DE10356202A1

DE10356202A1 - Vorrichtung und Verfahren zur variablen Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10356202A1
Application number: DE10356202A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Atsugi Machida
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2023-12-03
Also published as: US20040103887A1; US20070131199A1; US7386390B2; US20060100773A1; US7013211B2; US7191050B2; DE10356202B4

Abstract

Ein angefordertes Volumenflussverhältnis, das auf der Basis eines angeforderten Drehmoments berechnet wird, eine doppelte bei der Ventilüberlappung zurückgeworfene Gasmenge, die auf der Basis einer angeforderten Restgasmenge berechnet wird, und eine beim Schließen eines Einlassventils zurückgeworfene Gasmenge werden addiert, um eine angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge des Einlassventils zu setzen und auf diese Weise eine Ziel-Betriebseigenschaft des Einlassventils auf der Basis der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge zu bestimmen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur variablen Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor und insbesondere eine Technologie zum Steuern der Menge eines Arbeitsmediums durch das variable Steuern einer Betriebseigenschaft eines Einlassventils.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vorrichtung bekannt, in der ein Zieldrehmoment auf der Basis einer Gaspedalöffnung und einer Motordrehgeschwindigkeit gesetzt wird, wobei eine Betriebseigenschaft eines Einlassventils variiert wird, sodass eine Ziel-Einlassluftmenge in Entsprechung zu dem Zieldrehmoment erhalten werden kann (siehe die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 6-272580).

Weiterhin ist eine variabler Ventilereignis- und Ventilhub-Mechanismus bekannt, der sukzessive die Ventilhübe von Motorventilen zusammen mit den Betriebswinkeln der Motorventile variiert (siehe die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2001-012262).

Weil eine konstante Beziehung zwischen der Öffnungsfläche des Einlassventils und der Gesamtmenge des Arbeitsmediums in einem Zylinder besteht, kann die Gesamtmenge des Arbeitsmediums in dem Zylinder auf der Basis der Öffnungsfläche des Einlassventils geschätzt werden.

Dabei ist zu beachten, dass die Gesamtmenge des Arbeitsmediums in dem Zylinder der Summe aus der Frischluftmenge und der Restgasmenge in dem Zylinder entspricht.

Weiterhin enthält die Restgasmenge in dem Zylinder eine zu der Einlassseite zurückgeworfene Gasmenge zum Zeitpunkt der Ventilüberlappung, eine zu der Einlassseite zurückgeworfene Gasmenge zum Zeitpunkt der Ventilschließzeit und eine weitere Restgasmenge, die nicht über ein Auslassventil ausgestoßen wurde und im Zylinder verblieben ist.

In einem Bereich, in dem die Öffnungsfläche des Einlassventils groß ist, steigt die Gastemperatur in dem Zylinder mit einem Zuwachs des Restgases, wobei die Volumeneffizienz mit einem Anstieg der Gastemperatur vermindert wird.

Dementsprechend wird in dem Bereich, wo die Öffnungsfläche des Einlassventils groß ist, die Gesamtmenge des Arbeitsmediums in dem Zylinder geändert, sodass sie relativ zu einer Vergrößerung der Öffnungsfläche abnimmt.

Deshalb existieren in dem Bereich, wo die Öffnungsfläche des Einlassventils groß ist, zwei Öffnungsflächen in Entsprechung zu der Gesamtmenge des Arbeitsmediums im Zylinder.

Wenn man berücksichtigt, dass die Gesamtmenge des Arbeitsmediums im Zylinder nicht relativ zu der Vergrößerung der Öffnungsfläche geändert wird, kann die Anzahl der Öffnungsflächen in Entsprechung zu der Gesamtmenge des Arbeitsmediums im Zylinder mit 1 bestimmt werden.

Dabei wird jedoch das Problem des Auftretens eines Steuerfehlers verursacht, wenn berücksichtigt wird, dass die Gesamtmenge des Arbeitsmediums im Zylinder nicht relativ zu der Vergrößerung der Öffnungsfläche geändert wird.

Weiterhin besteht eine Korrelation zwischen der Öffnungsfläche des Einlassventils und der durch das Einlassventil durchgelassenen Gasmenge für jede effektive Zylinderkapazität, die in Abhängigkeit von der Schließzeit des Einlassventils geändert wird.

In einem System, das die Einlassluftmenge unter Verwendung eines Ventilmechanismus steuert, der sukzessive einen Ventilhub und einen Ventilbetriebswinkel variiert, muss eine Tabelle vorbereitet werden, die die Korrelation zwischen der Öffnungsfläche und der durch das Ventil hindurchgehenden Gasmenge für jede effektive Zylinderkapazität (Schließzeit des Einlassventils) angibt.

Wenn jedoch die Tabelle, die die Öffnungsfläche und die durch das Ventil hindurchgehende Gasmenge angibt, für jede effektive Zylinderkapazität vorbereitet wird, sind eine große Speicherkapazität und außerdem eine große Anzahl von Prozessen in Entsprechung zu jeder Tabelle erforderlich.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sehr genaue Steuerung der durch ein Einlassventil hindurchgehenden Gasmenge auf der Basis einer Korrelation zwischen der Öffnungsfläche des Gasventils und der durch das Ventil hindurchgehenden Gasmenge zu ermöglichen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Steuerung der durch das Ventil hindurchgehenden Gasmenge, ohne dass hierfür eine große Speicherkapazität erforderlich ist, und mit einer kleinen Anzahl von entsprechenden Prozessen zu ermöglichen.

Um die oben genannten Aufgaben zu erfüllen, sieht die vorliegende Erfindung vor, dass eine in einen Zylinder eines Motors eingedrungene Frischluftmenge und eine beim Öffnen des Einlassventils aus dem Inneren des Zylinders zu einer Einlassseite zurückgeworfene Gasmenge berechnet werden und dass eine durch das Einlassventil hindurchgehende Gasmenge auf der Basis der Frischluftmenge und einer Menge eines vorbestimmten Vielfachen der beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge berechnet wird, um einen variablen Ventilmechanismus auf der Basis der durch das Einlassventil hindurchgehenden Gasmenge zu steuern.

Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung zuvor eine Korrelation zwischen einem einer Öffnungsfläche des Einlassventils äquivalenten Wert und der durch das Einlassventil hindurchgehenden Gasmenge gespeichert, wird der der Öffnungsfläche äquivalente unter Bezugnahme auf die Korrelation zu der Ventildurchgangs-Gasmenge umgewandelt, wird der der Öffnungsfläche äquivalente Wert auf der Basis eines Verhältnisses zwischen der durch die Umwandlung erhaltenen Ventildurchgangs-Gasmenge und einer angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge korrigiert und wird die angeforderte effektive Zylinderkapazität, bei welcher die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge mit dem der Öffnungsfläche äquivalenten Wert erhalten werden kann, auf der Basis der Ventildurchgangs-Gasmenge, die durch die Bezugnahme auf die Korrelation auf der Basis des korrigierten Öffnungsbereich-Entsprechungswerts erhalten wurde, und der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge berechnet, um den variablen Ventilmechanismus in Übereinstimmung mit der angeforderten effektiven Zylinderkapazität zu steuern.

Andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 ist eine schematische Darstellung eines Systemaufbaus eines Verbrennungsmotors in einer Ausführungsform.
2 ist eine Querschnittansicht eines variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus (Querschnitt entlang der Linie A-A von 3).
3 ist eine Seitenansicht des variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus.
4 ist eine Draufsicht des variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen exzentrischen Nocken für die Verwendung in dem variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus zeigt.
6 ist eine Querschnittansicht, die eine Operation des variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus zeigt (Querschnitt entlang der Linie B-B von 3).
7 ist eine Querschnittansicht, die eine Operation des variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus in einer hohen Hubbedingung zeigt (Querschnitt entlang der Linie B-B von 3) .
8 ist ein Ventilhub-Kennliniendiagramm in Entsprechung zu einer Basisendfläche und einer Nockenfläche eines Schwingnockens in dem variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus.
9 ist ein Kennliniendiagramm, das den Ventilzeitablauf und einen Ventilhub des variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus zeigt.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die einen sich drehenden Antriebsmechanismus einer Steuerwelle in dem variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus zeigt.
11 ist eine Längsquerschnittansicht eines variablen Ventilzeitablauf-Mechanismus in der Ausführungsform.
12 ist ein Blockdiagramm, das die Berechnung der erforderlichen Schließzeit eines Einlassventils in der Ausführungsform zeigt.
13 ist ein Blockdiagramm, das die Berechnung einer angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge in der Ausführungsform zeigt.
14 ist ein Blockdiagramm, das die Berechnung einer zurückgeworfenen Gasmenge zur Schließzeit des Einlassventils in der Ausführungsform zeigt.
15 ist ein Kurvendiagramm, das bei jeder Schließzeit eine Korrelation zwischen einer Öffnungsfläche des Einlassventils und der Ventildurchlass-Gasmenge in der Ausführungsform zeigt.
16 ist ein Blockdiagramm, das die Berechnung der angeforderten Öffnungszeit des Einlassventils in der Ausführungsform zeigt.
17 ist ein Blockdiagramm, das die Berechnung einer Ziel-Betriebseigenschaft des Einlassventils in der Ausführungsform zeigt.
1 ist ein Diagramm eines Systemaufbaus eines Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug mit einem variablen Ventilmechanismus in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 gezeigt, ist in einer Einlassleitung 102 eines Verbrennungsmotors 101 eine elektronisch gesteuerte Drosseleinrichtung 104 zum Betreiben eines Drosselventils 103b vorgesehen, das mittels eines Drosselmotors 103a geöffnet und geschlossen wird.
Luft wird in die Verbrennungskammer 106 über eine elektronisch gesteuerte Drosseleinrichtung 104 und ein Einlassventil 105 eingesaugt.
Verbrennungsabgas wird aus der Verbrennungskammer 106 über ein Auslassventil 107 ausgestoßen.
Das Verbrennungsabgas wird durch einen Abgasreinigungskatalysator 108 gereinigt und danach über einen Auspuff 109 in die Atmosphäre emittiert.
das Auslassventil 107 wird durch einen Nocken 111 betrieben, der axial durch eine Abgasseite-Nockenwelle 110 gehalten wird, um mit einer fixen Ventilhubgröße, einem fixen Ventilbetriebswinkel und einer fixen Ventil-Öffnungs/Schließzeit geöffnet und geschlossen zu werden.
Ein Ventilhub und ein Ventilbetriebswinkel des Einlassventils 105 werden sukzessive durch einen variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus (nachfolgend als VEL bezeichnet) 112 variiert.
An einem Endteil einer Einlassseite-Nockenwelle 113 ist ein variabler Ventilzeitablauf-Mechanismus (nachfolgend als VTC bezeichnet) 114 angeordnet, der sukzessive eine zentrale Phase des Öffnungswinkels des Einlassventils 105 variiert, indem er eine Drehphase der Einlassseite-Nockenwelle 113 relativ zu einer Kurbelwelle ändert.
Eine Steuereinheit 115 mit einem Mikrocomputer empfängt verschiedene Erkennungssignale von einem Gaspedalöffnungs-Sensor APS 116, einem Luftflussmesser 117, der die Einlassluftmenge (Massenflussmenge) Qa erkennt, einem Kurbelwinkelsensor 118, der ein Drehsignal Ne von der Kurbelwelle erfasst, einem Nockensensor 119, der die Drehposition der Einlassseite-Nockenwelle 113 erfasst, einem Drosselsensor 120, der eine Öffnung TVO des Drosselventils 103b erkennt, und ähnliches.
Dann passt die Steuereinheit 115 die Menge des Arbeitsmediums des Motors 101 durch die Steuerung einer Betriebseigenschaft des Einlassventils 105 durch den VEL 112 und den VTC 114 an.
Weiterhin steuert die Steuereinheit 115 die Öffnung des Drosselventils 103b, sodass ein fixer negativer Druck (z.B. -50mmHg) für die Entleerung und die Durchblas-Gasverarbeitung erzeugt wird.
Im Folgenden wird der Aufbau des VEL 112 beschrieben.
Der VEL 112 umfasst wie in 2 bis 4 gezeigt ein Paar von Einlassventilen 105, 105, eine hohle Nockenwelle 13, die drehbar durch ein Nockenlager 14 eines Zylinderkopfs 11 gehalten wird, zwei exzentrische Nocken 15, 15, die Drehnocken sind und axial durch die Nockenwelle 13 gehalten werden, eine Steuerwelle 16, die drehbar durch das Nockenlager 14 gehalten wird und an einer oberen Position der Nockenwelle 13 angeordnet ist, ein Paar von Kurbelschwingen 18, 18, die schwingend durch die Steuerwelle 16 über einen Steuernocken 17 gehalten werden, und ein Paar von Schwingarmen 20, 20, die unabhängig voneinander zu oberen Endteilen der Einlassventile 105, 105 jeweils über Ventilstößel 19, 19 angeordnet sind.
Die exzentrischen Nocken 15, 15 sind mit den Kurbelschwingen jeweils über Verbindungsarme 25, 25 verbunden, und die Kurbelschwingen 18, 18 sind mit den Schwingnocken 20, 20 über Verbindungsglieder 26, 26 verbunden.
Jeder exzentrische Nocken 15 ist wie in 5 gezeigt im wesentlichen in einer Ringform ausgebildet und umfasst einen Nockenkörper 15a mit kleinerem Durchmesser sowie einen Flanschteil 15b, der einstückig an einer Außenfläche des Nockenkörpers 15a ausgebildet ist. Ein Nockenwellen-Einsteckloch 15c ist durch das Innere des exzentrischen Nockens 15 in einer axialen Richtung ausgebildet, und weiterhin ist eine zentrale Achse X des Nockenkörpers 15a von einer zentralen Achse Y der Nockenwelle 13 um eine vorbestimmte Größe versetzt.
