am Zylinderkopf 1a befestigten Verteilers 33. Der Verteiler 33 ist an einen Saugbehälter 34 zum Pulsierungsdämpfen der angesaugten Luft angeschlossen. Von diesem Saugbehälter 34 führt eine Luftleitung 35 zu einem Reinigungsbehälter 36 zum Entfernen von Staub und Schmutz aus der angesaugten Luft.
  • An der Luftleitung 35 ist eine Luftstrommeßvorrichtung 44 angeordnet, welche ein der Menge des durch die Leitung strömenden Luft entsprechendes elektrisches Signal sendet. In der Luftleitung 35 ist in Strömungsrichtung gesehen hinter der Luftstrommeßvorrichtung 44 ein Drosselventil 39 zum Einstellen der Luftansaugmenge angeordnet. Das Drosselventil 39 ist ein Beispiel des gemäß der Erfindung verwendeten Einlaßdrosselventils.
  • An dem von einem Betätigungselement 40 bewegten Drosselventil 39 ist ein Drosselstellungssensor 41 und ein Gaspedalstellungssensor 43 befestigt. Das Betätigungselement 40 ist ein Schrittmotor oder ein ähnliches Bauelement, welcher bzw. welches durch Speisen mit einer elektrischen Spannung das Drosselventil 39 entsprechend öffnet und schließt. Der Drosselstellungssensor 41 erzeugt ein dem öffnungsgrad des Drosselventils 39 entsprechendes elektrisches Signal. Der Gaspedalstellungssensor 42 ist mechanisch mit dem Gaspedal verbunden und erzeugt ein der Stellung des Gaspedals 42 entsprechendes elektrisches Signal.
  • Die Auslaßkanäle 27 der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 münden in den jeweiligen Abzweig des am Zylinderkopf 1a befestigten Verteilers 45. Der Verteiler 45 ist über einen Abgasreinigungskatalysator 46 an ein Abgasrohr 47 angeschlossen. Hinter dem Katalysator im Abgasrohr ist ein Schalldämpfer (nicht dargestellt) angeordnet.
  • Am Abgasverteiler 45 ist ein Sensor 48 angeordnet, welcher das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator 46 strömenden Abgases erfaßt und ein dem erfaßten Verhältnis entsprechendes elektrisches Signal erzeugt.
  • Der Abgasreinigungskatalysator 46 ist ein Dreiwege-Katalysator, ein Absorptions-Reduktions-Katalysator, ein selektiver NOx-Reduktionskatalysator oder eine Kombination aus diesen. Ein Dreiwege-Katalysator entfernt Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) aus dem Abgas, wenn das in den Abgasreinigungskatalysator 46 strömende Abgas ein Luft/Brennstoff-Verhältnis nahe dem stöchiometrischen Wert hat. Ein Absorptions-Reduktions-Katalysator absorbiert die im Abgas enthaltenen Stickoxide (NOx), wenn das in den Abgasreinigungskatalysator 46 strömende Abgas ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis hat, gibt die absorbierten Stickoxide wieder frei, reduziert und reinigt diese, wenn das in den Abgasreinigungskatalysator strömende Abgas das stöchiometrische oder ein fettes Luft/Brennstoff-Verhältnis hat. Ein selektiver NOx-Reduktionskatalysator reduziert und reinigt die im Abgas enthaltenen Stickoxide (NOx), wenn das in den Abgasreinigungskatalysator 46 strömende Abgas ein Luft/Brennstoff-Verhältnis hat, welches auf Sauerstoffüberschuß hinweist, und wenn ein bestimmtes Reduktionsmittel vorhanden ist.
  • Die Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 ist mit einem Kurbelwellenstellungssensor 51 und einem Kühlmitteltemperatursensor 52 ausgerüstet. Zum Kurbelwellenstellungssensor 51 gehört ein am Ende der Kurbelwelle 23 befestigter Taktgeberrotor 51a und ein neben diesem am Zylinderblock 1b angeordneter elektromagnetischer Aufnahmesensor 51b. Der ebenfalls am Zylinderblock 1b angeordnete Kühlmitteltemperatursensor 52 erfaßt die Temperatur des durch den Kühlmittelkanal 1c strömenden Kühlmittels.
  • Wie aus 1 hervor geht, wird in Verbindung mit der bereits erwähnten Kraftübertragungskette ein aus einer elektronischen Steuereinheit (erstes Steuergerät) 200 (nachfolgend CVT-ECU genannt) zum Steuern des stufenlosen Getriebes (CVT) 102 sowie des Drehmomentwandlers (T/C) 101 und einer elektronischen Steuereinheit (nachfolgend E-ECU genannt) zum Steuern der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 zusammengesetztes Hauptsteuergerät verwendet.
  • An die CVT-ECU 200 sind über elektrische Verdrahtungen verschiedene Sensoren wie zum Beispiel ein Sensor 201 zum Erfassen der Eingangsdrehzahl und ein Sensor 202 zum Erfassen der Ausgangsdrehzahl angeschlossen. Außerdem sind an die CVT-ECU 200 über elektrische Verdrahtungen ein im stufenlosen Getriebe (CVT) 102 eingebautes Schaltelement (nicht dargestellt) und ein im Drehmomentwandler (T/C) 101 eingebautes Element (nicht dargestellt) zum Schalten einer Sperrkupplung angeschlossen. Durch Nutzung der von den genannten Sensoren erzeugten Signale als Parameter kann die CVT-ECU 200 das Schalten des stufenlosen Getriebes (CVT) 102 und das Schalten der Sperrkupplung des Drehmomentwandlers (T/C) 101 steuern.
  • Wie aus 2 hervor geht, sind der Drosselstellungssensor 41, der Gaspedalstellungssensor 43, die Luftstrommeßvorrichtung 44, der Sensor 48 zum Erfassen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses, der Kurbelwellenstellungssensor 51 und der Kühlmitteltemperatursensor 52 über elektrische Verdrahtungen an die E-ECU 20 anggeschlossen. Die von diesen Sensoren erzeugten Signale werden in die E-ECU 20 eingegeben. An die E-ECU 20 sind über elektrische Verdrahtungen auch die Zündspule 25a, der eingangsseitige elektromagnetische Betätigungsmechanismus 30, der ausgangsseitige elektromagnetische Betätigungsmechanismus 31, das Brennstoffeinspritzventil 32, das Drosselbetätigungselement 40 usw. angeschlossen. Durch Nutzung der von den Sensoren erzeugten Signale als Parameter kann die E-ECU 20 die Zündspule 25a, den eingangsseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den ausgangsseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Brennstoffeinspritzventil 32, das Drosselbetätigungselement 40 usw. steuern.
