Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem und Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor

专利摘要:
Ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor, das in der Lage ist, die Ansaugluftmenge genau und empfindlich zu steuern/regeln und dadurch einen hervorragenden Verbrennungszustand und verringerte Abgasemissionen zu erhalten. Das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem steuert/regelt über eine Anordnung zur variablen Einlassventilbetätigung variabel und wunschgemäß die Ventilschließzeitsteuerung eines Einlassventils im Hinblick auf dessen Ventilöffnungszeitsteuerung. Die ECU des Motors bestimmt einen Basiswert einer Soll-Nebeneinlassnockenphase gemäß des angeforderten Antriebsdrehmoments des Motors. Die ECU berechnet eine Steuer-/Regeleingabe für die Anordnung zur variablen Einlassventilbetätigung, so dass die Zylinderansaugluftmenge sich einer Soll-Ansaugluftmenge annähert, und gleichzeitig ist die Nebeneinlassnockenphase auf den Basiswert der Soll-Nebeneinlassnockenphase begrenzt.
公开号:DE102004026157A1
申请号:DE102004026157
申请日:2004-05-28
公开日:2005-01-05
发明作者:Yuji Wako Yasui；Akiyuki Wako Yonekawa
申请人:Honda Motor Co Ltd；
IPC主号:F01L1-08

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystemfür einenVerbrennungsmotor zum Steuern/Regeln einer Ventilzeitsteuerung vonEinlassventilen des Motors sowie ein Steuer-/Regelsystem für einenVerbrennungsmotor zum Steuern/Regeln eines Ladedrucks von Ansaugluftmittels einer Verdichtungseinrichtung und zum wunschgemäßen variablenSteuern/Regeln einer Ventilschließzeitsteuerung von Einlassventilenin Bezug auf deren Ventilöffnungszeitsteuerungmittels einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung.
[0002] Esist herkömmlichein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zumSteuern/Regeln einer Ventilzeitsteuerung von Einlassventilen desMotors beispielsweise in der japanischen offen gelegten Gebrauchsmuster-Anmeldungsveröffentlichung(Kokoku) Nr. S56-9045 (Seiten 1 und 2, 1 bis 4)vorgeschlagen worden. Dieser Motor enthält einen Kipphebel zum Öffnen undSchließenjedes Einlassventils sowie zwei Nocken, einen für eine niedrige Last (Niedriglastnocken) undden anderen füreine hohe Last (Hochlastnocken), welche für das Einlassventil bereitgestelltsind, sowie eine Betätigungseinrichtungzum Schalten des Nockens zum Betätigendes Kipphebels zwischen dem Niedriglastnocken und dem Hochlastnocken. Diezwei Nocken sind nebeneinander auf einer Nockenwelle angeordnetund weisen jeweilige Nockenprofile auf, welche derart eingerichtetsind, dass das Nockenprofil des Niedriglastnockens die gleiche Ventilschließzeitsteuerung,jedoch verglichen mit dem Nockenprofil des Hochlastnockens eineeher verzögerteVentilschließzeitsteuerungbereitstellt. Ferner ist der Kipphebel an der Kipphebelwelle ineiner axial verschiebbaren Weise bereitgestellt und wird durch dieBetätigungseinrichtungso betätigt,dass er zwischen einer Position, in welcher sein eines Ende in Anlagemit dem Niedriglastnocken ist, und einer Position, in welcher derselbein Anlage mit dem Hochlastnocken ist, verschoben wird. Kurz gesagtschaltet die Betätigungseinrichtungden Nocken zum Betätigendes Einlassventils zwischen dem Niedriglastnocken und dem Hochlastnocken.
[0003] Indiesem Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem wird durch die Steuerung/Regelungder Betätigungseinrichtungder Nocken zum Betätigen desEinlassventils auf den Niedriglastnocken geschaltet, wenn sich derMotor in einem Niedriglastbereich befindet, und auf den Hochlastnockengeschaltet, wenn sich derselbe in einem Hochlastbereich befindet,wodurch die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils derart geschaltet wird, dass sie dann, wenn derMotor in dem Niedriglastbereich läuft, stärker verzögert ist als dann, wenn erin dem Hochlastbereich läuft.Das Schalten der Ventilschließzeitsteuerungwird aus dem folgenden Grund durchgeführt: Die Menge an in den Zylinderzu saugender Luft ist in dem Niedriglastbereich des Motors geringerals in dem Hochlastbereich desselben und wenn die Menge an Ansaugluftdurch Reduzieren des Öffnungsgradeseines Drosselventils reduziert wird, so tritt aufgrund des Druckabfalls(Ansteigen des negativen Drucks) innerhalb des Einlassventils einPumpverlust auf, was in einer herabgesetzten Kraftstoffökonomie resultiert.Um diesen Nachteil zu vermeiden, bewirkt das oben beschriebene Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystemeinen Rückstoß von Ansaugluftaus dem Zylinder durch Verzögerungder Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils in dem Niedriglastbereich gegenüber demHochlastbereich, wodurch die in den Zylinder gesaugte Menge an Ansaugluftreduziert wird, ohne den Öffnungsgraddes Drosselventils zu reduzieren.
[0004] Außerdem wurdeein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zumSteuern/Regeln einer Ventilzeitsteuerung von Einlassventilen desMotors in der japanischen offen gelegten Patentveröffentlichung(Kokai) Nr. N07-269380 (Seiten 2 und 3, 7) vorgeschlagen. Dieses Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem steuert/regeltdie Phase eines Einlassnockens zum Betätigen jedes Einlassventils,derart, dass sie bezüglichder der Kurbelwelle des Motors variiert wird, wodurch die Ventilöffnungs-und Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils unter Beibehaltung einer konstanten Ventilöffnungszeitdauervariiert werden.
[0005] Gemäß dem Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem,welches in der japanischen offen gelegten Gebrauchsmuster-Anmeldungsveröffentlichung(Kokoku) Nr. S56-9045 vorgeschlagen wurde, wird der Nocken zum Betätigen desEinlassventils lediglich zwischen dem Niedriglastnocken und dem Hochlastnockengeschaltet und somit kann die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventilsnur zwischen zwei Typen von Zeitsteuerungen geschaltet werden, welchedurch die jeweiligen Nockenprofile der zwei Nocken bestimmt sind.Dieses System ist daher nicht imstande, die Ansaugluftmenge in einer genauenund fein abgestuften Weise zu steuern/regeln, so dass die Ansaugluftmengezu knapp oder übermäßig ausfallenkann, was zu einer instabilen Verbrennung, einer herabgesetztenKraftstoffökonomieund einer erhöhtenAbgasemission führenkann. Wird die Ventilzeitsteuerung eines jeden Einlassventils durchdas in der japanischen offen gelegten Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H07-269380vorgeschlagene Ventilzeitsteuerungs-Steuer/Regelsystem gesteuert/geregelt,um die Ansaugluftmenge zu steuern/regeln, so werden die Ventilöffnungszeitsteuerungund die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils unter Beibehaltung einer konstanten Ventilöffnungszeitdauerdes Einlassventils verändert. Diesführt zueiner Veränderungder Ventilüberdeckung,wodurch verhindert wird, dass eine Steuerung/Regelung der Ansaugluftmengein einer fein abgestuften Weise bereitgestellt wird, und wodurch gleichzeitigdie Verbrennungsleistung des Motors herabgesetzt und die Abgasemissionenaufgrund von Veränderungenin der internen Abgasrückführung verstärkt werden.
[0006] Fernerist ein Steuer-/Regelsystem fürein Verbrennungsmotor zum Steuern/Regeln eines Ladedrucks von Ansaugluftmittels einer Verdichtungseinrichtung herkömmlich in der japanischen Patent-Veröffentlichung(Kokoku) Nr. H03-37034 (Seiten 3 bis 5, 3) vorgeschlagen worden. Dieser Motorumfasst einen Turbolader als die Verdichtungseinrichtung und einenKlopfsensor. Bei diesem Turbolader wird dann, wenn der Öffnungsgradeines Ladedruck-Regelventils sich verändert, die Strömungsratevon Abgasen auf Turbinenschaufeln verändert, wodurch der Ladedruckverändertwird. Ferner dient der Klopfsensor zum Erfassen eines Klopfens imMotor und liefert ein Impulssignal, welches dem Steuer-/Regelsystemdas Auftreten von Klopfen anzeigt.
[0007] DasSteuer-/Regelsystem zähltdie Anzahl des Auftretens von Klopfen während eines Verbrennungstaktesdes Motors auf Grundlage des Impulssignals von dem Klopfsensor undes stellt einen Verzögerungswertfür eineverzögerteZündzeitsteuerung nachMaßgabeder Anzahl des Auftretens von Klopfen während eines Verbrennungstaktesein und stellt außerdemeine relative Einschaltdauer eines Ansteuerungssignals des Ladedruck-Regelventilsnach Maßgabeder Anzahl des Auftretens von Klopfen während vier Verbrennungstaktenein. Insbesondere wird der Verzögerungswertder Zündzeitsteuerung aufeinen größeren Wertgesetzt, d.h. die Zündzeitsteuerungwird stärkerverzögert,wenn die Anzahl des Auftretens von Klopfen während eines Verbrennungstaktesgrößer ist.Ferner wird die relative Einschaltdauer des Ansteuerungssignalsfür dasLadedruck-Regelventil auf einen kleineren Wert eingestellt, d.h.so, dass der Ladedruck geringer wird, wenn die Anzahl des Auftretensvon Klopfen während vierVerbrennungszyklen größer ist.Wenn also ein Klopfen auftritt, so wird die Zündzeitpunktsteuerung verzögert undder Ladedruck wird verringert, wodurch das Auftreten von Klopfenunterdrücktwird.
[0008] Gemäß dem inder japanischen Patent-Veröffentlichung(Kokoku) Nr. H03-37034vorgeschlagenen Steuer-/Regelsystem wird die Zündzeitsteuerung dann, wennein Klopfen auftritt, verzögertund zur selben Zeit wird ein Ladedruck verringert. Dies ermöglicht es,das Auftreten eines Klopfens in dem Hochlastbereich des Motors zuunterdrücken,aufgrund der Ausführungeiner solchen Steuerung/Regelung werden jedoch sowohl der Verbrennungswirkungsgradals auch die Motorleistung reduziert, was in einem verschlechtertenFahrverhalten und einer geringeren Marktfähigkeit resultiert.
[0009] Esist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystembereitzustellen, welches in der Lage ist, die Ansaugluftmenge ineiner genauen und fein abgestuften Weise zu steuern/regeln und dadurcheine hervorragende Verbrennungsleistung und reduzierte Abgasemissionenbeizubehalten.
[0010] Esist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuer-/Regelsystemfür einenVerbrennungsmotor bereitzustellen, welches in der Lage ist, sowohlden Verbrennungswirkungsgrad als auch die Motorleistung zu verbessern,währenddas Auftreten von Klopfen in einem Hochlastbereich verhindert wirdund dadurch das Fahrverhalten und die Marktfähigkeit verbessert werden.
[0011] Umdie oben genannte Aufgabe zu lösen, wirdnach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystemfür einenVerbrennungsmotor zur variablen Steuerung/Regelung einer Ventilschließzeitsteuerungeines Einlassventils bezüglichseiner Ventilöffnungszeitsteuerungmittels einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung bereitgestellt,wobei das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem umfasst: Ein Lasterfassungsmittelzum Erfassen einer Last des Motors; ein Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittelzum Bestimmen der Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils nach Maßgabeder erfassten Last des Motors; und ein Steuer-/Regelmittel zum Steuern/Regelnder Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe derbestimmten Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils.
[0012] Beider Anordnung dieses Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einenVerbrennungsmotor bestimmt das Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmitteldie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils nach Maßgabeder erfassten Last des Motors und das Steuer-/Regelmittel steuert/regeltdie Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe derbestimmten Ventilzeitsteuerung des Einlassventils, wodurch die über dasEinlassventil in den Motor gesaugte Ansaugluftmenge gesteuert/geregeltwird. Die Ansaugluftmenge wird daher nach Maßgabe der Last des Motors gesteuert/geregeltund es ist daher möglich,die Ansaugluftmenge in einer genaueren und feiner abgestuften Weisezu steuern/zu regeln als im Stand der Technik und somit zu verhindern,dass die Ansaugluftmenge zu knapp oder übermäßig gewählt wird. Im Ergebnis ist es möglich, eineexzellente Verbrennungsleistung sowie reduzierte Abgasemissionenaufrecht zu erhalten.
[0013] Eswird bevorzugt, dass das Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmitteldie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils bezüglicheiner vorbestimmten Zeitsteuerung, in welcher in einem Verbrennungstaktdes Motors ein Expansionsverhältnisgleich einem Kompressionsverhältniswird, verzögertist, wenn die Last des Motors in einem ersten vorbestimmten Lastbereichliegt, und die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerung desEinlassventils bezüglichder vorbestimmten Zeitsteuerung vorgestellt wird, wenn die Lastdes Motors in einem zweiten vorbestimmten Lastbereich liegt, derhöher liegtals der erste vorbestimmte Lastbereich.
[0014] Beider Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils dann, wenn die Last des Motors in einem erstenvorbestimmten Lastbereich liegt, derart bestimmt, dass sie in Bezugauf die vorbestimmte Zeitsteuerung, in welcher in dem Verbrennungstakt desMotors das Expansionsverhältnisgleich dem Kompressionsverhältniswird (d.h. Ventilschließzeitsteuerungdes Otto-Takt-Betriebs),verzögertist, was es ermöglicht,den Motor in einem Takt mit höherem Expansionsverhältnis zubetreiben, in welchem das Expansionsverhältnis größer als das Kompressionsverhältnis ist(d.h. Miller-Takt).Durch Einstellen des ersten vorbestimmten Niedriglastbereichs aufeinen Niedriglastbereich, in welchem ein Problem eines Pumpverlustesaufgrund der Reduzierung der Ansaugluftmenge unter Verwendung desDrosselventils auftritt, wird es daher entbehrlich, die Ansaugluftmengeunter Verwendung des Drosselventils zu reduzieren, wodurch die Ansaugluftmengeunter Vermeidung eines Pumpverlustes auf einen geeigneten Wert inAbhängigkeitvon der niedrigen Last eingestellt werden kann, wodurch die Kraftstoffökonomie verbessertwird. Zusätzlichbesteht bei niedriger Ansauglufttemperatur oder Motortemperaturim Allgemeinen dann, wenn die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventilsbezüglichder vorbestimmten Zeitsteuerung auf eine vorgestellte Zeitsteuerungeingestellt ist, in einem Niedriglastbereich die Gefahr des Auftretenseiner Verflüssigungvon Kraftstoff aufgrund der durch adiabatische Expansion des Gemischsinnerhalb des Zylinders bewirkten Absenkung der inneren Zylindertemperatur,wodurch die Verbrennung des Motors instabil wird. Im Gegensatz dazuwird gemäß diesemVentilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem, wie oben beschrieben,die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils dann, wenn sich der Motor in dem ersten vorbestimmtenLastbereich befindet, in Bezug auf die vorbestimmte Zeitsteuerungauf eine verzögerteZeitsteuerung eingestellt und durch Setzen des ersten vorbestimmten Lastbereichsauf den zuvor erwähntenNiedriglastbereich, in welchem eine Verflüssigung von Kraftstoff auftretenkann, ist es somit möglich,eine bessere Verbrennungsleistung sicherzustellen, als dann, wenndie Ventilschließzeitsteuerungbezüglichder vorbestimmten Zeitsteuerung vorgestellt ist.
[0015] Fernerkann allgemein in einem Hochlastbereich des Motors, wenn die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils auf die vorbestimmte Ventilzeitsteuerung eingestelltist, in welcher das Expansionsverhältnis gleich dem Kompressionsverhältnis wird,ein Rückstoß von Kraftstoffin den Ansaugverteiler auftreten, was zu einer Vergrößerung derin dem Ansaugverteiler verbleibenden Kraftstoffmenge und der ander Innenwand des Ansaugverteilers anhaftenden Kraftstoffmenge führt, wodurchdie Genauigkeit von Steuerungen/Regelungen einschließlich einerLuft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung/Regelungund einer Drehmomentsteuerung/-regelung,insbesondere in einem Übergangsbetriebdes Motors, herabgesetzt werden. Speziell kann eine Abweichung desLuft-Kraftstoff-Verhältnissesdes Gemischs in Richtung eines fetteren Gemischs eine unnötige Steigerungdes Ausgangsdrehmoments und eine Vergrößerung der Menge an unverbranntemHC in den Abgasen verursachen. Zusätzlich kann ein Anhaften desRückstoßkraftstoffsan Einrichtungen des Einlasssystems, wie den Einlassventilen, ineinem karbonisierten Zustand die Funktionslebensdauer der Einrichtungenverkürzen.Diese Probleme werden deutlicher oder ernsthafter, wenn die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils in einem Hochlastbereich des Motors bezüglich dervorbestimmten Zeitsteuerung auf eine verzögerte Zeitsteuerung eingestelltwird, da die Menge an in den Ansaugverteiler zurückgestoßenem Kraftstoff steigt. Ein übermäßig angereichertesGemisch kann beispielsweise Fehlzündungen des Motors verursachen.Im Gegensatz dazu wird gemäß dem vorliegendenVentilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem dann, wenn der Motor sichin den zweiten vorbestimmten Lastbereich oberhalb des ersten vorbestimmtenLastbereichs befindet, die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventilsso bestimmt, dass sie bezüglichder vorbestimmten Ventilzeitsteuerung vorgestellt wird. Durch Setzendes zweiten vorbestimmten Lastbereichs auf den zuvor erwähnten Hochlastbereich,in welchem das oben angesprochene Problem eines Kraftstoffrückstoßes auftretenkann, ist es daher möglich,einen Rückstoß von Kraftstoffin den Ansaugverteiler in einem solchen Hochlastbereich zu verhindern.Im Ergebnis ist es möglich,die Genauigkeit der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung/Regelung sowie der Drehmomentsteuerung/-regelungzu verbessern und insbesondere die Steuerungs-/Regelungs-Genauigkeitim Übergangsbetriebdes Motors merklich zu verbessern. Dies ermöglicht es nicht nur, Abgasemissionenzu reduzieren und das Fahrverhalten zu verbessern, sondern verlängert außerdem die Funktionslebensdauerder Einrichtungen des Einlasssystems.
[0016] Eswird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungdurch eine hydraulisch angetriebene Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerunggebildet ist, welche durch Zuführungeines Öldrucksangetrieben ist, wobei das Steuer-/Regelmittel den zu der hydraulischangetriebenen Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung zugeführten Öldruck steuert/regelt.
[0017] Mitder Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtungzur variablen Ventilzeitsteuerung durch eine hydraulisch angetriebene Einrichtungzur variablen Ventilzeitsteuerung gebildet, welche durch die Zuführung eines Öldrucksangetrieben wird und verglichen beispielsweise mit einem Fall derVerwendung einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung,welche das Ventilelement eines Einlassventils durch die elektromagnetische Krafteines Elektromagneten betätigt,ist es möglich, dasEinlassventil in einem Bereich höhererLast des Motors zuverlässigzu öffnenund zu schließen,und somit den Energieverbrauch und Betriebsgeräusche des Einlassventils zureduzieren.
[0018] Eswird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungso eingerichtet ist, dass sie in der Lage ist, einen Ventilhubbetragdes Einlassventils wunschgemäß zu verändern.
[0019] Mitder Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtungzur variablen Ventilzeitsteuerung in der Lage, den Ventilhubbetragdes Einlassventils wunschgemäß zu verändern undsomit kann durch Steuern/Regeln des Ventilhubbetrags auf einen geringerenWert die Geschwindigkeit, mit welcher die Ansaugluft in die Verbrennungskammer strömt, vergrößert werden,um den Strom des Gemischs innerhalb des Zylinders zu vergrößern, wodurchein Verbrennungswirkungsgrad verbessert wird.
[0020] Eswird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungin der Lage ist, einen Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern unddass das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem ferner ein Ventilhubbetrag-Bestimmungsmittelumfasst, um den Ventilhubbetrag des Einlassventils derart zu bestimmen,dass der Ventilhubbetrag des Einlassventils dann, wenn die Last desMotors in einem dritten vorbestimmten Bereich unterhalb einer vorbestimmtenLast liegt, kleiner ist als dann, wenn die Last des Motors nichtunterhalb der vorbestimmten Last liegt, wobei das Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmitteldie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils bezüglicheiner vorbestimmten Zeitsteuerung, in welcher in einem Verbrennungstaktdes Motors ein Expansionsverhältnisgleich einem Kompressionsverhältniswird, vorgestellt ist, wenn die Last des Motors innerhalb des drittenvorbestimmten Lastbereichs liegt, und wobei das Steuer-/Regelmitteldie Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe derbestimmten Ventilschließzeitsteuerung unddes bestimmten Ventilhubbetrags des Einlassventils steuert/regelt.
[0021] Wieoben beschrieben, besteht dann, wenn bei geringer Ansauglufttemperaturoder Motortemperatur die Ventilschließzeitsteuerung des Ansaugventilsbezüglichder vorbestimmten Zeitsteuerung, in welcher in dem Verbrennungstaktdes Motors das Expansionsverhältnisgleich dem Kompressionsverhältniswird, auf eine vorgestellte Zeitsteuerung eingestellt wird, in einemNiedriglastbereich die Gefahr eines Auftretens einer Verflüssigungvon Kraftstoff aufgrund einer durch eine adiabatische Expansiondes Gemischs innerhalb des Zylinders bewirkten Verringerung derinneren Zylindertemperatur, wodurch die Verbrennung des Motors instabilwird. Im Gegensatz dazu wird bei der Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsformder Ventilhubbetrag des Einlassventils dann, wenn die Last des Motorssich in dem dritten vorbestimmten Lastbereich unterhalb der vorbestimmtenLast befindet, auf einen kleineren Wert gesetzt, als wenn die Lastdes Motors die vorbestimmte Last ist, so dass die Geschwindigkeit,mit welcher die Ansaugluft in die Verbrennungskammer strömt, vergrößert wird,um die Strömungdes Gemischs innerhalb des Zylinders zu verstärken, was zu einer erhöhten Verbrennungsgeschwindigkeitbeiträgt.Im Ergebnis ist es durch Setzen des dritten vorbestimmten Lastbereichsauf einen solchen Niedriglastbereich möglich, eine Verflüssigungvon Kraftstoff selbst in dem Niedriglastbereich zu verhindern, wodurcheine stabile Verbrennungsleistung des Motors sichergestellt wird.
[0022] Eswird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungumfasst: Einen Einlasskipphebel zum Betätigen des Einlassventils durch eineDrehbewegung desselben, um das Einlassventil zu öffnen und zu schließen; einbewegliches Drehgelenk zum drehbaren Halten des Einlasskipphebels; eineerste Einlassnockenwelle und eine zweite Einlassnockenwelle, welchesich mit derselben Drehgeschwindigkeit drehen; einen variablen Einlassnockenphasen-Mechanismuszum Variieren einer relativen Phase zwischen der ersten Einlassnockenwelle undder zweiten Einlassnockenwelle; einen ersten Einlassnocken, welcheran der ersten Einlassnockenwelle für eine Drehung mit der Drehungder ersten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch zubewirken, dass der Einlasskipphebel um das Drehgelenk schwenkt;und einen zweiten Einlassnocken, welcher an der zweiten Einlassnockenwellezur Drehung mit der Drehung der zweiten Einlassnockenwelle bereitgestelltist, um dadurch das Drehgelenk zu bewegen, um welches der Einlasskipphebel geschwenktwird.
[0023] Beider Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform dreht sich in derEinrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung der erste Einlassnockennach Maßgabeder Drehung der ersten Einlassnockenwelle, wodurch eine Drehungdes Einlasskipphebels um den Drehpunkt verursacht wird, wodurchdas Einlassventil betätigtwird, so dass es sich öffnetund schließt.Zwischenzeitlich dreht sich der zweite Einlassnocken nach Maßgabe einerDrehung der zweiten Einlassnockenwelle, wodurch der Drehpunkt, um welchender Einlasskipphebel geschwenkt wird, bewegt wird, was es möglich macht,den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern. Da ferner der variableEinlassnockenphasen-Mechanismus die relative Phase zwischen derersten und der zweiten Einlassnockenwelle verändert, ist es möglich, sowohldie Ventilschließzeitsteuerungals auch den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern. Diesbedeutet, dass es bei Verwendung von zwei Einlassnocken und zweiEinlassnockenwellen sowie des variablen Einlassnockenphasen-Mechanismus möglich ist,eine Einrichtung zur variablen Einlassventilzeitsteuerung zu verwirklichen,welche die Ventilschließzeitsteuerungund den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß verändert.
[0024] Umdie oben genannte zweite Aufgabe zu lösen, wird nach einem zweitenAspekt der vorliegenden Erfindung ein Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotorzum Steuern/Regeln eines Ladedrucks von Ansaugluft mittels einerin einem Einlasskanal bereitgestellten Verdichtungseinrichtung sowiezum variablen Steuern/Regeln einer Ventilschließzeitsteuerung eines Einlassventilsin Bezug auf eine Ventilöffnungszeitsteuerungdes Einlassventils mittels einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungbereitgestellt, wobei das Steuer-/Regelsystem umfasst: ein Lasterfassungsmittelzum Erfassen einer Last des Motors; ein Soll-Ladedruck-Einstellmittel zum Einstelleneines Soll-Ladedrucks als ein Sollwert der Ladedrucksteuerung/Regelungnach Maßgabeder erfassten Last des Motors; eine Verdichtungssteuer-/Regelmittelzum Steuern/Regeln der Verdichtungseinrichtung nach Maßgabe deseingestellten Soll-Ladedrucks;ein Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittelzum Einstellen einer Soll-Ventilschließzeitsteuerung als ein Sollwertder Ventilschließzeitsteuerungs-Steuerung-/Regelung desEinlassventils, so dass dann, wenn die erfasste Last des Motorsin dem vorbestimmten Hochlastbereich oberhalb einer vorbestimmtenLast liegt, die Soll-Ventilschließzeitsteuerungauf eine solche Zeitsteuerung eingestellt wird, dass sich in demVerbrennungstakt das Expansionsverhältnis dem Kompressionsverhältnis annähert, wenndas Expansionsverhältnisgrößer alsdas Kompressionsverhältnisist und die erfasste Last des Motors höher ist; und ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelmittelzum Steuern/Regeln der Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungnach Maßgabeder eingestellten Soll-Ventilschließzeitsteuerung.
[0025] Beider Anordnung dieses Steuer-/Regelsystems für einen Verbrennungsmotor wirddie Verdichtungseinrichtung nach Maßgabe des Soll-Ladedrucks alsSollwert einer Soll-Ladedrucksteuerung-/Regelung gesteuert/geregeltund zur selben Zeit wird die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungnach Maßgabeder Soll-Ventilschließzeitsteuerungals Sollwert einer Ventilschließzeitsteuerungs-Steuerung/Regelungdes Einlassventils gesteuert/geregelt. Dabei wird die Soll-Ventilschließzeitsteuerungdann, wenn die erfasste Last des Motors sich in einem vorbestimmtenHochlastbereich oberhalb einer vorbestimmten Last befindet, aufeine solche Zeitsteuerung eingestellt, dass sich das Expansionsverhältnis indem Verbrennungstakt dem Kompressionsverhältnis annähert, wenn das Expansionsverhältnis größer alsdas Kompressionsverhältnisist und die erfasste Last des Motors größer ist. Mit anderen Wortenwird in dem vorbestimmten Hochlastbereich eine solche Steuerung/Regelungbereitgestellt, dass bei einer höherenMotorlast das effektive Kompressionsvolumen vergrößert wird.Somit ist es selbst dann, wenn die Last des Motors hoch ist, möglich, einenAnstieg des Ladedrucks, der zur Sicherstellung der angefordertenMotorleistung verwendet wird, zu unterdrücken, wodurch es ermöglicht wird,einen Anstieg der Ansauglufttemperatur zu unterdrücken. Indem vorbestimmten Hochlastbereich ist es somit möglich, eine Grenze der Zündzeitsteuerung,jenseits welcher ein Klopfen beginnt aufzutreten, ohne eine Verzögerung derZündzeitpunktsteuerungzu erweitern und sowohl den Verbrennungswirkungsgrad als auch dieMotorleistung zu verbessern. Im Ergebnis ist es möglich, dieFahreigenschaften und die Marktfähigkeitzu verbessern.
[0026] Eswird bevorzugt, dass das Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmitteldie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils in Bezug auf eine vorbestimmte Zeitsteuerung,in welcher in einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis gleicheinem Kompressionsverhältniswird, auf eine vorgestellte Zeitsteuerung einstellt, wenn die Lastdes Motors innerhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs liegt.
