DE102005023181A1

DE102005023181A1 - Klopfregelungsvorrichtung und Klopfregelungsverfahren für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102005023181A1
Application number: DE102005023181A
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Toyota Kato; Yuji Toyota Miyanoo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2005-12-15
Also published as: JP2005330911A; US20050257760A1; US7040285B2

Abstract

Ein Motor (1) schließt einen variablen Ventilmechanismus (3) ein, der eine Ventilkennlinie eines Einlaßventils (21) ändern kann. Eine elektronische Steuereinheit (7) ermittelt aufgrund eines Ausgangssignals von einem Klopfsensor (79), der ein Vibrationsereignis im Motor (1) erfaßt, ob ein Klopfereignis stattfindet, und ändert einen Motorregulierungsbetrag aufgrund des Ergebnisses der Klopfermittlung. Wenn sie die Klopfermittlung durchführt, ändert die elektronische Steuereinheit (7) den Modus der Klopfermittlung gemäß der Änderung des Verbrennungszustands einer Luft/Kraftstoff-Mischung, die durch eine Änderung der Ventilkennlinie bewirkt wird.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Klopfregelungsvorrichtung und ein Klopfregelungsverfahren für einen Verbrennungsmotor, der einen variablen Ventilmechanismus einschließt, welcher die Ventilkennlinie eines Einlaßventils und/oder eines Auslaßventils ändern kann.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Bereits bekannt ist ein Verbrennungsmotor, der einen variablen Ventilmechanismus einschließt, der eine Ventilkennlinie, beispielsweise die Öffnungs/Schließungs-Zeiten und den Hubbetrag eines Einlaßventils und/oder eines Auslaßventils gemäß dem Motorbetriebszustand variieren kann.

In einem Verbrennungsmotor wird in der Regel eine Klopfermittlung durchgeführt, um zu bestimmen, ob ein Klopfen vorliegt. Aufgrund des Ergebnisses der Klopfermittlung wird eine Klopfregelung durchgeführt, um einen Verbrennungsmotor-Regelbetrag, wie den Zündzeitpunkt, einzustellen. Diese Klopfermittlung wird mit Hilfe eines Klopfsensors durchgeführt, der in einem Zylinderblock oder dergleichen bereitgestellt ist, um Vibrationen zu erfassen. Aufgrund eines Ausgangssignals vom Klopfsensor nach Zündung der jeweiligen Zylinder wird bestimmt, ob ein Klopfen auftritt.

Im Verbrennungsmotor, der den oben genannten variablen Ventilmechanismus einschließt, wird aufgrund der Änderung der Ventilkennlinie ein Schließgeräusch-Ereignismodus, d.h. ein Modus, in dem es zu einem Schließgeräusch kommt, wenn das Einlaßventil oder Auslaßventil geschlossen wird, verändert. Anders ausgedrückt wird zum Beispiel der Ereigniszeitpunkt, der Vibrationspegel oder die Vibrationsfrequenz des Schließgeräusches aufgrund der Änderung der Ventilkennlinie verändert. Infolgedessen könnte dieses Schließgeräusch als Klopfen erfaßt werden. Dementsprechend wird in einer herkömmlichen Klopfregelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der einen variablen Ventilmechanismus einschließt, die Art der Klopfermittlung gemäß der Änderung der Ventilkennlinie geändert, um zu verhindern, daß ein solches Schließgeräusch als Klopfen erfaßt wird.

Zum Beispiel werden in einer in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. JP(A)2002-221054 offenbarten Klopfregelungsvorrichtung die Vibrationsfrequenzen eines Verbrennungsmotors, die von einem Klopfsensor erfaßt werden, einem Filterungsverfahren unterzogen, so daß die Vibrationsfrequenz, die ein Klopfereignis anzeigt, extrahiert wird. Die Vibrationsfrequenz, die während dieses Filterverfahrens extrahiert wird (nachstehend „Klopferfassungsfrequenz" genannt), wird gemäß der Änderung der Ventilkennlinie geändert. So wird verhindert, daß eine Vibrationsfrequenz, die aufgrund des Schließens eines Ventils erzeugt wird, fälschlich für die Vibrationsfrequenz eines Klopfens gehalten wird. Auch werden verschiedene Vorschläge gemacht, bei denen der Ermittlungszeitraum oder der Ermittlungspegel gemäß der Änderung der Ventilkennlinie geändert werden.

Wenn die Ventilkennlinie des Einlaßventils oder des Auslaßventils geändert wird, wird unter anderem die Luftansaugsituation verändert. Deshalb kann die Verbrennungssituation einer Luft/Kraftstoff-Mischung ebenfalls verändert werden. Somit kann auch der Klopfereignismodus, zum Beispiel der Zeitpunkt eines Klopfereignisses, der Vibrationspegel des Klopfens oder die Vibrationsfrequenz des Klopfens, verändert werden. In der oben genannten herkömmlichen Klopfregelungsvorrichtung ist es zwar möglich, den Einfluß des Schließgeräusches des Einlaßventils oder des Auslaßventils auf die Klopfermittlung zu reduzieren, aber es ist nicht möglich, sich auf eine Änderung des Klopfereignismodus, die von der Änderung der Verbrennungssituation verursacht wird, einzustellen. Falls sich die Ventilkennlinie ändert, könnte daher ein Klopfereignis festgestellt werden, obwohl gar kein Klopfen vorliegt. Auch könnte festgestellt werden, daß kein Klopfen vorliegt, wenn ein Klopfen stattfindet. Das heißt, die Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung, die in einem Verbrennungsmotor durchgeführt wird, der einen variablen Ventilmechanismus einschließt, kann herabgesetzt sein, was die Einstellung des Verbrennungsmotor-Regelbetrags negativ beeinflussen kann. Deshalb ist eine weitere Verbesserung erforderlich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht des oben geschilderten Sachverhalts werden eine Klopfregelungsvorrichtung und ein Klopfregelungsverfahren für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, die eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung in einem Verbrennungsmotor, der einen variablen Ventilmechanismus einschließt, verhindern kann.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Klopfregelungsvorrichtung, die auf einen Verbrennungsmotor angewendet wird, der einen variablen Ventilmechanismus einschließt, welcher eine Ventilkennlinie eines Einlaßventils und/oder eines Auslaßventils ändern kann, wobei die Klopfregelungsvorrichtung ein Klopfermittlungsmittel einschließt, das aufgrund eines Ausgangssignals von einem Klopfsensor, der eine Vibration erfaßt, die in dem Verbrennungsmotor auftritt, feststellt, ob ein Klopfen vorliegt, und wobei die Klopfregelungsvorrichtung den Verbrennungsmotor-Regelbetrag aufgrund des Ergebnisses der Klopfermittlung, die vom Klopfermittlungsmittel durchgeführt wird, ändert. Die Klopfregelungsvorrichtung schließt ein Änderungsmittel ein, um die Art der Klopfermittlung, die vom Klopfermittlungsmittel durchgeführt wird, gemäß der Änderung in der Verbrennungssituation einer Luft/- Kraftstoff-Mischung zu ändern, wobei diese Änderung durch eine Änderung der Ventilkennlinie verursacht wird.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Klopfregelungsverfahren für einen Verbrennungsmotor, das auf einen Verbrennungsmotor angewendet wird, der einen variablen Ventilmechanismus einschließt, der die Ventilkennlinie des Einlaßventils und/oder des Auslaßventils ändern kann, und folgendes einschließt: Feststellen bzw. Ermitteln, ob ein Klopfen vorliegt, und zwar aufgrund eines Ausgangssignals von einem Klopfsensor, der eine im Verbrennungsmotor stattfindende Vibration erfaßt, und Ändern des Verbrennungsmotor-Regelbetrags aufgrund des Ergebnisses der Klopfermittlung. Das Klopfregelungsverfahren schließt eine Änderung der Art der Klopfermittlung gemäß einer Änderung der Verbrennungssituation einer Luft/Kraftstoff-Mischung ein, wobei die Änderung durch eine Änderung der Ventilkennlinie verursacht wird.

In der oben genannten Regelungsvorrichtung und dem oben genannten Regelungsverfahren wird die Art der Klopfermittlung gemäß der Änderung der Verbrennungssituation der Luft/Kraftstoff-Mischung, die von einer Änderung der Ventilkennlinie verursacht wird, geändert. Deshalb wird auch dann, wenn der Klopfereignismodus aufgrund einer Änderung der Ventilkennlinie verändert wird, die Art der Klopfermittlung gemäß der Änderung des Klopfereignismodus geändert. Dementsprechend ist es möglich, ein Klopfereignis in einem Verbrennungsmotor, dessen Ventilkennlinie variabel gesetzt wird, ordnungsgemäß zu erfassen. Somit ist es möglich, eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung zu verhindern.

In der oben genannten Klopfregelungsvorrichtung und dem oben genannten Klopfregelungsverfahren für einen Verbrennungsmotor kann die Ermittlung, ob ein Klopfen vorliegt, aufgrund des Ausgangssignals vom Klopfsensor während einer vorgegebenen Klopfermittlungsperiode durchgeführt werden, und die Klopfermittlungsperiode kann gemäß der Änderung der Verbrennungssituation der Luft/Kraftstoff- Mischung, die von der Änderung in der Ventilkennlinie verursacht wird, verändert werden.

In der oben genannten Regelungsvorrichtung und dem oben genannten Regelungsverfahren wird im Klopfermittlungsmodus während der vorgegebenen Klopfermittlungsperiode aufgrund des Ausgangssignals vom Klopfsensor bestimmt, ob ein Klopfen vorliegt. Da die Klopfermittlungsperiode auch dann gemäß einer Änderung der Verbrennungssituation der Luft/Kraftstoff-Mischung, welche von einer Änderung der Ventilkennlinie verursacht wird, geändert wird, wenn der Klopfereignis-Zeitpunkt aufgrund der Änderung der Ventilkennlinie verändert wird, wird die Klopfermittlungsperiode gemäß der Änderung des Klopfereignis-Zeitpunkts geändert. Somit ist es möglich, ein Klopfereignis in einem Verbrennungsmotor, dessen Ventilkennlinie variabel gesetzt wird, ordnungsgemäß zu erfassen. Somit ist es möglich, eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfbestimmung zu verhindern.

