Einlassluftmengensteuergerät und -verfahren für eine Brennkraftmaschine

专利摘要:
Ein Einlassluftmengensteuergerät für eine Brennkraftmaschine weist Folgendes auf: einen Öffungssteuermechanismus und einen variablen Ventilmechanismus, die eine Einlassluftmenge steuern; einen Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus zum Steuern der Einlassluftmenge durch Einstellen eines Parameters oder von Parametern, die sich von jenen der vorstehend genannten beiden Mechanismen unterscheiden; und eine Einlassmengensteuervorrichtung zum Durchführen einer zusammenwirkenden Steuerung von diesen Mechanismen beim Auftreten irgendeines normalen Zustandes. Das Einlassluftmengensteuergerät weist außerdem Folgendes auf: eine Anormalitätserfassungsvorrichtung zum Erfassen eines anormalen Zustandes bei diesen drei Mechanismen; und eine fehlersichere Vorrichtung zum Steuern der Einlassluftmenge des Öffnungssteuermechanismusses außer diesen drei Mechanismen und zum Steuern der anderen beiden Mechanismen, um so deren Steuergrößen auf konstante Werte zu fixieren.
公开号:DE102004014977A1
申请号:DE102004014977
申请日:2004-03-26
公开日:2004-11-18
发明作者:Naohide Toyota Fuwa；Keizo Toyota Hiraku；Hirohiko Kariya Yamada；Takahiro Toyota Yamanashi
申请人:Denso Corp；Toyota Motor Corp；
IPC主号:F02D43-00

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine,die an einem Fahrzeug oder dergleichen angebracht ist, und insbesondere aufein Einlassluftmengensteuergerätfür dieBrennkraftmaschine und auf ein Einlassluftmengensteuerverfahrendavon zum Durchführeneines fehlersicheren Betriebs der Brennkraftmaschine, das eine Einlassluftmengeoder eine Einlassmenge unter Verwendung eines variablen Luftsystemmechanismussessteuert, der zum Beispiel folgendes aufweist: einen variablen Ventilmechanismus;einen Öffnungssteuerungsmechanismuseines Drosselventils; und einen Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus wiezum Beispiel ein variables Einlasssystem (oder ein „akustischesInduktionssteuersystem (ACIS))" undein Wirbelsteuerventilsystem (d.h. ein Einlassluftströmungssteuermechanismus).
[0002] Umdie Einlassluftmenge oder die Einlassmenge hinsichtlich der an einemFahrzeug oder dergleichen angebrachten Brennkraftmaschine zu steuern,wurden kürzlichEntwicklungen mit Brennkraftmaschinen durchgeführt, die einen kompliziertenvariablen Luftsystemmechanismus verwenden, der zum Beispiel folgendesaufweist: eine elektronische Steuervorrichtung oder einen Drosselventil-Computermechanismuszum Antreiben des Öffnungs-und Schließvorgangeseines Drosselventils durch einen Aktuator; einen variablen Ventilmechanismus,der zumindest eine von drei Bestandteilen der Öffnungs-/Schließ-Charakteristika(oder der Ventilöffnungscharakteristika)eines Einlassventils oder eines Auslassventils ändern kann (d.h. eine Öffnungs-und Schließzeitgebung,einen Betätigungswinkelund einen Hubbetrag); und einen Einlasscharakteristikänderungsmechanismuswie zum Beispiel ein variables Einlasssystem und ein Wirbelsteuerventilsystem (d.h.ein Einlassluftströmungssteuermechanismus). Uminsbesondere das gewünschteoder Soll-Drehmoment entsprechend der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung zuerhalten, die durch einen Fahrer betätigt wird, wird die Steuerungso durchgeführt,dass die gewünschteoder Soll-Einlassluftmenge durch zusammenwirkende Steuerungen derAktuatoren der verschiedenen variablen Luftsystemmechanismen eingelassenwird.
[0003] Hinsichtlicheines Betätigungswinkeländerungsmechanismusses,der eine der vorstehend beschriebenen Öffnungs-/Schließ-Charakteristika ist, istes möglich,einen Mechanismus zum kontinuierlichen Ändern des Betätigungswinkelsdes Einlassventils und des Hubbetrags unter Verwendung eines Drehnockensauszuführen,wie dies in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-2001-263015 zumBeispiel beschrieben ist.
[0004] Wiedies zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-2001-65376beschrieben ist, ist außerdemeine Technik bekannt, bei der die Öffnungs- und Schließzeitgebungdes Einlassventils von den Bestandteilen der Öffnungs-/Schließ-Charakteristikazu der am stärkstenverzögertenoder nacheilenden Zeitgebung fixiert wird, wenn ein Öffnungsmesssensor(zum Beispiel ein Drosselpositionssensor) bei dem Öffnungssteuermechanismuseines Drosselventils einen Fehler aufweist.
[0005] Wiedies in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-H10-184406 zum Beispielbeschrieben ist, ist außerdemeine Technik bekannt, bei der der Betätigungswinkel von den Öffnungs-/Schließ-Charakteristikades Einlassventils zu der größten Seitebei der Brennkraftmaschine zum Steuern der Einlassluftmenge fixiertwird, indem die Öffnungs-/Schließ-Charakteristikades Einlassventils eingestellt werden und durch den Öffnungssteuermechanismuseines Drosselventils (zum Beispiel ein elektronisch gesteuertesDrosselventil), und zwar als der fehlersichere Betrieb bei einemFehler oder einer Fehlfunktion des Öffnungssteuermechanismus eines Drosselventils.
[0006] Wiedies außerdemin der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-2001-65374 zum Beispiel beschriebenist, ist auch eine Technik bekannt, bei der die Öffnungs- und Schließzeitgebungdes Einlassventils zu der am stärkstenverzögertenoder nacheilenden Zeitgebung festgelegt wird, wenn ein Wasserthermometereinen Fehler aufweist.
[0007] Fallsjedoch zumindest eines der vorstehend beschriebenen verschiedenenVariablen Luftsystemmechanismen einen Fehler aufweist, dann kanneine Virtuation die Steuerung der Einlassluftmenge in einigen Fällen ausschalten,was üblicherweisenicht zu erwarten ist. In diesem Fall kann der Betriebszustand derBrennkraftmaschine möglicherweiseverschlechtert werden, und eine Weiterfahrt kann unmöglich werden,was technisch ein Problem ist, da die zusammenwirkenden Steuerungendes Öffnungssteuermechanismusses,des Einlassluftcharakteristikaänderungsmechanismussesund des variablen Ventilmechanismusses divergieren (d.h. die dreiMechanismen werden nicht mehr zusammenwirkend gesteuert).
[0008] Esist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Einlassluftmengensteuergerät und ein Einlassluftmengensteuerverfahrenfür eineBrennkraftmaschine vorzusehen, die in geeigneter Weisen deren Betriebfortsetzen könne,und zwar auch in jenem Fall, wenn zumindest einer der drei Mechanismeneinen Fehler oder eine Anormalitäthinsichtlich der Brennkraftmaschine aufweist, wobei die Einlassluftmengedurch zusammenwirkendes Steuern (i) des Öffnungssteuermechanismusseseines Drosselventils oder dergleichen, (ii) des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusseswie zum Beispiel das variable Einlasssystem und das Wirbelsteuerventilsystemund (iii) des variablen Ventilmechanismusses wie zum Beispiel derBetätigungswinkeländerungsmechanismusund ein Zeitgebungsänderungsmechanismus(oder eine variable Ventilzeitgebung (VVT)) gesteuert wird.
[0009] DieHauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die zusammenwirkendeSteuerung zu unterbinden, um dadurch das Divergieren der Steuerungzu verhindern und die Einlassluftmenge der Brennkraftmaschine durcheinen normalen Mechanismus vorzugsweise zu steuern, nämlich (I)den Öffnungssteuermechanismus,(II) den variablen Ventilmechanismus oder (III) den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus,falls eine Anormalitätbei einem der drei Mechanismen vorhanden ist, und zwar bei einerTechnik zum Steuern der Einlassluftmenge der Brennkraftmaschinedurch die zusammenwirkende Steuerung der drei Mechanismen.
[0010] Dievorstehend genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durchein erstes Einlassluftmengensteuergerät für eine Brennkraftmaschine gelöst werden,die folgendes aufweist: einen Öffnungssteuermechanismuszum Steuern einer Öffnungeines Drosselventils, das in einem Einlasspfad der Brennkraftmaschineangeordnet ist; einem variablen Ventilmechanismus zum Verändern von Öffnungs-/Schließ-Charakteristika(das sowohl die Öffnungscharakteristikaals auch die Schließcharakteristikabedeutet, oder was die Öffnungscharakteristik oderdie Schließcharakteristikbedeutet) von zumindest einem Einlassventil oder einem Auslassventil derBrennkraftmaschine; einem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus zum Ändern derEinlasscharakteristika der Brennkraftmaschine durch Steuern einesParameters oder von Parametern, die sich von (i) der Öffnung desDrosselventils und (ii) der Öffnungs-/Schließ-Charakteristika vonzumindest dem Einlassventil oder dem Auslassventil unterscheiden; einerEinlassmengensteuervorrichtung zum Steuern einer Einlassluftmenge,die einer Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt wird,indem eine zusammenwirkende Steuerung des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismussesdurchgeführtwird; einer Anormalitätserfassungsvorrichtungzum Erfassen eines Anormalitätszustandesbei dem Öffnungssteuermechanismus unddem variablen Ventilmechanismus; und einer fehlersichern Vorrichtungzum Steuern des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusses,falls der anormale Zustand durch die Anormalitätserfassungsvorrichtung bei dem Öffnungssteuermechanismusoder dem variablen Ventilmechanismus erfasst wird, um so die Einlassluftmengedurch den anderen von dem Öffnungssteuermechanismusund dem variablen Ventilmechanismus anstelle der zusammenwirkendenSteuerung durch die Einlassmengensteuervorrichtung zu steuern.
