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    • 专利摘要:
    Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, welche die Ventilöffnungscharakteristik und den Ansaugdruck steuert, um eine genauere Ansaugmenge zu erhalten. Diese Vorrichtung, zu welcher eine Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik und eine Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks gehören, um die Ansaugmenge zu steuern, weist mehrere Einheiten auf, eine Einheit zum Bestimmen der Ansaugzielmenge für den Zeitpunkt nach Ablauf einer bestimmten Zeit, eine Einheit zum Bestimmen des in einer vorbestimmten Zeit einstellbaren Bereichs der Ventilöffnungscharakteristik und eine Einheit zum Bestimmen des in einer vorbestimmten Zeit einstellbaren Ansaugdruckbereichs, wobei die Steuerung der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucks durch die jeweilige Einheit so erfolgt, daß diese auf der Grundlage der Ansaugzielmenge zu den im entsprechenden Bereich vorgegebenen Zielwerten werden.
    公开号:DE102004006776A1
    申请号:DE200410006776
    申请日:2004-02-11
    公开日:2004-09-02
    发明作者:Akira Toyota Eiraku
    申请人:Toyota Motor Corp；
    IPC主号:F01L1-34
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betriffteine Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitinnerer Verbrennung.
    [0002] Eine Ansaugmenge-Steuervorrichtungfür eineBrennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung gemäß dem Stand der Technik istmit einem Ventiltaktänderungsmechanismuszum Steuern des Öffnungszeitpunktesdes Einlaßventilsoder/und des Auslaßventilsund einem Drosselventil zum Steuern des Ansaugdrucks, d.h. der Mengeder in die Brennkammer zu saugenden Luft (nachfolgend „Ansaugmenge" genannt) ausgerüstet, umden Ventilöffnungszeitpunktund den Öffnungsgraddes Drosselventils (genauer ausgedrückt, den Ansaugdruck) koordiniertzu steuern.
    [0003] Bei diesem Typ Ansaugmenge-Steuervorrichtungverursachen Änderungenin der Ventilfedercharakteristik, Reibungsänderungen infolge von Verschmutzungusw. manchmal Verzögerungenbeim Öffnenoder Schließender Ventile jedes Zylinders in unterschiedlicher Länge oderauch nur bei einem einzigen Zylinder. Mit anderen Worten, die Ansaugmengeschwankt manchmal überdie Zeit oder zwischen den einzelnen Zylindern.
    [0004] Im japanischen Dokument 2000-204983ist ein Verfahren offenbart, bei welchem unter Beachtung der gleichenAnsaugmenge durch Verkleinerung des Drosselventilöffnungsgradesund somit Verringerung Ansaugdrucks und demzufolge durch Verlängerungder Öffnungszeitdes Einlaßventils Änderungen oderSchwankungen der Ansaugmenge verhindert werden, obwohl dadurch dieBetätigungszeitverzögerung inBezug auf die gesamte Ventilbetätigungszeit unddie Effektivitätdes Verfahrens verringert werden.
    [0005] Bei der genannten Ansaugmenge-Steuervorrichtungwird die Ansaugzielmenge im allgemeinen aus dem Betriebzustand derBrennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung bestimmt und daraus die Ventilöffnungscharakteristikoder der Ansaugdruck veranschlagt. Für dieses Veranschlagen derVentilöffnungscharakteristikoder des Ansaugdrucks wird ein Verfahren angewendet, bei welchemdie Ansaugzielmenge erhalten und eine optimale Kombination hinsichtlichBrennstoffverbrauch, Emission, Drehmomentschwankung und andererBedingungen in Abhängigkeitvom Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennunggewährleistetwird. Die Ventilöffnungscharakteristikoder der Ansaugdruck, welche (r) auf diese Weise veranschlagt wurde,wird als Zielwert zur Steuerung der Ventilöffnungscharakteristik des Einlaß- oderdes Auslaßventilsoder des Drosselventilöffnungsgradesverwendet.
    [0006] In der Praxis kann aber durch dieerwähnte Zeitverzögerung oderdurch andere Leistungsfaktoren des Ventiltaktänderungsmechanismus usw. die Ventilöffnungscharakteristikoder der Ansaugdruck in der vorbestimmten Zeit (zum Beispiel Steuerperiode) denSteuerzielwert nicht erreicht werden.
    [0007] Die Ventilöffnungscharakteristik oderder Ansaugdruck, welcher) in diesen Fällen gerade noch genutzt werdenkann, ist in Bezug auf die Ansaugmenge zwangsläufig nicht immer optimal. Dasheißt zumBeispiel, daß manchmaleine Ventilöffnungscharakteristikoder ein Ansaugdruck vorliegt, welche r) in der vorbestimmten Zeitinnerhalb des jeweiligen Bereichs einstellbar ist und das Erreichender Ansaugzielmenge oder annähernddieser gewährleisten kann.In einem solchen Fall ist genügendSpielraum fürdas Erreichen einer geeigneten Ansaugmenge vorhanden. Dieses Problemwird aber im erwähnten japanischenDokument 2000-204983 nicht beachtet.
    [0008] Deshalb ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindungdie Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung, welche in der Lage ist, durch Steuern der Ventilöffnungscharakteristikdes Einlaßventilsoder/und des Auslaßventilsund des Ansaugdrucks die Ansaugmenge besser zu steuern.
    [0009] Diese Erfindung beleuchtet verschiedene Aspekteder Bereitstellung der in den Ansprüchen definierten Ansaugmenge-Steuervorrichtungfür eine Brennkraftmaschinemit Innerer Verbrennung.
    [0010] Ein erster Aspekt dieser Erfindungist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschinemit Innerer Verbrennung, welche mit einer Einheit zum Steuern derVentilöffnungscharakteristikdes Ansaugventils oder/und des Auslaßventils und einer Einheitzum Steuern des Ansaugdrucks ausgerüstet ist, um durch Steuerndieser beiden Parameter die Ansaugmenge zu steuern, und mehrereandere Einheiten aufweist, eine Einheit zum Bestimmen der Ansaugzielmengefür denZeitpunkt nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, eine Einheit zumBestimmen des von der Ventilöffnungs charakteristik-Steuereinheitin einer vorbestimmten Zeit einstellbaren Bereichs der Ventilöffnungscharakteristik,eine Einheit zum Bestimmen des von der Ansaugdruck-Steuereinheitin einer vorbestimmten Zeit einstellbaren Bereichs des Ansaugdrucks,wobei von der entsprechenden Einheit die Ventilöffnungscharakteristik und vonder entsprechenden Einheit der Ansaugdruck so gesteuert werden,daß dieseauf der Grundlage der Ansaugzielmenge den im jeweiligen einstellbarenBereich vorgebeben Zielwert erreichen.
    [0011] Wenn die anzusteuernden Zielwerte,das heißtdie Ventilöffnungszielcharakteristikund der Ansaugzieldruck nicht im jeweiligen Bereich liegen und diein der vorbestimmten Zeit einstellbaren Bereiche nicht in Betrachtgezogen werden, kommt es vor, daß die mit diesen Zielwertenerreichte Ansaugmenge sich von der Ansaugzielmenge manchmal erheblich unterscheidet.Wenn aber innerhalb des jeweiligen Bereichs eine andere Ventilöffnungscharakteristik undein anderer Ansaugdruck gewähltwerden, besteht die Möglichkeit,die Ansaugzielmenge oder diese annähernd zu erreichen.
    [0012] Da gemäß der vorliegenden Erfindungdie Steuerung der Ventilöffnungscharakteristikund des Ansaugdrucks auf die innerhalb des jeweiligen einstellbarenBereichs vorgegeben Zielwerte in der vorbestimmten Zeit erfolgt,um die Ansaugzielmenge zu erreichen, wird verhindert, daß unerwünschte Werte derVentilöffnungscharakteristik,des Ansaugdrucks und der Ansaugmenge eingestellt werden. Durch geeignetesEinstellen der Zielwerte fürdie Ventilöffnungscharakteristikund den Ansaugdruck kann eine optimale Ansaugmenge innerhalb deseinstellbaren Bereichs in der vorbestimmten Zeit zuverlässig erreichtwerden, das heißt,daß dieAnsaugmenge optimaler gesteuert wird. Anzumerken ist, daß der in dieserSpezifikation verwendete Begriff „Ventilöffnungscharakteristik" sich auf den Ventilhub,den Aktionswinkel oder/und den Öffnungs-/Schließzeitpunkt bezieht.
    [0013] Ein zweiter Aspekt dieser Erfindungist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß dem erstenAspekt, welche außerdem eineEinheit zum Schätzender Ventilöffnungscharakteristikund des Ansaugdrucks zwecks Einstellens der Ansaugzielmenge nacheinem bestimmten Verfahren aufweist, wobei in dem Fall, daß die Ventilöffnungscharakteristikund der Ansaugdruck, welche von dieser Einheit geschätzt wurde,im jeweiligen einstellbaren Bereich liegen, diese geschätzten Werte alsZielwerte vorgegeben werden, währendin dem Fall, daß dergeschätzteWert der Ventilöffnungscharakteristikoder/und der geschätzteWert des Ansaugdrucks nicht im einstellbaren Bereich liegt/liegen, Werteder Ventilöffnungscharakteristikund des Ansaugdrucks, welche innerhalb des einstellbaren Bereichsliegen und die Ansaugzielmenge oder annähernd diese gewährleisten,als Zielwerte vorgegeben werden.
    [0014] Die Ventilöffnungscharakteristik und derAnsaugdrucks zum Erreichen der Ansaugzielmenge bei optimalen Wertenhinsichtlich Brennstoffverbrauch, Emission, Drehmomentschwankungund weiterer Bedingungen in Übereinstimmungmit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennungwerden nach einem bestimmten Verfahren geschätzt. Die geschätzten Wertesind aber nicht zwangsläufigin der vorbestimmten Zeit einstellbar. Wenn in einem solchen Falldie geschätztenWerte der Ventilöffnungscharakteristikund des Ansaugdrucks zu Zielwerten gemacht werden, kann die mit Bezugauf den ersten Aspekt erläuterteUnzulänglichkeitauftreten. Wenn die geschätzteVentilöffnungscharakteristikoder/und der geschätzteAnsaugdruck nicht im einstellbaren Bereich liegt/liegen, werdengemäß dieserErfindung die Zielwerte fürdiese inner halb des jeweiligen einstellbaren Bereich so vorgegeben,daß diesedie Ansaugzielmenge oder annähernddie Ansaugzielmenge gewährleisten,so daß wieunter dem ersten Aspekt der Erfindung die Möglichkeit besteht, eine optimaleAnsaugmenge innerhalb des einstellbaren Bereiches und in der vorbestimmtenZeit zuverlässigzu erreichen, das heißt einebessere Steuerung der Ansaugmenge durchzuführen.