In der oben genannten Klopfregelungsvorrichtung und dem oben genannten Klopfregelungsverfahren für einen Verbrennungsmotor kann die Bestimmung, ob ein Klopfen auftritt, aufgrund eines Vergleichs zwischen einem vorgegebenen Klopfermittlungspegel und dem Ausgangssignal vom Klopfsensor durchgeführt werden, und der Klopfermittlungspegel kann gemäß der Änderung der Verbrennungssituation der Luft/Kraftstoff-Mischung, die von der Änderung in der Ventilkennlinie verursacht wird, verändert werden.

In der oben genannten Regelungsvorrichtung und dem oben genannten Regelungsverfahren wird aufgrund eines Vergleichs zwischen dem vorgegebenen Klopfermittlungspegel und dem Ausgangssignal vom Klopfsensor im Klopfermittlungsmodus festgestellt, ob ein Klopfen vorliegt. Da der Klopfermittlungspegel auch dann gemäß einer Änderung der Verbrennungssituation der Luft/Kraftstoff-Mischung, welche von einer Änderung der Ventilkennlinie verursacht wird, geändert wird, wenn der Vibrationspegel des Klopfens aufgrund einer Änderung der Ventilkennlinie geändert wird, wird der Klopfermittlungspegel gemäß der Änderung des Vibrationspegels verändert. Dem entsprechend ist es möglich, ein Klopfereignis in einem Verbrennungsmotor, dessen Ventilkennlinie variabel gesetzt wird, ordnungsgemäß zu erfassen. Somit ist es möglich, eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung zu verhindern.

In der oben genannten Klopfregelungsvorrichtung und dem oben genannten Klopfregelungsverfahren für einen Verbrennungsmotor kann die Ermittlung eines Klopfereignisses aufgrund eines Ausgangssignals vom Klopfsensor mit einer vorgegebenen Vibrationsfrequenz durchgeführt werden, und die Vibrationsfrequenz kann gemäß der Änderung der Verbrennungssituation der Luft/Kraftstoff-Mischung, die von der Änderung in der Ventilkennlinie verursacht wird, verändert werden.

In der oben genannten Regelungsvorrichtung und dem oben genannten Regelungsverfahren wird aufgrund eines Ausgangssignals vom Klopfsensor mit einer vorgegebenen Vibrationsfrequenz im Klopfermittlungsmodus festgestellt, ob ein Klopfen auftritt. Bei dieser Anordnung wird, da die Vibrationsfrequenz auch dann entsprechend der Änderung der Verbrennungssituation der Luft/Kraftstoff-Mischung, die von der Änderung in der Ventilkennlinie verursacht wird, geändert wird, wenn die Klopfvibrationsfrequenz aufgrund der Änderung der Ventilkennlinie geändert wird, die Vibrationsfrequenz entsprechend der Änderung der Klopfvibrationsfrequenz geändert. Dementsprechend ist es möglich, ein Klopfereignis in einem Verbrennungsmotor, dessen Ventilkennlinie variabel gesetzt wird, ordnungsgemäß zu erfassen. Somit ist es möglich, eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung zu verhindern.

Sowohl die Klopfermittlungsperiode, der Klopfermittlungspegel als auch die Vibrationsfrequenz können aufgrund eines zuvor erstellten Kennfelds oder aufgrund eines zuvor erstellten Funktionsausdrucks erhalten werden.

Die Ventilkennlinie, die variiert werden kann, kann den Hubbetrag und/oder den Arbeitswinkel und/oder den Ventilöffnungs-Zeitpunkt und/oder den Ventilschließungs-Zeitpunkt des Einlaßventils und/oder des Auslaßventils einschließen.

Ferner kann es sich im oben genannten Klopfregelungsvorrichtung und dem oben genannten Klopfregelungsverfahren für einen Verbrennungsmotor bei dem Verbrennungsmotor-Regelungsbetrag, der geändert wird, um den Zündzeitpunkt handeln, und der Zündzeitpunkt kann nach hinten korrigiert werden, wenn ein Klopfereignis festgestellt wird.