[0011] Gemäß dem erstenEinlassluftmengensteuergerätfür dieBrennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung wird bei dessen Betriebdie der Brennkammer zugeführteEinlassluftmenge dadurch gesteuert, dass die drei Mechanismen, nämlich (I)der Öffnungssteuermechanismuseines Drosselventils; (II) der variable Ventilmechanismus und (III)der Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus durchdie Einlassmengensteuervorrichtung zusammenwirkend gesteuert werden.Zum Beispiel wird insbesondere die Öffnung des Drosselventils durch den Öffnungssteuermechanismusgesteuert, währenddie Einlassluftmenge, die von Änderungender Öffnungdes Drosselventils gemäß der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung begleitetwird, durch ein Einlassmengenmessgerät gemessen wird. Dabei werdendie Öffnungs-/Schließ-Charakteristikazumindest von dem Einlassventil oder dem Auslassventil durch denvariablen Ventilmechanismus gesteuert. Die „Öffnungs-/Schließ-Charakteristika" gemäß der vorliegendenErfindung sind die Öffnungs-und Schließzeitgebungenvon zumindest dem Einlassventil oder dem Auslassventil, der Hubbetragoder eine Hubperiode (d.h. der Betätigungswinkel). Dabei wirdaußerdemein vorbestimmter Parameter, der mit den Einlasscharakteristikaverknüpftist, durch den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus gesteuert,wie zum Beispiel ein Wirbelsteuerventil, ein variables Einlasssystemsteuerventilund der Zeitgebungsänderungsmechanismusals Beispiel. Die „Einlasscharakteristika" gemäß der vorliegendenErfindung sind folgendermaßen:der Einstellbetrag der Öffnungdes Wirbelsteuerventils, was späterbeschrieben wird; der Einstellbetrag der effektiven Länge einesEinlassrohrs, die Kapazitäteines Zwischenbehälters,die Kapazitätund der Querschnittsflächeninhalteines Einlassanschlusses oder eines Einlassrohrs oder dergleichen,die das variable Einlasssystemsteuerventil sind; und der Einstellbetrageines Phasenwinkels zum Ändernder Öffnungs-und Schließzeitgebungdes Einlassventils oder des Auslassventils. Zum Beispiel wird einegewünschteoder eine Solleinlassluftmenge durch die Einlassmengensteuervorrichtunggemäß dem Parameterzum Angeben des Betriebszustandes bestimmt, wie zum Beispiel eingefordertes (oder gewünschtes)Drehmoment gemäß der Kraftmaschinendrehzahlund die Beschleunigungsvorrichtungsöffnung, die durch einen Fahrer(oder eine Bedienperson) betätigtwird. Um diese beabsichtigte gewünschteEinlassluftmenge zu erhalten, werden verschiedene Steuermengen, diemit den Öffnungs-/Schließ-Charakteristika oder dergleichenverknüpftsind, die gewünschtwerden, auf der Grundlage einer voreingestellten Parametertabelleoder einer voreingestellten vorbestimmten Funktion zum Beispielbestimmt. Die Aktuatoren der drei variablen Luftsystemmechanismenwerden zusammenwirkend durch die Einlassmengensteuervorrichtungso gesteuert, dass sie den gewünschtenverschiedenen Steuerbeträgenentsprechen. Bei einer derartigen zusammenwirkenden Steuerung wirddie Brennkraftmaschine betrieben.
[0012] Wennzum Beispiel ein anormaler Zustand bei dem Öffnungssteuermechanismus desDrosselventils vorhanden ist, dann wird die Anormalität durch dieAnormalitätserfassungsvorrichtungerfasst. Die erfasste Anormalitätbedeutet insbesondere zum Beispiel jenen Zustand, bei dem die Differenzzwischen der tatsächlichen Öffnung des Öffnungssteuermechanismussesdes Drosselventils und der Öffnung des Öffnungssteuermechanismussesdes Drosselventils, die durch die Einlassmengensteuervorrichtungangegeben wird, größer alsein vorbestimmter Stellwert ist. Wenn alternativ ein anormaler Zustand beidem variablen Ventilmechanismus vorhanden ist, dann wird die Anormalität durchdie Anormalitätserfassungsvorrichtungerfasst. Die erfasste Anormalität istinsbesondere zum Beispiel ein öffnungsseitiger Fehler(d.h. ein derartiger Fehler, bei dem das Einlassventil zu einer Öffnungsseiteim Betrieb verglichen mit dem normalen Fall aus bestimmten Gründen abweicht,oder bei dem es an der Öffnungsseite fixiertist) oder ein schließseitigerFehler (d.h. ein derartiger Fehler, bei dem das Einlassventil zueiner Schließseitebeim Betrieb verglichen mit dem normalen Fall aus bestimmten Gründen abweichtoder bei dem es an der Schließseitefixiert ist).
[0013] Wenneine derartige Anormalitätdurch die Anormalitätserfassungsvorrichtungbei (I) dem Öffnungssteuermechanismusdes Drosselventils oder (II) dem variablen Ventilmechanismus erfasstwird, dann wird die Einlassluftmenge durch den anderen von dem Öffnungssteuermechanismusund dem variablen Ventilmechanismus gesteuert, bei dem keine Anormalität erfasstwird, d.h. durch den normalen Öffnungssteuermechanismusoder den normalen variablen Ventilmechanismus bei der Steuerungder fehlersicheren Vorrichtung anstelle der zusammenwirkenden Steuerungdurch die Einlassmengensteuervorrichtung für die vorstehend beschriebenendrei Mechanismen. Auf diese Art und Weise werden bei der vorliegendenErfindung die drei Mechanismen bei der Steuerung der „fehlersicherenVorrichtung" beimAuftreten irgendeines anormalen Zustandes gesteuert, während diedrei Mechanismen bei der Steuerung der „Einlassmengensteuervorrichtung" bei dem normalenZustand gesteuert werden. Die „fehlersichereVorrichtung" unddie „Einlassmengensteuervorrichtung" können dieselbe Steuervorrichtung (zum Beispiel eine später beschriebene ECU) oderdie selbe Steuervorrichtung aufweisen, die sowohl die Steuerungbeim Auftreten irgendeines anormalen Zustandes als auch die Steuerungbei dem normalen Zustand durchführenkann. Alternativ könnensie unterschiedliche explosive Steuervorrichtungen oder unterschiedlicheSteuervorrichtungen aufweisen, die die Steuerung beim Auftretenirgendeines anormalen Zustandes und die Steuerung bei dem normalenZustand getrennt durchführenkönnen.
[0014] Infolgedessen wird zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligenZylinder gemäß der Einlassluftmengedurchgeführt,die durch den normalen variablen Ventilmechanismus und die Kraftmaschinendrehzahlgesteuert wird. Alternativ wird die Kraftstoffeinspritzung in denjeweiligen Zylinder zum Beispiel gemäß der Einlassluftmenge durchgeführt, diedurch den normalen Öffnungssteuermechanismusdes Drosselventils und der Kraftmaschinendrehzahl gesteuert ist.
[0015] Einspezifisches Beispiel des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusses dervorliegenden Erfindung, nämlichdes „variablen Einlasssystems(oder ACIS)" istjener Mechanismus, dessen Zweck das Erhalten einer hohen Volumeneffizienzin dem breiten Kraftmaschinendrehzahlbereich ist, indem die Länge undder Querschnittsflächeninhaltdes effektiven Einlassrohres verändert werden.Insbesondere bewirkt das variable Einlasssystem bei dem Betriebmit niedriger Drehzahl eine relativ lange Länge des effektiven Einlassrohrsund einen relativ kleinen Querschnittsflächeninhalt davon, um die Volumeneffizienzbei niedrigen Drehzahlen zu erhöhen,in den ein Resonanzaufladeeffekt genutzt wird. Andererseits wirdbei einem Betrieb mit hoher Drehzahl das variable Einlasssystemdadurch verwirklicht, dass die Längedes effektiven Einlassrohres relativ kurz und der Querschnittsflächeninhalt davonrelativ groß geschaffenwird, um die Volumeneffizienz bei hoher Drehzahl zu erhöhen, wodurchder Trägheitsaufladeeffektgenutzt wird. Außerdemist ein Mechanismus zum Verändernder Kapazitäteines Zwischenbehältersdenkbar, und zwar als ein spezifisches Beispiel, das die gleicheFunktion bewirkt.
[0016] Einanderes spezifisches Beispiel des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusses dervorliegenden Erfindung, nämlichdes „Wirbelsteuerventilsystems(SCV)" ist ein Mechanismus,der eine Funktion des Einlassanschlusses als ein Wirbelanschlussbewirkt, der eine seitliche übermäßige Strömung erzeugt,um Kraftstoff und die Luft ausreichend zu mischen, oder der denEinlassanschluss als einen üblichenAnschluss verwendet, indem die Richtung eines Ventils verändert wird,das in dem Einlassanschluss angeordnet ist, wodurch sowohl die Erhöhung derAbgabe als auch die Verbesserung des Kraftstoffverbrauches verwirklichtwerden. Außerdemist ein „Schleudersteuerventilsystem(TCV)", das alsein Schleuderanschluss zum Erzeugen einer in Längsrichtung gerichteten übermäßigen Strömung funktioniert,auch als ein spezifisches Beispiel denkbar, da es die gleiche Funktionbewirkt.
[0017] Außerdem istein anderes spezifisches Beispiel von dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusder vorliegenden Erfindung, nämlichder „Zeitgebungsänderungsmechanismus(oder VVT)" desEinlassventils und/oder des Auslassventils ein Mechanismus, derdie Öffnungs-und Schließzeitgebungdes Einlassventils und des Auslassventils ändert, um dadurch das effizienteEinlassen und/oder das Auslassen gemäß der Kraftmaschinendrehzahl unddem gewünschtenDrehmoment zu verwirklichen, und dadurch kann die Einlassluftmengegesteuert werden. Bei der vorliegenden Erfindung kann ein derartigerZeitgebungsänderungsmechanismus (oderVVT) als das spezifische Beispiel des „Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusses" behandelt werden.Er kann auch als ein Teil oder als der ganze „variable Ventilmechanismus" zum Ändern derBetätigungswinkeldes Einlassventils und des Auslassventils oder des Hubbetrages behandeltwerden, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft sind.
[0018] Auchwenn einer der Öffnungssteuermechanismendes Drosselventils und des variablen Ventilmechanismusses einenFehler aufweisen, die den variablen Luftsystemmechanismus bilden,dann wird die Einlassluftmenge folglich durch den anderen von dem Öffnungssteuermechanismusund dem variablen Ventilmechanismus gesteuert, bei dem keine Anormalität erfasstwird, d.h. durch den normalen Öffnungssteuermechanismusoder den normalen variablen Ventilmechanismus bei der Steuerungder fehlersichern Vorrichtung. Und zwar wird eine Notfahrt ausreichendmöglich,indem die einfache Einlassluftmengensteuerung durch jenen Mechanismus durchgeführt wird,bei dem überhauptkeine Anormalitäterfasst wird. Anders gesagt wird die Notfahrt ausreichend möglich, auchwenn ein anormaler Zustand auftritt, während die vorliegende Erfindungeinen derartigen Aufbau übernimmt,bei dem die Brennkraftmaschine bei der zusammenwirkenden Steuerung derAktuatoren bei verschiedenen variablen Luftsystemmechanismen betriebenwird, was fürden guten Kraftstoffverbrauch und/oder dem hohen Wirkungsgrad beidem normalen Zustand geeignet sind, so dass die vorliegende Erfindungim praktischen Gebrauch äußerst nützlich ist.