[0027] ImAllgemeinen gibt es zwei Techniken zur Verwirklichung eines so genanntenTaktbetriebs mit hohem Expansionsverhältnis, in welchem das Expansionsverhältnis indem Verbrennungstakt das Kompressionsverhältnis übersteigt: Die verzögerte Ventilschließtechnik,welche die Ventilschließzeitsteuerungvon Einlassventilen bezüglicheiner Ventilzeitsteuerung eines so genannten Otto-Taktes (hier imFolgenden bezeichnet als die „Otto-Ventilschließzeitsteuerung") verzögert, sowieeine vorgestellte Ventilschließtechnik,welche dieselbe in Bezug auf die Otto-Ventilschließzeitsteuerung vorstellt. Indiesem Fall kann in der ersteren Technik (verzögerte Ventilschließung) einRückstoß von Kraftstoffin den Ansaugverteiler auftreten, was Anstiege in der Menge an indem Ansaugverteiler zurückbleibendem Kraftstoffund der Menge an an der Innenwand des Einlassverteilers anhaftendemKraftstoff bewirkt, was die Genauigkeit der Steuerungen, einschließlich einerLuft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung-/Regelung undeiner Drehmomentsteuerung-/Regelung, insbesondere in einem Übergangsbetriebdes Motors, herabsetzt. Genauer gesagt kann eine Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissesdes Gemischs in Richtung eines fetteren Gemischs eine unnötige Vergrößerung desAusgabedrehmoments sowie eine Steigerung der Menge an unverbranntemHC in den Abgasen, verursachen. Zusätzlich kann ein Anhaften desRückschlusskraftstoffsan Einrichtungen des Einlasssystems, wie den Einlassventilen, ineinem karbonisierten Zustand die Funktionslebensdauern der Einrichtungenverkürzen.Diese Probleme treten deutlicher oder ernsthafter in einem Hochlastbereich desMotors auf. Im Gegensatz dazu wird gemäß dem vorliegenden Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystemdie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils dann, wenn sich der Motor in dem vorbestimmten Hochlastbereichbefindet, derart bestimmt, dass sie in Bezug auf die vorbestimmteVentilzeitsteuerung, in welcher in dem Verbrennungstakt des Motorsdas Expansionsverhältnisgleich dem Kompressionsverhältniswird (d.h. der Otto-Ventilschließzeitsteuerung), vorgestelltwird. Mit anderen Worten wird der Taktbetrieb mit hohem Expansionsverhältnis durchdie letztere Technik (vorgestellte Ventilschließung) realisiert und somittreten die durch die erstere Technik verursachten Probleme auf.Verglichen mit Ersterer (verzögerterVentilschließungstechnik)ist es im Ergebnis möglich,die Genauigkeit der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung/Regelung undder Drehmomentsteuerung/Regelung in dem Hochlastbereich des Motors zuverbessern und insbesondere die Steuer-/Regel-Genauigkeit im Übergangsbetriebdes Motors merklich zu verbessern. Dies ermöglicht es, nicht nur die Abgasemissionenzu reduzieren und die Fahreigenschaften zu verbessern, sondern auchdie Funktionslebensdauern der Einrichtungen des Einlasssystems zuverlängern.
[0028] Eswird bevorzugt, dass das Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmitteldie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils auf eine Zeitsteuerung einstellt, in welcherin einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis größer istals ein Kompressionsverhältnis,wenn die Last des Motors ein vorbestimmter Niedriglastbereich unterhalbdes vorbestimmten Hochlastbereichs ist.
[0029] Beider Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils dann, wenn die Last des Motors sich innerhalbdes vorbestimmten Niedriglastbereichs unterhalb des vorbestimmtenHochlastbereichs befindet, auf eine Zeitsteuerung eingestellt, inwelcher in dem Verbrennungstakt des Motors das Expansionsverhältnis größer istals das Kompressionsverhältnis, wodurchder Motor in dem Takt mit hohem Expansionsverhältnis betrieben wird. Dieserübrigtes, die Ansaugluftmenge unter Verwendung des Drosselventils zu reduzierenund es ist daher möglich,die Ansaugluftmenge auf einen geeigneten Wert in Abhängigkeit vonder niedrigen Last des Motors einzustellen, während ein Pumpverlust verhindertwird und dadurch die Kraftstoffökonomieverbessert wird.
[0030] Eswird bevorzugt, dass das Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmitteldie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils in Bezug auf eine vorbestimmte Zeitsteuerung,in welcher in dem Verbrennungstakt des Motors das Expansionsverhältnis gleichdem Kompressionsverhältniswird, auf eine verzögerteZeitsteuerung einstellt.
[0031] Wieoben beschrieben, werden zur Verwirklichung eines Taktbetriebs mithohem Expansionsverhältnisdie folgenden zwei Techniken herkömmlich eingesetzt: Die verzögerte Ventilschließtechnikzum Verzögernder Ventilschließzeitsteuerungvon Einlassventilen in Bezug auf die Otto-Ventilschließzeitsteuerung sowie die vorgestellteVentilschließtechnik zumVorstellten derselben bezüglichder Otto-Ventilschließzeitsteuerung.Im Falle der letzteren Technik besteht dann, wenn die Ansaugtemperaturoder die Motortemperatur gering ist, die Gefahr des Auftretens einerVerflüssigungvon Kraftstoff aufgrund einer durch ein adiabatische Expansion desGemischs innerhalb des Zylinders verursachten Absenkung der innerenZylindertemperatur, wodurch die Verbrennung des Motors instabilwird. Im Gegensatz dazu ist bei der Anordnung der bevorzugten Ausführungsformder Taktbetrieb bei hohem Expansionsverhältnis durch Einstellen derVentilschließzeitsteuerungder Einlassventile auf eine in Bezug auf die Otto-VentilschließzeitsteuerungverzögerteZeiteinstellung realisiert, was es ermöglicht, das oben beschriebeneProblem einer Verflüssigungdes Kraftstoffs in dem vorbestimmten Niedriglastbereich zu verhindern,wodurch eine stabile Verbrennungsleistung des Motors sichergestelltwird.
[0032] Eswird bevorzugt, dass das Soll-Ladedruck-Einstellmittel den Soll-Ladedruck bei höherer Motorlastauf einen kleineren Wert einstellt, wenn die Last des Motors innerhalbdes vorbestimmten Hochlastbereichs liegt.
[0033] Beider Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform wird der Soll-Ladedruck dann, wenn dieLast des Motors innerhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs liegt,auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn die Last des Motors größer ist.Daher kann bei höhererMotorlast der Grad des Anstiegs der Ansauglufttemperatur reduziertwerden. Durch Setzen dieses Hochlastbereichs auf einen solchen Lastbereich,in welchem das Auftreten eines Klopfens wahrscheinlich ist, istes somit möglich,die Grenze der Zündzeitsteuerung,jenseits welcher ein Klopfen beginnt aufzutreten, ohne eine Verzögerung derZündzeitsteuerungzu erweitern.
[0034] Eswird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungdurch eine hydraulisch angetriebene Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerunggebildet ist, welche durch die Zuführung eines Öldrucksangetrieben wird, und dass das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelmittelden der hydraulisch angetriebenen Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungzugeführten Öldruck steuert/regelt.
[0035] Beider Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtungzur variablen Ventilzeitsteuerung durch eine hydraulisch angetriebene Einrichtungzur variablen Ventilzeitsteuerung gebildet, welche durch die Zufuhrvon Öldruckangetrieben wird, und verglichen beispielsweise mit einem Fall einerVerwendung der Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung, diedas Ventilelement eines Einlassventils durch die elektromagnetischeKraft eines Elektromagneten betätigt,ist es somit möglich,das Einlassventil in einem höherenLastbereich des Motors zuverlässigzu öffnenund zu schließenund einen Energieverbrauch sowie Betriebsgeräusche des Einlassventils zureduzieren.
[0036] Eswird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungderart eingerichtet ist, dass sie dazu in der Lage ist, einen Ventilhubbetrag desEinlassventils wunschgemäß zu verändern.
[0037] Beider Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtungzur variablen Ventilzeitsteuerung derart eingerichtet, dass sieimstande ist, den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern unddaher kann durch Steuern/Regeln des Ventilhubbetrags auf einen geringerenWert die Geschwindigkeit, mit der die Ansaugluft in die Verbrennungskammerströmt,vergrößert werden,um die Strömungdes Gemischs innerhalb des Zylinders zu vergrößern, so dass ein Verbrennungswirkungsgradverbessert wird.
[0038] Eswird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungumfasst: einen Einlasskipphebel zum Betätigen des Einlassventils durch eineDrehbewegung desselben, um das Einlassventil zu öffnen und zu schließen; einbewegliches Drehgelenk zum drehbaren Halten des Einlasskipphebels; eineerste Einlassnockenwelle und eine zweite Einlassnockenwelle, welchesich mit derselben Drehgeschwindigkeit drehen; einen variablen Einlassnockenphasen-Mechanismuszum Variieren einer relativen Phase zwischen der ersten Einlassnockenwelle undder zweiten Einlassnockenwelle; einen ersten Einlassnocken, welcheran der ersten Einlassnockenwelle für eine Drehung mit der Drehungder ersten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch zubewirken, dass der Einlasskipphebel um das Drehgelenk schwenkt;und einen zweiten Einlassnocken, welcher an der zweiten Einlassnockenwellezur Drehung mit der Drehung der zweiten Einlassnockenwelle bereitgestelltist, um dadurch das Drehgelenk zu bewegen, um welches der Einlasskipphebel geschwenkt wird.
[0039] Beider Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform dreht sich in derEinrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung der erste Einlassnockennach Maßgabeder Drehung der ersten Einlassnockenwelle, wodurch eine Drehungdes Einlasskipphebels um den Drehpunkt bewirkt wird, welche dasEinlassventil betätigt,um dieses zu öffnenund zu schließen.Zwischenzeitlich dreht sich der zweite Einlassnocken nach Maßgabe derDrehung der zweiten Einlassnockenwelle, wodurch der Drehpunkt, umwelchen der Einlasskipphebel verschwenkt wird, bewegt wird, waseine wunschgemäße Veränderungdes Ventilhubbetrags des Einlassventils ermöglicht. Da ferner der variableEinlassnockenphasen-Mechanismus die relative Phase zwischen derersten und der zweiten Einlassnockenwelle verändert, ist es möglich, sowohl dieVentilschließzeitsteuerungals auch den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern. Dasbedeutet, dass es durch Verwendung zweier Einlassnocken und zweierEinlassnockenwellen sowie des variablen Einlassnockenphasen-Mechanismus möglich ist,eine Einrichtung zur variablen Einlassventilzeitsteuerung zu verwirklichen,welche die Ventilschließzeitsteuerungund den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß verändern kann.
[0040] Eswird bevorzugt, dass der Motor umfasst: ein erstes Kraftstoffeinspritzventilzum Einspritzen von Kraftstoff, um den Kraftstoff in einen Zylindereinzuleiten, und eine Ansaugluft-Kühleinrichtung, welche in demEinlasskanal an einer Stelle stromabwärts der Verdichtungseinrichtungangeordnet ist, zum Kühlenvon Ansaugluft von der Verdichtungseinrichtung, wobei die Ansaugluft-Kühleinrichtungumfasst: lipophile Filmplatten, an deren Oberfläche lipophile Filme mit einerAffinitätfür Kraftstoffausgebildet sind, und ein zweites Kraftstoffeinspritzventil zumEinspritzen von Kraftstoff in Richtung der lipophilen Filmplatten,um dadurch den Kraftstoff dem Zylinder zuzuleiten.
[0041] Beider Anordnung der bevorzugten Ausführungsform wird Kraftstoffvon dem ersten Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt und wird außerdem von demzweiten Kraftstoffeinspritzventil der Ansaugluftkühleinrichtungin Richtung zu den lipophilen Filmplatten eingespritzt. Da auf denOberflächender lipophilen Filmplatten lipophile Filme ausgebildet sind, welcheeine Affinitätfür Kraftstoffaufweisen, wird Kraftstoff in dünnenFilmen auf den lipophilen Filmen ausgebildet und dann durch dieWärme derAnsaugluft verdampft, deren Temperatur durch den Verdichtungsbetriebder Verdichtungseinrichtung zur Bildung eines Gemischs aus Luftund Kraftstoff erhöhtworden ist, und zur selben Zeit wird die Ansaugluft gekühlt, indemihr Verdampfungswärmeentzogen wird, welche fürdie Verdampfung des Kraftstoffs verwendet wird. Somit kann bei derBildung des Gemischs der Ansaugluft-Kühleffekt erhalten werden, wodurch dieGrenze der Zündzeitsteuerung,jenseits welcher ein Klopfen beginnt aufzutreten, ohne Verzögerung derZündzeitsteuerungweiter ausgedehnt werden.
[0042] Eswird bevorzugt, dass das Steuer-/Regelsystem ferner ein Kraftstoffeinspritzverhältnis-Einstellmittelumfasst, um ein erstes Kraftstoffeinspritzverhältnis einer von dem erstenKraftstoffeinspritzventil einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu einerdem Zylinder zuzuführendenKraftstoffmenge sowie ein zweites Kraftstoffeinspritzverhältnis einerdurch das zweite Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzenden Kraftstoffmengezu der dem Zylinder zuzuführenden Kraftstoffmengenach Maßgabeder Last des Motors derart einzustellen, dass das zweite Kraftstoffeinspritzverhältnis größer ist,wenn die Last des Motors höherist.
[0043] ImAllgemeinen wird dann, wenn die Last des Motors höher ist,der Ladedruck auf einen höheren Wertgesetzt, wodurch der Grad des Anstiegs der Ansauglufttemperaturvergrößert wird.Im Gegensatz dazu wird bei der Anordnung in dieser bevorzugten Ausführungsformdas von dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil zuzuführende zweiteKraftstoffeinspritzverhältnisauf einen größeren Wertgesetzt, wenn die Last des Motors größer ist, und es ist somit möglich, effizienterund in geeigneterer Weise durch die Ansaugluft-Kühleinrichtung die Ansaugluft-Kühlwirkungenin Abhängigkeitvon dem Grad des Anstiegs der Ansauglufttemperatur zu erhalten.
[0044] Dieoben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegendenErfindung werden offensichtlicher aus der folgenden detailliertenBeschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
[0045] 1 ist eine Darstellung,welche schematisch die Anordnung eines Verbrennungsmotors zeigt,auf welchen ein Steuer-/Regelsystem (Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem/Steuer-/Regelsystem)gemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung angewendet ist;
[0046] 2 ist eine Darstellung,welche schematisch die Anordnung eines Aufbaus zur variablen Einlassventilbetätigung undeines Aufbaus zur variablen Auslassventilbetätigung für den Motor zeigt;
[0047] 3 ist eine Blockdarstellung,welche schematisch die Anordnung des Steuer-/Regelsystems zeigt;
[0048] 4 ist eine Darstellung,welche schematisch die Anordnung einer Kraftstoffverdampfungskühleinrichtungzeigt;
[0049] 5 ist eine Darstellung,welche schematisch die Anordnung des Aufbaus zur variablen Einlassventilbetätigung unddes Aufbaus zur variablen Auslassventilbetätigung in einer Draufsichtzeigt;
[0050] 6 ist eine Darstellung,welche schematisch die Anordnung eines Einlassventil-Betätigungsmechanismusdes Aufbaus zur variablen Einlassventilbetätigung zeigt;
[0051] 7 ist eine Darstellung,welche schematisch die Anordnung eines variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismuszeigt;
[0052] 8 ist eine Darstellung,welche schematisch die Anordnung eines variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismuszeigt;
[0053] 9 ist eine Darstellung,welche schematisch die Anordnung einer Variation des variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus zeigt;
[0054] 10 ist eine Darstellung,welche schematisch die Anordnung eines variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismuszeigt;
[0055] 11 ist eine Darstellung,welche füreine Erläuterungvon Nockenprofilen eines Haupteinlassnockens und eines Nebeneinlassnockensnützlich ist;
[0056] 12A ist eine Darstellung,welche einen Betriebszustand des Einlassventil-Betätigungsmechanismuszeigt, in welchem eine Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 0 Grad gesetzt ist;
[0057] 12B ist eine Darstellung,welche eine Ventilhubkurve und dergleichen eines Einlassventils zeigt;welche füreine Erläuterungdes Betriebs des Einlassventils nützlich ist, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf0 Grad gesetzt ist;
[0058] 13A ist eine Darstellung,welche einen Betriebszustand des Einlassventil-Betätigungsmechanismuszeigt, in welchem die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 90 Grad gesetzt ist;
[0059] 13B ist eine Darstellung,welche eine Ventilhubkurve und dergleichen des Einlassventils zeigtund füreine Erläuterungdes Betriebs des Einlassventils nützlich ist, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf90 Grad gesetzt ist;
[0060] 14A ist eine Darstellung,welche einen Betriebszustand des Einlassventil-Betätigungsmechanismuszeigt, in welchem die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 120 Grad gesetzt ist;
[0061] 14B ist eine Darstellung,welche eine Ventilhubkurve und dergleichen des Einlassventils zeigt,welche bei einer Erläuterungdes Betriebs des Einlassventils nützlich ist, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf120 Grad gesetzt ist;
[0062] 15A ist eine Darstellung,welche einen Betriebszustand des Einlassventil-Betätigungsmechanismuszeigt, in welchem die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 180 Grad gesetzt ist;
[0063] 15B ist eine Darstellung,welche eine Ventilhubkurve und dergleichen des Einlassventils zeigt,welche bei der Erläuterungdes Betriebs des Einlassventils nützlich ist, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf180 Grad gesetzt ist
[0064] 16 ist eine Darstellung,welche Veränderungendes Ventilhubbetrags und der Ventilzeitsteuerung des Einlassventilszeigt und füreine Erläuterung desBetriebs des Einlassventils nützlichist, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi von 120 Grad auf 180 Gradverändertwird;
[0065] 17 ist eine Darstellung,welche füreine Erläuterungvon Nockenprofilen eines Hauptauslassnockens und eines Nebenauslassnockensnützlich ist;
[0066] 18 ist eine Darstellung,welche eine Ventilhubkurve und dergleichen eines Auslassventils zeigt,welche füreine Erläuterungdes Betriebs des Auslassventils nützlich ist, wenn eine Nebenauslassnockenphase θmse gleich0 Grad ist;
[0067] 19 ist eine Darstellung,welche eine Ventilhubkurve und dergleichen des Auslassventils zeigt,welche füreine Erläuterungdes Betriebs des Auslassventils nützlich ist, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse gleich45 Grad ist;
[0068] 20 ist eine Darstellung,welche eine Ventilhubkurve und dergleichen des Auslassventils zeigt,welche füreine Erläuterungdes Betriebs des Auslassventils nützlich ist, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse gleich90 Grad ist;
[0069] 21 ist eine Darstellung,welche die Ventilhubkurve und dergleichen des Auslassventils zeigt, welchefür eineErläuterungdes Betriebs des Auslassventils nützlich ist, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse gleich150 Grad ist und gehalten wird;
[0070] 22 ist eine Blockdarstellung,welche schematisch einen Teil der Anordnung der Steuer-/Regelsystemszur Steuerung/Regelung eines Drosselventilmechanismus, des variablenNebeneinlassnockenphasen-Mechanismus sowie des variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismuszeigt;
[0071] 23 ist eine Blockdarstellung,welche schematisch die Konfiguration eines Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnittszeigt;
[0072] 24 ist eine Darstellung,welche die jeweiligen Gruppen von mathematischen Ausdrücken zeigt,mit welchen eine Zylinderansaugluftmenge Gcyl berechnet wird, undmathematische Ausdrücke einesVorhersagealgorithmus einer Zustandsvorhersageeinrichtung einesersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
[0073] 25 ist eine Darstellung,welche mathematische Ausdrückeeines Identifikationsalgorithmus eines integrierten Identifizierersdes ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
[0074] 26 ist eine Darstellung,welche mathematische Ausdrückeeines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus eines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnittsdes ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
[0075] 27 ist eine Darstellung,welche die mathematischen Ausdrückezeigt, welche zur Erläuterungeines Verfahrens zum Ableiten einer Gleichung (19) in 26 nützlich sind;
[0076] 28 ist eine Darstellung,welche eine Phasenebene und eine Schaltlinie zeigt und zum Erläutern desVerschiebungsmodus-Steuer-Regelalgorithmusnützlichist;
[0077] 29 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel eines Konvergenzverhaltens eines Folgefehlers Eszeigt, der auftritt, wenn ein Schaltfunktions-EinstellparameterSs durch den Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitt verändert wird;
[0078] 30 ist eine Blockdarstellung,welche schematisch die Konfiguration eines zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnittszeigt;
[0079] 31 ist eine Darstellung,welche die mathematischen Ausdrücke einesVorhersagealgorithmus einer Zustandsvorhersageeinrichtung des zweitenSPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
[0080] 32 ist eine Darstellung,welche mathematische Ausdrückeeines Identifikationsalgorithmus eines integrierten Identifizierersdes zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
[0081] 33 ist eine Darstellung,welche mathematische Ausdrückeeines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus eines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnittsdes zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
[0082] 34 ist ein Flussdiagramm,welches eine Hauptroutine zum Ausführen eines Motorsteuer-/Regelprozesseszeigt;
[0083] 35 ist ein Flussdiagramm,welches eine Unterroutine zum Ausführen eines Kraftstoff-Steuer-/Regelprozesseszeigt;
[0084] 36 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel eines Kennfeldes zur Verwendung bei der Berechnungeines angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng zeigt;
[0085] 37 ist ein Flussdiagramm,welches eine Unterroutine zum Ausführen eines Prozesses zum Berechnender Zylinderansaugluftmenge Gcyl und einer Soll-AnsaugluftmengeGcyl_cmd zeigt;
[0086] 38 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel eines Kennfeldes zur Verwendung bei der Berechnungeines Basiswertes Gcyl_cmd_base der Soll-Ansaugluftmenge zeigt;
[0087] 39 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung bei der Berechnungeines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-KorrekturkoeffizientenKgcyl_af zeigt;
[0088] 40 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung bei einer Berechnungeines Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre zeigt;
[0089] 41 ist ein Flussdiagramm,welches eine Unterroutine zum Durchführen eines Ladedruck-Steuer-/Regelprozesseszeigt;
[0090] 42 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung bei einer Berechnungeines Basiswerts Dut_wg_base einer Steuer-/Regeleingabe für ein Ladedruck-Regelventil zeigt;
[0091] 43 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung bei einer Berechnungeines Soll-Ladedrucks Pc_cmd zeigt;
[0092] 44 ist ein Flussdiagramm,welches eine Unterroutine zum Durchführen eines Einlassventil-Steuer-/Regelprozesseszeigt;
[0093] 45 ist eine Fortsetzungdes Flussdiagramms aus 44;
[0094] 46 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung bei einer Berechnungeines Katalysatoraufwärmwerts θmsi_cw einer Soll-Nebeneinlassnockenphasezeigt;
[0095] 47 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung in einer Berechnungeines normalen Betriebswerts θmi_drveiner Soll-Haupteinlassnockenphase zeigt;
[0096] 48 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel eines Kennfeldes zur Verwendung in einer Berechnungeines Basiswerts θmsibase einer Soll-Nebeneinlassnockenphase zeigt;
[0097] 49 ist ein Flussdiagramm,welches eine Unterroutine zum Ausführen eines Drosselventil-Steuer-/Regelprozesseszeigt;
[0098] 50 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung in einer Berechnungeines KatalysatoraufwärmwertsTHcmd_ast eines Soll-Öffnungsgradeszeigt;
[0099] 51 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel eines Kennfeldes zur Verwendung in einer Berechnungeines normalen Betriebswerts THcmd_drv des Soll-Öffnungsgrades zeigt;
[0100] 52 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel eines Kennfeldes zur Verwendung bei einer Berechnungeines Ausfallsicherungswerts THcmd_fs des Soll-Öffnungsgrades zeigt;
[0101] 53 ist eine Darstellung,welche ein Beispiel eines Betriebs des Steuer-/Regelsystems zeigt, daszur Steuerung/Regelung des Motors ausgeführt wird, und
[0102] 54 ist eine Blockdarstellung,welche schematisch die Anordnung einer Variation des Steuer-/Regelsystemszeigt.
[0103] DieErfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detailbeschrieben, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.Es wird sich zunächstauf die 1 und 2 bezogen. Schematisch gezeigtist dort die Anordnung eines Verbrennungsmotors 3 (hierim Folgenden einfach als „derMotor 3" bezeichnet),auf welchen ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem/Steuer-/Regelsystem 1 für einenVerbrennungsmotor (hier im Folgenden als das „Steuer-/Regelsystem 1" bezeichnet") gemäß der vorliegendenAusführungsformangewendet ist. 3 zeigtschematisch die Anordnung des Steuer-/Regelsystems 1. Wiein 3 gezeigt ist, umfasstdas Steuer-/Regelsystem 1 eine elektronische Steuer-/Regeleinheit(ECU) 2. Die ECU 2 führt Steuer-/Regelprozesse aus,wie sie im Folgenden beschrieben werden, einschließlich einemProzess zur Steuerung/Regelung der Ventilzeitsteuerung von Einlassventilen 6 sowieeinen Ladedruck-Steuer-/Regelprozess auf Grundlage von Betriebszuständen desMotors 3.
[0104] DerMotor 3 ist ein Vierzylinder-Reihen-Benzinmotor, welcheran einem nicht gezeigten Kraftfahrzeug installiert ist, und weisterste bis vierte Zylinder #1 bis #4 auf (siehe 5). Ferner umfasst der Motor 3 Hauptkraftstoffeinspritzventile 4 (vonwelchen lediglich eines gezeigt ist) (erstes Kraftstoffeinspritzventil)und Zündkerzen 5 (vonwelchen lediglich eine gezeigt ist), welche für die jeweiligen Zylinder #1bis #4 vorgesehen sind. Die Hauptkraftstoffeinspritzventile 4 unddie Zündkerzen 5 sindalle durch jeweilige Zylinderköpfe 3a montiert.Für einedirekte Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer des zugeordnetenZylinders ist jedes Hauptkraftstoffeinspritzventil 4 elektrischmit der ECU 2 verbunden und wird durch eine Steuer-/Regeleingabevon der ECU 2 hinsichtlich seiner Kraftstoffeinspritzmengeund seiner Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung gesteuert/geregelt.
[0105] Fernerist jede Zündkerze 5 ebenfallselektrisch mit der ECU 2 verbunden. Wird an die Zündkerze 5 eineHochspannung auf Grundlage eines Signals von der ECU 2 miteiner der Zündzeitsteuerung entsprechenden Zeitsteuerungangelegt, so verursacht die Zündkerze 5 eineFunkenentladung und zündetdadurch ein Gemisch in der Verbrennungskammer.
[0106] Fernerumfasst der Motor 3 auf einer Zylinder-für-Zylinder-Basisein Einlassventil 6 und ein Auslassventil 7, welcheeine Einlassöffnungbzw. eine Auslassöffnung öffnen undschließen,eine Variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40,welche das Einlassventil 6 zum Öffnen und Schließen desselbenbetätigtund zur selben Zeit die Ventilzeitsteuerung und den Ventilhubbetragdes Einlassventils 6 ändert,sowie eine variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90,welche das Auslassventil 7 zum Öffnen und Schließen desselbenbetätigtund zur selben Zeit die Ventilzeitsteuerung und den Ventilhubbetrag desAuslassventils 7 verändert.Details der variablen Einlassventilbetätigungsanordnung 40 undder variablen Auslassventilbetätigungsanordnung 90 werden hierim Folgenden beschrieben. Ferner werden das Einlassventil 6 unddas Auslassventil 7 durch Ventilfedern 6a bzw. 7a indie Ventilschließrichtungengedrückt.
[0107] EinMagnetrotor 20a ist an einer Kurbelwelle 3b desMotors angebracht. Der Magnetrotor 20a bildet zusammenmit einem MRE (magnetic resistance element = Magnetwiderstandselement)-Abtaster 20b einenKurbelwinkelsensor 20 (Lasterfassungsmittel). Der Kurbelwinkelsensor 20 liefertentsprechend der Drehung der Kurbelwelle 3b ein CRK-Signalund ein TDC-Signal, welches beides Impulssignale sind, an die ECU 2.
[0108] EinImpuls des CRK-Signals wird jedes Mal dann erzeugt, wenn die Kurbelwelle 3b umeinen vorbestimmten Winkel (z.B. 30 Grad) rotiert ist. Die ECU 2 bestimmtdie Drehzahl NE des Motors 3 (hier im Folgenden als „die MotordrehzahlNE bezeichnet) auf Grundlage des CRK-Signals. Das TDC-Signal zeigt an,dass sich jeder Kolben 3c in dem zugeordneten Zylinderin einer vorbestimmten Kurbelwinkelposition unmittelbar vor derTDC-Position am Beginn des Einlasshubs befindet, und ein Impulsdes TDC-Signals wird immer dann erzeugt, wenn die Kurbelwelle 3b sichum einen vorbestimmten Winkel (180 Grad im Beispiel der vorliegendenAusführungsform)gedreht hat.
[0109] Ineinem Einlassrohr 8 (Einlasskanal) des Motors 3 sindeine Turboladereinrichtung 10, eine Zwischenkühleinrichtung 11,eine Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12,ein Drosselventilmechanismus 16 usw. von stromaufwärts nachstromabwärts inder erwähntenReihenfolge an den jeweiligen Stellen des Einlassrohrs 8 angeordnet.
[0110] DieTurboladereinrichtung 10 (Vorverdichtereinrichtung) umfassteine Kompressorschaufel 10a, welche in einem Zwischenabschnittdes Einlassrohrs 8 vorgesehenen Kompressorgehäuse untergebracht ist,eine Turbinenschaufel 10b, welche in einem in einem Zwischenabschnittdes Auslassrohrs 9 bereitgestellten Turbinengehäuse untergebrachtist, eine Welle 10c, welche mit den zwei Schaufeln 10a und 10b integralausgebildet ist, um diese miteinander zu verbinden, sowie ein Ladedruck-Regelventil 10d.
[0111] Wirdin der Turboladereinrichtung 10 die Turbinenschaufel 10b durchdurch das Auslassrohr 9 strömende Abgase zur Drehung angetrieben,so wird die integral mit der Turbinenschaufel 10b ausgebildeteKompressorschaufel 10a ebenfalls gedreht, wodurch Ansaugluftinnerhalb des Einlassrohrs 8 unter Druck gesetzt wird,d.h. ein Vorverdichtungsbetrieb wird ausgeführt.