  • Die CVT-ECU 200 und die E-ECU 20 sind über eine Kommunikationsleitung miteinander verbunden und tauschen über diese Signale aus, so daß die Möglichkeit der gemeinsamen Steuerung der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 und des stufenlosen Getriebes (CVT) 102 besteht.
  • Während der gemeinsamen Steuerung der CVT-ECU 200 und der E-ERCU 20 berechnet die E-ECU 20 die vom Fahrzeug zu erbringende erforderliche Antriebskraft (Antriebszielkraft) aus dem vom Gaspedalstellungssensors 43 erzeugten Signal (Beschleunigeröffnungsgrad) und aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, ermittelt aus dem vom ausgangsseitigen Drehzahlsensors 202 erzeugten Signal.
  • Außer der Antriebszielkraft und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet die E-ECU 20 unter Einbeziehung der Betriebsbedingungen der ebenfalls von der Brennkraftmaschine angetriebenen Hilfskomponenten, wie zum Beispiel dem Klimaanlagenkompressor, die von der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 geforderte Ausgangsleistung (Maschinenzielleistung).
  • In einem Versuch, die Maschinenzielleistung zu ermitteln, bestimmt die E-ECU 20 die Maschinenzieldrehzahl und das Maschinenzieldrehmoment, um die Abgasemission und den Brennstoffverbrauch zu senken. Die von der E-ECU 20 ermittelte Maschinenzieldrehzahl wird der CVT-ECU 200 mitgeteilt.
  • Aus der Maschinenzieldrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt die CVT-ECU 200 den Schaltplan für das stufenlose Getriebe (CVT) 102.
  • Die E-ECU 20 addiert zum Maschinenzieldrehmoment das Trägheitsmoment der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 (Maschinenträgheitsmoment), das Trägheitsmoment des stufenlosen Getriebes CVT, Beschleunigungs-/Bremsstoß-Absorptionsdrehmomente und ein Bremsstoß-Absorptionsdrehmoment, um den Drehmomentplan für einen bestimmten Zeitraum (zum Beispiel für 720 Grad Umdrehung der Kurbelwelle 23) zu erhalten. Das Trägheitsmoment wird aus der Maschinendrehzahl der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 bestimmt. Das Trägheitsmoment des stufenlosen Getriebes CVT wird aus der in die CVT-ECU 200 eingegebenen Eingangswellendrehzahl. Mit einem der Beschleunigungs-/Bremsstoß-Absorptionsdrehmomente soll der aus dem Betätigen der Sperrkupplung des Drehmomentwandlers (T/C) 101 oder der aus dem Schalten des stufenlosen Getriebes durch die CVT-ECU 200 resultierende Beschleunigungs-/Brems-Stoß absorbiert werden. Mit dem anderen Beschleunigungs-/Bremsstoß-Absorptionsdreh moment soll der Beschleunigungs-/Brems-Stoß, welcher aus der von der Traktionssteuereinheit (nicht dargestellt), der ABS-Steuereinheit usw. erhobenen Forderung zum Beschleunigen oder Bremsen resultiert, absorbiert werden. Das Bremsstoßabsorptionsdrehmoment soll den Bremsstoß absorbieren, welcher aus dem erforderlichen Abbremsen des Fahrzeugs bei Erreichen einer vorbestimmten oberen Geschwindigkeitsgrenze resultiert.
  • Die genannten Beschleunigungs-/Bremsstoß-Absorptionsdrehmomente werden im voraus experimentell berechnet und können in Form einer Tabelle im ROM der E-ECU 20 oder CVT-ECU 200 gespeichert werden.
  • Wenn der Schaltplan und der Drehmomentplan auf diese Weise bestimmt werden, steuert die CVT-ECU 200 auf der Grundlage des Schaltplans das Schalten des stufenlosen Getriebes (CVT) 102 und auf der Grundlage des Drehmomentplans das von jedem einzelnen Zylinder zu erzeugenden Drehmoments. Die Drehmomentsteuerung ist die Basis dieser Ausführungsform.
  • Nachfolgend wird die Einzelzylinder-Drehmomentsteuerung gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
  • Zur Einzelzylinder-Drehmomentsteuerung durch die E-ECU 20 läuft das in 4 dargestellte Programm ab. Dieses Programm wird im voraus im ROM der E-ECU 20 gespeichert und in bestimmten Zeitabständen (z.B. nach jeweils 720 Grad Umdrehung der Kurbelwelle 23) durchgeführt.
  • In Schritt S401 wird von der E-ECU 20 der zuletzt abgelaufene Drehmomentplan erhalten. Im nachfolgenden Schritt S402 bestimmt die E-ECU 20 auf der Grundlage des zuletzt abgelaufenen Drehmomentplans die Zylinder 21, welche wirksam werden sollen (wirksame Zylinder), und die Zylinder 21, welche unwirksam sein sollen (unwirksame Zylinder).
  • In Schritt S403 bestimmt die E-ECU 20 das von jedem einzelnen wirksamen Zylinder 21 zu erzeugende Zieldrehmoment.
  • Wenn zum Beispiel die Forderung nach Vergrößerung des Drehmoments der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 besteht, bestimmt die E-ECU 20 die allmähliche Vergrößerung des Zieldrehmoments jedes einzelnen wirksamen Zylinders 21 in Übereinstimmung mit der Zündfolge.
  • Wenn die Forderung nach Verringerung des Drehmoments der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 besteht, bestimmt die E-ECU 20 die allmähliche Verringerung des Zieldrehmoments jedes einzelnen wirksamen Zylinders 21 in Übereinstimmung mit der Zündfolge.