[0019] Insbesonderewenn eine Anormalitätbei einem von den drei Mechanismen vorhanden ist, dann wird dieSteuerung fürdie Notfahrt nicht durch die anderen beiden normalen Mechanismensondern durch den anderen normalen Mechanismus durchgeführt (d.h.durch gerade den einen normalen Mechanismus). Daher ist die Steuerungfür dieNotfahrt relativ einfach. Falls die Steuerung durch die anderenbeiden normalen Mechanismen durchgeführt wird, dann ist es notwendig,eine zusammenwirkende Steuerung für die beiden durchzuführen, undes ist notwendig, einige Parametertabellen und/oder einige exklusiveFunktionen zum Spezifizieren von verschiedenen Steuergrößen ausschließlich für die Notfahrtbereit zu stellen. Falls zum Beispiel das variable Einlasssystemsteuerventilden öffnungsseitigenFehler bewirkt, dann erhöhtsich die tatsächlicheEinlassluftmenge und es erhöhtsich die Kraftmaschinendrehzahl. Falls sich die Kraftmaschinendrehzahlerhöht, dannwird eine gewünschteEinlassluftmenge üblicherweiseklein festgelegt, aber dieses ist kein angenommener Zustand, sodass einer der beiden normalen Mechanismen, nämlich der Öffnungssteuermechanismus desDrosselventils zu sehr an der Schließseite angetrieben werden kann,oder ein anderer normaler Mechanismus, nämlich der variable Ventilmechanismuskann zu sehr an der Schließseite angetriebenwerden, wodurch möglicherweiseein Überschwingenhervorgerufen wird (d.h. eine periodische Schwingung, die beim Leerlaufder Kraftmaschine erzeugt wird). Somit ist es erforderlich, viele Parametertabellenund exklusive Funktionen vorzubereiten, die den verschiedenen Aspektender Anormalitätfür die „Notfahrt" entsprechen, beider eine sehr effiziente Fahrt auf Grund der Anormalität äußerst schwierigoder unmöglichist, und insgesamt ist dieses äußerst unrentabel.Im Gegensatz dazu ist die Verwirklichung der Steuerung der Einlassluftmenge durcheinen der Mechanismen weit aus einfacher und leichter, der zum Beispielder Öffnungssteuermechanismusdes Drosselventils oder des variablen Ventilmechanismusses ist,so dass sie sicher durchgeführt werdenkann.
[0020] Wiedies gemäß dem erstenEinlassluftmengensteuergerätfür dieBrennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung vorstehend beschriebenist, kann die Notfahrt noch sicherer bei der Brennkraftmaschinedurchgeführtwerden, die mit einer Vielzahl von variablen Luftsystemmechanismenversehen ist, wie zum Beispiel den Öffnungssteuermechanismus einesDrosselventils, den variablen Ventilmechanismus und den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus.
[0021] Beieinem Aspekt des ersten Einlassluftmengensteuergerätes dervorliegenden Erfindung fixiert die fehlersichere Vorrichtung (i)eine Steuergröße durchden Öffnungssteuermechanismusoder den variablen Ventilmechanismus und (ii) eine Steuergröße durchden Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusauf konstante Werte ungeachtet eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine,falls der anormale Zustand bei dem Öffnungssteuermechanismus oderdem variablen Ventilmechanismus erfasst wird.
[0022] Wenndie Anormalitätbei dem Öffnungssteuermechanismusdes Drosselventils oder dem variablen Ventilmechanismus erfasstwird, dann wird gemäß diesemAspekt nicht nur die Steuergröße durch deneinen Mechanismus, bei dem die Anormalität erfasst wird, sondern auchdie Steuergröße durchden Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus,wie zum Beispiel das vorstehend beschriebene Wirbelsteuerventilund das variable Einlasssystemsteuerventil auf die konstanten Werteungeachtet des Betriebszustandes fixiert. Die „Steuergrößen" gemäß der vorliegendenErfindung geben den Einstellbetrag der Öffnung des Drosselventils beidem Öffnungssteuermechanismusdes Drosselventils, den Einstellbetrag der Öffnungs-/Schließ-Charakteristika des Einlassventilsbei dem variablen Ventilmechanismus und den Einstellbetrag des vorbestimmtenParameters oder der Parameter des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismussesan. Dann wird die Einlassluftmenge durch den anderen von dem Öffnungssteuermechanismusund dem variablen Ventilmechanismus gesteuert, bei dem die Anormalität nichterfasst wird, d.h. durch den normalen Öffnungssteuermechanismus oderden normalen variablen Ventilmechanismus bei der Steuerung der fehlersicheren Vorrichtung,währenddie Steuergrößen aufkonstante Werte fixiert werden, wie dies vorstehend beschriebenist. Infolge dessen wird zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzungin den jeweiligen Zylinder gemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch den normalen variablen Ventilmechanismus unddie Kraftmaschinendrehzahl gesteuert ist. Alternativ wird zum Beispieldie Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylinder gemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch die normalen Öffnungssteuermechanismen desDrosselventils und der Kraftmaschinendrehzahl gesteuert ist.
[0023] Auchwenn der Öffnungssteuermechanismusdes Drosselventils oder des variablen Ventilmechanismusses einenFehler aufweist, die den variablen Luftsystemmechanismus bilden,wird folglich die Notfahrt ausreichend möglich, indem verschiedenen Steuergrößen nichtnur bei dem Mechanismus fixiert werden, bei dem die Anormalität vorhandenist, sondern auch bei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus, und indem die einfache Einlassluftmengensteuerung durch jenen Mechanismusdurchgeführtwird, bei dem keine Anormalitätvorhanden ist.
[0024] Danebenkann an Stelle der Fixierung sowohl von der Steuergröße durchden Mechanismus, bei dem die Anormalität erfasst wird, als auch der Steuergröße durchden Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusauf die konstanten Werte gemäß der vorstehendenBeschreibung die vorliegenden Erfindung so aufgebaut sein, dassdie Steuerung fürdie beiden Mechanismen gestoppt wird oder dass die Steuergrößen aufbestimmte konstante Werte fixiert werden (zum Beispiel unbekannteWerte oder Standartwerte), indem die Steuerung für die beiden Mechanismen gestopptwird. Außerdemkann sie so aufgebaut sein, dass sich die Steuergrößen regelmäßig oderunregelmäßig um bestimmtevorbestimmte Werte oder in einem vorbestimmten Bereich ändern (zumBeispiel um unbekannte Werte oder Standartwerte), indem die Steuerunggestoppt wird. Auf diese Art und Weise ist es möglich, einen bemerkenswertenEffekt zu erhalten, indem die einfache Steuerung für den einenMechanismus beim Auftreten eines anormalen Zustandes gewechseltwird, auch wenn dies bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt ungünstig ist.Der Aufbau mit einem derartigen „Steuerungsstock" gemäß der vorstehendenBeschreibung ist auch in dem technischen Umfang enthalten, der mitdem ersten Einlassluftmengensteuergerät der vorliegenden Erfindungverknüpftist.
[0025] Dievorstehend genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durchein zweites Einlassluftmengensteuergerät für eine Brennkraftmaschine gelöst werden,die folgendes aufweist: einen Öffnungssteuermechanismuszum Steuern einer Öffnungeines Drosselventils, das an einem Einlasspfad der Brennkraftmaschineangeordnet ist; einen variablen Ventilmechanismus zum Ändern von Öffnungs-/Schließ-Charakteristikazumindest von einem Einlassventil oder einem Auslassventil der Brennkraftmaschine;einen Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuszum Ändernvon Einlasscharakteristika der Brennkraftmaschine durch Steuerneines Parameters oder von Parametern, die sich von (i) der Öffnung desDrosselventils und (ii) der Öffnungs-/Schließ-Charakteristika vonzumindest dem Einlassventil oder dem Auslassventil unterscheiden; eineEinlassmengensteuervorrichtung zum Steuern einer Einlassluftmenge,die in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt wird,indem eine zusammenwirkenden Steuerung des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismussesdurchgeführtwird; eine Anormalitätserfassungsvorrichtungzum Erfassen eines anormalen Zustandes bei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus;und eine fehlersichere Vorrichtung zum Steuern des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismussesin jenem Fall, wenn der anormale Zustand durch die Anormalitätserfassungsvorrichtungbei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuserfasst wird, um so die Einlassluftmenge durch den Öffnungssteuermechanismusoder dem variablen Ventilmechanismus anstelle der zusammenwirkenden Steuerungdurch die Einlassmengensteuervorrichtung zu steuern.
[0026] Gemäß dem zweitenEinlassluftmengensteuergerätder vorliegenden Erfindung wird bei dessen Betrieb die der BrennkammerzugeführteEinlassluftmenge dadurch gesteuert, dass die zusammenwirkende Steuerungdurch die Einlassmengensteuervorrichtung wie im Falle des erstenEinlassluftmengensteuergerätesder vorliegenden Erfindung gesteuert wird, wie die vorstehend beschriebenist.
[0027] Fallsbei dem zweiten Einlassluftmengensteuergerät der vorliegenden Erfindungzum Beispiel irgendein anormaler Zustand bei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusvorhanden ist, dann wird die Anormalität durch die Anormalitätserfassungsvorrichtungerfasst. Die erfasste Anormalität bedeutetzum Beispiel insbesondere einen Zustand, bei dem die Differenz zwischen(i) dem tatsächlichen experimentellenWert (einschließlichsowohl eines direkt oder indirekt gemessenen Wertes und eines geschätzten Wertes)des vorbestimmten Parameters, der mit dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusverknüpftist, und (ii) dem vorbestimmten Parameter des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusses,der durch die Einlassmengensteuervorrichtung angegeben wird, größer istals ein vorbestimmter Stellwert.
[0028] Wenneine derartige Anormalitätdurch die Anormalitätserfassungsvorrichtungbei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuserfasst wird, dann wird die Einlassluftmenge durch den Öffnungssteuermechanismusoder den variablen Ventilmechanismus bei der Steuerung der fehlersichernVorrichtung an Stelle der zusammenwirkenden Steuerung durch dieEinlassmengensteuervorrichtung fürdie vorstehend beschriebenen drei Mechanismen gesteuert. Infolgedessen wird zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligenZylinder gemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch die normalen Öffnungssteuermechanismen desDrosselventils und der Kraftmaschinendrehzahl gesteuert wird. Alternativwird die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylinder gemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch den normalen variablen Ventilmechanismus undder Kraftmaschinendrehzahl gesteuert wird.
[0029] Folglichist die Notfahrt ausreichend möglich, auchwenn ein anormaler Zustand auftritt, während die vorliegende Erfindungeinen derartigen Aufbau übernimmt,bei dem die Brennkraftmaschine bei der zusammenwirkenden Steuerungder Aktuatoren bei verschiedenen variablen Luftsystemmechanismen betriebenwird, was fürden guten Kraftstoffverbrauch und/oder den hohen Wirkungsgrad beidem normalen Zustand geeignet ist.
[0030] Beieinem Aspekt des zweiten Einlassluftmengensteuergerätes dervorliegenden Erfindung fixiert die fehlersichere Vorrichtung (i)eine Steuergröße durchden Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusund (ii) eine Steuergröße durchden anderen von dem Öffnungssteuermechanismusund den variablen Ventilmechanismus auf konstante Werte ungeachteteines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, falls der anormaleZustand bei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus erfasstwird.
[0031] Wenndie Anormalitätbei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuserfasst wird, dann wird gemäß diesemAspekt nicht nur die Steuergröße durchden Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus,bei dem die Anormalitäterfasst wird, sondern auch die Steuergröße durch den anderen von dem Öffnungssteuermechanismusund dem variablen Ventilmechanismus gemäß der vorstehenden Beschreibungauf konstante Werte ungeachtet des Betriebszustandes fixiert. Dannwird die Einlassluftmenge durch den Öffnungssteuermechanismus oderden variablen Ventilmechanismus gemäß der vorstehenden Beschreibungbei der Steuerung der fehlersicheren Vorrichtung gesteuert, während dieSteuergrößen aufkonstante Werte fixiert werden, wie dies vorstehend beschriebenist.