[0112] Fernerist das Ladedruck-Regelventil 10d zum Öffnen und Schließen einesAbgasumleitungskanals 9a, welcher die in dem Auslassrohr 9 angeordneteTurbinenschaufel 10b umgeht, bereitgestellt und durch einmit der ECU 2 verbundenes elektromagnetisches Steuer-/Regelventilimplementiert (siehe 3).Das Ladedruck-Regelventil 10d wird bezüglich seines Öffnungsgradesdurch eine Steuer-/Regeleingabe Dut_wg von der ECU 2 verändert, wodurch dieStrömungsratevon Abgasen, welche durch den Abgasumleitungskanal 9a strömen, mitanderen Worten die Strömungsrate vonAbgasen zum Antreiben der Turbinenschaufel 10b, geändert wird.Somit wird der durch die Turboladereinrichtung 10 erzeugteLadedruck Pc der Einlassluft gesteuert/geregelt.
[0113] Fernerist in dem Einlassrohr 8 an einer Stelle stromaufwärts derKompressorschaufel 10a ein Luftströmungssensor 21 bereitgestellt.Der Luftströmungssensor 21 istdurch ein Heißdraht-Luftströmungsmessgerät gebildet,um eine Menge Gth an Ansaugluft (hier im Folgenden als „die TH-durchlaufende AnsaugluftmengeGth" bezeichnet),welche durch ein Drosselventil 17 strömt, auf welches sich im Folgendenbezogen wird, zu erfassen, und liefert ein die gemessene TH-durchlaufendeAnsaugluftmenge Gth anzeigendes Signal an die ECU 2.
[0114] DieZwischenkühleinrichtung 11 istvom Typ mit Wasserkühlung.Wenn die Ansaugluft die Zwischenkühleinrichtung 11 durchläuft, sokühlt dieZwischenkühleinrichtungdie Ansaugluft, deren Temperatur durch den Vorverdichtungsbetrieb(Betrieb des Unter-Druck-Setzens) durch die Turboladereinrichtung 10 erhöht wordenist.
[0115] Fernerist zwischen der Zwischenkühleinrichtung 11 undder Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 indem Einlassrohr 8 ein Ladedrucksensor 22 angeordnet,welcher beispielsweise durch einen Halbleiterdrucksensor gebildetist. Der Ladedrucksensor 22 erfasst den Druck von Ansaugluftinnerhalb des Einlassrohrs 8, welcher durch die Turboladereinrichtung 10 unterDruck gesetzt ist, d.h. den Ladedruck Pc (Absolutdruck), und liefertein den gemessenen Ladedruck Pc anzeigendes Signal an die ECU 2.
[0116] DieKraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 (Ansaugluftkühleinrichtung)verdampft Kraftstoff, um ein Gemisch zu erzeugen, und verringertdie Temperatur von Ansaugluft durch Verdampfung des Kraftstoffs.Wie in 4 gezeigt ist,umfasst die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 einin einem Zwischenabschnitt des Einlassrohrs 8 bereitgestelltesGehäuse 13, einegroßeAnzahl lipophiler Filmplatten 14 (von denen nur sechs gezeigtsind), die in dem Gehäuse 13 derartuntergebracht sind, dass sie zueinander parallel und im vorbestimmten Abstandzueinander angeordnet sind, sowie ein Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 (zweitesKraftstoffeinspritzventil).
[0117] DasNebenkraftstoffeinspritzventil 15 ist mit der ECU 2 verbundenund wird bezüglichseiner Kraftstoffeinspritzmenge und seiner Kraftstoffeinspritzzeitsteuerungdurch eine Steuer-/Regeleingabe von der ECU 2 gesteuert/geregelt,um somit Kraftstoff in Richtung der großen Anzahl lipophiler Filmplatten 14 einzuspritzen.Es sollte beachtet werden, dass, wie im Folgenden beschrieben wird,eine Gesamtkraftstoffeinspritzmenge TOUT an Kraftstoff, welche vonsowohl dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 als auch demHauptkraftstoffeinspritzventil 4 einzuspritzen ist, aufGrundlage der Betriebszuständedes Motors 3 bestimmt wird, und dass das Verhältnis vondurch das Hauptkraftstoffeinspritzventil 4 einzuspritzendemKraftstoff zur Gesamtkraftstoffeinspritzmenge TOUT (Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre,auf welches sich im Folgenden bezogen wird) sowie das Verhältnis einervon dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 einzuspritzendenKraftstoffmenge zu dieser auf Grundlage der Betriebszustände desMotors 3 bestimmt werden.
[0118] Fernersind an den Oberflächender lipophilen Filmplatten 14 lipophile Filme mit einerKraftstoffaffinitätausgebildet.
[0119] Beider oben genannten Anordnung der Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 wirdvon dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 eingespritzter Kraftstoffin dünnenFilmen an den Oberflächender lipophilen Filmplatten 14 durch deren Lipophilität ausgebildetund dann durch die Wärmevon Ansaugluft verdampft. Im Ergebnis wird ein Gemisch aus Luft undKraftstoff erzeugt und die Ansaugluft wird durch Entzug von Verdampfungswärme gekühlt, welchefür dieVerdampfung des Kraftstoffs verwendet wird. Ein durch die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 bereitgestellterKühleffektermöglichtes, die Ladeeffizienz zu verbessern und eine Betriebsgrenze des Motors 3,innerhalb welcher kein Klopfen auftritt, zu erweitern. Beispielsweisekann in einem Hochlastbetriebszustand des Motors 3 eineGrenze der Zündzeitsteuerung,jenseits welcher ein Klopfen beginnt aufzutreten, in Vorstellrichtungum einen vorbestimmten Kurbelwinkel (z.B. 2 Grad) ausgedehnt werden,wodurch es ermöglichtwird, den Verbrennungswirkungsgrad zu steigern.
[0120] EinDrosselventilmechanismus 16 umfasst das Drosselventil 17 undeine TH-Betätigungseinrichtung 18 zum Öffnen undSchließendes Drosselventils 17. Das Drosselventil 17 istdrehbar in einem Zwischenabschnitt des Einlassrohrs 8 derartangeordnet, dass das Drosselventil 17 geschwenkt wird, umden Öffnungsgraddesselben zu verändern,wodurch die TH-durchlaufendeAnsaugluftmenge in Gth verändertwird. Die TH-Betätigungseinrichtung 18 ist durcheine Kombination eines mit der ECU verbundenen Elektromotors (nichtgezeigt) und eines Getriebemechanismus (nicht gezeigt) implementiertund wird durch eine Steuer-/Regeleingabe DUTY_th, welche im Folgendenbeschrieben wird, von der ECU 2 gesteuert/geregelt, umsomit den Öffnungsgraddes Drosselventils 17 zu verändern.
[0121] DasDrosselventil 17 weist zwei Federn (beide nicht gezeigt)auf, welche an diesem angebracht sind, um das Drosselventil 17 indie Ventilöffnungsrichtungbzw. die Ventilschließrichtungzu drücken. Wenndie Steuer-/Regeleingabe DUTY_th nicht dem TH-Betätigungseinrichtung 18 eingegebenwird, so wird das Drosselventil 17 bei einem vorbestimmten AnfangsventilöffnungsgradTH_def durch die Zwangskräfteder obigen zwei Federn gehalten. Der AnfangsventilöffnungsgradTH_def wird auf einen Wert gesetzt (z.B. 7 Grad), welcher einemnahezu vollständiggeschlossenen Zustand entspricht, stellt jedoch gleichzeitig einezum Starten des Motors 3 erforderliche Ansaugluftmengesicher.
[0122] Inder Nähedes in dem Einlassrohr 8 angeordneten Drosselventils 17 istein Drosselventil-Öffnungssensor 23 bereitgestellt,welcher beispielsweise durch ein Potentiometer implementiert ist.Der Drosselventil-Öffnungssensor 23 erfasstden Grad einer tatsächlichen Öffnung (hierim Folgenden als „die Drosselventilöffnunng" bezeichnet), THdes Drosselventils 17 und liefert ein die erfasste Drosselventilöffnung THanzeigendes Signal an die ECU 2.
[0123] EinAbschnitt des Einlassrohrs 8 stromabwärts des Drosselventils bildeteinen Ausgleichsbehälter 8a,in welchen ein Einlassrohr-Absolutdrucksensor 24 eingeführt ist.Der Einlassrohr-Absolutdruckssensor 24 ist z.B. durch einenHalbleiterdrucksensor implementiert und erfasst einen Absolutdruck PBAin dem Einlassrohr 8 (hier im Folgenden bezeichnet als „der Einlassrohr-AbsolutdruckPBA"), um ein dengemessenen Einlassrohr-Absolutdruck PBAanzeigendes Signal an die ECU 2 zu liefern.
[0124] Andererseitssind in dem Auslassrohr 9 ein erster und ein zweiter Katalysator 19a und 19b inder erwähntenReihenfolge von stromaufwärtsnach stromabwärtsan den jeweiligen Stellen stromabwärts der Turbinenschaufel 10b angeordnet.Die Katalysatoren 19a und 19b entfernen NOx, HCsowie CO aus den Abgasen.
[0125] EinSauerstoffkonzentrationssensor (hier im Folgenden bezeichnet als „der O2-Sensor") 26 istin das Auslassrohr 9 zwischen dem ersten und dem zweitenKatalysator 19a und 19b eingeführt. Der O2-Sensor 26 umfassteine Zirkondioxid-Schicht sowie Platinelektroden und erfasst dieKonzentration von in den Abgasen stromabwärts des ersten Katalysators 19a enthaltenenSauerstoffs, um ein die erfasste Sauerstoffkonzentration angebendesSignal an die ECU 2 zu liefern.
[0126] Fernerist in das Auslassrohr 9 an einer Position zwischen derTurbinenschaufel 10b und dem ersten Katalysator 19a einLAF-Sensor 25 eingeführt. DerLAF-Sensor 25 ist durch eine Kombination eines dem O2-Sensor 26 ähnlichenSensors und einer Detektionsschaltung, wie einem Linearisierer,implementiert und erfasst übereinen breiten Bereich des Luft-KraftstoffVerhältnissesvon einem angereicherten Bereich zu einem mageren Bereich lineardie Konzentration von in den Abgasen enthaltenem Sauerstoff, umsomit ein der erfassten Sauerstoffkonzentration proportionales Detektionssignalan die ECU 2 zu liefern. Die ECU 2 führt dieLuft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung/Regelungin Antwort auf die Ausgaben des LAF-Sensors 25 und desO2-Sensors 26 aus.
[0127] Alsnächsteswird die oben erwähntevariable Einlassventil-Betätigungsanordnung 40 (Einrichtung zurvariablen Ventilzeitsteuerung) beschrieben. Mit Bezugnahme auf 2, 5 und 6 umfasstdie variable Einlassventil-Betätigungsanordnung 40 eineHaupteinlassnockenwelle 41 und eine Nebeneinlassnockenwelle 42 (ersteund zweite Nockenwellen), zum Betätigen der Einlassventile 6,Einlassventil-Betätigungsmechanismen 50 (vondenen lediglich einer gezeigt ist), welche für die jeweiligen Zylinder bereitgestelltsind, um die Einlassventile 6 nach Maßgabe der Drehung der Haupt-und Nebeneinlassnockenwellen 41 und 42 zu öffnen undzu schließen,einen variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60,einen variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 (variablenEinlassnockenphasen-Mechanismus), sowie drei variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80.
[0128] DieHaupteinlassnockenwelle 41 ist durch die Zylinderköpfe 3a derartdrehbar angebracht, dass sie sich in der Richtung der Anordnungder Zylinder erstreckt. Die Haupteinlassnockenwelle 41 (erste Einlassnockenwelle)umfasst Haupteinlassnocken 43 (erster Einlassnocken), welchefür diejeweiligen Zylinder bereitgestellt sind, ein an einem Ende der Haupteinlassnockenwelle 41 bereitgestelltesKettenrad 47 sowie ein zwischen dem Haupteinlassnocken 43 für den erstenZylinder #1 und dem Kettenrad 47 angeordnetes Hauptrad 45.Die Einlassnockenwellen 43, das Hauptrad 45 unddas Kettenrad 47 sind alle koaxial an der Haupteinlassnockenwelle 41 zurgemeinsamen Drehung mit der Haupteinlassnockenwelle 41 angebracht.Das Kettenrad 47 ist mit der Kurbelwelle 3b durcheine Zeitsteuerkette 48 verbunden, wodurch die Haupteinlassnockenwelle 41 inder Betrachtung in 6 imUhrzeigersinn (in einer durch einen Pfeil „Y1" gezeigten Richtung) um 360 Grad gedrehtwird, wenn die Kurbelwelle 3b sich um 720 Grad dreht.
[0129] Fernerist der variable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 andem einen Ende der Haupteinlassnockenwelle 41 bereitgestellt,an welchem das Kettenrad 47 montiert ist. Der variable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 verstelltdie relative Phase der Haupteinlassnockenwelle 41 bezüglich desKettenrads 47, d.h. die relative Phase θmi der Haupteinlassnockenwelle 41 (hierim Folgenden bezeichnet als „dieHaupteinlassnockenphase θmi") in Bezug auf dieKurbelwelle 3b, kontinuierlich in Vorwärtsrichtung oder in Verzögerungsrichtung.Dieser Betrieb des variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 wirdim Folgenden im Detail beschrieben.
[0130] Fernerist ein Haupteinlassnockenwinkelsensor 27 am anderen Endeder Haupteinlassnockenwelle 41 gegenüber dem Ende, an dem das Kettenrad 37 montiertist, angeordnet. Ähnlichdem Kurbelwinkelsensor 20 ist der Haupteinlassnockenwinkelsensor 27 durcheinen Magnetrotor und einen MRE-Abtaster implementiert (beide nichtgezeigt) und liefert ein Haupteinlassnockensignal, welches ein Impulssignalist, zusammen mit einer Drehung der Haupteinlassnockenwelle 41 andie ECU 2. Ein Impuls des Haupteinlassnockensignals wirdjedes Mal dann erzeugt, wenn sich die Haupteinlassnockenwelle 41 umeinen vorbestimmten Nockenwinkel (z.B. 1 Grad) gedreht hat, unddie ECU 2 berechnet (erfasst) die Haupteinlassnockenphase θmi auf Grundlagedes Haupteinlassnockensignals sowie des CRK-Signals.
[0131] Ähnlich derHaupteinlassnockenwelle 41 ist auch die Nebeneinlassnockenwelle 42 (zweiteEinlassnockenwelle) drehbar durch die Zylinderköpfe 3a der Zylindergelagert und erstreckt sich parallel zur Haupteinlassnockenwelle 41.Die Nebeneinlassnockenwelle 42 weist daran angebrachteNebeneinlassnocken 44 (zweiter Einlassnocken) für die jeweiligenZylinder sowie ein Nebenrad 46 auf, welches an dieser angebrachtist und dieselbe Anzahl an Zahnradzähnen aufweist, wie die Anzahlan Zahnradzähnendes Hauptrades 45 und denselben Durchmesser aufweist wiedas Hauptrad 45. Das Nebenrad 46 ist koaxial an2der Nebeneinlassnockenwelle 42 montiert, um sich gemeinsammit dieser zu drehen.
[0132] Sowohldas Hauptrad 45 als auch das Nebenrad 46 werdendurch jeweilige Spannfedern (nicht gezeigt) so gespannt, dass siestets im Kämmeingriffmiteinander stehen und derart konfiguriert, dass ein Auftreten einesTotgangs der kämmendenZähne desHaupt- und Nebenrads 45 und 46 durch einen Totgang-Kompensations-Mechanismus (nichtgezeigt) verhindert wird. Aufgrund des Kämmeingriffs der Zähne derZahnräder 45 und 46 wirddie Nebeneinlassnockenwelle 42 zusammen mit der Drehungder Haupteinlassnockenwelle 41 mit derselben Drehgeschwindigkeitwie die der Haupteinlassnockenwelle 41 nach der Darstellungvon 6 gegen den Uhrzeigersinn(in einer durch einen Pfeil „Y2" angezeigten Richtung)gedreht.
[0133] Außerdem istder variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 40 (variablerEinlassnockenphasen-Mechanismus) an einem Ende der Nebeneinlassnockenwelle 42 inRichtung der Zeitsteuerkette 48 bereitgestellt. Der variableNebeneinlassnockenwellenmechanismus 70 verändert kontinuierlichdie relative Phase der Nebeneinlassnockenwelle 42 bezüglich derHaupteinlassnockenwelle 41, mit anderen Worten, die relativePhase θmsides Nebeneinlassnockens 44 für den ersten Zylinder #1 bezüglich desHaupteinlassnockens 43 für denselben (hier im Folgendenbezeichnet als „dieNebeneinlassnockenphase θmsi"). Details des variablenNebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 erden im Folgendenbeschrieben.
[0134] Fernerist ein Nebeneinlassnockenwinkelsensor 28 an dem anderenEnde der Nebeneinlassnockenwelle 42 gegenüber demEnde, an dem der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 bereitgestelltist, bereitgestellt. Ähnlichdem Haupteinlassnockenwinkelsensor 27 ist auch der Nebeneinlassnockenwinkelsensor 28 durcheine Magnetrotor und einen MRE-Abtaster (beide nicht gezeigt) implementiertund liefert ein Nebeneinlassnockensignal, welches ein Impulssignalist, zusammen mit der Drehung der Nebeneinlassnockenwelle 42 an dieECU 2. Ein Impuls des Nebeneinlassnockensignals wird immerdann erzeugt, wenn die Nebeneinlassnockenwelle 42 sichum einen vorbestimmten Nockenwinkel gedreht hat (z.B. 1 Grad), unddie ECU 2 berechnet die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf Grundlagedes Nebeneinlassnockensignals, des Haupteinlassnockensignals sowiedes CRK-Signals.
[0135] Vonden vier Nebeneinlassnocken 44 ist der Nebeneinlassnocken 44 für den erstenZylinder #1 koaxial an der Nebeneinlassnockenwelle 42 zurgemeinsamen Drehung mit dieser angebracht, während die anderen Nebeneinlassnocken 44 für den zweiten bisvierten Zylinder #2 bis #4 mit der Nebeneinlassnockenwelle 42 über diejeweiligen variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80 verbundensind. Die variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80 verändern kontinuierlichdie jeweiligen relativen Phasen θssi#ider Nebeneinlassnocken 44 für den zweiten bis vierten Zylinder #2bis #4 in Bezug auf den Nebeneinlassnocken 44 für den erstenZylinder #1 (hier im Folgenden bezeichnet als „die Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i"), und zwar unabhängig voneinander,was im Folgenden im Detail beschrieben wird. Es sollte bemerkt werden,dass das Symbol #i, welches in den Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i verwendet wird,eine Zylinderzahl repräsentiertund so gesetzt wird, dass #i einen Wert von #2 bis #4 repräsentiert. Dasselbetrifft auf Teile der folgenden Beschreibung zu, welche das Symbol#i verwenden.
[0136] Fernersind mit der ECU 2 drei Nebeneinlassnockenwinkelsensoren 29 bis 31 für #2 bis#4 elektrisch verbunden (siehe 3).Die jeweiligen Nebeneinlassnockenwinkelsensoren 29 bis 31 für #2 bis#4 liefern Nebeneinlassnockensignale für #2 bis #4, welche Impulssignalesind, zusammen mit der Drehung der Nebeneinlassnocken 44 für den zweiten bisvierten Zylinder #2 bis #4 an die ECU 2. Jeder Impuls derNebeneinlassnockensignale wird immer dann erzeugt, wenn ein jeweiligerder Nebeneinlassnocken 44 für den zweiten bis vierten Zylinder#2 bis #4 sich um einen vorbestimmten Nockenwinkel gedreht hat (z.B.1 Grad), und die ECU 2 berechnet die Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i auf Grundlageder Nebeneinlassnockensignale für#2 bis #4, des Nebeneinlassnockensignals, des Haupteinlassnockensignalsund des CRK-Signals.
[0137] JederEinlassventil-Betätigungsmechanismus 50 umfasstdie zugehörigenHaupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44, einenEinlasskipphebel 51 zum Öffnen und Schließen deszugehörigenEinlassventils 6 und einen Verbindungsmechanismus 52, welcherden Einlasskipphebel 51 trägt. Die Nockenprofile des Haupt-und Nebeneinlassnockens 43 und 44 werden im Folgendenbeschrieben.
[0138] DerVerbindungsmechanismus 52 ist vom Typ einer Vier-Gelenkverbindungund umfasst ein erstes Glied 53, welches im Wesentlichenparallel zum Einlassventil 6 verläuft, ein oberes und ein untereszweites Glied 54 und 54, welche parallel zueinanderangeordnet sind, eine Vorspannfeder 55 sowie eine Rückstellfeder 56.An einem unteren Ende des ersten Glieds 53 ist ein mittlererAbschnitt des Einlasskipphebels 51 durch einen Stift 51c schwenkbar angebrachtund an einem oberen Ende des ersten Glieds 53 ist einedrehbare Rolle 53a bereitgestellt.
[0139] Aneinem Ende des Einlasskipphebels 51 weist dieser eine drehbareRolle 51a in Richtung zu dem Haupteinlassnocken 43 aufund an einem zu dem Einlassventil 6 hin weisenden Endeweist er eine an diesen montierte Einstellschraube 51b auf.Der Ventilzwischenraum zwischen dem unteren Ende der Einstellschraube 51b unddem oberen Ende des Einlassventils 6 wird auf einen vorbestimmtenWert eingestellt, auf den sich im Folgenden bezogen wird. Fernerist ein Ende der Vorspannfeder 55 am Einlasskipphebel 51 festgelegtund das andere Ende derselben ist an dem ersten Glied 53 festgelegt.Der Einlasskipphebel 51 wird durch die Spannkraft der Vorspannfeder 55 nachder Ansicht von 6 in Richtungdes Uhrzeigersinns gespannt, wodurch sich der Einlasskipphebel 51 stets über dieRolle 51a in Anlage mit dem Haupteinlassnocken 43 befindet.
[0140] Wennsich bei der oben beschriebenen Anordnung der Haupteinlassnocken 43 nachder Ansicht in 6 imUhrzeigersinn dreht, so rollt die Rolle 51a an der Nockenfläche desHaupteinlassnockens 43 ab, wodurch sich der Einlasskipphebel 51 nachMaßgabedes Nockenprofils des Haupteinlassnockens 43 im Uhrzeigersinnoder gegen den Uhrzeigersinn um den als Schwenkpunkt wirkenden Stift 51c verschwenkt.Die Schwenkbewegung des Einlasskipphebels 51 verursachteine vertikale Hubbewegung der Einstellschraube 51b zum Öffnen und Schließen desEinlassventils 6.
[0141] Fernerist jeweils ein Ende sowohl des oberen als auch des unteren zweitenGlieds 54 und 54 schwenkbar mit einem Stift 54a mitdem zugeordneten Zylinderkopf 3a verbunden und jeweilsdas andere Ende der Glieder ist übereinen Stift 54b mit einem vorbestimmten Abschnitt des erstenGlieds 53 schwenkbar verbunden. Ferner ist ein Ende der Rückholfeder 56 amoberen zweiten Glied 54 festgelegt und das andere Endederselben ist an dem zugeordneten Zylinderkopf 3a festgelegt.Das obere zweite Glied 54 wird durch die Spannkraft derRückholfeder 56 nachder Ansicht von 6 indie Richtung entgegen des Uhrzeigersinns gespannt, wodurch sichdas erste Glied 53 überdie Rolle 53a stets in Anlage mit dem zugeordneten Nebeneinlassnocken 44 befindet.
[0142] Wennsich bei der oben beschriebenen Anordnung der Nebeneinlassnocken 44 nachder Ansicht von 6 imUhrzeigersinn dreht, so rollt die Rolle 53a an der Nockenfläche desNebeneinlassnockens 44 ab, wodurch das erste Glied 53 nachMaßgabedes Nockenprofils des Nebeneinlassnockens 44 vertikal bewegtwird. Im Ergebnis wird der als Schwenkpunkt wirkende Stift 51c,um welchen der Einlasskipphebel 51 geschwenkt wird, vertikalzwischen einer untersten Position (in 6 gezeigte Position) und einer oberstenPosition (in 15 gezeigtePosition) desselben bewegt. Dies verändert die Position der Einstellschraube 51b,welche füreine Hubbewegung durch den Einlasskipphebel 51 betätigt wird,wenn der Einlasskipphebel 51 wie zuvor beschrieben, geschwenktwird.
[0143] Fernerist vorgesehen, dass die Nockennase des Haupteinlassnockens 43 höher istals die des Nebeneinlassnockens 44, und ein Verhältnis zwischender Höheder Nockennase des Haupteinlassnockens 43 und der Höhe der Nockennasedes Nebeneinlassnockens 44 ist auf einen Wert gesetzt, welchergleich einem Verhältniszwischen dem Abstand von der Einstellschraube 51b zum Mittelpunkt derRolle 51a und dem Abstand von der Einstellschraube 51b zumMittelpunkt des Stifts 51c ist. Mit anderen Worten wirddas Verhältniszwischen den Höhender zwei Nockennasen derart gesetzt, dass dann, wenn der Einlasskipphebel 51 durchdie Haupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44 betätigt wird,der durch die Nockennase des Haupteinlassnockens 43 bewirkteBetrag vertikaler Bewegung der Einstellschraube 51b undder durch die Nockennase des Nebeneinlassnockens 44 bewirkteBetrag vertikaler Bewegung der Einstellschraube 51b einandergleich werden.
[0144] Alsnächsteswird der oben erwähntevariable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 beschrieben.Unter Bezugnahme auf 7 umfasstder variable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 einGehäuse 61,ein Flügelrad 62 mitdrei Schaufeln, eine Öldruckpumpe 63 undeinen Elektromagnetventilmechanismus 64.
[0145] DasGehäuse 61 istintegral mit dem oben beschriebenen Kettenrad 47 ausgebildetund ist durch drei Trennwände 61a unterteilt,welche in gleichen Abständenausgebildet sind. Das Flügelrad 62 istkoaxial an dem Ende der Haupteinlassnockenwelle 41 montiert,an welchem das Kettenrad 47 montiert ist, und zwar derart,dass sich das Flügelrad 62 von derHaupteinlassnockenwelle 41 aus radial nach außen erstreckt,und das Flügelrad 62 istdrehbar in dem Gehäuse 61 untergebracht.Ferner weist das Gehäuse 61 dreiVorstellkammern 65 und drei Verzögerungskammern 66 auf,welche jeweils zwischen einer der Trennwände 61a und einerder drei Schaufeln des Flügelrads 62 ausgebildetsind.
[0146] Die Öldruckpumpe 63 istmechanisch und mit der Kurbelwelle 3b verbunden. Wenn sichdie Kurbelwelle 3b dreht, so saugt die Öldruckpumpe 63 zurDruckerzeugung übereinen unteren Teil eines Ölkanals 67c Schmieröl an, welchesin einer Ölwanne 3d desMotors gespeichert ist, und führtdas unter Druck gesetzte Öldem Elektromagnetventilmechanismus 64 über den verbleibenden Teildes Ölkanals 67c zu.
[0147] DerElektromagnetventilmechanismus 64 ist durch eine Kombinationaus einem Kolbenventilmechanismus 64a und einem Elektromagneten 64b gebildetund ist mit den Vorstellkammern 65 und den Verzögerungskammern 66 über einenVorstellölkanal 67a undeinen Verzögerungsölkanal 67b derartverbunden, dass von der Öldruckpumpe 63 zugeführter Öldruck andie Vorstellkammern 65 und an die Verzögerungskammern 66 alsVorstellöldruckPad und Verzögerungsöldruck Prtausgegeben werden. Der Elektromagnet 64b des Elektromagnetventilmechanismus 64 istelektrisch mit der ECU 2 verbunden und spricht auf eineSteuer-/Regeleingabe DUTY_mi der ECU 2 an, um ein Kolbenventilelementdes Kolbenventilmechanismus 64a innerhalb eines vorbestimmtenBewegungsbereichs nach Maßgabeder Steuer-/Regeleingabe DUTY_mi zu bewegen, so dass sowohl derVorstellöldruckPad als auch der Verzögerungsöldruck Prtverändertwerden.
[0148] Indem wie oben konstruierten variablen Haupteinlassnockenphasen- Mechanismus 60 wird während einesBetriebs der Öldruckpumpe 63 der Elektromagnetventilmechanismus 64 nachMaßgabe derSteuer-/Regeleingabe DUTY_mi betrieben, um den Vorstellkammern 65 denVorstellöldruckPad und den Verzögerungskammern 66 denVerzögerungsöldruck Prtzuzuleiten, wodurch die relative Phase zwischen dem Flügelrad 62 unddem Gehäuse 64 inVorstellrichtung verändertwird (d.h. vorgestellt wird) oder in einer Verzögerungsrichtung verstellt wird (d.h.verzögertwird). Im Ergebnis wird die oben beschriebene Haupteinlassnockenphase θmi innerhalb einesvorbestimmten Bereichs (z.B. innerhalb eines Bereichs von Nockenwinkelnvon 45 bis 60 Grad) kontinuierlich vorgestellt und verzögert. Essollte beachtet werden, dass der variable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 einenVerriegelungsmechanismus (nicht gezeigt) umfasst, welcher einen Betriebdes variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 verriegelt,wenn ein von der Öldruckpumpe 63 zugeführter Öldruck geringist. Genauer wird verhindert, dass der variable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 dieHaupteinlassnockenphase θmi ändert, wodurchdie Haupteinlassnockenphase θmiauf einem Wert blockiert wird, welcher für einen Leerlauf oder ein Startendes Motors 3 geeignet ist.
[0149] Alsnächsteswird der zuvor erwähntevariable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 beschrieben.Unter Bezugnahme auf 8 umfasstder variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 einGehäuse 71,ein Flügelrad 72 miteiner Schaufel, einen Öldruckkolbenmechanismus 73 sowieeinen Elektromotor 74.