    [0015] Ein dritter Aspekt dieser Erfindungist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß dem erstenAspekt, wobei im Falle der Bestimmung des in der vorbestimmten Zeiteinstellbaren Bereichs der Ventilöffnungscharakteristik zusätzlicheBeschränkungenhinsichtlich des Betreibens der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennungin Betracht gezogen werden. Auch wenn der Mechanismus und die Leistungder Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik das Einstellender gewünschtenVentilöffnungscharakteristikgewährleistet,kann der Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennungdieser Einstellung entgegen wirken. Da gemäß der vorliegenden Erfindung solcheBeschränkungenin Betracht gezogen werden können,besteht die Möglichkeit,die aus der Steuerung der Ansaugmenge eventuell sich ergebenden Unzulänglichkeitenzu verhindern.
    [0016] Ein vierter Aspekt dieser Erfindungist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß dem drittenAspekt, wobei zu den das Betreiben der Brennkraftmaschine mit InnererVerbrennung betreffenden Beschränkungendie positionelle Beziehung zwischen dem Einlaßventil und dem Auslaßventilund/oder die Ventilöffnungscharakteristik desEinlaßventilsund die des Auslaßventilsgehören. Gemäß dieserErfindung ist es möglich,das eventuelle Auftreten von Unzulänglichkeiten aus der Steuerungder Ansaugmenge beim Betreiben der Brennkraftmaschine mit InnererVerbrennung zu verhindern. So besteht zum Beispiel die Möglichkeit,eine Ventilüberlagerung über einevorbestimmte Größe hinauszu verhindern und dadurch die Menge von Ablagerungen auf dem Einlaßventilzu reduzieren. Wenn außerdemdie Offenstellung oder die Schließstellung des Einlaßventilsals eine Beschränkungdes Betreibens der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung nichthinter eine vorbestimmte Stellung gelangen kann, ist Klopfen derMaschine vermeidbar.
    [0017] Ein fünfter Aspekt der vorliegendenErfindung ist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtunggemäß dem erstenAspekt, wobei im Falle des Bestimmens des in der vorbestimmten zeit einstellbarenAnsaugdruckbereichs weitere das Betreiben der Brennkraftmaschinemit Innerer Verbrennung betreffende Beschränkungen in Betracht gezogenwerden. Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellungeiner Ansaugemenge-Steuervorrichtung gemäß dem fünften Aspekt, wobei zu dendas Betreiben der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung betreffendenBeschränkungengehört,daß derAnsaugdruck unter einem vorbestimmten Druck gehalten wird.
    [0018] Gemäß dem fünften und auch dem sechsten Aspektder vorliegenden Erfindung besteht die Möglichkeit, das Auftreten vonUnzulänglichkeiten,welche sich aus dem Steuern der Ansaugmenge ergeben können, zuverhindern. Wenn gemäß dem sechstenAspekt der Erfindung beim Steuern der Ansaugmenge das Ansteigendes Ansaugdrucks über denvorbestimmten Wert verhindert wird und die Maschine so konstruiertist, daß derAnsaugdruck ein Unterdruck ist, verursacht zum Beispiel durch einen Bremsunterstützungsmechanismus,kann durch entsprechende Vorgabe des vorbestimmten Drucks eine sokonstruierte Maschine gut betrieben werden.
    [0019] Ein siebenter Aspekt der vorliegendenErfindung ist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtungfür eineBrennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung, welche die Ansaugmengedurch eine Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik des Einlaßventilsoder/und des Auslaßventils unddurch eine Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks steuert und weitereEinheiten aufweist, eine Einheit zum Bestimmen der Ansaugzielmengefür denZeitpunkt nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, eine Einheit zumBestimmen der Ventilöffnungszielcharakteristikauf der Grundlage der Ansaugzielmenge, eine Einheit zum Bestimmendes Ansaugzieldrucks auf der Grundlage der Ansaugzielmenge und derVentilöffnungszielcharakteristik,eine Einheit zum Bestimmen des von der Ansaugdrucksteuereinheitin einer vorbestimmten Zweit einstellbaren Ansaugdruckbereichs,eine Einheit zum Bestimmen des einstellbaren Betriebsbereichs ausden einstellbaren Bereichen der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucksund eine Einheit zum Bestimmen eines geeigneten Betriebpunktes ausdem Betriebsbereich, wenn der aus der Ventilöffnungszielcharakteristik unddem Ansaugzieldruck bestimmte Betriebspunkt nicht im einstellbarenBetriebsbereich liegt, und zum Zurücksetzen der von der Einheitzum Steuern der Ventilöffnungscharakteristikund der Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks eingestellten Zielwertevon diesem Betriebspunkt.
    [0020] Ein achter Aspekt der vorliegendenErfindung ist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtunggemäß dem siebentenAspekt, wobei die Bestimmungs- und Rückstelleinheit den Betriebspunktbestimmt, bei welchem die Ansaugzielmenge oder annähernd dieseim einstellbaren Betriebsbereich erreicht wird, und die von derEinheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristikund der Einheit zum Steuern des An saugdrucks eingestellten Zielwertevon diesem Betriebspunkt zurücksetzt.
    [0021] Diese und weitere Aufgaben und Vorteileder vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibungder bevorzugten Ausführungsformen inVerbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher erkennbar.
    [0022] 1 zeigtschematisch die Konfiguration einer mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtunggemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung ausgerüsteten Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung.
    [0023] 2 zeigtschematisch Details des Ansaugsystems usw. der in 1 dargestellten Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung.
    [0024] 3 zeigteine Nockenwelle mit Nocken für einEinlaßventilder in 1 dargestelltenMaschine.
    [0025] 4 zeigtschematisch eine Vorrichtung für dieDurchführungder Nockenbewegung bei der in 1 dargestelltenMaschine.
    [0026] 5 zeigtin Diagrammform die Änderung desVentilhubs sowie den Aktionswinkel des Einlaßventils als Funktion der Nockenbewegung.
    [0027] 6 zeigtDetails der in 1 angedeutetenEinheit zum Verschieben des Ventilöffnungs-/Schließzeitpunktes.
    [0028] 7 zeigtin Diagrammform die Verschiebung des Öffnungs-/Schließzeitpunktes des Einlaßventilsals Funktion der von der Einheit gemäß 6 durchgeführten Bewegung.
    [0029] 8 zeigtim Flußplandas Programm zur Steuerung der Ansaugmenge mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtunggemäß einerAusführungsform dervorliegenden Erfindung.
    [0030] 9 zeigtein Beispiel der Verschiebung eines angenommenen Zielwertes KP innerhalbeines einstellbaren Bereichs Ax bei Übergang von Schritt 111 zuSchritt 113 gemäß dem in 8 dargestellten Programm.
    [0031] 10 zeigtein Beispiel der Verschiebung eines Aktionswinkels Sa in Verbindungmit einem Ansaugdruck Pm zum Erreichen einer Ansaugzielmenge Qaoinnerhalb des einstellbaren Bereichs Ax bei Übergang von Schritt 117 zuSchritt 119 gemäß dem in 8 dargestellten Programm.
    [0032] 11 zeigtein Beispiel der Verschiebung eines Aktionswinkels Sa in Verbindungmit einem Ansaugdruck Pm, bei welchen das Erreichen der AnsaugzielmengeQao nicht innerhalb des Bereichs Ax gewährleistet wird.
    [0033] 12 zeigtin Diagrammform ein Beispiel der mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtunggemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung erreichbaren Änderung der Ansaugmenge Qa,des Aktionswinkels Sa und des Ansaugdrucks Pm als Funktion der Zeit.
    [0034] 13 zeigtein weiteres Beispiel des in 12 dargestelltenDiagramms.
    [0035] 14 zeigtin Diagrammform ein Beispiel der mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtunggemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung erreichbaren Änderung der Ansaugmenge Qa,des Verschiebewinkels evt des Ansaugventilöffnungs-/schließzeitpunktes,des Aktionswinkels Sa, der Offenstellung IVO des Ansaugventils unddes Ansaugdrucks Pm als Funktion der Zeit.
    [0036] Nachfolgend werden in Verbindungmit den beilliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformender vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesen Zeichnungen sindidentische oder ähnliche Elementemit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
    [0037] 1 zeigtschematisch die Konfiguration einer mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtunggemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung ausgerüsteten Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung und 2 Detailsdes Ansaugsystems usw. der in 1 dargestelltenMaschine. In 1 kennzeichnetdas Bezugszeichen 1 den Maschinenkörper, das Bezugszeichen 2 dieEinlaßventile,das Bezugszeichen 3 die Auslaßventile, das Bezugszeichen 4 dieNocken zum Öffnenund Schließender Einlaßventile,das Bezugszeichen 5 die Nocken zum Öffnen und Schließen derAuslaßventile,das Bezugszeichen 6 die mit den Nocken 4 bestückte Nockenwellefür dieEinlaßventileund das Bezugszeichen 7 die mit den Nocken 5 bestückte Nockenwelle für die Auslaßventile.
    [0038] 3 zeigtDetails der mit den Nocken 4 bestückten Nokkenwelle 6 für die Einlaßventile.Wie aus 3 hervor geht, ändert beidieser Ausführungsformdas Profil des Nokkens 4 sich in Richtung Nockenwellenmittellinie,d.h., der Nocken 4 ist links höher als rechts. Wenn das rechteEnde des Nockens 4 den Stößel des Einlaßventilsberührt,wird dessen Hub kürzerals bei Berührungzwischen diesem und dem linken Ende des Nockens 4.
    [0039] Bei dieser Ausführungsform wird mit einer Änderungdes Ventilhubs der Aktionswinkel (d.h. die Öffnungsdauer) des Einlaßventilsgeändert.Demzufolge wird bei dieser Ausführungsformder Aktionswinkel des Einlaßventilsbei einem kurzen Hub (Berührungzwischen dem rechten Ende des Nockens 4 und dem Ventilstößel) kleinerals bei einem langen Hub (Berührungzwischen dem linken Ende des Nockens 4 und dem Ventilstößel).
    [0040] In den 1 und 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 8 dieBrennkammer jedes Zylinders und das Bezugszeichen 9 eineEinheit zum Verschieben der mit den Nocken 4 bestückten Nokkenwelle 6 und somitzum Veränderndes Hubs sowie des Aktionswinkels der Einlaßventile 2. Mit anderenWorten, durch Betätigender Nockenverschiebungseinheit 9 kann die Nockenwelle 6 axialund dadurch der Berührungspunktzwischen dem Ventilstößel unddem Nocken 4 entlang der Nockenkante von links nach rechts(3) verschoben werden.Zwangsläufig wirdauch der Öffnungsbereichder Einlaßventile 2 verändert. DasBezugszeichen 10 kennzeichnet einen Treiber zum Steuernder Nockenverschiebungseinheit 9.
