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DE10145495A1 - Ventileinstellungssteuervorrichtung und Ventileinstellungssteuerverfahren für Verbrennungsmotoren - Google Patents

Ventileinstellungssteuervorrichtung und Ventileinstellungssteuerverfahren für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number
DE10145495A1
DE10145495A1 DE10145495A DE10145495A DE10145495A1 DE 10145495 A1 DE10145495 A1 DE 10145495A1 DE 10145495 A DE10145495 A DE 10145495A DE 10145495 A DE10145495 A DE 10145495A DE 10145495 A1 DE10145495 A1 DE 10145495A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve
engine
valve timing
cam
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10145495A
Other languages
English (en)
Inventor
Ken Ogawa
Isao Komoriya
Yasunori Ehara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of DE10145495A1 publication Critical patent/DE10145495A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Es wird eine Ventileinstellungssteuervorrichtung für die Verwendung in einem Direkteinspritzungstyp-Verbrennungsmotor (3) geschaffen, um zu ermöglichen, daß eine Ventileinstellung geeignet gesetzt wird in Abhängigkeit von einer Last des Motors, selbst in einem geschichteten Verbrennungsmodus. Der Verbrennungsmotor (3) besitzt einen Ventileinstellungsänderungsmechanismus zum Ändern einer Ventileinstellung wenigstens eines Einlaßventils (8) und/oder eines Auslaßventils (9), so daß er in einem Verbrennungsmodus betrieben wird, der zwischen einem gleichmäßigen Verbrennungsmodus, in welchem ein Kraftstoff während eines Einlaßhubes in einen Zylinder eingespritzt wird, und einem geschichteten Verbrennungsmodus, in welchem ein Kraftstoff in einem Kompressionshub in einen Zylinder eingespritzt wird, umgeschaltet wird. Die Ventileinstellungssteuervorrichtung umfaßt eine Soll-Drehmomentermittlungseinheit zum Ermitteln eines Soll-Drehmoments, das vom Verbrennungsmotor (3) abgegeben wird, auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Gaspedalöffnung, sowie eine Ventileinstellungsermittlungseinheit zum Ermitteln der Ventileinstellung in Abhängigkeit vom Soll-Drehmoment und der Motordrehzahl.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung verzieht sich allgemein auf eine Ventileinstel­ lungssteuervorrichtung und ein Ventileinstellungssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, und insbesondere auf eine Ventileinstellungssteuervor­ richtung und ein Ventileinstellungssteuerverfahren für einen Verbrennungs­ motor, der mit einem Ventileinstellungsänderungsmechanismus ausgerüstet ist, um eine Ventilsteuerung für wenigstens ein Einlaßventil und/oder ein Auslaßventil zu ändern, so daß der Motor in einem Verbrennungsmodus betrieben wird, der zwischen einem gleichmäßigen Verbrennungsmodus, in dem eine Kraftstoffeinspritzung während eines Einlaßhubes ausgeführt wird, und einem geschichteten Verbrennungsmodus, in welchem eine Kraftstoff­ einspritzung in einem Kompressionshub ausgeführt wird, umgeschaltet wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine herkömmliche Ventileinstellungssteuervorrichtung für einen Verbren­ nungsmotor des obenerwähnten Typs ist z. B. bekannt aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 7-301144. Ein in diesem Dokument beschriebener Verbrennungsmotor umfaßt einen Nockenphasenänderungs­ mechanismus, der die Phase eines Einlaßnockens (im folgenden als "Noc­ kenphase" bezeichnet) für eine Kurbelwelle als ein Ventileinstellungsände­ rungsmechanismus ändert. Eine Änderung der Nockenphase führt zu einer Änderung der Ventilsteuerung eines Einlaßventils, d. h. einer Überlappung des Einlaßventils mit dem Auslaßventil, und so weiter, was zu einer Ände­ rung einer Füllungseffizienz und einer internen Abgasrückführung (EGR) führt. Die offenbarte Ventileinstellungssteuervorrichtung setzt eine Soll- Nockenphase entsprechend der Motordrehzahl und einer Last, die durch eine Drosselklappenöffnung dargestellt wird, so daß die Nockenphase so geregelt wird, daß die Soll-Nockenphase erreicht wird, um somit eine für die Last des Verbrennungsmotors geeignete Motorleistung zu erhalten und die Abgaseigenschaften zu verbessern.
Eine weitere bekannte Ventileinstellungssteuervorrichtung für einen Verbren­ nungsmotor ist z. B. beschrieben im japanischen Patent Nr. 2630632. Der offenbarte Verbrennungsmotor umfaßt einen Nockenprofilumschaltmecha­ nismus als einen Ventileinstellungsänderungsmechanismus, der einen Einlaßnocken und einen Auslaßnocken aufweist, die aus einem Niedrigdreh­ zahlnocken bzw. einen Hochdrehzahlnocken bestehen, die voneinander verschiedene Nockenprofile aufweisen, so daß das Nockenprofil jedes Nockens zwischen dem Niedrigdrehzahlnocken und dem Hochdrehzahlnoc­ ken umgeschaltet wird. Das Umschalten des Nockenprofils veranlaßt eine Änderung der Ventilsteuerzeiten des Einlaßventils und des Auslaßventils, d. h. des Maßes des Ventilhubes und so weiter, was zu einer Änderung der Füllungseffizienz führt. In dieser Ventileinstellungssteuervorrichtung wird das Nockenprofil auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Basiskraftstoff­ einspritzzeit umgeschaltet, die berechnet wird auf der Grundlage der Mo­ tordrehzahl und einer Last, die durch einen Einlaßleitungsinnendruck repräsentiert wird, um somit eine für die Last des Verbrennungsmotors geeignete Motorleistung bereitzustellen.
Ein neuerer Verbrennungsmotor, der als ein Direkteinspritzungstyp bekannt ist, spritzt ferner einen Kraftstoff direkt in einen Zylinder ein und wird in einem Verbrennungsmodus betrieben, der zwischen einem gleichmäßigen Ver­ brennungsmodus und einem geschichteten Verbrennungsmodus umge­ schaltet wird, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern (siehe z. B. offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 11-22508). In diesem Ver­ brennungsmotor wird der geschichtete Verbrennungsmodus während eines Betriebs mit extrem geringer Last ausgeführt, wie z. B. im Leerlauf, indem eine Kraftstoffeinspritzung während eines Einlaßhubes bei einer im wesentli­ chen vollständig geöffneten Drosselklappe ausgeführt wird, um eine große Menge an Einlaßluft in einen Zylinder zu leiten und ein sehr viel magereres Luft/Kraftstoff-Verhältnis als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu verbrennen. Andererseits wird der gleichmäßige Verbrennungsmodus während anderer Betriebszustände als dem Betriebszustand mit extrem niedriger Last ausgeführt, wobei eine Kraftstoffeinspritzung während eines Kompressionshubes ausgeführt wird und eine Drosselklappenöffnung entsprechend einer Last gesteuert wird, die durch die Motordrehzahl und eine Gaspedalöffnung dargestellt wird, um die Menge der Einlaßluft zu steuern für die Verbrennung eines fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses als im geschichteten Verbrennungsmodus.
Der vorangehende Nockenphasenänderungsmechanismus und der Profilum­ schaltmechanismus können, obwohl sie zur Verbesserung der Abgaseigen­ schafen und der Motorleistung beitragen, folgende Probleme aufweisen, wenn sie im herkömmlichen Direkteinspritzungstyp-Verbrennungsmotor verwendet werden. Wie oben beschrieben worden ist, öffnet der Direktein­ spritzungstyp-Verbrennungsmotor die Drosselklappe im wesentlichen vollständig während eines Betriebs mit extrem geringer Last, wie z. B. dem Leerlauf, um den geschichteten Verbrennungsmodus mit einer großen Menge von in einen Zylinder geleiteter Einlaßluft auszuführen, so daß die Drosselklappenöffnung, der absolute Einlaßleitungsinnendruck und die Menge der Einlaßluft extrem groß werden, was den Verbrennungsmotor veranlaßt, Verhalten aufzuweisen, die denjenigen eines normalen Einlaßan­ schluß-Einspritztyp-Verbrennungsmotors entgegengesetzt sind. Andererseits setzt der herkömmliche Nockenphasenänderungsmechanismus seine Soll- Nockenphase entsprechend der Drosselklappenöffnung als ein Parameter, der die Last darstellt, während der Nockenprofilumschaltmechanismus das Nockenprofil in Reaktion auf den Einlaßleitungsinnendruck umschaltet, der die Last darstellt. Wenn somit ein Ventileinstellungsänderungsmechanismus im herkömmlichen Direkteinspritzungstyp-Verbrennungsmotor einfach kombiniert wird, kann im geschichteten Verbrennungsmodus keine für eine Last geeignete Ventilsteuerung eingestellt werden, wobei als Ergebnis der Motor nicht die benötigte Motorleistung und die innere EGR (Abgasrückfüh­ rung) sicherstellen kann, was dazu führt, daß die Abgaseigenschaften, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Betriebsfähigkeit beeinträchtigt werden.
AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung soll das obenerwähnte Problem lösen, wobei ihre Aufgabe darin besteht, eine Ventileinstellungssteuervorrichtung und ein Ventileinstellungssteuerverfahren zu schaffen, die für die Verwendung in einem Direkteinspritzungstyp-Verbrennungsmotor geeignet sind, und die fähig sind, eine Ventilsteuerung entsprechend einer Motorlast auch im geschichteten Verbrennungsmodus geeignet einzustellen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß dem ersten Aspekt der vorlie­ genden Erfindung eine Ventileinstellungssteuervorrichtung für einen Ver­ brennungsmotor geschaffen, der mit einem Ventileinstellungsänderungsme­ chanismus ausgerüstet ist, um eine Ventilsteuerung wenigstens eines Einlaßventils und/oder eines Auslaßventils so zu ändern, daß der Motor in einem Verbrennungsmodus betrieben wird, der zwischen einem gleichmäßi­ gen Verbrennungsmodus, in welchem ein Kraftstoff während eines Einlaßhu­ bes in einen Zylinder eingespritzt wird, und einem geschichteten Verbren­ nungsmodus, in welchem ein Kraftstoff in einem Kompressionshub in einen Zylinder eingespritzt wird, umgeschaltet wird.
Eine Ventileinstellungssteuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: ein Motordrehzahlerfassungsmittel zum Erfassen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors; ein Gaspedalöff­ nungserfassungsmittel zum Erfassen einer Öffnung eines Gaspedals; ein Soll-Drehmomentermittlungsmittel zum Ermitteln eines Soll-Drehmoments, das vom Verbrennungsmotor ausgegeben wird, auf der Grundlage der erfaßten Motordrehzahl und der Gaspedalöffnung; und ein Ventileinstel­ lungsermittlungsmittel zum Ermitteln der Ventileinstellung entsprechend dem ermittelten Soll-Drehmoment und der Motordrehzahl.