  • In Schritt S404 bestimmt die E-ECU die jeweiligen Steuersignalgrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Brennstoffeinspritzventil 32, die Zündspule 25a und das Drosselbetätigungselement 40.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen bestimmt die E-ECU 20 die jeweiligen Steuersignalgrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Brennstoffeinspritzventil 32, die Zündspule 25a und das Drosselbetätigungselement 40 gemäß dem in 5 dargestellten Programm.
  • Gemäß diesem Programm bestimmt die E-ECU 20 in Schritt S501, ob der Abgasreinigungskatalysator 46 schon aktiviert ist.
  • Der Abgasreinigungskatalysator 46 ist zum Beispiel aktiviert, wenn seit dem Starten der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist oder diese überschritten wurde. Der Abgasreinigungskatalysator 46 gilt auch als aktiviert, wenn seit dem Starten der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 die akkumulierte Luftansaugmenge gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Wert. Alternativ dazu kann auf dem Abgasreinigungskatalysator 46 ein Sensor angeordnet werden, welcher ein der Bodentemperatur des Abgasreinigungskatalysators 46 entsprechendes elektrisches Signal sendet. Wenn das Ausgangssignal dieses Sensors eine der Aktivierungstemperatur entsprechende Größe erreicht oder diese überschreitet, gilt der Abgasreinigungskatalysator 46 als aktiviert.
  • Wenn in Schritt S501 bestätigt wird, daß der Abgasreinigungskatalysator 46 aktiviert ist, geht die E-ECU 20 zu Schritt S502 über, um zu ermitteln, ob das Flag „1" in dem im RAM der E-ECU 20 vorgesehenen Bereich für das Erfassen des Unterdrucks im Einlaßverteiler gespeichert ist.
  • Wenn im Saugbehälter 34 die Erzeugung eines Unterdruck für den Einlaßverteiler 34 erforderlich ist, d.h. auf den nicht dargestellten Bremskraftverstärker ein Unterdruck wirken soll oder die im nicht dargestellten Brennstofftank erzeugten Brennstoffdämpfe im Einlaßsystem der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 umgewälzt werden sollen, wird in den genannten Bereich das Flag „1" eingespeichert. Wenn im Saugbehälter 34 die Erzeugung eines Unterdrucks für den Einlaßverteiler nicht erforderlich ist, wird in den genannten Bereich das Flag „0" eingespeichert.
  • Wenn in Schritt S502 ermittelt wird, daß in den genannten Bereich nicht das Flag „1", sondern das Flag „0" eingespeichert wurde, geht die E-ECU 20 zu Schritt S503 über, um aus der Maschinendrehzahl, dem vom Gaspedalstellungssensor 43 gesendeten Signal (Beschleunigeröffnungsgrad) usw. zu ermitteln, ob die Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 im Niedriglastbereich arbeitet.
  • Wenn in Schritt S503 eine positive Antwort gegeben wird, geht die E-ECU 20 zu Schritt S504 über, um die Steuergrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Drosselbetätigungselement 40, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündspule 25a zu bestimmen und somit bei Gewährleistung des Zylinderzieldrehmoments den Brennstoffverbrauch der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 zu minimieren.
  • Das heißt, die E-ECU 20 bestimmt die Steuergrößen so, daß das in den entsprechenden Zylindern 21 zu verbrennende Luft/Gas-Gemisch ein Luft/Brennstoff-Verhältnis mit Sauerstoffüberschuß (mageres Verhältnis) hat, das Abgas aus den Abgaskanälen 27 über die Brennkammer 24 in die Einlaßkanäle 26 zurückgeführt wird und somit die intern umgewälzte Abgasmenge zunimmt.
  • D.H., die E-ECU 20 bestimmt zum Beispiel die Steuergrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Drosselbetätigungselement 40, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündspule so, daß
    • (1) das Drosselventil vollständig geöffnet ist, um Ansaugluftpumpverluste zu verhindern,
    • (2) die Brennstoffeinspritzmenge der zum Erreichen des Zylinderzieldrehmoments erforderlichen entspricht,
    • (3) das Zünden zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu welchem das maximale Drehmoment erhalten wird (d.h. bei der größten Effizienz der Umwandlung des durch Verbrennung des Gemischs erzeugten Drucks in das Drehmoment der Kurbelwelle 23),
    • (4) die Einlaßventile relativ spät geöffnet werden, um ein Zurückdrücken des im vorhergehenden Ausstoßhub in der Brennkammer verbliebenen verbrannten Gases in die Einlaßkanäle 26 zu verhindern,
    • (5) die Einlaßventile bei höchster Fülleffizienz im Bereich stabiler Verbrennung geschlossen werden,
    • (6) die Auslaßventile geöffnet werden, wenn der durch Verbrennen des Gemischs erzeugte Druck effektiv umgesetzt ist (d.h. nahe dem unteren Totpunkt des Kolbens 22 bei der Kolbenabwärtsbewegung im Ausstoßhub,
    • (7) die Auslaßventile relativ früh geschlossen werden, um einen Teil des verbrannten Gases in der Brennkammer 24 zu belassen.
  • Wenn in Schritt S503 ermittelt wird, daß die Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G)) 1 nicht im Niedriglastbereich, sondern im Mittellast- bis Starklastbereich arbeitet, geht die E-ECU 20 zu Schritt S505 über, um die Steuergrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Drosselbetätigungselement 25a, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündspule 25a so zu bestimmen, damit die Temperatur in der Brennkammer 24 jedes Zylinders 21 niedrig bleibt und wenig Stickoxide (NOx) gebildet werden.
  • Das heißt, die E-ECU 20 erhöht die Menge an zirkulierendem Abgas, gibt ein brennstoffreiches (fettes) Luft/Brennstoff- Gemisch vor und bestimmt die Steuergrößen so, daß das Kompressionsverhältnis jedes Zylinders 21 verringert wird.