    [0041] Das Bezugszeichen 11 kennzeichneteine Einheit zum Verschieben des Öffnungs-/Schließzeitpunktesohne Veränderungdes Ventilhubs und des Aktionswinkels der Einlaßventile 2. DurchBetätigen dieserEinheit 11 kann der Öffnungs-/Schließzeitpunktder Einlaßventile 2 vorverlegtoder verzögert werden.Dadurch besteht auch die Möglichkeit,die Ventiltaktüberlagerungeinzustellen. Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet ein Steuerventilzum Einstellen des Öldrucksfür dasBetätigender Einheit 11.
    [0042] Das Bezugszeichen 13 kennzeichneteine Kurbelwelle, das Bezugszeichen 14 eine Ölwanne, dasBezugszeichen 15 ein Brennstoffeinspritzelement, das Bezugszeichen 16 einenSensor zum Erfassen des Ventilhubs, des Aktionswinkels und der Verschiebungdes Öffnungs-/Schließzeitpunktesder Einlaßventile 2 unddas Bezugszeichen 17 einen Sensor zum Erfassen der Maschinendrehzahl.Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet einen Ansaugdrucksensorzum Erfassen des Drucks im Ansaugrohr für das Einleiten von Luft indie Zylinder (nachfolgend „Ansaugdruck" genannt), das Bezugszeichen 19 ein Luftstrommeßelement,das Bezugszeichen 20 einen Sensor zum Erfassen der Kühlwassertemperaturder Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung, das Bezugszeichen 21 einenSensor zum Erfassen der Temperatur der aus dem Ansaugrohr in dieZylinder strömendenLuft (nachfolgend „Ansaugtemperatur" genannt) und dasBezugszeichen 22 eine elektronische Steuereinheit (ECU).Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet die Maschinenzylinder,das Bezugszeichen 53 einen Ansaugbehälter, das Bezugszeichen 54 einAbgasrohr, das Bezugszeichen 55 eine Zündkerze und das Bezugszeichen 56 einDrosselventil. Die Bezugszeichen 51 und 52 kennzeichnenAnsaugrohre. Bei dieser Ausführungsformkann der Öffnungsgraddes Drosselventils 56 unabhängig vom Betätigungswegdes Beschleunigungspedals (nachfolgend „Pedalbetätigung" genannt) verändert werden. Der Ansaugdruckwird überden Öffnungsgrad desDrosselventils gesteuert.
    [0043] Bei dieser Ausführungsform wird durch koordiniertesSteuern der Öffnungscharakteristikdes Ansaugventils 2 und des Öffnungsgrades des Drosselventils 56 (genauerausgedrücktdes Ansaugdrucks) die in die Brennkammer 8 zu leitendeLuftmenge gesteuert. Anzumerken ist, daß bei anderen Ausführungsformen dieAnsaugmenge auch durch Steuerung des Öffnungsgrades eines Leerlaufdrehzahl-Steuerventils(nicht dargestellt) gesteuert werden kann.
    [0044] 4 zeigtDetails der in 1 angedeutetenNockenbewegungseinheit 9. In 4 kennzeichnetdas Bezugszeichen 30 einen an die Nockenwelle 6 für die Ansaugventile 2 angeschlossenenMagnet, das Bezugszeichen 31 eine den Magnet 30 nach linksziehende Spule und das Bezugszeichen 32 eine den Magnet 30 nachrechts drückendeDruckfeder. Durch Erhöhungdes die Spule 31 speisenden elektrischen Stroms wird diemit den Nocken 4 bestückte Nockenwelle 6 weiternach links gezogen, so daß der Ventilhubund der Aktionswinkel der Einlaßventile 2 verkleinertwerden.
    [0045] 5 zeigtdie Veränderungdes Ventilhubs und des Aktionswinkels der Einlaßventile 2 bei Betätigung derNockenbewegungseinheit 9. Wie aus 5 hervor geht, werden bei Verringerungdes die Spule 31 speisenden elektrischen Stroms der Ventilhubund der Aktionswinkel der Einlaßventilevergrößert (durchgehendeLinie → gestrichelteLinie → Strich-Punkt-Linie).Bei dieser Ausführungsformwird bei Betätigungder Nockenbewegungseinheit 9 auch der Zeitpunkt verändert, zuwelchem der Hub der Einlaßventile 2 denSpitzenwert erreicht. Genauer ausgedrückt, bei Vergrößerung desHubs der Einlaßventile 2 wirdder Zeitpunkt, zu welchem dieser den Spitzenwert erreicht, nachhinten verschoben, d.h. verzögert.
    [0046] 6 zeigtDetails der in 1 angedeutetenEinheit 11 zum Verschieben des Ventilöffnungs-/Schließzeitpunktes.In 6 kennzeichnet dasBezugszeichen 40 eine Ölleitungzum Verschieben des Öffnungs-/Schließzeitpunktesder Einlaßventile 2 inRichtung Vorverlegung, das Bezugszeichen 41 eine Ölleitungzum Verschieben dieses Zeitpunktes in Richtung Verzögerung unddas Bezugszeichen 42 eine Ölpumpe. Bei Erhöhung des Öldrucksin der Leitung 40 wird der Öffnungs-/Schließzeitpunkt der Einlaßventile 2 vorverlegt.Das heißt, daß die Drehphaseder Nockenwelle 6 in bezug auf jene der Kurbelwelle 13 vorverlegtwird. Dagegen wird bei einer Erhöhungdes Öldrucksin der Leitung 41 der Öffnungs-/Schließzeitpunktder Einlaßventile verzögert. Dasheißt,daß dieDrehphase der Nockenwelle 6 in bezug auf die Kurbelwelle 13 verzögert wird.
    [0047] 7 zeigtdie Verschiebung des Öffnungs-/Schließzeitpunktesder Einlaßventile 2 inAbhängigkeitvon der Betätigungder Einheit 11. Wie aus 7 hervorgeht, wird bei Erhöhungdes Öldrucksin der Leitung 40 der Öffnungs-/Schließzeitpunktder Einlaßventile 2 inRichtung Vorverlegung verschoben (durchgehende Linie → gestrichelteLinie → Strich-Punkt-Linie).Dabei wird aber der Aktionswinkel der Einlaßventile 2 nicht verändert.
    [0048] Anzumerken ist, daß bei dieserAusführungsformvon der Nokkenbewegungseinheit 9 und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit 11 nurdie Öffnungscharakteristikder Einlaßventile 2,aber nicht jene der Auslaßventile 3 verändert wird.Bei einer anderen Ausführungsformbesteht jedoch die Möglichkeit,durch Ausrüstender Maschine mit einer Nokkenbewegungseinheit und einer Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheitfür dieAuslaßventile 3 auchderen Öffnungscharakteristikzu verändern.In diesem Fall kann der Einstellbereich der Ventilüberlagerungvergrößert werden.Bei der vorliegenden Ausführungsformwerden die Einlaßventile 2 vonden Nocken 4 und die Auslaßventile 3 von denNocken 5 mechanisch betätigt,doch bei einer weiteren Ausführungsformbesteht auch die Möglichkeit,nur die Einlaßventile odernur die Auslaßventileoder beide elektromagnetisch zu betätigen.
    [0049] Wie bereits erwähnt, kann mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtungdieser Ausführungsform die Öffnungscharakteristikder Einlaßventile 2 durch dieNockenbewegungseinheit 9 und die Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit11 und der Ansaugdruck durch das Drosselventil 56 gesteuertwerden. Außerdemwird durch koordiniertes Steuern der Ventilöffnungscharakteristik und desAnsaugdrucks die Ansaugmenge gesteuert. Nachfolgend wird in Verbindungmit dem in 8 dargestelltenFlußplanein spezifisches Verfahren dafürbeschrieben.
    [0050] Wie bereits erwähnt, ist in 8 das Programm zur Steuerung der Ansaugmengemit der Ansaugmenge-Steuervorrichtung dieser Ausführungsformdargestellt. Dieses Programm wird von einer ECU 22 zu bestimmtenZeiten, d.h. nach jeder Unterbrechung der Steuerperiode Ts durchgeführt. In Schritt101 als ersten Schritt dieses Programms wird die nach Ablauf einerder Steuerperiode Ts entsprechenden Zeit zu realisierende AnsaugzielmengeQao bestimmt. Die Bestimmung der Ansaugzielmenge Qao erfolgt zusammenmit der Brennstoffmenge, welche nach Ablauf einer der SteuerperiodeTs entsprechenden Zeit in Abhängigkeitvom Maschinenbetriebszustand zugeführt wurde, genauer ausgedrückt, aufder Grundlage des aus der momentanen Maschinendrehzahl NE und demBetätigungswegL des Beschleunigungspedals abgeleiteten erforderlichen Drehmoments.
    [0051] Nach der Bestimmung der Ansaugzielmenge Qaoin Schritt 101 geht der Ablauf zu Schritt 103 über, um einen angenommenenZielhub Ltk und einen angenommenen Aktionszielwinkel Sak des Einlaßventils 2 zubestimmen. Aus der bisherigen Beschrei bung dieser Ausführungsformdürfteklar sein, daß derHub Lt und der Aktionswinkel Sa in einem konstanten Verhältnis zueinanderstehen. Mit dem Bestimmen des Aktionswinkels Sa wird auch der Hub Ltbestimmt, so daß inder Praxis der angenommene Aktionszielwinkel Sak einer Tabelle entnommenwird.
    [0052] Genauer ausgedrückt, der angenommene AktionszielwinkelSak wird einer vorbereiteten Tabelle für den Aktionswinkel Sa entnommen,welcher eine optimale Kombination hinsichtlich Brennstoffverbrauch,Emission, Drehmomentschwankung, Maschinendrehzahl NE, AnsaugzielmengeQao und Ventiltakt des Einlaßventils 2 gewährleistet(d.h., dem von der Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheitum den Verschiebungswinkel evt vorverlegten oder verzögerten Öffnungs-/Schließ-Standartzeitpunktentspricht). Diese Tabelle wird experimentell oder auf andere Weiseerstellt und vorher in der ECU 22 gespeichert.
    [0053] Anzumerken ist, daß auch dieMöglichkeit besteht,den der Tabelle direkt entnommenen Aktionswinkel Sa nicht als AktionszielwinkelSak vorzugeben, sondern diesen in Übereinstimmung mit der KühlwassertemperaturTw zu korrigieren. So wird zum Beispiel in dem Fall, daß bei einerniedrigen KühlwassertemperaturTw der Aktionswinkel Sa mindestens einen konstanten Wert Sa1 annimmt,diese Beeinträchtigunggenutzt, um das Warmfahren der Maschine zu beschleunigen. Mit anderenWorten, wenn der dieser Tabelle entnommene Aktionswinkel Sa dieserBeschränkungnicht unterliegt, wird Sa1 zum angenommenen Aktionszielwinkel Sak.Diese Beschränkungdes Aktionswinkels Sa hinsichtlich Beschleunigung des Warmfahrensder Maschine wird aber manchmal eliminiert, um die AnsaugzielmengeQao oder eine dieser angenäherteAnsaugmenge in Bezug auf den späterbeschriebenen Ansaugdruck Pm zu gewährleisten.