[0032] Infolgedessen wird zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligenZylinder gemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch die normalen Öffnungssteuermechanismen desDrosselventils und der Kraftmaschinendrehzahl gesteuert ist. Alternativwird zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylindergemäß der Einlassluftmenge gesteuert,die durch den normalen variablen Ventilmechanismus und die Kraftmaschinendrehzahlgesteuert ist. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist die Notfahrtausreichend möglich,auch wenn der Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus einen Fehleraufweist, indem zu der einfachen Einlassluftmengensteuerung gewechseltwird.
[0033] Danebenkann anstelle der Fixierung der Steuergrößen auf die konstanten Wertegemäß der vorstehendenBeschreibung die vorliegende Erfindung so aufgebaut sein, dass dieSteuerung gestoppt wird oder dass die Steuergrößen auf bestimmte konstanteWerte fixiert werden, indem die Steuerung gestoppt wird. Außerdem kannsie so aufgebaut sein, dass sich die Steuergrößen oder unregelmäßig um bestimmtevorbestimmte Werte oder in einem vorbestimmten Bereich ändern, indemdie Steuerung gestoppt wird.
[0034] Dievorstehend genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durchein drittes Einlassluftmengensteuergerät für eine Brennkraftmaschine gelöst werden,das folgendes aufweist: einen Öffnungssteuermechanismuszum Steuern einer Öffnungeines Drosselventils, das an einem Einlasspfad der Brennkraftmaschineangeordnet ist; einen variablen Ventilmechanismus zum Ändern der Öffnungs-/Schließ-Charakteristikavon zumindest einem Einlassventil oder einem Auslassventil der Brennkraftmaschine;einen Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuszum Ändernvon Einlasscharakteristika der Brennkraftmaschine durch Steuerneines Parameters oder von Parametern, die sich von (i) der Öffnung desDrosselventils und (ii) der Öffnungs-/Schließ-Charakteristika vonzumindest dem Einlassventil oder dem Auslassventil unterscheiden; eineEinlassmengensteuervorrichtung zum Steuern einer Einlassluftmenge,die in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt wird,indem eine zusammenwirkende Steuerung des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismussesdurchgeführtwird; eine Anormalitätserfassungsvorrichtungzum Erfassen eines anormalen Zustandes des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus;und eine fehlersicher Vorrichtung zum Steuern des Öffnungssteuermechanismussesdes variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusses,falls der anormale Zustand durch die Anormalitätserfassungsvorrichtung beidem Öffnungssteuermechanismus,dem variablen Ventilmechanismus oder dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuserfasst wird, um so die Einlassluftmenge durch einen anderen vondem Öffnungssteuermechanismus,dem variablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusanstelle der zusammenwirkenden Steuerung durch die Einlassmengensteuervorrichtungzu steuern.
[0035] Gemäß dem drittenEinlassluftmengensteuergerätder vorliegenden Erfindung wird bei dessen Betrieb die der BrennkammerzugeführteEinlassluftmenge dadurch gesteuert, dass die zusammenwirkende Steuerungdurch die Einlassmengensteuervorrichtung gesteuert wird, und zwarwie bei dem ersten Einlassluftmengensteuergerät der vorliegenden Erfindung,wie dies vorstehend beschrieben ist.
[0036] Fallszum Beispiel bei dem dritten Einlassluftmengensteuergerät der vorliegendenErfindung irgendein anormaler Zustand bei dem Öffnungsänderungsmechanismus des Drosselventilsvorhanden ist, dann wird die Anormalität durch die Anormalitätserfassungsvorrichtungerfasst. Falls zum Beispiel alternativ irgendein anormaler Zustandbei dem variablen Ventilmechanismus vorhanden ist, dann wird die Anormalität durchdie Anormalitätserfassungsvorrichtungerfasst. Falls zum Beispiel außerdemirgendein anormaler Zustand bei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusvorhanden ist, dann wird die Anormalität durch die Anormalitätserfassungsvorrichtungerfasst.
[0037] Wenneine derartige Anormalitätdurch die Anormalitätserfassungsvorrichtungbei einem der drei Mechanismen erfasst wird, dann wird die Einlassluftmengedurch einen anderen von dem Öffnungssteuermechanismus,dem variablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusgesteuert, bei dem keine Anormalität erfasst wird, d.h. durcheinen anderen normalen Öffnungssteuermechanismus,variablen Ventilmechanismus und Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusanstelle der zusammenwirkenden Steuerung durch die Einlassmengensteuervorrichtungfür dievorstehend beschriebenen drei Mechanismen. Infolge dessen wird zumBeispiel die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylinder gemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch den normalen variablen Ventilmechanismus unddie Kraftmaschinendrehzahl gesteuert ist. Alternativ wird zum Beispieldie Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylinder gemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch die normalen Öffnungssteuermechanismen desDrosselventils und die Kraftmaschinendrehzahl gesteuert wird. Außerdem wirdzum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylindergemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus und dieKraftmaschinendrehzahl gesteuert wird.
[0038] Folglichwird die Notfahrt ausreichend möglich,auch wenn ein anormaler Zustand auftritt, während die vorliegende Erfindungeinen Aufbau übernimmt,der fürden guten Kraftstoffverbrauch und/oder den hohen Wirkungsgrad beidem normalen Zustand geeignet ist.
[0039] Beieinem Aspekt des dritten Einlassluftmengensteuergerätes dervorliegenden Erfindung fixiert die fehlersichere Vorrichtung (i)eine Steuergröße durchden Öffnungssteuermechanismus,den variablen Ventilmechanismus oder den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusund (ii) eine Steuergröße durcheinen anderen von den drei Mechanismen auf konstante Werte ungeachteteines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, falls der anormale Zustandbei dem einen von den drei Mechanismen erfasst wird.
[0040] Wenndie Anormalitätbei einem von den drei Mechanismen erfasst wird (das heißt der Öffnungssteuermechanismus,der variable Ventilmechanismus und der Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus),dann wird gemäß diesemAspekt nicht nur die Steuergröße bei demMechanismus, bei dem die Anormalität erfasst wird, sondern auchdie Steuergröße bei denanderen von den drei Mechanismen, bei denen keine Anormalität erfasstwird, auf den konstanten Wert ungeachtet des Betriebszustandes fixiert.Dann wird die Einlassluftmenge durch die übrigen von den drei Mechanismengesteuert, bei denen keine Anormalität erfasst wird, und zwar beider Steuerung der fehlersicheren Vorrichtung, während die Steuergrößen für die beidenMechanismen auf die konstanten Werte fixiert werden, wie dies vorstehendbeschrieben ist.
[0041] Infolgedessen wird zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligenZylinder gemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch den normalen variablen Ventilmechanismus unddie Kraftmaschinendrehzahl gesteuert ist. Alternativ wird zum Beispieldie Kraftstoffeinspritzung in dem jeweiligen Zylinder gemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch die normalen Öffnungssteuermechanismen desDrosselventils und die Kraftmaschinendrehzahl gesteuert ist. Außerdem wirdzum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylindergemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus und dieKraftmaschinendrehzahl gesteuert ist. Wie dies vorstehend beschriebenist, ist die Notfahrt ausreichend möglich, auch wenn einer derdrei Mechanismen einen Fehler aufweist, indem zu der einfachen Einlassluftmengensteuerunggewechselt wird.
[0042] Danebenkann anstelle des Fixierens der Steuergrößen auf die konstanten Wertegemäß der vorstehendenBeschreibung die vorliegende Erfindung so aufgebaut sein, dass dieSteuerung gestoppt wird oder dass die Steuergrößen auf bestimmte konstanteWerte fixiert werden, indem die Steuerung gestoppt wird. Außerdem kannsie so aufgebaut sein, dass sich die Steuergrößen regelmäßig oder unregelmäßig um bestimmtevorbestimmte Werte oder in einem vorbestimmten Bereich ändern, indemdie Steuerung gestoppt wird.
[0043] Beieinem anderen Aspekt des zweiten Einlassluftmengensteuergerätes dervorliegenden Erfindung steuert die fehlersichere Vorrichtung den Öffnungssteuermechanismus,den variablen Ventilmechanismus und den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus,falls der anormale Zustand bei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus erfasstwird, um so die Einlassluftmenge durch den Öffnungssteuermechanismus zusteuern.
[0044] Wenndie Anormalitätbei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuserfasst wird, dann wird die Einlassluftmenge gemäß diesem Aspekt durch den Öffnungssteuermechanismusbei der Steuerung der fehlersicheren Vorrichtung gesteuert. Infolgedessen wird die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylindergemäß der Einlassluftmengegesteuert, die durch die normalen Öffnungssteuermechanismen desDrosselventils und der Kraftmaschinendrehzahl gesteuert wird.
[0045] Beieinem anderen Aspekt des dritten Einlassluftmengensteuergerätes dervorliegenden Erfindung steuert die fehlersichere Vorrichtung den Öffnungssteuermechanismus,den variablen Ventilmechanismus und den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus,falls der anormale Zustand bei dem variablen Ventilmechanismus oderdem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusals den einen von den drei Mechanismen erfasst wird, um so die Einlassluftmengedurch den Öffnungssteuermechanismusals den anderen von den drei Mechanismen zu steuern.
[0046] Wenndie Anormalitätbei dem variablen Ventilmechanismus oder dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuserfasst wird, dann wird die Einlassluftmenge gemäß diesem Aspekt durch den Öffnungssteuermechanismusdes Drosselventils gesteuert, bei dem keine Anormalität erfasstwird, das heißtdurch den normalen Öffnungssteuermechanismusbei der Steuerung der fehlersicheren Vorrichtung. Infolge dessenwird die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylinder gemäß der Einlassluftmenge gesteuert,die durch die normalen Öffnungssteuermechanismendes Drosselventils und die Kraftmaschinendrehzahl gesteuert wird.
[0047] Beieinem anderen Aspekt des ersten, des zweiten oder des dritten Einlassluftmengensteuergerätes dervorliegenden Erfindung sind die konstanten Werte jene Werte, dieeine Konzentration einer vorbestimmten Unreinheit oder Unreinheitenin einem Abgas relativ reduzieren, das durch die Brennkraftmaschineerzeugt wird.
[0048] Gemäß diesemAspekt wird der Betätigungswinkel,der die Steuergröße des variablenVentilmechanismus ist, wie zum Beispiel bei dem Betätigungswinkeländerungsmechanismusbeliebig fixiert. Das Wirbelsteuerventil und das variable Einlasssteuerventilwerden zu der Schließseitefixiert. Die Öffnungszeitgebungdes Einlassventils wird zu der am stärksten verzögerten oder spätesten Zeitgebung festgelegt,und die Schließzeitgebungdes Auslassventils wird zu der am stärksten vorgerückten oder frühesten Zeitgebungfestgelegt. Infolge dessen ist es durch Minimieren oder durch wesentlichesMinimieren einer Zeitlängemöglich,bei der sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil offensind, das heißtein „Ventilüberlappungsbetrag", das Rückführen vonverbranntem Abgas zu dem Einlassventil zu verhindern, wodurch esmöglichist, die Konzentration einer vorbestimmten Unreinheit oder Unreinheitenin dem Abgas relativ zu reduzieren, die in der Verbrennungskraftmaschineerzeugt werden. Wenn zwei der Steuergrößen der drei Mechanismen auf konstanteWerte fixiert sind, dann werden die beiden Steuergrößen aufdie konstanten Werte so fixiert, dass die Konzentration der vorbestimmtenUnreinheiten wie zum Beispiel NOx in einem Abgas reduziert wird,das die Reduzierung der Abgascharakteristika bei der Notfahrt ineinem größeren oderkleineren Maß verhindernkann, wie dies vorstehend beschrieben ist.