  • So bestimmt die E-ECU 20 zum Beispiel die Steuergrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, das Drosselbetätigungselement 40, das Brennstoffeinspritzventil 32, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Drosselventil und die Zündspule 25a so, daß
    • (1) das Drosselventils 39 minimal geöffnet ist, um die minimal erforderliche Luftansaugmenge zu gewährleisten,
    • (2) die Brennstoffeinspritzmenge der zum Erreichen des Zylinderzieldrehmoments erforderlichen Menge entspricht,
    • (3) der Zündzeitpunkt verzögert wird, um den Verbrennungsdruck zu reduzieren,
    • (4) die Einlaßventile 28 relativ spät geöffnet werden, um ein Zurückdrücken des beim vorhergehenden Ausstoßhub in der Brennkammer 24 verbliebenen verbrannten Gases in die Einlaßkanäle 26 zu verhindern),
    • (5) die Einlaßventile 28 bei sinkendem Kompressionsverhältnis geschlossen werden (d.h. erst nach Überschreiten des unteren Totpunktes im Ansaughub,
    • (6) die Auslaßventile 29 relativ zeitig geöffnet werden, um das sehr heiße verbrannte Gas frühzeitig auszustoßen,
    • (7) die Auslaßventile relativ zeitig geschlossen werden, um einen Teil des verbrannten Gases in der Brennkammer 24 zu belassen.
  • Wenn das Fahrzeug beim Betreiben der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 im Mittellast- bis Starklastbereich die obere Geschwindigkeitsgrenze erreicht hat, kann die E-ECU 20 das Zylinderzieldrehmoment entsprechend verringern, um die Fahrzeuggeschwindigkeit auf oder unter den oberen Grenzwert zu bringen, und in Übereinstimmung mit dem korri gierten Zylinderzieldrehmoment die Steuersignalgrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Drosselbetätigungselement 40, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündspule 25a bestimmen.
  • Wenn in Schritt S502 das Flag „1" im genannten Bereich gespeichert ist, geht die E-ECU 20 zu Schritt S506 über, um das Drosselbetätigungselement 40 so zu steuern, daß im Einlaßkanal hinter dem Drosselventil 29 (Saugbehälter 34) der gewünschte Unterdruck erzeugt wird, und um die Steuergrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündspule 25a zu bestimmen.
  • So bestimmt die E-ECU 20 zum Beispiel die Steuergrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Drosselbetätigungselement 40, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündspule 25a so, daß
    • (1) das Drosselventil 39 entsprechend geöffnet ist, um im Einlaßverteiler den erforderlichen Unterdruck zu erhalten,
    • (2) die Brennstoffeinspritzmenge der zum Erreichen des Zylinderzieldrehmoments erforderlichen entspricht,
    • (3) der Zündzeitpunkt dem zum Erreichen des maximalen Zylinderdrehmoments erforderlichen entspricht,
    • (4) die Einlaßventile 28 zu dem Zeitpunkt geöffnet werden, zu welchem im Einlaßverteiler ein Unterdruck entsteht (z.B. am oberen Totpunkt beim Ansaughub,
    • (5) die Einlaßventile 28 zu dem Zeitpunkt geschlossen werden, wenn im Einlaßverteiler ein Unterdruck entsteht (z.B. am unteren Totpunkt beim Ansaughub)
    • (6) die Auslaßventile 29 zu dem Zeitpunkt geöffnet werden, zu welchem eine hohe Ausstoßeffizienz und/oder eine starke Maschinenleistung zu verzeichnen ist (z.B. am unteren Totpunkt beim Ausstoßhub),
    • (7) die Auslaßventile 29 zu dem Zeitpunkt geschlossen werden, zu welchem eine hohe Ausstoßeffizienz und/oder eine starke Maschinenleistung zu verzeichnen ist (z.B. am oberen Totpunkt beim Ausstoßhub).
  • Bei der sogenannten Steuerung ohne Drosselbetätigung, bei welcher die Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile 28 und der Auslaßventile 29 bei vollständig geöffnetem Drosselventil 39 verändert werden, um die Luftansaugmenge zu steuern, entspricht der Druck im Saugbehälter 34 (Druck im Ansaugverteiler) immer etwa dem Atmosphärendruck. Wenn das Öffnen und Schließen der Einlaßventile 28 und der Auslaßventile 29 bei etwa Atmosphärendruck im Ansaugverteiler erfolgt, kann bei der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 die gewünschte Luftansaugmenge erhalten werden. Wenn aber die Luftansaugmenge durch Steuerung des Öffnungsgrades des Drosselventils 39 und der Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile 28 und der Auslaßventile 29 erforderlich wird, zum Beispiel dann, wenn im Einlaßverteiler ein Unterdruck erzeugt werden muß, müssen die Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile 28 und der Auslaßventile 29 in Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Druck im Einlaßverteiler gesteuert werden.
  • Deshalb ist am Saugbehälter 34 ein Drucksensor angeordnet, dessen Ausgangssignal (entsprechend dem tatsächlichen Druck im Ansaugverteiler) der E-ECU 20 zum Steuern der Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile 28 und der Auslaßventile 29 und des Öffnungsgrades des Drosselventils 39 dient, um die gewünschte Luftansaugmenge der Brennkraft maschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 durch diese Steuerung zu gewährleisten.
  • Wenn in Schritt S501 ermittelt wird, daß der Abgasreinigungskatalysator 46 noch nicht aktiviert ist, geht die E-ECU 20 zu Schritt S507 über, um durch Bestimmen der Steuergrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Drosselbetätigungselement 40, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündspule 25a die Menge an unverbrannten Brennstoffbestandteilen (HC) im Abgas zu verringern.
  • Mit anderen Worten, die E-ECU 20 bestimmt die Steuergrößen so, daß das Gemisch ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis hat, die Verringerung des Unterdrucks im Einlaßverteiler das Brennstoffzerstäuben fördert und durch Rückströmen von Abgas der Atmosphärendruck im Einlaßverteiler 33 und in den Einlaßkanälen 26 steigt.
  • Die E-ECU 20 bestimmt zum Beispiel die Steuergrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Drosselbetätigungselement 40, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündkerze 25 so, daß
    • (1) das Drosselventil 39 minimal geöffnet ist, um die erforderliche minimale Luftansaugmenge zu gewährleisten,
    • (2) die Brennstoffeinspritzmenge der zum Erreichen des Zylinderzieldrehmoments erforderlichen entspricht,
    • (3) der Zündzeitpunkt dem zum Erreichen des maximalen Drehmoments erforderlichen entspricht,
    • (4) die Einlaßventile 28 geöffnet werden, wenn die durch die Einlaßkanäle 26 in die Brennkammer 24 strömende Ansaugluft die höchste Strömungsgeschwindigkeit erreicht (z.B. mög lichst spät, damit die Pumpverluste den zulässigen Wert nicht überschreiten),
    • (5) die Einlaßventile 28 geschlossen werden, wenn das höchste Kompressionsverhältnis erreicht ist (z.B. am unteren Totpunkt im Ansaughub),
    • (6) die Auslaßventile 29 relativ spät geöffnet werden, um die Dauer des Gemischverbrennens zu verlängern,
    • (7) die Auslaßventile relativ zeitig geschlossen werden, damit ein Teil des Abgases in die Einlaßkanäle 26 und den Einlaßverteiler 33 zurückströmen kann.