Die exzentrischen Nocken 15, 15 werden jeweils über Nockenwellen-Einstecklöcher 15c an den Außenseiten der Ventilstößel 19, 19 zu der Nockenwelle 13 gedrückt und fest mit dieser verbunden, wobei sie die Ventilstößel 19, 19 nicht behindern. Außerdem sind Außenperipherieflächen 15d, 15d des Nockenkörpers 15a in demselben Nockenprofil ausgebildet.
Jede Kurbelschwinge 18 ist wie in 4 gezeigt gebogen und im wesentlichen mit einer Kurbelform ausgebildet, wobei ein zentraler Basisteil 18a desselben drehbar durch den Steuernocken 17 gehalten wird.
Ein Stiftloch 18d ist durch einen Endteil 18b ausgebildet, der von einem äußeren Endteil des Basisteils 18a vorsteht. Ein Stift 21 für die Verbindung mit einem Spitzenteil des Verbindungsarms 25 ist in das Stiftloch 18d gedrückt. Ein Stiftloch 18e ist durch den anderen Endteil 18c ausgebildet, der von einem inneren Endteil des Basisteils 18a vorsteht. Ein Stift 28 für die Verbindung mit einem Endteil 26a (weiter unten beschrieben) jedes Verbindungsglieds 26 ist in das Stiftloch 18e gedrückt.
Der Steuernocken 17 ist mit einer zylindrischen Form ausgebildet und an einer Peripherie der Steuerwelle 16 befestigt. Wie in 2 gezeigt, ist die Position P1 der zentralen Achse des Steuernockens 17 von der Position P2 der zentralen Achse der Steuerwelle 16 um α versetzt.
Der Schwingnocken 20 ist mit einer im wesentlichen lateralen U-Form wie in 2, 6 und 7 gezeigt ausgebildet, und ein Halteloch 22a ist durch einen im wesentlichen ringförmigen Basisendteil 22 ausgebildet. Die Nockenwelle 13 ist in das Halteloch 22a eingesteckt, um drehbar gehalten zu werden. Weiterhin ist ein Stiftloch 23a durch einen Endteil 23 am anderen Endteil 18c der Kurbelschwinge 18 ausgebildet.
Ein kreisförmige Basisfläche 24a an der Seite des Basisendteils 22 und eine Nockenfläche 24b, die sich in einer Bogenform von der kreisförmigen Basisfläche 24a zu einer Kante des Endteils 23 erstreckt, sind auf einer unteren Fläche des Schwingnockens 20 ausgebildet. Die kreisförmige Basisfläche 24a und die Nockenfläche 24b sind in Kontakt mit einer vorbestimmten Position einer oberen Fläche jedes Ventilstößels 19 in Entsprechung zu einer Schwingposition des Schwingnockens 20.
In Übereinstimmung mit der in 8 gezeigten Ventilhub-Kennlinie ist nämlich wie in 2 gezeigt ein vorbestimmter Winkelbereich θ1 einer kreisrunden Basisfläche 24a ein kreisrundes Basisintervall, ist ein Bereich von dem kreisrunden Basisintervall θ1 der Nockenfläche 24b zu einem vorbestimmten Winkelbereich θ2 ein sogenanntes Rampenintervall und ist ein Bereich von dem Rampenintervall θ2 der Nockenfläche 24b zu einem vorbestimmten Winkelbereich θ3 ein Hubintervall.
Der Verbindungsarm 25 umfasst einen ringförmigen Basisteil 25a und ein vorstehendes Ende 25b, das an einer vorbestimmten Position auf einer Außenfläche des Basisteils 25a ausgebildet ist. Ein Passloch 25c, das drehbar mit der Außenfläche des Nockenkörpers 15a des exzentrischen Nocken 15 verbunden ist, ist an einer zentralen Position des Basisteils 25a ausgebildet. Weiterhin ist ein Stiftloch 25d, in das ein Stift 21 drehbar eingesetzt ist, durch das vorstehende Ende 25b hindurch ausgebildet.
Der Verbindungsarm 25 und der exzentrische Arm 15 bilden ein Schwing-Antriebsglied.
Das Verbindungsglied 26 ist mit einer linearen Form vorbestimmter Länge ausgebildet, und Stifteinstecklöcher 26c, 26d sind durch beide kreisförmigen Endteile 26a, 26b hindurch ausgebildet. Die Endteile von Stiften 28, 29, die jeweils in das Stiftloch 18d des anderen Endteils 18c des Schwingarms 18 und das Stiftloch 23a des Endteils 23 des Schwingnockens 20 gedrückt sind, sind drehbar in die Stifteinstecklöcher 26c, 26d eingesteckt.
Schnappringe 30, 31, 32, die die axiale Übertragung des Verbindungsarms 25 und des Verbindungsglieds 26 beschränken, sind auf jeweiligen Endteilen der Stifte 21, 28, 29 angeordnet.
Die Steuerwelle 16 wird durch ein Betätigungsglied 201 wie etwa einen an einem Endteil der Welle wie in 10 gezeigt angeordneten Gleichstrom-Servomotor angetrieben, um sich innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs zu drehen. Indem der Winkel der Steuerwelle 16 durch das Betätigungsglied 201 variiert wird, werden die Ventilhubgröße und der Ventilbetriebswinkel der Einlassventile 105, 105 sukzessive variiert (siehe 9).
Wie in 10 gezeigt, wird die Drehung des Betätigungsglieds (z.B. des Gleichstrom-Servomotors) 201 über ein Übertragungsglied 202 auf eine Gewindewelle 203 übertragen, um die Axialposition einer Mutter 204 zu verändert, in welche die Welle 203 eingeführt ist.
Die Steuerwelle 16 wird durch ein Paar von Bügeln 205a, 205b gedreht, die jeweils an dem Spitzenende der Steuerwelle 16 angebracht sind, wobei jeweils ein Ende derselben an der Mutter 204 befestigt ist.
Wie in der Figur gezeigt, wird in dieser Ausführungsform die Ventilhubgröße vermindert, wenn die Position der Mutter 204 sich dem Übertragungsglied 202 nähert, während die Ventilhubgröße vergrößert wird, wenn sich die Position der Mutter 204 von dem Übertragungsglied 202 entfernt.
Weiterhin ist ein Winkelsensor 206 des Potentiometer-Typs zum Feststellen des Winkels der Steuerwelle 16 an dem Spitzenende der Steuerwelle 16 angeordnet. Die Steuereinheit steuert rückkoppelnd das Betätigungsglied 201, so dass der tatsächlich durch den Winkelsensor 206 festgestellt Winkel mit einem Zielwinkel zusammenfällt.
Im Folgenden wird der Aufbau des VTC 113 mit Bezug auf 11 beschrieben.
Dabei ist zu beachten, dass der VTC 114 nicht auf denjenigen von 11 beschränkt ist, sondern derart aufgebaut sein kann, dass er sukzessive eine Drehphase einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle variiert.
Der VTC in dieser Ausführungsform ist ein variabler Ventilzeitablauf-Mechanismus des Schaufel-Typs, der umfasst: ein Nockenrad 51 (Zeitablaufrad), das drehbar durch eine Nockenwelle 120 über eine Zeitablauf kette angetrieben wird; ein Drehglied 53, das an einem Endteil der Einlassseite-Nockenwelle 113 befestigt ist und drehbar in dem Nockenrad 51 untergebracht ist; eine hydraulische Schaltung 54, die das Drehglied 53 relativ zu dem Nockenrad 51 dreht; und einen Sperrmechanismus 60, der selektiv eine relative Drehposition zwischen dem Nockenrad 51 und dem Drehglied 53 an vorbestimmten Positionen sperrt.