[0150] DasGehäuse 71 istintegral mit dem Rad 46 der Nebeneinlassnockenwelle 42 ausgebildetund weist eine darin definierte Flügelradkammer 75 auf, welcheim Querschnitt eine sektorale Form aufweist. Das Flügelrad 72 istkoaxial an dem Ende der Nebeneinlassnockenwelle 42 in Richtungder Zeitsteuerkette 48 derart montiert, dass es sich vonder Nebeneinlassnockenwelle 42 aus nach außen erstreckt,und ist drehbar in der Flügelradkammer 75 untergebracht. DasFlügelrad 72 unterteiltdie Flügelradkammer 75 ineine erste und eine zweite Flügelradkammer 75a und 75b.
[0151] Fernerist ein Ende einer Rückholfeder 72a andem Flügelrad 72 befestigtund ein anderes Ende derselben ist an dem Gehäuse 71 befestigt.Das Flügelrad 72 wirddurch die Rückholfeder 72a ineine nach der Ansicht von 8 entgegendem Uhrzeigersinn gerichtete Richtung gespannt, d.h. in die Richtungder Reduzierung des Volumens der ersten Flügelradkammer 75a.
[0152] Andererseitsumfasst der Öldruckkolbenmechanismus 73 einenZylinder 73a und einen Kolben 73b. Der Innenraumdes Zylinders 73a steht mit der ersten Flügelradkammer 75 über einen Ölkanal 76 in Verbindung.Der Innenraum des Zylinders 73a, der Ölkanal 76 und dieerste Flügelradkammer 75 sind mitArbeitsölgefüllt.Ferner steht die zweite Flügelradkammer 75b mitder Außenumgebungin Verbindung.
[0153] DerKolben 73b weist eine Zahnstange 77 auf, welchemit diesem verbunden ist. Ein Ritzel 78, welches mit derZahnstange 77 kämmt,ist an der Antriebswelle des Elektromotors 74 koaxial montiert. DerElektromotor 74 ist elektrisch mit der ECU 2 verbundenund spricht auf eine Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi von der ECU 2 an,um das Ritzel 78 zur Drehung anzutreiben, wodurch der Kolben 73b über dieZahnstange 77 innerhalb des Zylinders 73a verschobenwird. Dadurch wird der ÖldruckPsd innerhalb der ersten Flügelradkammer 75a verändert und dasFlügelrad 72 wirdin Abhängigkeitvon der Balance zwischen dem wie oben beschrieben geänderten Öldruck Psdund der Spannkraft der Rückholfeder 72a imUhrzeigersinn oder entgegen des Uhrzeigersinns gedreht. Im Ergebniswird die Einlassnockenphase θmsiinnerhalb eines bestimmten Bereichs (z.B. innerhalb eines Nockenwinkelbereichsvon 0 bis 180 Grad, auf welchen sich im Folgenden bezogen wird)vorgestellt oder verzögert.
[0154] Wieoben beschrieben, ändertder variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 die Nebeneinlassnockenphase θmsi unterVerwendung des Öldruckkolbenmechanismus 73 unddes Elektromotors 74 anstelle der Öldruckpumpe 63 unddes Elektromagnetventilmechanismus 74, welcher für den obenbeschriebenen variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 verwendet werden. Diesliegt daran, dass fürden variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 einehöhere Ansprechempfindlichkeitbenötigtwird als fürden variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60,da der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 zurEinstellung der Menge an in jeden Zylinder gesaugter Ansaugluftverwendet wird. Wenn daher fürden variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 keinehohe Ansprechempfindlichkeit benötigtwird (z.B. wenn dieser zur Ausführunglediglich einer Steuerung/Regelung aus verzögerter Schließsteuerung/Regelungund vorgestellter Schließsteuerung/Regelungdes Einlassventils 6 zur Steuerung/Regelung der Ventilzeitsteuerungdes Einlassventils 6, welche im Folgenden beschrieben wird,benötigtwird), so können ähnlich wiebeim variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 die Öldruckpumpe 63 undder Elektromagnetventilmechanismus 64 anstelle des Öldruckkolbenmechanismus 73 unddes Elektromotors 74 eingesetzt werden.
[0155] Essollte beachtet werden, dass, wie in 9 gezeigt,der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 miteiner Rückholfeder 72b versehensein kann, um das Flügelrad 72 nachder Ansicht von 9 inRichtung des Uhrzeigersinns zu spannen, wobei eine Spannkraft aufden gleichen Wert gesetzt werden kann wie der der Rückholfeder 72a undwobei eine in 9 gezeigteneutrale Position des Flügelrads 72 aufeine Position eingestellt werden kann, welche einem Wert der Nebeneinlassnockenphase θmsi entspricht,auf die die Nebeneinlassnockenphase θmsi am häufigsten eingeregelt wird.Mit dieser Konfiguration des variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 kanneine Zeitdauer, überwelcher das Flügelrad 72 inseiner neutralen Position gehalten wird, während des Betriebs des variablenNebeneinlassnockenphasen- Mechanismus 70 verlängert werden,wodurch es ermöglichtwird, eine längereZeit, währendder Elektromotor 74 nicht in Betrieb ist, zu gewährleisten,so dass eine Reduzierung des elektrischen Energieverbrauchs ermöglicht wird.
[0156] Alsnächsteswerden die zuvor erwähnten variablenVerbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80 beschrieben.Da die drei variablen Verbindungs-Einlassnocken-Mechanismen 80 dieselbeKonstruktion aufweisen, wird beispielhaft ein variabler Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 zum Ändern einerVerbindungs-Einlassnockenphase θssi#2 desNebeneinlassnockens 44 für den zweiten Zylinder #2 beschrieben.Der variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 wird zur Einstellungeiner Gleichgewichtszustandsveränderungder Ansaugluftmenge zwischen den Zylindern verwendet und muss nichtnotwendigerweise eine hohe Ansprechempfindlichkeit aufweisen. Demzufolgeist diese Mechanismus 80 im Wesentlichen ähnlich demvariablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 konfiguriert,welcher oben beschrieben wurde. Genauer umfasst der variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80,wie in 10 gezeigt,ein Gehäuse 81,ein Flügelrad 82,eine Öldruckpumpe 83 undeinen Elektromagnetventilmechanismus 84.
[0157] DasGehäuse 81 istintegral mit dem Nebeneinlassnocken 44 für den zweitenZylinder #2 ausgebildet und mit einer Trennwand 81a versehen.Das Flügelrad 82 istkoaxial an einem Zwischenabschnitt der Nebeneinlassnockenwelle 42 montiertund drehbar in dem Gehäuse 81 untergebracht.Ferner weist das Gehäuse 81 eineVorstellkammer 85 und eine Verzögerungskammer 86 auf,welche zwischen der Trennwand 81a und entgegengesetzteninneren Wändendes Flügelrads 82 gebildetsind.
[0158] Ähnlich derzuvor erwähnten Öldruckpumpe 63 istdie Öldruckpumpe 83 mechanischund mit der Kurbelwelle 3b verbunden. Wenn sich die Kurbelwelle 3b dreht,so saugt die Öldruckpumpe 83 zurAnlegung von Druck übereinen unteren Teil eines Ölkanals 87c einin der Ölwanne 3d esMotors 3 gespeichertes Schmieröl an und führt das unter Druck gesetzte Öl dem Elektromagnetventilmechanismus 84 über denverbleibenden Teil des Ölkanals 87c zu.
[0159] Ähnlich indem oben beschriebenen Elektromagnetventilmechanismus 64 istder Elektromagnetventilmechanismus 84 durch eine Kombinationeines Kolbenventilmechanismus 84a und eines Elektromagneten 84b gebildetund steht übereinen Vorstellölkanal 87a undeinen Verzögerungsölkanal 87b mit derVorstellkammer 85 und der Verzögerungskammer 86 derartin Verbindung, dass von der Öldruckpumpe 83 zugeführter Öldruck andie Vorstellkammer 85 und die Verzögerungskammer 86 alsVorstellöldruckPad und Verzögerungsöldruck Prtausgegeben werden. Der Elektromagnet 84b des Elektromagnetventilmechanismus 84 istelektrisch mit der ECU 2 verbunden und spricht auf eineSteuer-/Regeleingabe DUTY_ssi#2 der ECU 2 an, um ein Kolbenventilelementdes Kolbenventilmechanismus 84a innerhalb eines vorbestimmtenBewegungsbereichs nach Maßgabeder Steuer-/Regeleingabe DUTY_ssi#2 zu bewegen, um dadurch sowohlden Vorstellöldruck Padals auch den Verzögerungsöldruck Prtzu verändern.
[0160] Indem oben genannten variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 wird während einesBetriebs der Öldruckpumpe 83 der Elektromagnetventilmechanismus 84 nachMaßgabe derSteuer-/Regeleingabe DUTY_ssi#2 betätigt, um den Vorstellöldruck Padund den Verzögerungsöldruck Prtder Vorstellkammer 85 bzw. der Verzögerungskammer 86 zuzuführen, wodurchdie relative Phase zwischen dem Flügelrad 82 und demGehäuse 84 vorgestelltoder verzögertwird. Als Ergebnis wird die zuvor erwähnte Verbindungs-Einlassnockenphase θssi#2 innerhalbeines vorbestimmten Bereichs (z.B. innerhalb eines Bereichs vonNockenwinkeln von 0 bis 30 Grad) vorgestellt oder verzögert. Es solltebeachtet werden, dass der variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 mit einemBlockiermechanismus (nicht gezeigt) versehen ist, welcher den Betriebdes variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen- Mechanismus 80 blockiert, wennder von der Öldruckpumpe 83 zugeführte Öldruck geringist. Genauer gesagt wird verhindert, dass der variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 dieVerbindungs-Einlassnockenphase θssi#2 verändert, wodurchdie Verbindungs-Einlassnockenphase θssi#2 zudiesem Zeitpunkt auf einem Soll-Steuer-/Regelwert (dem Wert 0, aufwelchen sich im Folgenden bezogen wird) blockiert wird.
[0161] Wennes nötigist, die Menge der inneren Abgasrückführung und die Ansaugluftmengeeines jeden Zylinders mit hoher Ansprechempfindlichkeit und hoherGenauigkeit zu steuern/zu regeln, wie bei einem Verbrennungsmotormit Kompressionszündung, sokann der variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 ähnlich demvariablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 konstruiertsein.
[0162] Alsnächsteswird die Betriebsweise der wie oben beschrieben konstruierten VariablenEinlassventilbetätigungsanordnung 40 beschrieben.In der folgenden Beschreibung werden die Haupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44 beschrieben,indem die Haupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44 desersten Zylinders #1 als Beispiele herangezogen werden. 11 ist eine Darstellung,welche fürdas Erläutern derNockenprofile des Haupt- und Nebeneinlassnockens 43 und 44 nützlich istund welche einen Betriebszustand der variablen Einlassventilbetätigungsanordnung 40 zeigt,in dem die Nebeneinlassnockenphase θmsi durch den variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 auf0 Grad gesetzt ist, d.h. in welchem zwischen dem Nebeneinlassnocken 44 unddem Haupteinlassnocken 43 kein Nockenphasenunterschiedbesteht.
[0163] Einedurch eine Kettenlinie mit einem Punkt in 11 gezeigte Kurve repräsentiertdie Menge und die Zeitsteuerung einer Bewegung eines Kontaktpunktes,an dem der Haupteinlassnocken 43 und der Einlasskipphebel 51 miteinanderin Kontakt sind, und zwar währendeiner Drehung des Haupteinlassnockens 43, d.h. die Mengeund Zeitsteuerung einer Bewegung der Rolle 51a, während einein 11 durch eine unterbrocheneLinie gezeigte Kurve die Menge und Zeitsteuerung einer Bewegungdes ersten Glieds 53, d.h. des Stiftes 51c repräsentiert,und zwar währendeiner Drehung des Nebeneinlassnockens 44. Dasselbe trifftauf die 12A bis 16 zu, auf welche sich imFolgenden bezogen wird.
[0164] Fernerrepräsentierteine in 11 durch eineKettenlinie mit zwei Punkten gezeigte Kurve zum Vergleich die Mengeund die Zeitsteuerung einer Bewegung der Einstellschraube 51b,die durch einen Einlassnocken (hier im Folgenden als „der Otto-Einlassnocken" bezeichnet) einesallgemeinen Motors vom Typ mit Otto-Takt (Otto-Motor), d.h. einemMotor, welcher derart betrieben wird, dass ein Expansionsverhältnis undein Kompressionsverhältniseinander gleich sind, betätigtwird. Eine Kurve, welche erhalten wird, wenn in der Kurve ein dasVentilspiel betreffender Faktor berücksichtigt wird, entsprichteiner Ventilhubkurve eines durch den Otto-Einlassnocken betätigten Einlassventils.In der folgenden Beschreibung wird diese Kurve also, falls nötig, alsdie „Ventilhubkurve" des Otto-Einlassnockens bezeichnet.
[0165] Wiein 11 gezeigt, istder Haupteinlassnocken 43 als so genannter Verzögerungsschließnockenkonfiguriert, welcher im Vergleich mit dem Fall, dass das Einlassventil 6 durchden Otto-Einlassnocken betätigtwird, das Einlassventil 6 in derselben Hub-Start-Zeitsteuerungoder Ventilöffnungszeitsteuerung öffnet unddas Einlassventil 6 währenddes Kompressionshubs in einer späterenHub-Ende-Zeitsteuerung oder Ventilschließzeitsteuerung schließt. Fernerweist der Haupteinlassnocken 43 ein Nockenprofil auf, welchesderartig gestaltet ist, dass der maximale Ventilhub über einenvorbestimmten Bereich (entsprechend einem Nockenwinkel von beispielsweise150 Grad) fortgesetzt wird. In der folgenden Beschreibung werdenZustände,in welchen das Einlassventil 6 in einer späteren Zeitsteuerungund in einer früherenZeitsteuerung geschlossen wird, als der Otto-Einlassnocken, als „die verzögerte Schließung" bzw. „die vorgestellteSchließung" des Einlassventils 6 bezeichnet.
[0166] Fernerweist der Nebeneinlassnocken 44 ein Nockenprofil auf, welchesderart gestaltet ist, dass die Ventilöffnungszeitsteuerung desselbenfrüher eingestelltist als die des Haupteinlassnockens 43 und dass der maximaleVentilhub überden oben genannten vorbestimmten Bereich (entsprechend einem Nockenwinkelvon beispielsweise 150 Grad) fortgesetzt wird.
[0167] Alsnächsteswird unter Bezugnahme auf die 12A bis 16 der Betrieb des Einlassventil-Betätigungsmechanismus 50 beschrieben,welcher ausgeführtwird, wenn das Einlassventil 6 durch die Haupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44 mitden oben genannten Nockenprofilen tatsächlich betätigt wird. 12A und 12B zeigenein Beispiel des Betriebs des Einlassventil-Betätigungsmechanismus 50,in welchem die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 0 Grad gesetzt ist.In 12B zeigt eine durcheine durchgezogene Linie gezeigte Kurve die tatsächliche Menge und Zeitsteuerungeiner Bewegung der Einstellschraube 51b und eine durchEinbeziehung eines das Ventilspiel betreffenden Faktors erhaltene Kurveentspricht einer Ventilhubkurve, welche die tatsächliche Menge und Zeitsteuerungdes Ventilhubs des Einlassventils 6 anzeigt. Daher wirdin der folgenden Beschreibung, falls notwendig, die durch die durchgezogeneLinie gezeigte Kurve als die Ventilhubkurve des Einlassventils 6 bezeichnetund die Menge und die Zeitsteuerung der Bewegung der Einstellschraube 150b werdenals der Ventilhubbetrag bzw. die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 6 bezeichnet.Das Gleiche trifft auch auf die 13A bis 16 zu, auf welche sich imFolgenden bezogen wird.
[0168] Wirddie Nebeneinlassnockenphase θmsi auf0 Grad gesetzt, so wird der Nebeneinlassnocken 44, wiein 12A gezeigt, während einerZeitdauer, in welcher der Haupteinlassnocken 43 in einemhohen Abschnitt seiner Nockennase an dem Einlasskipphebel 51 anliegt,an einem hohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem erstenGlied 53 gehalten. Dies bedeutet, dass während einesVentilöffnungsbetriebsdurch den Haupteinlassnocken 43 der Drehpunkt der Drehbewegungdes Einlasskipphebels 51 an seiner untersten Position gehaltenwird. Als Ergebnis fürden Ventilhubbetrag und die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 6 ist,wie in 12B gezeigt,die Ventilöffnungszeitsteuerungdie gleiche, die Ventilschließzeitsteuerungist jedoch im Vergleich mit dem Fall, dass das Einlassventil 6 durchden Otto-Einlassnocken betätigtwird, verzögert.Dies ist ein Zustand, in welchem das Einlassventil 6 durchden Verzögerungsschließnockenbetätigtwird.
[0169] 13A bis 15B zeigen Beispiele des Betriebs desEinlassventil-Betätigungsmechanismus 50,welcher durchgeführtwird, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi durch den variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 auf90 Grad, 120 Grad bzw. 180 Grad gesetzt ist. Mit anderen Wortenzeigen diese Figuren Beispiele fürden Betrieb des Einlassventil-Betätigungsmechanismus 50, wenndie Phase der Nebeneinlassnockenwelle 42 um die jeweiligenNockenwinkel von 90 Grad, 120 Grad und 180 Grad bezüglich derHaupteinlassnockenwelle 41 vorgestellt ist. Ferner zeigt 16 ein Beispiel des Betriebsdes Einlassventil-Betätigungsmechanismus 50,welcher durchgeführtwird, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi von 120 Grad auf 180 Gradverändertwird.
[0170] UnterBezugnahme auf 13A wirddann, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 90 Grad gesetzt wird(ein Wert, welcher gleich θmsiott ist,auf welchen sich im Folgenden bezogen wird), der Nebeneinlassnocken 44 während derzweiten Hälfteder Zeitdauer, in welcher der Haupteinlassnocken 43 amhohen Abschnitt seiner Nockennase an dem Einlasskipphebel 51 anliegt,in Anlage mit dem ersten Glied 53 gehalten, jedoch nichtan dem hohen Abschnitt, sondern an einem niedrigen Abschnitt seinerNockennase. Im Ergebnis wird, wie in 13B gezeigt,die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils 6, d.h. die Ende-Zeit des durch denHaupteinlassnocken 43 durchgeführten Ventilöffnungsvorgang,früher vorgesehenals dann, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 0 Grad gesetzt ist,wodurch die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 6 die gleichewird wie die eines durch den Otto-Einlassnocken betätigten Einlassventils.
[0171] Wennferner die Nebeneinlassnockenphase θmsi größer als 90 Grad ist, z.B. wenndie Nebeneinlassnockenphase θmsiauf 120 Grad gesetzt ist, wie in 14A gezeigtist, so wird währendder Zeitdauer, in welcher sich der Haupteinlassnocken 43 amhohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem Einlasskipphebel 51 befindet,die Zeitdauer, in welcher sich der Nebeneinlassnocken 44 amhohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem ersten Glied 53 befindet,kürzergemacht als dann, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi, wieoben beschrieben, auf 90 Grad gesetzt wird. Im Ergebnis wird die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils 6, wie in 14B gezeigt, noch früher eingestellt als dann, wenndie Nebeneinlassnockenphase θmsiauf 90 Grad gesetzt ist, und im Vergleich mit dem Fall des durchden Otto-Einlassnocken betätigtenEinlassventils ist die Ventilöffnungszeitsteuerungdie gleiche, die Ventilschließzeitsteuerungist jedoch frühereingestellt. Dies ist ein Zustand des Einlassventils 6,in welcher es durch einen Vorstellungsschließnocken betätigt wird.
[0172] Wennferner, wie in 16 gezeigt,die Nebeneinlassnockenphase θmsivon den oben erwähnten120 Grad auf 180 Grad verändertwird, so wird währendder Zeitdauer, in welcher der Haupteinlassnocken 43 amhohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem Einlasskipphebel 51 ist,die Zeitdauer, in welcher der Nebeneinlassnocken 44 amhohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem ersten Glied 53 gehaltenwird, fortschreitend reduziert. Als Folge davon wird die Ventilschließzeitsteuerung desEinlassventils 6 fortschreitend vorgestellt und der Ventilhubbetragdes Einlassventils 6 wird von seinem Maximalwert fortschreitendreduziert. Wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi durch den variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70,wie oben beschrieben, derart eingestellt, dass der Ventilhubbetragdes Einlassventils 6 von seinem Maximalwert fortschreitendreduziert wird, so ist es möglich, dieStrömungsgeschwindigkeitvon in der Verbrennungskammer strömender Ansaugluft zu erhöhen, umdie Strömungdes Gemischs innerhalb des ersten Zylinders #1 zu steigern und dadurcheine Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrads zu ermöglichen.
[0173] Wennschließlichdie Nebeneinlassnockenphase θmsigleich 180 Grad wird, wie in 15A gezeigtist, so wird der Nebeneinlassnocken 44 während derZeitdauer, in welcher sich der Einlassnocken 43 am hohenAbschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem Einlasskipphebel 51 befindet,am niedrigen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem erstenGlied 53 gehalten. Demzufolge wird, wie in 15B gezeigt, der Bewegungsbetrag derEinstellschraube 51b stark verkleinert und sein Maximalwert wirdleicht geringer eingestellt als das Ventilspiel. Im Ergebnis wirddann, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi gleich 180 Grad ist, eineBetätigungdes Einlassventils 6 durch die Einstellschraube 51b verhindert,wodurch das Einlassventil 6 in einem geschlossenen Zustandgehalten wird.
[0174] Obwohldie oben beschriebene variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 derartkonfiguriert ist, dass die Ventilhubkurve des Einlassventils 6 dann,wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi gleich 90 Grad ist, gleichder eines durch den Otto-Einlassnocken betätigten Einlassventils wird,kann doch der Wert der Nebeneinlassnockenphase θmsi, welche bewirkt, dass derVentilhubbetrag gleich dem eines durch den Otto-Einlassnocken betätigten Einlassventilswird, durch Ändernder Nockenprofile des Haupt- undNebeneinlassnockens 43 und 44 wunschgemäß verändert werden.
[0175] Alsnächsteswird die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 beschrieben,welche im Wesentlichen ähnlichder oben beschriebenen variablen Einlassventilbetätigungsanordnung 40 konfiguriertist und welche umfasst: eine Hauptauslassnockenwelle 91 undeine Nebenauslassnockenwelle 92 zum Antreiben der Auslassventile 7,Auslassventil-Betätigungsmechanismen 100 (vonwelchen lediglich einer in 2 gezeigtist), welche fürdie jeweiligen Zylinder bereitgestellt sind, um die zugehörigen Auslassventile 7 nachMaßgabeeiner Drehung der Haupt- undNebenauslassnockenwelle 91 und 92 zu öffnen undzu schließen,einen variablen Hauptauslassnockenphasen-Mechanismus 110,einen variablen Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 sowiedrei variable Verbindungs-Auslassnockenphasen-Mechanismen 130.
[0176] DieHauptauslassnockenwelle 91 umfasst Hauptauslassnocken 93,welche fürdie jeweiligen Zylinder bereitgestellt sind, ein an dieser integral montiertesHauptrad 95 sowie ein an einem Ende derselben bereitgestelltesKettenrad 97. Ähnlichdem Kettenrad 47 der Haupteinlassnockenwelle 41 istdas Kettenrad 97 mit der Kurbelwelle 3b über eineZeitsteuerkette 48 verbunden, wodurch die Hauptauslassnockenwelle 91 um360 Grad gedreht wird, wenn sich die Kurbelwelle 3b um720 Grad dreht.
[0177] Dervariable Hauptauslassnockenphasen-Mechanismus 110 verstelltdie relative Phase der Hauptauslassnockenwelle 91 bezüglich demKettenrad 97, d.h. die relative Phase θme der Hauptauslassnockenwelle 91 bezüglich derKurbelwelle 3b (hier im Folgenden bezeichnet als „die Hauptauslassnockenphase θme"), kontinuierlichin Vorstellrichtung oder in Verzögerungsrichtung.Der variable Hauptauslassnockenphasen-Mechanismus 110 ist ähnlich aufgebautwie der oben beschriebene Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 undsomit wird auf eine detaillierte Beschreibung desselben verzichtet.
[0178] Fernerist ein Hauptauslassnockenwinkelsensor 32 an dem anderenEnde der Hauptauslassnockenwelle 91, gegenüber demEnde, an welchem das Kettenrad 97 montiert ist, angeordnet. Ähnlich demHaupteinlassnockenwinkelsensor 27 ist der Hauptauslassnockenwinkelsensor 32 durcheine Kombination aus einem Magnetrotor und einem MRE-Abtaster (beidenicht gezeigt) implementiert und liefert ein Hauptauslassnockensignal,welches ein Impulssignal ist, mit Drehung der Hauptauslassnockenwelle 91 andie ECU 2. Ein Impuls des Hauptauslassnockensignals wirdimmer dann erzeugt, wenn sich die Auslassnockenwelle 91 umeinen vorbestimmten Nockenwinkel (z.B. 1 Grad) gedreht hat, unddie ECU 2 berechnet die Hauptauslassnockenphase θme auf Grundlagedes Hauptauslassnockensignals und des CRK-Signals.
[0179] Andererseitsweist die Nebenauslassnockenwelle 92 an dieser montierteNebenauslassnocken 94 fürdie jeweiligen Zylinder sowie ein Nebenrad 96 auf, welchesdieselbe Anzahl von Zahnradzähnenwie das Hauptrad 95 aufweist. Ähnlich den oben beschriebenenHaupt- und Nebenrädern 45 und 46 werdenHaupt- und Nebenrad 95 und 96 beide durch nichtgezeigte Spannfedern gespannt, so dass sie sich stets im Eingriffmiteinander befinden, und sind so konfiguriert, dass durch einenTotgang-Kompensationsmechanismus(nicht gezeigt) das Auftreten eines Totgangs der kämmendenZähne vonHaupt- und Nebenrad 95 und 96 verhindert wird. DieRäder 95 und 96 kämmen miteinander,wodurch bei einer Drehung der Hauptauslassnockenwelle 91 dieNebenauslassnockenwelle 92 mit derselben Drehzahl gedrehtwird wie die Hauptauslassnockenwelle 91, und zwar in einerzu dieser entgegengesetzten Drehrichtung.
[0180] Dervariable Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 verändert kontinuierlichdie relative Phase der Nebenauslassnockenwelle 92 in Bezugauf das Rad 96, mit anderen Worten die relative Phase θmse derNebenauslassnockenwelle 92 in Bezug auf die Hauptauslassnockenwelle 91 (im Folgendenbezeichnet als „dieNebenauslassnockenphase θmse"). Der variable Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 ist ähnlich aufgebautwie der zuvor genannte variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 undsomit wird auf eine detaillierte Beschreibung desselben verzichtet.
[0181] EinNebenauslassnockenwinkelsensor 33 ist an einem Ende derNebenauslassnockenwelle 92 bereitgestellt, welches einemEnde derselben gegenüberliegt,an dem der variable Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 bereitgestelltist. Ähnlich dem Hauptauslassnockenwinkelsensor 32 istder Nebeneinlassnockenwinkelsensor 33 durch eine Kombinationaus einem Magnetrotor und einem MRE-Abtaster (beide nicht gezeigt)implementiert und liefert mit einer Drehung der Nebenauslassnockenwelle 92 einNebenauslassnockensignal, welches ein Impulssignal ist, an die ECU 2.Ein Impuls des Nebenauslassnockensignals wird immer dann erzeugt,wenn sich die Nebenauslassnockenwelle 92 um einen vorbestimmtenNockenwinkel (z.B. 1 Grad) gedreht hat. Die ECU berechnet die Nebenauslassnockenphase θmse aufGrundlage des Nebenauslassnockensignals, des Hauptauslassnockensignalssowie des CRK-Signals.
[0182] Vonvier Nebenauslassnocken 94 ist der Nebenauslassnocken 94 für den erstenZylinder #1 koaxial an der Nebenauslassnockenwelle 92 montiert, umsich gemeinsam mit der Nebenauslassnockenwelle 92 zu drehen,währenddie anderen Nebenauslassnocken 94 für den zweiten bis vierten Zylinder#2 bis #4 mit der Nebenauslassnockenwelle 92 über die zugeordnetenvariablen Verbindungs-Auslassnockenphasen-Mechanismen 130 jeweilsverbunden sind. Die variablen Verbindungs-Auslassnockenphasen-Mechanismen 130 verändern kontinuierlichdie relativen Phasen (im Folgenden bezeichnet als „die Verbindungs-Auslassnockenphasen") θsse#2 bis θsse#4 derNebenauslassnocken 94 jeweils für den zweiten bis vierten Zylinder#2 bis #4 in Bezug auf den Nebenauslassnocken 94 für den erstenZylinder #1, und zwar unabhängigvoneinander. Die variablen Verbindungs-Auslassnockenphasen-Mechanismen 130 sind ähnlich denvariablen Verbindungs-Eilassnockenphasen-Mechanismen 80 konstruiertund somit wird auf eine detaillierte Beschreibung derselben verzichtet.
[0183] JederAuslassventil-Betätigungsmechanismus 100 ist ähnlich demEinlassventil-Betätigungsmechanismus 50 konstruiertund umfasst die zugeordneten Haupt- und Nebenauslassnocken 93 und 94,einen Auslasskipphebel 101 zum Öffnen und Schließen deszugeordneten Auslassventils 7 sowie einen Gelenkmechanismus 102 zumTragen des Auslasskipphebels 101. Die Haupt- und Nebenauslassnocken 93 und 94 weisendieselben Nockenprofile auf wie die Haupt- bzw. Nebeneinlassnocken 43 bzw. 44.Da ferner der Auslasskipphebel 101 und der Gelenkmechanismus 102 ähnlich demEinlasskipphebel 51 bzw. dem Gelenkmechanismus 52 konstruiertsind, wird auf eine detaillierte Beschreibung dieser verzichtet,jedoch weist der Auslasskipphebel 101 eine Einstellschraube 101b ähnlich derEinstellschraube 51b auf, welche an einem Ende desselben montiertist, das einem Ende gegenüberliegt,an dem der Hauptauslassnocken 93 montiert ist, und ist schwenkbardurch ein erstes Glied 103 getragen.