  • Gemäß diesem Programm zur Berechnung der Steuergrößen wird zur Verringerung der Mengen an unverbrannten Brennstoffbestandteilen im Abgas ein HC-Reduktionsprozeß durchgeführt, wenn der Abgasreinigungskatalysator 46 noch nicht aktiviert ist. Es besteht jedoch die Möglichkeit, den Abgasreinigungskatalysator 46 anzuwärmen und dadurch früher zu aktivieren.
  • Zum vorzeitigen Aktivieren des Abgasreinigungskatalysators durch Anwärmen bestimmt die E-ECU 20 die Steuergrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Drosselbetätigungselement 40, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündkerze 25 zum Beispiel so, daß das aus den einzelnen Zylindern 21 ausgestoßene Abgas eine hohe Temperatur erreicht.
  • So kann die E-ECU 20 zum Beispiel die Steuergrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Drosselbetätigungselement 40, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündkerze 25 so bestimmen, daß
    • (1) das Drosselventil 39 entsprechend geöffnet wird, um die maximale Luftansaugmenge für den Bereich der stabilen Gemischverbrennung zu gewährleisten,
    • (2) die Brennstoffeinspritzmenge der zum Erreichen des Zylinderzieldrehmoments erforderlichen entspricht,
    • (3) der Zündzeitpunkt im Bereich stabiler Brennstoffverbrennung maximal verzögert wird,
    • (4) die Einlaßventile 28 zu dem Zeitpunkt geöffnet werden, wenn die Abgasrückführmenge gering ist,
    • (5) die Einlaßventile 28 nahe dem unteren Totpunkt im Ansaughub geschlossen werden,
    • (6) die Auslaßventile 29 relativ zeitig geöffnet werden, um hochtemperiertes Abgas auszustoßen,
    • (7) die Auslaßventile 29 zu einem Zeitpunkt geschlossen werden, zu welchem eine minimale Menge an verbranntem Gas in der Brennkammer 24 verbleibt.
  • Von der E-ECU 20 wird das in 5 dargestellte Steuergrößenberechnungsprogramm bei Verwendung eines Ventiltaktbestimmungselements, eines Brennstoffeinspritztaktbestimmungselements und eines Drosselventilöffnungsgradbestimmungselements gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt.
  • Wie aus 4 hervor geht, erfolgt nach dem Berechnen der Steuersignalgrößen in Schritt S404 der Übergang zu Schritt S405, um den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündspule 25a für jeden wirksamen Zylinder 21 und das Drosselbetätigungselement 40 in Übereinstimmung mit den in Schritt S404 bestimmten Steuersignalgrößen zu steuern. Außerdem steuert die E-ECU 20 den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Brennstoff einspritzventil 32 und die Zündspule 25a für jeden unwirksamen Zylinder 21 so, daß dessen Einlaßventile 28 und Auslaßventile 29 vollständig geschlossen und dessen Brennstoffeinspritzventil 32 und Zündkerze 25 unwirksam werden.
  • Die E-ECU 20 führt das in 4 dargestellte Einzelzylinder-Drehmomentsteuerprogramm mit der Zylinderzieldrehmomentberechnungseinheit und der Ventilsteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung durch.
  • Da bei der beschriebenen Ausführungsform die Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile 28 und der Auslaßventile 29 für jeden Zylinder separat gesteuert werden können, besteht auch die Möglichkeit, das Drehmoment der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 durch separates Steuern jedes einzelnen Zylinders zu steuern.
  • Wenn bei dieser Steuerung die Drehmomente alle Zylinder 21 gleichzeitig vergrößert werden, um das Drehmoment der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 zu vergrößern, erfolgt die allmählich Drehmomentvergrößerung entsprechend 6. Wenn aber das Drehmoment jedes einzelnen Zylinders 21 vergrößert wird, besteht die Möglichkeit einer relativ linearen Drehmomentvergrößerung gemäß 7 und einer Verbesserung der Antriebsfähigkeit.
  • Bei dieser Ausführungsform wird das Zylinderzieldrehmoment unter Beachtung des Trägheitsmoments der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1, des Trägheitsmoments des stufenlosen Getriebes (CVT) 102 und der Beschleunigungs-/Bremsstoß-Absorptionsdrehmomente berechnet. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Auftreten eines aus dem Schalten und dem Trägheitsmoment des stufenlosen Getriebes (CVT) 102 re sultierenden Beschleunigungs-/Brems-Stoßes abzuschwächen und das Fahrverhalten zu verbessern.
  • Bei dieser Ausführungsform werden die Brennstoffeinspritzmenge, der Drosselventilöffnungsgrad, der Zündzeitpunkt und die Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile 28 und der Auslaßventile 29 durch Realisierung des Zylinderzieldrehmoments gesteuert. Dadurch kann die Drehmomentsteuerung der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 präziser durchgeführt werden.
  • Bei der vorher beschriebenen Ausführungsform wird das Zylinderzieldrehmoment für jeden einzelnen Zylinder 21 vorgegeben, während bei dieser Ausführungsform das Zylinderzieldrehmoment für einen Zylinder zu einem willkürlichen Zeitpunkt vorgegeben wird.
  • Wenn die Zylinderzieldrehmomente für alle Zylinder 21 einzeln vorgegeben werden, muß über einen Zyklus (720 Grad Drehwinkel der Kurbelwelle 23) die Vorgabe des Zylinderzieldrehmoments mehrfach entsprechend der Anzahl an Zylindern erfolgen. Das erfordert eine große Berechnungskapazität der E-ECU 20. Besonders dann, wenn die Kurbelwelle 23 sehr schnell dreht, wird die E-ECU 20 zeitweise stark belastet.