In der oben genannten Regelungsvorrichtung und dem oben genannten Regelungsverfahren ist es möglich, eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung zu verhindern. Deshalb kann der Zündzeitpunkt angemessen nach hinten korrigiert werden, und somit können Klopfereignisse angemessen reduziert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die oben genannten und weitere Merkmale und Vorteile sowie die technischen und industriellen Bedeutungen dieser Erfindung werden durch die Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:
1 eine Skizze ist, welche den Gesamtaufbau einer Klopfregelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 eine Skizze ist, welche den Aufbau eines variablen Ventilmechanismus gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 eine perspektivische Querschnittsdarstellung ist, welche den Aufbau eines variablen Ventilmechanismus gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4A und 4B jeweils Darstellungen eines Betriebsmodus des Ventilantriebsmechanismus gemäß der Ausführungsform der Erfindung sind;
5A und 5B jeweils Darstellungen eines Betriebsmodus des Ventilantriebsmechanismus gemäß der Ausführungsform der Erfindung sind;
6 eine Darstellung des Modus ist, in dem der Hubbetrag und der Arbeitswinkel eines Ventils durch den variablen Ventilmechanismus gemäß der Ausführungsform der Erfindung variabel eingestellt werden;
7 ein Zeitdiagramm ist, das ein Beispiel für einen Klopfermittlungsmodus in der Ausführungsform der Erfindung zeigt;
8 ein Zeitdiagramm ist, das den Ablauf der Klopfermittlung in der Ausführungsform der Erfindung zeigt;
9 ein konzeptionelles Diagramm eines Kennfelds ist, das für das Setzen einer Klopferfassungsfrequenz verwendet wird;
10 ein konzeptionelles Diagramm eines Kennfelds ist, das für das Setzen einer Klopfermittlungsperiode verwendet wird;
11 ein Graph ist, der ein Beispiel für eine in den Klopfermittlungsprozess gesetzte normale Verteilung zeigt; und
12 ein konzeptionelles Diagramm eines Kennfelds ist, das für das Setzen einer „u"-Werts verwendet wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung und den begleitenden Figuren wird die vorliegende Erfindung detaillierter mit Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben. Im folgenden wird eine Klopfregelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 1 bis 12 beschrieben.
1 ist eine Skizze, welche den Aufbau eines Motors 1 gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt. In dieser Ausführungsform wird davon ausgegangen, daß ein Kanaleinspritzungsmotor, in dem Kraftstoff in einen Ansaugkanal gespritzt wird, verwendet wird. Die Erfindung kann jedoch auch auf einen Zylindereinspritzungsmotor angewendet werden, in dem Kraftstoff direkt in eine Brennkammer gespritzt wird.
Ein Motor 1 schließt u.a. einen Motor-Hauptkörper 1A, einen Zylinderkopf 1H und einen variablen Ventilmechanismus 3 ein. Der Motor-Hauptkörper 1A schließt u.a. einen Zylinder 11 und einen Kolben 12 ein. Der Zylinderkopf 1H schließt u.a. ein Einlaßventil und ein Auslaßventil ein. Der variable Ventilmechanismus 3 kann die Ventilkennline des Einlaßventils, das im Motor 1 bereitgestellt ist, variieren.
Im Motor-Hauptkörper 1A ist der Kolben 12 so im Zylinder 11 vorgesehen, daß der Kolben 12 sich auf und ab bewegen kann. Der Kolben 12 ist über eine Pleuelstange 13 mit einer Kubelwelle verbunden.
Ein Wasserkühlmantel 11W ist um den Zylinder 11 herum ausgebildet. Kühlmittel für den Motor 1 strömt im Wassermantel 11W. Im Motor 1 ist in einer Region, die von einer Innenumfangsfläche des Zylinders 11, der Oberseite des Kolbens 12 und dem Zylinderkopf 1H umgeben ist, eine Brennkammer 14 ausgebildet.
Der Zylinderkopf 1H ist mit einem Ansaugkanal 1HI und einem Auslaßkanal 1HE versehen. Angesaugte Luft strömt über den Ansaugkanal 1HI in die Brennkammer 14. Abgas strömt durch den Auslaßkanal 1HE aus der Brennkammer 14. Eine Zündkerze 15 zum Zünden einer Luft/Kraftstoff-Mischung ist im Zylinderkopf 1H auf der Seite der Brennkammer 14 bereitgestellt. Die Zündkerze 15 ist mit einer Zündeinrichtung 15I verbunden, die einen Hochspannungsstrom erzeugt, der zum Zünden der Luft/Kraftstoff-Mischung erforderlich ist.
Ein Einlaßrohr 1PI ist am Ansaugkanal 1HI angeschlossen. Angesaugte Luft strömt von der Außenseite des Motors 1 über das Einlaßrohr 1PI in die Brennkammer 14. Im Einlaßrohr 1PI sind ein Luftwäscher 16 zum Reinigen der angesaugten Luft und eine Drosselklappe 17 zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft bereitgestellt. Der Öffnungsbetrag der Drosselklappe 17 wird verändert, wenn ein Drosselmotor 17M eine Ventilwelle antreibt.
Der Ansaugkanal 1HI wird von einem Einlaßventil 21 geöffnet/geschlossen. Bei dem Einlaßventil handelt es sich um ein Motorventil an der Ansaugseite, das im Zylinderkopf 1H vorgesehen ist. Ein Injektor 18 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Ansaugkanal 1HI ist stromaufwärts vom Einlaßventil 21 für den Ansaugkanal 1HI vorgesehen.
Ein Auslaßrohr 1PE ist am Auslaßkanal 1HE angeschlossen. Abgas strömt von der Brennkammer 14 durch den Auslaßkanal 1HE zur Außenseite des Motors 1. Dieser Auslaßkanal 1HE wird von einem Auslaßventil 22 geöffnet/geschlossen. Das Auslaßventil 22 ist ein Motorventil auf der Abgasseite, das im Zylinderkopf 1H vorgesehen ist.
Die Ventilkennlinie des Einlaßventils 21 des Motors 1, die einen Hubbetrag und einen Arbeitswinkel einschließt, wird durch Ansteuern des variablen Ventilmechanismus 3 verändert. Der Arbeitswinkel bestimmt die Ventilöffnungsdauer des Einlaßventils 21, d.h. den Ventilöffnungs-Zeitpunkt und den Ventilschließungs-Zeitpunkt des Einlaßventils 21.
Der Motor 1 wird von einer elektronischen Steuereinrichtung 7 gesteuert. Die elektronische Steuereinrichtung 7 schließt eine CPU, einen Speicher, einen Eingabeport und einen Ausgabeport ein. Die CPU führt verschiedene Abläufe durch, die mit der Steuerung des Motors 1 zu tun haben. Im Speicher sind Programme für die Steuerung sowie Informationen, die für die Steuerung benötigt werden, hinterlegt. Der Eingabeport und der Ausgabeport steuern die Eingabe von Signalen von außen und die Ausgabe von Signalen nach außen. Verschiedene Sensoren zum Erfassen des Betriebszustands des Motors 1, die nachstehend beschrieben sind, sind am Eingabeport der elektronischen Steuereinheit 7 angeschlossen.
Zunächst erfaßt ein Motorkühlmittel-Sensor 71 die Temperatur des Kühlmittels für den Motor 1. Ein Kubelwinkelsensor 72 erfaßt die Drehphase (den Kurbelwinkel) der Kurbelwelle. Aufgrund des Signals wird die Drehzahl der Kurbelwelle (Motordrehzahl NE) berechnet. Ein Luftströmungsmesser 75 erfaßt die Luftmenge, die in den Motor 1 gesaugt wird (Ansaugluftmenge GA). Ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 76 erfaßt die Drehzahl eines Antriebsrads des Fahrzeugs. Ein Gaspedal-Betätigungsbetrags-Sensor 77 erfaßt den Betätigungsbetrag des Gaspedals des Fahrzeugs (Gaspedal-Betätigungsbetrag ACCP). Ein Drosselklappen-Öffnungsbetrags-Sensor 78 erfaßt den Öffnungsbetrag der Drosselklappe 17 (Drosselklappen-Öffnungsbetrag TA). Ein Klopfsensor 79, der im Zylinderblock vorgesehen ist, der den Zylinder des Motors 1 darstellt, erfaßt Vibrationen, die auf den Zylinderblock übertragen werden.
Die Zündeinrichtung 15I, der Drosselmotor 17M, der Injektor 18, ein Antriebsmechanismus des variablen Ventilmechanismus 3 usw. sind am Ausgabeport der elektronischen Steuereinheit 7 angeschlossen. Die elektronische Steuereinheit 7 steuert diese Einrichtungen aufgrund des von den vorgenannten verschiedenen Sensoren erfaßten Motor-Betriebszustands.
Nun werden der Aufbau und der Antriebsmodus des variablen Ventilmechanismus 3 mit Bezug auf 2 bis 6 beschrieben. Der variable Ventilmechanismus 3 schließt u.a. einen Ventilantriebsmechanismus 4 ein. Der Aufbau des Ventilantriebsmechanismus 4 wird mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben.
2 zeigt eine Querschnittsstruktur des oberen Abschnitts des Motors 1, in dem der variable Ventilmechanismus 3 vorgesehen ist. Im Zylinderkopf 1H des Motors 1 sind eine Einlaßnockenwelle 23 und eine Auslaßnockenwelle 24 so mit der Kurbelwelle verbunden, daß sie von der Kurbelwelle angetrieben werden, und sind so getragen, daß sie sich drehen können.
Ein Rollenschlepphebel 26, der eine Rolle 26a einschließt, ist unter der Auslaßnockenwelle 24 vorgsehen. Die Rolle 26a berührt einen Auslaßnocken 28, der in der Auslaßnockenwelle 24 vorgesehen ist. Die Rolle 26a drückt gemäß der Drehphase des Auslaßnockens 28 auf den Auslaßocken 28.
Ein Ende des Rollenschlepphebels 26 wird von einer Einstelleinrichtung 29, die am Zylinderkopf 1H fixiert ist, getragen. Sein anderes Ende berührt einen Ventilheber 22a am oberen Ende des Auslaßventils 22. Eine Ventilfeder 22b des Auslaßventils 22 legt an der Seite des Ventilhebers 22a (heberseitiger Endabschnitt 26t) eine Kraft an den Endabschnitt des Schlepphebels 26 an. Somit berührt die Rolle 26a immer den Auslaßnocken 28.
Auf das Auslaßventil 22 wird über den Rollenschleppehbel 26, der auf die vorgenannte Weise bereitgestellt ist, vom Auslaßnocken 28 Druck ausgeübt, und es wird so geöffnet und geschlossen, daß der Hubbetrag immer konstant ist. Dabei ist der variable Ventilmechanismus 3 (Ventilantriebsmechanismus 4) zwischen einem Einlaßnocken 27, der auf der Einlaßnockenwelle 23 vorgesehen ist, und einem Rollenschlepphebel 25 vorgesehen.
Der Rollenschlepphebel 25 schließt eine Rolle 25a ein und ist unterhalb des Ventilantriebsmechanismus 4 bereitgestellt. Ein Ende des Rollenschlepphebels 25 wird von der Einstelleinrichtung 29, die am Zylinderkopf 1H fixiert ist, getragen. Sein anderes Ende berührt einen Ventilheber 21a am oberen Ende des Einlaßventils 21. Eine Ventilfeder 21b des Einlaßventils 21 legt an der Seite des Ventilhebers 21a (heberseitiger Endabschnitt 25t) eine Kraft an den Endabschnitt des Rollenschlepphebels 25 an. Somit steht die Rolle 25a immer mit dem Ventilantriebsmechanismus 4 in Berührung.
Druck, der vom Einlaßnocken 27 ausgeübt wird, wird über den Ventilantriebsmechanismus 4 und den Rollenschlepphebel 25 auf das Einlaßventil 21 übertragen. Der Ventilantriebsmechanismus 4 schließt ein Tragrohr 41, das am Zylinderkopf 1H fixiert ist, und einen Einlaßabschnitt 42 und einen Schwingnocken 43 ein, die auf dem Tragrohr 41 vorgesehen sind.
Der Einlaßabschnitt 42 und der Schwingnocken 43 schließen ein zylindrisches Gehäuse 42a bzw. ein zylindrisches Gehäuse 43a ein. Das Gehäuse 42a und das Gehäuse 43a sind auf dem Tragrohr 41 so vorgesehen, daß das Gehäuse 42a und das Gehäuse 43a um eine Achse des Tragrohrs 42 herum schwingen können. Im Ventilantriebsmechanismus 4 sind ein Einlaßabschnitt 42 und zwei Schwingnocken 43 für zwei Einlaßventile 21 vorgesehen, die im Zylinder des Motors 1 vorgesehen sind.
Ein Einlaßarm 42b ist im Gehäuse 42a des Einlaßabschnitts 42 so ausgebildet, daß er radial übersteht. Eine Rolle 42c, die den Einlaßnocken 27 berührt, ist drehbar am Endabschnitt des Einlaßarms 42b getragen. Ebenso übt eine Feder 44, die im zusammengedrückten Zustand bereitgestellt ist, eine Kraft auf den Endabschnitt des Einlaßarms 42b aus, so daß die Rolle 42c gegen den Einlaßnocken 27 gedrückt wird.
Ein Auslaßarm 43b ist im Gehäuse 43a des Einlaßabschnitts 43 so ausgebildet, daß er radial übersteht. Eine Oberfläche des Auslaßarms 43b ist eine Nockenfläche 43c, die konkav gebogen ist. Die Nockenfläche 43c geht am Grundkreisabschnitt des Gehäuses 43a sanft in dessen Außenumfangsfläche über, d.h. an einem anderen Abschnitt als demjenigen, wo der Auslaßarm 43 vorstehend ausgebildet ist. Die Nockenfläche 43c und der Grundkreisabschnitt des Gehäuses 43a berühren die Rolle 25a des Rollenschwenkhebels 25.
3 zeigt eine perspektivische Querschnittsstruktur des Ventilantriebsmechanismus 4. In dem Ventilantriebsmechanismus 4 sind zwei Schwingnocken 43 vorgesehen, wobei der Auslaßabschnitt 42 dazwischen vorgesehen ist.
Sowohl das Gehäuse 42a des Auslaßabschnitts 42 als auch das Gehäuse 43a des Schwingnockens 43 sind so ausgebildet, daß sie eine hohle Zylinderform aufweisen. Das Tragrohr 41 ist in die Gehäuse 42a und 43a eingefügt. Ein Nutenabschnitt 42d mit rechtsdrehender Spirale ist am Innenumfang des Gehäuses 42 des Einlaßabschnitts 42 ausgebildet. Ebenso ist ein Nutenabschnitt 43d mit linksdrehender Spirale am Innenumfang des Gehäuses 43a des Schwingnockens 43 ausgebildet.
Ein Schieberad 45 ist in einem Raum vorgesehen, der von dem Gehäuse 42a des Einlaßabschnitts 42 und dem Gehäuse 43a der beiden Schwingnocken 43 definiert wird. Das Schieberad 45 ist so ausgebildet, daß es im wesentlichen hohlzylindrisch geformt ist. Das Schieberad 45 ist so auf dem Tragrohr 41 bereitgestellt, daß das Schieberad 45 in axialer Richtung des Tragrohrs 41 hin und her bewegt werden kann und um die Achse des Tragrohrs 41 mit bezug auf das Tragrohr 41 schwingen kann.
Ein Nutenabschnitt 45a mit rechtsdrehender Spirale ist an der Außenumfangsfläche eines Mittelabschnitts des Schieberads 45 in axialer Richtung ausgebildet. Der Nutenabschnitt 45a greift in den Nutenabschnitt 42d ein, der am Innenumfang des Gehäuses 42a des Einlaßabschnitts 42 ausgebildet ist. Ein Nutenabschnitt 45b mit linksdrehender Spirale ist an der Außenumfangsfläche beider Endabschnitte des Schieberads 45 in axialer Richtung ausgebildet. Der Nutenabschnitt 45b greift in den Nutenabschnitt 43d ein, der am Innenumfang des Gehäuses 43a jedes Schwingnockens 43 ausgebildet ist.