[0049] Beieinem anderen Aspekt des ersten, des zweiten oder des dritten Einlassluftmengensteuergerätes dervorliegenden Erfindung sind die konstanten Werte jene Werte, diedem Betriebszustand in einem Teillastbereich der Brennkraftmaschineentsprechen.
[0050] Gemäß diesemAspekt wird der Betätigungswinkelbeliebig fixiert, wie zum Beispiel bei dem Betätigungswinkeländerungsmechanismus.Das Wirbelsteuerventil und das variable Einlasssystemsteuerventilwerden zu der Schließseitefixiert. Die Öffnungszeitgebungdes Einlassventils wird zu der am stärksten verzögerten oder spätesten Zeitgebung festgelegt,und die Schließzeitgebungdes Auslassventils wird zu der am stärksten vorgerückten oder frühesten Zeitgebungfestgelegt. Es besteht kaum eine Notwendigkeit, die Kraftmaschinebei hohen Drehzahlen und bei hoher Last bei der „Notfahrt" beim Auftreten eines anormalen Zustandszu betreiben. Somit ist es nützlich,die Wahrscheinlichkeit einer Fehlzündung zu reduzieren und dieNotfahrt durch Betreiben der Kraftmaschine bei niedrigen Kraftmaschinendrehzahlenund an der Niedriglastseite wie bei diesem Aspekt zu betreiben,wobei die Notfahrt sicher und bestimmt durchgeführt wird, oder die Reduzierungder Abgascharakteristika verhindert wird.
[0051] Beieinem anderen Aspekt des ersten, des zweiten oder des dritten Einlassluftmengensteuergerätes dervorliegenden Erfindung hat der Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuszumindest (i) ein Wirbelsteuerventil zum Steuern der Einlassluftmengedurch Einstellen eines Wirbels in der Brennkammer, (ii) ein variablesEinlasssteuerventil zum Steuern der Einlassluftmenge durch Einstellendes Einlasspfads, der zu der Brennkammer führt, oder (iii) einen Zeitgebungsänderungsmechanismuszum Steuern der Einlassluftmenge durch Einstellen der Öffnungs-/Schließ-Zeitgebung(das heißt die Öffnungszeitgebungund/oder die Schließzeitgebung)von zumindest dem Einlassventil oder dem Auslassventil.
[0052] Gemäß diesemAspekt wird die Einlassluftmenge bei dem normalen Betrieb dadurchgesteuert, dass der vorbestimmte Parameter durch den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuseingestellt wird, wie zum Beispiel das Wirbelsteuerventil, das variableEinlasssystemsteuerventil und der Zeitgebungsänderungsmechanismus in Zusammenwirkungmit dem Öffnungssteuermechanismuseines Drosselventils und dem variablen Ventilmechanismus. Insbesondereist als das variable Einlasssystemsteuerventil ein Ventil zum Ändern derLänge des effektivenEinlassrohrs, ein Ventil zum Ändernder Kapazitätdes Zwischenbehälters,ein Ventil zum Ändernder Kapazitätdes Querschnittsflächeninhaltes desEinlassanschlusses oder des Einlassrohrs oder dergleichen vorhanden.Wenn die Anormalitätbei einem derartigen Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus erfasstwird, dann wird die Steuergröße des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus aufeinen konstanten Wert fixiert. Wenn die Anormalität alternativbei dem variablen Ventilmechanismus oder dem Öffnungssteuermechanismus erfasstwird, dann wird die Steuergröße des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusauf einen konstanten Wert fixiert.
[0053] Dievorstehend genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durchein Einlassluftmengensteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine zum Steuerneiner Einlassluftmenge der Brennkraftmaschine gelöst werden,durch Durchführeneiner zusammenwirkenden Steuerung von (I) eines Öffnungssteuermechanismus zumSteuern einer Öffnungeines Drosselventils, das an einem Einlasspfad der Brennkraftmaschineangeordnet ist, (II) eines variablen Ventilmechanismus zum Ändern der Öffnungs-/Schließcharakteristikavon zumindest einem Einlassventil oder einem Auslassventil der Brennkraftmaschine,und (III) eines Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus zum Ändern vonEinlasscharakteristika der Brennkraftmaschine durch Steuern einesParameters oder von Parametern, die sich von (i) der Öffnung desDrosselventils und (ii) der Öffnungs-/Schließ-Charakteristika vonzumindest dem Einlassventil oder dem Auslassventil unterscheiden, wobeidas Verfahren die Einlassluftmenge steuert, falls irgendeine Anormalität bei dem Öffnungssteuermechanismus,dem variablen Ventilmechanismus oder dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusvorhanden ist, und zwar ausschließlich durch einen anderen vondem Öffnungssteuermechanismus,dem variablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus.
[0054] Gemäß dem Einlassluftmengensteuerverfahrender vorliegenden Erfindung ist die Notfahrt ausreichend möglich, auchwenn ein anormaler Zustand auftritt, während die vorliegende Erfindungdas Einlassluftmengensteuerverfahren durch die zusammenwirkendeSteuerung bei dem normalen Zustand übernimmt, wie dies bei demvorstehend beschriebenen ersten, zweiten oder dritten Einlassluftmengensteuergerät der vorliegendenErfindung der Fall ist.
[0055] DasWesen, die gewerbliche Anwendbarkeit und weitere Merkmale und Vorteiledieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unterBezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispieleder Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich,die nachfolgend kurz beschrieben werden.
[0056] 1 zeigt eine schematischeQuerschnittsansicht des Systemkonzeptes einer Brennkraftmaschineeines Ausführungsbeispielesder vorliegenden Erfindung;
[0057] 2 zeigt eine Konzeptansichteiner elektronischen Steuereinheit (ECU) zum Steuern des Betriebszustandes,verschiedener Sensoren zum Eingeben von verschiedenen Erfassungssignalenund Parametern in diese ECU, eines Antriebsmechanismus und verschiedeneVentile, die durch die ECU oder dergleichen bei dem Ausführungsbeispielsteuert werden.
[0058] 3 zeigt eine Konzeptansichtdes Konzeptes der ECU der Brennkraftmaschine, die eine Einlassluftmengebei dem Ausführungsbeispielsteuert; und
[0059] 4 zeigt ein Flussdiagrammeiner fehlersicheren Routine bei einem variablen Luftsystemmechanismusbei dem Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung.
[0060] Dasspezifische Ausführungsbeispieleines Einlassluftmengensteuergerätesfür eineBrennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahmeauf die Zeichnungen beschrieben. Die 1 zeigtschematisch das Systemkonzept der Brennkraftmaschine, auf die dievorliegende Erfindung angewendet wird. Daneben ist bei dem Ausführungsbeispieleine Brennkraftmaschine 100 eine an einem Fahrzeug wiezum Beispiel einem Automobil angebrachte Brennkraftmaschine, undes ist mit einer wassergekühltenBenzinkraftmaschine der Viertakt-Bauart versehen, die durch Benzingefeuert wird.
[0061] Gemäß der 1 ist das Einlasssystemder Brennkraftmaschine 100 so aufgebaut, dass die Luft, dievon einem nicht dargestellten Luftkanal zum Aufnehmen der Außenlufteingezogen wird, durch eine Luftdurchsatzmessvorrichtung 180 unddurch ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 170 miteinem Drosselpositionssensor 171 von einem Einlassrohr 160 zueinem Zwischenbehälter 140 strömt, undsie strömtweiter durch ein Wirbelsteuerventil 130 in einen Einlassanschluss 120 zueiner Brennkammer 113 in einen Zylinder 110. DerEinlassanschluss 120 ist mit einem Einlassventil 111 zum Öffnen undzum Schließendes Einlassanschlusses 120 versehen.
[0062] DerZwischenbehälter 140 hateine Funktion zum Verhindern eines Einlasspulses. Es ist möglich, einenhohen Volumenwirkungsgrad in einem breiten Bereich der Kraftmaschinendrehzahlendurch Ändernder Kapazitätdes Zwischenbehälters 140 zuerhalten. Das variable Einlasssystemsteuerventil 150 teiltden Zwischenbehälter 140.Das Öffnenund das Schließendes variablen Einlasssystemsteuerventils 150 mit einemvariablen Einlasssystemsteuerventilöffnungssensor 151 verwirklichtein variables Einlasssystem (das heißt ein akustisches Steuerinduktionssystem(ACIS)), das die Längedes Einlassrohres 160 verändern kann, die effektiv arbeitet(das heißt eineeffektive Einlassrohrmenge). Außerdemerzeugt das Wirbelsteuerventil 130 mit einem Wirbelsteuerventilöffnungssensor 131 eineWirbelströmung,die die Zerstäubungvon Kraftstoff, das Erhöhender Verbrennungsrate oder die Förderungeiner mageren Verbrennung bewirkt, wodurch der Kraftstoffverbrauchbei der Notfahrt verbessert wird.
[0063] Andererseitsist das Abgassystem der Brennkraftmaschine 100 so aufgebaut,dass ein Abgas aus der Brennkammer 113 durch einen Auslassanschluss 220,ein Abgasrohr, einen Abgasreinigungskatalysator und einen Krümmer, dienicht dargestellt sind, zu der Luft ausgelassen wird. Der Auslassanschluss 220 istmit einem Auslassventil 112 zum Öffnen und zum Schließen desAuslassanschlusses 220 versehen.
[0064] DasEinlassventil 111 ist mit einem Betätigungswinkeländerungesmechanismus 200 undeinem Zeitgebungsänderungsmechanismus(oder VVT) 210 versehen. Das Auslassventil 112 kannaußerdemmit diesen Mechanismen in der gleichen Art und Weise versehen sein.
[0065] DerBetätigungswinkeländerungsmechanismus 200 istfür jedenvariablen Ventilmechanismus 190 vorgesehen, und er ändert denHubbetrag und die Hubperiode (das heißt den Betätigungswinkel) des Einlassventils 111.Für denBetätigungswinkeländerungsmechanismus 200 istes möglich,einen Mechanismus zum kontinuierlichen Ändern des Hubbetrages und derHubperiode (das heißtder Betätigungswinkel)des Einlassventils 111 vorzusehen, indem zum Beispiel einDrehnocken verwendet wird. Ein Betätigungswinkelerfassungssensor 201 erfasst denBetätigungswinkeldes Einlassventils 111. Der Zeitgebungsänderungsmechanismus 210 istfür jedenvariablen Ventilmechanismus 190 vorgesehen, und er ändert die Öffnungs- und Schließzeitgebung desEinlassventils 111. Fürden Zeitgebungsänderungsmechanismus 210 istes möglich,einen Mechanismus zum kontinuierlichen Ändern der Drehphase einer nichtdargestellten Einlassnockenwelle hinsichtlich der Drehung einernicht dargestellten Kurbelwelle als Beispiel zu verwenden. Ein Phasenwinkeldifferenzerfassungssensor 211 erfasstdie Drehphasenwinkeldifferenz der nicht dargestellten Einlassnockenwellehinsichtlich der Drehung der nicht dargestellten Kurbelwelle.