  • Deshalb wird bei dieser Ausführungsform das Zylinderzieldrehmoment zu einem willkürlichen Zeitpunkt für einen Zylinder, d.h. einen speziellen Zylinder (z.B. jenen, welcher zuerst den Ansaughub durchführt) vorgegeben.
  • Genauer ausgedrückt, die E-ECU 20 führt das in 8 dargestellte Programm zur Bestimmung des Ventiltaktes in bestimmten Zeitabständen durch.
  • Der vorbestimmte Zeitabstand kann konstant sein und nicht synchron zum Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 einhergehen, und das ist kürzer als die Zeit, über welche bei schnell laufender Brennkraftmaschine die Kurbelwelle um 720 Grad drehen muß.
  • In Schritt S801 des in 8 dargestellten Steuerprogramms erfaßt die E-ECU 20 die Drehzahl der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 und wird über das in Verbindung mit der CVT-ECU 200 gemäß der vorhergehenden Ausführungsform berechnete zuletzt wirksame Maschinendrehmoment informiert.
  • In Schritt S802 bestimmt die E-ECU 20 die wirksamen und die unwirksamen Zylinder 21 gemäß dem in Schritt S801 übermittelten Maschinenzieldrehmoment.
  • In Schritt S803 wird von der E-ECU 20 das von jedem wirksamen Zylinder 21 geforderte Zylinderzieldrehmoment berechnet.
  • In Schritt S804 bestimmt die E-ECU 20 für einen Zylinder die Steuersignalgrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Brennstoffeinspritzventil 32, die Zündspule 25a und das Drosselbetätigungselement 40 auf der Grundlage des in Schritt S803 berechneten Zylinderzieldrehmoments.
  • Das Verfahren zur Berechnung der Steuersignalgrößen für den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Brennstoffeinspritzventil 32, die Zündspule 25a und das Drosselbetätigungselement 40 ist identisch dem bei der vorhergehenden Ausführungsform durchgeführten und wird deshalb nicht noch einmal erläutert.
  • In Schritt S805 speichert die E-ECU 20 die in Schritt S804 berechneten Steuersignalgrößen in deren RAM ein und beendet dann das Programm.
  • Bei Durchführung dieses Programms zur Bestimmung des Ventiltaktes durch die E-ECU 20 werden in vorbestimmten Intervallen die im RAM gespeicherten Steuersignalgrößen auf den neuesten Stand gebracht.
  • Die E-ECU 20 führt die in 9 dargestellte Einzelzylinder-Drehmomentsteuerung separat von der beschriebenen Ventiltaktbestimmungssteuerung durch. Die Durchführung wird in vorbestimmten Zeitabständen, d.h. synchron zum Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 (z.B. immer dann, wenn der Kurbelwellenstellungssensor 51 eine bestimmte Anzahl an Impulssignalen ausgibt.
  • In Schritt S901 dieses Programms erfaßt die E-ECU 20 aus dem vom Kurbelwellstellungssensor 51 ausgegebenen Signal die tatsächliche Drehstellung (den tatsächlichen Drehwinkel) der Kurbelwelle 23.
  • In Schritt S902 vergleicht die E-ECU 20 den in Schritt S901 erfaßten tatsächlichen Kurbelwinkel mit den Ventiltaktbestimmungsphasen bei allen Zylindern 21 (repräsentiert durch die Kurbelwinkel) und ermittelt daraus, ob es einen Zylinder 21 gibt, dessen Ventiltaktbestimmungsphase mit dem tatsächlichen Kurbelwinkel übereinstimmt.
  • Der Ventiltakt wird im voraus für jeden Zylinder 21 ermittelt. Dieser Ventiltakt entspricht dem vorhergehenden, bei welchem in jedem Zylinder 21 der Einlaßhub (der Auslaß- oder Entspannungshub) abläuft.
  • Wenn in Schritt S902 ermittelt wird, daß es keinen Zylinder 21 gibt, dessen Ventiltaktbestimmungsphase mit dem tatsächlichen Kurbelwinkel übereinstimmt, unterbricht die E-ECU 20 vorübergehend den Programmablauf.
  • Wenn aber in Schritt S902 ein Zylinder 21 ermittelt wird, dessen Ventiltaktbestimmungsphase mit dem tatsächlichen Kurbelwinkel übereinstimmt, geht die E-ECU 20 zu Schritt S903 über.
  • In Schritt S903 ermittelt die E-ECU 20, ob der in Schritt S902 bestimmte Zylinder 21, dessen Ventiltaktbestimmungsphase mit dem tatsächlichen Kurbelwinkel übereinstimmt, der wirksame oder der unwirksame Zylinder ist.
  • Wenn in Schritt S903 bestimmt wird, daß der Zylinder 21, dessen Ventiltaktbestimmungsphase mit dem tatsächlichen Kurbelwinkel übereinstimmt, der unwirksame Zylinder ist, geht die E-ECU 20 zu Schritt S908 über, um die das Arbeiten des unwirksamen Zylinders 21 zu stoppen.
  • Wenn während der Stoppsteuerung der unwirksame Zylinder 21 von einer Pumpe nicht gespeist werden soll, steuert die E-ECU 20 zum Beispiel den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30 und den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, um wenigstens entweder die Einlaßventile 28 oder die Auslaßventile 29 vollständig geschlossen zu halten, und das Brennstoffeinspritzventil 32 sowie die Zündspule 25a, um das Brennstoffeinspritzen und das Zünden zu unterbinden.
  • Wenn der unwirksame Zylinder 21 von einer Pumpe gespeist werden soll, steuert die E-ECU 20 zum Beispiel den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30 und den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, um während des Ansaughubs des unwirksamen Zylinders 21 die Einlaßventile 28 und während des Ausstoßhubs die Auslaßventile 29 geöffnet zu halten, und das Brennstoffeinspritzventil 32 sowie die Zündspule 25a so zu steuern, daß das Brennstoffeinspritzen und das Zünden verhindert werden.
  • Nach Abschluß von Schritt S908 unterbricht die E-ECU 20 vorübergehend den Programmablauf.