Ein Abschnitt 45c mit kleinem Durchmesser ist zwischen dem Nutenabschnitt 45a und einem der Nutenabschnitte 45b ausgebildet, und ein weiterer Abschnitt 45c mit kleinem Durchmesser ist zwischen dem Nutenabschnitt 45a und dem anderen Nutenabschnitt 45b ausgebildet, wobei der Nutenabschnitt 45a und die Nutenabschnitte 45b am Außenumfang des Schieberads 45 ausgebildet sind. Der Abschnitt 45c mit kleinem Durchmesser weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Nutenabschnitts 45a und der Außendurchmesser des Nutenabschnitts 45b. Ein Langloch 45d, das in Umfangsrichtung verläuft, ist in einem der Abschnitte 45c mit kleinem Durchmesser ausgebildet.
Eine Steuerwelle 46 ist in das Tragrohr 41 eingeführt, so daß sie in dessen axialer Richtung gleiten kann. Die Steuerwelle 46 kann mit Bezug auf das Tragrohr 41 durch Betätigung des Schiebestellglieds 50 in axialer Richtung hin und her bewegt werden (in der von einem Pfeil angezeigten Richtung).
Das Schiebestellglied 50 ist u.a. mit einem Antriebsmotor 51, der durch die Steuerspannung von der elektronischen Steuereinheit 7 gesteuert wird, und einem Mechanismus zum Bewegen der Steuerwelle 46 durch Umwandeln der Drehbewegung des Antriebsmotors 51 in lineare Bewegung ausgestattet. Die Position der Steuerwelle 46 wird durch Steuern der Drehphase R des Antriebsmotors 51 geregelt.
Das Schiebestellglied 50 ist mit einem Positionserfassungssensor 55 zum Erfassen der Position der Steuerwelle 46, genauer des Verstellbetrags der Steuerwelle 46 aus einer Ausgangsposition ausgestattet. Erfasste Daten werden in die elektronische Steuereinheit 7 eingegeben. Das heißt, der Positionserfassungssensor 55 erfaßt den Betätigungszustand des variablen Ventilmechanismus 3, d.h. die Ventilkennlinie des Einlaßventils 21. In dieser Ausführungsform erfaßt der genannte Positionserfassungssensor 55 die Drehphase R des Antriebsmotors 51. Die Ventilkennlinie des Einlaßventils 21, d.h. dessen Arbeitswinkel θ, wird gemäß einer Änderung der Drehphase R verändert. Somit wird in dieser Ausführungsform der Arbeitswinkel θ des Einlaßventils 21 aufgrund der Drehphase R erfaßt.
Ein Haltezapfen 46a ist auf der in 3 dargestellten Steuerwelle 46 so ausgebildet, daß er radial übersteht. Der Haltezapfen 46a wird durch ein Langloch, das im Tragrohr 41 so ausgebildet ist, daß es in dessen axialer Richtung verläuft, in das Langloch 45d eingeführt. Während das Schieberad 45 bezüglich des Tragrohrs 41 schwingen kann, kann somit das Schieberad 45 gemäß der axialen Hin- und Herbewegung der Steuerwelle 46 in axialer Richtung bewegt werden.
In dem so aufgebauten Ventilantriebsmechanismus 4 können der Hubbetrag und der Arbeitswinkel θ des Einlaßventils 21 gemäß der Bewegung der Steuerwelle 46 in axialer Richtung, die vom Schiebestellglied 50 bewirkt wird, stufenlos variiert werden. Im Folgenden wird ein Arbeitsmodus des Ventilantriebsmechanismus 4 mit Bezug auf die 4A und 4B und die 5A und 5B beschrieben.
Zunächst wird mit Bezug auf die 4A und 4B der Betätigungszustand des Ventilantriebsmechanismus 4 für den Fall beschrieben, daß die Steuerwelle 46 so weit wie möglich in R-Richtung (in der von einem Pfeil R in 3 angezeigten Richtung) bewegt wird. 4A zeigt den Betätigungszustand des Ventilantriebsmechanismus 4 für den Fall, daß ein Grundkreisabschnitt des Einlaßnockens 27 die Rolle 42c des Einlaßabschnitts 42 des Ventilantriebsmechanismus 4 berührt.
In der in 4A dargestellten Situation berüht die Rolle 25a des Rollenschlepphebels 25 nicht den Auslaßarm 43b des Schwingnockens 43, sondern berüht den Grundkeisabschnitt des Gehäuses 43a neben dem Auslaßarm 43b.
Zu dieser Zeit schließt das Einlaßventil 21 den Ansaugkanal 1HI. Wenn die Einlaßnockenwelle 23 sich dreht und ein Hubabschnitt des Einlaßnockens 27 die Rolle 42c des Einlaßsabschnitts 42 nach unten schiebt, wird der Einlaßabschnitt 42 mit Bezug auf das Tragrohr 41 in Richtung gegen den Uhrzeigersinn (in der von einem Pfeil angezeigten Richtung) in 4A geschwungen. Somit werden das Schieberad 45 und der Schwingnocken 43 als Einheit geschwungen.
Somit berührt die Nockenfläche 43c, die im Auslaßarm 43b des Schwingnockens 43 ausgebildet ist, die Rolle 25a des Rollenschlepphebels 25, und die Rolle 25a wird von der Nockenfläche 43c nach unten geschoben.
4B zeigt den Betätigungszustand des Ventilantriebsmechanismus 4 für den Fall, daß die Nockenfläche 43c des Auslaßarms 43b die Rolle 25a des Rollenschlepp hebels 25 berührt. Da die Rolle 25a durch die Nockenwelle 43c gedrückt wird, wird der Rollenschlepphebel 25 um einen Kontaktbereich zwischen dem Rollenschlepphebel 25 und der Einstelleinrichtung 29 geschwungen. Das Einlaßventil 21 wird durch diese Schwingung geöffnet.
In dem Fall, daß die Steuerwelle 46 so weit wie möglich in R-Richtung (in der von dem Pfeil R in 3 angegebenen Richtung) bewegt wird, sind die relativen Positionen des Einlaßarms 42b und des Auslaßarms 43b um die Achse des Tragrohrs 41 am weitesten voneinander entfernt. Dadurch wird der Verstellbetrag der Rolle 25a des Rollenschlepphebels 25 zu der Zeit, wenn der Einlaßnocken 27 die Rolle 42c des Einlaßbereichs 42 so weit wie möglich nach unten schiebt, maximiert. Daher wird das Einlaßventil 21 bei größtmöglichem Arbeitswinkel und größtmöglichem Hubbetrag geöffnet/geschlossen.
Wenn in dem genannten Ventilantriebsmechanismus 4 die Steuerwelle 46 vom Schiebestellglied 50 in axialer Richtung verstellt wird, wird das Schieberad 45 in Verbindung mit der Verstellung der Steuerwelle 46 ebenfalls in axialer Richtung verstellt. Dann werden der Einlaßabschnitt 42 und der Schwingnocken 43, die mit dem Schieberad 45 durch die Nuten verbunden sind, mit Bezug auf das Schieberad 45 gemäß der Verstellung des Schieberads 45 geschwungen.
Zu dieser Zeit wird der Einlaßabschnitt 42 in entgegengesetzter Richtung zur Schwingungsrichtung des Nockens 43 geschwungen, da die Richtungen der Nutenabschnitte im Einlaßabschnitt 42 und der Schwingnocken 43 einander entgegengesetzt sind. Daher werden die relativen Positionen des Einlaßarms 42b und des Auslaßarms 43b um die Achse des Tragrohrs 41 geändert.
Nun wird mit Bezug auf die 5A und 5B der Betätigungszustand des Ventilantriebsmechanismus 4 für den Fall beschrieben, daß die Steuerwelle 46 so weit wie möglich in L-Richtung (in der von einem Pfeil L in 3 angezeigten Richtung) bewegt wird. 5A zeigt den Betätigungszustand des Ventilantriebsmechanismus für den Fall, daß der Grundkreisabschnitt des Einlaßnockens 27 die Rolle 42c den Auslaßabschnitts 42 berührt. Zu dieser Zeit ist der Abschnitt des Schwingnockens 43, der die Rolle 25a berührt, am weitesten von der Nockenoberfläche 43c entfernt.
Wenn die Einlaßnockenwelle 23 gedreht wird und der Hubabschnitt des Einlaßnockens 27 die Rolle 42c des Einlaßabschnitts 42 nach unten schiebt, werden der Schwingnocken 43 und der Einlaßabschnitt 42 als Einheit geschwungen. Da in diesem Fall der Abschnitt des Schwingnockens 43, der die Rolle 25a berührt, in der in 5A dargestellten Situation jedoch am weitesten von der Nockenfläche 43c entfernt ist, wie oben beschrieben, ist der Drehbetrag des Schwingnockens 43 bis dahin, wo die Rolle 25 von der Nockenfläche 43c nach unten gedrückt zu werden beginnt, im Vergleich zu der in 4A und 4B dargestellten Situation groß. Ebenso wird, wenn der Hubabschnitt des Einlaßnockens 27 die Rolle 42c des Einlaßabschnitts 42 nach unten schiebt, der Bereich der Nockenfläche 43c, die die Rolle 25a berührt, auf lediglich den Basisendabschitt des Auslaßarms 43b reduziert. Dadurch wird der Oszillationsbetrag des Rollenschlepphebels 25, der erzeugt wird, wenn der Hubabschnitt des Einlaßnockens 27 die Rolle 42c nach unten schiebt, reduziert.
5B zeigt den Betätigungszustand für den Fall, daß die Nockenfläche 43c des Auslaßarms 43b die Rolle 25a des Rollenschlepphebels 25 berührt. Wie in 5A und 5B dargestellt, wird das Einlaßventil 21 bei kleinerem Hubbetrag geöffnet, da der Schwingungsbetrag des Rollenschlepphebels 25 klein ist.
Da die Steuerwelle 46 so weit wie möglich in L-Richtung (in der vom Pfeil L in 3 angegebenen Richtung) bewegt wird, befinden sich in diesem Fall die relativen Positionen des Auslaßarms 42b und des Auslaßarms 43b um die Achse des Tragrohrs 41 einander am nächsten. Dadurch wird der Verstellbetrag der Rolle 25a des Rollenschlepphebels 25 zu der Zeit, wenn der Einlaßnocken 27 die Rolle 42c des Einlaßbereichs 42 so weit wie möglich schiebt, minimiert. Daher wird das Einlaßventil 21 bei kleinstmöglichem Arbeitswinkel und kleinstmöglichem Hubbetrag geöffnet/geschlossen.
Somit wird im variablen Ventilmechanismus 3 (Ventilantriebsmechanismus 4) der Schwingungsmodus des Rollenschlepphebels 25 durch Ändern der relativen Positionen des Einlaßarms 42b und des Auslaßarms 43b um die Achse des Tragrohrs 41 geändert. Somit können der Hubbetrag und der Arbeitswinkel θ (der Zeitraum der Ventilöffnung) des Einlaßventils stufenlos variiert werden, wie in 6 dargestellt. In diesem variablen Ventilmechanismus 3 wird der Arbeitswinkel θ des Einlaßventils 21 gemäß der Änderung des Hubbetrags des Einlaßventils 21 geändert.
Der Arbeitswinkel θ des Einlaßventils 21 wird von dem variablen Ventilmechanismus 3 durch eine Regelung geändert, die von der elektronischen Steuereinheit 7 durchgeführt wird. Das heißt, die elektronische Steuereinheit 7 berechnet den Soll-Arbeitswinkel, der ein Sollwert für die Regelung des Arbeitswinkels θ ist, gemäß dem Motorbetriebszustand. Die Steuerspannung Vg für den Antriebsmotor 51 wird so geregelt, daß die Steuerwelle 46 gemäß dem Soll-Arbeitswinkel bewegt wird. Die Steuerspannung Vg wird gemäß der Abweichung zwischen der aktuellen Drehphase R, die vom Positionserfassungssensor 55 erfaßt wird, und einer Soll-Drehphase, die dem Soll-Arbeitswinkel entspricht, geregelt.
In dieser Ausführungsform wird der Soll-Arbeitswinkel grundsätzlich aufgrund der Motordrehzahl NE und der Motorlast L gesetzt (die aufgrund der Ansaugluftmente GA, dem Gaspedal-Betätigungsbetrag ACCP, dem Drosselklappen-Öffnungsbetrag TA und dergleichen berechnet wird). Wenn der Arbeitswinkel θ abnimmt und der Schließungszeitpunkt für das Einlaßventil 21 frühverstellt wird, können Pumpverluste reduziert werden. Wenn es erforderlich ist, den Pumpverlust zu reduzieren, wird daher der Soll-Arbeitswinkel auf einen Wert gesetzt, der sich vom Wert des Soll-Arbeitswinkels ohne Erfordernis, den Pumpverlust zu reduzieren, unterscheidet, selbst in dem Fall, daß die Motordrehzahl NE und die Motorlast L nicht verändert werden. Genauer wird, wenn es erforderlich ist, den Pumpverlust zu reduzieren, der Soll-Arbeitswinkel auf einen Wert gesetzt, der kleiner ist als ein Wert des Soll-Arbeitswinkels ohne Erfordernis der Reduzierung des Pumpverlusts.
Nun wird die Zündzeitpunktsteuerung für den Motor 1 durch die elektronische Steuereinheit 7 beschrieben. Die elektronische Steuereinheit 7 führt eine Ermittlung durch, ob in den jeweiligen Zylindern ein Klopfen vorliegt, und zwar aufgrund des Ergebnisses einer Erfassung, die vom Klopfsensor 78 durchgeführt wird. Dann führt die elektronische Steuereinheit 7 eine Klopfregelung durch, um den Zündzeitpunkt aufgrund des Ergebnisses der Klopfermittlung einzustellen.
Genauer wird, wenn bei der Klopfermittlung ein Klopfereignis festgestellt wird, der endgültige Zündzeitpunkt AOP um einen vorgegebenen Betrag spätverstellt. Wenn kein Klopfereignis festgestellt wird, wird der endgültige Zündzeitpunkt AOP schrittweise frühverstellt. Der endgültige Zündzeitpunkt AOP ist der Zeitpunkt, zu dem in den jeweiligen Zylindern eine Zündung durchgeführt wird, und wird durch einen Kurbelwinkel (BTDC) mit Bezug auf einen Kompressions-Totpunkt der einzelnen Zylinder dargestellt. Der endgültige Zündzeitpunkt AOP wird anhand der nachstehend beschriebenen Gleichung (1) berechnet. AOP = ABASE – (AKMAX – AGKNK + AKCS) (1)
In dieser Gleichung (1) ist AOP der endgültige Zündzeitpunkt, ist ABASE der Ausgangs-Zündzeitpunkt, ist AKMAX der größte Spätverstellungsbetrag, ist AGKNK ein Klopf-Lernbetrag und ist AKCS ein Regelungsbetrag. Der Ausgangs-Zündzeitpunkt ABASE ist der Zündzeitpunkt, zu dem es möglich ist, die größte Motorleistung unter der Voraussetzung zu erhalten, daß kein Klopfen vorliegt. Ebenso ist der größte Spätverstellungsbetrag AKMAX ein Korrekturbetrag, der zum nach hinten Korrigieren des Ausgangs-Zündzeitpunkts ABASE verwendet wird, so daß Klopfereignisse zuverlässig vermieden werden können. Der Ausgangs-Zündzeitpunkt ABASE und der größte Spätverstellungsbetrag AKMAX werden aufgrund des Motorbetriebszustands gesetzt, beispielsweise aufgrund der Motordrehzahl NE und der Motorlast L.
Ebenso handelt es sich in der Gleichung (1) bei dem Regelungsbetrag AKCS und bei dem Klopf-Lernbetrag AGKNK um Korrekturbeträge, die zum nach hinten Kor rigieren des Ausgangs-Zündzeitpunkts AOP gemäß dem Vorliegen eines Klopfens verwendet werden, um ein Klopfereignis zu verhindern. Der Regelungsbetrag AKCS und der Klopf-Lernbetrag AGKNK werden erhöht oder gesenkt, je nachdem ob ein Klopfen vorliegt.
Wenn ein Klopfen vorliegt, wird der Regelungskorrekturbetrag AKCS so geändert, daß der endgültige Zündzeitpunkt AOP spätverstellt wird. Wenn kein Klopfen vorliegt, wird der Regelungskorrekturbetrag AKCS so geändert, daß der endgültige Zündzeitpunkt AOP frühverstellt wird.