Das Nockenrad 51 umfasst: einen Drehteil (nicht in der Figur gezeigt) mit Zähnen für die Verbindung mit einer Zeitablauf kette (oder einem Zeitablaufband) auf einer Außenperipherie; einem Gehäuse 56, das vor dem Drehteil angeordnet ist, um das Drehglied 53 drehbar zu umgeben; und eine vordere Abdeckung sowie eine hintere Abdeckung (nicht in der Figur gezeigt), um die vordere und hintere Öffnung des Gehäuses 56 zu schließen.
Das Gehäuse 56 weist eine zylindrische Form auf, wobei das vordere und das hintere Ende offen sind und vier Unterteilungsteile 63 vorstehend an Positionen auf der Innenfläche mit jeweils 90° in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die vier Unterteilungsteile 63 einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen und jeweils entlang der Axialrichtung des Gehäuses 56 angeordnet sind.
Das Drehglied 53 ist an dem vorderen Endteil der Einlassseite-Nockenwelle 113 befestigt und umfasst einen ringförmigen Basisteil 77 mit vier Schaufeln 78a, 78b, 78c und 78d, die an einer Außenperipheriefläche des Basisteils 77 mit jeweils 90° in der Umfangsrichtung vorgesehen sind.
Die ersten bis vierten Schaufeln 78a bis 78d weisen jeweils annähernd trapezförmige Querschnitte auf. Die Schaufelns sind in Vertiefungsteilen zwischen jedem Unterteilungsteil 63 angeordnet, um Räume in diesen Vertiefungsteilen nach vorne und nach hinten in der Drehrichtung auszubilden. Auf diese Weise werden Vorwärtswinkelseite-Hydraulikkammern 82 und Rückwärtswinkelseite-Hydraulikkammern 83 gebildet.
Der Sperrmechanismus 60 ist derart aufgebaut, dass ein Sperrstift 84 in ein Verbindungsloch (nicht in der Figur gezeigt) an einer Drehposition (in der Bezugsbetriebsbedingung) auf der Seite des maximalen Rückwärtswinkels des Drehgliedes eingesteckt ist.
Die hydraulische Schaltung weist eine Dualsystem-Öldruckleitung auf, nämlich eine erste Öldruckleitung 91 zum Zuführen und Ablassen von Öldruck in Bezug auf die Vorwärtswinkelseite-Hydraulikkammern 82 und eine zweite Öldruckleitung 92 zum Zuführen und Ablassen von Öldruck in Bezug auf Rückwärtswinkelseite-Hydraulikkammern 83. Mit diesen zwei Öldruckleitungen 91 und 92 sind eine Zuführleitung 93 und Ablassleitungen 94a und 94b jeweils über ein elektromagnetisches Schaltventil 95 zum Schalten der Leitungen verbunden.
Eine Motor-betriebene Ölpumpe 97 zum Pumpen von Öl in eine Ölwanne 96 ist in der Zuführleitung 93 vorgesehen, und die nachgeordneten Enden der Ablassleitungen 94a und 94b kommunizieren mit der Ölwanne 96.
Eine erste Öldruckleitung 91 ist im wesentlichen radial in einer Basis 77 des Drehglieds 53 ausgebildet und mit vier sich verzweigenden Pfaden 91d verbunden, die mit jeder Vorwärtswinkelseite-Hydraulikkammer 82 kommunizieren. Die zweite Öldruckleitung 92 ist mit vier Ölgalerien 92d verbunden, die sich zu jeder Rückwärtswinkelseite-Hydraulikkammer 83 öffnen.
Mit dem elektromagnetischen Schaltventil 95 ist ein Internspulenventil angeordnet, um das Schalten zwischen jeweils den Öldruckleitungen 91 und 92 und der Zuführleitung 93 und den Ablassleitungen 94a und 94b relativ zu steuern.
Die Steuereinheit 115 steuert die Leistungszuführgröße für ein elektromagnetisches Betätigungsglied 99, das das elektromagnetische Schaltventil 95 betreibt, auf der Basis eines Sollsteuersignals, das auf einem Zittersignal überlagert ist.
Wenn zum Beispiel ein Steuersignal mit einem Sollverhältnis 0% (RUS-Signal) zu dem elektromagnetischen Betätigungsglied 99 ausgegeben wird, wird die von der Ölpumpe 97 gepumpte Hydraulikflüssigkeit über die zweite Öldruckleitung 92 zu den Rückwärtswinkelseite-Hydraulikpumpe 83 zugeführt, und wird die Hydraulikflüssigkeit in den Vorwärtswinkelseite-Hydraulikkammern 82 von der ersten Ablassleitung 94a über die erste Öldruckleitung 91 in die Ölwanne 96 abgelassen.
Folglich wird der Innendruck der Rückwärtswinkelseite-Hydraulikkammern 83 hoch, während der Innendruck der Vorwärtswinkelseite-Hydraulikkammern 82 niedrig wird, wobei das Drehglied 53 mittels der Schaufeln 78a bis 78d zu dem größten Rückwärtswinkel gedreht wird. Das Ergebnis hiervon ist, dass eine Ventilöffnungsperiode (Öffnungszeit und Schließzeit) verzögert wird.
Wenn dagegen ein Steuersignal mit einem Sollverhältnis von 100 (EIN-Signal) zu dem elektromagnetische Betätigungsglied 99 ausgegeben wird, wird die Hydraulikflüssigkeit über die erste Öldruckleitung 91 in die Hydraulikkammern 82 zugeführt, und wird die Hydraulikflüssigkeit in den Rückwärtswinkelseite-Hydraulikkammern 83 über eine zweite Öldruckleitung 92 und die zweite Ablassleitung 94b in die Ölwanne 96 abgelassen, sodass der Druck in den Rückwärtswinkelseite-Hydraulikkammern 83 niedrig wird.
Das Drehglied 53 wird also mittels der Schaufeln 78a bis 78d vollständig zu der Vorwärtswinkelseite gedreht. Dadurch wird die Öffnungsperiode (Öffnungszeit und Schließzeit) des Einlassventils 105 vorgezogen.
Dabei ist zu beachten, dass der Ventilzeitablauf-Mechanismus 114 nicht auf den oben beschriebenen Mechanismus des Schaufeltyps beschränkt ist, sondern einen Aufbau wie in den japanischen nicht geprüften Patenveröffentlichungen Nr. 2001-041013 und 2001-164951 angegeben aufweisen kann, wobei eine Drehphase der Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle durch die Reibungsbremsung einer elektromagnetischen Kupplung (elektromagnetischen Bremse) geändert wird, oder einen Aufbau wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 9-195840 angegeben aufweisen kann, wobei ein Schraubgetriebe durch einen Hydraulikdruck betrieben wird.
Im Folgenden werden die Steuerungen des VEL 112 und des VTC 114 durch die Steuereinheit 115 mit Bezug auf die Blockdiagramme beschrieben.
Das Blockdiagramm von 12 zeigt die Berechnung der angeforderten Schließzeit des Einlassventils 105.
In b101 von 12 wird ein auf der Basis der Gaspedalöffnung und ähnlichem berechnetes angefordertes Motordrehmoment zu einem angeforderten Volumenflussverhältnis TQHOST (angeforderte Frischluftmenge) umgewandelt.
In b102 wird eine angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge in dem Einlassventil 105 auf der Basis des angeforderten Volumenflussverhältnisses TQHOST, eines vorgeordneten Drucks des Einlassventils 105 und einer angeforderten Restgasrate berechnet.