Der Verbrennungsmotor wird in einem Verbrennungsmodus betrieben, der zwischen dem gleichmäßigen Verbrennungsmodus, in welchem der Kraftstoff in einem Einlaßhub in einen Zylinder eingespritzt wird, und dem geschichte­ ten Verbrennungsmodus, in welchem der Kraftstoff in einem Kompressions­ hub eingespritzt wird, umgeschaltet wird. Ferner wird gemäß der Ventilein­ stellungssteuervorrichtung im ersten Aspekt ein vom Verbrennungsmotor ausgegebenes Soll-Drehmoment ermittelt auf der Grundlage der erfaßten Motordrehzahl und der Gaspedalöffnung, wobei eine Ventileinstellung für das Einlaßventil und/oder das Auslaßventil entsprechend dem ermittelten Soll- Drehmoment und der Motordrehzahl ermittelt wird. Auf diese Weise wird die Ventileinstellung entsprechend dem Soll-Drehmoment und der Motordrehzahl ermittelt, während das Soll-Drehmoment als ein Drehmoment ermittelt wird, das vom Verbrennungsmotor abgegeben werden soll, auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Gaspedalöffnung, die eine Last des Motors darstellt. Es ist somit möglich, die Ventileinstellung entsprechend dem Soll- Drehmoment, d. h. der Last, einzustellen und die Ventileinstellung entspre­ chend der Last geeignet einzustellen, ohne sie durch die Drosselklappenöff­ nung, den Einlaßleitungsinnendruck, die Einlaßluftmenge und so weiter zu beeinflußt zu werden, selbst im geschichteten Verbrennungsmodus. Als Ergebnis kann die Füllungseffizienz geeignet gesteuert werden, um die benötigte Motorleistung sicherzustellen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Ventileinstellungssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor geschaffen, der einen Ventileinstellungsänderungsme­ chanismus zum Ändern einer Ventileinstellung wenigstens eines Einlaßven­ tils und/oder eines Auslaßventils aufweist, so daß der Motor in einem Verbrennungsmodus betrieben wird, der zwischen einem gleichmäßigen Verbrennungsmodus, in welchem ein Kraftstoff während eines Einlaßhubes in einen Zylinder eingespritzt wird, und einem geschichteten Verbrennungs­ modus, in welchem ein Kraftstoff in einem Kompressionshub in einen Zylinder eingespritzt wird, umgeschaltet wird.
Das Ventileinstellungssteuerverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte umfaßt: Erfassen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors; Erfassen einer Öffnung eines Gaspedals; Ermitteln eines Soll-Drehmoments, das vom Verbrennungsmotor ausgegeben wird, auf der Grundlage der erfaßten Motordrehzahl und der Gaspedalöffnung; und Ermitteln der Ventileinstellung entsprechend dem ermittelten Soll-Drehmoment und der Motordrehzahl.
Dieses Steuerverfahren bietet die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie oben beschrieben ist bezüglich der Ventileinstellungssteuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
In der Ventileinstellungssteuervorrichtung enthält der Ventileinstellungsände­ rungsmechanismus vorzugsweise einen Nockenphasenänderungsmecha­ nismus zum Ändern einer Nockenphase bezüglich einer Kurbelwelle wenig­ stens eines Einlaßnockens zum Öffnen und Schließen des Einlaßventils und/oder eines Auslaßnockens zum Öffnen und Schließen des Auslaßventils; wobei das Ventileinstellungsermittlungsmittel ein Soll- Nockenphasenermittlungsmittel enthält zum Ermitteln einer Soll- Nockenphase für die Nockenphase in Abhängigkeit vom Soll-Drehmoment und der Motordrehzahl.
Mit der obenbeschriebenen Konfiguration wird die Soll-Nockenphase für den Einlaßnocken und/oder den Auslaßnocken in Abhängigkeit vom Soll- Drehmoment und der Motordrehzahl ermittelt, wobei die Ist-Nockenphase auf die Soll-Nockenphase geregelt wird, so daß die Nockenphase geeignet geregelt werden kann in Abhängigkeit von der Last, um die Füllungseffizienz und eine innere EGR geeignet zu steuern, um somit zu ermöglichen, die benötigte Motorleistung sicherzustellen und die Abgaseigenschaften zu verbessern.
Ferner enthält in der Ventileinstellungssteuerung der Ventileinstellungsände­ rungsmechanismus vorzugsweise einen Nockenphasenänderungsmecha­ nismus zum Ändern einer Nockenphase bezüglich einer Kurbelwelle für wenigstens einen Einlaßnocken zum Öffnen und Schließen des Einlaßventils und/oder einen Auslaßnocken zum Öffnen und Schließen des Auslaßventils, wobei der Schritt der Änderung einer Ventileinstellung die Änderung einer Nockenphase bezüglich einer Kurbelwelle für wenigstens einen Einlaßnoc­ ken zum Öffnen und Schließen des Einlaßventils und/oder einen Auslaßnoc­ ken zum Öffnen und Schließen des Auslaßventils enthält, und wobei der Schritt des Ermittelns des Ventils die Ermittlung einer Soll-Nockenphase für die Nockenphase in Abhängigkeit vom Soll-Drehmoment und der Motordreh­ zahl enthält.
Diese bevorzugte Ausführungsform des Steuerverfahrens bietet die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie sie von der entsprechenden bevorzugten Ausführungsform der Ventileinstellungssteuervorrichtung geschaffen werden.
In der Ventileinstellungssteuervorrichtung enthält der Ventileinstellungsände­ rungsmechanismus vorzugsweise einen Nockenprofilumschaltmechanismus zum Umschalten wenigstens eines Einlaßnockens zum Öffnen und Schlie­ ßen des Einlaßventils und/oder eines Auslaßnockens zum Öffnen und Schließen des Auslaßventils auf einen von mehreren Nocken mit voneinan­ der verschiedenen Nockenprofilen; wobei das Ventileinstellungsermittlungs­ mittel ein Nockenprofilumschaltmittel enthält zum Umschalten des Nocken­ profils in Abhängigkeit vom Soll-Drehmoment und der Motordrehzahl.
Da mit der obenbeschriebenen Konfiguration das Nockenprofil für den Einlaßnocken und/oder den Auslaßnocken in Abhängigkeit vom Soll- Drehmoment und der Motordrehzahl umgeschaltet wird, kann das Nocken­ profil in Abhängigkeit von der Last geeignet umgeschaltet werden, um zu ermöglichen, eine benötigte Motorleistung sicherzustellen.
Im Ventileinstellungssteuerverfahren enthält der Ventileinstellungsände­ rungsmechanismus vorzugsweise einen Nockenprofilumschaltmechanismus zum Umschalten wenigstens eines Einlaßnockens zum Öffnen und Schlie­ ßen des Einlaßventils und/oder eines Auslaßnockens zum Öffnen und Schließen des Auslaßventils auf einen von mehreren Nocken mit voneinan­ der verschiedenen Nockenprofilen; wobei der Schritt der Ermittlung der Ventileinstellung das Umschalten des Nockenprofils in Abhängigkeit vom Soll-Drehmoment und der Motordrehzahl enthält.
Diese bevorzugte Ausführungsform des Steuerverfahrens bietet die gleichen vorteilhaften Auswirkungen, wie sie von der entsprechenden bevorzugten Ausführungsform der Ventileinstellungssteuervorrichtung geschaffen werden.
Die Ventileinstellungssteuervorrichtung enthält ferner vorzugsweise wenig­ sten; ein Motortemperaturerfassungsmittel zum Erfassen der Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder ein Fahrzeuggeschwindigkeitserfas­ sungsmittel zum Erfassen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das den Verbrennungsmotor enthält, und/oder ein Ventileinstellungskorrekturmittel zum Korrigieren der Ventileinstellung in Abhängigkeit von wenigstens der erfaßten Motortemperatur und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Wenn die Temperatur oder die Fahrzeuggeschwindigkeit des Verbren­ nungsmotors sich verändern, ändert sich die effektive Füllungseffizienz aufgrund einer Änderung der Dichte der Einlaßluft oder dergleichen. Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Ventileinstellung anhand der Temperatur und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit des Verbrennungsmotors korrigiert, um eine Abweichung der Füllungseffizienz zu kompensieren, um somit zu ermöglichen, eine besser geeignete Motorleistung bereitzustellen.
Das Ventileinstellungssteuerverfahren umfaßt ferner vorzugsweise wenig­ stens die Schritte des Erfassens wenigstens einer Temperatur des Verbren­ nungsmotors und/oder einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das mit dem Verbrennungsmotor ausgerüstet ist; und des Korrigierens der Ventileinstel­ lung in Abhängigkeit von wenigstens der erfaßten Motortemperatur und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Diese bevorzugte Ausführungsform des Steuerverfahrens bietet die gleichen vorteilhaften Auswirkungen, wie sie von der entsprechenden Ausführungs­ form der Ventileinstellungssteuervorrichtung geschaffen werden.
Der Verbrennungsmotor enthält vorzugsweise ferner ein Kraftstoffeinspritz­ ventil zum Einspritzen des Kraftstoffs, das in einem Zentralabschnitt einer oberen Wand einer Brennkammer des Zylinders angeordnet ist, um den Kraftstoff in Richtung einer in einem Kolben ausgebildeten Aussparung einzuspritzen. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die vorteilhaften Auswirkungen, die von der Ventileinstellungssteuervorrichtung und dem Verfahren gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der vorlie­ genden Erfindung und ihren bevorzugten Ausführungsformen, die oben beschrieben worden sind, erreicht werden, in einer optimierten Weise erhalten werden.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher anhand der folgenden genauen Beschreibung in Verbin­ dung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das allgemein die Konfiguration einer Ventilein­ stellungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das eine Unterroutine zur Ermittlung einer VTC- Steuerungsausführungsbedingung zeigt, die von einer Steuervorrichtung in Fig. 1 ausgeführt wird;
Fig. 3 und 4 sind Flußdiagramme, die in Kombination eine Unterroutine der Verarbeitung zeigen, die an der VTC-Steuerung beteiligt ist;
Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines Grundwertkennfeldes für eine Soll- Nockenphase, das in der Unterroutine der Fig. 3 verwendet wird;
Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Wassertemperaturkorrekturtabelle, die in der Unterroutine der Fig. 3 verwendet wird;
Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturtabelle, die in der Unterroutine der Fig. 3 verwendet wird;
Fig. 8 und 9 sind Flußdiagramme, die in Kombination eine Unterroutine zur Ermittlung einer Ventileinstellung zeigen;
Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer Soll-Drehmomentschwellenwerttabelle, die in der Unterroutine der Fig. 9 verwendet wird; und
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, das eine Unterroutine zum Umschalten der Ventileinstellung zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden wird eine Ventileinstellungssteuervorrichtung für einen Ver­ brennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt allgemein die Konfiguration der Ventileinstellungssteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform und einen Verbrennungsmotor, in welchem die Ventileinstellungssteuervorrichtung angewendet wird.
Der Verbrennungsmotor 3 (im folgenden mit "Motor" bezeichnet) ist ein Reihen-Vierzylinder-DOHC-Ottomotor (nur ein Zylinder ist gezeigt), der in einem nicht gezeigten Fahrzeug angeordnet ist. Eine Brennkammer 3c ist zwischen einem Kolben 3a und einem Zylinderkopf 3b jedes Zylinders ausgebildet, wobei eine Aussparung 3d in einem Zentralabschnitt der oberen Oberfläche des Kolbens 3a ausgebildet ist. Die Brennkammer 3c ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 4 (im folgenden bezeichnet mit "Einspritzvor­ richtung") und einer Zündkerze 5 versehen. Die Einspritzvorrichtung 4 ist auf die Aussparung 3d gerichtet. Somit entspricht der Motor 3 einem Direktein­ spritzungstyp, der einen Kraftstoff direkt in die Brennkammer 3c einspritzt.