Der Klopf-Lernbetrag AGKNK wird so geändert, daß der Regelungskorrekturbetrag AKCS einen vorgegebenen Bereich erreicht. Wenn der Regelungskorrekturbetrag AKCS außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, und der endgültige Zündzeitpunkt AOP spätverstellt werden muß, wird der Klopf-Lernbetrag AGKNK so geändert, daß der endgültige Zündzeitpunkt AOP spätverstellt wird. Wenn der Regelungskorrekturbetrag AKCS außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, und der endgültige Zündzeitpunkt AOP frühverstellt werden muß, wird der Klopf-Lernbetrag AGKNK so geändert, daß der endgültige Zündzeitpunkt AOP frühverstellt wird.
Die elektronische Steuereinheit 7 gibt ein Zündsignal an eine Zündeinrichtung 19 jedes Zylinders aus und führt eine Zündung durch. Das Zündsignal wird zum solchermaßen berechneten endgültigen Zündzeitpunkt AOP ausgegeben. Somit wird der Zündzeitpunkt so angepaßt, daß er nahe dem Bereich liegt, wo ein Klopfen auftritt.
Nun wird die Klopfermittlung bei der Klopfregelung beschrieben. 7 zeigt ein Beispiel für die Art der Klopfermittlung in dieser Ausführungsform. In 7 ist ein Ausgangssignal vom Klopfsensor 79 (Klopfsensorsignal) dargestellt. Das von einem Kreis A umgebene Ausgangssignal ist ein Klopfsignal, das vom Klopfsensor 79 erfaßt wird, wenn ein Klopfen vorliegt.
Da der Klopfsensor 79 verschiedene Vibrationen erfaßt, wird das Ausgangssignal vom Klopfsensor 79 in dieser Ausführungsform einem Filterverfahren unterzogen, um eine Vibrationskomponente zu extrahieren, die durch ein Klopfereignis bewirkt wurde. In diesem Filterverfahren wird die Klopferfassungsfrequenz H so gesetzt, daß sie zum Extrahieren einer Klopfvibrationsfrequenz aus dem Ausgangssignal des Klopfsensors 79 verwendet werden kann. Das als Ergebnis des Filterverfahrens erhaltene Signal mit einer Amplitude der Klopferfassungsfrequenz H, d.h. das Signal, das einen Vibrationspegel der Klopferfassungsfrequenz H zeigt, wird als Ausgangssignal vom Klopfsensor 79 verwendet. Die Klopfermittlung wird aufgrund dessen durchgeführt, ob das Ausgangssignal vom Klopfsensor 79, das während einer Klopfermittlungsperiode Tk abgetastet wird, einen Klopfermittlungspegel Vk übersteigt.
Um ordnungsgemäß feststellen zu können, ob ein Klopfen vorliegt, ist es erforderlich, die Klopfermittlungsperiode Tk, den Klopfermittlungspegel Vk, die Klopferfassungsfrequenz H und dergleichen gemäß dem Klopfereignismodus festzusetzen, d.h. gemäß dem Klopfereignis-Zeitpunkt, dem Klopfvibrationspegel, der Klopfvibrationsfrequenz usw. In dieser Ausführungsform werden die Klopfermittlungsperiode Tk, der Klopfermittlungspegel Vk und die Klopferfassungsfrequenz H gemäß dem Motorbetriebszustand gesetzt, der sich auf den Klopfereignismodus auswirkt, d.h. gemäß der Motordrehzahl NE und der Motorlast L.
Der Motor 1 schließt den variablen Ventilmechanismus 3 ein, der die Ventilkennlinie des Einlaßventils 21, d.h. den Arbeitswinkel variieren kann. Wenn der Arbeitswinkel θ verändert wird, wird auch der Verbrennungszustand der Luft/Kraftstoff-Mischung verändert. Somit wird der Klopfereignismodus verändert. Somit wird in dieser Ausführungsform die Art der Klopfermittlung, genauer die Art der Festsetzung der Klopfermittlungsperiode Tk, des Klopfermittlungspegels Vk und der Klopferfassungsfrequenz H, gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung, die durch die Änderung der Ventilkennlinie, beispielsweise des Arbeitswinkels θ, geändert wird, geändert.
8 ist ein Ablauf der Klopfermittlung gemäß dieser Ausführungsform. Die in 8 dargestellte Routine wird gestartet, wenn eine Bedingung zum Starten der Klopfregelung erfüllt ist, nachdem der Motor gestartet wurde. Die Routine schließt das Klopfermittlungsmittel und das Änderungsmittel ein.
Wenn die Routine gestartet wird, werden zuerst die Motordrehzahl NE, die Motorlast L und der Arbeitswinkel θ gelesen (S100). Dann wird aufgrund der Motordrehzahl NE, der Motorlast L und des Arbeitswinkels θ die Klopferfassungsfrequenz H mit Bezug auf das in 9 dargestellte Klopferfassungsfrequenz-Einstellungskennfeld HMAP festgesetzt. (S200). Das Klopferfassungsfrequenz-Einstellungskennfeld HMAP wird zuvor im Speicher der elektronischen Steuereinheit 7 hinterlegt. Das Klopferfassungsfrequenz-Einstellungskennfeld HMAP wird auf die nachstehend beschriebene Weise erstellt.
Wenn der Arbeitswinkel θ des Einlaßventils 21 geändert wird, wird der Verbrennungszustand der Luft/Kraftstoff-Mischung geändert, und demgemäß wird die Klopfvibrationsfrequenz geändert. Um die solchermaßen veränderte Klopfvibrationsfrequenz exakt zu erfassen, werden somit mehrere Klopferfassungsfrequenz-Einstellungskennfelder HMAP, die den Werten des Arbeitswinkels θ entsprechen, bereitgestellt. Da die Klopfvibrationsfrequenz geändert wird, wenn die Motordrehzahl NE und die Motorlast L sich verändern, werden Werte für die Klopferfassungsfrequenz H, die den Werten für die Motordrehzahl NE und den Werten für die Motorlast L entsprechen, in jedem der Kennfelder gesetzt, die den Werten für den Arbeitswinkel θ entsprechen.
Nachdem die Klopferfassungsfrequenz H auf die vorgenannte Weise festgesetzt wurde, werden als nächstes die Zeitpunkte für das An- und Abschalten eines Gate-Signals gesetzt (S300). Dieses Gate-Signal entscheidet über den Zeitraum, in dem das Ausgangssignal vom Klopfsensor 79, das sich auf die Klopfermittlung bezieht, abgetastet wird. Ein Zeitraum, über den das Gate-Signal eingeschaltet ist, wird als Klopfermittlungsperiode Tk betrachtet.
Die Zeitpunkte zum An- und Abschalten des Gate-Signals, d.h. die Klopfermittlungsperiode Tk, werden aufgrund der Motordrehzahl NE, der Motorlast L und des Arbeitswinkels θ mit Bezug auf ein Klopfermittlungsperioden-Einstellungskennfeld TkMAP, das in 10 dargestellt ist, gesetzt. Das Klopferfassungsperioden-Einstellungskennfeld TkMAP wird auf die nachstehend beschriebene Weise erstellt.
Wenn der Arbeitswinkel θ des Einlaßventils 21 geändert wird, wird der Verbrennungszustand der Luft/Kraftstoff-Mischung geändert, und demgemäß wird der Klopfereignis-Zeitpunkt geändert. Um den solchermaßen veränderten Klopfereignis-Zeitpunkt exakt zu erfassen, werden somit mehrere Klopfermittlungsperioden-Einstellungskennfelder TkMAP, die den Werten des Arbeitswinkels θ entsprechen, bereitgestellt. Da der Klopfereignis-Zeitpunkt sich ändert, wenn die Motordrehzahl NE und die Motorlast L sich verändern, werden Werte für die Klopfermittlungsperiode Tk, die den Werten für die Motordrehzahl NE und den Werten für die Motorlast L entsprechen, in jedem der Kennfelder gesetzt, die den Werten für den θ entsprechen. Außerdem wird die Klopfermittlungsperiode Tk so gesetzt, daß die Klopfermittlungsperiode Tk nicht den Zeitpunkt einschließt, zu dem ein Schließgeräusch oder dergleichen des Einlaßventils 21 oder des Auslaßventils 22 erzeugt wird.
Nachdem die Klopfermittlungsperiode Tk auf die vorgenannte Weise gesetzt wurde, wird in den Schritten S400 bis S900 die Klopfermittlung für jeden Zylinder durchgeführt. In dieser Ausführungsform wird der maximale Wert für das Ausgangssignal vom Klopfsensor 79 während der Klopfermittlungsperiode Tk als Peak-Haltewert VKPEAK bezeichnet. Die Klopfermittlung wird aufgrund des Peak-Haltewerts VKPEAK durchgeführt. Unter der Annahme, daß die Verteilung von log-transformierten Werten LVpk der Peak-Haltewerte VKPEAK eine normale Verteilung ist, wie in 11 dargestellt, wird festgestellt, ob ein Klopfen aufgrund der Position eines gegenwärtig geprüften log-transformierten Werts LVpk in der normalen Verteilung auftritt.
Nachdem das Gate-Signal angestellt wurde und das Gate für die Klopfermittlung geöffnet wurde (d.h. in Schritt S400 wurde eine positive Feststellung getroffen) wird das Halten des Spitzenwerts des Ausgangssignals vom Klopfsensor 79, der in einem Ziel-Zylinder bereitgestellt ist, gestartet (Schritt S500). Das heißt, der Peak-Haltewert VKPEAK, bei dem es sich um den maximalen Wert des Ausgangssignals vom Klopfsensor 79 handelt, wird während des Zeitraums erhalten, der mit dem Anstellen des Gate-Signals beginnt.
Wenn das Gate-Signal abgestellt und das Gate geschlossen wird (d.h. in Schritt S600 wurde eine positive Bestimmung getroffen), wird der Peak-Haltewert VKPEAK zu diesem Zeitpunkt, d.h. der maximale Wert des Ausgangssignals vom Klopfsensor 79 während der Klopfermittlungsperiode Tk, gelesen (Schritt S700).
Aufgrund des Peak-Haltewerts VKPEAK wird der Klopfermittlungspegel Vk aktualisiert (Schritt S800). Der Klopfermittlungspegel Vk wird auf die nachstehend beschriebene Weise aktualisiert.
Zunächst wird aufgrund des log-transformierten Werts LVpk des gegenwärtig abgetasteten Peak-Haltewerts VKPEAK ein Verteilungsparameter, der eine Verteilungstendenz der log-transformierten Werte LVpk anzeigt, d.h. ein Verteilungsmittelwert Vm und ein Standardabweichungswert SGM, die in 11 dargestellt sind, aktualisiert. Der Verteilungsmittelwert Vm und der Standardabweichungswert SGM werden gemäß den nachstehend beschriebenen Gleichungen (2) bis (5) aktualisiert. Das heißt, die Werte für den Verteilungsmittelwert Vm und den Standardabweichungswert SGM vor dem Aktualisieren werden aufgrund des log-transformierten Werts LVpk des gegenwärtig abgetasteten Peak-Haltewerts VKPEAK erhöht oder gesenkt. Somit werden der Verteilungsmittelwert Vm und der Standardabweichungswert SGM grob geschätzt.
(Im Fall von LVpk > Vm) Vm ← Vm + ΔM (2) (Im Fall von LVpk ≤ Vm) Vm ← Vm – ΔM (3)(Im Fall von Vm – SGM < LVpk < Vm: in dem Fall, daß LVpk in der Region A von 11 liegt) SGM ← SGM – 2 × ΔS (4)(Im Fall, daß LVpk ≤ Vm – SGM oder im Fall, daß LVpk ≥ Vm: in dem Fall, wo LVpk in einer Region B in 11 liegt) SGM ← SGM + ΔS (5)
Ein Aktualisierungsbetrag ΔM für den Verteilungsmittelwert Vm ist ein Wert, der durch Teilen der Differenz zwischen dem gegenwärtig abgetasteten log-transformierten Wert LVpk und dem Verteilungsmittelwert Vm vor der Aktualisierung durch einen vorgegebenen Wert n1 (zum Beispiel „4") erhalten wird. Ein Aktualisierungsbetrag ΔS des Standardabweichungswerts SGM ist ein Wert, der durch Teilen des Aktualisierungsbetrags ΔM des Verteilungsmittelwerts Vm durch einen vorgegebenen Wert n2 (beispielsweise „8") erhalten wird.
Der Klopfbestimmungspegel Vk wird aufgrund des Verteilungsmittelwerts Vm und des Standardabweichungswerts SGM, die solchermaßen aktualisiert wurden, und eines „u"-Werts gemäß der nachstehend beschriebenen Gleichung (6) erhalten. Vk = Vm + u × SGM (6)
Der „u"-Wert wird verwendet, um den Klopfermittlungspegel Vk auf einen geeigneten Wert zu setzen. Wenn der „u"-Wert auf einen höheren Wert gesetzt wird, wird der Klopfbestimmungspegel Vk auf einen höheren Wert gesetzt.
Der „u"-Wert wird aufgrund der Motordrehzahl NE, der Motorlast L und des Arbeitswinkels θ mit Bezug auf ein „u"-Wert-Einstellungskennfeld uMAP, das in 12 dargestellt ist, gesetzt. Das „u"-Wert-Einstellungskennfeld uMAP wird zuvor im Speicher der elektronischen Steuereinheit 7 hinterlegt. Das „u"-Wert-Einstellungskennfeld wird auf die nachstehend beschriebene Weise erzeugt.
Wenn der Arbeitswinkel θ des Einlaßventils 21 verändert wird, wird auch der Verbrennungszustand der Luft/Kraftstoff-Mischung geändert, und demgemäß wird der Klopfvibrationspegel geändert. Somit werden „u"-Wert-Einstellungskennfelder uMAP, die den Werten des Arbeitswinkels θ entsprechen, so vorgesehen, daß der Klopfermittlungspegel Vk gemäß dem solchermaßen geänderten Klopfvibrationspegel gesetzt wird, d.h. der Klopfermittlungspegel Vk wird auf einen größeren Wert gesetzt, wenn der Vibrationspegel höher wird. Da der Klopfvibrationspegel sich ändert, wenn die Motordrehzahl NE und die Motorlast L sich ändern, werden die „u"-Werte, die den Werten für die Motordrehzahl NE und den Werten für die Motorlast L entsprechen, außerdem in jedem der Kennfelder entsprechend den Werten für den Arbeitswinkel θ festgesetzt.
Nachdem der Klopfermittlungspegel Vk auf die vorgenannte Weise aktualisiert wurde, wird als nächstes festgestellt, ob im Motor 1 ein Klopfen vorliegt, und zwar aufgrund eines Vergleichs zwischen dem Klopfermittlungspegel Vk und dem logtransformierten Wert LVpk (Schritt S900). Das heißt, wenn der log-transformierte Wert LVpk in einem Bereich liegt, in dem der Klopfermittlungspegel Vk unter dem logtransformierten Wert liegt (Klopfermittlungspegel Vk < log-transformierter Wert LVpk), wird festgestellt, daß in dem Motor 1 ein Klopfen vorliegt. Wenn der log-transformierte Wert LVpk in einem Bereich liegt, in dem der Klopfermittlungspegel Vk gleich oder größer ist als der log-transformierte Wert LVpk (Klopfermittlungspegel Vk ≥ logtransformierter Wert LVpk), wird festgestellt, daß in dem Motor 1 kein Klopfen vorliegt.
Somit wird in dieser Ausführungsform der Klopfermittlungsmodus gemäß der Änderung des Klopfereignismodus geändert, welche durch die Änderung des Motorbetriebszustands bewirkt wird. Genauer wird der Klopfermittlungsmodus gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung geändert, welche durch die Änderung des Arbeitswinkels θ des Einlaßventils 21 bewirkt wird. Daher ist es in dem Motor 1, der den variablen Ventilmechanismus 3 einschließt, möglich, ein Klopfereignis exakt zu erfassen, und eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung zu verhindern. Infolgedessen wird der Zündzeitpunkt durch die oben beschriebene Korrigierung angemessen verzögert, und somit werden Klopfereignisse angemessen reduziert.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß dieser Ausführungsform möglich, die nachstehend beschriebenen Wirkungen zu erzielen.