    [0054] Nach dem Bestimmen des angenommenen AktionszielwinkelsSak (und des angenommenen Zielhubs Ltk) in Schritt 103 gehtder Ablauf zu Schritt 105 über, um den angenommenen Ansaugzieldruck Pmkzu bestimmen, welcher durch Kombination mit dem angenommenen AktionszielwinkelSak (und dem angenommenen Zielhub Ltk) die Ansaugzielmenge Qao gewährleistet.
    [0055] Der angenommenen AnsaugzieldruckPmk kann einer vorbereiteten Tabelle für den Ansaugdruck Pm, welcherdie Ansaugzielmenge Qao fürdie Maschinendrehzahl NE, den Aktionswinkel Sa usw. gewährleistet,entnommen werden, wird bei der vorliegenden Ausführungsform aber aus der Gleichung Pmk = (b0 + b1 × Sak +b2 × Sak2 + Qao)/(a0+al × Sak) + C........ (1)berechnet.Diese experimentell ermittelte Gleichung (1) widerspiegelt die Beziehungzwischen dem angenommenen Ansaugzieldruck Pmk und dem angenommenenAktionszielwinkel Sak oder der angenommenen Ansaugzielmenge Qao.In dieser Gleichung sind a0, a1, b0, b1 uns b2 Koeffizienten, welcheaus der Maschinendrehzahl NE ermittelt wurden, während C eine aus der MaschinendrehzahlNE, dem angenommenen Aktionszielwinkel Sak und der AnsaugzielmengeQao bestimmte Konstante ist. Die Tabelle, welcher die Koeffizientena0, a1, b0, b1 und b2 entnommen werden können, und die Tabelle, welcherdie Konstante C entnommen werden kann, werden vorher zusammengestelltund in der ECU 22 gespeichert.
    [0056] Die Konstante C ist ein Wert, welchernur für denspezifischen Betriebsbereich gilt, in dem der angenommene AnsaugzieldruckPmk nicht zum ersten Begriff auf der rechten Seite der Gleichung(1) paßt. Dadurchwird ein genauerer angenommener Ansaugzieldruck Pmk für diesenspezifischen Betriebbereich aus der Gleichung (1) erhalten. Wennzur tatsächlichenBestimmung des angenommenen Ansaugzieldrucks Pmk in einigen Fällen dieKonstante C in Verbindung mit der genannten Tabelle verwendet wird,kann ein Verkomplizieren der Gleichung (1) zur Berechnung des angenommenenAnsaugzieldrucks Pmk verhindert werden.
    [0057] Wenn der angenommenen Ansaugzieldruck Pmkaus der Gleichung (1) berechnet wird, kann der Aufwand zum Suchender Tabelle zum direkten Ablesen des Ansaugzieldrucks Pmk verringertund die Steuerung erleichtert werden.
    [0058] Um die Ansaugmenge genauer zu ermitteln, kannder Ventiltakt des Einlaßventils 2 denArgumenten der Tabellen zum Herausfinden der Koeffizienten a0, a1,b0, b1 und b2 und der Konstanten C zuaddiert werden. Bei einer Ausführungsform,bei welcher der Öffnungs-/Schließzeitpunktdes Auslaßventils 3 variabelist, kann dieser den Argumenten der Tabellen zum Herausfinden derKoeffizienten a0, a1, b0, b1 und b2 und der Konstanten C ebenfallszuaddiert werden. Alternativ zum Addieren des Auslaßventiltaktesund der Argumente dieser Tabellen besteht die Möglichkeit, die Größe Qao inGleichung (1) um einen aus dem Ventiltakt des Auslaßventils 3 ermitteltenWert ΔQaozu ergänzen(d.h. Qao + ΔQao),um den Ventiltakt des Auslaßventils 3 mitin Betracht zu ziehen. Dieses Verfahren erweist sich als effizient, wenndie aus dem Ventiltakt des Auslaßventils 3 resultierende Änderungder Ansaugmenge klein ist. Da die Argumente der Tabellen zum Herausfindender Koeffizienten a0, a1, b0, b1 und b2 und der Konstanten C nichtvergrößert werden,kann eine Erweiterung des Steuerungsumfangs verhindert werden.
    [0059] Bei einer mit einem Wirbelsteuerventiloder einem anderen Ansaugstromsteuerventil zur Gewährleistungeiner besonderen Strömungzur Brennkammer 8 ausgerüsteten Ausführungsform oder einer mit einemsteuerbaren Ventil zur Änderungder Ansaugmenge im Ansaugrohr ausgerüsteten Ausführungsform besteht auch dieMöglichkeit,mehrere Tabellen zum Herausfinden der Koeffizienten a0, a1, b0,b1 und b2 und der Konstanten C in Übereinstimmung mit dem Öffnungs-/Schließzustandder Ventile bereitzustellen oder die Argumente dieser Tabellen umden Öffnungsgraddieser Ventile zu ergänzen. Dadurchwiederum besteht die Möglichkeit,den Effekt des Ansaugstromsteuerventils und jenen des Ansaugmengensteuerventilszu verbessern und eine genauere Ansaugmenge vorzugeben.
    [0060] Die in den Schritten 103 und 105ablaufenden Prozesse (Bestimmung des angenommenen AktionszielwinkelsSak und des angenommenen Ansaugzieldruckes Pmk) dienen dazu, nacheinem bestimmten Verfahren die Ventilöffnungscharakteristik und denAnsaugdruck zu ermitteln, welche die erwähnte Ansaugzielmenge Qao gewährleisten.In den nachfolgenden Schritten 107 und 109 werden der Bereich desAktionswinkels Sa (und des Hubs Lt) und jener des Ansaugdrucks Pmbestimmt, welche über einevorbestimmte Zeit der Steuerperiode Ts realisierbar sind.
    [0061] Zuerst wird in Schritt 107 der inder Steuerperiode Ts einstellbare Bereich As des AktionswinkelsSa bestimmt. Dabei werden mindestens die mechanische Obergrenzeund mechanische Untergrenze Samax bzw. Samin sowie die LeistungsobergrenzeSapax und die Leistungsuntergrenze Sapin in Betracht gezogen. Indiesem Fall ist die „mechanische ObergrenzeSamax" der maximaleAktionswinkel im Mechanismus. Bei dieser Ausführungsform ergibt der maximaleAktionswinkel sich aus der Stellung des von Nockenbewegungseinheit 9 bewegtenKolbens 4, in welcher dessen linkes Ende den Ventilstößel berührt (3) Die „mechanische Untergrenze Samin" ist der minimaleAktionswinkel im Mechanismus. Bei dieser Ausführungsform ergibt der minimaleAktionswinkel sich aus der Stellung des von der Nockenbewegungseinheit 9 bewegtenNockens 4, in welcher dessen rechtes Ende den Ventilstößel berührt ( 3).
    [0062] Die Leistungsobergrenze Sapax wirddurch die Gleichung Sapax = Sapr + Ts·dSammax ausgedrückt, mitSapr als momentanen Aktionswinkel und dSamax als Obergrenze derAktionswinkelveränderungsrateeinschließlichAnsprechverzögerungder Nockenbewegungseinheit 9 usw. (dabei bedeutet pluseine Vergrößerung undminus eine Verkleinerung des Aktionswinkels). Die Leistungsuntergrenze Sapinwird durch die Gleichung Sapin = Sapr + Ts·dSamin ausgedrückt, mitdSamin als Untergrenze der Aktionswinkeländerungsrate einschließlich Ansprechverzögerung derNockenbewegungseinheit 9 usw. (dabei bedeutet minus eineVerringerung und plus eine Vergrößerung desAktionswinkels. Mit anderen Worten, der von der Obergrenze Sapaxund der Untergrenze Sapin repräsentierteBereich ist der Leistungsbereich der Vorrichtung, welcher das Bestreichendes Aktionswinkelbereichs in einer bestimmten Zeit der SteuerperiodeTs ermöglicht.
    [0063] Der genannte Bereich As wird grundsätzlich ausder mechanischen Obergrenze und Untergrenze Samax bzw. Samin undder Leistungsobergrenze Sapax und der Leistungsuntergrenze Saminbestimmt. Das heißt,der kleinere der Werte der mechanischen Obergrenze Samax und derLeistungsobergrenze Sapax wird zur Obergrenze SaMAX des BereichsAs und der größere derWerte der mechanischen Untergrenze Samin und der LeistungsuntergrenzeSapin wird zur Untergrenze SaMIN des Bereichs As.
    [0064] Es muß darauf hingewiesen werden,daß der imMechanismus nicht einstellbare Aktionswinkelbereich selbstverständlich derin der vorbestimmten Zeit der Steuerperiode Ts nicht einstellbareBereich ist. Wenn bei dieser Ausführungsform der Bereich As desAktionswinkels Sa in der vorbestimmten Zeit einstellbar ist, bedeutetdas, daß nichtnur die Leistungsobergrenze Sapax und die Leistungsuntergrenze Sapin,sondern auch die mechanische Obergrenze Samax und die mechanischeUntergrenze Samin einbezogen wurden.
    [0065] Zur Bestimmung des Bereichs As können auchweitere Beschränkungenhinsichtlich des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennungherangezogen werden. Auch wenn im Mechanismus und durch die Leistungder Nockenbewegungseinheit 9 usw. eine positionelle Beziehung zwischenden Einlaßventilenund den Auslaßventilen aufgebautoder Unterschiede in den Öffnungscharakteristikendieser Ventile erzeugt werden können,erscheint deren Nutzung zum Betreiben der Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung nicht immer ratsam. Wenn zum Betreiben der Maschinedie Beschränkungvorgenommen wird, die positionelle Beziehung zwischen den Einlaßventilenund den Auslaßventilenoder Unterschiede in den Öffnungscharakteristikendieser Ventile nicht zu nutzen, können eventuell aus der Ansaugmengensteuerungresultierende Unzulänglichkeitenunterdrücktwerden. Bei der Bestimmung des Bereichs As könnten zusätzliche Beschränkungen,welche sich auf den Steuerbereich des Aktionswinkels beziehen, inBetracht bezogen werden.
    [0066] Wenn zum Beispiel das Öffnen desEinlaßventils 2 (d.h.der Öffnungszeitpunkt)zu stark verzögertwird, könnenKlopfgeräuscheauftreten. Um das zu verhindern, sollte die Offenstellung IVO desEinlaßventils 2 nichthinter die vorbestimmte Offenstellung IVOmax gelegt werden. Außerdem genügt es, dieVorverlegung durch minus und die Verzögerung durch plus zu kennzeichnenund die Relation IVO ≤ IVOmaxzu gewährleisten.Mit Sa als Aktionswinkel des Einlaßventils 2, Sao alsMittellage des Einlaßventilaktionswinkelsbei nicht betätigter Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit11 für dasEinlaßventilund evt als der von dieser Einheit verschobene Winkel (minus beiVorverlegung und plus bei Verzögerung)kann die Offenstellung IVO durch die Gleichung IVO = Sao – Sa/2 +evt ausgedrücktwerden. Wenn diese Gleichung in die erwähnte Ungleichung eingesetztwird, entsteht die Ungleichung Sa ≥ 2(Sa0+ evt – IVOmax).