Die Einspritzvorrichtung 4 ist in einem Zentralabschnitt der oberen Wand der Brennkammer 3c angeordnet. Der Kraftstoff wird von einer Kraftstoffpumpe 4b durch eine Kraftstoffleitung 4a gepumpt und von einem (nicht gezeigten) Regler auf einen vorgegebenen Druck geregelt, bevor er der Einspritzvor­ richtung 4 zugeführt wird. Mit der vorangehenden Konfiguration wird der Kraftstoff von der Einspritzvorrichtung 4 in Richtung zur Aussparung 3b des Kolbens 3a eingespritzt, stößt gegen die Aussparung 3d, um einen Kraft­ stoffstrahlstrom zu bilden, oder diffundiert in die Brennkammer 3c. Eine Kraftstoffeinspritzperiode Tout und ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt θinj der Einspritzvorrichtung 4 werden durch ein Ansteuersignal von einer elektri­ schen Steuereinheit 2 (ECU) gesteuert, wie später beschrieben wird.
Die Zündkerze 5 wird mit einer hohen Spannung beaufschlagt durch ein Ansteuersignal von der ECU 2 zu einem Zeitpunkt entsprechend einem Zündzeitpunkt IG, und anschließend abgeschaltet, um sich zu entladen, wodurch ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer 3c veranlaßt wird, zu verbrennen.
Eine Einlaßnockenwelle 6 und eine Auslaßnockenwelle 7 des Motors 3 sind mit mehreren Einlaßnocken 6a und Auslaßnocken 7a versehen (wobei in Fig. 1 nur jeweils eine gezeigt ist), die in Baueinheit mit dieser ausgebildet sind, um Einlaßventile 8 und Auslaßventile 9, die diesen zugeordnet sind, zu öffnen und zu schließen. Die Einlaßnockenwelle 6 und die Auslaßnocken­ welle 7 sind mit einer Kurbelwelle 3e über Abtriebsritzel und Steuerketten (von denen in Fig. 1 keines gezeigt ist) verbunden, die diesen zugeordnet sind, so daß sie von der Kurbelwelle 3e angetrieben werden, um sich jeweils einmal zu drehen, wenn sich die Kurbelwelle 3e zweimal dreht. Die Einlaß­ nockenwelle 6 ist über eine vorgegebene Winkelstrecke drehbar mit ihrem Abtriebsritzel verbunden, so daß die Phase VTCACT des Einlaßnockens 6a (im folgenden einfach mit "Nockenphase" bezeichnet) bezüglich der Kurbel­ welle 3e verändert wird durch Ändern eines relativen Winkels zum Abtriebs­ ritzel.
Die Einlaßnockenwelle 6 ist an ihrem einen Ende mit einem Nockenpha­ senänderungsmechanismus (im folgenden abgekürzt mit "VTC") 10 und einem VTC-Elektromagnet-Steuerventil 10a zum Steuern der Nockenphase VTCACT verbunden. Der VTC 10 bewirkt eine kontinuierliche Vorverschie­ bung oder Verzögerung der Nockenphase VTCACT, um einen Öff­ nungs/Schließ-Zeitpunkt für das Einlaßventil 8 vorzurücken oder zu verzö­ gern. Dies bewirkt, daß die Ventilüberlappung zwischen dem Einlaßventil 8 und dem Auslaßventil 9 ansteigt oder absinkt, was zu einer Erhöhung oder Verringerung der inneren EGR und einer Änderung der Füllungseffizienz führt. Die Operation des VTC 10 wird gesteuert durch Steuern der Position eines (nicht gezeigten) Ventilschiebers des VTC-Elektromagnetsteuerventils 10a mittels eines Tastverhältnisses DbVTC eines Ansteuersignals von der ECU 2, um somit einen Hydraulikdruck zu ändern, der dem VTC 10 zugeführt wird. Genauer wird die Nockenphase VTCACT so gesteuert, daß sie weiter vorrückt, wenn das Tastverhältnis DbVTC größer wird. Wen der VTC 10 gestoppt wird, wird das Tastverhältnis DbTV auf 0 gesetzt, so daß die Nockenphase VTCACT in der am weitesten verzögerten Position gehalten wird.
Ein Nockenwinkelsensor 21 ist am Ende der Einlaßnockenwelle 6 gegen­ überlliegend dem Nockenphasenänderungsmechanismus 8 angeordnet. Der Nockenwinkelsensor 21, der z. B. einen Magnetrotor und einen MRE- Aufnehmer umfaßt, gibt ein CAM-Signal, das ein Impulssignal ist, jeweils nach einem vorgegebenen Nockenwinkel (z. B. alle 1°) an die ECU 2 aus, wenn sich die Einlaßnockenwelle 6 dreht. Die ECU 2 berechnet die Ist- Nockenphase VTCACT mit diesem CAM-Signal und einem CRK-Signal, das später beschrieben wird.
Obwohl nicht gezeigt, umfaßt ferner jeder Einlaßnocken 6a und jeder Auslaßnocken 7a einen Niedrigdrehzahlnocken und einen Hochdrehzahlnoc­ ken, der ein höheres Nockenprofil als der Niedrigdrehzahlnocken aufweist. Diese Niedrigdrehzahlnocken und Hochdrehzahlnocken sind sandwichartig von ihren entsprechenden Nockenprofilumschaltmechanismen (im folgenden abgekürzt mit "VTEC") 11 umgeben, um somit die Ventileinstellung des Einlaßventils 8 und des Auslaßventils 9 von einer Niedrigdrehzahlventilein­ stellung (im folgenden abgekürzt mit "LO.VT") auf eine Hochdrehzahlventi­ leinstellung (im folgenden bezeichnet mit "HI.VT") und umgekehrt umzu­ schalten. Mit HI.VT werden das Einlaßventil 8 und das Auslaßventil 9 für eine längere Zeitspanne geöffnet, wobei die Ventilüberlappung der beiden größer wird und die Größe des Ventilhubes größer wird, wodurch die Füllungseffizi­ enz erhöht wird. Ähnlich der VTC 10 wird auch die Operation der VTEC 11 kontrolliert durch die Steuerung des VTEC-Elektromagnetsteuerventils 11a über ein Ansteuersignal von der ECU 2, um einen dem VTEC 11 zugeführten Hydraulikdruck zu ändern.
Die Ventileinstellung für das Einlaßventil 8 und das Auslaßventil 9 wird für die Magerverbrennung unter der gleichmäßigen Verbrennung, die geschichtete Verbrennung und die Doppeleinspritzungsverbrennung auf LO.VT gesetzt, wie später beschrieben wird, und für die stöchiometrische Verbrennung und die fette Verbrennung unter der gleichmäßigen Verbrennung auf LO.VT oder HI.VT umgeschaltet.
Ein Magnetrotor 22a ist an der Kurbelwelle 3e angebracht. Der Magnetrotor 22a umfaßt einen Kurbelwinkelsensor 22 zusammen mit einem MRE- Aufnehmer 22b. Der Kurbelwinkelsensor 22 (Motordrehzahlerfassungsmittel) gibt ein CRK-Signal und ein TDC-Signal aus, die Impulssignale sind, wenn sich die Kurbelwelle 3e dreht.
Ein Impuls des CRK-Signals wird nach jedem vorgegebenen Kurbelwinkel (z. B. alle 30°) ausgegeben. Die ECU 2 berechnet die Motordrehzahl ME des Motors 3 (im folgenden bezeichnet als "Motordrehzahl") auf der Grundlage des CRK-Signals. Das TDC-Signal zeigt an, daß der Kolben 3a jedes Zylinders sich an einer vorgegebenen Kurbelwinkelposition nahe TDC (oberer Todpunkt) zum Beginn eines Einlaßhubes befindet. In dieser Ausfüh­ rungsform, die in einem Vierzylindermotor implementiert ist, wird ein Impuls jedesmal dann ausgegeben, wenn der Kurbelwinkel über 180° vorrückt. Der Motor 3 ist ferner mit einem Zylinderunterscheidungssensor versehen, der nicht gezeigt ist und an die ECU 2 ein Zylinderunterscheidungssignal liefert, das ein Impulssignal zur Unterscheidung eines Zylinders ist. Die ECU 2 ermittelt die Kurbelwinkelposition jedes Zylinders anhand dieses Zylinderun­ terscheidungssignals, des CRK-Signals und des TDC-Signals.
Ein Motorwassertemperatursensor 23 (Motortemperaturerfassungsmittel) ist am Körper des Motors 3 angebracht. Der Motorwassertemperatursensor 23, der einen Heißleiter umfassen kann, erfaßt eine Motorwassertemperatur TW, die die Temperatur des im Körper des Motors 3 zirkulierenden Kühlwassers anzeigt, und sendet ein Signal, das die erfaßte Motorwassertemperatur TW anzeigt, zur ECU 2.
Eine Drosselklappe 13 ist in der Einlaßleitung 12 des Motors 3 angeordnet. Die Drosselklappe 13 wird von einem elektrisch angetriebenen Motor 13a angetrieben, der mit dieser verbunden ist, so daß ihre Öffnung (Drosselklap­ penöffnung) TH gesteuert wird. Die Drosselklappenöffnung TH wird erfaßt von einem Drosselklappenöffnungssensor 32, der zur ECU 2 ein Signal sendea, daß die erfaßte Drosselklappenöffnung TH anzeigt. Die ECU 2 steuert die Drosselklappenöffnung TH über den Elektromotor 13a entspre­ chend einem Betriebszustand des Motors 3, um die Einlaßluftmenge des Motors 3 zu steuern.
Ein Einlaßrohr-Absolutinnendrucksensor 24 ist an einer Stelle des Einlaß­ rohrs 12 hinter der Drosselklappe 13 angeordnet. Der Einlaßrohr- Absolutinnendrucksensor 24, der einen Halbleiter als Drucksensor oder dergleichen umfassen kann, erfaßt einen absoluten Einlaßrohrinnendruck PBA, der der absolute Druck innerhalb des Einlaßrohres 12 ist, und sendet zur ECU 2 ein Signal, das den erfaßten absoluten Einlaßrohrinnendruck PBA anzeigt. Ferner ist ein Einlaßlufttemperatursensor 25, der einen Heißleiter oder dergleichen umfassen kann, am Einlaßrohr 12 angebracht, um eine Einlaßlufttemperatur TA innerhalb des Einlaßrohres 12 zu erfassen und zur ECU 2 ein Signal zu senden, daß die erfaßte Einlaßlufttemperatur TA anzeigt.