  • Wenn aber in Schritt S903 bestimmt wird, daß der Zylinder 21, dessen Ventiltaktbestimmungsphase mit dem tatsächlichen Kurbelwinkel übereinstimmt, der wirksame Zylinder ist, geht die E-ECU 20 zu Schritt S904 über, um die bei der bereits erwähnten Ventiltaktbestimmungssteuerung bestimmten zuletzt wirksamen Steuersignalgrößen aus dem RAM zu lesen. Danach geht der Ablauf zu Schritt S905 über.
  • In Schritt S905 steuert die E-ECU 20 den einlaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 30, den auslaßseitigen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 31, das Brennstoffeinspritzventil 32 und die Zündkerze 25 für den wirksamen Zylinder 21 auf der Grundlage der in Schritt S904 gelesenen Steuersignalgrößen, und das Drosselbetätigungselement 40 auf der Grundlage der in Schritt S904 gelesenen Steuersignalgröße.
  • Nach Abschluß von Schritt S905 unterbricht die E-ECU 20 vorübergehend den Programmablauf.
  • Wenn die E-ECU 20 das Einzelzylinder-Drehmomentsteuerprogramm durchführt, wird das Zieldrehmoment des Zylinders, welcher außer Synchronisation zum Arbeitszyklus der Brenn kraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 gesetzt wurde, einem entsprechenden anderen Zylinder 21 zugewiesen.
  • Demzufolge hat gemäß dieser Ausführungsform die E-ECU 20 nur die Aufgabe, das Zieldrehmoment eines Zylinders für einen Zeitraum vorzugeben, welcher nicht synchron ist zum Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Berechnungsbelastung der E-ECU 20 zu verringern.
  • Durch Optimierung der Intervalle, in welchen die Ventiltaktbestimmungssteuerung durchgeführt wird, ist es zum Beispiel ebenfalls möglich, die Ventiltaktbestimmungssteuerung mehrmals entsprechend der Anzahl an Zylindern während eines Zyklus im Niedrigdrehzahlbereich, d.h. während eines langen Zyklus, dagegen ein- oder zweimal während eines Zyklus im Hochdrehzahlbereich, d.h. während eines kurzen Zyklus durchzuführen.
  • In diesem Fall wird im niedrigen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 das Drehmoment jedes Zylindern separat, im hohen Drehzahlbereich das Drehmoment mehrerer Zylinder zusammen gesteuert.
  • Das Gemisch in jedem Zylinder wird im höheren Drehzahlbereich in kürzeren Abstanden als im niedrigen Drehzahlbereich gezündet. Selbst wenn bei der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung (E/G) 1 mehrere Zylinder zusammen gesteuert werden, um das Gesamtdrehmoment zu erhalten, verschlechtert sich das Fahrverhalten des Fahrzeugs nicht.
  • Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind die Hauptsteuereinheit, die erste Steuereinheit 200 und die zweite Steuereinheit 20 zu einem programmierten Allzweckcomputer verei nigt. Experten auf diesem Gebiet wissen, daß die Steuereinheit aus einzelnen integrierten Spezialzweckschaltungen (z.B. ASIC) mit einer Haupt- oder Zentralverarbeitungssektion für die Gesamtsystemsteuerung und mit separaten Sektionen zur Durchführung unterschiedlicher spezifischer Berechnungen und für verschiedene Funktionen und andere Verarbeitungsaufgaben, gesteuert von der Zentralverarbeitungssektion, zusammengesetzt sein kann. Die entsprechenden Steuereinheiten können mehrere separate oder programmierbare integrierte elektronische Schaltungen oder Vorrichtungen (z.B. fest verdrahtete elektronische oder logische Schaltungen mit diskreten Elementen oder programmierbare logische Vorrichtungen wie PLD, PLA, PAL usw.) aufweisen. Die entsprechenden Steuereinheiten können geeignete programmierte Allzweckcomputer, z.B. Mikroprozessoren Mikrosteuerelemente oder andere Prozessoren (CPU oder MPU) sein und einzeln oder in Verbindung mit einer oder mehreren peripheren Daten- und Signalverarbeitungsvorrichtungen (z.B. integrierte Schaltungen) verwendet werden. Im allgemeinen kann jede Vorrichtung oder jeder Vorrichtungsverband, welche bzw. welcher die genannten Aufgaben erfüllt, als Steuereinheit verwendet werden. Eine nicht zentrale Verarbeitung ermöglicht maximale Daten/Signal-Verarbeitung und maximale Verarbeitungsgeschwindigkeit.
  • Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, ist aber nicht auf diese beschränkt. Modifikationen und äquivalente Anordnungen sind zu dieser Erfindung gehörend anzusehen.

Claims (19)

  1. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung, welche mit elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismen (30, 31) zum Öffnen und Schließen der zahlreichen Einlaßventile und Auslaßventile (28, 29) ausgerüstet ist und aufweist: eine Zylinderzieldrehmomentberechnungseinheit zum Berechnen des von wenigstens einem der zahlreichen Zylinder 21 zu erzeugenden Zieldrehmomentes in Übereinstimmung mit dem von der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung geforderten Zieldrehmoment, eine Ventiltaktbestimmungseinheit zum Bestimmen des Zeitpunktes für das Öffnen und Schließen der zahlreichen Einlaßventile und Auslaßventile (28, 29) in Übereinstimmung mit Zylinderzieldrehmoment sowie eine Ventilsteuereinheit zum Steuern der elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismen (30, 31) in Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile (28) oder/und der Auslaßventile (29), ein Ansaugdrosselventil (39), dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugdrosselventil (39) für alle der zahlreichen Zylinder (21) verwendet wird, im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung angeordnet ist und die durch den Ansaugkanal strömende Luftmenge ändert, und eine Ventilöffnungsgradbestimmungseinheit zum Bestimmen des Öffnungsgrades des Ansaugdrosselventils (39) in Überein stimmung mit dem von der Zylinderzieldrehmomentberechnungseinheit berechneten Zylinderzieldrehmoment vorgesehen ist.