    [0067] Um ein Verschieben der OffenstellungIVO des Einlaßventils 2 gegenüber dervorbestimmten Offenstellung IVOmax nach hinten zu verhindern, muß der AktionswinkelSa mindestens 2(Sa0 + evt – IVOmax)betragen. Wenn beim Bestimmen des Bereichs As eine Verschiebungder Offenstellung IVO des Einlaßventils 2 gegenüber dervorbestimmten Offenstellung nach hinten als zusätzliche Beschränkung hinsichtlichdes Aktionswinkelsteuerbereichs verhindert werden soll, müssen zurBestimmung der Untergrenze SaMIN dieses Bereichs die mechanischeUntergrenze Samin, die Leistungsuntergrenze Sapin und 2(Sa0 + evt – IVOmax)miteinander verglichen, wobei der größte dieser drei Werte zu SaMIN wird.
    [0068] Klopfgeräusche entstehen auch, wenndie Schließstellung(der Schließzeitpunkt)des Einlaßventils 2 zuweit nach hinten verschoben ist. Wenn ein Verschieben der SchließstellungIVC des Einlaßventilsgegenüberder vorbestimmten Schließstellung IVCmaxwie im Falle der Offenstellung IVO verhindert werden soll, giltSa ≤ 2 (IVCmax – Sa0 – evt) Umein Verschieben der SchließstellungIVC des Einlaßventilsgegenüberder vorbestimmten SchließstellungIVCmax nach hin ten zu verhindern, darf der Aktionswinkel Sa nichtgrößer seinals 2(IVCmax – Sa0 – evt).Wenn beim Bestimmen des Bereichs As eine Verschiebung der SchließstellungIVC gegenüberder vorbestimmten SchließstellungIVCmax nach hinten als zusätzlicheBeschränkunghinsichtlich des Aktionswinkelsteuerbereichs verhindert werden soll,werden zur Bestimmung der Obergrenze SaMAX dieses Bereichs die mechanischeObergrenze Samax, die Leistungsobergrenze Sapax und 2(IVCmax – Sa0 – evt) miteinanderverglichen, wobei der kleinste dieser drei Werte zu SaMAX wird.
    [0069] Wenn beim Bestimmen des BereichsAs die VentilüberlagerungOL als zusätzlicheBeschränkung hinsichtlichdes Aktionswinkelsteuerbereichs nicht mehr als die vorbestimmte ÜberlagerungOlmax beträgt,gilt die Beziehung OL (= XVC-IVO) ≤ Olmax, mitXVC als Schließstellungdes Auslaßventils 3 (zum Beispielin dem Fall, wenn von der Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheitauch der Öffnungs-/Schließzeitpunktdes Auslaßventils 3 verändert werdenkann).
    [0070] Wie bereits erwähnt, kann die Offenstellung desEinlaßventils 2 durchdie Gleichung IVO = Sa0 – Sa/2+ evt ausgedrücktwerden. Die Schließstellung XVCdes Auslaßventils 3 kanndurch die Gleichung XVC=XVCO+evtex ausgedrückt werden, mit XVC0 als Schließstellungdes Auslaßventilsbei nicht betätigter Öffnungs-/Schließtakt-Verschiebungseinheit undevtex als der von der Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheitfür dieAuslaßventile 3 bewirkteVerschiebungswinkel (bei Vorverlegung minus und bei Verzögerung plus).Wenn die Gleichungen fürIVO und XVC in die erwähnteUngleichung (OL (= XVC – IVO) ≤ Olmax) eingesetztwerden, wird die Ungleichung Sa 2(Olmax + Sa0 + evt – XVC – evtex)erhalten.
    [0071] Um eine Ventilüberlagerung von mehr als Olmaxzu verhindern, darf der Aktionswinkel Sa nicht größer seinals 2(Olmax + Sa0 + evt – XVCO – evtex). Wennbeim Bestimmen des Bereichs As die Ventilüberlagerung OL als zusätzlicheBeschränkunghinsichtlich des Aktionswinkelsteuerbereichs nicht mehr als dievorbestimmte ÜberlagerungOlmax beträgt, werdenzur Bestimmung der Obergrenze SaMAX dieses Bereichs die mechanischeObergrenze Samax, die Leistungsobergrenze Sapax und 2(Olmax + Sa0+ evt – XVCO – evtex)miteinander verglichen, wobei der kleinste dieser drei Werte zuSaMAX wird. Wenn die Ventilüberlagerungnicht mehr als die vorbestimmte Größe beträgt, können Ablagerungen auf dem Einlaßventil 2 infolgedes Rückströmens vonAbgas in Richtung Einlaß verhindertwerden.
    [0072] Wenn in Schritt 107 unter Beachtungder mechanischen Beschränkungen,der Leistungsbeschränkungenund weiterer zusätzlicherBeschränkungender in der Steuerperiode Ts einstellbare Bereich As des AktionswinkelsSa bestimmt wurde, geht der Ablauf zu Schritt 109 über, umden in der Steuerperiode Ts einstellbaren Bereich Ap des AnsaugdrucksPm zu bestimmen. Beim Bestimmen des Bereichs Ap werden mindestensdie mechanische oder physikalische Obergrenze Pmax und Untergrenze Pmindes Ansaugdrucks Pm sowie die Leistungsobergrenze Pmpax und dieLeistungsuntergrenze Pmpin des Drosselventils 56 in Betrachtgezogen.
    [0073] Da die vorliegende Ausführungsformnicht mit einem Kompressor ausgerüstet ist, gilt als ObergrenzePmax der Atmosphärendruck.Als Untergrenze Pmin gilt ein Vakuum. Die Leistungsobergrenze Pmpaxwird durch die Gleichung Pmpax = Pmpr + Ts·dPmax ausgedrückt, mitPmpr als momentaner Ansaugdruck und dPmax als Obergrenze der Ansaugdruckänderungsratebei Betätigungdes Drosselventils 56 zur Änderung des Ansaugdrucks unter Berücksichtigungder Ansprechverzögerungdieses Ventils usw. (plus bei Erhöhung und minus bei Verringerungdes Ansaugdrucks). Die Leistungsuntergrenze Pmpin wird durch dieGleichung Pmpin = Pmpr + Ts·dPminausgedrückt,mit dPmax als Untergrenze der Ansaugdruckänderungsrate bei Betätigung des Drosselventils 56 zur Änderungdes Ansaugdrucks unter Berücksichtigungder Ansprechverzögerung diesesVentils usw. (plus bei Erhöhungund minus bei Verringerung des Ansaugdrucks). Der durch die LeistungsobergrenzePmpax und die Leistungsuntergrenze Pmpin repräsentierte Bereich ist der vonder Vorrichtung in einer vorbestimmten Zeit der Steuerperiode Tseinstellbare Ansaugdruckbereich.
    [0074] Der Bereich Ap wird grundsätzlich ausder mechanischen oder physikalischen Obergrenze Pmax und UntergrenzePmin sowie aus der Leistungsobergrenze Pmpax und der LeistungsuntergrenzePmpin bestimmt. Das heißt,der kleinere der beiden Werte Pmax und Pmpax wird zur Obergrenze PmMAXund der größere derbeiden Werte Pmin und Pmpin zur Untergrenze PmMIN des Bereichs Ap.
    [0075] Anzumerken ist, daß bei dieserAusführungsformauch wie im Falle des in einer vorbestimmten Zeit einstellbarenBereichs As des Ansaugdrucks Pm zur Bestimmung des Bereichs Ap nichtnur die Leistungsobergrenze Pmpax und die Leistungsuntergrenze Pmpin,sondern auch die mechanische oder physikalische Obergrenze Pmaxund Untergrenze Pmin herangezogen werden.
    [0076] Wenn der Bereich Ap auf gleiche Weisewie der Bereich As bestimmt wird, besteht die Möglichkeit, weitere Beschränkungenhinsichtlich des Betreibens der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennungin Erwägungzu ziehen. Wenn vom mechanischen oder physikalischen Standpunktund vom Leistungsstandpunkt aus gesehen der gewünschte Ansaugdruck auch eingestelltwerden kann, könntenbei Verwendung dieses Drucks manchmal Unzulänglichkeiten auftreten. Wenndie Beschränkungbesteht, den Ansaugdruck nicht zu verwenden, können Unzulänglichkeiten, welche sich ausder Steuerung der Ansaugmenge ergeben, verhindert werden. Das heißt, daß beim Bestimmendes Bereichs Ap zusätzlicheBeschränkungenhinsichtlich des auf das Bertreiben der Maschine bezogenen Steuerbereichsdes Ansaugdrucks herangezogen werden können.
    [0077] Wenn zum Beispiel der Fakt genutztwird, daß beimBremsunterstützungsmechanismusoder beim Reinigen von verdampftem Brennstoff ein Ansaugunterdruckentsteht, darf in Anbetracht der Ansaugmengensteuerung der AnsaugdruckPm nicht höhersein als der vorbestimmte Druck Pvmin. Das heißt in diesem Fall Pm ≤ Pvmin. Wennbeim Bestimmen des Bereichs Ap diese Beschränkung des Ansaugdrucksteuerbereichsin Betracht gezogen wird, müssenzur Bestimmung der Obergrenze PmMAX dieses Bereichs Pmax, Pmpaxund Pvmin miteinander verglichen werden, wobei der kleinste dieserdrei Werte zu PmMAX wird.
    [0078] In der bisherigen Beschreibung wurdedarauf hingewiesen, daß dieBeschränkungendas Betätigender Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheitfür dieEinlaßventileund die Auslaßventile unddie Hilfseinheit betreffen, bei welcher der Ansaugdruck negativist und der Steuerbereich des Aktionswinkels oder des Ansaugdrucksdurch diesen beeinflußtwird, doch bei der vorliegenden Erfindung können auch zusätzlicheBeschränkungengenutzt werden, welche den Steuerbereich des Aktionswinkels oderdes Ansaugdrucks betreffen und das Betätigen des Wirbelsteuerventilsoder anderer Elemente beeinflussen.
    [0079] Nach dem Bestimmen des Bereichs Apin Schritt 109 geht der Ablauf zu Schritt 111 über, um zu prüfen, obder Zielpunkt KP, bestimmt durch den in Schritt 103 ermitteltenangenommenen Aktionszielwinkel Sak und den in Schritt 105 bestimmtenangenommenen Ansaugzieldruck Pmk im einstellbaren Bereich Ax liegt,welcher sich aus dem in Schritt 107 bestimmten Bereich As und demin Schritt 109 bestimmten Bereich Ap ergibt.