Ein EGR-Rohr 15 für die EGR (Abgasrückführung) ist zwischen einer Stelle des Einlaßrohres 12 hinter der Drosselklappe 13 und einer Stelle des Auslaßrohres 14 vor dem Dreiwegekatalysator 20 angeschlossen. Ein EGR- Steuerventil 16 ist an der EGR-Leitung 15 angebracht. Das EGR-Steuerventil 16, daß ein lineares elektromagnetisches Ventil umfassen kann, weist ein Ventilhubmaß LACT auf, das durch ein Ansteuersignal von der ECU 2 linear geändert wird, um das EGR-Maß zu steuern. Das Ventilhubmaß LACT wird von einem Ventilhubmaßsensor 26 erfaßt, der an die ECU 2 ein Signal sendet, daß das erfaßte Ventilhubmaß LACT anzeigt.
Der ECU 2 wird ferner ein Signal zugeführt, daß einen erfaßten Atmosphä­ rendruck PA von einem Atmosphärendrucksensor 28 anzeigt; ein Signal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 29 (Fahrzeuggeschwindigkeitser­ fassungsmittel), daß eine erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit (V) anzeigt; ein Signal von einem Gaspedalöffnungssensor 30 (Gaspedalöffnungserfas­ sungsmittel), das eine erfaßte Gaspedalöffnung AP anzeigt, die ein Betäti­ gungsmaß eines (nicht gezeigten) Gaspedals ist; und ein Signal von einem Getriebestufensensor 31, das eine erfaßte Getriebestufe NGAR eines (nicht gezeigten) Automatikgetriebes des Motors 3 anzeigt.
In dieser Ausführungsform umfaßt die ECU 2 ein Motordrehzahlerfassungs­ mittel, ein Soll-Drehmomenterfassungsmittel, ein Ventileinstellungsermitt­ lungsmittel, ein Soll-Nockenphasenermittlungsmittel, ein Nockenprofilum­ schaltmittel und ein Ventileinstellungskorrekturmittel. Die ECU 2 umfaßt einen Mikrocomputer, der eine CPU 2a, einen RAM 2b, einen ROM 2c und eine (nicht gezeigte) Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle enthält. Die erfaßten Signale von den obenerwähnten Sensoren 20-32 werden in der Eingabe­ schnittstelle A/D umgesetzt und umgeformt, bevor sie in die CPU 2a einge­ geben werden. Die CPU 2a führt in Reaktion auf diese Eingangssignale verschiedene Operationsverarbeitungen auf der Grundlage eines Steuerpro­ gramms, daß im ROM 2c gespeichert ist, einer Vielfalt von Tabellen und Kennfeldern, die später beschrieben werden, und Merkerwerten, die später beschrieben werden und vorübergehend im RAM 2b gespeichert sind, und dergleichen aus.
Genauer ermittelt die CPU 2a einen Betriebszustand des Motors 3 anhand der vielen erfaßten Signale und ermittelt ferner ein Soll-Drehmoment PMCMD, das vom Motor 3 ausgegeben wird, auf der Grundlage der Mo­ tordrehzahl NE und der Gaspedalöffnung AP. Ferner setzt die CPU 2a den Verbrennungsmodus des Motors 3 auf den geschichteten Verbrennungsmo­ dus während eines Betriebes mit sehr geringer Last, wie z. B. dem Leerlauf, und auf den gleichmäßigen Verbrennungsmodus während eines anderen Betriebes als den Betrieb mit sehr geringer Last, entsprechend dem ermit­ telten Soll-Drehmoment PMCND, der Motordrehzahl NE usw., und führt einen Doppeleinspritzungsverbrennungsmodus in einem Übergangsbereich zwischen den zwei Verbrennungsmodi aus. Außerdem ermittelt die CPU 2a die optimalen Motorsteuerparameter, wie z. B. die Kraftstoffeinspritzperiode Tout, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt θinj und den Zündzeitpunkt IG für jeden ermittelten Verbrennungsmodus.
Im geschichteten Verbrennungsmodus der zwei Verbrennungsmodi wird die Drosselklappe 13 so gesteuert, daß sie in einem im wesentlichen vollständig geöffneten Zustand verharrt, während ein Kraftstoff von der Einspritzvorrich­ tung 4 in die Brennkammer 3c während eines Kompressionshubes einge­ spritzt wird, wobei ein Großteil des eingespritzten Kraftstoffes gegen die Aussparung 3d stößt, um einen Kraftstoffstrahlstrom zu bilden. Ein Luft/Kraftstoff-Gemisch wird aus diesem Kraftstoffstrahlstrom und einer Einlaßluftströmung vom Einlaßrohr 12 erzeugt. Wenn der Kolben 3a nahe dem oberen Todpunkt im Kompressionshub positioniert ist, wird der Kraftstoff in einem sehr viel magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F (z. B. in einem Bereich von 27 bis 60) verbrannt als dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff- Verhältnis, während das Luft/Kraftstoff-Gemisch hauptsächlich in der Nähe der Zündkerze 15 verteilt ist.
Im gleichmäßigen Verbrennungsmodus wird andererseits die Drosselklap­ penöffnung TH auf eine Öffnung entsprechend dem Soll-Drehmoment PMCMD, der Motordrehzahl NE usw. gesteuert, wobei der Kraftstoff während eines Einlaßhubes in die Brennkammer 3c eingespritzt wird. Dies bewirkt, daß die Verbrennung in einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F (z. B. in einem Bereich von 12 bis 22) durchgeführt wird als im geschichteten Ver­ brennungsmodus, wobei ein Luft/Kraftstoff-Gemisch aus einem Kraft­ stoffstrahlstrom und einem Luftstrom erzeugt und gleichmäßig in der Brenn­ kammer 3c verteilt wird.
Ferner wird im Doppeleinspritzungsverbrennungsmodus der Kraftstoff in einem Einlaßhub und in einem Kompressionshub eines Verbrennungszyklus eingespritzt, um eine Verbrennung in einem Zustand eines Übergangs- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses A/F (z. B. im Bereich von 14,7 bis 30) durchzu­ führen.
Die ECU 2 führt ferner die Steuerung für den VTC 10 und den VTEC 11 (im folgenden bezeichnet mit "VTC-Steuerung" und "VTEC-Steuerung") entspre­ chend dem Soll-Drehmoment PMCMD und der Motordrehzahl NE in folgen­ der Weise aus.
Fig. 2 zeigt eine Unterroutine zur Ermittlung der Ausführungsbedingung in der VTC-Steuerung. Diese Ermittlung und die VTC-Steuerung, die später beschrieben wird, werden zu jeweils vorgegebenen Zeitpunkten ausgeführt (z. B. alle 10 ms).
In der dargestellten Unterroutine ermittelt die ECU 2 zuerst im Schritt 11 (in der Figur bezeichnet mit "S11"; diese Abkürzung wird in ähnlicher Weise in den folgenden Schritten angewendet), ob ein Startmodusmerker F_STMOD gleich "1" ist. Wenn die Antwort gleich Ja ist, d. h. wenn der Motor 3 sich in einem Startmodus befindet, führt die ECU 2 ein Nullpunkt-Lernen für den VTC 10 aus (Schritt 12). Dieses Nullpunkt-Lernen wird ausgeführt, um den Ausgang des Nockenwinkelsensors 21 zu berechnen, wenn die Nockenpha­ se VTCACT in der am weitesten zurückgezogenen Position gehalten wird, während der VTC 10 im Ruhezustand ist, um diesen Ausgangszustand als einen Nullpunkt zu lernen, um eine Abweichung des Ausgangs vom Noc­ kenwinkelsensor 21 für die Berechnung der Ist-Nockenphase VTCACT zu korrigieren. Als nächstes setzt die ECU 2 einen Zeitgeberwert tmSTVTC eines Nach-Start-Sperrzeitgebers T, der ein Aufwärtszählerzeitgeber ist, auf 0 (Schritt 13) und setzt einen VTC-Steuermerker F_VTCCNT auf "0", unter der Annahme, daß eine Bedingung zur Ausführung der VTC-Steuerung nicht erfüllt ist, woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 11 gleich Nein ist, d. h. wenn der Motor 3 den Startmodus verlassen hat, ermittelt die ECU 2, ob der VTC- Steuermerker F_VTCCNT gleich "1" ist (Schritt 15). Das Programm wird ohne weitere Verarbeitung beendet, wenn die Antwort gleich Ja ist, während die ECU 2 ermittelt, ob ein Katalysatorheizmodusmerker f_fireon gleich "1" ist (Schritt 16), wenn die Antwort gleich Nein ist. Der Katalysatorheizmodusmer­ ker f_fireon wird auf "1" gesetzt, wenn ermittelt wird, daß der Motor 3 sich in einem Katalysatorheizmodus zum schnellen Aktivieren des Dreiwegekataly­ sators 20 befindet. Wenn somit die Antwort im Schritt 16 gleich Ja ist, setzt die ECU 2 den VTC-Steuermerker F_VTCCNT auf "1", um die Nockenphase VTCACT in die am weitesten zurückgezogene Position zu steuern, um eine Verbrennungstemperatur des Motors 3 soweit wie möglich anzuheben (Schritt 17), um somit die VTC-Steuerung zu sperren, woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn die Antwort im Schritt 16 gleich Nein ist, d. h. wenn der Motor 3 sich nicht im Katalysatorheizmodus befindet, ermittelt die ECU 2, ob ein Leer­ faufmerker F_IDLE gleich "1" ist (Schritt 18). Wenn die Antwort im Schritt 18 gleich. Ja ist, d. h. wenn sich der Motor 30 im Leerlauf befindet, inkrementiert die ECU 2 den Zeitgeberwert tmSTVTC des Nach-Start-Sperrzeitgebers (Schritt 19), und ermittelt anschließend, ob der resultierende Zeitgeberwert tmSTVTC größer ist als ein vorgegebener Wert X-TMSTVTC (z. B. x Sekun­ den entspricht) (Schritt 20). Wenn die Antwort im Schritt 20 gleich Nein ist, d. h. wenn eine vorgegebene Zeitspanne nach dem Übergang des Motors 3 vom Startmodus in einen Leerlaufbetrieb noch nicht verstrichen ist, setzt die ECU 2 den VTC-Steuermerker F_VTCCNT auf "0" (Schritt 21), um die VTC- Steuerung kontinuierlich zu sperren. In der vorangehenden Weise wird die VTC-Steuerung gesperrt, da der Hydraulikdruck des Arbeitsöls für den VTC 10 für die vorgegebene Zeitspanne während einer Startoperation des Motors 3 und nach einem Übergang des Motors 3 in einen Leerlaufbetrieb instabil ist. Wenn andererseits die Antwort im Schritt 20 gleich Ja ist, d. h. wenn die vorgegebene Zeitspanne nach dem Übergang in einen Leerlaufbetrieb verstrichen ist, setzt die ECU 2 den VTC-Steuermerker F_VTCCNT auf "1", unter der Annahme, daß die Bedingung für die Ausführung der VTC- Steuerung erfüllt ist (Schritt 22), woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 18 gleich Nein ist, d. h. wenn der Motor 3 den Leerlaufzustand verlassen hat, setzt die ECU 2 den Zeitgeber­ Wert tmSTVTC des Nach-Start-Sperrzeitgebers T auf "0" zurück (Schritt 23), und setzt den VTC-Steuermerker F_VTCCNT auf "1", unter der Annahme, daß die Bedingung für die Ausführung der VTC-Steuerung erfüllt worden ist (Schritt 24), woraufhin diese Unterroutine endet. Nachdem der VTC- Steuermerker F_VTCCNT auf diese Weise auf "1" gesetzt worden ist, wird die VTC-Steuerung kontinuierlich ausgeführt, da die Antwort im Schritt 15 gleich Ja ist.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Unterroutine der Bearbeitung, die in der VTC- Steuerung verwendet wird, die in Abhängigkeit vom Ergebnis der Ermittlung der Ausführungsbedingung in Fig. 2 ausgeführt wird. Im allgemeinen ermittelt in der dargestellten Unterroutine die ECU 2 eine Soll-Nockenphase VTCCMD in Abhängigkeit vom Soll-Drehmoment PMCMT und der Motordrehzahl NE und steuert das Tastverhältnis DbVTC eines Ansteuersignals, das an das VTC-Elektromagnetsteuerventil 10a ausgegeben wird, in einer PID- Regelungsform, so daß eine erfaßte Ist-Nockenphase VTCACT die Soll- Nockenphase VTCCMD erreicht.