[0066] Alsnächsteswird eine elektronische Steuereinheit (ECU) 250 zum Steuerndes Betriebszustands der Brennkraftmaschine 100 unter Bezugnahmeauf die 2 beschrieben.Die 2 zeigt (i) die ECU 250,(ii) verschiedene Sensoren zum Eingeben von verschiedenen Erfassungssignalenund Parametern in diese ECU 250 und (iii) verschiedeneAntriebsmechanismen, verschiedene Ventile und dergleichen, die durchdie ECU 250 gesteuert werden.
[0067] Gemäß der 2 ist die ECU 250 einearithmetische Logikschaltung, die folgendes aufweist: eine Steuerverarbeitungseinheit(CPU); einen Festwertspeicher (ROM); einen Direktzugriffsspeicher (RAM);einen Sicherungs-RAM und dergleichen. Diese ECU 250 erzeugteine Vielzahl von verschiedenen Steuersignalarten mit den Abgabesignalen(das heißt elektrischeSignale) von verschiedenen Sensoren als die Eingabeparameter für ein voreingestelltesProgramm. Die vielfältigenSensoren sind die Luftdurchsatzmessvorrichtung 180, derDrosselpositionssensor 171, der variable Einlasssystemsteuerventilöffnungssensor 151,der Wirbelsteuerventilöffnungssensor 131,der Betätigungswinkelerfassungssensor 201,der Phasenwinkeldifferenzerfassungssensor 211, ein Beschleunigungsvorrichtungspositionssensor 230,ein Kurbelpositionssensor 240, der an der Brennkraftmaschine 100 angebrachtist, und nicht dargestellte andere Sensoren wie zum Beispiel ein Wassertemperatursensoroder dergleichen. Die ECU 250 steuert mit den verschiedenenSteuersignalen die Öffnungdes Wirbelsteuerventils 130, die Öffnung des variablen Einlasssytemsteuerventils 150,die Öffnungdes elektronisch gesteuerten Drosselventils 170, den Hubbetragund die Hubperiode (das heißt denBetätigungswinkel)des Betätigungswinkeländerungsmechanismus 200,die Öffnungs-und Schließzeitgebungdes Zeitgebungsänderungsmechanismus 210 undandere Aktuatoren.
[0068] Alsnächsteswird unter Bezugnahme auf die 3 dasKonzept beschrieben, wie die ECU 250 die verschiedenenAktuatoren zum Steuern der Einlassluftmenge der Brennkraftmaschine 100 steuert.Die 3 zeigt das Konzeptder ECU 250, die die verschiedenen Aktuatoren zusammenwirkendsteuert, um das gewünschteDrehmoment zu erhalten.
[0069] Insbesonderesteuert die ECU 250 zusammenwirkend das Wirbelsteuerventil 130,das variable Einlasssystemsteuerventil 150, das elektronischgesteuerte Drosselventil 170, den Betätigungswinkeländerungsmechanismus 200 undden Zeitgebungsänderungsmechanismus 210,und sie führteine derartige Steuerung durch, dass die Einlassluftmenge der Brennkraftmaschine 100 zuder gewünschten Einlassluftmengekonvergiert (nachfolgend als die „Steuerung der gewünschtenEinlassluftmenge" bezeichnet),und zwar bei dem normalen Betrieb.
[0070] Beider Steuerung der gewünschtenEinlassluftmenge entscheidet oder bestimmt die ECU 250 zunächst, obdie Brennkraftmaschine 100 in einem Leerlaufzustand istoder nicht. Falls zum Beispiel die Beschleunigungsvorrichtungsöffnung ineinem vollständiggeschlossenen Zustand ist und falls die Fahrzeuggeschwindigkeit0 beträgt,dann bestimmt die ECU 250, dass die Brennkraftmaschine 100 indem Leerlaufzustand ist. Die Steuerung der gewünschten Einlassluftmenge hat2 Steuerungsarten- (1) die Steuerung im Nicht-Leerlauf und (2) dieSteuerung beim Leerlauf. Sie werden nachfolgend beschrieben.
[0071] Beider Steuerung der gewünschtenEinlassluftmenge berechnet die ECU 250 zunächst dieKraftmaschinendrehzahl gemäß den Zeitintervallen,in denen der Kurbelpositionssensor 240 ein Pulssignal abgibt,und sie liest den Abgabesignalwert (d.h. die Beschleunigungsvorrichtungsöffnung)des Beschleunigungsvorrichtungspositionssensors 230.
[0072] Dannbestimmt die ECU 250 das gewünschte Drehmoment der Brennkraftmaschine 100 durch dieKraftmaschinendrehzahl und der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung alsParameter. Eine derartige Bestimmung kann unter Verwendung einerTabelle oder einer vorbestimmten Funktion schnell durchgeführt werden,die eine Beziehung zwischen der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung unddem gewünschtenDrehmoment definiert, und die im Voraus in einem eingebauten Speicheroder dergleichen der ECU 250 festgelegt und gespeichertwurden.
[0073] Dannbestimmt die ECU 250 eine Einlassluftmenge, die zum Übereinstimmendes tatsächlichen Drehmomentesder Brennkraftmaschine 100 mit dem gewünschten Drehmoment erforderlichist (d.h. die gewünschteEinlassluftmenge). Dabei wird die gewünschte Einlassluftmenge sofestgelegt, dass sie sich vermehrt, wenn die Beschleunigungsvorrichtungsöffnung größer wirdund die Kraftmaschinendrehzahl größer wird.
[0074] Dannbestimmt die ECU 250 durch die gewünschte Einlassluftmenge alseinen Parameter die Öffnungdes Wirbelsteuerventils 130, die Öffnung des variablen Einlasssystemsteuerventils 150,die Öffnungdes elektronisch gesteuerten Drosselventils 170, den Betätigungswinkeldes Einlassventils 111 und die Drehphasenwinkeldifferenzder Einlassnockenwelle hinsichtlich der Drehung der Kurbelwelle, d.h.die Öffnungs-und Schließzeitgebungdes Einlassventils 111.
[0075] Dannerzeugt die ECU 250 eine Vielzahl von verschiedenen Steuersignalartenauf den vorstehend beschriebenen bestimmten Werten als die Eingabeparameterfür einvoreingestelltes Programm. Die ECU 250 betätigt mitdiesen verschiedenen Steuersignalen tatsächlich die Öffnung des Wirbelsteuerventils 130,die Öffnungdes variablen Einlasssystemsteuerventils 150, die Öffnung deselektronisch gesteuerten Drosselventils 170, den Betätigungswinkel desEinlassventils 111 und die Drehphasenwinkeldifferenz derEinlassnockenwelle hinsichtlich der Drehung der Kurbelwelle, d.h.die Öffnungs-und Schließzeitgebungdes Einlassventils 111.
[0076] Beieiner üblichenLeerlaufsteuerung bestimmt die ECU 250 zunächst diegewünschteKraftmaschinendrehzahl (NE) beim Leerlauf auf den Betriebszuständen vonHilfsgerätenoder dergleichen. Dann steuert sie die Einlassluftmenge mit der bestimmtengewünschtenKraftmaschinendrehzahl (NE) als einen Parameter.
[0077] Fallsinsbesondere bei dem Ausführungsbeispieleine Anormalitätbei den variablen Luftsystemmechanismus auftritt, der folgendesaufweist: den variablen Ventilmechanismus; den Drosselmechanismus;das variable Einlasssystem (AICS) oder dergleichen, dann führt dieECU 250, die ein Beispiel des Steuergerätes für die Brennkraftmaschine 100 bildet, diefehlersichere Verarbeitung durch, die sich gemäß dem Aspekt der Anormalität ändert.
[0078] Diedurch die ECU 250 bei dem Ausführungsbeispiel gesteuerte fehlersichereVerarbeitung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben. Die 4 zeigt eine fehlersichereRoutine bei dem variablen Luftsystemmechanismus. Diese fehlersichereRoutine bei dem variablen Luftsystemmechanismus ist eine Routine,die im Voraus in dem ROM der ECU 250 gespeichert wurdeund die hauptsächlichdurch die ECU 250 regelmäßig oder unregelmäßig während desBetriebs der Brennkraftmaschine 100 durchgeführt wird.
[0079] Beidem Ausführungsbeispielist ein Beispiel der „fehlersichernVorrichtung" undder „Einlassmengensteuervorrichtung" der vorliegendenErfindung mit der gemeinsamen ECU 250 versehen, wie dies später beschriebenwird. Andererseits ist ein Beispiel der „Anormalitätserfassungsvorrichtung" der vorliegendenErfindung mit der ECU 250 und den verschiedenen Sensorenversehen, die mit dem variablen Luftsystemmechanismus verknüpft sind,wie dies in der 2 gezeigtist.
[0080] Gemäß der 4 wird zunächst durchdie ECU 250 bestimmt, ob irgendeine Anormalität bei denverschiedenen variablen Luftsystemmechanismen vorhanden ist odernicht, die folgendes aufweisen: den Öffnungssteuermechanismus einesDrosselventils; den variablen Ventilmechanismus; den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus;und dergleichen (Schritt S101). Eine derartige Bestimmung wird durchdie ECU 250 auf der Grundlage der Erfassungssignale vondem Betätigungswinkelerfassungssensor 201 unddergleichen durchgeführt,die unter Bezugnahme auf die 2 zumBeispiel beschrieben wurden. Insbesondere wird die Differenz zwischenden tatsächlichenSteuergrößen derverschiedenen variablen Luftsystemmechanismen und den Steuergrößen derverschiedenen variablen Luftsystemmechanismen, die durch die ECU 250 angegebensind, durch die ECU 250 berechnet, und es wird zum Beispieldurch die ECU 250 bestimmt, ob der Fehler größer istals ein festgelegter Fehlererfassungsbereich oder nicht. Falls derFehler größer ist alsder festgelegte Fehlererfassungsbereich, d.h. falls irgendeine Anormalität erfasstwird (der Schritt S101: ja), dann wird ein Fahrer über dasAuftreten der Anormalitätdurch ein Alarmgerätwie zum Beispiel ein Anzeigegerätund eine akustische Einrichtung informiert, die an einer Konsoleoder dergleichen angebracht ist. Außerdem wird bestimmt, ob daselektronisch gesteuerte Drosselventil 170 einen Fehleraufweist oder nicht (Schritt S102). Falls das elektronisch gesteuerteDrosselventil 170 einen Fehler aufweist (der Schritt S102:ja), dann wird der Fahrer überdas Auftreten der Anormalitätdurch das Alarmgerätwie zum Beispiel ein Anzeigegerätund eine akustische Einrichtung informiert, und die Einlassluftmengewird ausschließlichdurch den Betätigungswinkeländerungsmechanismus 200 gesteuert (SchrittS103). Der Fahrer, der überdas Auftreten der Anormalitätinformiert ist, führt üblicherweisedie Notfahrt zu einer Werkstatt, einer Wartungseinrichtung oderdergleichen durch. Die Einlassluftmenge bei der Notfahrt in diesemFall wird nicht durch die zusammenwirkende Steuerung beim Auftretenirgendeines normalen Zustandes gesteuert, sondern sie wird ausschließlich durchden Betätigungswinkeländerungsmechanismus 200 gesteuert.