[0184] Alsnächsteswird der Betrieb der wie oben beschrieben konstruierten variablenAuslassventilbetätigungsanordnung 90 beschrieben.In der folgenden Beschreibung werden der Haupt- und der Nebenauslassnocken 93 und 94 unterbeispielhafter Heranziehung des Haupt- und Nebenauslassnockens 93 und 94 desersten Zylinders #1 beschrieben. 17 isteine Darstellung, welche zur Erläuterungder Nockenprofile des Haupt- und des Nebenauslassnockens 93 und 94 nützlich istund welche ein Beispiel des Betriebs der variablen Auslassventilbetätigungsanordnung 90 zeigt,welcher dann durchgeführtwird, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse durch den variablen Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 auf0 Grad eingestellt ist.
[0185] Einedurch eine Kettenlinie mit einem Punkt in 17 gezeigte Kurve repräsentiertden Betrag und die Zeitsteuerung einer Bewegung eines Kontaktpunktes,an welchem der Hauptauslassnocken 93 und der Auslasskipphebel 101 miteinanderin Kontakt sind, und zwar währendeiner Drehung des Hauptauslassnockens 93, während einein 17 durch eine unterbrocheneLinie gezeigte Kurve den Betrag und die Zeitsteuerung einer Bewegungdes ersten Glieds 103 repräsentiert, und zwar während einerDrehung des Nebenauslassnockens 94. Dasselbe trifft aufdie 18 bis 21 zu, auf welche sich imFolgenden bezogen wird.
[0186] Fernerrepräsentierteine durch eine Kettenlinie mit zwei Punkten in 17 gezeigte Kurve zum Vergleich denBetrag und die Zeitsteuerung einer Bewegung der Einstellschraube 101b,welche durch einen Auslassnocken (hier im Folgenden bezeichnet als „der Otto-Auslassnocken") des allgemeinenMotors vom Typ mit Otto-Takt (Otto-Motor) betätigt wird. Eine Kurve, welchedadurch erhalten wird, dass in der Kurve ein auf das Ventilspielbezogener Faktor mitberücksichtigtwird, entspricht einer Ventilhubkurve eines durch den Otto-Auslassnockenbetätigten Auslassventils.In der folgenden Beschreibung wird diese Kurve daher, falls nötig, als „die Ventilhubkurve" des Otto-Auslassnockensbezeichnet.
[0187] Wiein 17 gezeigt ist,ist der Hauptauslassnocken 93 mit einem so genannten Vorstellöffnungsnockenausgebildet, welcher verglichen mit dem Otto-Auslassnocken das Auslassventil 7 mit derselbenVentilschließzeitsteuerungschließtund dieses währenddes Expansionshubs mit einer früherenZeitsteuerung öffnet.Ferner weist der Hauptauslassnocken 93 ein Nockenprofilauf, welches derart konfiguriert ist, dass der maximale Ventilhub über einenvorbestimmten Bereich (entsprechend einem Nockenwinkel von z.B.90 Grad) fortgesetzt wird.
[0188] Fernerweist der Nebenauslassnocken 94 verglichen mit dem Hauptauslassnocken 93 einNockenprofil auf, welches derart konfiguriert ist, dass das Auslassventil 7 für eine längere Zeitdauergeöffnetist und der maximale Ventilhub übereinen vorbestimmten längerenBereich (entsprechend einem Nockenwinkel von z.B. 150 Grad) fortgesetztwird.
[0189] Alsnächsteswird unter Bezugnahme auf die 18 bis 21 der Betrieb des Auslassventil-Betätigungsmechanismus 100 beschrieben,welcher ausgeführtwird, wenn das Auslassventil 7 durch den Haupt- und Nebenauslassnocken 93 und 94 mitden oben beschriebenen Nockenprofilen tatsächlich betätigt wird. 18 zeigt ein Beispiel des Betriebs des Auslassventil-Betätigungsmechanismus 100,bei welchem die Nebenauslassnockenphase θmse auf 0 Grad eingestelltist. Es sollte beachtet werden, dass eine durch eine durchgezogeneLinie in 18 gezeigteKurve den tatsächlichenBetrag und die tatsächlicheZeitsteuerung einer Bewegung der Einstellschraube 101b zeigtund, wie oben beschrieben, im Wesentlichen der Ventilhubkurve desAuslassventils 7 entspricht. Daher wird bei der folgendenBeschreibung die durch die durchgezogene Linie gezeigte Kurve, fallsnötig,als die Ventilhubkurve des Auslassventils 7 bezeichnetund der tatsächlicheBetrag und die tatsächlicheZeitsteuerung einer Bewegung der Einstellschraube 101b werdenals der Ventilhubbetrag bzw. die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 7 bezeichnet.dasselbe trifft auf die 19 bis 21 zu, auf welche sich imFolgenden bezogen wird.
[0190] Wenndie Nebenauslassnockenphase θmse gleich0 Grad ist, so ist die Haupteinlassnockenphase θmsi, wie oben beschrieben,gleich 180 Grad und somit wird währendeiner Zeitdauer, in welcher sich der Hauptauslassnocken 93 aneinem hohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem Auslasskipphebel 101 befindet,der Nebenauslassnocken 94 an einem niedrigen Abschnittseiner Nockennase in Anlage mit dem ersten Glied 101 gehalten.Im Ergebnis ist, wie in 18 gezeigt,der Bewegungsbetrag der Einstellschraube 101b sehr kleinund sein Maximalwert ist geringfügigkleiner als das Ventilspiel. Wenn daher die Nebenauslassnockenphase θmse gleich0 Grad ist, so wird eine Betätigungdes Auslassventils 7 durch die Einstellschraube 101b verhindert,wodurch das Auslassventil 7 in einem geschlossenen Zustandgehalten wird.
[0191] 19 bis 21 zeigen Beispiele eines Betriebs desAuslassventils 7, welcher dann ausgeführt wird, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse durchden variablen Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 auf45 Grad, 90 Grad bzw. 150 Grad eingestellt ist. Mit anderen Wortenzeigen diese Figuren Beispiele füreinen Betrieb des variablen Auslassnockenphasen-Mechanismus 110, welche dannausgeführtwerden, wenn die Phase der Nebenauslassnockenwelle 92 durchjeweilige Beträge,entsprechend Nockenwinkeln von 45 Grad, 90 Grad und 150 Grad inBezug auf die Hauptauslassnockenwelle 91 vorgestellt ist.
[0192] Beider oben beschriebenen Anordnung des Auslassventil-Betätigungsmechanismus 100 wird dann,wenn die Nebenauslassnockenphase θmse vergrößert wird, mit anderen Worten,wenn die Phase der Nebenauslassnockenwelle 92 in Bezugauf die Hauptauslassnockenwelle 91 vorgestellt wird, eine Zeitdauer,in welcher der Nebenauslassnocken 94 an einem hohen Abschnittseiner Nockennase in Anlage mit dem ersten Glied 103 gehaltenwird, währendder Zeitdauer, in welcher der Hauptauslassnocken 93 an einemhohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem Auslasskipphebel 101 ist,verlängert.Wie in den 19 bis 21 gezeigt ist, wird dannim Ergebnis bei einer Vergrößerung derNebenauslassnockenphase θmsedie Ventilöffnungszeitsteuerungdes Auslassventils 7 frühereingestellt.
[0193] Genauergesagt befindet sich das Auslassventil 7 in dem Beispielvon 19, in welchemdie Nebenauslassnockenphase θmsegleich 45 Grad ist, in einem durch einen Verzögerungsöffnungsnocken betätigten Zustand,in welchem im Vergleich mit dem Fall, dass das Auslassventil 7 durchden Otto-Auslassnocken betätigtwird, die Ventilschließzeitsteuerungdie gleiche ist und die Ventilöffnungszeitsteuerungfrühereingestellt ist. Ferner ist in dem in 20 gezeigten Beispiel, in welchem dieNebenauslassnockenphase θmseauf 90 Grad gesetzt ist, die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 7 gleichder eines durch den Otto-AuslassnockenbetätigtenAuslassventils. Ferner befindet sich das Auslassventil 7 dann,wenn die Nebenauslassnockenphase θmse größer als 90 Grad ist, z.B. wenndie Nebenauslassnockenphase θmsegleich 150 Grad ist, wie in 21 gezeigt,in einem durch einen Vorstellschließnocken betätigten Zustand, in welchemim Vergleich mit einem Fall, in dem das Auslassventil 7 durchden Otto-Auslassnocken betätigtwird, die Ventilschließzeitsteuerungdieselbe ist und die Ventilöffnungszeitsteuerungfrühereingestellt ist. Obwohl dies nicht gezeigt ist, sind die Auslassventil-Betätigungsmechanismen 100 derartkonfiguriert, dass in dem Bereich der Auslassnockenphase θmse von0 bis 60 Grad der Ventilhubbetrag des Auslassventils 7 vergrößert wird, wenndie Nebenauslassnockenphase θmsegrößer wird.
[0194] Essind nun, wie in 3 gezeigt,mit der ECU 2 ein Einlassrohrtemperatursensor 34,ein Beschleunigungseinrichtungs-Öffnungssensor 35 (Lasterfassungsmittel)sowie ein Zündschalter(im Folgenden bezeichnet als „derIG.SW") 36 verbunden. DerEinlassrohrtemperatursensor 34 erfasst eine LufttemperaturTB im Einlassrohr 8 und liefert ein die gemessene LufttemperaturTB anzeigendes Signal an die ECU 2. Der Beschleunigungspedal-Öffnungssensor 35 erfassteinen niedergetretenen Betrag (hier im Folgenden bezeichnet als „die Beschleunigerpedalöffnung") AP eines Beschleunigerpedals (nichtgezeigt) des Fahrzeugs und liefert ein die gemessene Beschleunigerpedalöffnung APanzeigendes Signal an die ECU 12. Ferner wird der IG.SW 36 durchden Betrieb eines Zündschlüssels (nichtgezeigt) an- oder abgeschaltet und liefert ein den Ein-/Aus-Zustanddesselben anzeigendes Signal an die ECU 2.
[0195] Alsnächsteswird die ECU 2 beschrieben. Die ECU 2 ist durcheinen Mikrocomputer implementiert, welcher eine Ein-/Ausgabe-Schnittstelle,eine Zentraleinheit (CPU), einen RAM und einen ROM enthält, welchenicht gezeigt sind. Die ECU 2 bestimmt Betriebszustände desMotors 3 auf Grundlage der von den oben erwähnten Sensoren 20 bis 35 geliefertenDetektionssignale und des Ausgabesignals des IG.SW 36.Ferner führtdie ECU 2 Steuer-/Regelprozesse aus, welche im Detail hierim Folgenden beschrieben werden, und zwar nach Maßgabe vonaus dem ROM gelesenen Steuer-/Regelprogrammen und unter Verwendungvon in dem RAM gespeicherten Daten, usw. Es sollte beachtet werden,dass in der vorliegenden Ausführungsformdie ECU 2 Startlast-Erfassungsmittel, Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel,Steuer-/Regelmittel, Soll-Ladedruck-Einstellmittel,Vorverdichtungs-Steuer-/Regelmittel, Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel,Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/ Regelmittel sowie Kraftstoffeinspritzverhältnis-Einstellmittelbildet.
[0196] UnterBezugnahme auf 22 umfasstdas Steuer-/Regelsystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsformeinen DUTY_th-Berechnungsabschnitt 200, einen Gcyl-Berechnungsabschnitt 210, einenNebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitt 220 sowieeinen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Steuer/Regelabschnitt 230,welche alle durch die ECU 2 implementiert sind. In dem DUTY_th-Berechnungsabschnitt 200 wird,wie im Folgenden beschrieben, ein Soll-Öffnungsgrad TH_cmd, welcherein Soll-Wert einer Drosselventilöffnung TH ist, nach Maßgabe einerSoll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd berechnet und ferner wird die Steuer-/RegeleingabeDUTY_th fürden Drosselventilmechanismus 16 auf Grundlage des Soll-ÖffnungsgradesTH_cmd berechnet.
[0197] DerGcyl-Berechnungsabschnitt 210 berechnet durch eine in 24 gezeigte Gleichung (1)eine Zylinderansaugluftmenge Gcyl an Ansaugluft, welche schätzungsweisein einen Zylinder zu saugen ist. In dieser Gleichung (1) repräsentierendie Symbole VB und R sowie TB das Volumen des inneren des Einlassrohrs 8,eine vorbestimmte Gaskonstante bzw. eine Temperatur innerhalb desEinlassrohrs 8. Ferner repräsentiert das Symbol n einediskretisierte Zeit und zeigt an, dass alle diskreten Daten (Zeitreihendaten)mit (n), (n-1), oder dergleichen Daten sind, welche bei vorbestimmterWiederholungsperiode (z.B. synchron mit einer Eingabe des TDC-Signals oderauf eine feste Zeitperiode gesetzt) abgetastet werden. Ferner zeigtder Datenwert mit (n) an, dass dieser einen momentanen Wert besitzt,und der Datenwert mit (n-1) zeigt an, dass dieser einen unmittelbarvorhergehenden Wert besitzt. Dies trifft außerdem auf diskrete Daten zu,auf welche sich im Folgenden bezogen wird. Ferner werden in dergesamten Beschreibung bei der Erläuterung die Symbole (n), (n-1),usw., welche anzeigen, dass die damit versehenen Daten diskreteDaten sind, falls angebracht, weggelassen.
[0198] DerNebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitt 220 berechnet eine Steuer-/RegeleingabeDUTY_msi fürden variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 aufGrundlage der durch den Gcyl-Berechnungsabschnitt 210 berechnetenZylinderansaugluftmenge Gcyl usw.. Details des Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitts 220 werdenim Folgenden beschrieben.
[0199] Fernerist der Verbindungs-Einlassnockenphasen-Steuer/Regelabschnitt 230für einKorrigieren einer Veränderungder Ansaugluftmenge zwischen den Zylindern vorgesehen und auf seinedetaillierte Beschreibung wird hier verzichtet, jedoch werden durchdie Bereitstellung des adaptiven Beobachters 231 usw. dreiSoll-Einlassnockenphasen θssi#icmd (#i = #2 bis #4) berechnet, gemäß welchen die Steuer-/RegeleingabenDUTY_ssi#2 bis DUTY_ssi#4 berechnet werden. Diese Steuer-/RegeleingabenDUTY_ssi#2 bis DUTY_ssi#4 werden dann an die drei variablen Einlassnockenphasen-Änderungsmechanismen 80 jeweilsausgegeben, wodurch die Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#2 bis θssi#4 deszweiten bis vierten Zylinders #2 bis #4 bezüglich des ersten Zylinders#1 gesteuert/geregelt werden.
[0200] Alsnächsteswird der Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitt 220 beschrieben. Wiein 23 gezeigt ist,umfasst der Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitt 220 einen erstenSPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 (Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel),welcher eine Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd berechnet, sowie einenzweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225, welcher die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msiberechnet.
[0201] Dererste SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 (Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel) berechnetdie Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd mit einem selbstabgleichendenVorhersage-Polzuweisungs-Steuer-/Regelalgorithmus, auf welchen sichim Folgenden bezogen wird, derart, dass die ZylinderansaugluftmengeGcyl sich der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd annähert und die Nebeneinlassnockenphase θmsi aufeinen Basiswert θmsibase beschränktist, auf welchen sich im Folgenden bezogen wird, und zwar auf Grundlageder Zylinderansaugluftmenge Gcyl, der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd sowieeinem angeforderten Antriebsdrehmoment TRQ_eng. Der erste SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 umfassteine Zustandsvorhersageeinrichtung 222, einen integriertenIdentifizierer 223 sowie einen Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitt 224.
[0202] Zunächst wirddie Zustandsvorhersageeinrichtung 222 beschrieben. Miteinem im Folgenden beschriebenen Vorhersagealgorithmus sagt (berechnet)die Zustandsvorhersageeinrichtung 222 eine vorhergesagteAnsaugluftmenge Pre_Gcyl vorher, welche ein vorhergesagter Wertder Zylinderansaugluftmenge Gcyl ist.
[0203] Wennzunächstein gesteuertes/geregeltes Objekt, welchem die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi eingegebenwird und von welchem die Zylinderansaugluftmenge Gcyl ausgegebenwird, als ein ARX-Modell (autoregressives Modell mit exogener Eingabe)modelliert wird, welches ein Modell mit diskretem Zeitsystem ist,so kann eine in 24 gezeigteGleichung (2) erhalten werden. In dieser Gleichung (2) repräsentiertdas Symbol d eine Totzeit, welche in Abhängigkeit von den Charakteristikendes gesteuerten/geregelten Objekts bestimmt wird. Ferner repräsentierendie Symbole a1, a2 und b1 Modellparameter, welche nacheinander durchden integrierten Identifizierer 223 identifiziert werden,wie im Folgenden beschrieben wird.
[0204] Wirddann die Gleichung (2) durch den diskreten Zeitbetrag [d-1] in Zukunftsrichtungverschoben, so kann eine in 24 gezeigteGleichung (3) erhalten werden. Ferner kann dann, wenn durch die Gleichungen(4) und (5) in 24 unterVerwendung der Modellparameter a1, a2 und b1 Matrizen A und B definiertwerden und die Gleichung (3) durch wiederholte Verwendung einerRekursionsformel derselben verändertwird, um Zukunftswerte [Gcyl (n+d–2), Gcyl (n+d–3)] aufder linken Seite der Gleichung (3) zu eliminieren, eine in 24 gezeigte Gleichung (6)erhalten werden.
[0205] Obwohles möglichist, die vorhergesagte Ansaugluftmenge Pre_Gcyl unter Verwendungder Gleichung (6) zu berechnen, können eine zu kleine Ordnungdes Modells, eine nicht lineare Charakteristik des gesteuerten/geregeltenObjekts usw. eine stationäreAbweichung sowie Modellierungsfehler in der vorhergesagten AnsaugluftmengePre_Gcyl verursachen.
[0206] Umdieses Problem zu vermeiden, berechnet die Zustandsvorhersageeinrichtung 222 gemäß der vorliegendenAusführungsformdie vorhergesagte Ansaugluftmenge Pre_Gcyl unter Verwendung einerin 24 gezeigten Gleichung(7) anstatt der Gleichung (6). Diese Gleichung (7) kann dadurcherhalten werden, dass zu der rechten Seite der Gleichung (6) einKompensationsparameter γ1zum Kompensieren der stationärenAbweichung sowie der Modellierungsfehler addiert wird.
[0207] Alsnächsteswird der integrierte Identifizierer 223 beschrieben. Miteinem sequenziellem Identifizierungsalgorithmus, welcher nachfolgendbeschrieben wird, identifiziert der integrierte Identifizierer 223 einenVektor θ svon Matrixkomponenten α1, α2 und βj von Modellparameternsowie den Kompensationsparameter γ1in der zuvor erwähntenGleichung (7) derart, dass ein Identifikationsfehler ide, welcher gleichder Differenz zwischen der vorhergesagten Ansaugluftmenge Pre_Gcylund der Zylinderansaugluftmenge Gcyl ist, minimiert wird (d.h. derart,dass die vorhergesagte Ansaugluftmenge Pre_Gcyl gleich der ZylinderansaugluftmengeGcyl wird).
[0208] Genauerwird ein Vektor θs(n)unter Verwendung von Gleichungen (8) bis (13) berechnet, welche in 25 gezeigt sind. Die transponierteMatrix des Vektors θ(n)ist durch eine in 25 gezeigteGleichung (12) definiert. Ferner repräsentiert in der Gleichung (8)das Symbol KPs(n) einen Vektor eines Verstärkungskoeffizienten und derVerstärkungskoeffizientKPs(n) wird durch die Gleichung (9) berechnet. In der Gleichung(9) repräsentiertdas Symbol Ps(n) eine quadratische Matrix der Ordnung (d+2), welche durchdie Gleichung (10) definiert ist, und das Symbol ξs(n) repräsentierteinen Vektor, dessen transponierte Matrix durch die Gleichung (13)definiert ist. Ferner wird ein Identifikationsfehler ide(n) in derGleichung (8) durch die Gleichung (11) berechnet.
[0209] Indem oben beschriebenen Identifikationsalgorithmus wird durch Setzender Wichtungsparameter λ1und λ2 inder Gleichung (10) einer der folgenden Identifikationsalgorithmenausgewählt: λ1 = 1, λ2 = 0: Algorithmusmit fester Verstärkung; λ1 = 1, λ2 = 1: Algorithmusnach der Methode der kleinsten Quadrate; λ1 = 1, λ2 = λ: Algorithmus mit fortschreitendreduzierter Verstärkung;und λ1= λ, λ2 = 1: Algorithmusnach der Methode gewichteter kleinster Quadrate, wobei λ ein vorbestimmterWert ist, welcher so gesetzt ist, dass 0 < λ < 1.
[0210] Essollte beachtet werden, dass in der vorliegenden Ausführungsformdas Verfahren der gewichteten kleinsten Quadrate eingesetzt wird,um in optimaler Weise sowohl Identifikationsgenauigkeit als auchKonvergenzrate, mit welcher der Vektor θs sich dem Optimalwert annähert, zugewährleisten.
[0211] Alsnächsteswird der Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitt (hier im Folgendenbezeichnet als „derSLD-Steuer-/Regelabschnitt") 224 beschrieben.Der SLD-Steuer-/Regelabschnitt 224 berechnet die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmdauf Grundlage eines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmusderart, dass sich die Zylinderansaugluftmenge Gcyl der Soll-AnsaugluftmengeGcyl_cmd annähertund gleichzeitig die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf einen Basiswert θmsi_basebeschränktist. Im Folgenden wird der Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmusbeschrieben.
[0212] Indem Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus wird zunächst einein 26 gezeigte Gleichung(14) als Modell fürein gesteuertes/geregeltes Objekt verwendet. Diese Gleichung (14)wird durch Verschieben der oben erwähnten Gleichung (6) in 24 um den diskreten Zeitbetrag[1] in Zukunftsrichtung erhalten.
[0213] Wenndas durch die Gleichung (14) ausgedrückte Modell des gesteuerten/geregeltenObjekts verwendet wird, so wird eine Schaltfunktion σs wie folgtgesetzt: Wie durch eine Gleichung (15) in 26 ausgedrückt ist, wird die Schaltfunktion σs dann, wennein Folgefehler Es als die Differenz zwischen der ZylinderansaugluftmengeGcyl und der Soll-AnsaugluftmengeGcyl_cmd definiert wird, als lineare Funktion von Zeitreihendaten(diskreten Daten) des Folgefehlers Es gesetzt, wie durch eine Gleichung(16) in 26 ausgedrückt ist.Es sollte beachtet werden, dass das in Gleichung (16) verwendeteSymbol Ss einen Schaltfunktions-Einstellparameterrepräsentiert.
[0214] Wennin dem Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus die Schaltfunktion σs wie inder vorliegenden Ausführungsformund gezeigt in 28 durchzwei Zustandsvariablen [Es(n), Es(n–1)] gebildet ist, so ist eindurch die beiden Zustandsvariablen gebildeter Phasenraum eine zweidimensionalePhasenebene, in welcher die Längsachseund die Horizontalachse jeweils durch die Zustandsvariablen definiertsind und in der Phasenebene liegt eine Kombination von zwei Wertender Zustandsvariablen, welche die Bedingung σs = 0 erfüllen, auf einer geraden Linie,welche als Schaltlinie bezeichnet wird und welche durch einen mathematischenAusdruck [Es(n) = –Ss·Es(n–1)] ausgedrückt wird.
[0215] Deroben genannte mathematische Ausdruck [Es(n) = –Ss·Es(n–1)] drückt ein Zeitverschiebungssystemerster Ordnung ohne Eingabe aus. Wird daher der Schaltfunktions-EinstellparameterSs derart gesetzt, dass beispielsweise –1 < Ss < 1,und stabilisiert sich gleichzeitig das Zeitverschiebungssystem ersterOrdnung, so nähertsich die Kombination der zwei Zustandsvariablen [Es(n), Es(n–1)] im Laufeder Zeit einem Gleichgewichtspunkt an, bei welchem die beiden Wertejeweils gleich einem Wert 0 werden. Genauer ausgedrückt istes möglichzu bewirken, dass sich die Zylindereinlassluftmenge Gcyl der Soll-EinlassluftmengeGcyl_cmd annähert(sich zu dieser hin verschiebt), indem bewirkt wird, dass der FolgefehlerEs sich einem Wert 0 annähert.Es sollte beachtet werden, dass eine asymptotische Annäherung derzwei Werte der Zustandsvariablen [Es(n), Es (n–1)] an die Schaltlinie als „der Annäherungsmodus" (englisch: „reachingmode") und ein Verschiebungsverhaltender zwei Werte zu dem Gleichgewichtspunkt als „der Verschiebungsmodus" (englisch: „slidingmode") bezeichnetwerden.
[0216] Indiesem Fall wird dann, wenn der Schaltfunktions-EinstellparameterSs auf einen positiven Wert gesetzt wird, das durch die Gleichung[Es(n) = –Ss·Es (n–1)] ausgedrückte Zeitverschiebungssystemerster Ordnung ein System mit oszillierender Stabilität, was für das Konvergenzverhaltender Zustandsvariablen [Es(n), Es(n–1)] nicht bevorzugt ist. Deshalbwird in der vorliegenden Ausführungsform derSchaltfunktions-Einstellparameter Ss so gesetzt, wie durch eineGleichung (17) in 26 ausgedrückt. Wennder Schaltfunktions-Einstellparameter Ss wie oben beschrieben gesetztwird, so ist, wie in 29 gezeigt,eine Konvergenzrate, mit welcher sich der Folgefehler Es einem Wert0 annähert,d.h. eine Konvergenzrate, mit welcher sich die ZylinderansaugluftmengeGcyl der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd annähert, für einen geringeren Absolutwertdes Schaltfunktions-EinstellparametersSs höher.Wie oben beschrieben wurde, ermöglichtes der Schaltfunktions-Einstellparameter Ss in der Verschiebungsmodus-Steuerung/Regelung,das Konvergenzverhalten und die Konvergenzrate der ZylinderansaugluftmengeGcyl, welche sich der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd annähern sollte,wunschgemäß anzugeben.
[0217] Wiedurch eine Gleichung (18) in 26 ausgedrückt ist,ist ferner eine Steuer-/Regeleingabe Uspas(n) [= θmsi_cmd(n)]zum Setzen der Kombination der Zustandsvariablen [Es(n), Es(n–1)] aufdie Schaltlinie definiert als die Gesamtsumme einer äquivalentenSteuer-/Regeleingabe Ueq(n), einer Annäherungsgesetzeingabe Urch(n)sowie einer Ventil-Steuer-/RegeleingabeUvt(n).
[0218] Die äquivalenteSteuer-/Regeleingabe Ueq(n) ist zur Beschränkung der Kombination aus [Es(n),Es(n–1)]auf die gerade Schaltlinie und ist speziell durch eine in 26 gezeigte Gleichung (19) definiert.Die Gleichung (19) wird wie folgt abgeleitet: Wird eine in 27 gezeigte Gleichung (22)auf Grundlage der Gleichung (16) wie oben beschrieben geändert, sokann eine in 27 gezeigteGleichung (23) erhalten werden. Wenn dann die Gleichung (23) durchwiederholte Verwendung einer Rekursionsformel derselben verändert wird,so kann eine in 27 gezeigteGleichung (24) erhalten werden. Ferner kann dann, wenn die Thermeder Nebeneinlassnockenphase θmsiin Gleichung (24) gemeinsam verändertwerden, eine in 27 gezeigteGleichung (25) erhalten werden. Nachfolgend wird in der Gleichung(25) auf ihrer linken Seite eine Nebeneinlassnockenphase θmsi(n) ersetztdurch die äquivalente Steuer-/RegeleingabeUeq(n) und gleichzeitig werden auf ihrer rechten Seite ein künftigerWert Gcyl(n+d–1)und dergleichen der Zylinderansaugluftmenge ersetzt durch den vorhergesagten Wert_Pre_Gcylauf Grundlage der Beziehung Pre_Gcyl(n) ≒ Gcyl(n+d–1), welche zuvor beschriebenwurde, wodurch die Gleichung (19) abgeleitet wird.
[0219] DieAnnäherungsgesetzeingabeUrch(n) dient dazu, eine Annäherungder Kombination [Es(n), Es(n–1)]an die gerade Schaltlinie zu bewirken, wenn sich die Kombinationvon der geraden Schaltlinie aufgrund einer Störung oder eines Modellierungsfehlers verschobenhat, und ist insbesondere durch eine in 26 gezeigte Gleichung (20) definiert.
[0220] Fernerist die Ventil-Steuer-/Regeleingabe Uvt(n) eine vorwärts koppelndeEingabe zur Beschränkungder Nebeneinlassnockenphase θmsiauf ihren Basiswert θmsi_base.Genauer ist sie definiert als ein Wert, welcher gleich dem Basiswert θmsi_baseist, wie durch eine Gleichung (21) in 26 ausgedrückt ist. Es sollte beachtetwerden, dass der Basiswert θmsi_basenach Maßgabedes angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng berechnet wird, wieim Folgenden beschrieben wird.
[0221] Indem ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 berechnet dieZustandsvorhersageeinrichtung 222, wie oben beschrieben,die vorhergesagte Ansaugluftmenge Pre_Gcyl mit dem Zustandsvorhersagealgorithmus,welchem der Kompensationsparameter γ1 hinzugefügt wurde, und nachfolgend identifiziertder integrierte Identifizierer 223 den Kompensationsparameter γ1. Dies ermöglicht es,die vorhergesagte Ansaugluftmenge Pre_Gcyl genau zu berechnen, wobeidie zuvor erwähntestationäreAbweichung sowie der Modellierungsfehler kompensiert werden.