Die Berechnung der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge in b102 wird wie in dem Blockdiagramm von 13 gezeigt durchgeführt.
In b501 von 13 wird eine Ziel-Restgasrate auf der Basis des angeforderten Volumenflussverhältnisses TQHOST und der Motordrehgeschwindigkeit Ne berechnet.
In b502 wird eine Ziel-Restgasmasse auf der Basis der Ziel-Restgasrate und des angeforderten Volumenflussverhältnisses TQHOST berechnet.
In b503 wird die Ziel-Restgasmasse in eine Restgasmenge, die zur Schließzeit des Ablassventils 107 nicht ausgestoßen wurde und so wie sie ist im Zylinder bleibt, und eine zur Ventilüberlappungszeit (zur Öffnungszeit des Einlassventils) zu der Einlassrohrseite zurückgeworfene Gasmenge unterteilt.
In b504 wird die zur Ventilübergangszeit zurückgeworfene Gasmenge verdoppelt.
In b505 werden die Menge der zur Ventilüberlappungszeit zurückgeworfenen Gasmenge und die in b506 berechnete zur Schließzeit des Einlassventils 105 zurückgeworfene Gasmenge addiert.
Es wird angenommen, das der Gasrückwurf zu der Einlassrohrseite zur Ventilüberlappungszeit wiederum in den Zylinder fließt. Daraus resultiert, dass das Gas zwei Mal durch das Einlassventil 105 hindurchgeht und damit verdoppelt wird.
Das zurückgeworfene Gas muss jedoch nicht notwendigerweise verdoppelt werden, und welche Multiplikation für das zurückgeworfene Gas verwendet werden soll, kann in Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Verhalten des zurückgeworfenen Gases zur Ventilüberlappungszeit bestimmt werden.
In b507 werden die Summe der verdoppelten Rückwurf-Gasmenge zur Ventilüberlappungszeit, die als Masse zu berechnen ist, und die Rückwurf-Gasmenge zur Schließzeit des Einlassventils 105 zu einem Volumenflussverhältnis umgewandelt.
Dann werden in b508 das in b507 erhaltene Volumenflussverhältnis und das angeforderte Volumenflussverhältnis TQHOST addiert, wobei das Additionsergebnis schließlich als angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge ausgegeben wird.
Das heißt, die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge wird auf der Basis der Frischluftmenge, der verdoppelten Rückwurf-Gasmenge zur Ventilüberlappungszeit (der Rückwurf-Gasmenge zur Öffnungszeit des Einlassventils) und der Rückwurf-Gasmenge zur Schließzeit des Einlassventils berechnet.
Die Rückwurf-Gasmenge zur Schließzeit des Einlassventils wird wie in dem Blockdiagramm von 14 gezeigt berechnet.
In b601 von 14 wird eine Öffnungsfläche AIVC des Einlassventils 105 in Korrelation zu der Rückwurf-Gasmenge auf der Basis der Ziel-Schließzeit des Einlassventils 105 und eines Zielwinkels TGVEL der Steuerwelle 16 im VEL 112 erhalten.
In b602 wird die in b601 erhaltene Öffnungsfläche AIVC zu einer Grund-Rückwurf-Gasmenge WIVCO zur Schließzeit des Einlassventils umgewandelt.
Weiterhin wird in b603 eine Korrekturwert KPMPE auf der Basis des Einlassdrucks Pm berechnet, und wird in b604 ein Korrekturwert KHOSNE auf der Basis der Motordrehgeschwindigkeit Ne berechnet.
Dann wird in b605 der Korrekturwert KPMPE mit der Grund-Rückwurf-Gasmenge WIVCO multipliziert, wobei das Ergebnis der Multiplikation von b605 in b606 weiterhin mit dem Korrekturwert KHOSNE multipliziert wird. Das Multiplikationsergebnis in b606 wird als End-Rückwurf-Gasmenge zur Schließzeit des Einlassventils ausgegeben.
Die wie oben beschrieben berechnete angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge neigt wie in 15 gezeigt zu einer Vergrößerung in allen Bereichen relativ zu einer Vergrößerung der Öffnungsfläche des Einlassventils 105.
Dementsprechend wird auf der Basis der Korrelation zwischen der Ventildurchgangs-Gasmenge und der Öffnungsfläche primär eine Anforderung der Öffnungsfläche zum Erhalten der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge bestimmt.
Dann wird die Öffnungsfläche zum Erhalten der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge auf der Basis einer tatsächlichen Korrelation zwischen der Ventildurchgangs-Gasmenge und der Öffnungsfläche erhalten, wodurch eine sehr genaue Steuerung des Betriebseigenschaften des Ventils ermöglicht wird.
Die Beschreibung nimmt im Folgenden wieder auf das Blockdiagramm von 12 Bezug.
In b103 wird ein Winkel INPVEL der Steuerwelle 16 in VEL 112 gesetzt, um die Ziel-Öffnungszeit und die Ziel-Schließzeit des Einlassventils zu berechnen.
Der Winkel INPVEL wird sequentiell aktualisiert, um die Ziel-Öffnungszeit und die Ziel-Schließzeit für jede Ventilhubgröße innerhalb eines Steuerbereichs zu berechnen.
Der Winkel INPVEL wird in b104 zu einer Öffnungsfläche TVELRA des Einlassventils 105 umgewandelt.
In b105 wird die Öffnungsfläche TVELAA durch die Motordrehzahl (U/min) zu diesem Zeitpunkt dividiert.
In b106 wird das Divisionsergebnis weiterhin durch eine Kolbenverdrängung VOL# des Motors 101 dividiert, sodass die Öffnungsfläche TVELAA zu einer Zustandsgröße AADNV umgewandelt wird.
Die Zustandsgröße AADNV wird in b107 zu einer Bezugs-Ventildurchgangs-Gasmenge des Einlassventils 105 umgewandelt.
Eine Korrelation zwischen der Zustandsgröße AADNV und der Ventildurchgangs-Gasmenge besteht für jede effektive Zylinderkapazität. Dabei wird eine Tabelle für eine Korrelation des Zeitpunkt vorbereitet, zu dem die effektive Zylinderkapazität bei 100% ist.
Dabei ist zu beachten, dass wenn die Schließzeit des Einlassventils als unterer Totpunkt genommen wird, die effektive Zylinderkapazität bei 100% liegt.
Dann wird auf die oben genannte Umwandlungstabelle Bezug genommen, sodass die Zustandsgröße AADNV zu der BezugsVentildurchgangs-Gasmenge umgewandelt wird.
In b108 wird die Bezugs-Ventildurchgangs-Gasmenge durch die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge einschließlich der Frischluftmenge, der verdoppelten Rückwurf-Gasmenge zur Ventilüberlappungszeit und der Rückwurf-Gasmenge zur Schließzeit des Einlassventils dividiert.
In b109 wird das Berechnungsergebnis von b108 mit der Zustandsgröße AADNV multipliziert.
Das heißt, die Ausgabe aus b109 weist den folgenden Wert auf:
Ausgabe AADNV' aus b109 = AADNV × (Bezugs-Ventildurchgangs-Gasmenge / angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge)
In b110 wird unter Bezugnahme auf die Umwandlungstabelle, die auch in b107 verwendet wird, die Ventildurchgangs-Gasmenge in Entsprechung zu der in b109 korrigierten Zustandsgröße AADNV' erhalten.