(1) Wenn ermittelt wird, ob in dem Motor 1, der den variablen Ventilmechanismus 3 einschließt, der die Ventilkennlinie des Einlaßventils 21 ändern kann, ein Klopfen vorliegt, wird der Klopfermittlungsmodus gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung, welche durch die Änderung der Ventilkennlinie bewirkt wird, verändert. Daher wird auch dann, wenn der Klopfereignismodus aufgrund einer Änderung der Ventilkennlinie verändert wird, der Klopfermittlungsmodus gemäß der Änderung des Klopfereignismodus geändert. Somit ist es möglich, ein Klopfereignis im Motor 1, dessen Ventilkennlinie variabel eingestellt wird, ordnungsgemäß zu erfassen. Somit kann eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung vermieden werden.
(2) Es wird während der Klopfermittlungsperiode Tk aufgrund des Ausgangssignals vom Klopfsensor 79 festgestellt, ob ein Klopfen vorliegt. Genauer wird im Zusammenhang mit der Änderung des Klopfermittlungsmodus die Klopfermittlungsperiode Tk gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung, die durch eine Änderung der Ventilkennlinie (des Arbeitswinkels θ) bewirkt wird, geändert. Daher wird auch dann, wenn der Klopfereignis-Zeitpunkt aufgrund der Änderung der Ventilkennlinie geändert wird, die Klopfermittlungsperiode Tk gemäß der Änderung des Klopfereignis-Zeitpunkts verändert. Somit ist es möglich, ein Klopfereignis im Motor 1, dessen Ventilkennlinie variabel gesetzt wird, ordnungsgemäß zu erfassen. Somit kann eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung verhindert werden.
(3) Es wird aufgrund eines Vergleichs zwischen dem Klopfermittlungspegel Vk und dem Ausgangssignal vom Klopfsensor 79 festgestellt, ob ein Klopfen vorliegt. Genauer wird im Zusammenhang mit der Änderung des Klopfermittlungsmodus der Klopfermittlungspegel Vk gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung, die von einer Änderung der Ventilkennlinie (Arbeitswinkel θ) bewirkt wird, geändert. Daher wird auch dann, wenn der Klopfvibrationspegel aufgrund der Änderung der Ventilkennlinie verändert wird, der Klopfermittlungspegel Vk gemäß der Änderung des Klopfvibrationspegels verändert. Somit ist es möglich, ein Klopfereignis im Motor 1, dessen Ventilkennlinie variabel gesetzt wird, ordnungsgemäß zu erfassen. Somit ist es möglich, eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung zu verhindern.
(4) Es wird aufgrund eines Ausgangssignals vom Klopfsensor 79 mit der vorgegebenen Vibrationsfrequenz festgestellt, ob ein Klopfen vorliegt. Genauer wird im Zusammenhang mit der Änderung des Klopfermittlungsmodus die vorgegebene Vibrationsfrequenz, d.h. die Klopferfassungsfrequenz H, gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung, die von einer Änderung der Ventilkennlinie (des Arbeitswinkels θ) bewirkt wird, geändert. Daher wird auch dann, wenn die Klopfvibrationsfrequenz aufgrund der Änderung der Ventilkennlinie geändert wird, die Klopferfassungsfrequenz H gemäß der Änderung der Klopfvibrationsfrequenz geändert. Somit ist es möglich, ein Klopfereignis im Motor 1, dessen Ventilkennlinie variabel gesetzt wird, angemessen zu erfassen. Somit ist es möglich, eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung zu verhindern.
(5) Der Zündzeitpunkt wird durch eine Korrigierung, die auf dem Ergebnis der Klopfermittlung basiert, verzögert. Somit ist es gemäß dem Klopfermittlungs verfahren möglich, eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Klopfermittlung zu verhindern. Somit kann der Zündzeitpunkt ordnungsgemäß nach hinten korrigiert werden, und somit können Klopfereignisse angemessen reduziert werden.