Zuerst ermittelt die ECU 2 im Schritt 31, ob der VTC-Steuermerker F_VTCCNT gleich "0" ist. Wenn die Antwort im Schritt 31 gleich Nein ist, d. h. wenn die VTC-Steuerungsausführungsbedingung nicht erfüllt ist, setzt die ECU 2 eine Nockenphasenabweichung DVTC, die später beschrieben wird, und das Tastverhältnis DbVTC jeweils auf "0" (Schritte 32, 33), woraufhin diese Unterroutine endet. Auf diese Weise setzt die ECU 2 das Tastverhält­ nis DbVTC auf "0", wenn die VTC-Steuerungsausführungsbedingung nicht erfüllt: ist, um die Betätigung des VTC-Elektromagnetsteuerventils 10a zu sperren, wobei die Nockenphase in der am weitesten zurückgezogenen Position gehalten wird.
Wenn die Antwort im Schritt 31 gleich Ja ist, d. h. wenn die VTC- Steuerungsausführungsbedingung erfüllt worden ist, ermittelt die ECU 2, ob der VTEC-Ausführungsmerker F_VTEC gleich "1" (Schritt 34). Wie später beschrieben wird, wird der VTEC-Ausführungsmerker F_VTEC auf "1" gesetzt, wenn die Ventileinstellung vom VTEC 11 auf HI.VT gesetzt wird, und auf "0" gesetzt, wenn sie entsprechend auf LO.VT gesetzt ist. Wenn die Antwort im Schritt 34 gleich Ja ist, rückt die Unterroutine zum Schritt 35 vor, wo die ECU 2 ein VTCCMDH-Kennfeld für HI.VT durchsucht in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem Soll-Drehmoment PMCMD, um einen Grundwert VTCCMDMAP für die Soll-Nockenphase zu finden.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel des VTCCMDH-Kennfeldes, in welchem der Grund­ wert VTCCMDMAP der Soll-Nockenphase auf einen kleineren Wert gesetzt ist, d. h. in Richtung zur Verzögerungsseite, wenn die Motordrehzahl NE höher ist oder das Soll-Drehmoment PMCMD größer ist. Dies liegt daran, daß eine höhere Motorleistung sichergestellt wird durch Setzen der Soll- Nockenphase VTCCMD in Richtung zur Verzögerungsseite, wenn die vom Motor 3 geforderte Leistung größer ist.
Anschließend rückt die Unterroutine zum Schritt 36 vor, wo die ECU 2 eine VTCCMDTWH-Tabelle für HI.VT in Abhängigkeit von einer Motorwassertem­ peratur TW durchsucht, um einen Wassertemperaturkorrekturwert VTCCMDTW für die Soll-Nockenphase zu finden. Fig. 6 zeigt ein Beispiel der VTCCMDTWH-Tabelle, in der der Wassertemperaturkorrekturwert VTCCMDTW linear auf einen kleineren Wert gesetzt wird, wenn die Motor­ wassertemperatur TW höher ist. Dies liegt daran, daß eine höhere Motor­ temperatur zu einer geringeren effektiven Füllungseffizienz führt aufgrund einer geringeren Dichte der Einlaßluft, so daß die Soll-Nockenphase VTCCND in Richtung zur Verzögerungsseite korrigiert wird, um die geringere Füllungseffizienz zu kompensieren und die Motorleistung sicherzustellen.
Als nächstes rückt die Routine zum Schritt 37 vor, in welchem die ECU 2 eine VTCCMDVH-Tabelle für HI.VT in Abhängigkeit von der Motordrehzahl V durchsucht, um einen Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturwert VTCCMDV für die Soll-Nockenphase zu finden. Fig. 7 zeigt ein Beispiel der VTCCMDVH- Tabelle, in der der Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturwert VTCCMDVT linear auf einen größeren Wert gesetzt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindig­ keit V höher ist. Dies liegt daran, daß eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit einen Anstieg der Füllungseffizienz für die Einlaßluft bewirkt, so daß die Soll- Nockenphase VTCCMD in Richtung zur Vorrückungsseite korrigiert wird, um die erhöhte Füllungseffizienz zu kompensieren und eine geeignete Motorlei­ stung bereitzustellen.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 34 gleich Nein ist, d. h. wenn die Ventileinstellung auf LO.VT gesetzt ist, durchsucht die ECU 2 ein VTCCMDL- Kennfeld, eine VTCCMDTWL-Tabelle und eine VTCCMDVL-Tabelle für LO.VT in den Schritten 38-40, ähnlich den obenerwähnten Schritten 35-37, um einen Grundwert VTCCMDMAP für die Soll-Nockenphase, einen Was­ sertemperaturkorrekturwert VTCCMDTW und einen Fahrzeuggeschwindig­ keitskorrekturwert VTCCMDV zu finden. Beispiele dieser Kennfelder und Tabellen sind in den Fig. 5 bis 7 gezeigt, in denen der Grundwert VTCCMDMAP der Wassertemperaturkorrekturwert VTCCMDTW und der Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturwert VTCCMDV so gesetzt sind, daß sie die gleiche Tendenz für die entsprechenden Parameter aufweisen wie die Entsprechungen für HI.VT. Die Werte für LO.VT werden jedoch auf kleinere Werte gesetzt als diejenigen für HI.VT. Dies liegt daran, daß die Füllungseffi­ zienz während LO.VT inhärent niedriger ist als während HI.VT, so daß die gesetzten Größen und Korrekturgrößen hierfür angepaßt werden.
Als nächstes berechnet die ECU 2 im Schritt 41 nach den Schritten 37 oder 40 die Soll-Nockenphase VTCCMD unter Verwendung der folgenden Gleichung (1), indem sie den Wassertemperaturkorrekturwert VTCCMDTW und den Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturwert VTCCMDV, die in den Schritten 36, 37 oder in den Schritten 39, 40 festgestellt worden sind, zudem im Schritt 35 oder 38 festgestellten Grundwert VTCCMDMAP addiert:
VTCCMD = VTCCMDMAP + VTCCMDTW + VTCCMDV (1).
Nachdem die vorher berechnete Nockenphasenabweichung DVTC als ihr vorangehender Wert DVTC1 gespeichert worden ist (Schritt 42), berechnet anschließend die ECU 2 eine Abweichung zwischen der Soll-Nockenphase VTCCMD, die im Schritt 41 berechnet worden ist, und einer erfaßten Ist- Nockenphase (aktuelle Nockenphase) VTCACT (VTCCMD - VTCACT) als eine Ost-Nockenphasenabweichung DVTC (Schritt 43). Anschließend berech­ net die ECU 2 einen P-Ausdruck-Verstärkungsfaktor KP, einen I-Ausdruck- Verstärkungsfaktor KI und einen D-Ausdruck-Verstärkungsfaktor KD für die PID-Regelung entsprechend der Motordrehzahl NE (Schritt 44). Obwohl nicht gezeigt, werden diese Verstärkungsfaktoren auf größere Werte gesetzt, wenn die Motordrehzahl NE höher ist, um eine größere Steuergröße bereit­ zustellen.
Als nächstes berechnet die ECU 2 den P-Ausdruck DbVTCP, den I-Ausdruck DbVTCI und den D-Ausdruck DbVTCD unter Verwendung der vorangehen­ den Verstärkungsfaktoren mit den folgenden jeweiligen Gleichungen (Schritt 45):
DbVTCP = DVTC.KP
DbVTCI = DbVTCI + DVTC * KI
DbVTCD = Dk * (DVTC - DVTC1)
Als nächstes berechnet die ECU 2 das Tastverhältnis DbVTC durch Addieren des berechneten P-Ausdrucks DbVTCP, des I-Ausdrucks DbVTCI und des D-Ausdrucks DbVTCD (Schritt 46).
Als nächstes verhängt die ECU 2 in den Schritten 47-47 Beschränkungen für den I-Ausdruck DbVTCI und das Tastverhältnis DbVTC. Genauer ermittelt die ECU 2, ob der I-Ausdruck DbVTCI größer ist als sein oberer Grenzwert DbVTCIHL (Schritt 47), und setzt den I-Ausdruck DbVTCI und das Tastver­ hältnis DbVTC jeweils auf den oberen Grenzwert DbVTCIHL, wenn DbVTCI < DbVTCIHL gilt (Schritte 48, 49), woraufhin diese Unterroutine endet. Wenn andererseits die Antwort im Schritt 47 gleich Nein ist, d. h. wenn DbVTCI ≦ DbVTCIHL gilt, läßt die ECU 2 die Schritte 48, 49 aus, um den 1- Ausdruck DbVTCI und das Tastverhältnis DbVTC zu halten, woraufhin diese Unterroutine endet.
In der vorangehenden Weise ermittelt die VTC-Steuerung den Grundwert VTCCMDMAP für die Soll-Nockenphase entsprechend der Motordrehzahl NE und dem Soll-Drehmoment PMCMD unter Verwendung des in Fig. 5 gezeigten VTCCMDH-Kennfeldes. Wie oben beschrieben worden ist, wird das Soll-Drehmoment PMCMD ermittelt auf der Grundlage der Motordreh­ zahl NE und der Gaspedalöffnung AP. Somit kann die Soll-Nockenphase VTCCMD geeignet gesetzt werden in Abhängigkeit von einer bestimmten Last, ohne durch die Drosselklappenöffnung TH, den absoluten Einlaßlei­ tungsinnendruck PBA, und die Einlaßluftlänge beeinflußt zu sein, selbst im geschichteten Verbrennungsmodus, in welchem die Drosselklappe 13 so gesteuert wird, daß sie in einem vollständig geöffneten Zustand verharrt. Als Ergebnis werden die Füllungseffizienz und die innere EGR geeignet gesteu­ ert, um somit zu ermöglichen, die benötigte Motorleistung bereit zu stellen und die Abgaseigenschaften zu verbessern. Da ferner der Grundwert VTCCMDMAP für die Soll-Nockenphase unter Verwendung des Wassertem­ peraturkorrekturwerts VTCCMDTW und des Fahrzeuggeschwindigkeitkor­ rekturwerts VTCCMDV korrigiert wird, kann eine besser geeignete Motorlei­ stung bereitgestellt werden, während eine Abweichung der Füllungseffizienz kompensiert wird. Ferner wird die Soll-Nockenphase VTCCMD für LO.VT und für HI.VT separat gesetzt, so daß eine besser geeignete Motorleistung bereitgestellt werden kann.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Unterroutine zum Ermitteln der Ventileinstellung in der VTEC-Steuerung, genauer zur Ermittlung, ob die Ventileinstellung auf LO.VT oder HI.VT gesetzt ist. Die in dieser Unterroutine verwendete Verar­ beitung und die später beschriebene Ventileinstellungsumschaltung werden synchron mit der Erzeugung eines TDC-Signals ausgeführt.