In b111 wird die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge durch die in b110 erhaltene Ventildurchgangs-Gasmenge geteilt, um ein angefordertes Zylinderkapazitätsverhältnis zu erhalten.
Angefordertes Zylinderkapazitätsverhältnis = Angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge / Ventildurchgangs-Gasmenge in Entsprechung zu AADNV'
In b112 wird das angeforderte Zylinderkapazitätsverhältnis zu der angeforderten Schließzeit des Einlassventils 105 in Übereinstimmung mit der Motordrehgeschwindigkeit Ne zu diesem Zeitpunkt umgewandelt.
Die angeforderte Schließzeit des Einlassventils 105 wird derart gesetzt, dass das Einlassventil 105 geschlossen wird, bevor der untere Totpunkt als das angeforderte Zylinderkapazitätsverhältnis kleiner wird.
Die Korrelation zwischen der Zustandsgröße AADNV und der Ventildurchgangs-Gasmenge existiert für jede effektive Zylinderkapazität. Wie in 15 gezeigt, sind die Kennlinien der Zustandsgröße AADNV und der Ventildurchgangs-Gasmenge einander ähnlich.
Die Bezugnahme auf die Korrelation des Zeitpunkts, zu dem auf der Basis der Zustandsgröße AADNV', die auf der Basis von Bezugs-Ventildurchgangs-Gasmenge / angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge korrigiert wurde, die effektive Zylinderkapazität=100% ist, entspricht dabei der Bezugnahme auf die Korrelation, die erhalten wird, indem entsprechend die Korrelation der effektiven Zylinderkapazität vergrößert wird, mit welcher die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge auf der Basis der Zustandsgröße AADNV erhalten werden kann.
Dann wird die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge durch die Ventildurchgangs-Gasmenge dividiert, die durch Bezugnahme auf die Korrelation des Zeitpunkts, zu dem auf der Basis der Zustandsgröße AADNV' die effektive Zylinderkapazität=100% ist, erhalten wird, woraus resultiert, dass die effektive Zylinderkapazität zum Erhalten der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge auf der Basis des Winkels INPVEL zu diesem Zeitpunkt erhalten wird.
Wenn der Aufbau derart ist, dass die effektive Zylinderkapazität zum Erhalten der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge wie oben beschrieben auf der Basis des Winkels INPVEL zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, weil nur die Korrelation zwischen der Zustandsgröße AADNV des Zeitpunkts, zu dem die effektive Zylinderkapazität=100% ist, und der Ventildurchgangs-Gasmenge gespeichert zu werden braucht, können die Speicherkapazität und die entsprechenden Prozesse reduziert werden.
Weiterhin wird die angeforderte Öffnungszeit des Einlassventils 105 wie in dem Blockdiagramm von 16 gezeigt gesetzt.
In b201 wird die Ziel-Restgasrate auf der Basis des angeforderten Volumenflussverhältnisses TQHOSt und der Motordrehgeschwindigkeit Ne gesetzt.
In b202 wird die Ziel-Restgasmasse auf der Basis der Ziel-Restgasrate und des angeforderten Volumenflussverhältnisses TQHOST berechnet.
In b203 wird die Ziel-Restgasmasse in einen Teil, der zur Schließzeit des Ablassventils 107 so wie er ist in dem Zylinder bleibt, und in einen zur Ventilüberlappungszeit zurückgeworfenen Teil unterteilt.
In b204 wird die angeforderte Öffnungszeit des Einlassventils 105 auf der Basis des zur Ventilüberlappungszeit zurückgeworfenen Teils, der Motordrehgeschwindigkeit Ne und des Einlassdrucks berechnet.
Das Blockdiagramm von 17 zeigt die Berechnung eines Steuerzielwinkels TGVEL der Steuerwelle 16 im VEL 112 auf der Basis der angeforderten Schließzeit und der angeforderten Öffnungszeit des Einlassventils 105 sowie die Berechnung eines Vorwärtssteuerziels durch den VTC 114.
In b301 wird ein angeforderter Betriebswinkel REQEVENT auf der Basis der angeforderten Schließzeit und der angeforderten Öffnungszeit des Einlassventils 105 berechnet.
In b302 wird der Winkel INPVEL zu einem Betriebswinkel CALEVENT des Einlassventils 105 umgewandelt.
Dann wird in b303 der Steuerzielwinkel TGVEL auf der Basis der oben beschriebenen Winkel REQEVENT und CALEVENT berechnet.
Insbesondere werden eine Abweichung zwischen REQEVENT und CALEVENT für die Speicherung für jeden Winkel INPVEL, um eine Kombination des Winkels INPVEL zu wählen, bei der ein absoluter Wert der Abweichung am kleinsten wird, die angeforderte Schließzeit und die angeforderte Öffnungszeit berechnet.
Dann wird der Winkel INPVEL, bei dem der absolute Wert der Abweichung am kleinsten wird, auf den Steuerzielwinkel TGVEL gesetzt, wobei die berechnete angeforderte Schließzeit und die berechnete angeforderte Öffnungszeit in Entsprechung zu dem Winkel INPVEL, bei dem der absolute Wert der Abweichung am kleinsten wird, als Endziel-Öffnungs-/Schließzeiten gesetzt werden, um gemeinsam mit dem Steuerzielwinkel TGVEL an b304 ausgegeben zu werden.
In b304 wird ein Vorwärtsziel des Ventilzeitablaufs zum Erreichen der Ziel-Öffnungs-/Schließzeiten in dem Steuerzielwinkel TGVEL, d.h. ein Steuerziel TGVTC von VTD 114 gesetzt.
Dann wird der VTC 114 auf der Basis des Steuerziels TGVTC gesteuert, und die zentrale Phase des Betriebswinkels des Einlassventils 105, die auf der Basis der Steuerzielwinkel TGVEL bestimmt wird, wird vorwärts oder rückwärts in Übereinstimmung mit dem Steuerziel TGVTC gesteuert.
Auf diese Weise wird das Einlassventil 105 mit der Öffnungsfläche und der Öffnungs-/Schließzeit betrieben, mit der die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge und die angeforderte Restgasrate erhalten werden können.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2002-350276 und 2002-350277 mit jeweils dem Einreichungsdatum vom 2. Dezember 2002, deren Prioritäten beansprucht werden, sind hier unter Bezugnahme eingeschlossen.
Es wurden nur einige Ausführungsformen ausgewählt, um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen, wobei der Fachmann auf der Grundlage der vorliegenden Beschreibung verschiedene Änderungen und Modifikationen vornehmen kann, ohne dass dadurch der in den beigefügten Ansprüchen definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
Weiterhin ist die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft und schränkt die Erfindung keineswegs ein. Die Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert.