    [0080] Wenn das der Fall ist, geht der Ablaufzu Schritt 113 über,in welchem der angenommenen Zielpunkt KP als entgültiger ZielpunktOP vorgegeben wird. Das heißt,der angenommene Aktionszielwinkel Sak wird als AktionszielwinkelSao und der angenommene Ansaugzieldruck Pmk als AnsaugzieldruckPmo vorgegeben. Danach geht der Ablauf zu Schritt 115 über, umdie Nockenbewegungseinheit 9 und das Drosselventil 56 soanzusteuern, daß der AktionswinkelSa zum Aktionszielwinkel Sao und der Ansaugdruck Pm zum AnsaugzieldruckPmo wird, und anschließenddas Steuerprogramm zu beenden.
    [0081] 9 zeigtden Fall, in welchem der angenommene Zielpunkt KP im einstellbarenBereich Ax liegt, d.h. den Übergangvon Schritt 111 zu Schritt 113 des in 8 dargestelltenSteuerprogramms. In 9 istauf der Abszisse der Aktionswinkel Sa und auf der Ordinate der AnsaugdruckPm aufgetragen. Das durch die Strich-Punkt-Linie angedeutete Quadratkennzeichnet den einstellbaren Bereich Ax.
    [0082] Der Punkt GP (Sapr, Pmpr) repräsentiertden Aktionswinkel Sa und den Ansaugdruck Pm vor Durchführung desmomentanen Steuerprogramms. Die Kurve EQ ist die Kurve gleicherAnsaugmenge, wobei der von einem bestimmten Aktionswinkel Sa undeinem bestimmten Ansaugdruck Pm gebildete Schnittpunkt die AnsaugzielmengeQao darstellt. Die Kurve OM ist die optimale Betriebskurve als Funktion desAktionswinkels Sa und des Ansaugdrucks Pm, welche das Erreichenvon Optimalwerten hinsichtlich des Brennstoffverbrauchs, der Emission,der Drehmomentschwankung und anderer Konditionen gewährleistet.Wie aus 9 ebenfallshervor geht, ist der Punkt, an welchem die Kurve EQ die Kurve OM schneidet,im allgemeinen der angenommene Zielpunkt KP (Sak, Pmk), ausgenommenden Fall, daß derden angenommenen Aktionszielwinkel Sak ergebende Wert in Übereinstimmungmit der KühlwassertemperaturTw korrigiert wird. Genauer ausgedrückt, die in den Schritten 101bis 105 ablaufenden Vorgängekönnenals die Vorgängeangesehen werden, bei welchen nach dem Schnittpunkt zwischen derKurve EQ als Kurve gleicher Ansaugmenge und der Kurve OM als optimaleBetriebskurve gesucht wird, ausgenommen den Fall, daß der denangenommenen Aktionszielwinkel Sak bildende Wert in Übereinstimmung mitder KühlwassertemperaturTw korrigiert wird. Anzumerken ist, daß die Kurve EQ als Kurve gleicher Ansaugmengeund die Kurve OM als optimale Betriebskurve sich in Übereinstimmungmit dem Betätigungszustandder Öffnung-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit 11 für die Ansaugventile 2,d.h. mit dem von dieser Einheit bewirkten Verschiebungswinkel ändern.
    [0083] Wie bereits erwähnt, ist in 9 der Fall dargestellt, daß der angenommeneZielpunkt KP innerhalb des einstellbaren Bereichs Ax liegt und inSchritt 113 als entgültigerZielpunkt OP (OP = KP) vorgegeben wird. Dabei werden die Nockenbewegungseinheit 9 unddas Drosselventil 56 so betätigt, daß der Aktionswinkel Sa undder Ansaugdruck Pm sich in der angedeuteten Pfeilrichtung vom PunktGP zum Zielpunkt OP bewegen und die Ansaugzielmenge Qao in der vorbestimmtenZeit (bei dieser Ausführungsformwährendder Steuerperiode Ts) erreicht wird, worauf das Programm endet.
    [0084] 10 zeigt ähnlich wie 9 den Fall, in welchem derAktionswinkel Sa und der Ansaugdruck Pm gewährleisten, daß die AnsaugzielmengeQao im einstellbaren Bereich liegt, d.h. den Übergang von Schritt 117 zuSchritt 119. In Schritt 119 werden der Aktionswinkel Sa und derAnsaugdruck Pm so gewählt,daß diesedem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten liegen und die AnsaugzielmengeQao innerhalb des einstellbaren Bereichs Ax liegt und somit KP zumentgültigenZielpunkt OP (Sao, Pmo) machen. Von den beiden Schnittpunkten derKurve EQ mit der Kante des einstellbaren Bereichs Ax (Strich-Punkt-Linie) wirdjener als entgültigerZielpunkt OP gewählt,welcher dem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten liegt. Um die Steuerungzu erleichtern, wird am angenommenen Zielpunkt KP eine Gerade LQan die Kurve EQ als Kurve gleicher Ansaugmenge gelegt und von denbeiden Schnittpunkten dieser Geraden mit der Kante des einstellbarenBereichs Ax jener als entgültigerZielpunkt OP gewählt,welcher dem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten liegt und Pm = PmMAXentspricht. Diese Vorgehensweise ist in 10 dargestellt.
    [0085] Wenn der Zielpunkt OP auf die in 10 durch den angedeutetenPfeil gekennzeichnet Weise eingestellt wird, arbeiten die Nockenverschiebungseinheit 9 unddas Drosselventil 56 so, daß der Aktionswinkel Sa undder Ansaugdruck Pm sich von den Werten am Punkt GP zu den Wertenam Punkt OP ändernund die Ansaugzielmenge Qao in der vorbestimmten Zeit der SteuerperiodeTs gewährleistet wird,worauf das Steuerprogramm endet.
    [0086] Wenn der angenommene Zielpunkt KPwie in 10 dargestelltzum entgültigenZielpunkt OP gemacht wird, würdenbei Ablauf der vorbestimmten Zeit der Steuerperiode Ts der AktionswinkelSa und der Ansaugdruck Pm wahrscheinlich nahe dem Schnittpunkt deroptimalen Betriebslinie OM mit der Linie Pm = PmMAX als Kante deseinstellbaren Bereichs Ax liegen. Die in diesem Fall erreichbareAnsaugmenge würdehier enden und sich von der Ansaugzielmenge Qao wesentlich unterscheiden.
    [0087] Wenn in Schritt 117 ermittelt wird,daß eskeine geeignete Kombination aus Aktionswinkel Sa und AnsaugdruckPm gibt, welche im einstellbaren Bereich Ax die AnsaugzielmengeQao gewährleistet, gehtder Ablauf zu Schritt 121 über.In Schritt 121 wird die Kombination aus Aktionswinkel Sa und AnsaugdruckPm gewählt,welche im einstellbaren Bereich Ax das Erreichen der AnsaugmengeQao annäherndgewährleistet,und zum entgültigenZielpunkt OP (Sao, Pmo) gemacht. Danach geht der Ablauf zu Schritt115 über,um die Nockenbewegungseinheit 9 und das Drosselventil 56 sozu betätigen,daß derAktionswinkel Sa zum Aktionszielwinkel Sao und der Ansaugdruck Pmzum Ansaugzieldruck Pmo wird, worauf das Steuerprogramm endet.
    [0088] 11 zeigtden Fall, bei welchem es keine Kombination aus Aktionswinkel Saund Ansaugdruck Pm gibt, um im einstellbaren Bereich Ax die AnsaugzielmengeQao zu erreichen, d.h. den Übergangvon Schritt 117 zu Schritt 121. Deshalb wird in Schritt 121 dieKombination aus Aktionswinkel Sa und Ansaugdruck Pm gewählt, welcheim einstellbaren Bereich Ax das Erreichen der Ansaugmenge Qao annähernd gewährleistet,und zum entgültigenZielpunkt OP (Sao, Pmo) gemacht. Die in 11 angedeutete Kombination aus AktionswinkelSa und Ansaugdruck Pm, welche die Ansaugzielmenge Qao annähernd gewährleistet,wird durch eine Kante des einstellbaren Bereichs Ax repräsentiert;genauer ausgedrückt, derPunkt, an welchem die Linie Pm = pmMAX die Linie Sa = SaMAX schneidet,ist die Ecke des einstellbaren Bereichs Ax. Dieser Punkt wird zumZielpunkt OP.
    [0089] Wenn der Zielpunkt OP auf die durchden Pfeil in 11 gekennzeichnetWeise erhalten wird, werden die Nockenbewegungseinheit 9 unddas Drosselventil 56 so betätigt, daß der Aktionswinkel Sa undder Ansaugdruck Pm am Punkt GP sich zu den Werten am Zielpunkt OP ändern, damitin der vorbestimmten Zeit der Steuerperiode Ts die Ansaugmenge annähernd zurAnsaugzielmenge Qao wird. Danach endet das Steuerprogramm.
    [0090] Wenn wie bei dem in 11 dargestellten Fall der angenommeneZielpunkt KP zum entgültigen ZielpunktOP gemacht wird, würdenach Ablauf der vorbestimmten Zeit Ts der Aktionswinkel Sa und der AnsaugdruckPm nahe dem Punkt liegen, an welchem die optimale BetriebslinieOM die Linie Pm = PmMAX schneidet, wobei dieser Schnittpunkt die Eckedes einstellbaren Bereichs Ax kennzeichnet. In diesem Fall wirdder Unterschied zwischen der erreichten Ansaugemenge und der Ansaugzielmenge Qaogegenüberdem Unterschied zwischen der Ansaugmenge bei dem in Schritt 121eingestellten Zielpunkt OP und der Ansaugzielmenge Qao größer.
    [0091] Es muß nochmals darauf hingewiesenwerden, daß derin Schritt 119 oder Schritt 121 zum Erreichen der AnsaugzielmengeQao oder annähernd derAnsaugzielmenge Qao eingestellte Zielpunkt OP sich vom angenommenenZielpunkt KP unterscheidet. Selbst wenn zur Beschleunigung des Warmfahrensder Maschine eine Korrektur des angenommenen Aktionszielwinkelsauf den Wert Sak erfolgt, wird ein Aktionszielwinkel Sao eingestellt,welcher sich von jenem unterscheidet. Das heißt, daß bei Übergang zu Schritt 119 oderzu Schritt 121 die in Schritt 103 vorgenommene Änderung des Aktionswinkels zwecksVerbesserung des Warmfahrens der Maschine manchmal aufgehoben wird,um die Ansaugzielmenge Qao oder annähernd diese Menge in Bezug aufden erreichbaren Ansaugdruck Pm zu erreichen (darauf wird in Verbindungmit 13 später näher eingegangen).
    [0092] Wenn bei der Ansaugmenge-Steuervorrichtungdieser Ausführungsformder ursprünglicheingestellte Aktionszielwinkel Sak und der ursprünglich eingestellte AnsaugzieldruckPmk zum Erreichen der Ansaugzielmenge Qao nicht im einstellbarenBereich As bzw. Ap liegen, werden der Aktionszielwinkel Sao undder Ansaugzieldruck Pmo als entgültigeSteuerzielwerte so zurückgesetzt,daß dieAnsaugmenge annäherndzur Ansaugzielmenge Qao oder zu einer Ansaugzielmenge Qa in deneinstellbaren Bereichen As und Ap wird. Dadurch besteht die Möglichkeit,die Ansaugmenge im einstellbaren Bereich und in der vorbestimmtenZeit auf einen optimalen Wert zu bringen und somit besser zu steuern.