[0222] Fernerist der SLD-Steuer-/Regelabschnitt 224 in der Lage, durchdie AnnäherungsgesetzeingabeUrch und die äquivalenteSteuer-/Regeleingabe Ueq eine Annäherung der FolgefehlerkonvergenzEs auf einen Wert von 0 zu bewirken. Dies bedeutet, dass es möglich ist,die Konvergenz der Zylinderansaugluftmenge Gcyl gegen die Soll-AnsaugluftmengeGcyl_cmd zu bewirken und gleichzeitig das Konvergenzverhalten unddie Konvergenzrate derselben wunschgemäß durch Konfiguration des Schaltfunktions-EinstellparametersSs anzugeben. Dies ermöglichtes, die Konvergenzrate, mit welcher sich die ZylinderansaugluftmengeGcyl der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd annähert, auf einen geeignetenWert in Abhängigkeitder Charakteristiken des gesteuerten/geregelten Objekts (Einlasssystemeinschließlich demvariablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70) zu setzen.Somit kann die Steuerbarkeit/Regelbarkeit des vorliegenden Systemsverbessert werden.
[0223] Fernerermöglichtes die Ventil-Steuer-/Regeleingabe Uvt zusätzlich, die Nebeneinlassnockenphase θmsi aufden Basiswert θmsi_basederselben zu beschränken,und gleichzeitig ist es möglich,dass sich die Zylinderansaugluftmenge Gcyl der Soll-AnsaugluftmengeGcyl_cmd korrekt annähert,während einEinfluss der Ventil-Steuer-/Regeleingabe Uvt kompensiert wird, dader Kompensationsparameter γ1in die äquivalenteSteuer-/Regeleingabe Ueq eingeschlossen ist.
[0224] Alsnächsteswird der oben erwähntezweite SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 beschrieben. Der zweite SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 berechnet dieSteuer-/Regeleingabe DUTY_msi nach Maßgabe der Nebeneinlassnockenphase θmsi undder Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd mit einem Steuer-/Regelalgorithmus,welcher ähnlichdem Steuer-/Regelalgorithmus des ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 ist,mit Ausnahme eines Teils desselben, und, wie in 30 gezeigt ist, umfasst der zweite SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 eine Zustandsvorhersageeinrichtung 226,einen integrierten Identifizierer 227 und einen Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitt 228.
[0225] Mitdem gleichen Vorhersagealgorithmus wie der der Zustandsvorhersageeinrichtung 222,sagt die Zustandsvorhersageeinrichtung 226 eine vorhergesagteNebeneinlassnockenphase Pre_θmsivorher (berechnet diese), welche ein vorhergesagter Wert der Nebeneinlassnockenphase θmsi ist.
[0226] Genauerwird eine in 31 gezeigteGleichung (26) als ein Modell fürein gesteuertes/geregeltes Objekt verwendet. In der Gleichung (26)repräsentiertdas Symbol dx eine Totzeit, welche in Abhängigkeit von Charakteristikeneines gesteuerten/geregelten Objekts bestimmt wird und die Symbolea1', a2' und b1' repräsentierenModellparameter. Ferner repräsentiertdas Symbol m eine diskretisierte Zeit und zeigt an, dass jeder diskreteDatenwert mit einem Symbol (m) oder dergleichen ein Datenwert ist, welcherbei einer vorbestimmten Wiederholungsperiode abgetastet ist, welchekürzerist als die Abtastperiode zum Abtasten der diskreten Daten mit demzuvor beschriebenen Symbol (n). Dies trifft auch auf die diskreteDaten zu, auf welche sich im Folgenden bezogen wird. In der Erläuterungder vorliegenden Beschreibung werden das Symbol (m) und ähnlicheandere Symbole, welche anzeigen, dass die damit versehenen Datendiskrete Daten sind, weggelassen, falls es angebracht ist. Es solltebeachtet werden, dass der Grund, weshalb die Abtastperiode zum Abtastenaller diskreten Daten in der Gleichung (26) auf eine Periode gesetztist, welche kürzerist als die Abtastperiode zum Abtasten aller diskreten Daten inder oben beschriebenen Gleichung (2) der folgende ist: Ist die Konvergenzrate,mit welcher der zweite SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 eineAnnäherung derNebeneinlassnockenphase θmsian die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd bewirkt, geringer alsdie Konvergenzrate, mit welcher der erste SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 eineAnnäherung derZylinderansaugluftmenge Gcyl an die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmdbewirkt, so wird die Steuerbarkeit/Regelbarkeit des Systems herabgesetzt,und deshalb wird die Abtastperiode zum Abtasten aller diskretenDaten in der Gleichung (26) im Hinblick auf eine Vermeidung derHerabsetzung und einer Gewährleistungausgezeichneter Steuerbarkeit/Regelbarkeit des Systems verkürzt.
[0227] Wenndie Matrizen A' undB' durch in 31 gezeigte Gleichungen(27) und (28) unter Verwendung der Modellparameter a1', a2' und b1' definiert und wirddie Gleichung (26) ähnlichwie im Fall der oben beschriebenen Zustandsvorhersageeinrichtung 222 verändert, sowird eine in 31 gezeigteGleichung (29) abgeleitet. In der Gleichung (29) repräsentiertdas Symbol γ' einen Kompensationsparameter ähnlich demKompensationsparameter γ1zum Kompensieren einer stationärenAbweichung sowie eines Modellierungsfehlers.
[0228] Ferneridentifiziert der integrierte Identifizierer 227 ebenfallsmit einem sequenziellen Identifikationsalgorithmus ähnlich demdes integrierten Identifizierers 223 einen Vektor θs' von Matrixkomponenten α1', α2' sowie βj' von Modellparameternsowie den Kompensationsparameter γ1' in der oben genanntenGleichung (29) derart, dass ein Identifikationsfehler ide', welcher die Differenzangibt zwischen der vorhergesagten Nebeneinlassnockenphase Pre θmsi undder Nebeneinlassnockenphase θmsi,minimiert wird (d.h. derart, dass die vorhergesagte NebeneinlassnockenphasePre_θmsigleich wird der Nebeneinlassnockenphase θmsi).
[0229] Genauerwird ein Vektor θs' (m) durch in 32 gezeigte Gleichungen(30) bis (35) berechnet. Diese Gleichungen (30) bis (35) sind ähnlich den obenbeschriebenen Gleichungen (8) bis (13) konfiguriert und auf eineBeschreibung derselben wird somit verzichtet.
[0230] Alsnächsteswird der Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitt (hier im Folgendenbezeichnet als „derSLD-Steuer-/Regelabschnitt") 228 beschrieben.Der SLD-Steuer-/Regelabschnitt 228 berechnet die Steuer-/RegeleingabeDUTY_msi auf Grundlage eines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus derart, dasssich die Nebeneinlassnockenphase θmsi der Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmdannähert.
[0231] Genauerwird die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi mit einem durch Gleichungen(36) bis (41) in 33 ausgedrückten Algorithmusberechnet. Dies bedeutet, dass dann, wenn ein Folgefehler Es' definiert ist alsdie Differenz zwischen der Nebeneinlassnockenphase θmsi undder Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd,wie durch Gleichung (36) in 33 ausgedrückt, eineSchaltfunktion σs' sowie ein Schaltfunktions-EinstellparameterSs' durch die Gleichungen(37) bzw. (38) definiert werden.
[0232] Fernerist die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi, wie durch die Gleichung (39)in 33 ausgedrückt, alsdie Gesamtsumme einer äquivalentenSteuer-/Regeleingabe Ueq' undeiner AnnäherungsgesetzeingabeUrch' definiert.Die äquivalente Steuer-/RegeleingabeUeq' und die Annäherungsgesetz-EingabeUrch' sind durchdie Gleichungen (40) bzw. (41) definiert. Wie durch die Gleichung(39) ausgedrücktist, wird der SLD-Steuer-/Regelabschnitt 228 lediglichdafür benötigt, dieNebeneinlassnockenphase θmsiderart zu steuern/zu regeln, dass sie sich der Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd annähert, undsomit wird bei den Eingabekomponenten der Steuer-/Regeleingabe DUTY_msiauf die oben angesprochene Ventil-Steuer-/Regeleingabe Uvt verzichtet.
[0233] Wieoben beschrieben, berechnet auch in dem zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 die Zustandsvorhersageeinrichtung 226 dievorhergesagte Nebeneinlassnockenphase Pre_θmsi mit dem Zustandsvorhersagealgorithmus,welchem der Kompensationsparameter γ1' hinzugefügt wurde, und der integrierteIdentifizierer 227 identifiziert sequenziell den Kompensationsparameter γ1', so dass es möglich ist,die vorhergesagte Nebeneinlassnockenphase Pre_θmsi genau zu berechnen, während diestationäreAbweichung sowie der Modellierungsfehler kompensiert werden.
[0234] Fernerist der SLD-Steuer-/Regelabschnitt 227 mit der Annäherungsgesetz-Eingabe Urch' und der äquivalentenSteuer-/Regeleingabe Ueq' inder Lage, eine Annäherungder Nebeneinlassnockenphase θmsian die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmdzu bewirken, und ist gleichzeitig in der Lage, durch eine Konfigurationdes Schaltfunktions-Einstellparameters Ss' das Konvergenzverhalten sowie die Konvergenzrateder Nebeneinlassnockenphase θmsije nach Wunsch anzugeben. Im Ergebnis kann die Konvergenzrate, mitwelcher sich die Nebeneinlassnockenphase θmsi der Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmdannähert,in Abhängigkeitvon den Charakteristiken eines gesteuerten/geregelten Objekts (demSystem einschließlichdem variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 (auf einengeeigneten Wert eingestellt werden, um so die Steuerbarkeit/Regelbarkeitdes Systems zu verbessern.
[0235] Essollte beachtet werden, dass die Antwort der Steuerung/Regelungdurch den zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 dann,wenn die Werte der oben genannten zwei Schaltfunktions-EinstellparameterSs und Ss' so gesetztsind, dass sie einer Beziehung 1 < Ss < Ss' < 0 folgen, im Vergleich mit der derSteuerung/Regelung durch den ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 verstärkt werden kann,wodurch es ermöglichtwird, die Steuerbarkeit/Regelbarkeit des Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitts 220,d.h. die Annäherungder Zylinderansaugluftmenge Gcyl an die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmdzu verbessern.
[0236] Nachfolgendwird unter Bezugnahme auf 34 einMotor-Steuer-/Regelprozess einschließlich eines Prozesses zum Steuern/Regelneiner Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 6 beschrieben, welchedurch die ECU 2 ausgeführtwerden. Diese Figur zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine zumAusführendes Motor-Steuer-/Regelprozesses. In diesem Programm wird zunächst ineinem Schritt 1 (in abgekürzter Form in 34 als S1 gezeigt, wobei auch die folgendenSchritte in abgekürzterForm gezeigt werden) ein Kraftstoff-Steuer-/Regelprozess ausgeführt. DieserProzess wird ausgeführt,um das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng, das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre,die Zylinderansaugluftmenge Gcyl, die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmdsowie die Kraftstoffeinspritzbeträge TOUT_main und Tout_sub inAbhängigkeitvon Betriebszuständendes Motors 3 zu berechnen. Details des Prozesses werdenim Folgenden beschrieben.
[0237] Ineinem Schritt 2 wird dann ein Ladedruck-Steuer-/Regelprozessausgeführt.Dieser Prozess ist zum Berechnen einen Steuer-/Regeleingabe DUT_wgfür dasLadedruck-Regelventil 10d in Abhängigkeit von Betriebszuständen desMotors 3 und Details desselben werden im Folgenden beschrieben.
[0238] Alsnächsteswird in Schritt 3 ein Einlassventil-Steuer-/Regelprozessausgeführt.Diese Prozess ist zum Berechnen der zuvor erwähnten Steuer-/RegeleingabenDUTY_mi, DUTY_msi und DUTY_ssi#2 bis DUTY_ssi#4 in Abhängigkeitvon den Betriebszuständendes Motors 3 und Details desselben werden im Folgendenbeschrieben.
[0239] Alsnächsteswird in Schritt 4 ein Auslassventil-Steuer-/Regelprozessausgeführt.Obwohl auf eine detaillierte Beschreibung hier verzichtet wird,ist dieser Prozess zum Berechnen von Steuer-/Regeleingaben DUTY_me,DUTY_mse sowie DUTY_sse#2 bis DUTY_sse#4 für den oben erwähnten variablen Hauptauslassnockenphasen-Mechanismus 110,den variablen Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 sowiedie variablen Verbindungs-Auslassnockenphasen-Mechanismen 130 inAbhängigkeit vonden Betriebszuständendes Motors 3.
[0240] Alsnächsteswird in einem Schritt 5 ein Drosselventil-Steuer-/Regelprozessausgeführt.Dieser Prozess ist zum Berechnen der zuvor erwähnten Steuer-/RegeleingabeDUTY_th in Abhängigkeitvon den Betriebszuständendes Motors 3 und Details desselben werden im Folgendenbeschrieben.
[0241] Eswird dann in einem Schritt 6 ein Zündzeitsteuerungs-Steuer-/Regelprozessausgeführt,woraufhin das vorliegende Programm beendet wird. Obwohl auf einedetaillierte Beschreibung des Zündzeitsteuerungs-Steuer-/Regelprozessesverzichtet wird, so ist dieser Prozess zum Berechnen einer Zündzeitsteuerung,in welcher ein Gemisch durch die Zündkerze 5 in Abhängigkeitvon den Betriebszuständen desMotors 3 gezündetwird.
[0242] Alsnächsteswird der in Schritt 1 durchgeführte Kraftstoff-Steuer-/ Regelprozessunter Bezugnahme auf 35 beschrieben.Wie in 35 gezeigt ist,wird in dem vorliegenden Programm zuerst in einem Schritt 10 bestimmt,ob ein Einlass-/Auslass-Ventilfehlerflag F_VLVNG oder ein DrosselventilfehlerflagF_THNG gleich 1 ist oder nicht. Das Einlass-/Auslass-VentilfehlerflagF_VLVNG wird dann auf 1 gesetzt, wenn die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 oderdie variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 fehlerhaftist, währendes dann, wenn sich beide Einheiten 40 und 90 imNormalzustand befinden, es auf 0 gesetzt ist. Ferner wird das Drosselventil-FehlertlagF_THNG auf 1 gesetzt, wenn der Drosselventilmechanismus 16 fehlerhaft ist,währenddann, wenn der Drosselventilmechanismus 16 sich im Normalzustandbefindet, dieses auf 0 gesetzt wird.
[0243] Istdie Antwort auf die Frage in Schritt 10 negativ (NEIN),d.h. befinden sich die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40,die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 sowieder Drosselventilmechanismus 16 alle im Normalzustand,so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 11, in welchemdas angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng (ein eine Last anzeigenderParameter) nach Maßgabeder Motordrehzahl NE sowie der Beschleunigungspedalöffnung APdurch Durchsuchen eines in 36 gezeigtenKennfeldes berechnet wird.
[0244] Dievorbestimmten Werte AP1 bis AP3 der Beschleunigungspedalöffnung APin 36 sind derart gesetzt,dass sie eine Beziehung AP1 > AP2 > AP3 erfüllen undder vorbestimmte Wert AP1 ist auf den Maximalwert der Beschleunigungspedalöffnung AP,d.h. auf den maximalen niedergetretenen Betrag des Beschleunigungspedals,gesetzt. Wie in 36 gezeigtist, wird in dem Kennfeld das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_enginnerhalb eines Bereichs NE </=NER2 (vorbestimmter Wert) auf einen größeren Wert gesetzt, wenn dieMotordrehzahl NE höherund die BeschleunigungspedalöffnungAP größer ist.Dies geschieht deshalb, weil das angeforderte Motordrehmoment größer ist,wenn die Last des Motors 3 höher ist. Es sollte beachtetwerden, dass dann, wenn AP = AP1, das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng innerhalb eines Bereichs NER1 (vorbestimmter Wert) < NE </= NER2 auf den maximalenWert gesetzt wird. Ferner wird das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng innerhalb eines Bereichs NER2 < NE auf einen größeren Wert gesetzt, wenn dieBeschleunigungspedalöffnungAP größer ist,und wird auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn die MotordrehzahlNE höherist. Dies geht zurückauf die Ausgabecharakteristik des Motordrehmoments bezüglich derMotordrehzahl NE.
[0245] Ineinem dem Schritt 11 folgenden Schritt 12 wirdbestimmt, ob das in dem Schritt 11 berechnete angeforderteAntriebsdrehmoment TRQ_eng kleiner als ein vorbestimmter Grenzwertfür einenSchichtverbrennungsbetrieb TRQ_disc ist oder nicht. Es sollte beachtetwerden, dass der Ausdruck „Schichtverbrennungsbetrieb" einen Betrieb bedeutensoll, in welchem eine Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder vondem Hauptkraftstoffeinspritzventil 4 während des Kompressionshubsdes Kolbens durchgeführtwird, um somit eine Schichtverbrennung des Gemischs zu bewirken.
[0246] Istdie Antwort auf die Frage von Schritt 12 zustimmend (JA),d.h. sollte der Schichtverbrennungsbetrieb ausgeführt werden,so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 13, inwelchem ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD_disc für den Schichtverbrennungsbetriebdurch Durchsuchen einer Tabelle (nicht gezeigt) nach Maßgabe desangeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng berechnet wird. In dieserTabelle ist das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD_disc für den Schichtverbrennungsbetriebauf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten sehr mageren Bereichs(z.B. Luft/Kraftstoff = 30 bis 40) gesetzt.
[0247] Alsnächstesschreitet das Programm zu einem Schritt 14, in welchemdas Soll-Luft-Kraftstoff-VerhältnisKCMD auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD_disc für den Schichtverbrennungsbetriebgesetzt wird. Danach schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 15,in welchem das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre als das ersteKraftstoffeinspritzverhältnisauf einen vorbestimmten Maximalwert Rtmax (100%) gesetzt wird. Dies verursacht,dass die Kraftstoffeinspritzung von dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 gestopptwird, wie im Folgenden beschrieben wird. Das Programm schreitetdann weiter zu einem Schritt 16, in welchem die ZylinderansaugluftmengeGcyl und die Soll-AnsaugluftmengeGcyl_cmd berechnet werden.
[0248] Imeinzelnen werden die Zylinderansaugluftmenge Gcyl und die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmddurch ein in 37 gezeigtesProgramm berechnet. Das bedeutet, dass zunächst in einem Schritt 30 in 37 die Zylinderansaugluftmenge Gcyldurch die oben erwähnteGleichung (1) berechnet wird.
[0249] Eswird dann in einem Schritt 31 ein Basiswert Gcyl_cmd_baseder Soll-Ansaugluftmenge nachMaßgabeder Motordrehzahl NE und des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_engdurch Durchsuchen eines in 38 gezeigtenKennfeldes berechnet. Es sollte beachtet werden, dass vorbestimmteWerte TRQ_eng 1 bis TRQ_eng 3 des angeforderten Antriebsdrehmomentsin diesem Kennfeld so gesetzt sind, dass sie der Beziehung TRQ_eng1 > TRQ_eng 2 > TRQ_eng 3 genügen. Wiein 38 gezeigt ist,wird der Basiswert Gcyl_cmd_base der Soll-Ansaugluftmenge auf einengrößeren Wertgesetzt, wenn die Motordrehzahl NE höher ist oder das angeforderteAntriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist.Dies liegt daran, dass dann, wenn die Last des Motors 3 höher ist,eine größere Motorleistungangefordert wird, was eine größere Ansaugluftmengenötig macht.
[0250] Ineinem Schritt 32 wird dann ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-KorrekturkoeffizientKgcyl_af nach Maßgabedes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMDdurch Durchsuchen einer in 39 gezeigten Tabelleberechnet. In dieser Tabelle wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Kgcyl_afauf einen kleineren Wert gesetzt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMDein fetterer Wert ist. Dies liegt daran, dass die benötigte Ansaugluftmengekleiner wird, wenn das Luft-Kraftstoff Verhältnis des Gemischs fetter eingestelltwird. Es sollte beachtet werden, dass ein Wert KCMDST in 39 einem stöchiometrischenLuft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
[0251] Alsnächstesschreitet das Programm zu einem Schritt 33, in welchemdas Produkt (Kgcyl_af·Gcyl_cmd_base)des Basiswerts der Soll-Ansaugluftmengeund des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizientenauf die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd gesetzt wird, woraufhin dasvorliegende Programm beendet wird.
[0252] Untererneuter Bezugnahme auf 35 schreitetdas Programm nach einer Ausführungdes oben beschriebenen Schritts 16 zu einem Schritt 17, inwelchem ein Kraftstoffeinspritz-Steuer-/Regelprozess ausgeführt wird.Dieser Prozess ist zum Berechnen von Steuer-/Regeleingaben an dieHaupt- und Nebenkraftstoffeinspritzventile 4 und 15 undzwar in der folgenden Weise: Zuerst werden die Hauptkraftstoffeinspritzmengen TOUT_main,welche die Kraftstoffeinspritzmenge des Hauptkraftstoffeinspritzventils 4 ist,sowie die Nebenkraftstoffeinspritzmenge Tout_sub, welche die Kraftstoffeinspritzmengedes Nebenkraftstoffeinspritzventils 15 ist, berechnet.Genauer wird fürjeden Zylinder auf Grundlage der Betriebszustände des Motors 3 unddes oben beschriebenen Soll-Luft-Kraftstoff-VerhältnissesKCMD eine endgültigeZylinder-für-Zylinder-GesamtkraftstoffeinspritzmengeTOUT berechnet und es werden dann die Haupt- und Nebenkraftstoffeinspritzmengen TOUT_mainsowie Tout_sub durch die folgenden Gleichungen (42) und (43) jeweilsberechnet: TOUT_main = [TOUT·Rt_Pre]/100 (42) TOUT_sub = [TOUT·(100 – Rt_Pre])]/100 (43)
[0253] UnterBezugnahme auf die Gleichung (43) dann, wenn Rt_Pre=Rtmax (100 (%)),ist dasθ zweite Kraftstoffeinspritzverhältnis [(100 – Rt_Pre/100)der Menge des durch das Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 einzuspritzendenKraftstoffs gleich einem Wert 0, mit anderen Worten gilt TOUT_sub= 0, woraus verständlichist, dass die Kraftstoffeinspritzung von dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 angehaltenwird.
[0254] Eswerden dann die Steuer-/Regeleingaben für das Haupt- und das Nebenkraftstoffeinspritzventil 4 und 15 nachMaßgabeder Haupt- und Nebenkraftstoffeinspritzmenge TOUT_main sowie Tout_sub durchDurchsuchen jeweiliger Tabellen (nicht gezeigt) berechnet. NachAusführungdes oben beschriebenen Schritts 17 wird das vorliegendeProgramm beendet.
[0255] Istandererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 12 negativ(NEIN), so wird beurteilt, dass der Motor 3 nicht in einemSchichtverbrennungsbetrieb, sondern in einem Vorgemisch-Magerverbrennungsbetriebals einem der homogenen Verbrennungsbetriebsmodi betrieben werdensollte und das Programm schreitet weiter zu einem Schritt 18,in welchem ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD_leanfür denVorgemisch-Magerbetrieb gemäß dem angefordertenAntriebsdrehmoment TRQ_eng durch Durchsuchen einer nicht gezeigten Tabelleberechnet wird. Es sollte beachtet werden, dass in dieser Tabelledas Soll-Luft-Kraftstoff-VerhältnisKCMD_lean fürden Vorgemisch-Magerbetrieb auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmtenMager-Bereichs (z.B. Luft/Kraftstoff = 18 bis 21) gesetzt wird.
[0256] Alsnächstesschreitet das Programm weiter zu einem Schritt 19, in welchemdas Soll-Luft-Kraftstoff-VerhältnisKCMD auf ein Soll-Luft-Kraftstoff-VerhältnisKCMD_lean fürden Vorgemisch-Magerbetrieb gesetzt wird. Als nächstes wird dann in einem Schritt 20 dasHauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Prenach Maßgabedes angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng durch Durchsucheneiner in 40 gezeigtenTabelle berechnet. In den folgenden Tabellen und Kennfeldern, einschließlich dem Kennfeldin 40, sind vorbestimmteWerte TRQ_idle, TRQ_disc, TRQ_ott sowie TRQ1 bis TRQ4 der angefordertenAntriebsdrehmomente TRQ_eng so gesetzt, dass sie einer Beziehung TRQ_idle < TRQ_disc < TRQ1 < TRQott < TRQ2 < TRQ3 < TRQ4 genügen. Fernerrepräsentiert TRQ_idleeinen vorbestimmten Wert (einen einen ersten vorbestimmten Lastbereichdefinierenden Wert) füreinen Leerlaufbetrieb des Motors 3. Ferner entspricht dervorbestimmte Wert TRQ2 einer vorbestimmten Last, welche in den beigefügten Ansprüchen erwähnt wird.
[0257] Wiein 40 gezeigt ist,wird in der Tabelle innerhalb eines Bereichs TRQ1 < TRQ_eng < TRQ4 das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Preauf einen kleineren Wert gesetzt, wenn das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng größer ist.Dies geschieht aus dem folgenden Grund: Wenn das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng größer ist, sowird der Ladedruck Pc so gesteuert/geregelt, dass er höher ist,was einen Anstieg in der Temperatur der Ansaugluft verursacht, sodass es wahrscheinlich wird, dass ein Klopfen in dem Motor 3 auftritt.Zum Vermeiden des Auftretens eines solchen Klopfens ist es somitnotwendig, den Effekt der Abkühlungin der Ansaugluft durch die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 durchSteigern der Kraftstoffeinspritzmenge Tout_sub des Nebenkraftstoffeinspritzventils 15 zusteigern. Somit wird das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Preauf die oben genannte Weise gesetzt.
[0258] Fernerist in der Tabelle das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Prein einem Bereich, in welchem das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_engnicht kleiner ist als der vorbestimmte Wert TRQ4 auf einen vorbestimmtenMinimalwert Rtmin (10%) gesetzt, und ist in einem Bereich, in welchem dasangeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng nicht größer ist als der vorbestimmteWert TRQ1 auf den vorbestimmten Maximalwert Rtmax gesetzt.
[0259] Nachder Ausführungdes Schritts 20 werden die Schritte 16 und 17 ausgeführt, woraufhindas vorliegende Programm beendet wird.
[0260] Istandererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 10 zustimmend(JA), d.h. ist die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40,die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 oderder Drosselventilmechanismus 60 fehlerhaft, so schreitet dasProgramm weiter zu einem Schritt 21, in welchem das angeforderteAntriebsdrehmoment TRQ_eng auf einen vorbestimmten Wert TRQ_fs für eine Fehlerzeitgesetzt wird. Danach schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 22,in welchem das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre auf den zuvorerwähntenMaximalwert Rtmax gesetzt wird. Es werden dann die Schritte 16 und 17 ausgeführt, wieoben beschrieben, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
[0261] Alsnächsteswird ein Ladedruck-Steuer-/Regelprozess unter Bezugnahme auf die 41 beschrieben. Wie in 41 gezeigt ist, wird indem Programm fürdiesen Prozess als erstes in einem Schritt 40 bestimmt,ob das Einlass-/Auslassventil-Fehlertlag F_VLVNG oder das Drosselventil-Fehlerflag F_THNGgleich 1 ist oder nicht.
[0262] Istdie Antwort auf die oben genannte Frage negativ (NEIN), d.h. sindsowohl die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40,als auch die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 sowieder Drosselventilmechanismus 16 allesamt im Normalzustand,so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 41, inwelchem bestimmt wird, ob ein Motorstartflag F_ENGSTART gleich 1ist oder nicht. Das Motorstartflag F_ENGSTART wird gesetzt, indemin einem nicht gezeigten Bestimmungsprozess aus der MotordrehzahlNE und der Ausgabe des IG SW 36 bestimmt wird, ob sichder Motor in einem Startbetrieb befindet oder nicht, d.h. ein Ankurbelndes Motors 3 wird ausgeführt. Genauer wird das MotorstartflagF_ENGSTART auf 1 gesetzt, wenn der Motor im Startbetrieb ist, undwird anderenfalls auf 0 gesetzt.
[0263] Istdie Antwort auf die Frage von Schritt 41 zustimmend (JA),d.h. befindet sich der Motor in dem Startbetrieb, so schreitet dasProgramm weiter zu einem Schritt 43, in welchem die Steuer-/Regeleingabe DUTY_wgauf das Ladedruck-Regelventil 10d auf einen vorbestimmtenvollständiggeöffnetenWert Dut_wgmax gesetzt wird, woraufhin das vorliegende Programmbeendet wird. Im Ergebnis wird das Ladedruck-Regelventil 10d ineinen vollständiggeöffneten Zustandgesteuert, wodurch der Vorverdichtungsbetrieb durch die Turboladereinrichtung 10 imWesentlichen angehalten wird.
[0264] Istandererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 41 negativ(NEIN), d.h. befindet sich der Motor nicht in einem Startbetrieb,so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 42, inwelchem bestimmt wird, ob ein Katalysatoraufwärmflag F_CATHOT gleich 1 istoder nicht. Das KatalysatoraufwärmflagF_CATHOT wird auf 1 gesetzt, wenn nach dem Start des Motors dieKatalysatoraufwärmsteuerung/-regelungausgeführtwird, und andernfalls auf 0. Die Katalysatoraufwärmsteuerung ist zur schnellenAktivierung des Katalysators nach dem Start des Motors und wirdunmittelbar nach Abschluss des Startens (Ankurbelns) des Motorsbegonnen. Wenn die AusführungszeitdauerTcat zur Messung einer Dauer der Katalysatoraufwärmsteuerung einen vorbestimmtenWert erreicht, so wird die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung beendet undgleichzeitig wird das Katalysatoraufwärmflag F_CATHOT auf 0 gesetzt.