  2. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderzieldrehmomentberechnungseinheit das Zylinderzieldrehmoment für jeden der zahlreichen Zylinder (21) individuell berechnet, die Ventiltaktbestimmungseinheit den Zeitpunkt für das Öffnen und Schließen des Einlaßventils und des Auslaßventils (28, 29) jedes der zahlreichen Zylinder (21) in Übereinstimmung mit dem Zylinderzieldrehmoment jedes Zylinders (21) bestimmt und die Ventilsteuereinheit die elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismen (30, 31) in Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt für das Öffnen und Schließen des Einlaßventils und des Auslaßventils (28, 29) jedes Zylinders (21) steuert.
  3. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinenzieldrehmoment eine das Beschleunigungs-/Bremsstoß-Absorptionsdrehmoment widerspiegelnde Größe ist.
  4. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese außerdem ein stufenlos verstellbares Getriebe (102) aufweist, welches ein Trägheitsmoment hat und dessen Übersetzungsverhältnis automatisch und stufenlos, aber nicht schrittweise veränderbar ist, wobei das Maschinenzieldrehmoment eine das Trägheitsmoment des stufenlosen Getriebes (102) widerspiegelnde Größe ist.
  5. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinenzieldrehmoment eine die Fahrgeschwindigkeit des von der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung angetriebenen Fahrzeugs widerspiegelnde Größe ist.
  6. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese außerdem eine Brennstoffeinspritzsteuereinheit aufweist, welche die Brennstoffeinspritzmenge oder/und den Brennstoffeinspritzzeitpunkt für jeden der zahlreichen Zylinder (21) in Übereinstimmung mit dem von der Zylinderzieldrehmomentberechnungseinheit berechneten Zylinderzieldrehmoment bestimmt.
  7. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese außerdem eine Einheit zum Erfassen des im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine erzeugten und in deren Ansaugverteiler wirkenden Unterdrucks aufweist, wobei die Ventiltaktbestimmungseinheit den Zeitpunkt für das Öffnen und Schließen jedes der zahlreichen Einlaßventile und Auslaßventile (28, 29) auf der Grundlage des von der Zylinderzieldrehmomentberechnungseinheit berechneten Zylinderzieldrehmoments und des im Ansaugverteiler herrschenden Unterdrucks bestimmt.
  8. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderzieldrehmoment für weniger als alle der zahlreichen Zylinder (21) genutzt wird.
  9. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismen (30, 31) die Einlaßventile (28) und die Auslaßventile (29) der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung durch eine elektromagnetische Kraft öffnen und schließen und ein Getriebe mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis (102) schalten, wobei die Brennkraftmaschine außerdem eine Steuereinheit aufweist, welche die elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismen (30, 31) oder/und das Getriebe (102) in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Getriebes (102) bzw. der Antriebsmechanismen (30, 31) steuert.
  10. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismen (30, 31), welche die Einlaßventile (28) und die Auslaßventile (29) durch eine elektromagnetische Kraft öffnen und schließen oder/und das Übersetzungsverhältnis des Getriebes (102) ändern, wobei die Ventilsteuereinheit die Öffnungscharakteristik der Einlaßventile (28) oder/und der Auslaßventile (29) auf der Grundlage der Betriebsbedingungen der elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismen (30, 31) und des Getriebes (102) steuert.
  11. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Automatikgetriebe ist, ein Trägheitsmoment hat und automatisch auf ein anderes Übersetzungsverhältnis schaltbar ist.
  12. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein stufenloses Getriebe (102) ist, ein Trägheitsmoment hat und kontinuierlich, aber nicht schrittweise auf ein anderes Übersetzungsverhältnis schaltbar ist.
  13. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese außerdem eine Berechnungseinheit zum Berechnen des Drehmomentes, welche den aus dem Schalten des Getriebes (102) resultierenden Beschleunigungs-/Brems-Stoß absorbiert, und die Ventilsteuereinheit, welche die zum Erzielen des Beschleunigungs-/Bremsstoß-Absorptionsdrehmoments erforderliche Öffnungscharakteristik steuert, aufweist.
  14. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuereinheit dem Beschleunigungs-/Bremsstoß-Absorptionsdrehmoment das von der Zylinderzieldrehmomentberechnungseinheit berechnete Zylinderzieldrehmoment zuaddiert, den Drehmomentplan der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung bestimmt und auf der Grundlage des Drehmomentplans die Öffnungscharakteristik der Einlaßventile (28) oder/und der Auslaßventile (29) steuert.
  15. Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungscharakteristik die Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Einlaßventile (28) oder/und der Auslaßventile (29) repräsentiert.
  16. Verfahren zum Steuern der zahlreichen Einlaßventile (28) oder/und Auslaßventile (29) mehrerer Zylinder (21) einer Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung, welches aufweist: individuelles Berechnen des von wenigstens einem der zahlreichen Zylinder (21) geforderten Zylinderzieldrehmoments in Übereinstimmung mit dem von der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung geforderten Maschinenzieldrehmoment, Bestimmen des Zeitpunktes für das Öffnen und Schließen des einen Einlaßventils (28) oder/und Auslaßventils (29) in Übereinstimmung mit dem Zylinderzieldrehmoment und elektromagnetisches Steuern der zahlreichen Einlaßventile (28) und Auslaßventile (29) in Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt für das Öffnen und Schließen der zahlreichen Einlaßventile (28) und Auslaßventils (29) oder/und des Ansaugdrosselventils (39), dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugdrosselventil (39) für alle der zahlreichen Zylinder (21) verwendet wird, im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine mit Innenverbrennung angeordnet ist und die durch den Ansaugkanal strömende Luftmenge ändert, und eine Ventilöffnungsgradbestimmungseinheit den Öffnungsgrad des Ansaugdrosselventils (39) in Übereinstimmung mit dem von der Zylinderzieldrehmomentberechnungseinheit berechneten Zylinderzieldrehmoment bestimmt.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderzieldrehmoment für weniger als alle der zahlreichen Zylinder (21) genutzt wird.
  18. Verfahren gemäß Anspruch 16, gekennzeichnet durch Steuern eines elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismus (30, 31) oder/und eines Getriebes (102) in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Getriebes (102) bzw. des Ventilbetätigungsmechanismus (30, 31).
  19. Verfahren gemäß Anspruch 16, gekennzeichnet durch Steuern der Öffnungscharakteristik der Einlaßventile (28) oder/und der Auslaßventile (29) in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Getriebes (102).
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