    [0093] Als Beispiel wurde der Fall beschrieben,bei welchem aus dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit InnererVerbrennung zuerst der Ventiltakt des Einlaßventils 2 bestimmtwird und danach werden aus dem bestimmten Ventiltakt ein angenommenerAktionszielwinkel Sak und ein angenommener Ansaugzieldruck Pmk zumErreichen der Ansaugzielmenge Qao bestimmt, jedoch besteht bei eineranderen Ausführungsformauch die Möglichkeit,zur Steuerung der Ansaugmenge den Ventiltakt des Einlaßventils 2 sicherzu steuern.
    [0094] Nachfolgend werden in Verbindungmit den Figuren, welche Veränderungender Ansaugmenge, des Aktionswinkels, des Ansaugdrucks usw. als Funktionder Zeit zeigen, einige Beispiele der mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtungdieser AusführungsformdurchgeführtenAnsaugmengensteuerung beschrieben. Begonnen wird mit 12 als Grundlage, in welcherauf der Abszisse die Zeit aufgetragen ist und auf der Ordinate vonoben nach unten die Ansaugmenge Qa, der Aktionswin kel Sa und derAnsaugdruck Pm aufgetragen sind. Bei der Ansaugmengenkurve wirddie Ansaugzielmenge Qa durch die dünne Linie, die tatsächlicheAnsaugmenge Qa durch die Haltelinie repräsentiert. Bei der Aktionswinkelkurvewird der angenommene Aktionszielwinkel Sak durch die dünne Linie,der tatsächlicheAktionszielwinkel Sa durch die Haltelinie repräsentiert. Bei der Ansaugdruckkurvewird der angenommene Ansaugzieldruck Pmk durch die dünne Linie,der tatsächlicheAnsaugdruck Pm oder der Ansaugzieldruck Pmo durch die Haltelinierepräsentiert.Anzumerken ist, daß derjeweilige Kurvenabschnitt, in welchem die dünne Linie und die Haltelinieeinander überlagertsind, nur als Haltelinie dargestellt ist.
    [0095] Bei dem in 12 dargestellten Fall liegt vom Zeitpunktt0 bis zum Zeitpunkt t1 die Kombination aus dem angenommenen AktionszielwinkelSak und dem angenommenen Ansaugzieldruck Pmk, d.h. der angenommeneZielpunkt KP im einstellbaren Bereich Ax. In diesem Fall entsprichtder angenommene Aktionszielwinkel Sak dem Aktionszielwinkel Sao undder angenommenen Ansaugzieldruck Pmk dem Ansaugzieldruck Pmo, welchedas Erreichen der Ansaugzielmenge Qao gewährleisten.
    [0096] Vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunktt2 liegt der angenommene Zielpunkt KP nicht mehr im einstellbarenBereich Ax, währenddie Kombination aus dem Aktionswinkel Sa und dem Ansaugdruck Pmdas Erreichen der Ansaugzielmenge Qao im einstellbaren Bereich Axermöglicht.In diesem Fall wird von den Kombinationen aus dem AktionswinkelSa und dem Ansaugdruck Pm, welche das Erreichen der AnsaugzielmengeQao gewährleisten,die dem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten liegende ausgewählt unddieser Punkt zum entgültigenZielpunkt OP (Sao, Pmo) gemacht. Im Zeitraum t1 bis t2 gemäß 12 wird ein AktionswinkelSa, welcher kleiner ist als der angenommene Aktionszielwinkel Sak zumAktionszielwinkel Sao und ein Ansaugdruck Pm, welcher größer istals der angenommenen Ansaugzieldruck Pmk zum Ansaugzieldruck Pmo,um einen Ausgleich dafürzu schaffen, daß derAktionszielwinkel Sao klein ist. Mit dem Aktionszielwinkel Sao und demAnsaugzieldruck Pmo wird das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao gewährleistet.Ein Sonderfall dieser Steuerung liegt vor, wenn infolge der langsamenVergrößerung desAktionswinkels Sa der angenommene Aktionszielwinkel Sak nicht eingestellt werdenkann.
    [0097] Von t2 an liegt der angenommenenZielpunkt KP nicht mehr im einstellbaren Bereich Ax und es gibt keineKombination aus Aktionswinkel Sa und Ansaugdruck Pm, welche dasErreichen der Ansaugzielmenge Qao im einstellbaren Bereich Ax gewährleistet.In diesem Fall wird eine Kombination aus Aktionswinkel Sa und AnsaugdruckPm gewählt,welche das Erreichen einer der Ansaugzielmenge Qao am nächsten liegendeAnsaugmenge gewährleistet,und dieser Punkt zum entgültigenZielpunkt OP (Sao, Pmo) gemacht.
    [0098] Zum Zeitpunkt t2 erreicht der Ansaugdruck Pmdie mechanische oder physikalische Obergrenze Pmax (zum BeispielAtmosphärendruck)und kann nicht weiter erhöhtwerden. Da der Aktionszielwinkel Sao kleiner ist als der angenommenenAktionszielwinkel Sak, kann keine Korrektur nicht vorgenommen unddie Ansaugzielmenge Qao nicht erreicht werden. Die zu diesem Zeitpunktgenutzte Kombination aus dem Aktionszielwinkel Sao und dem AnsaugzieldruckPmo gewährleistetaber das Erreichen einer der Ansaugzielmenge Qao am nächsten liegende Ansaugmengeinnerhalb des einstellbaren Bereichs Ax. Danach erreicht auch derAktionswinkel Sa die mechanische Obergrenze Samax, so daß eine Kombinationaus dem Aktionswinkel Samax und dem Ansaugdruck Pmax das Erreicheneiner der Ansaugziel menge Qao am nächsten liegende Ansaugmengezu diesem Zeitpunkt innerhalb des einstellbaren Bereichs Ax gewährleistet.
    [0099] Nachfolgend wird der in 13 dargestellte Fall beschrieben.In diesem Fall liegt die Beschränkungvor, daß zurVerbesserung des Warmfahrens der Maschine der Aktionswinkel Sa vonder KühlwassertemperaturTx beeinflußtund der angenommene Aktionszielwinkel Sak korrigiert wird, dochzum Erreichen der Ansaugzielmenge Qao wird diese Beschränkung durch Änderungdes Ansaugdrucks kompensiert.
    [0100] Auch in 13 ist auf der Abszisse die Zeit undauf der Ordinate sind die Ansaugmenge Qa, der Aktionswinkel Sa undder Ansaugdruck Pm aufgetragen. Bei dem in 13 dargestellten Fall wird die AnsaugzielmengeQao ständigerreicht, so daß diedünne Linie,welche Qao repräsentiert,der Haltelinie, welche die tatsächlicheAnsaugmenge Qa repräsentiert, überlagertist.
    [0101] Bei der Aktionswinkelkurve repräsentiertdie dünneLinie den angenommenen Aktionszielwinkel Sak und die Haltelinieden tatsächlichenAktionswinkel Sa oder den tatsächlichenAktionszielwinkel Sao. Die Stich-Punkt-Linie repräsentiertden angenommenen Aktionszielwinkel Sak', wenn hinsichtlich des AktionswinkelsSa keine Beschränkungvorliegt. Zur Beschleunigung des Warmfahrens der Maschine sollte derAktionswinkel Sa einen konstanten Wert Sa1 nicht unterschreiten.Zwischen t0 und t1 sinkt der Aktionswinkel Sak' aber unter den Wert Sa1, so daß der angenommeneAktionszielwinkel Sak von Sak' auf Sa1korrigiert wird (Sak = Sa1, bei t0 ≤ t ≤ t2). Bei der Ansaugdruckkurverepräsentiertdie dünneLinie den angenommenen Ansaugzieldruck Pmk und die Haltelinie dentatsächlichenAnsaugdruck Pm oder den Ansaugzieldruck Pmo. Die Strich-Punkt-Linie repräsentiertden Ansaugdruck Pmk' zumErreichen der dem Aktionswinkel Sak' entsprechenden Ansauzielmenge Qao.
    [0102] Bei dem in 13 dargestellten Fall liegt im Zeitraumt0 bis t1 die Kombination aus dem angenommenen AktionszielwinkelSak und dem angenommenen Ansaugzieldruck Pmk, d.h. der angenommenenZielpunkt KP nicht im einstellbaren Bereich Ax, doch es gibt eineKombination aus dem Aktionswinkel Sa und dem Ansaugdruck Pm, welche dasErreichen der Ansaugzielmenge Qao im einstellbaren Bereich Ax gewährleistet.In diesem Fall wird zum Erreichen der Ansaugzielmenge Qao eine Kombinationaus dem Aktionswinkel Sa und dem Ansaugdruck Pm gewählt, welchedem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten kommt, so daß dieserzum entgültigenZielpunkt OP (Sao, Pmo) wird.
    [0103] Von t0 bis t1 wird unter Beachtungdes beschleunigten Warmfahrens der Maschine usw. der AktionswinkelSa vorzugsweise zum angenommenen Aktionszielwinkel Sak gemacht,der diesem entsprechende Ansaugdruck Pmk unter die mechanische oderphysikalische Untergrenze Pmin abgesenkt, doch das ist nicht einstellbar.Da zum Erreichen des Ansaugzielmenge Qao im realisierbaren BereichAx von den Kombinationen aus dem Aktionswinkel Sa und dem AnsaugdruckPm jene gewählt wird,welche dem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten kommt, werden ein Aktionswinkelunter Sa1 und der Ansaugdruck Pmin ausgewählt, so daß dieser Punkt zum entgültigen ZielpunktOP (Sao, Pmo) wird. Die Kombination aus dem Aktionszielwinkel Saound dem Ansaugzieldruck Pmo gewährleistet dasErreichen der Ansaugzielmenge Qao.
    [0104] Ab t1 liegt der angenommene ZielpunktKP im realisierbaren Bereich Ax. In diesem Fall stimmt der angenommeneAktionszielwinkel Sak mit dem Aktionszielwinkel Sao und der ange nommeneAnsaugzieldruck Pmk mit dem Ansaugzieldruck Pmo überein, so daß durchSao und Pmo das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao gewährleistetwird.