In der dargestellten Unterroutine ermittelt die ECU 2 zuerst in den Schritten 51-61, ob die Motordrehzahl NE in einem Bereich liegt, in welchem HI.VT ausgeführt werden kann. Genauer ermittelt die ECU 2, ob der vorangehende Wert f_nvtc1 eines HI.VT-Drehzahlmerkers gleich "1" ist (Schritt S1). Wenn die Antwort im Schritt S1 gleich Ja ist, d. h. wenn die Motordrehzahl NE in der vorangehenden Schleife in dem Bereich liegt, in dem HI.VT ausgeführt werden kann, ermittelt die ECU 2, ob die Motordrehzahl NE höher ist als ein erster Grenzwert NVTCL (z. B. 2.100 min-1) (Schritt S2). Wenn die Antwort gleich Ja ist (NE < NVTCL), unter der Annahme, daß die Motordrehzahl NE in dem Bereich liegt, in dem HI.VT ausgeführt werden kann, setzt die ECU 2 sowohl den HI.VT-Drehzahlmerker f_nvtc als auch dessen vorangehenden Wert f_nvtc1 auf "1", um diesen Effekt anzuzeigen (Schritte 53, 54). Wenn andererseits die Antwort im Schritt S2 gleich Nein ist (NE ≧ NVTCL), unter der Annahme, daß die Motordrehzahl NE nicht in dem Bereich liegt, in dem HI.VT ausgeführt werden kann, setzt die ECU 2 sowohl den HI.VT- Drehzahlmerker f_nvtc als auch dessen vorangehenden Wert f_nvtc1 auf "0" (Schritte 55, 56).
Wenn andererseits die Antwort im Schritt S1 gleich Nein ist, d. h. wenn die Motordrehzahl NE in der vorangehenden Schleife nicht in dem Bereich liegt, in dem HI.VT ausgeführt werden kann, ermittelt die ECU 2, ob die Mo­ tordrehzahl NE größer ist als ein zweiter Grenzwert NVTCH (z. B. 2.250 mm-1), der um eine zusätzliche vorgegebene Hysterese größer ist als der erste Grenzwert NVTCL (Schritt S7). Wenn die Antwort gleich Ja ist (NE < NVTCH), unter der Annahme, daß die Motordrehzahl NE in dem Bereich liegt, in dem HI.VT ausgeführt werden kann, setzt die ECU 2 sowohl den Wert f_nvtc als auch den Wert f_nvtcl auf "1" (Schritte 58, 59), ähnlich den obenerwähnten Schritten 53, 54. Wenn andererseits die Antwort gleich Nein ist (NE ≦ NVTCH), unter der Annahme, daß die Motordrehzahl NE nicht in dem Bereich liegt, in dem HI.VT ausgeführt werden kann, setzt die ECU 2 sowohl den Wert f_nvtc als auch den Wert f_nvtcl auf "0" (Schritte 60, 61), ähnlich den obenerwähnten Schritten 55, 56. Auf diese Weise wird eine Hysterese zwischen dem ersten und dem zweiten Grenzwert NVTCL, NVTCH geschaffen, um eine Regelschwingung zu verhindern.
Als nächstes ermittelt die ECU 2 in den Schritten 62-72, ob die Motordreh­ zahl NE in einem Bereich liegt, in dem LO.VT ausgeführt werden kann, ähnlich den obenerwähnten Schritten 51-61. Genauer ermittelt die ECU 2 zuerst, ob der vorangehende Wert f_nvt11 eines LO.VT-Drehzahlmerkers f_nvt1 gleich "1" ist (Schritt 62). Wenn die Antwort im Schritt 62 gleich Ja ist, d. h. wenn die Motordrehzahl NE in der vorangehenden Schleife in dem Bereich liegt, in dem LO.VT ausgeführt werden kann, ermittelt die ECU 2, ob die Motordrehzahl niedriger als ein dritter Grenzwert NVTLMTH ist (z. B. 3.500 min-1), der größer ist als der erste Grenzwert NVTCL (Schritt 63). Wenn die Antwort im Schritt 63 gleich Ja ist (NE < NVTLMTH), unter der Annahme, daß die Motordrehzahl in dem Bereich liegt, in dem LO.VT ausgeführt werden kann, setzt die ECU 2 sowohl den LO.VT-Drehzahlmerker f_nvt1 als auch seinen vorangehenden Wert f_nvt11 auf "1" (Schritte 64, 65). Wenn andererseits die Antwort im Schritt 63 gleich Nein ist (NE ≧ NVTLMTH), unter der Annahme, daß die Motordrehzahl NE nicht in dem Bereich liegt, in dem LO.VT ausgeführt werden kann, setzt die ECU 2 sowohl den Wert f_nvt1 als auch den Wert f_nvt11 auf "0" (Schritte 66, 67).
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 62 gleich Nein ist, d. h. wenn die Motordrehzahl NE während der vorangehenden Schleife nicht in dem Bereich liegt, in dem LO.VT ausgeführt werden kann, ermittelt die ECU 2, ob die Motordrehzahl NE niedriger ist als ein vierter Grenzwert NVTLMTL (z. B. 3.650 min-1), der um eine vorgegebene Hysterese kleiner ist als der dritte Grenrwert NVTLMTH (Schritt 68). Ähnlich der obenerwähnten Hysterese ist die Hysterese zwischen dem dritten und dem vierten Grenzwert NVTLMTH, NVTLMTL vorgesehen, um die Regelschwingung zu verhindern. Wenn die Antwort im Schritt 68 gleich Ja ist (NE < NVTLMTL), unter der Annahme, daß die Motordrehzahl NE in dem Bereich liegt, in dem LO.VT ausgeführt werden kann, setzt die ECU 2 sowohl den Wert f_nvt1 als auch den Wert f_nvt11 auf "1" (Schritte 69, 70). Wenn andererseits die Antwort gleich Nein ist (NE ≧ NVTLMTL), unter der Annahme, daß die Motordrehzahl NE nicht in dem Bereich liegt, in dem LO.VT ausgeführt werden kann, setzt die ECU 2 sowohl den Wert f_nvt1 als auch den Wert f_nvt11 auf "0" (Schritte 71, 72).
Anschließend rückt die Unterroutine zum Schritt 73 vor, wo die ECU 2 ermittelt, ob die HI.VT- und LO.VT-Drehzahlmerker f_nvtc, f_nvt1 beide gleich "1" sind. Wenn die Antwort gleich Nein ist, ermittelt die ECU 2 ferner, ob der LO.VT-Drehzahlmerker f_nvt1 gleich "0" ist (Schritt 74). Wenn im Gegensatz hierzu die Antwort gleich Ja ist, d. h. wenn f_nvtc = 1 und f_nvt1 = 0 gilt, liegt die Motordrehzahl NE in dem Bereich, in dem HI.VT ausgeführt werden kann, jedoch nicht in dem Bereich, in dem LO.VT ausge­ führt werden kann, wobei die ECU 2 ermittelt, daß die Ventileinstellung auf HI.VT gesetzt sein soll, und setzt einen HI.VT-Freigabemerker F_VTS auf "1", um diesen Effekt anzuzeigen (Schritt 75). Anschließend setzt die ECU 2 einen Zeitgeberwert tmVTO eines LO.VT-Freigabeverzögerungszeitgeber, der ein Abwärtszählerzeitgeber ist, der später beschrieben wird, auf einen vorgegebenen Wert TMVTOFF (z. B. entsprechend 50 ms) (Schritt 76), woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 74 gleich nein ist, d. h. wenn f_nvtc = 0 und f_nvt1 = 1 gilt, liegt die Motordrehzahl NE nicht in dem Bereich, in dem HI.VT ausgeführt werden kann, sondern in dem Bereich, in dem LO.VT ausgeführt werden kann, wobei die ECU 2 feststellt, daß die Ventileinstellung auf LO.VT gesetzt sein soll, und den HI.VT-Freigabemerker F_VTS auf "0" setzt, um diesen Effekt anzuzeigen (Schritt 77), woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 73 gleich ja ist, d. h. wenn f_ntvc = 1 und f_nvt1 = 1 gilt, und die Motordrehzahl NE in dem Bereich liegt, in dem sowohl HI.VT als auch LO.VT ausgeführt werden können, durchsucht die ECU 2 eine PMREGVTn-Tabelle in Abhängigkeit von der Motordrehzahl NE, um einen Schwellenwert PMREGVTn für das Soll-Drehmoment zu finden (Schritt 78). Fig. 10 zeigt ein Beispiel der PMREGVTn-Tabelle, in der der Schwellenwert PMREGVTn auf einen kleineren Wert gesetzt wird, wenn die Motordrehzahl NE höher ist. Genauer wird der Schwellenwert PMREGVTn auf einem ersten vorgegebenen Wert PMREGVT1 gesetzt, wenn die Motordrehzahl NE gleich oder kleiner als eine erste Drehzahl NE1 (z. B. 2.100 min-1) ist, auf einen zweiten vorgegebenen Wert PMREGVT2 (< PMREGVT1) gesetzt, wenn die Motordrehzahl NE zwischen einer zweiten und einer dritten Drehzahl NE2, NE3 (z. B. 2.300, 2.500 min-1) liegt, die höher sind als die erste Drehzahl NE1; und auf einen dritten vorgegebenen Wert PMREGVT3 (< PMREGVT2) gesetzt, wenn die Motordrehzahl NE gleich oder größer als eine vierte Drehzahl NE4 (z. B. 3.000 mm-1) ist, die höher ist als die dritte Drehzahl NE3. Zwischen der ersten und der zweiten Drehzahl NE1, NE2 und zwischen der dritten und der vierten Drehzahl NE3, NE4 wird der Schwellenwert PMREGVTn über eine Interpolation berechnet. Die PMREGVT in Fig. 10 zeigt einen Hystereseausdruck, der später be­ schrieben wird.