[0081] Dannwird das Wirbelsteuerventil 130 zu der Öffnungsseite oder zu der Schießseite fixiert.Wenn das Wirbelsteuerventil 130 zum Beispiel zu der Schließseite fixiertwird, dann wird eine Wirbelströmungerzeugt, die die Zerstäubungvon Kraftstoff bewirkt, die Verbrennungsrate erhöht oder die magere Verbrennungfördert,wodurch der Kraftstoffverbrauch bei der Notfahrt verbessert wird.Die Öffnung desWirbelsteuerventils 130 kann an einer Öffnung fixiert werden, dieeinen Teillastbetriebsbereich entspricht (Schritt S104). Außerdem wirddas variable Einlasssystemsteuerventil 150 zu der Öffnungsseite oderzu der Schließseitefixiert. Die Öffnungdes variablen Einlasssystemsteuerventils 150 kann an einer Öffnung entsprechenddem Teillastbetriebsbereich fixiert werden. Z.B. wird die effektiveEinlassrohrlänge sofestgelegt, das sie lang ist, und eine Pulswirkung wird bei derSteuerung der fehlersicheren Vorrichtung verstärkt, und die Kapazität des Zwischenbehälters 140 wirdklein fixiert oder der Querschnittsflächeninhalt des Einlassrohrs 150 oderdes Einlassanschlusses 120 wird bei der Steuerung der fehlersicherenVorrichtung klein fixiert, wodurch der Anstieg der Einlassdurchlassrateund der Trägheitswirkung ermöglicht wird.Alternativ ist es unter Verwendung des Resonanzaufladeeffektes beidem Betrieb unter niedriger Drehzahl bei der Steuerung der fehlersichernVorrichtung möglich,den Volumenwirkungsgrad bei kleinen Drehzahlen zu erhöhen (Schritt S105).Außerdemist der Zeitgebungsänderungsmechanismus 210 desEinlassventils 111 an dem am stärksten verzögerten Winkel festgelegt, d.h.die Öffnungszeitgebungdes Einlassventils 111 ist an der am stärksten verzögerten oder spätesten Zeitgebung festgelegt(Schritt S106), und darüberhinaus ist der Zeitgebungsänderungsmechanismus 210 desAuslassventils 112 an dem am stärksten vorgerückten Winkelfestgelegt, d.h. die Schließzeitgebungdes Auslassventils 112 ist an der am stärksten vorgerückten oderfrühestenZeitgebung festgelegt (Schritt S107). Daneben minimiert die Verarbeitungbei dem Schritt S106 und dem Schritt S107 eine Zeitlänge, bei dersowohl das Auslassventil 112 als auch das Einlassventil 111 offensind, d.h. ein Ventilüberlappungsbetrag,der eine Rückführung eines Verbrennungsgaseszu dem Einlassventil 111 verhindert. Daher besteht kaumoder keine Wahrscheinlichkeit einer Fehlzündung bei kleiner Kraftmaschinendrehzahloder kleiner Last der Kraftmaschine. In diesen Fällen wird nämlich die Steuerung für die Notfahrtbeim Auftreten irgendeines anormalen Zustandes durchgeführt.
[0082] Fallsandererseits bestimmt wird, dass das elektronisch gesteuerte Drosselventil 170 normalist (der Schritt S102: nein), und zwar infolge der Bestimmung beidem Schritt S102, dann wird des weiteren bestimmt, ob der Betätigungswinkeländerungsmechanismus 200 einenFehler aufweist oder nicht (Schritt S108). Falls der Betätigungswinkeländerungsmechanismus 200 einenFehler aufweist (der Schritt S108: ja), dann wird der Fahrer über dasAuftreten der Anormalitätdurch das Alarmgerätwie zum Beispiel ein Anzeigegerätund eine akustische Einrichtung informiert, die an einer Konsoleoder dergleichen angebracht sind, und die Einlassluftmenge wird ausschließlich durchdas elektronisch gesteuerte Drosselventil 170 entsprechendder Beschleunigungsvorrichtungsöffnunggesteuert (Schritt S109). Die Einlassluftmenge bei der Notfahrtwird nämlichin diesem Fall nicht durch die zusammenwirkende Steuerung beim Auftretenirgendeines normalen Zustandes gesteuert, sondern sie wird ausschließlich durchdas elektronisch gesteuerte Drosselventil 170 gesteuert.
[0083] Dannwird die vorstehend beschriebene Verarbeitung nach dem Schritt S104bis zu dem Schritt S107 durchgeführt.In diesem Fall wird nämlichdie Steuerung fürdie Notfahrt beim Auftreten irgendeines anormalen Zustandes durchgeführt.
[0084] Fallsandererseits bestimmt wird, dass der Betätigungswinkeländerungsmechanismus 200 normalist (der Schritt S108: nein), und zwar infolge der Bestimmung beidem Schritt S108, dann wird bestimmt, ob der Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuswie zum Beispiel das Wirbelsteuerventil 130, das variableEinlasssystemsteuerventil 150 und die Luftdurchsatzmessvorrichtung 180 einenFehler aufweist oder nicht (Schritt S110). Insbesondere wird dieDifferenz zwischen der tatsächlichen Öffnung des Wirbelsteuerventils 130 undder Öffnungdes Wirbelsteuerventils 130, die durch die ECU 250 angegeben wird,durch die ECU 250 berechnet, und die ECU 250 bestimmt,ob der Fehler größer istals ein festgelegter Fehlererfassungsbereich oder nicht. Die gleicheBestimmung wird auch fürdas variable Einlasssystemsteuerventil 150 durchgeführt. Fallsdie Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnung desWirbelsteuerventils 130 und der Öffnung des Wirbelsteuerventils 130,die durch die ECU 250 angegeben wird, größer istals der festgelegte Fehlererfassungsbereich, dann wird bestimmt,dass es einen Fehler aufweist, und ein Fahrer wird außerdem über dasAuftreten der Anormalitätdurch ein Alarmgerätwie zum Beispiel ein Anzeigegerätoder eine akustische Einrichtung informiert, die an einer Konsoleoder dergleichen angebracht sind (der Schritt S110: ja). Die Einlassluftmengewird ausschließlichdurch das elektronisch gesteuerte Drosselventil 170 entsprechendder Beschleunigungsvorrichtungsöffnunggesteuert (Schritt S111). Die Einlassluftmenge bei der Notfahrt wirdin diesem Fall nämlichnicht durch die zusammenwirkende Steuerung beim Auftreten irgendeines normalenZustandes gesteuert, sondern sie wird ausschließlich durch das elektronischgesteuerte Drosselventil 170 gesteuert.
[0085] Dannwird der Betätigungswinkelbeliebig fixiert (Schritt S112). Daneben ist das beliebige fixierendes Betätigungswinkelszum Steuern der Einlassluftmenge ausschließlich durch das elektronisch gesteuerteDrosselventil 170 entsprechend der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung gemäß dem SchrittS111 und dem Schritt S112 hinsichtlich eines moderaten Ansprechverhaltensder Einlassluftmenge und hinsichtlich der Vermeidung von Fahrzeugstößen verglichenmit jenem Fall noch hilfreicher, wenn die Öffnung des elektronisch gesteuertenDrosselventils 170 zum Steuern der Einlassluftmenge ausschließlich durchden Betätigungswinkeländerungsmechanismus 200 fixiertwird. Zusätzlichist es einfach, die Einlassluftmenge zu steuern, wenn sie klein ist,und es ist außerdemhilfreich hinsichtlich einer einfachen Leerlaufsteuerung.
[0086] Dannwird der Zeitgebungsänderungsmechanismus 210 desEinlassventils 111 zu dem am stärksten verzögerten Winkel festgelegt, d.h.die Öffnungszeitgebungdes Einlassventils 111 wird zu der am stärksten verzögerten oderspätestenZeitgebung festgelegt (Schritt S113), und darüber hinaus wird der Zeitgebungsänderungsmechanismus 210 desAuslassventils 112 auf den am stärksten vorgerückten Winkelfestgelegt, d.h. die Schließzeitgebungdes Auslassventils 112 wird zu der am stärksten vorgerückten oderfrühestenZeitgebung festgelegt (Schritt S114). Daneben minimiert die Verarbeitungbei dem Schritt S113 und dem Schritt S114 eine Zeitmenge, bei dersowohl das Auslassventil 112 als auch das Einlassventil 111 offensind, d.h. den Ventilüberlappungsbetrag,was eine Rückführung vonVerbrennungsabgas zu dem Einlassventil 111 verhindert.Daher besteht kaum oder keine Wahrscheinlichkeit einer Fehlzündung beiniedriger Kraftmaschinendrehzahl oder bei niedriger Last der Kraftmaschine.
[0087] Dannwerden die Steuergrößen deranderen (oder der restlichen) von den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismenfixiert (Schritt S115). Wie dies vorstehend beschrieben ist, wirddie Steuerung fürdie Notfahrt beim Auftreten irgendeines anormalen Zustandes durchgeführt.
[0088] Fallsandererseits bestimmt wird, dass jeder von den verschiedenen variablenLuftsystemmechanismen normal ist (der Schritt S101: nein), und zwar infolgeder Bestimmung bei dem Schritt S101, oder falls bestimmt wird, dassder Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuswie zum Beispiel das Wirbelsteuerventil 130, das variableEinlasssystemsteuerventil 150 und die Luftdurchsatzmessvorrichtung 180 normalsind (Schritt S110: nein), und zwar infolge der Bestimmung bei demSchritt S110, dann wird die Einlassluftmenge durch die ECU 250 durchdie zusammenwirkende Steuerung zwischen (i) dem elektronisch gesteuertenDrosselventil 170 entsprechend der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung und(ii) dem Betätigungswinkeländerungsmechanismus 200 gesteuert(Schritt S116). In diesem Fall wird nämlich nicht die Steuerung für die Notfahrtdurchgeführt, sonderndie Steuerung fürdie normale Fahrt.
[0089] Wiedies vorstehend beschrieben ist, ist es durch die ECU 250 möglich, diedie fehlersichere Routine bei dem variablen Luftsystemmechanismus gemäß der 4 durchführt, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine 100 auchin jenem Fall fortgesetzt wird, bei dem eine Anormalität bei demvariablen Luftsystemmechanismus vorhanden ist, und ein Fahrzeugkann die Notfahrt durchführen,das mit der Brennkraftmaschine 100 ausgestattet ist. Außerdem wirdein Fahrer überdas Auftreten der Anormalität odereines Fehlers informiert, so dass die Notfahrt so wie sie ist durchgeführt werdenkann, und es ist möglich,die Ursache einer unrentablen Fahrt wie zum Beispiel eine Fahrtmit hoher Drehzahl zu vermeiden, was beim Auftreten irgendeinesanormalen Zustandes bewirkt werden würde. Darüber hinaus kann die ECU 250 dasFahrverhalten der Brennkraftmaschine 100 und die Verschlechterungder Abgasimmissionen bei der Notfahrt minimieren.