Die folgenden Modifizierungen können an der vorgenannten Ausführungsform vorgenommen werden.
In der vorgenannten Ausführungsform werden die Klopfermittlungsperiode Tk, die Klopferfassungsfrequenz H und der Klopfermittlungspegel Vk aufgrund des Arbeitswinkels θ gesetzt. Jedoch können die Klopfermittlungsperiode Tk, die Klopferfassungsfrequenz H und der Klopfermittlungspegel Vk auch aufgrund einer anderen Ventilkennlinie gesetzt werden, beispielsweise aufgrund des Hubbetrags, des Ventilöffnungs-Zeitpunkts oder des Ventilschließungs-Zeitpunkts des Einlaßventils 21.
In der vorgenannten Ausführungsform werden sowohl die Klopfermittlungsperiode T, die Klopferfassungsfrequenz H und der „u"-Wert mittels eines Kennfelds erhalten. Sowohl die Klopfermittlungsperiode Tk, die Klopferfassungsfrequenz H als auch der „u"-Wert können jedoch auch anhand eines Funktionsausdrucks erhalten werden.
In der vorgenannten Ausführungsform werden sowohl die Klopfermittlungsperiode, die Klopferfassungsfrequenz als auch der Klopfermittlungspegel („u"-Wert) gemäß dem Arbeitswinkel θ verändert. Die Klopfermittlungsperiode und/oder die Klopferfassungsfrequenz und/oder der Klopfermittlungspegel („u"-Wert) können jedoch auch gemäß dem Arbeitswinkel θ geändert werden. Auch in diesem Fall wird der Klopfermittlungsmodus gemäß der Änderung des Klopfereignismodus, die durch die Änderung der Ventilkennlinie geändert wird, geändert. Somit ist es möglich, ein Klopfereignis im Motor 1, dessen Ventilkennlinie variabel gesetzt wird, angemessen zu erfassen. Somit ist es möglich, eine Herabsetzung der Zuverlässigkeit des Ergebnisses einer Klopfermittlung zu verhindern.
In der vorgenannten Ausführungsform wird die Drehphase R des Antriebsmotors 51 vom Positionserfassungssensor 55 erfaßt. In dieser Hinsicht ist das Wichtigste, die Kennlinie des Einlaßventils 21 zu erfassen, die vom variablen Ventilmechanismus 3 geändert wird. Daher kann die Drehphase eines Elements, das vom Antriebsmotor 51 gedreht wird, erfaßt werden, oder die Position der Steuerwelle 46, d.h. der Bewegungsbetrag der Steuerwelle 46 kann erfaßt werden.
In der vorgenannten Ausführungsform schließt die Ventilkennlinie, die verändert werden kann, den Hubbetrag und den Arbeitswinkel des Einlaßventils 21 ein. Selbst in dem Fall, daß der Hubbetrag und/oder der Arbeitswinkel und/oder der Ventilöffnungs-Zeitpunkt und/oder der Ventilschließungs-Zeitpunkt verändert werden können, kann die Erfindung angewendet werden. Auch in diesem Fall können die gleichen Wirkungen erzielt werden, wenn der Klopfermittlungsmodus gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung verändert wird, was durch die Änderung der Ventilkennlinie bewirkt wird.
In der vorgenannten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, daß die Erfindung auf einen Motor 1 angewendet wird, der einen variablen Ventilmechanismus 3 einschließt, welcher ein sogenanntes Schlepphebel-Ventilsystem aufweist, und in dem der Schwingungsmodus des Schlepphebels verändert wird. Die Erfindung kann jedoch auch auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden, der ein Direktwirkungs-Ventilsystem einschließt, welches das Einlaßventil 21 mittels der Einlaßnockenwelle 23 direkt öffnet und schließt, und einen variablen Ventilmechanismus, in dem die Drehpause der Einlaßnockenwelle 23 verändert wird, beispielsweise einen variablen Ventilmechanismus vom Flügelrad-Typ oder einen variablen Ventilmechanismus vom Schraubengewinde-Typ, in dem die relativen Phasen der Einlaßnockenwelle 23 und der Kurbelwelle verändert werden. Die Erfindung kann auch auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden, der ein Schlepphebel-Ventilsystem und solch einen variablen Ventilzeitsteurungs-Mechanismus einschließt. In dem Fall, daß ein Verbrennungsmotor solch einen variablen Ventilzeitsteuerungs-Mechanismus einschließt, kann der Betriebs zustand des variablen Ventilmechanismus (des variablen Ventilzeitsteuerungs-Mechanismus), d.h. die Ventilkennlinie des Einlaßventils 21, durch Erfassen der Drehphase der Einlaßnockenwelle 23 mittels eines Sensors oder dergleichen erfaßt werden.
Die Erfindung kann auch auf den Fall angewendet werden, wo der Einlaßnocken 27 ein sogenannter dreidimensionaler Nocken ist, dessen Nockenprofil sich in axialer Richtung der Nockenwelle ändert, und der variable Ventilmechanismus die Ventilkennlinie des Einlaßventils durch Bewegen des dreidimensionalen Nockens in axialer Richtung der Nockenwelle ändert. In diesem Fall kann die Ventilkennlinie des Einlaßventils 21 durch Erfassen eines Bewegungsbetrags des dreidimensionalen Nockens, d.h. der Position des dreidimensionalen Nockens, mittels eines Sensors oder dergleichen erfaßt werden.
In der vorgenannten Ausführungsform werden Klopfereignisse durch Korrektur des Zündzeitpunkts reduziert. Die Erfindung kann jedoch auch auf eine Klopfregelungsvorrichtung angewendet werden, welche Klopfereignisse durch Ändern eines anderen Motorregulierungsbetrags reduziert, beispielsweise der Ansaugluftmenge oder eines Kraftstoff-Einspritzungsbetrags.
In der vorgenannten Ausführungsform oder den modifizierten Beispielen kann die Erfindung in einem Fall angewendet werden, wo eine Ventilkennlinie des Ausgangsventils 22 verändert wird, oder in einem Fall, wo die Ventilkennlinie des Eingangsventils 21 und des Ausgangsventils 22 verändert wird.