Anschließend ermittelt die ECU 2, ob der HLVT-Freigabemerker F_VTS gleich "1" ist (Schritt 79). Wenn die Antwort gleich nein ist, d. h. wenn die ECU 2 feststellt, daß die Ventileinstellung auf LO.VT gesetzt sein sollte, setzt die ECU 2 den Schwellenwert PMREGVT für das Soll-Drehmoment auf den Wert PMREGVTn, der im Schritt 78 festgestellt worden ist (Schritt 80). Anschließend ermittelt die ECU 2, ob das Soll-Drehmoment PMCMD größer ist als der Schwellenwert PMREGVT (Schritt 81). Wenn die Antwort gleich nein ist, d. h. wenn das Soll-Drehmoment PMCMD gleich oder kleiner als der Schwellenwert PMREGVT ist, ermittelt die ECU 2, daß die Ventileinstellung immer noch auf LO.VT gesetzt sein sollte, und hält den HI.VT- Freigabemerker F_VTS auf "0" (Schritt 82), woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn die Antwort im Schritt 81 gleich ja ist, d. h. wenn das Soll-Drehmoment PMCMD den Schwellenwert PMREGVT überschreitet, ermittelt die ECU 2, daß die Ventileinstellung auf HI.VT umgeschaltet werden sollte, und setzt den HI.VT-Freigabemerker F_VTS auf "1" (Schritt 83). Anschließend setzt die ECU 2 einen Zeitgeberwert tmVTOF des LO.VT- Freigabeverzögerungsmerkers auf einen vorgegebenen Wert TMVTOFF (Schritt 84), woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 79 gleich ja ist, d. h. wenn die ECU 2 feststellt, daß die Ventileinstellung auf HI.VT gesetzt sein sollte, setzt die ECU 2 den Schwellenwert PMREGVT für das Soll-Drehmoment auf einen Wert (auf der unteren Linie in Fig. 10), der berechnet wird durch Subtrahieren des Hystereseausdrucks DPMREGVT vom Wert PMREGVTn, der im Schritt 78 festgestellt worden ist (Schritt 85). Anschließend ermittelt die ECU 2 ähnlich dem obenerwähnten Schritt 81, ob das Soll-Drehmoment PMCMD größer ist als der Schwellenwert PMREGVT (Schritt 86). Wenn die Antwort gleich ja ist, d. h. wenn das Soll-Drehmoment PMCMD den Schwellenwert PMREGVT überschreitet, ermittelt die ECU 2, daß die Ventileinstellung auf HI.VT gesetzt sein sollte, und hält den HI.VT-Freigabemerker F_VTS auf "1" (Schritt 87), und setzt ähnlich dem obenerwähnten Schritt 84 den Zeitgeber­ wert tmVTOF des LO.VT-Freigabeverzögerungszeitgebers auf den vorgege­ benen Wert TMVTOFF (Schritt 88), woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 86 gleich nein ist, d. h. wenn das Soll-Drehmoment PMCMD gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert PMREGVT, setzt die ECU 2 einen LO.VT-Freigabeverzögerungsmerker F_VTSDY auf "1" (Schritt 89), und ermittelt, ob der Zeitgeberwert tmVTOF des LO.VT-Freigabeverzögerungszeitgebers gleich "0" ist (Schritt 90). Wenn die Antwort gleich nein ist, d. h. wenn eine vorgegebene Zeitspanne nach dem Reduzieren des Soll-Drehmoments PMCMD unter den Schwellenwert PMREGVT noch nicht verstrichen ist, wenn die ECU 2 festgestellt hat, daß die Ventileinstellung auf HI.VT gesetzt sein sollte, ermittelt die ECU 2, daß die Ventileinstellung immer noch auf HI.VT gesetzt sein sollte, und hält den HIXT-Freigabemerker F_VTS auf "1" (Schritt 91).
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 90 gleich ja ist, d. h. wenn der Zustand, in dem das Soll-Drehmoment PMCMD gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert PMREGVT, für eine vorgegebene Zeitspanne mit tmVTOF = 0 angedauert hat, ermittelt die ECU 2, daß die Ventileinstellung auf LO.VT umgeschaltet werden sollte, und setzt den HI.VT-Freigabemerker F_VTS auf "0" (Schritt 92). Anschließend setzt die ECU 2 den LO.VT- Freigabeverzögerungsmerker F_VTSDY auf "0" (Schritt 93), woraufhin diese Unterroutine endet.
In der vorangehenden Weise wird bei der Ermittlung der Ventileinstellung für die VTEC-Steuerung das Umschalten zwischen LO.VT und HI.VT ebenfalls bestimmt anhand der Motordrehzahl NE und dem Soll-Drehmoment PMCMD, die als Parameter verwendet werden, wie im Fall der VTC- Steuerung, wodurch es möglich wird, die benötigte Motorleistung entspre­ chend einer bestimmten Last in Kooperation mit der VTC-Steuerung geeignet bereitzustellen, ohne durch den absoluten Einlaßleitungsinnendruck PBA beeinflußt zu werden, selbst im geschichteten Verbrennungsmodus. Durch Vorsehen der Hysterese im Schwellenwert PMREGVT für das Soll- Drehmoment PMCMD ist es außerdem möglich, die Schaltschwingungen zwischen LO.VT und HI.VT zu verhindern.
Fig. 11 zeigt eine Unterroutine zum aktuellen Umschalten der Ventileinstel­ lung auf LO.VT oder HI.VT entsprechend den Ergebnissen der Ermittlungen in den Fig. 9 und 10.
Zuerst ermittelt die ECU 2 in der dargestellten Unterroutine im Schritt 101, ob der vorangehende Wert F_VTEC1 des VTEC-Ausführungsmerkers gleich "1" ist und der HI.VT-Freigabemerker F_VTS gleich "0" ist. Wenn die Antwort gleich ja ist, d. h. wenn die ECU 2 feststellt, daß die Ventileinstellung wäh­ rend der Ausführung von HI.VT auf LO.VT gesetzt sein sollte, setzt die ECU 2 einen LO.VT-Ausführungsverzögerungsmerker F_VTHLDY auf "1" (Schritt 102), und ermittelt, ob ein Zeitgeberwert tmLVTDLY eines LO.VT- Ausführungsverzögerungszeitgebers gleich 0 ist (Schritt 103). Der LO.VT- Ausführungsverzögerungszeitgeber tmLVTDLY ist ein Abwärtszählerzeitge­ ber, der auf einen vorgegebenen Wert tmLVTDLY (z. B. entsprechend 50 ms) im Schritt 115 gesetzt wird, wie später beschrieben wird. Wenn die Antwort im Schritt 103 gleich nein ist, d. h. wenn eine vorgegebene Zeitspan­ ne noch nicht verstrichen ist, nachdem die ECU 2 festgestellt hat, daß die Ventileinstellung während der Ausführung von HI.VT auf LO.VT gesetzt sein sollte, setzt die ECU 2 sowohl den VTEC-Ausführungsmerker F_VTEC als auch dessen vorangehenden Wert F_VTEC1 auf "1" (Schritte 104, 105) und führt HI.VT kontinuierlich aus, woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 103 gleich ja ist, d. h. wenn die Feststellung, daß die Ventileinstellung während der Ausführung von HI.VT auf LO.VT gesetzt sein sollte, für eine vorgegebene Zeitspanne mit ImVTDLY = 0 angedauert hat, setzt die ECU 2 einen Zeitgeberwert tmHVTDLY eines HI.VT-Ausführungsverzögerungszeitgebers, der später beschrieben wird, auf einen vorgegebenen Wert TMHVTDLY (z. B. entspre­ chend 50 ms) (Schritt 106), setzt den LO.VT- Ausführungsverzögerungsmerker F_VTHLDY auf "0" (Schritt 107), setzt sowohl den VTEC-Ausführungsmerker F_VTEC als auch dessen vorange­ henden Wert F_VTEC1 auf "0" (Schritte 108, 109), und schaltet die Ventil­ einstellung auf LO.VT um, woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 101 gleich nein ist, rückt die Unterroutine zum Schritt 110 vor, wo die ECU 2 ermittelt, ob der vorange­ hende Wert F_VTEC1 des VTEC-Ausführungsmerkers gleich "0" und der HI.VT-Freigabemerker F_VTS gleich "1" ist, im Gegensatz zur Ermittlung im Schritt 101. Wenn die Antwort im Schritt 110 gleich ja ist, d. h. wenn die ECU 2 feststellt, daß die Ventileinstellung während der Ausführung vom LO.VT auf HI.VT gesetzt sein sollte, schaltet die ECU 2 die Ventileinstellung in den Schritten 111-118 von LO.VT auf HI.VT um, ähnlich den obenerwähnten Schritten 102-109. Genauer setzt die ECU 2 den HI.VT- Ausführungsverzögerungsmerker F_VTLHDY auf "1" (Schritt 111), und ermittelt, ob der Zeitgeberwert tmHVTDLY des HI.VT- Ausführungsverzögerungszeitgebers, der im Schritt 106 gesetzt worden ist, gleich 0 ist (Schritt 112). Wenn die Antwort gleich nein ist, d. h. wenn eine vorgegebene Zeitspanne noch nicht verstrichen ist, nachdem die ECU 2 festgestellt hat, daß die Ventileinstellung während der Ausführung von LO.VT auf HI.VT gesetzt sein sollte, setzt die ECU 2 sowohl den VTEC- Ausführungsmerker F_VTEC als auch dessen vorangehenden Wert F_VTEC1 auf "0" (Schritte 113, 114), und führt LO.VT kontinuierlich aus, woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 112 gleich ja ist, d. h. wenn die Feststellung, daß die Ventileinstellung während der Ausführung von LO.VT auf HLVT gesetzt sein sollte, für eine vorgegebene Zeitspanne angedauert hat, setzt die ECU 2 den Zeitgeberwert tmLVTDLY des LO.VT- Ausführungsverzögerungszeitgebers auf einen vorgegebenen Wert TMLVTDLY (Schritt 115), setzt den HI.VT-Ausführungsverzögerungsmerker F_VTLHDY auf "0" (Schritt 116), setzt sowohl den VTEC-Ausführungsmerker F_VTEC als auch dessen vorangehenden Wert F_VTEC1 auf "1" (Schritte 117, 118), und schaltet die Ventileinstellung auf HI.VT um, woraufhin diese Unterroutine endet.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt 110 gleich nein ist, d. h. wenn die ECU 2 nicht feststellt, daß während der Ausführung von LO.VT oder von HI.VT die Ventileinstellung jeweils umgeschaltet werden sollte, wird diese Unterroutine ohne weitere Verarbeitung beendet, um die ausgeführte Ventileinstellung beizubehalten.
Wie oben beschrieben worden ist, wird in der in Fig. 11 gezeigten Ventilein­ stellungssteuerunterroutine dann, wenn die ECU 2 feststellt, daß während der Ausführung von LO.VT oder HI.VT die Ventileinstellung umgeschaltet werden sollte, die Ventileinstellung mittels der HI.VT- und LO.VT- Ausführungsverzögerungszeitgeber tmHVTDLY, tmLVTDLY umgeschaltet, nachdem der Zustand zum Zeitpunkt der Feststellung für eine vorgegebene Zeitspanne angedauert hat. Auf diese Weise kann der VTEC 11 stabil betätigt werden, wobei ein häufiges Umschalten der Ventileinstellung verhindert wird.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Grundwert VTCCMDMAP für die Soll-Nockenphase in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem Soll-Drehmoment PMCMD ermittelt, so daß die Motorleistung geeignet gesetzt werden kann in Abhängigkeit von einer bestimmten Last, ohne durch die Drosselklappenöffnung TH, dem absoluten Einlaßleitungsinnendruck PPA, die Einlaßluftmenge usw. beeinflußt zu werden, selbst im geschichteten Verbrennungsmodus, in welchem die Drosselklappe 13 so gesteuert wird, daß sie in einem vollständig geöffneten Zustand verharrt. Als Ergebnis werden die Füllungseffizienz und die innere EGR geeignet gesteuert, wodurch es möglich wird, die benötigte Motorleistung sicherzustellen und die Abgaseigenschaften zu verbessern. Da ferner der Grundwert VTCCMDMAP für die Soll-Nockenphase unter Verwendung des Wassertemperaturkorrek­ turwerts VTCCMDTW und des Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturwerts VTCCMDV korrigiert wird, kann eine besser geeignete Motorleistung bereit­ gestellt werden, während eine Abweichung der Füllungseffizienz kompensiert wird.