[0265] Istdie Antwort auf die Frage des Schritts 42 zustimmend (JA),d.h. liegt ein Zeitpunkt währendder Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelungvor, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 44 und ähnlich demSchritt 43 wird die Steuer-/Regeleingabe DUT_wg für das Ladedruck-Regelventil 10d auf denzuvor erwähntenvollständiggeöffnetenWert Dut_wgmax gesetzt, woraufhin das vorliegende Programm beendetwird.
[0266] Wennandererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 42 negativ(NEIN) ist, d.h. wenn sich der Motor weder in dem Startbetrieb befindet,noch die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelungausgeführt wird,so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 45, inwelchem ein Basiswert DUT_wg_bs der Steuer-/Regeleingabe DUT_wgnach Maßgabedes angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng durch Durchsucheneiner in 42 gezeigtenTabelle berechnet wird.
[0267] Wiein 42 gezeigt ist,ist in dieser Tabelle innerhalb eines Bereichs TRQ1 < TRQ_eng < TRQ2 der BasiswertDUT_wg_bs auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn das angeforderteAntriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist.Dies liegt daran, dass es zum Erhöhen der Ladeeffizienz durchden Vorverdichtungsbetrieb nötigist, den Ladedruck Pc zu vergrößern, wenndas angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Ferner wird innerhalbeines Bereichs TRQ2 </=TRQ_eng </= TRQ3der Basiswert DUT_wg_bs auf einen vorbestimmten vollständig geschlossenenWert Dut_wgmin gesetzt. Dies geschieht, um einen maximalen Vorverdichtungseffektin Abhängigkeitvon einer Motorlast in einem Hochlastbereich zu erzielen. Fernerwird der Basiswert DUT_wg_bs innerhalb eines Bereichs TRQ3 < TRQ_eng auf einenkleineren Wert gesetzt, wenn das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng größer ist.Dies geschieht zur Vermeidung des Auftretens eines Klopfens in demMotor 3.
[0268] Alsnächsteswird in einem Schritt 46 ein Soll-Ladedruck Pc_cmd nachMaßgabedes angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng durch Durchsucheneiner in 43 gezeigtenTabelle berechnet. Wie in 43 gezeigtist, ist in dieser Tabelle innerhalb eines Bereichs TRQ_idle </= TRQ_eng </= TRQ2 der Soll-LadedruckPc_cmd auf einen größeren Wertgesetzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist.Dies geschieht dafür,um, wie oben beschrieben, die Ladeeffizienz durch den Vorverdichtungsbetriebzu steigern. Ferner wird innerhalb eines Bereichs TRQ2 < TRQ_eng < TRQ3 der Soll-LadedruckPc_cmd auf einen vorbestimmten Wert gesetzt. Dies geschieht zumErzielen des maximalen Vorverdichtungseffekts, wie zuvor beschriebenwurde. Ferner wird innerhalb eines Bereichs TRQ3 < TRQ_eng < TRQ4 der Soll-Ladedruck Pc_cmdauf einen kleineren Wert gesetzt, wenn das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng größer ist.Dies geschieht zur Vermeidung des Auftretens eines Klopfens in demMotor 3. Das Symbol Patm in 43 repräsentiertUmgebungsluftdruck. Dasselbe trifft auf die 44 usw. zu, auf welche sich im Folgendenbezogen wird.
[0269] Alsnächstesschreitet das Programm zu einem Schritt 47, in welchemdie Steuer-/Regeleingabe DUT_wg mit einem I-P-Steuer-/Regelalgorithmusberechnet wird, welcher durch die folgende Gleichung (44) ausgedrückt wird,woraufhin das vorliegende Programm beendet wird. Somit wird derLadedruck Pc so geregelt, dass er sich dem Soll-Ladedruck Pc_cmdannähert.
[0270] DUT_wg = DUT_wg_bs + Kpwg·Pc + Kiwg·Σ(Pc-Pc_cmd) (44) wobei Kpwgeine P-Term-Verstärkungund Kiwg eine I-Term-Verstärkungrepräsentieren.
[0271] Istandererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 40 zustimmend(JA), d.h. ist die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40,die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 oderder Drosselventilmechanismus 16 fehlerhaft, so schreitet dasProgramm weiter zu einem Schritt 48, in welchem die Steuer-/RegeleingabeDUT_wg fürdas Ladedruck-Regelventil 10d ähnlich den oben beschriebenenSchritten 43 und 44 auf einen vollständig geöffnetenWert Dut_wgmax gesetzt wird, woraufhin das vorliegende Programmbeendet wird.
[0272] Alsnächsteswird der zuvor erwähnteEinlassventil-Steuer-/Regelprozess in dem Schritt 3 unterBezugnahme auf die 44 und 45 beschrieben. Wie in 44 gezeigt ist, wird indem Programm für diesenProzess als erstes in einem Schritt 60 bestimmt, ob dasEinlass-/Auslass-Ventilfehlerflag F_VLVNG gleich 1 ist oder nicht.Ist die Antwort auf diese Frage negativ (NEIN), d.h. sind die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 unddie variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 beideim Normalzustand, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 61,in welchem bestimmt wird, ob das Motorstartflag F_ENGSTART gleich1 ist oder nicht.
[0273] Istdie Antwort auf diese Frage zustimmend (JA), d.h. befindet sichder Motor im Startbetrieb, so schreitet das Programm weiter zu einemSchritt 62, in welchem eine Soll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd,welche ein Sollwert in einer Haupteinlassnockenphase θmi ist,auf einen vorbestimmten Leerlaufwert θmi idle für den Leerlaufbetrieb des Motors 3 gesetztwird.
[0274] DasProgramm schreitet dann weiter zu einem Schritt 63, inwelchem die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd auf einen vorbestimmten Startwert θmsi_st zumStarten des Motors 3 gesetzt wird. Der vorbestimmte Startwert θmsi_st wirdals vorbestimmter Wert fürdie verzögerteSchließung desEinlassventils 6 gesetzt. Danach schreitet das Programmweiter zu einem Schritt 64, in welchem die Soll-Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i_cmd (#i= #2 bis #4) alle auf 0 gesetzt werden.
[0275] Alsnächstesschreitet das Programm weiter zu einem Schritt 65 in 45, in welchem die Steuer-/RegeleingabeDUTY_mi fürden variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 nachMaßgabeder Soll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd durchDurchsuchen einer nicht gezeigten Tabelle berechnet wird. Danachwird in dem folgenden Schritt 66 die Steuer-/RegeleingabeDUTY_msi fürden variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 nachMaßgabeder Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmddurch Durchsuchen einer nicht gezeigten Tabelle berechnet. Es solltebeachtet werden, dass in dem Schritt 66 die Steuer-/RegeleingabeDUTY_msi durch dieselbe Methode berechnet werden kann, wie sie ineinem Schritt 74 eingesetzt wird, auf welchen sich im Folgendenbezogen wird.
[0276] Eswerden dann in einem Schritt 67 die Steuer-/RegeleingabenDUTY_ssi#i fürdie variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80 nachMaßgabeder Soll-Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i_cmd durch Durchsucheneiner nicht gezeigten Tabelle berechnet, woraufhin das vorliegendeProgramm beendet wird.
[0277] Untererneuter Bezugnahme auf 44 schreitetdas Programm dann, wenn die Antwort auf die Frage des Schritts 61 negativ(NEIN) ist, d.h. wenn sich der Motor nicht im Startbetrieb befindet, weiterzu einem Schritt 68, in welchem bestimmt wird, ob das obenerwähnteKatalysatoraufwärmflag F_CATHOTgleich 1 ist oder nicht. Ist die Antwort auf die Frage zustimmend(JA), d.h. wird die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung ausgeführt, so schreitetdas Programm weiter zu einem Schritt 69, in welchem dieSoll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd aufden oben erwähntenvorbestimmten Leerlaufwert θmi_idlegesetzt wird.
[0278] DasProgramm schreitet dann weiter zu einem Schritt 70, inwelchem ein Katalysatoraufwärmwert θmsi_cw derSoll-Nebeneinlassnockenphase nach Maßgabe der AusführungszeitdauerTcat fürdie Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelungdurch Durchsuchen einer in 46 gezeigtenTabelle berechnet wird. In dieser Figur repräsentiert das Symbol θmsiott (Wertentsprechend einer vorbestimmten Zeitsteuerung) einen Otto-Phasenwert (= Nockenwinkelvon 90 Grad) der Nebeneinlassnockenphase θmsi, welche bewirkt, dass dieVentilzeitsteuerung des Einlassventils 6 mit der des durchden Otto-Einlassnocken angetriebenen Einlassventils zusammenfällt. Dasselbetrifft auf die folgende Beschreibung zu.
[0279] Ineinem Schritt 71 wird dann die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmdauf den Katalysatoraufwärmwert θmsi_cw gesetzt,woraufhin in einem Schritt 72 die Soll-Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i_cmd(#i = #2 bis #4) ähnlichdem oben beschriebenen Schritt 64 alle auf 0 gesetzt werden.
[0280] Alsnächstesschreitet das Programm weiter zu einem Schritt 73 in 45, in welchem die Steuer-/RegeleingabeDUTY_mi fürden variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 nachMaßgabeder Soll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd undder Haupteinlassnockenphase θmiberechnet wird. Diese Steuer-/Regeleingabe DUTY_mi wird mit demselbenAlgorithmus berechnet wie der zuvor erwähnte Steuer-/Regelalgorithmusdes zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts 225.
[0281] Ineinem Schritt 74 wird dann mit dem Steuer-/Regelalgorithmusdes zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts 225 die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msifür denvariablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 berechnet.Genauer wird die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi mit dem durch dieGleichung (29) ausgedrücktenVorhersagealgorithmus, dem durch die Gleichungen (30) bis (35) ausgedrückten Identifizierungsalgorithmussowie dem durch die Gleichungen (36) bis (41) ausgedrückten Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus berechnet.
[0282] Alsnächsteswerden in einem Schritt 75 die Steuer-/Regeleingaben DUTY_ssi#i(#i = #2 bis #4) fürdie variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80 nachMaßgabeder in dem Schritt 72 berechneten Soll-Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i_cmdund der Verbindungs-Einlassnockenphase θssi#i berechnet, woraufhindas vorliegende Programm beendet wird. Die Steuer-/RegeleingabenDUTY_ssi#i werden mit demselben Algorithmus berechnet, wie er für eine Berechnungder Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi verwendet wurde.
[0283] Untererneuter Bezugnahme auf 44 schreitetdas Programm dann, wenn die Antwort auf die Frage des Schritts 68 negativ(NEIN) ist, d.h. wenn sich der Motor nicht im Startbetrieb befindet undzur selben Zeit die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung nichtausgeführtwird, zu einem Schritt 76, in welchem ein Normalbetriebswert θmi drv derSoll-Einlassnockenphasenach Maßgabedes angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng und der MotordrehzahlNE durch Durchsuchen eines in 47 gezeigtenKennfeldes berechnet wird.
[0284] In 47 werden vorbestimmteWerte NE1 bis NE3 der Motordrehzahl NE so gesetzt, dass sie derBeziehung NE1 > NE2 > NE3 genügen. Dasselbe trifftauf die folgende Beschreibung zu. In diesem Kennfeld wird der Normalbetriebswert θmi_drv aufeinen stärkervorgestellten Wert gesetzt, wenn das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng größer ist oderwenn die Motordrehzahl NE höherist. Dies geschieht, um durch ein Vorstellen der Haupteinlassnockenphase θmi und damitein Vorstellen der Öffnungs-/Schließzeitsteuerungdes Einlassventils 6, wenn die Last des Motors höher ist,die Leistung des Motors 3 im ausreichenden Maß zu gewährleisten.
[0285] Danachwird in einem Schritt 77 die Soll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd aufden Normalbetriebswert θmi_drvgesetzt. Danach schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 78,in welchem der oben beschriebene Basiswert θmsi_base (Wert entsprechendder Soll-Ventilschließzeitsteuerung)der Nebeneinlassnockenphase θmsinach Maßgabedes angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng durch Durchsucheneiner in 48 gezeigtenTabelle berechnet wird.
[0286] Wiein 48 gezeigt ist,ist in dieser Tabelle der Basiswert θmsi_base innerhalb eines Bereichs TRQ_eng < TRQ_disc, d.h.innerhalb eines Schichtverbrennungsbetriebsbereichs des Motors 3,auf einen festen Wert auf der Seite verzögerter Schließung eingestellt.Dies dient dem Stabilisieren des Verbrennungszustands in einem solchenNiedriglastbereich, in welchem der Schichtverbrennungsbetrieb ausgeführt wird.Ferner wird der Basiswert θmsi_baseso gesetzt, dass innerhalb eines Bereichs TRQ_disc </= TRQ_eng </= TRQott der Gradder verzögerten Schließung desEinlassventils 6 kleiner wird, wenn das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng größer ist.Dies dient dazu, eine Erhöhungder Menge an Kraftstoffrückstoß in denEinlassverteiler zu vermeiden, der entsprechend des Grades verzögerter Schließung desEinlassventils 6 verursacht wird, wenn das angeforderteAntriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist.Gilt ferner TRQ_eng = TRQott (Grenzwert des ersten und zweiten vorbestimmten Lastbereichs),so wird der Basiswert θmsi_baseauf den Otto-Phasenwert θmsiott (Wertentsprechend der vorbestimmten Zeitsteuerung) eingestellt.
[0287] Fernerwird der Basiswert θmsi_baseso gesetzt, dass innerhalb eines Bereichs von TRQott < TRQ_eng < TRQ2 der Grad dervorgestellten Schließungdes Einlassventils größer wird,wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Diesdient dazu, den Verbrennungswirkungsgrad durch Taktbetrieb mit hohemExpansionsverhältnis zuerhöhen.
[0288] Fernerwird der Basiswert θmsi_baseso gesetzt, dass innerhalb eines Bereichs von TRQ2 </= TRQ_eng < TRQ4 der Grad vorgestellterSchließung desEinlassventils 6 kleiner wird, wenn das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng größer ist.Dies erfolgt aus folgenden Grund: In einem solchen Hochlastbereichwie im Bereich von TRQ2 </=TRQ_eng < TRQ4ist der Vorverdichtungsbetrieb begrenzt, um so das Auftreten vonKlopfen in dem Motor 3 zu verhindern, wie im Folgendenhierin beschrieben, so dass dann, wenn der Grad vorgestellter Schließung des Einlassventils 6 sogesteuert/geregelt wird, dass er in einem Zustand, in dem die Ladeeffizienzdurch die Begrenzung des Vorverdichtungsbetriebs verringert wird,groß ist,das durch den Motor 3 erzeugte Drehmoment verringert wird.Um die Verringerung des durch den Motor 3 erzeugten Drehmomentsauszugleichen, wird daher der Basiswert θmse base so gesetzt, dass derGrad vorgestellter Schließungdes Einlassventils 6 kleiner wird, wenn das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng größer ist.
[0289] Ineinem Schritt 79, der auf den Schritt 78 folgt,wird die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi-cmdmit dem vorhergehend erwähntenSteuer-/Regelalgorithmus des ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts 221 berechnet.Genauer wird die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd mit dem durch die Gleichung(7) ausgedrücktenVorhersagealgorithmus, dem durch die Gleichungen (8) bis (13) ausgedrückten Identifikationsalgorithmusund dem durch die Gleichungen (15) bis (21) ausgedrückten Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmusberechnet.
[0290] Anschließend werdenin einem Schritt 80 die Soll-Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i_cmd (#i= #2 bis #4) mit dem Steuer-/Regelalgorithmus des oben beschriebenenVerbindungs-Einlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitts 230 berechnet. Anschließend werdendie Schritte 73 bis 75 in 45 wie hier zuvor beschrieben ausgeführt, woraufhin dasvorliegende Programm beendet wird.
[0291] Untererneuter Bezugnahme auf 44 schreitetdas Programm dann, wenn die Antwort auf die Frage des Schritts 60 zustimmendist (JA), d.h. wenn die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 oderdie variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 fehlerhaftist, weiter zu einem Schritt 81, in welchem die Soll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd aufden vorbestimmten Leerlaufwert θmi_idleeingestellt wird. Anschließendschreitet das Programm weiter zu einem Schritt 82, in welchemdie Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmdauf einen vorbestimmten Ausfallsicherungswert θmsi_fs gesetzt wird.
[0292] Anschließend schreitetdas Programm zu einem Schritt 83, in welchem ähnlich derSchritte 64 und 72 die Soll-Einlassnockenphasen θssi#i_cmd(#i = #2 bis #4) alle auf 0 gesetzt werden. Danach werden wie obenbeschrieben die Schritte 65 bis 67 in 45 ausgeführt, woraufhindas vorliegende Programm beendet wird.
[0293] Alsnächsteswird der oben erwähnteDrosselventil-Steuer-/Regelprozess im Schritt 5 unter Bezugnahmeauf 49 beschrieben.Wie in 49 gezeigt,wird in dem Programm dieses Prozesses zunächst in einem Schritt 120 bestimmt,ob das Einlass-/Auslassventil-Fehlerflag F_VLVNG gleich 1 ist odernicht. Wenn die Antwort auf diese Frage negativ ist (NEIN), d.h.wenn sich die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 unddie variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 beideim Normalzustand befinden, so schreitet das Programm weiter zu einemSchritt 121, in welchem bestimmt wird, ob das MotorstartflagF_ENGSTART gleich 1 ist oder nicht.
[0294] Wenndie Antwort auf diese Frage zustimmend ist (JA), d.h. wenn der Motorim Startbetrieb ist, dann schreitet das Programm weiter zu einemSchritt 122, in welchem der Soll-Öffnungsgrad TH_cmd auf einenvorbestimmten Startwert THcmd_st gesetzt wird. Dieser vorbestimmteStartwert THcmd_st wird auf einen Wert gesetzt, der geringfügig größer istals ein Leerlaufwert THcmd_idle, auf welchen im Folgenden Bezuggenommen wird. Anschließendschreitet das Programm weiter zu einem Schritt 123, inwelchem die Steuer-/Regeleingabe DUTY_th für den Drosselventilmechanismus 16 berechnetwird, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird. Die Steuer-/RegeleingabeDUTY_th wird speziell entsprechend dem Soll-Öffnungsgrad TH_cmd durch Durchsucheneiner Tabelle (nicht gezeigt) berechnet.
[0295] Wennandererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 121 negativist (NEIN), d.h. wenn der Motor nicht im Startbetrieb ist, so schreitetdas Programm weiter zu einem Schritt 124, in welchem bestimmtwird, ob das oben erwähnteKatalysator-AufwärmflagF_CATHOT gleich 1 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Fragezustimmend ist (JA), d.h. wenn die Katalysator-Aufwärmsteuerung/-regelung durchgeführt wird,so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 125,in welchem ein KatalysatoraufwärmwertTHcmd_ast des Soll-Öffnungsgradsentsprechend der oben erwähntenAusführungszeitdauerTcat fürdie Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelungberechnet wird, indem eine in 50 gezeigte Tabelledurchsucht wird.
[0296] In 50 stellt das Symbol THcmd_idleeinen Leerlaufwert dar, der fürden Leerlauf des Motors 3 verwendet wird. Wie in 50 in dieser Tabelle gezeigt,wird der KatalysatoraufwärmwertTHcmd_ast auf einen größeren Wertgesetzt, wenn die AusführungszeitdauerTcat kürzerist, bevor die AusführungszeitdauerTcat einen vorbestimmten Wert Tcat1 erreicht, während der Katalysatoraufwärmwert THcmd_ast,nachdem die AusführungszeitdauerTcat den vorbestimmten Wert Tcat1 erreicht hat, auf den LeerlaufwertTHcmd_idle gesetzt wird.
[0297] Anschließend schreitetdas Programm weiter zu einem Schritt 126, in welchem derSoll-ÖffnungsgradTH_cmd auf den Katalysatoraufwärmwert THcmd_astgesetzt wird. Anschließendwird der Schritt 123 wie oben beschrieben ausgeführt, woraufhindas vorliegende Programm beendet wird.
[0298] Wennandererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 124 negativist (NEIN), d.h. wenn der Motor nicht im Startbetrieb ist und wennzu der selben Zeit die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung nichtausgeführtwird, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 127,in welchem ein Normalbetriebswert THcmd_drv des Soll-Öffnungsgrads entsprechenddem angeforderten Antriebsdrehmoment TRQ_eng und der MotordrehzahlNE berechnet wird, indem ein in 51 gezeigtesKennfeld durchsucht wird.
[0299] Wiein 51 gezeigt, wirdin diesem Kennfeld der Normalbetriebswert THcmd_drv auf einen größeren Wertgesetzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer istoder die Motordrehzahl NE höherist. Dies erfolgt deshalb, weil dann, wenn die Last auf dem Motor 3 größer ist,eine größere Mengean Ansaugluft erforderlich ist, um eine größere Motorleistung zu gewährleisten.
[0300] Anschließend wirdin einem Schritt 128 der Soll-Öffnungsgrad THcmd auf den NormalbetriebswertTHcmd_drv gesetzt. Danach wird der Schritt 123 wie obenbeschrieben ausgeführt,woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
[0301] Wennandererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 120 zustimmendist (JA), d.h. wenn die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 oder dievariable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 fehlerhaftist, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 129,in welchem ein Ausfallsicherungswert THcmd_fs des Soll-Öffnungsgradsentsprechend der Beschleunigungspedalöffnung AP und der MotordrehzahlNE berechnet wird, indem ein in 52 gezeigtesKennfeld durchsucht wird. Wie in 52 gezeigt,wird in diesem Kennfeld der Ausfallsicherungswert THcmd_fs auf einengrößeren Wert gesetzt,wenn die BeschleunigungspedalöffnungAP größer istoder wenn die Motordrehzahl NE höherist. Dies erfolgt aus dem selben Grund wie oben beschrieben für die Berechnungdes Normalbetriebswerts THcmd_drv.
[0302] Anschließend schreitetdas Programm weiter zu einem Schritt 130, in welchem derSoll-ÖffnungsgradTH_cmd auf den Fehlerzeitwert THcmd_fs gesetzt wird. Anschließend wirdder Schritt 123 ausgeführt,wie oben beschrieben, woraufhin das vorliegende Programm beendetwird.
[0303] Essollte bemerkt werden, dass durch die obigen Steuer-/Regelverfahrenjede der Steuer-/Regeleingaben DUTY_mi, DUTY_msi, DUTY_ssi#i, DUTY_me,DUTY_mse, DUTY_sse#i und DUTY_th auf ein Impulssignal, ein Stromsignaloder ein Spannungssignal gesetzt werden, deren relative Einschaltdauerentsprechend dem Ergebnis der Berechnung eingestellt werden.
[0304] Eswird als Nächstesder Betrieb des fürdie Motorsteuerung/-regelung ausgeführten Steuer-/Regelsystems,welches oben beschrieben wurde, mit Bezug auf 53 fürjeden der folgenden Bereiche (L1) bis (L6) des angeforderten AntriebsdrehmomentsTRQ_eng beschrieben. TRQ_idle </= TRQ_eng < TRQ_disc (L1)
[0305] Indiesem Bereich wird entsprechend der Einstellung des oben beschriebenenBasiswerts θmsi_basedie Nebeneinlassnockenphase θmsiauf einen in etwa festen Wert auf der Seite verzögerter Schließung gesteuert/geregelt.Ferner wird der Ansaugrohr-Absolutdruck PBA auf einen in etwa festen Wert,der geringfügigniedriger ist als der AtmosphärendruckPatm, gesteuert/geregelt, da die Ansaugluftmenge auf ein Maß gesteuert/geregeltist, das durch das Drosselventil 17 nicht verringert werden kann.Ferner wird die Zylinderansaugluftmenge Gcyl auf einen in etwa festenWert gesteuert/geregelt. Das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Prewird auf den Maximalwert Rtmax gesetzt; das Soll-Luft-KraftstoffVerhältnisKCMD wird auf einen Wert innerhalb des oben erwähnten sehr mageren Bereichsgesetzt und der Schichtverbrennungsbetrieb wird durchgeführt. TRQ_disc </=TRQ_eng </= TRQ1 (L2)
[0306] Indiesem Bereich wird entsprechend der Einstellung des oben beschriebenenBasiswerts θmsi_basedie Nebeneinlassnockenphase θmsiauf einen Wert gesteuert/geregelt, der in Bezug auf den entsprechendengesetzten Wert, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_enginnerhalb des oben beschriebenen Bereichs (L1) liegt, beachtlich verzögert ist,und gleichzeitig so, dass der Grad an verzögerter Schließung desEinlassventils 6 kleiner wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_enggrößer ist.Ferner wird die Zylinderansaugluftmenge Gcyl auf einen kleinerenWert als den entsprechenden Wert innerhalb des Bereichs (L1) gesteuert/geregeltund gleichzeitig so, dass er größer wird,wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist.Ferner wird das Soll-Luft-Kraftstoff Verhältnis KCMD so gesteuert/geregelt,dass ein Wert innerhalb des oben erwähnten mageren Bereichs gehaltenwird, der fetter ist als die Werte, die eingestellt werden, wenndas angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb des Bereichs(L1) liegt. Der Ansaugrohr-Absolutdruck PBA und das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Prewerden beide so gesteuert/geregelt, dass die entsprechenden eingestelltenWerte, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalbdes Bereichs (L1) liegt, gehalten werden. TRQ1 < TRQ_eng </= TRQott (L3)
[0307] Indiesem Bereich wird entsprechend der Einstellung des oben beschriebenenBasiswerts θmsi_basedie Nebeneinlassnockenphase so gesteuert/geregelt, dass sie dieselbe Tendenz aufweist wie dann, wenn das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng innerhalb des Bereichs (L2) liegt. Insbesondere wenn TRQ_enggleich TRQott ist, wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi aufden Otto-Phasenwert θmsiottgesteuert/geregelt, was bedeutet, dass der Motor 3 zu einemOtto-Taktbetriebgesteuert/geregelt wird. Ferner werden sowohl das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMDals auch die Zylinderansaugluftmenge Gcyl derart gesteuert/geregelt,dass sie dieselben Richtungen aufweisen wie dann, wenn das angeforderteAntriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb des Bereichs (L2) liegt. Ferner wirdinnerhalb dieses Bereichs (L3) der Vorverdichtungsbetrieb durchdie Turboladervorrichtung 10 durchgeführt, wobei der Ansaugrohr-Absolutdruck PBAauf einen höherenWert gesteuert/geregelt wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_enggrößer ist.Ferner wird das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre auf einen kleinerenWert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng größer ist.Anders ausgedrücktwird die Kraftstoffeinspritzmenge Tout_sub des Nebenkraftstoffeinspritzventils 15 aufeinen größeren Wertgesteuert/geregelt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_enggrößer ist.Dies dient dazu, die Kühlungswirkungdurch die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 zuerreichen. TRQott < TRQ_eng < TRQ2 (L4)
[0308] Indiesem Bereich wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi derart gesteuert/geregelt,dass der Grad der vorgestellten Schließung des Einlassventils 6 größer wird,wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist.Dies dient dazu, den Verbrennungswirkungsgrad durch den Taktbetrieb mithohem Expansionsverhältniszu steigern, wie vorhergehend beschrieben. Ferner werden die ZylinderansaugluftmengeGcyl, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, die Hauptkraftstoffeinspritzrate Rt_Preund der Einlassrohrabsolutdruck derart gesteuert/geregelt, dasssie dieselben Richtungen aufweisen wie dann, wenn das angeforderteAntriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb des Bereichs (L3) liegt. Insbesonderewird der Einlassrohrabsolutdruck PBA ähnlich dem Vorstehenden aufeinen größeren Wertgesteuert/geregelt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_enggrößer ist.Dies dient dazu, die Ladeffizienz während des Vorverdichtungsbetriebszu erhöhen,um ein durch den Motor 3 erzeugtes Drehmoment zu erhöhen, umso die Verringerung des Drehmoments, die hervorgerufen wird, wenndie Nebeneinlassnockenphase θmsiauf die Seite vorgestellter Schließung gesteuert/geregelt wird,auszugleichen. TRQ2 </= TRQ_eng < TRQ4 (L5)
[0309] Indiesem Bereich wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi derart gesteuert/geregelt,dass der Grad der vorgestellten Schließung des Einlassventils 6 kleinerwird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist,was zu einer Erhöhung deseffektiven komprimierten Volumens der Ansaugluft führt. Diesdient dazu, die Verringerung des durch den Motor 3 erzeugtenDrehmoments auszugleichen, indem die Nebeneinlassnockenphase θmsi gesteuert/geregeltwird, da wie vorhergehend beschrieben, das durch den Motor 3 erzeugteDrehmoment verringert wird, wenn der Grad vorgestellter Schließung desEinlassventils 6 so gesteuert/geregelt wird, dass er ineinem Zustand, in dem die Ladeeffizienz durch die Beschränkung desVorverdichtungsbetriebs verringert wird, groß ist.