    [0105] Nachfolgend wird der in 14 dargestellte Fall beschrieben.In diesem Fall wird außerder Beschränkunghinsichtlich des Steuerbereichs des Aktionswinkels noch die Beschränkung, daß die OffenstellungIVO des Ansaugventils 2 nicht hinter die vorbestimmte OffenstellungIVOmax zu liegen kommt, in Betracht gezogen. In 14 ist auf der Abszisse die Zeit aufgetragen,währendauf der Ordinate von oben nach unten die Ansaugmenge Qa, der Verschiebungswinkelevt des Öffnungs-/Schließzeitpunktes desAnsaugventils, die Offenstellung IVO des Ansaugventils 2 undder Ansaugdruck Pm aufgetragen sind. Außer bei der Ansaugmenge Qasind bei den anderen Parametern an zwei Steuermustern A und B Veränderungenzu verzeichnen, dargestellt durch eine dünne Linie (A) und eine Haltelinie(B). Da die Ansaugmenge Qa sich bei beiden Steuermustern auf gleicheWeise ändert,wird diese durch die Haltelinie repräsentiert. Bei der die Offenstellungdes Einlaßventils 2 repräsentierendenKurve gilt die Strich-Punkt-Linieals Grenzstellung IVOmax (am weitesten nach hinten verlegte zulässige Stellung), welcheeine auf den Steuerbereich des Aktionswinkels bezogene zusätzlicheBeschränkungdarstellt. Die Stellung IVOmax wird aus der Ansaugzielmenge Qa bestimmt.
    [0106] Wie 14 zeigt,wird beim Vorlegen des Öffnungs-/Schließzeitpunktdes Einlaßventils2 zum Zeitpunkt t1 die Grenzstellung IVOmax nicht überschritten,wenn der Verschiebungswinkel evt des Öffnungs-/Schließzeitpunktessich im Steuermuster A1, der Aktionswinkel Sa sich im SteuermusterA2 und die Offenstellung IVO sich im Steuermuster A3 verändert. Dasheißt,der Vorgang spielt sich nicht hinter der Grenzstellung IVOmax ab.Um die Ansaugzielmenge Qao zu erreichen, wird der Ansaugdruck im SteuermusterA4 verändert.
    [0107] Wenn aber der Verschiebungswinkelevt des Öffnungs-/Schließzeitpunktessich im Steuermuster B1 ändert(d.h. zum Beispiel, wenn von der Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit11 der Verschiebungswinkel nur langsam verändert wird) und der AktionswinkelSa sich im Steuermuster A2 ändertund die Ansaugzielmenge Qa trotzdem erreicht werden kann, würde dieOffenstellung IVO am überschreitender Grenzstellung IVOmax enden. Da in diesem Fall der Verschiebungswinkelevt des Öffnungs-/Schließzeitpunktesim Vergleich zum Steuermuster A1 nach hinten verlegt ist, reichtdessen Größe nichtaus, die Offenstellung IVO von der Grenzstellung IVOmax nach vornzu verlegen, selbst wenn der Aktionswinkel Sa sich im SteuermusterA2 ändert.
    [0108] Das heißt in diesem Fall, daß der imSteuermuster A2 abrufbare Wert des Aktionswinkels Sa nicht im einstellbarenBereich As liegt (besonders der einstellbare Bereich As bei Einbeziehungder den Steuerbereich des Aktionswinkels betreffenden Beschränkungen).Wenn gemäß 14 der Verschiebungswinkelevt des Öffnungs-/Schließzeitpunktes sichim Steuermuster B1 ändert,wird die Veränderungdes Aktionswinkels Sa im Steuermuster B2 vorgenommen und ein bestimmterWert im einstellbaren Bereich As gewählt. Dadurch wird auch dieOffenstellung IVO im Steuermuster B3 verändert und bezüglich derGrenzstellung IVOmax nicht nach hinten verlegt. Entsprechend der Änderungdes Aktionswinkels Sa im Steuerbereich B2 wird der Ansaugdruck Pmim Steuermuster B4 verändert,um die Ansaugzielmenge Qao zu erreichen.
    [0109] Zu dem in 14 dargestellten Fall muß bemerktwerden, daß dieAnsaugzielmenge Qao sowohl im Steuermuster A als auch im SteuermusterB von t0 bis t1, von t1 bis t2 und auch immer nach t2 erreicht wird.Demzufolge verläuftdie Steuerung des Aktionswinkels Sa und die des Ansaugdrucks Pmim Steuermuster A und im Steuermuster B zu allen Zeiten äquivalent,wenn der angenommene Zielpunkt KP im einstellbaren Bereich Ax oderauch außerhalb diesesBereichs liegt, doch es gibt eine Kombination aus dem AktionswinkelSa und dem Ansaugdruck Pm, welche das Erreichen der Ansaugzielmenge Qaoim einstellbaren Bereich Ax gewährleistet.
    [0110] Obwohl diese Erfindung anhand spezifischer Ausführungsformenbeschrieben wurde, dürftenExperten auf diesem Gebiet möglicheModifikationen erkennen, ohne daß diese von der Grundkonzeption undvom Geltungsbereich dieser Erfindung abweichen.
    [0111] Mit dieser Erfindung wird eine Ansaugmenge-Steuervorrichtungfür eineBrennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung bereitgestellt, mit welcher dieVentilöffnungscharakteristikund der Ansaugdruck so gesteuert werden, daß eine geeignete Ansaugmengeerhalten wird. Diese Vorrichtung ist mit einer Einheit zum Steuernder Ventilöffnungscharakteristikund einer Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks ausgerüstet, umdie Ansaugmenge zu steuern, und weist außerdem weitere Einheiten auf,eine Einheit zum Bestimmen der Ansaugzielmenge für den Zeitpunkt nach Ablaufeiner vorbestimmten Zeit, eine Einheit zum Bestimmen des einstellbarenBereichs der Ventilöffnungscharakteristikin einer vorbestimmten Zeit und eine Einheit zum Bestimmen des einstellbarenAnsaugdruckbereichs in einer vorbestimmten Zeit, wobei zum Erreichender Ansaugzielmenge die Ventilöffnungscharakteristikund der Ansaugdruck von den genannten Einheiten auf Zielwerte innerhalbdes jeweils einstellbaren Bereichs gesteuert werden.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschinemit innerer Verbrennung, welche mit einer Einheit zum Steuern derVentilöffnungscharakteristikdes Einlaßventilsoder/und des Auslaßventilsund einer Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks ausgerüstet ist,um die Ansaugmenge zu steuern, und aufweist: eine Einheit zumBestimmen der Ansaugzielmenge fürden Zeitpunkt nach Ablauf einer bestimmten Zeit, eine Einheitzum Bestimmen des von der Ventilöffnungscharakteristik-Steuereinheitin einer bestimmten Zeit einstellbaren Bereichs der Ventilöffnungscharakteristikund eine Einheit zum Bestimmen des von der Ansaugdruck-Steuereinheitin einer bestimmten Zeit einstellbaren Ansaugdruckbereichs, wobeiauf der Grundlage der Ansaugzielmenge die Ventilöffnungscharakteristik und derAnsaugdruck von der jeweiligen Steuereinheit auf die Zielgröße innerhalbdes jeweiligen einstellbaren Bereichs gebracht werden.
    [2] Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung gemäß Anspruch1, welche außerdemeine Einheit zum Bestimmen der Ventilöffnungscharakteristik und desAnsaugdrucks nach einem bestimmten Verfahren zwecks Erreichens derAnsaugzielmenge aufweist, wobei dann, wenn die Ventilöffnungscharakteristik undder Ansaugdruck, von der jeweiligen Einheit annähernd bestimmt, im jeweiligeneinstellbaren Bereich liegen, diese annähernd bestimmten Werte als Zielwertevorgegeben werden, währendin dem Fall, daß dieannäherndbestimmte Ventilöffnungscharakteristikoder/und der annähernd bestimmteAnsaugdruck nicht im jeweiligen einstellbaren Bereich liegt (liegen),die Ventilöffnungscharakteristikund der Ansaugdruck, welche der Ansaugzielmenge am nächsten kommenoder diese gewährleistenund innerhalb des jeweiligen einstellbaren Bereichs liegen, alsZielwerte vorgegeben werden.
    [3] Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung gemäß Anspruch1, wobei in dem Fall, daß derBereich der Ventilöffnungscharakteristikin der vorbestimmten Zeit einstellbar ist, das Betreiben der Brennkraftmaschinemit Innerer Verbrennung betreffende zusätzliche Beschränkungenin Betracht gezogen werden.
    [4] Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung gemäß Anspruch3, wobei zu den das Betreiben der Brennkraftmaschine mit InnererVerbrennung betreffenden zusätzlichenBeschränkungendie positionelle Beziehung zwischen dem Einlaßventil und dem Auslaßventilund die Öffnungscharakteristikdieser beiden Ventile gehören.
    [5] Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung gemäß Anspruch1, wobei in dem Fall, daß derAnsaugdruckbereich in der vorbestimmten Zeit einstellbar ist, dasBetreiben der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung betreffendezusätzlicheBeschränkungenin Betracht gezogen werden.
    [6] Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung gemäß Anspruch5, wobei zu den das Betreiben der Maschine mit Innerer Verbrennungbetreffenden Beschränkungendas Beibehalten eines Ansaugdrucks nicht größer als ein vorbestimmter Druckgehört.
    [7] Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung, welche übereine Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik des Einlaßventilsoder/und des Auslaßventilsund eine Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks die Ansaugmenge steuertund aufweist: eine Einheit zum Bestimmen der Ansaugzielmenge für den Zeitpunktnach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, eine Einheit zum Bestimmender von der entsprechenden Steuereinheit auf der Grundlage der Ansaugzielmengeeingestellten Ventilöffnungszielcharakteristik, eineEinheit zum Bestimmen des von der entsprechenden Einheit auf derGrundlage der Ansaugzielmenge und der Ventilöffnungszielcharakteristik eingestelltenAnsaugzieldrucks, eine Einheit zum Bestimmen des von der entsprechendenEinheit in einer vorbestimmten Zeit einstellbaren Bereichs der Ventilöffnungscharakteristik, eineEinheit zum Bestimmen des von der entsprechenden Einheit in einervorbestimmten Zeit einstellbaren Ansaugdruckbereichs, eineEinheit zum Bestimmen eines einstellbaren Betriebsbereichs aus deneinstellbaren Bereichen der Ventilöffnungscharakteristik und desAnsaugdrucks und eine Einheit zum Bestimmen eines geeignetenBetriebspunktes innerhalb des Betriebsbereichs, wenn der aus derVentilöffnungszielcharakteristikund dem Ansaugzieldruck bestimmte Betriebspunkt nicht im einstellbarenBereich liegt, und zum Zurücksetzen derZielwerte der Ventilöffnungscharakteristikund des Ansaugdrucks von diesem Betriebspunkt.
    [8] Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mitInnerer Verbrennung gemäß Anspruch7, wobei die Zielwertnachstelleinheit den Betriebspunkt bestimmt,bei welchem die Ansaugzielmenge oder die angenäherte Ansaugzielmenge im einstellbarenBetriebsbereich gewährleistetwird, und den von der jeweiligen Einheit eingestellten Zielwertder Ventilöffnungscharakteristikund des Ansaugdrucks von diesem Betriebspunkt zurücksetzt.
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    同族专利:
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    FR2851613A1|2004-08-27|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-09-02| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-03-12| 8364| No opposition during term of opposition|
    2012-11-15| R084| Declaration of willingness to licence|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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