Ferner wird zur Ermittlung der Ventileinstellung für die VTC-Steuerung das Umschalten der Ventileinstellung zwischen LO.VT und HI.VT mit der Mo­ tordrehzahl NE und dem Soll-Drehmoment PMCMG ermittelt, die als Para­ meter verwendet werden, wie im Fall der VTC-Steuerung, so daß das Umschalten geeignet in Abhängigkeit von einer bestimmten Last durchge­ führt werden kann, ohne durch den absoluten Einlaßleitungsinnendruck PPA usw. beeinflußt zu werden, selbst im geschichteten Verbrennungsmodus, wodurch es möglich wird, die benötigte Motorleistung in Kooperation mit der VTC-Steuerung geeignet sicherzustellen.
Es ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehen­ de Ausführungsform beschränkt ist, sondern auf vielfältige Weise implemen­ tiert werden kann. Während z. B. die vorangehende Ausführungsform ein Beispiel gezeigt hat, in welchem die vorliegende Erfindung auf einen Ver­ brennungsmotor angewendet wird, der sowohl einen VTC 10 als auch einen VTEC 11 aufweist, kann die vorliegende Erfindung selbstverständlich auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden, der nur einen von diesen aufweist. Während ferner die Ventileinstellungsermittlung für die VTEC- Steuerung in der vorangehenden Ausführungsform die Motorwassertempe­ ratur TW und die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht besonders berücksichtigt bei der Ermittlung des Umschaltens zwischen LO.VT und HI.VT, ist es möglich, den Schwellenwert PMREGVT für das Soll-Drehmoment PMCMD z. B. unter Verwendung der Motorwassertemperatur TW und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit V zu korrigieren.
Es ist klar, daß die Ventileinstellungssteuervorrichtung für einen Verbren­ nungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Direkteinsprit­ zungstyp-Verbrennungsmotor verwendet werden kann, um die Ventileinstel­ lung in Abhängigkeit einer Last des Motors selbst im geschichteten Verbren­ nungsmodus zu steuern.
Es wird eine Ventileinstellungssteuervorrichtung für die Verwendung in einem Direkteinspritzungstyp-Verbrennungsmotor geschaffen, um zu ermöglichen, daß eine Ventileinstellung geeignet gesetzt wird in Abhängigkeit von einer Last des Motors, selbst in einem geschichteten Verbrennungsmodus. Der Verbrennungsmotor besitzt einen Ventileinstellungsänderungsmechanismus zum Ändern einer Ventileinstellung wenigstens eines Einlaßventils und/oder eines Auslaßventils, so daß er in einem Verbrennungsmodus betrieben wird, der zwischen einem gleichmäßigen Verbrennungsmodus, in welchem ein Kraftstoff während eines Einlaßhubes in einen Zylinder eingespritzt wird, und einem geschichteten Verbrennungsmodus, in welchem ein Kraftstoff in einem Kompressionshub in einen Zylinder eingespritzt wird, umgeschaltet wird. Die Ventileinstellungssteuervorrichtung umfaßt eine Soll- Drehmomentermittlungseinheit zum Ermitteln eines Soll-Drehmoments, das vom Verbrennungsmotor abgegeben wird, auf der Grundlage der Motordreh­ zahl und der Gaspedalöffnung, sowie eine Ventileinstellungsermittlungsein­ heit zum Ermitteln der Ventileinstellung in Abhängigkeit vom Soll- Drehmoment und der Motordrehzahl.

Claims (10)

1. Ventileinstellungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (3) mit einem Ventileinstellungsänderungsmechanismus zum Ändern einer Ventileinstellung wenigstens eines Einlaßventils (8) und/oder eines Auslaß­ ventils (9), so daß der Motor (3) in einem Verbrennungsmodus betrieben wird, der zwischen einem gleichmäßigen Verbrennungsmodus, in welchem ein Kraftstoff während eines Einlaßhubes in einen Zylinder eingespritzt wird, und einem geschichteten Verbrennungsmodus, in welchem ein Kraftstoff in einem Kompressionshub in einen Zylinder eingespritzt wird, umgeschaltet wird, wobei die Ventileinstellungssteuervorrichtung umfaßt:
ein Motordrehzahlerfassungsmittel zum Erfassen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (3);
ein Gaspedalöffnungserfassungsmittel (30) zum Erfassen einer Öffnung eines Gaspedals;
ein Soll-Drehmomentermittlungsmittel zum Ermitteln eines Soll- Drehmoments, das vom Verbrennungsmotor (3) abgegeben wird, auf der Grundlage der erfaßten Motordrehzahl und der Gaspedalöffnung; und
ein Ventileinstellungsermittlungsmittel zum Ermitteln der Ventilein­ stellung in Abhängigkeit vom ermittelten Soll-Drehmoment und der Mo­ tordrehzahl.
2. Ventileinstellungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (3) nach Anspruch 1, wobei:
der Ventileinstellungsänderungsmechanismus einen Nockenpha­ senänderungsmechanismus (10) zum Ändern einer Nockenphase bezüglich einer Kurbelwelle (3e) wenigstens eines Einlaßnockens (6a) zum Öffnen und Schließen des Einlaßventils (8) und/oder eines Auslaßnockens (7a) zum Öffnen und Schließen des Auslaßventils (9) enthält; und
das Ventileinstellungsermittlungsmittel ein Soll-Nockenphasen­ ermittlungsmittel enthält zum Ermitteln einer Soll-Nockenphase für die Nockenphase in Abhängigkeit vom Soll-Drehmoment und der Motordrehzahl.
3. Ventileinstellungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (3) nach Anspruch 1, wobei:
der Ventileinstellungsänderungsmechanismus einen Nockenprofi­ lumschaltmechanismus (11) enthält zum Umschalten wenigstens eines Einlaßnockens (6a) zum Öffnen und Schließen des Einlaßventils (8) und/oder eines Auslaßnockens (7a) zum Öffnen und Schließen des Auslaß­ ventils (9) auf einen von mehreren Nocken mit voneinander verschiedenen Nockenprofilen; und
das Ventileinstellungsermittlungsmittel ein Nockenprofilumschaltmit­ tel enthält zum Umschalten des Nockenprofils in Abhängigkeit vom Soll- Drehmoment und der Motordrehzahl.
4. Ventileinstellungssteuervorrichtung für ein Verbrennungsmotor (3) nach Anspruch 1, die ferner umfaßt:
wenigstens ein Motortemperaturerfassungsmittel (23) zum Erfassen der Temperatur des Verbrennungsmotors (3) und/oder ein Fahrzeugge­ schwindigkeitserfassungsmittel (29) zum Erfassen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das den Verbrennungsmotor (3) enthält; und
ein Ventileinstellungskorrekturmittel zum Korrigieren der Ventilein­ stellung in Abhängigkeit von wenigstens der erfaßten Motortemperatur und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit.
5. Ventileinstellungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (3) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Motor (3) ein Kraftstoff­ einspritzventil (4) zum Einspritzen des Kraftstoffes enthält, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (4) in einem Zentralabschnitt einer oberen Wand (3b) einer Brennkammer (3c) des Zylinders angeordnet ist, um den Kraftstoff in Richtung einer in einem Kolben (3a) ausgebildeten Aussparung (3d) einzu­ spritzen.
6. Ventileinstellungssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (3) mit einem Ventileinstellungsänderungsmechanismus zum Ändern einer Ventileinstellung wenigstens eines Einlaßventils (8) und/oder eines Auslaß­ ventils (9), so daß der Motor (3) in einem Verbrennungsmodus betrieben wird, der zwischen einem gleichmäßigen Verbrennungsmodus, in welchem ein Kraftstoff während eines Einlaßhubes in einen Zylinder eingespritzt wird, und einem geschichteten Verbrennungsmodus, in welchem ein Kraftstoff in einem Kompressionshub in einen Zylinder eingespritzt wird, umgeschaltet wird, wobei das Ventileinstellungssteuerverfahren die Schritte umfaßt:
Erfassen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (3);
Erfassen einer Öffnung eines Gaspedals;
Ermitteln eines Soll-Drehmoments, das vom Verbrennungsmotor (3) abgegeben wird, auf der Grundlage der erfaßten Motordrehzahl und der Gaspedalöffnung; und
Ermitteln der Ventileinstellung in Abhängigkeit vom ermittelten Soll- Drehmoment und der Motordrehzahl.
7. Ventileinstellungssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (3) nach Anspruch 6, wobei
der Ventileinstellungsänderungsmechanismus einen Nockenpha­ senänderungsmechanismus (10) zum Ändern einer Nockenphase bezüglich einer Kurbelwelle (3e) wenigstens eines Einlaßnockens (6a) zum Öffnen und Schließen des Einlaßventils (8) und/oder eines Auslaßnockens (7a) zum Öffnen und Schließen des Auslaßventils (9) enthält; und
der Schritt des Änderns einer Ventileinstellung das Ändern einer Nockenphase bezüglich einer Kurbelwelle (3e) wenigstens eines Einlaßnoc­ kens (6a) zum Öffnen und Schließen eines Einlaßventils (8) und/oder eines Auslaßnockens (7a) zum Öffnen und Schließen des Auslaßventils (9) enthält; und
der Schritt des Ermittelns der Ventileinstellung das Ermitteln einer Soll-Nockenphase für die Nockenphase in Abhängigkeit vom Soll- Drehmoment und der Motordrehzahl enthält.
8. Ventileinstellungssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (3) nach Anspruch 6, wobei
der Ventileinstellungsänderungsmechanismus einen Nockenprofi­ lumschaltmechanismus (11) enthält zum Umschalten wenigstens eines Einlaßnockens (6a) zum Öffnen und Schließen des Einlaßventils (8) und/oder eines Auslaßnockens (7a) zum Öffnen und Schließen des Auslaß­ ventils (9) auf einen von mehreren Nocken mit voneinander verschiedenen Nockenprofilen; und
der Schritt des Ermittelns der Ventileinstellung das Umschalten des Nockenprofils in Abhängigkeit vom Soll-Drehmoment und der Motordrehzahl enthält.
9. Ventileinstellungssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (3) nach Anspruch 6, das ferner die Schritte umfaßt:
Erfassen wenigstens einer Temperatur des Verbrennungsmotors (3) und/oder einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das mit dem Verbren­ nungsmotor (3) ausgerüstet ist; und
Korrigieren der Ventileinstellung in Abhängigkeit von wenigstens der erfaßten Motortemperatur und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit.
10. Ventileinstellungssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (3) nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Motor (3) ein Kraftstoff­ einspritzventil (4) zum Einspritzen des Kraftstoffes enthält, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (4) in einen Zentralabschnitt einer oberen Wand (3b) einer Brennkammer (3c) des Zylinders angeordnet ist, um den Kraftstoff in Richtung einer in einem Kolben (3a) ausgebildeten Aussparung (3d) einzu­ spritzen.
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