[0310] Fernerwird der Einlassrohrabsolutdruck PBA so gesteuert/geregelt, dassein fester Wert im Bereich von TRQ2 </= TRQ_eng </= TRQ3 gehalten wird, und wird aufeinen kleineren Wert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_engim Bereich von TRQ3 < TRQ_eng < TRQ4 größer ist.Ferner wird die Hauptkraftstoffeinspritzrate Rt_Pre auf einen kleinerenWert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_enggrößer ist,entsprechend dem innerhalb des Bereichs (L3). Wie oben beschrieben,wird innerhalb des Bereichs (L5) der von der Turboladereinrichtung 10 durchgeführte Vorverdichtungsbetriebbegrenzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist,und gleichzeitig wird der durch die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 bewirkteKühlungseffektso gesteuert/geregelt, dass er erhöht wird. Dies ermöglicht es,zu vermeiden, dass in dem Motor 3 Klopfen auftritt, ohnedie Verzögerungs-Steuerung/Regelungzur Verzögerungder Zündzeitsteuerungdurchzuführen.Es sollte angemerkt werden, dass bei dem herkömmlichen Motor, der mit einerTurboladervorrichtung ausgestattet ist, im Motor innerhalb diesesBereichs (L5) des angeforderten Antriebdrehmoments TRQ_eng Klopfenauftritt, es sei denn, es wird die Verzögerungssteuerung/-regelung zur Verzögerung derZündzeitsteuerungdurchgeführt. TRQ4 </=TRQ_eng (L6)
[0311] DieserBereich entspricht einem Bereich mit sehr hoher Last, so dass esunmöglichist, durch die Beschränkungdes Vorverdichtungsbetriebs durch die Turboladereinrichtung 10 unddie Kühlungswirkungdurch die Kraftstoff-Verdampfungskühleinrichtung 12 dasAuftreten von Klopfen im Motor 3 zu verhindern. Daher wirddie Verzögerungsteuerung/-regelungzur Verzögerungder Zündzeitsteuerung durchgeführt. Speziellerwird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMDauf einen fetteren Wert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderteAntriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist.Gleichzeitig wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf den Otto-Phasenwert θmsiott gesteuert/geregelt;die Zylinderansaugluftmenge Gcyl wird auf einen in etwa festen Wertgesteuert/geregelt; die Hauptkraftstoffeinspritzrate Rt_Pre wirdauf den Minimalwert Rtmin gesteuert/geregelt und der Einlassrohrabsolutdruck PBAwird so gesteuert/geregelt, dass ein in etwa fester Wert gehaltenwird.
[0312] Wieoben beschrieben, wird gemäß dem Steuer-/Regelsystem1 der vorliegenden Ausführungsformder Basiswert θmsi_baseder Soll-Nebeneinlassnockenphasedann, wenn der Motor sich innerhalb eines Bereichs von TRQ_idle </= TRQ_eng < TRQott (erstervorbestimmter Lastbereich), d.h. in einem Niedriglastbereich, befindet,entsprechend dem angeforderten Antriebdrehmoment TRQ_eng auf einenWert der Seite verzögerterSchließunggesteuert/geregelt, währendsie auf einen Wert vorgestellter Schließung gesteuert/geregelt wird,wenn der Motor sich innerhalb eines Bereichs von TRQott < TRQ_eng < TRQ4 (zweiter vorbestimmterLastbereich), d.h. in einem Hochlastbereich, befindet. Anschließend steuert/regeltdie Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regeleinheit 220 dieNebeneinlassnockenphase θmsiderart, dass sie gleich dem Basiswert θmsi_base wird. Kurz gesagtwird die Ventilschließzeitsteuerungder Einlassventile 6 abhängig von dem angefordertenAntriebsdrehmoment TRQ auf die Stelle verzögerter Schließung oderdie Stelle vorgestellter Schließunggesteuert/geregelt. Demzufolge kann die Ansaugluftmenge, die über daszugeordnete Einlassventil 6 in jeden Zylinder gesaugt wird,abhängigvon der Last des Motors 3 gesteuert/geregelt werden, wodurches möglichwird, die Ansaugluftmenge auf eine genauere und feiner abgestufteWeise als im Stand der Technik zu steuern/regeln und dadurch zuverhindern, dass die Ansaugluftmenge knapp oder überschüssig wird. Demzufolge ist esmöglich,hervorragende Verbrennungsleistung und verringerte Abgasemissionenzu erhalten.
[0313] Fernerwird gemäß des Steuer-/Regelsystems 1 dervorliegenden Ausführungsformdie Nebeneinlassnockenphase θmsiauf den Basiswert θmsi_baseder Soll-Einlassnockenphase gesteuert/geregelt und gleichzeitigder Ladedruck Pc auf den Soll-Ladedruck Pc_cmd gesteuert/geregelt.Insbesondere wird innerhalb des Bereichs von TRQ2 < TRQ_eng < TRQ4, welche einHochlastbereich des Motors ist, in dem herkömmliche Steuerung/Regelungdas Auftreten von Klopfen nicht verhindern konnte, ohne eine Verzögerung derZündzeitsteuerungauszuführen,der Basiswert θmsi_baseder Soll-Nebeneinlassnockenphase so gesetzt, dass der Grad der Vorstellungder Ventilschließzeitsteuerung verringertwird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist.Das heißt,der Basiswert θmsi_baseder Soll-Nebeneinlassnockenphase wird so gesetzt, dass das effektiveKompressionsvolumen größer ist,wenn die Last des Motors größer ist.Ferner wird innerhalb des Bereichs von TRQ2 < TRQ_eng </= TRQ3 der Soll-Ladedruck Pc_cmd auf einenfesten Wert gesetzt, währenddieser innerhalb des Bereichs von TRQ3 < TRQ_eng < TRQ4 auf einen kleineren Wert gesetztwird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment größer ist.Anders ausgedrücktwird innerhalb des Bereichs von TRQ2 < TRQ_eng </= TRQ4 der Ladedruck Pc derart gesteuert/geregelt,dass er nicht ansteigt, sondern gehalten/gedrückt wird (beibehalten wirdoder verringert wird) und gleichzeitig wird innerhalb des Bereichs vonTRQ3 < TRQ_eng < TRQ4 dieser Ladedruckauf einen niedrigeren Wert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderteAntriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist.Wie oben beschrieben, wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi so gesteuert/geregelt,dass das effektive Kompressionsvolumen erhöht wird, wenn die Last desMotors 3 höherist, wodurch selbst in einem Hochlastbereich des Motors der LadedruckPc zur Gewährleistungder angeforderten Motorleistung auf den gehaltenen/gedrückten (beibehaltenenoder verringerten) Zustand gesteuert/geregelt werden kann, ohnediesen zu erhöhenund eine Erhöhungder Temperatur der Ansaugluft kann somit vermieden werden. Diesermöglichtes, den Grenzwert der Zündzeitsteuerung, über welchemdas Auftreten von Klopfen beginnt, ohne Verzögerung der Zündzeitsteuerung auszudehnenund sowohl Verbrennungswirkungsgrad als auch Motorleistung zu verbessern.Demzufolge ist es möglich,Fahrverhalten und Marktfähigkeitzu verbessern.
[0314] Fernerwird innerhalb des Bereichs von TRQott < TRQ_eng < TRQ4 der Motor 3 durch die vorgestellteVentilschließungder Einlassventile 6 in einem Taktbetrieb mit hohem Expansionsverhältnis betriebenwird und daher ist es anders als in einem Fall, in dem die Einlassventile 6 durchdie Otto-Einlassnockenbetätigtwerden, möglich,einen Rückschlagvon Kraftstoff in den Einlassverteiler zu verhindern und Erhöhungen derMenge an Kraftstoff, der in dem Einlassverteiler verbleibt, undder Menge an Kraftstoff, der an der Innenwand des Einlassverteilersund dergleichen haftet, zu vermeiden. Dies ermöglicht es, die Genauigkeitder Steuerung/Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissesund die Drehmomentsteuerung/-regelung in einem Hochlastbereich desMotors zu verbessern. Demzufolge ist es möglich, nicht nur Abgasemissionenzu verringern und das Fahrverhalten zu verbessern, sondern auch dieFunktionslebensdauer der in dem Einlasssystem verwendeten Vorrichtungenwie beispielsweise der Einlassventile 6, zu verlängern.
[0315] Fernerwird der Motor 3 innerhalb des Bereichs von TRQ_idle </= TRQ_eng < TRQott, d.h. wennder Motor in einem Niedriglastbereich ist, durch die verzögerte Schließung derEinlassventile in einem Taktbetrieb mit hohem Expansionsverhältnis betrieben,wodurch es überflüssig wird,die Ansaugluftmenge durch Verwendung des Drosselventils 17 zu verringern.Dies ermöglichtes, die Ansaugluftmenge abhängigvon der Niedriglast des Motors auf einen entsprechenden Wert einzustellen,dabei Pumpverlust zu verhindern und dadurch die Kraftstoffökonomiezu verbessern. Außerdemist es im Unterschied zu einem Fall, in dem der Taktbetrieb mithohem Expansionsverhältnisdurch die vorgestellte Ventilschließung der Einlassventile 6 verwirklichtwird, möglich,die Verflüssigungvon Kraftstoff in den Zylindern und eine instabile Verbrennung ineinem Niedriglastbereich zu verhindern, wenn die Ansauglufttemperaturoder Motortemperatur niedrig ist, wodurch eine hervorragende Verbrennungsleistungdes Motors gewährleistetwird.
[0316] Dadie variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 aufeine hydraulisch betriebene Art ausgestaltet ist, im Vergleich zubeispielsweise einer Art von variabler Einlassventilbetätigungsanordnung,die das Ventilelement des Einlassventils 6 durch die elektromagnetischeKraft eines Magneten betätigt,ist es möglich,das Einlassventil 6 in einem Bereich höherer Last des Motors zuverlässig zu öffnen undzu schließenund Energieverbrauch und Betriebsgeräusche des Einlassventils zuverringern.
[0317] Fernerist die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 soausgestaltet, dass sie in der Lage ist, nicht nur eine Ventilschließzeitsteuerung derEinlassventile, sondern auch deren Ventilhub je nach Bedarf zu verändern, wenndie Nebeneinlassnockenphase θmsiinnerhalb eines Bereichs von 120 bis 180 Grad liegt. Daher ist esdurch Steuerung/Regelung des Ventilhubs auf einen kleineren Wertmöglich,die Geschwindigkeit mit der Ansaugluft in die Verbrennungskammerströmendzu erhöhen,um dadurch den Fluss des Gemischs innerhalb des Zylinders zu erhöhen unddadurch den Verbrennungswirkungsgrad zu verbessern.
[0318] Fernerist es durch eine Kombination des Einlassventilbetätigungsmechanismus 50 einschließlich derHaupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44, der Haupt-und Nebeneinlassnockenwellen 41 und 42, des Verbindungsmechanismus 52 und desEinlassventilhebels 51 und des variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 möglich, eineKonstruktion zu verwirklichen, die es ermöglicht, dass die Nebeneinlassnockenphase θmsi, d.h.die Ventilschließzeitsteuerungund die Ventilhubmenge des Einlassventils 6, je nach Bedarfverändertwerden können.
[0319] Fernerwird innerhalb des Bereichs von TRQ1 < TRQ_eng < TRQ4 in der Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 Kraftstoffvon dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 zu den lipophilenFilmplatten 14 eingespritzt, um den Zylindern zugeleitetzu werden. In diesem Fall wird der Kraftstoff 14 zu dünnen Filmenauf den Oberflächender lipophilen Filmplatten 14 geformt und anschließend durchdie Wärmeder Ansaugluft deren Temperatur durch Vorverdichtungsbetrieb desTurboladers 10 um ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff zubilden, erhöhtwurde, verdampft und gleichzeitig wird die Ansaugluft gekühlt, indemihr die fürdie Verdampfung des Kraftstoffs aufgewendete Verdampfungswärme entzogen wird.Wenn sich das Gemisch gebildet hat, kann somit die Ansaugluftkühlwirkungerhalten werden, wodurch der Grenzwert der Zündzeitsteuerung, jenseits welchemKlopfen beginnt aufzutreten, ohne Verzögerung der Zündzeitsteuerungweiter ausgedehnt werden kann.
[0320] Fernerwird innerhalb des Bereichs von TRQ1 < TRQ_eng < TRQ4 die HauptkraftstoffeinspritzrateRt_Pre, welche ein Verhältnisder Hauptkraftstoffeinspritzmenge TOUT_main des aus den Haupteinspritzventilen 4 eingespritztenKraftstoffs zu der Gesamtkraftstoffeinspritzmenge TOUT ist, aufeinen kleineren Wert gesetzt, wenn das angeforderte AntriebsdrehmomentTRQ_eng größer ist.Anders ausgedrücktwird dann, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist,d.h. wenn die Last des Motors höherist, um den Grad des Temperaturanstiegs der Ansaugluft aufgrundder Vorverdichtung zu erhöhen,das Verhältnis[(100 – Rt_Pre)/100]der Nebenkraftstoffeinspritzmenge TOUT_sub an Kraftstoff der ausdem Nebenkraftstoffeinspritzventil 50 eingespritzt wird,auf einen größeren Wertgesetzt, wodurch abhängigvom Grad des Temperaturanstiegs der Ansaugluft der Ansaugluftkühleffektdurch die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 aufgeeignetere Weise erhalten werden kann.
[0321] Obwohlferner in der oben beschriebenen Ausführungsform innerhalb einesBereichs von TRQ_eng < TRQott(dritter vorbestimmter Lastbereich) die Einlassventile 6 zurSeite verzögerter Schließung hingesteuert/geregelt werden, ist dies nicht begrenzend, sondern stattdessenkönneninnerhalb dieses Bereichs die Einlassventile 6 zur Seite vorgestellterSchließunghin gesteuert/geregelt werden. In diesem Fall ist es nur erforderlich,dass das ECU 2 (Ventilhubbetrag-Bestimmungsmittel) dieerwähnteNebeneinlassnockenphase θmsinach Maßgabedes angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng in einen Bereich von120 bis 180 Grad setzt, wodurch der Ventilhubbetrag auf einen kleinerenWert als den Maximalwert gesetzt wird. Genauer ist es nur erforderlich,dass der Ventilhubbetrag auf einen kleineren Wert gesteuert/geregeltwird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng kleiner ist.Wenn der Ventilhubbetrag derart gesteuert/geregelt wird, wird dieGeschwindigkeit, mit der die Ansaugluft in die Verbrennungskammerströmt, erhöht, um denFluss des Gemischs innerhalb des Zylinders zu erhöhen, waszu einer erhöhtenVerbrennungsgeschwindigkeit beiträgt. Demzufolge ist es selbstdann, wenn die Ansauglufttemperatur oder Motortemperatur niedrigist, in einem Niedriglastbereich des Motors möglich, Verflüssigungdes Kraftstoffs aufgrund der vorgestellten Ventilschließung der Einlassventile 6 zuverhindern, wodurch eine stabile Verbrennung des Motors gewährleistetwird.
[0322] Obwohles sich bei dieser Ausführungsform umein Beispiel handelt, in welchem der Turbolader 10 alsVorverdichtungseinrichtung verwendet ist, ist die Vorverdichtungseinrichtungnicht darauf begrenzt, sondern es kann jegliche Art verwendet werden,solange sie einen Vorverdichtungsbetrieb der Ansaugluft ausführen kann.Es kann z.B. ein mechanischer Typ wie beispielsweise ein Verdichter,verwendet werden.
[0323] Obwohldie Ausführungsformein Beispiel darstellt, in welchem die Hauptkraftstoffeinspritzventile 4 durchDirekteinspritzventile implementiert sind, ist dies nicht begrenzend,sondern diese können durch Öffnungseinspritz-Ventile,die in dem Einlassrohr 8 angeordnet sind, implementiertsein.
[0324] Wennder variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 fernerkeine hohe Ansprechempfindlichkeit aufweisen muss (z.B. wenn erin dem erwähntenEinlassventil-Steuer-/Regelprozess nur entweder verzögerte Schließungssteuerung-/Regelungoder vorgestellte Schließsteuerung/-regelung verrichtenmuss), können ähnlich wiebeim variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 die Öldruckpumpe 63 undder Magnetventilmechanismus 64 anstelle des Öldruckkolbenmechanismus 73 und desElektromotors 74 verwendet werden. In diesem Fall kanndas Steuer-/Regelsystem 1 wie in 54 gezeigt, konfiguriert sein.
[0325] Wiein 54 gezeigt, istdieses Steuer-/Regelsystem 1 mit einem DUY_msi-Berechnungsabschnitt 300 undeinem Drosselventilöffnungs-Steuer-/Regelabschnitt 301 anstelledes DUTY_th-Berechnungsabschnitts 200 und des Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitts 220 ausgestattet.In dem DUTY_msi-Berechnungsabschnitt 300 wird die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd berechnet,indem entsprechend des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_engeine Tabelle durchsucht wird und anschließend wird die Steuer-/RegeleingabeDUTY_msi berechnet, indem entsprechend der berechneten Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmdeine Tabelle durchsucht wird. Ferner wird in dem Drosselventilöffnungs-Steuer-/Regelabschnitt 301 derSoll-ÖffnungsgradTH_cmd mit demselben Steuer-/Regelalgorithmus wie dem oben beschriebenenfür denersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 entsprechend derZylinderansaugluftmenge Gcyl und der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd berechnet und anschließend wirddie Steuer-/Regeleingabe DUTY_th mit demselben Steuer-/Regelalgorithmus wiedem oben fürden zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 beschriebenenentsprechend dem berechneten Soll-Öffnungsgrad TH_cmd berechnet. Wenndas Steuer-/Regelsystem 1 wie oben konfiguriert ist, istes selbst dann, wenn der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 eineniedrige Ansprechempfindlichkeit aufweist, möglich, die Nebeneinlassnockenphase θmsi genauzu steuern/regeln, währendein nachteiliger Einfluss der niedrigen Ansprechempfindlichkeitdes variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 vermiedenwird.
[0326] Fernerist die Ausführungsformein Beispiel, in welchem der Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitt 220 sowohlmit dem ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 als auchdem zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 ausgestattetist, wobei dies nicht begrenzend ist, sondern er kann auch nur mitdem ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 ausgestattetsein. In diesem Fall ist es nur erforderlich, dass die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msientsprechend der Soll-Nebeneinlassnockenphasemsi_cmd, die durch den ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 berechnetwird, durch Durchsuchen einer Tabelle berechnet wird.
[0327] Fernerist das Steuer-/Regelsystem gemäß der vorliegendenErfindung nicht nur gemäß obiger Ausführungsformauf den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs anwendbar, sondernauch auf solche Verbrennungsmotoren, wie sie an Booten installiert sind.
[0328] EinFachmann erkennt ferner, dass das Vorhergehende eine bevorzugteAusführungsformder vorliegenden Erfindung ist, und dass verschiedene Änderungenund Modifikationen durchgeführtwerden können,ohne von deren Sinn und Rahmen abzuweichen.
[0329] EinVentilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor,das in der Lage ist, die Ansaugluftmenge genau und empfindlich zu steuern/regelnund dadurch einen hervorragenden Verbrennungszustand und verringerteAbgasemissionen zu erhalten. Das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystemsteuert/regelt übereine Anordnung zur variablen Einlassventilbetätigung variabel und wunschgemäß die Ventilschließzeitsteuerungeines Einlassventils im Hinblick auf dessen Ventilöffnungszeitsteuerung.Die ECU des Motors bestimmt einen Basiswert einer Soll-Nebeneinlassnockenphasegemäß des angefordertenAntriebsdrehmoments des Motors. Die ECU berechnet eine Steuer-/Regeleingabefür dieAnordnung zur variablen Einlassventilbetätigung, so dass die Zylinderansaugluftmenge sicheiner Soll-Ansaugluftmenge annähert,und gleichzeitig ist die Nebeneinlassnockenphase auf den Basiswertder Soll-Nebeneinlassnockenphase begrenzt.

权利要求:
Claims (17)
[1] Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einenVerbrennungsmotor zur variablen Steuerung/Regelung einer Ventilschließzeitsteuerungeines Einlassventils bezüglichseiner Ventilöffnungszeitsteuerungmittels einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung, wobeidas Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem umfasst: ein Lasterfassungsmittelzum Erfassen einer Last des Motors; ein Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel zumBestimmen der Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils nach Maßgabeder erfassten Last des Motors; und ein Steuer-/Regelmittelzum Steuern/Regeln der Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungnach Maßgabeder bestimmten Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils.
[2] Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch1, in welchem das Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmitteldie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils bezüglicheiner vorbestimmten Zeitsteuerung, in welcher in einem Verbrennungstaktdes Motors ein Expansionsverhältnisgleich einem Kompressionsverhältniswird, verzögertist, wenn die Last des Motors in einem ersten vorbestimmten Lastbereichliegt, und die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils bezüglichder vorbestimmten Zeitsteuerung vorgestellt ist, wenn die Last desMotors in einem zweiten vorbestimmten Lastbereich oberhalb des erstenvorbestimmten Lastbereichs liegt.
[3] Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch1, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungdurch eine hydraulisch angetriebene Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerunggebildet ist, welche durch Zuführungeines Öldrucksangetrieben ist, und wobei das Steuer-/Regelmittel den zu der hydraulischangetriebenen Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung zugeführten Öldruck steuert/regelt.
[4] Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch1, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungderart eingerichtet ist, dass sie in der Lage ist, einen Ventilhubbetragdes Einlassventils wunschgemäß zu ändern.
[5] Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch1, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungderart eingerichtet ist, dass sie in der Lage ist, einen Ventilhubbetragdes Einlassventils wunschgemäß zu ändern, undin welchem das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem ferner einVentilhubbetrag-Bestimmungsmittelumfasst, zum Bestimmen des Ventilhubbetrags des Einlassventils,so dass der Ventilhubbetrag des Einlassventils dann, wenn die Lastdes Motors in einem dritten vorbestimmten Bereich unterhalb einervorbestimmten Last liegt, kleiner ist als dann, wenn die Last desMotors nicht unterhalb der vorbestimmten Last liegt, und wobeidas Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmitteldie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils bezüglicheiner vorbestimmten Zeitsteuerung, in welcher in einem Verbrennungstaktdes Motors ein Expansionsverhältnis gleicheinem Kompressionsverhältniswird, vorgestellt ist, wenn die Last des Motors innerhalb des drittenvorbestimmten Lastbereichs liegt, und wobei das Steuer-/Regelmitteldie Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe derbestimmten Ventilschließzeitsteuerungund des bestimmten Ventilhubbetrags des Einlassventils steuert/regelt.
[6] Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch4, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungumfasst: einen Einlasskipphebel zum Betätigen des Einlassventils durcheine Drehbewegung desselben, um das Einlassventil zu öffnen undzu schließen; einbewegliches Drehgelenk zum drehbaren Halten des Einlasskipphebels; eineerste Einlassnockenwelle und eine zweite Einlassnockenwelle, welchesich mit derselben Drehgeschwindigkeit drehen; einen variablenEinlassnockenphasen-Mechanismus zum Variieren einer relativen Phasezwischen der ersten Einlassnockenwelle und der zweiten Einlassnockenwelle; einenersten Einlassnocken, welcher an der ersten Einlassnockenwelle für eine Drehungmit der Drehung der ersten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, umdadurch zu bewirken, dass der Einlasskipphebel um das Drehgelenkschwenkt; und einen zweiten Einlassnocken, welcher an der zweiten Einlassnockenwellezur Drehung mit der Drehung der zweiten Einlassnockenwelle bereitgestelltist, um dadurch das Drehgelenk zu bewegen, um welches der Einlasskipphebelgeschwenkt wird.
[7] Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch5, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungumfasst: einen Einlasskipphebel zum Betätigen des Einlassventils durcheine Drehbewegung desselben, um das Einlassventil zu öffnen undzu schließen; einbewegliches Drehgelenk zum drehbaren Halten des Einlasskipphebels; eineerste Einlassnockenwelle und eine zweite Einlassnockenwelle, welchesich mit derselben Drehgeschwindigkeit drehen; einen variablenEinlassnockenphasen-Mechanismus zum Variieren einer relativen Phasezwischen der ersten Einlassnockenwelle und der zweiten Einlassnockenwelle; einenersten Einlassnocken, welcher an der ersten Einlassnockenwelle für eine Drehungmit der Drehung der ersten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, umdadurch zu bewirken, dass der Einlasskipphebel um das Drehgelenkschwenkt; und einen zweiten Einlassnocken, welcher an der zweiten Einlassnockenwellezur Drehung mit der Drehung der zweiten Einlassnockenwelle bereitgestelltist, um dadurch das Drehgelenk zu bewegen, um welches der Einlasskipphebelgeschwenkt wird.
[8] Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zumSteuern/Regeln eines Ladedrucks von Ansaugluft mittels einer ineinem Einlasskanal bereitgestellten Verdichtungseinrichtung sowiezum variablen Steuern/Regeln einer Ventilschließzeitsteuerung eines Einlassventilsin Bezug auf eine Ventilöffnungszeitsteuerungdes Einlassventils mittels einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung, wobeidas Steuer-/Regelsystem umfasst: ein Lasterfassungsmittel zumErfassen einer Last des Motors; ein Soll-Ladedruck-Einstellmittelzum Einstellen eines Soll-Ladedrucksals ein Sollwert der Ladedrucksteuerung/Regelung nach Maßgabe dererfassten Last des Motors; eine Verdichtungssteuer-/Regelmittelzum Steuern/Regeln der Verdichtungseinrichtung nach Maßgabe deseingestellten Soll-Ladedrucks; einSoll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel zumEinstellen einer Soll-Ventilschließzeitsteuerung als ein Sollwertder Ventilschließzeitsteuerungs-Steuerung-/Regelungdes Einlassventils, so dass dann, wenn die erfasste Last des Motorsin dem vorbestimmten Hochlastbereich oberhalb einer vorbestimmtenLast liegt, die Soll-Ventilschließzeitsteuerung auf eine solcheZeitsteuerung eingestellt wird, dass sich in dem Verbrennungstaktdas Expansionsverhältnisdem Kompressionsverhältnisannähert, wenndas Expansionsverhältnisgrößer alsdas Kompressionsverhältnisist und die erfasste Last des Motors höher ist; und ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelmittelzum Steuern/Regeln der Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungnach Maßgabeder eingestellten Soll-Ventilschließzeitsteuerung.
[9] Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchem dasSoll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmitteldie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils in Bezug auf eine vorbestimmte Zeitsteuerung,in welcher in einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis gleicheinem Kompressionsverhältniswird, auf eine vorgestellte Zeitsteuerung einstellt, wenn die Lastdes Motors innerhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs liegt.
[10] Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchemdas Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmitteldie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils auf eine Zeitsteuerung einstellt, in welcherin einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis größer istals ein Kompressionsverhältnis, wenndie Last des Motors ein vorbestimmter Niedriglastbereich unterhalbdes vorbestimmten Hochlastbereichs liegt.
[11] Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 10, in welchemdas Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmitteldie Ventilschließzeitsteuerungdes Einlassventils in Bezug auf eine vorbestimmte Zeitsteuerung,in welcher in dem Verbrennungstakt des Motors das Expansionsverhältnis gleichdem Kompressionsverhältniswird, auf eine verzögerteZeitsteuerung einstellt.
[12] Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchemdas Soll-Ladedruck-Einstellmittelden Soll-Ladedruck bei höhererMotorlast auf einen kleineren Wert einstellt, wenn die Last desMotors innerhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs liegt.
[13] Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchemdie Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung durch eine hydraulischangetriebene Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung gebildetwird, welche durch die Zuführungeines Öldrucksangetrieben wird, und wobei das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelmittelden der hydraulisch angetriebenen Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerungzugeführten Öldruck steuert/regelt.
[14] Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchemdie Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung derart eingerichtetist, dass sie dazu in der Lage ist, einen Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern.
[15] Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 14, in welchemdie Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung umfasst: einenEinlasskipphebel zum Betätigendes Einlassventils durch eine Drehbewegung desselben, um das Einlassventilzu öffnenund zu schließen; einbewegliches Drehgelenk zum drehbaren Halten des Einlasskipphebels; eineerste Einlassnockenwelle und eine zweite Einlassnockenwelle, welchesich mit derselben Drehgeschwindigkeit drehen; einen variablenEinlassnockenphasen-Mechanismus zum Variieren einer relativen Phasezwischen der ersten Einlassnockenwelle und der zweiten Einlassnockenwelle; einenersten Einlassnocken, welcher an der ersten Einlassnockenwelle für eine Drehungmit der Drehung der ersten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, umdadurch zu bewirken, dass der Einlasskipphebel um das Drehgelenkschwenkt; und einen zweiten Einlassnocken, welcher an der zweiten Einlassnockenwellezur Drehung mit der Drehung der zweiten Einlassnockenwelle bereitgestelltist, um dadurch das Drehgelenk zu bewegen, um welches der Einlasskipphebelgeschwenkt wird.
[16] Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchemder Motor umfasst: ein erstes Kraftstoffeinspritzventils zumEinspritzen von Kraftstoff, um den Kraftstoff in einen Zylindereinzuleiten; und eine Ansaugluft-Kühleinrichtung, welche in demEinlasskanal an einer Stelle stromabwärts der Verdichtungseinrichtungangeordnet ist, zum Kühlenvon Ansaugluft von der Verdichtungseinrichtung und wobei dieAnsaugluft-Kühleinrichtungumfasst: lipophile Filmplatten, an deren Oberfläche lipophile Filmemit einer Affinitätfür Kraftstoffausgebildet sind; und ein zweites Kraftstoffeinspritzventilzum Einspritzen von Kraftstoff in Richtung der lipophilen Filmplatten, umdadurch den Kraftstoff dem Zylinder zuzuleiten.
[17] Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 16, ferner umfassendein Kraftstoffeinspritzverhältnis-Einstellmittel,um ein erstes Kraftstoffeinspritzverhältnis einer von dem erstenKraftstoffeinspritzventil einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu einerdem Zylinder zuzuführendenKraftstoffmenge sowie ein zweites Kraftstoffeinspritzverhältnis einerdurch das zweite Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzenden Kraftstoffmengezu der dem Zylinder zuzuführendenKraftstoffmenge nach Maßgabeder Last des Motors derart einzustellen, dass das zweite Kraftstoffeinspritzverhältnis größer ist,wenn die Last des Motors höherist.

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2008-01-03| 8110| Request for examination paragraph 44|

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2011-10-16| R016| Response to examination communication|

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2014-08-11| R016| Response to examination communication|

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2019-12-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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