Claims

Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem variablen Ventilmechanismus, der eine Betriebseigenschaft eines Einlassventils variiert, um die durch das Einlassventil hindurchgehende Gasmenge durch das variable Steuern der Betriebseigenschaft zu steuern, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch: einen ersten Berechnungsabschnitt, der eine Menge von Frischluft berechnet, die in einen Zylinder des Motors geströmt ist, einen zweiten Berechnungsabschnitt, der eine Gasmenge berechnet, die vom Inneren des Zylinders zu einer Einlassseite zurückgeworfen wird, wenn das Einlassventil geöffnet wird, einen dritten Berechnungsabschnitt, der die Gasmenge, die durch das Einlassventil hindurchgeht, auf der Basis der Frischluftmenge und eines vorbestimmten Vielfachen der beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge berechnet, und einen Steuerabschnitt, der den variablen Ventilmechanismus auf der Basis der durch das Einlassventil hindurchgehenden Gasmenge steuert.
Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch: einen vierten Berechnungsabschnitt, der eine Gasmenge berechnet, die beim Schließen des Einlassventils zu der Einlassseite zurückgeworfen wird, wobei der dritte Berechnungsabschnitt die Gasmenge, die durch das Einlassventil hindurchgeht, auf der Basis des vorbestimmten Vielfachen der beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge, der Frischluftmenge und der beim Schließen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge berechnet.
Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Berechnungsabschnitt die durch das Einlassventil hindurchgehende Gasmenge auf der Basis der doppelten beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge und der Frischluftmenge berechnet.
Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Berechnungsabschnitt die Frischluftmenge auf der Basis eines angeforderten Drehmoments berechnet, der zweite Berechnungsabschnitt die beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfene Gasmenge auf der Basis einer angeforderten Restgasrate berechnet, der dritte Berechnungsabschnitt eine angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge auf der Basis eines vorbestimmten Vielfachen der beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge und der Frischluftmenge berechnet, und der Steuerabschnitt eine Ziel-Betriebseigenchaft des Einlassventils auf der Basis der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge setzt, um den variablen Ventilmechanismus auf der Basis der Ziel-Betriebseigenschaft zu steuern.
Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als variabler Ventilmechanismus ein variabler Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus, der sukzessive einen Ventilhub des Einlassventils zusammen mit einem Betriebswinkel des Einlassventils variiert, sowie ein variabler Ventilzeitablauf-Mechanismus vorgesehen sind, der ein zentrale Phase des Betriebswinkels des Einlassventils variiert, und der Steuerabschnitt die angeforderte Schließzeit des Einlassventils berechnet, bei der die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge erhalten werden kann, wenn eine Öffnungsfläche des Einlassventils einen vorbestimmten Wert aufweist, die angeforderte Öffnungszeit des Einlassventils auf der Basis der angeforderten Restgasrate und der vorbestimmten Öffnungsfläche berechnet, als Steuerziel für den variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus einen Ventilhub oder einen Betriebswinkel setzt, der bei der vorbestimmten Öffnungsfläche einen Betriebswinkel setzt, der auf der Basis der angeforderten Schließzeit und der angeforderten Öffnungszeit erfüllt, und ein Steuerziel des variablen Ventilzeitablauf-Mechanismus setzt, um die angeforderte Schließzeit und die angeforderte Öffnungszeit zu erfüllen.
Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem variablen Ventilmechanismus, der eine Betriebseigenschaft eines Einlassventils variiert, um eine durch das Einlassventil hindurchgehende Gasmenge durch das variable Steuern der Betriebseigenschaft zu steuern, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch: einen Speicherabschnitt, der zuvor eine Korrelation zwischen einem der Öffnungsfläche des Einlassventils äquivalenten Wert und einer Ventildurchgangs-Gasmenge in Entsprechung zu einer vorbestimmten effektiven Zylinderkapazität speichert, einen Umwandlungsabschnitt, der den der Öffnungsfläche des Einlassventils äquivalenten Wert unter Bezugnahme auf die Korrelation zu der Ventildurchgangs-Gasmenge umwandelt, einen Korrekturabschnitt, der den der Öffnungsfläche äquivalenten Wert auf der Basis eines Verhältnisses zwischen der in dem Umwandlungsabschnitt erhaltenen Ventildurchgangs-Gasmenge und einer angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge korrigiert, einen Berechnungsabschnitt, der die angeforderte effektive Zylinderkapazität, bei der die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge auf der Basis des der Öffnungsfläche äquivalenten Werts erhalten werden kann, auf der Basis der Ventildurchgangs-Gasmenge, die durch Bezugnahme auf die Korrelation auf der Basis des der Öffnungsfläche äquivalenten und in dem Korrekturabschnitt korrigierten Werts erhalten wurde, und der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge berechnet, und einen Steuerabschnitt, der den variablen Ventilmechanismus in Übereinstimmung mit der in dem Berechnungsabschnitt berechneten angeforderten effektiven Zylinderkapazität steuert.
Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als variabler Ventilmechanismus ein variabler Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus, der sukzessive einen Ventilhub des Einlassventils zusammen mit einem Betriebswinkel des Einlassventils variiert, und ein variabler Ventilzeitablauf-Mechanismus vorgesehen sind, der sukzessive eine zentrale Phase des Betriebswinkels des Einlassventils variiert, und der Steuerabschnitt die angeforderte Schließzeit des Einlassventils auf der Basis der angeforderten effektiven Zylinderkapazität berechnet, die angeforderte Öffnungszeit des Einlassventils auf der Basis einer angeforderten Restgasrate und des der Öffnungsfläche äquivalenten Werts berechnet, als Steuerziel des variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus einen Ventilhub oder einen Betriebswinkel setzt, der einen auf der Basis der angeforderten Schließzeit und der angeforderten Öffnungszeit des Einlassventils erhaltenen Betriebswinkel bei dem der Öffnungsfläche äquivalenten Wert erfüllt, und ein Steuerziel des variablen Ventilzeitablauf-Mechanismus setzt, um die angeforderte Schließzeit und die angeforderte Öffnungszeit zu erfüllen.
Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der der Öffnungsfläche des Einlassventils äquivalente Wert ein Wert ist, der durch eine Korrektur der Öffnungsfläche des Einlassventils mit einer Motordrehgeschwindigkeit und einer Kolbenverdrängung erhalten wird.
Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, weiterhin gekennzeichnet durch einen Anforderungsmengen-Berechnungsabschnitt, der die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge auf der Basis der Frischluftmenge, der beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge und der beim Schließen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge berechnet.
Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherabschnitt zuvor die Korrelation zwischen dem der Öffnungsfläche des Einlassventils äquivalenten Wert und der Ventildurchgangs-Gasmenge in Entsprechung zu dem Zeitpunkt speichert, zu dem die effektive Zylinderkapazität gleich 100% ist.
Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem variablen Ventilmechanismus, der eine Betriebseigenschaft eines Einlassventils variiert, um eine durch das Einlassventil hindurchgehende Gasmenge durch das variable Steuern der Betriebseigenschaft zu steuern, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch: eine erste Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Frischluftmenge, die in einen Zylinder des Motors strömt, eine zweite Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer beim Öffnen des Einlassventils aus dem Inneren des Zylinders zu einer Einlassseite zurückgeworfenen Gasmenge, eine dritte Berechnungseinrichtung zum Berechnen der durch das Einlassventil hindurchgehenden Gasmenge auf der Basis der Frischluftmenge und eines vorbestimmten Vielfachen der beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge, und eine Steuereinrichtung zum Steuern des variablen Ventilmechanismus auf der Basis der durch das Einlassventil hindurchgehenden Gasmenge.
Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem variablen Ventilmechanismus, der eine Betriebseigenschaft eines Einlassventils variiert, um eine durch das Einlassventil hindurchgehende Gasmenge durch das variable Steuern der Betriebseigenschaft zu steuern, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch: eine Speichereinrichtung zum vorausgehenden Speichern einer Korrelation zwischen einem der Öffnungsfläche des Einlassventils äquivalenten Wert und einer Ventildurchgangs-Gasmenge in Entsprechung zu einer vorbestimmten effektiven Zylinderkapazität, eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln des der Öffnungsfläche des Einlassventils äquivalenten Werts zu der Ventildurchgangs-Gasmenge unter Bezugnahme auf die Korrelation, eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des der Öffnungsfläche äquivalenten Werts auf der Basis eines Verhältnisses zwischen der durch die Umwandlungseinrichtung erhaltenen Ventildurchgangs-Gasmenge und einer angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge, eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der angeforderten effektiven Zylinderkapazität, bei welcher die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge auf der Basis des der Öffnungsfläche äquivalenten Werts erhalten werden kann, auf der Basis der Ventildurchgangs-Gasmenge, die durch Bezugnahme auf die Korrelation auf der Basis des der Öffnungsfläche äquivalenten und durch die Korrektureinrichtung korrigierten Werts erhalten wurde, und der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge, und eine Steuereinrichtung zum Steuern des variablen Ventilmechanismus in Übereinstimmung mit der angeforderten effektiven Zylinderkapazität, die durch die Berechnungseinrichtung berechnet wurde.
Variables Ventilsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor mit einem variablen Ventilmechanismus, der eine Betriebseigenschaft eines Einlassventils variiert, um eine durch das Einlassventil hindurchgehende Gasmenge durch das variable Steuern der Betriebseigenschaft zu steuern, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Berechnen einer Frischluftmenge, die in einen Zylinder des Motors strömt, Berechnen einer Gasmenge, die beim Öffnen des Einlassventils aus dem Inneren des Zylinders zu einer Einlassseite zurückgeworfen wird, Berechnen der durch das Einlassventil hindurchgehenden Gasmenge auf der Basis der Frischluftmenge und eines Vielfachen der beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge, und Steuern des variablen Ventilmechanismus auf der Basis der durch das Einlassventil hindurchgehenden Gasmenge.
Variables Ventilsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 13, weiterhin gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Berechnen einer beim Schließen des Einlassventils zu der Einlassseite zurückgeworfenen Gasmenge, wobei der Schritt zum Berechnen der durch das Einlassventil hindurchgehenden Gasmenge die durch das Einlassventil hindurchgehende Gasmenge auf der Basis des Vielfachen der beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge, der Frischluftmenge und der beim Schließen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge berechnet.
Variables Ventilsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Berechnen der durch das Einlassventil hindurchgehenden Gasmenge die durch das Einlassventil hindurchgehende Gasmenge auf der Basis der doppelten beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge und der Frischluftmenge berechnet.
Variables Ventilsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor mit einem variablen Ventilmechanismus, der eine Betriebseigenschaft eines Einlassventils variiert, um eine durch das Einlassventil hindurchgehende Gasmenge durch das variable Steuern der Betriebseigenschaft zu steuern, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Berechnen einer in einen Zylinder geströmten Frischluftmenge auf der Basis eines angeforderten Drehmoments, Berechnen einer beim Öffnen des Einlassventils aus dem Inneren des Zylinders zu einer Einlassseite zurückgeworfenen Gasmenge auf der Basis einer angeforderten Restgasrate, Berechnen einer angeforderten durch das Einlassventil hindurchgehenden Gasmenge auf der Basis eines vorbestimmten Vielfachen der beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge und der Frischluftmenge, Setzen einer Ziel-Betriebseigenschaft des Einlassventils auf der Basis der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge, und Steuern des variablen Ventilmechanismus auf der Basis der Ziel-Betriebseigenschaft.
Variables Ventilsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als variabler Ventilmechanismus ein variabler Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus, der sukzessive einen Ventilhub des Einlassventils zusammen mit einem Betriebswinkel des Einlassventils variiert, und ein variabler Ventilzeitablauf-Mechanismus vorgesehen sind, der sukzessive eine zentrale Phase des Betriebswinkels des Einlassventils variiert, und der Schritt zum Steuern des variablen Ventilmechanismus die folgenden Schritte umfasst: Berechnen der angeforderten Schließzeit des Einlassventils, zu der die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge erhalten werden kann, wenn die Öffnungsfläche des Einlassventils ein vorbestimmter Wert ist, Berechnen der angeforderten Öffnungszeit des Einlassventils auf der Basis der Restgasrate und der vorbestimmten Öffnungsfläche, Setzen als Steuerziel des variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus einen Ventilhub oder einen Betriebswinkel, der mit der vorbestimmten Öffnungsfläche einen Betriebswinkel erfüllt, der auf der Basis der angeforderten Schließzeit und der angeforderten Öffnungszeit erhalten wird, und Setzen eines Steuerziels des variablen Ventilzeitablauf-Mechanismus, um die angeforderte Schließzeit und die angeforderte Öffnungszeit zu erfüllen.
Variables Ventilsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor mit einem variablen Ventilmechanismus, der eine Betriebseigenschaft eines Einlassventils variiert, um eine durch das Einlassventil hindurchgehende Gasmenge durch das variable Steuern der Betriebseigenschaft zu steuern, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: vorausgehendes Speichern einer Korrelation zwischen einem der Öffnungsfläche des Einlassventils äquivalenten Wert und einer Ventildurchgangs-Gasmenge in Entsprechung zu einer vorbestimmten effektiven Zylinderkapazität, Umwandeln der der Öffnungsfläche des Einlassventils äquivalenten Werts zu einer Ventildurchgangs-Gasmenge unter Bezugnahme auf die Korrelation, Korrigieren des der Öffnungsfläche äquivalenten Werts auf der Basis eines Verhältnisses zwischen der umgewandelten Ventildurchgangs-Gasmenge und einer angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge, Berechnen der angeforderten effektiven Zylinderkapazität, bei welcher die angeforderte Ventildurchgangs-Gasmenge auf der Basis des der Öffnungsfläche äquivalenten Werts erhalten werden kann, auf der Basis der Ventildurchgangs-Gasmenge, die durch Bezugnahme auf die Korrelation auf der Basis des der Öffnungsfläche äquivalenten Werts erhalten wird, und der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge, und Steuern des variablen Ventilmechanismus in Übereinstimmung mit der berechneten angeforderten effektiven Zylinderkapazität.
Variables Ventilsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als variabler Ventilmechanismus ein variabler Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus, der sukzessive einen Ventilhub des Einlassventils zusammen mit einem Betriebswinkel des Einlassventils variiert, und ein variabler Ventilzeitablauf-Mechanismus vorgesehen sind, der sukzessive eine zentrale Phase des Betriebswinkels des Einlassventils variiert, und der Schritt zum Steuern des variablen Ventilmechanismus die folgenden Schritte umfasst: Berechnen der angeforderten Schließzeit des Einlassventils auf der Basis der angeforderten effektiven Zylinderkapazität, Berechnen der angeforderten Öffnungszeit des Einlassventils auf der Basis einer angeforderten Restgasrate und des der Öffnungsfläche äquivalenten Werts, Setzen als Steuerziel für den variablen Ventilereignis/Ventilhub-Mechanismus einen Ventilhub oder einen Betriebswinkel, der bei dem der Öffnungsfläche entsprechenden Wert einen Betriebswinkel erfüllt, der auf der Basis der angeforderten Schließzeit und der angeforderten Öffnungszeit des Einlassventils erhalten wird, und Setzen eines Steuerziels des variablen Ventilzeitablauf-Mechanismus, um die angeforderte Schließzeit und die angeforderte Öffnungszeit zu erfüllen.
Variables Ventilsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der der Öffnungsfläche des Einlassventils äquivalente Wert ein Wert ist, der durch das Korrigieren der Öffnungsfläche des Einlassventils mit einer Motordrehgeschwindigkeit und einer Kolbenverdrängung erhalten wird.
Variables Ventilsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 18, weiterhin gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Berechnen der angeforderten Ventildurchgangs-Gasmenge auf der Basis einer Frischluftmenge, einer beim Öffnen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge und einer beim Schließen des Einlassventils zurückgeworfenen Gasmenge.
Variables Ventilsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Speichern der Korrelation zuvor die Korrelation zwischen dem der Öffnungsfläche des Einlassventils äquivalenten Wert und der Ventildurchgangs-Gasmenge in Entsprechung zu dem Zeitpunkt speichert, zu dem die effektive Zylinderkapazität gleich 100% ist.