[0090] EinEinlassluftmengensteuergerätfür eine Brennkraftmaschineweist folgendes auf: Einen Öffnungssteuermechanismusund einen variablen Ventilmechanismus, die eine Einlassluftmengesteuern; einen Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus zum Steuernder Einlassluftmenge durch Einstellen eines Parameters oder vonParametern, die sich von jenen der beiden vorstehend genannten Mechanismenunterscheiden; und eine Einlassmengensteuervorrichtung zum Durchführen einerzusammenwirkenden Steuerung von diesen Mechanismen beim Auftretenirgendeines anormalen Zustandes. Das Einlassluftmengensteuergerät hat außerdem folgendes:Eine Anormalitätserfassungsvorrichtungzum Erfassen eines anormalen Zustandes bei diesen drei Mechanismen;und eine fehlersichere Vorrichtung zum Steuern der Einlassluftmengedes Öffnungssteuermechanismussesaußerdiesen drei Mechanismen und zum Steuern der anderen beiden Mechanismen,um so deren Steuergrößen aufkonstante Werte zu fixieren.

权利要求:
Claims (12)
[1] Einlassluftmengensteuergerät für eine Brennkraftmaschine,mit: einem Öffnungssteuermechanismuszum Steuern einer Öffnungeines Drosselventils, das an einem Einlasspfad der Brennkraftmaschineangeordnet ist; einem variablen Ventilmechanismus zum Ändern von Öffnungs-/Schließ-Charakteristikavon zumindest einem Einlassventil oder einem Auslassventil der Brennkraftmaschine; einemEinlasscharakteristikaänderungsmechanismuszum Ändernvon Einlasscharakteristika der Brennkraftmaschine durch Steuerneines Parameters oder von Parametern, die sich von (i) der Öffnung desDrosselventils und (ii) den Öffnungs-/Schließ-Charakteristika vondem zumindest einen Einlassventil oder Auslassventil unterscheiden; einerEinlassmengensteuervorrichtung zum Steuern einer Einlassluftmenge,die einer Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt wird,durch Durchführeneiner zusammenwirkenden Steuerung des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusses; einerAnormalitätserfassungsvorrichtungzum Erfassen eines anormalen Zustandes bei dem Öffnungssteuermechanismus unddem variablen Ventilmechanismus; und einer fehlersicheren Vorrichtungzum Steuern des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusses,falls der anormale Zustand durch die Anormalitätserfassungsvorrichtung beieinem von dem Öffnungssteuermechanismus unddem variablen Ventilmechanismus erfasst wird, um so die Einlassluftmengedurch den anderen von dem Öffnungssteuermechanismusund dem variablen Ventilmechanismus zu steuern, und zwar anstelle derzusammenwirkenden Steuerung durch die Einlassmengensteuervorrichtung.
[2] Einlassluftmengensteuergerät gemäß Anspruch 1, wobei die fehlersichereVorrichtung (i) eine Steuergröße bei demeinen von dem Öffnungssteuermechanismusund dem variablen Ventilmechanismus und (ii) eine Steuergröße bei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusauf konstante Werte ungeachtet eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschinefixiert, falls der anormale Zustand bei dem einen von dem Öffnungssteuermechanismusund dem variablen Ventilmechanismus erfasst wird.
[3] Einlassluftmengensteuergerät für eine Brennkraftmaschine,mit: einem Öffnungssteuermechanismuszum Steuern einer Öffnungeines Drosselventils, das an einem Einlasspfad der Brennkraftmaschineangeordnet ist; einem variablen Ventilmechanismus zum Ändern von Öffnungs-/Schließ-Charakteristikavon zumindest einem Einlassventil oder Auslassventil der Brennkraftmaschine; einemEinlasscharakteristikaänderungsmechanismuszum Ändernvon Einlasscharakteristika der Brennkraftmaschine durch Steuerneines Parameters oder von Parametern, die sich von (i) der Öffnung desDrosselventils und (ii) den Öffnungs-/Schließ- Charakteristika vondem zumindest einen Einlassventil oder Auslassventil unterscheiden; einerEinlassmengensteuervorrichtung zum Steuern einer Einlassluftmenge,die einer Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt wird,indem eine zusammenwirkende Steuerung des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismussesdurchgeführtwird; einer Anormalitätserfassungsvorrichtungzum Erfassen eines anormalen Zustandes bei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus;und einer fehlersicheren Vorrichtung zum Steuern des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusses,falls der anormale Zustand durch die Anormalitätserfassungsvorrichtung beidem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuserfasst wird, um so die Einlassluftmenge durch einen von dem Öffnungssteuermechanismusund dem variablen Ventilmechanismus anstelle der zusammenwirkendenSteuerung durch die Einlassmengensteuervorrichtung zu steuern.
[4] Einlassluftmengensteuergerät gemäß Anspruch 3, wobei die fehlersichereVorrichtung (i) eine Steuergröße bei demEinlasscharakteristikaänderungsmechanismusund (ii) eine Steuergröße bei demanderen von dem Öffnungssteuermechanismus unddem variablen Ventilmechanismus auf konstante Werte ungeachtet einesBetriebszustandes der Brennkraftmaschine fixiert, falls der anormaleZustand bei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus erfasstwird.
[5] Einlassluftmengensteuergerät für eine Brennkraftmaschine,mit: einem Öffnungssteuermechanismuszum Steuern einer Öffnungeines Drosselventils, das an einem Einlasspfad der Brennkraftmaschineangeordnet ist; einem variablen Ventilmechanismus zum Ändern von Öffnungs-/Schließ-Charakteristikavon zumindest einem Einlassventil oder Auslassventil der Brennkraftmaschine; einemEinlasscharakteristikaänderungsmechanismuszum Ändernvon Einlasscharakteristika der Brennkraftmaschine durch Steuerneines Parameters oder von Parametern, die sich von (i) der Öffnung desDrosselventils und (ii) den Öffnungs-/Schließ-Charakteristika vondem zumindest einen Einlassventil oder Auslassventil unterscheiden; einerEinlassmengensteuervorrichtung zum Steuern einer Einlassluftmenge,die einer Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt wird,durch Durchführeneiner zusammenwirkenden Steuerung des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusses; einerAnormalitätserfassungsvorrichtungzum Erfassen eines anormalen Zustandes bei dem Öffnungssteuermechanismusses,dem variablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus;und einer fehlersicheren Vorrichtung zum Steuern des Öffnungssteuermechanismusses,des variablen Ventilmechanismusses und des Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusses,falls der anormale Zustand durch die Anormalitätserfassungsvorrichtung beieinem von dem Öffnungssteuermechanismus, demvariablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuserfasst wird, um so die Einlassluftmenge durch einen anderen vondem Öffnungssteuermechanismus, demvariablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusanstelle der zusammenwirkenden Steuerung durch die Einlassmengensteuervorrichtungzu steuern.
[6] Einlassluftmengensteuergerät gemäß Anspruch 5, wobei die fehlersichereVorrichtung (i) eine Steuergröße bei demeinen von dem Öffnungssteuermechanismus,dem variablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusund (ii) eine Steuergröße bei einemanderen von dem Öffnungssteuermechanismus,dem variablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusauf konstante Werte ungeachtet eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschinefixiert, falls der anormale Zustand bei dem einen von dem Öffnungssteuermechanismus,dem variablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuserfasst wird.
[7] Einlassluftmengensteuergerät gemäß Anspruch 3 oder 4, wobeidie fehlersichere Vorrichtung den Öffnungssteuermechanismus, denvariablen Ventilmechanismus und den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismussteuert, falls der anormale Zustand bei dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuserfasst wird, um so die Einlassluftmenge durch den Öffnungssteuermechanismuszu steuern.
[8] Einlassluftmengensteuergerät gemäß Anspruch 5 oder 6, wobeidie fehlersichere Vorrichtung den Öffnungssteuermechanismus, denvariablen Ventilmechanismus und den Einlasscharakteristikaänderungsmechanismussteuert, falls der anormale Zustand bei dem variablen Ventilmechanismusoder dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus alsden einen von dem Öffnungssteuermechanismus, demvariablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuserfasst wird, um so die Einlassluftmenge durch den Öffnungssteuermechanismusals den anderen von dem Öffnungssteuermechanismus,dem variablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismuszu steuern.
[9] Einlassluftmengensteuergerät gemäß Anspruch 2 oder 4 oder 6,wobei die konstanten Werte jene Werte sind, die eine Konzentrationeiner vorbestimmten Unreinheit oder von Unreinheiten in einem Abgasrelativ reduzieren, das durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird.
[10] Einlassluftmengensteuergerät gemäß Anspruch 2 oder 4 oder 6,wobei die konstanten Werte jene Werte sind, die dem Betriebszustandin einem Teillastbereich der Brennkraftmaschine entsprechen.
[11] Einlassluftmengensteuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis6, wobei der Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus zumindest(i) ein Wirbelsteuergerätzum Steuern der Einlassluftmenge durch Einstellen eines Wirbelsin der Brennkammer, (ii) ein variables Einlasssystemsteuerventilzum Steuern der Einlassluftmenge durch Einstellen eines Einlasspfades,der zu der Brennkammer führt,oder (iii) einen Zeitgebungsänderungsmechanismuszum Steuern der Einlassluftmenge durch Einstellen einer Öffnungs-/Schließ-Zeitgebungvon dem zumindest einen Einlassventil oder Auslassventil aufweist.
[12] Einlassluftmengensteuerverfahren für eine Brennkraftmaschinezum Steuern einer Einlassluftmenge der Brennkraftmaschine durchDurchführen einerzusammenwirkenden Steuerung von (i) einem Öffnungssteuermechanismus zumSteuern einer Öffnungeines Drosselventils, das an einem Einlasspfad der Brennkraftmaschineangeordnet ist, (II) einem variablen Ventilmechanismus zum Ändern von Öffnungs-/Schließ-Charakteristikavon zumindest einem Einlassventil oder Auslassventil der Brennkraftmaschineund (III) einem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus zum Ändern vonEinlasscharakteristika der Brennkraftmaschine durch Steuern eines Parametersoder von Parametern, die sich von (i) der Öffnung des Drosselventils und(ii) den Öffnungs-/Schließ-Charakteristika vondem zumindest einen Einlassventil oder Auslassventil unterscheiden, wobeidas Verfahren die Einlassluftmenge steuert, falls irgendeine Anormalität bei einemvon dem Öffnungssteuermechanismus,dem variablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismusvorhanden ist, und zwar ausschließlich durch einen anderen vondem Öffnungssteuermechanismus,dem variablen Ventilmechanismus und dem Einlasscharakteristikaänderungsmechanismus.

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法律状态:
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2019-12-12| R084| Declaration of willingness to licence|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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