Claims

Klopfregelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die auf einen Verbrennungsmotor (1) angewendet wird, der einen variablen Ventilmechanismus (3) einschließt, der eine Ventilkennlinie eines Einlaßventils (21) und/oder eines Auslaßventils (22) ändern kann, wobei die Klopfregulierungsvorrichtung ein Klopfermittlungsmittel (7) einschließt, um aufgrund des Ausgangssignals von einem Klopfsensor (79), der ein Vibrationsereignis in dem Verbrennungsmotor (1) erfaßt, festzustellen, ob ein Klopfereignis stattfindet, und wobei die Klopfregulierungsvorrichtung einen Motorregulierungsbetrag aufgrund des Ergebnisses der Klopfermittlung, die vom Klopfermittlungsmittel (7) durchgeführt wird, ändert, wobei die Klopfregulierungsvorrichtung ferner gekennzeichnet ist durch: ein Änderungsmittel (7) zum Ändern des Modus der Klopfermittlung, die vom Klopfermittlungsmittel (7) durchgeführt wird, gemäß einer Änderung des Verbrennungszustands einer Luft/Kraftstoff-Mischung, wobei die Änderung durch eine Änderung der Ventilkennlinie bewirkt wird.
Klopfregulierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klopfermittlungsmittel (7) die Ermittlung eines Klopfereignisses aufgrund des Ausgangssignals vom Klopfsensor (79) während einer vorgegebenen Klopfermittlungsperiode (Tk) durchführt, und das Änderungsmittel (7) die Klopfermittlungsperiode (Tk) gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Krafstoff-Mischung ändert, welche durch eine Änderung der Ventilkennlinie bewirkt wird.
Klopfregulierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klopfermittlungsperiode (Tk) aufgrund eines Kennfelds (TkMAP) erhalten wird, das im Voraus erstellt wird, oder anhand eines Funktionsausdrucks, der im Voraus erstellt wird.
Klopfregulierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Klopfermittlungsmittel (7) die Ermittlung eines Klopfereignisses aufgrund eines Vergleichs zwischen einem vorgegebenen Klopfermittlungspegel (Vk) und dem Ausgangssignal vom Klopfsensor (79) durchführt, und das Änderungsmittel (7) den Klopfermittlungspegel (Vk) gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung ändert, welche durch die Änderung der Ventilkennlinie bewirkt wird.
Klopfregulierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Klopfermittlungspegel (Vk) aufgrund eines Kennfels (uMAP) erhalten wird, das im Voraus erstellt wird, oder aufgrund eines Funktionsausdrucks, der im Voraus erstellt wird.
Klopfregulierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Klopfermittlungsmittel (7) die Ermittlung eines Klopfereignisses aufgrund eines Ausgangssignals vom Klopfsensor (79) mit einer vorgegebenen Vibrationsfrequenz (H) durchführt, und das Änderungsmittel (7) die Vibrationsfrequenz (H) gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung durchführt, die von einer Änderung der Ventilkennlinie bewirkt wird.
Klopfregulierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsfrequenz (H) aufgrund eines Kennfelds (HMAP) erhalten wird, das im Voraus erstellt wird, oder aufgrund eines Funktionsausdrucks, der im Voraus erstellt wird.
Klopfregulierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkennlinie, die variiert werden kann, den Hubbetrag und/oder den Arbeitswinkel (θ) und/oder den Ventilöffnungs-Zeitpunkt und/oder den Ventilschließungs-Zeitpunkt des Einlaßventils (21) und/oder des Auslaßventils (22) einschließt.
Klopfregulierungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorregulierungsbetrag, der verändert wird, der Zündzeitpunkt ist, und der Zündzeitpunkt spätverstellt wird, wenn das Klopfregulierungsmittel (7) ein Klopfereignis ermittelt.
Klopfregulierungsverfahren für einen Verbrennungsmotor, das auf einen Verbrennungsmotor (1) angewendet wird, der einen variablen Ventilmechanismus (3) einschließt, der die Ventilkennlinie eines Einlaßventils (21) und/oder eines Auslaßventils (22) ändern kann, und das das Durchführen der Ermittlung eines Klopfereignisses aufgrund eines Ausgangssignals von einem Klopfsensor (79), der ein Vibrationsereignis im Verbrennungsmotor (1) erfaßt, und das Ändern eines Motorregulierungsbetrags aufgrund des Ergebnisses der Klopfermittlung einschließt wobei das Klopfregulierungsverfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es ferner einschließt: Ändern eines Klopfermittlungsmodus gemäß einer Änderung des Verbrennungszustands einer Luft/Kraftstoff-Mischung, wobei die Änderung durch eine Änderung der Ventilkennlinie bewirkt wird.
Klopfregulierungsverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung eines Klopfereignisses aufgrund eines Ausgangssignals vom Klopfsensor (79) während einer vorgegebenen Klopfermittlungsperiode (Tk) durchgeführt wird, und die Klopfermittlungsperiode (Tk) gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung, die durch eine Änderung der Ventilkennlinie bewirkt wird, geändert wird.
Klopferregulierungsverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klopfermittlungsperiode (Tk) aufgrund eines Kennfelds (TkMAP) erhalten wird, das im Voraus erstellt wird, oder aufgrund eines Funktionsausdrucks, der im Voraus erstellt wird.
Klopfregulierungsverfahren für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung eines Klopfereignisses aufgrund eines Vergleichs zwischen einem vorgegebenen Klopfermittlungspegel (Vk) und dem Ausgangssignal vom Klopfsensor (79) durchgeführt wird, und der Klopfermittlungspegel (Vk) gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung, die durch eine Änderung der Ventilkennlinie bewirkt wird, geändert wird.
Klopfregulierungsverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Klopfermittlungspegel (Vk) aufgrund eines Kennfelds (uMAP) erhalten wird, das im Voraus erstellt wurde, oder aufgrund eines Funktionsausdrucks, der im Voraus erstellt wurde.
Klopfregulierungsverfahren für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung eines Klopfereignisses aufgrund eines Ausgangssignals vom Klopfsensor (79) mit einer vorgegebenen Vibrationsfrequenz (H) durchgeführt wird, und die Vibrationsfrequenz (H) gemäß der Änderung des Verbrennungszustands der Luft/Kraftstoff-Mischung geändert wird, welche durch die Änderung der Ventilkennlinie bewirkt wird.
Klopfregulierungsverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsfrequenz (H) aufgrund eines Kennfelds (HMAP) erhalten wird, das im Voraus erstellt wird, oder aufgrund eines Funktionsausdrucks, der im Voraus erstellt wird.
Klopfregulierungsverfahren für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkennlinie, die variiert werden kann, den Hubbetrag und/oder den Arbeitswinkel (θ) und/oder den Ventilöffnungs-Zeitpunkt und/oder den Ventilschließungs-Zeitpunkt des Einlaßventils (21) und/oder des Auslaßventils (22) einschließt.
Klopfregulierungsverfahren für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorregulierungsbetrag, der geändert wird, der Zündzeitpunkt ist, und daß der Zündzeitpunkt nach hinten korrigiert wird, wenn ein Klopfereignis ermittelt wird.