DE19511787A1

DE19511787A1 - Ventileinstellung-Regelungssystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19511787A1
Application number: DE19511787A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Shinojima
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2015-03-31
Also published as: US5611304A; GB2288037A; JP3351090B2; DE19511787B4; JPH07269380A; GB9506754D0; GB2288037B

Description

Querverweis auf bezogene Anmeldung

Diese Anmeldung beruht auf der und beansprucht die Priorität der Japanischen Patentanmeldung Nr. 6-63701, angemeldet am 31. März 1994, deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der Offen barung der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Ven tileinstellung- oder Motorsteuerung-Regelungssystem für eine Brennkraftmaschine, das den Zeitpunkt des Öffnens oder Schlie ßens von Einlaß- und/oder Auslaßventilen der Brennkraftma schine in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine re gelt.

2. Verwandte Technik

Wie für eine Brennkraftmaschine bekannt ist, wird die Kurbel wellendrehung durch einen geeigneten Übertragungsmechanismus auf eine Nockenwelle übertragen, an der ein Nocken angeordnet ist, um ein Einlaß- und/oder Auslaßventil des Motors zu öff nen bzw. zu schließen. Es ist auch bekannt, daß diese Kurbel- und Nockenwelle üblicherweise in einem Relativwinkel von 2 : 1 zueinander mittels des Übertragungsmechanismus gehal ten werden.

Der Öffnungs- oder Schließzeitpunkt des Einlaß- und Auslaß ventils, der in Abhängigkeit von der Kurbelwelle, dem Über tragungsmechanismus und der Nockenwelle bestimmt wird, wird hier als beispielsweise auf einen optimalen Zeitpunkt der Nennleistung der Brennkraftmaschine festgesetzt angesehen. Wenn jedoch der Öffnungs- oder Schließzeitpunkt in dieser Weise fest eingestellt wird, neigt die Einstellung dazu, sich geringfügig unter einem Niedrig- oder Hochlastbetrieb des Motors zu verschieben, so daß ein solcher Nachteil oder eine solche Schwierigkeit wie eine Rückströmung von Abgas auftreten kann.

Die beigefügte Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Ventileinstellung- oder Ventilsteuerungszeit-Regelungssystems, das einen Drehungsphasen-Einstellmechanismus wie oben beschrie ben verwendet. Das System der Fig. 7 wird auf eine Brennkraft maschine vom DOHC-Typ (Brennkraftmaschine mit doppelter oben liegender Nockenwelle) angewendet und als ein Mechanismus kon struiert, um den Öffnungs- oder Schließzeitpunkt des Einlaß ventils des Motors variabel zu regeln.

Die DOHC-Brennkraftmaschine 10 ist so aufgebaut, daß die Dre hung der Kurbelwelle 11 auf jede Nockenwelle 15 und 16 für das Auslaß- und Einlaßventil mittels des Übertragungsmecha nismus, der aus je einem Kettenrad 12, 13 für das Auslaß- und Einlaßventil besteht, sowie eine Steuerkette 14 übertragen. Wie zuvor gesagt wurde, werden diese Kurbelwelle 11 und die Nockenwellen 15 sowie 16 in einem Drehwinkel von 2 : 1 mit Hilfe des Übertragungsmechanismus gehalten.

Ferner ist bei dem System der Fig. 7 ein (in dieser Figur ge strichelt im Schnitt dargestellter) Drehungsphasen-Einstell mechanismus 20 zwischen dem Einlaßventil-Kettenrad 13 sowie der Nockenwelle 16 angeordnet, und die Zeitsteuerung für das Öffnen oder Schließen des Einlaßventils wird in Übereinstim mung mit einem Einflußwert oder einer Betätigungsgröße aus geführt, die durch den Einstellmechanismus 20 in der folgen den Weise erzeugt wird:

(A) die Nockenwelle 16 wird in einer Winkelrichtung relativ zum Kettenrad 13, d. h. der Kurbelwelle 11, vorverschoben;
(B) der Relativdrehwinkel des Kettenrades 13, d. h. der Kurbel welle 11 und der Nockenwelle 16, wird festgehalten;
(C) die Nockenwelle 16 wird in einer Winkelrichtung relativ zum Kettenrad 13, d. h. der Kurbelwelle 11, verzögert.

Ein Hydraulikmechanismus 50 umfaßt hier im wesentlichen eine Ölwanne 51, die Arbeitsöl bevorratet, eine Ölpumpe 52, die das Arbeitsöl umpumpt, und ein Kolbenventil 53, das das von der Pumpe kommende Arbeitsöl auf jede (später noch erläuterte) Hydraulikkammer des Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 verteilt.

Darüber hinaus wird in dem Hydraulikmechanismus 50 die Bewe gung des Kolbenventils 53 zur Arbeitsölverteilung mittels eines linearen Schaltmagneten 56 gesteuert. Der Betrieb des Linear-Schaltmagneten 56 wird durch einen Einschaltwert eines elektrischen Stroms, der durch ein elektronisches Steuergerät 70 angelegt wird, geregelt, und die Regelung der Winkelvoreilung bei (A) wird durch den Einschaltwert des Stroms in einer Richtung, um ihn von 50% aus zu erhö hen, verwirklicht, während andererseits die Regelung der Winkelverzögerung oder -nacheilung bei (C) in einer Rich tung, um ihn von 50% aus zu vermindern, bewerkstelligt wird.

Ferner ist in dem System der Fig. 7 ein Kurbelwinkelfühler 17, der den Drehwinkel der Kurbelwelle 11 ermittelt, nahe der Kurbelwelle 11 der Brennkraftmaschine eingebaut, und in gleichartiger Weise ist ein Nockenwinkelfühler 18 zum Ermit teln des Drehungswinkels der Nockenwelle 16 nahe dieser Wel le 16 angebracht.

Die beiden Winkelfühler 17 und 18 sind allgemein bekannte Fühler, die eine Mehrzahl von Körpern (Ansätzen), welche Gegenstand der Ermittlung sind und beispielsweise aus magne tischem Material bestehen, sowie einen elektromagnetischen Abtaster, um diese Ansätze bei der Drehung zu ermitteln, umfaßt, wobei jeder dieser Fühler dem Drehungswinkel einer jeden Welle entsprechende Impulssignale zum Steuergerät 70 überführt.

In diesem Zusammenhang erzeugt der Kurbelwinkelfühler 17 die ses Mechanismus vier Impulssignale pro Umdrehung der Kurbel welle 11, während der Nockenwinkelfühler 18 acht Impulssigna le pro Umdrehung der Nockenwelle 16 erzeugt. Wenn angenommen wird, daß N die Anzahl der vom Kurbelwinkelfühler 17 erzeug ten Signale, während die Kurbelwelle 11 eine einzige Umdre hung ausführt, ist, so ist folglich die Anordnung derart, daß 2N Signale vom Nockenwinkelfühler 18 für jede Umdrehung der Nockenwelle 16 erzeugt werden. Da die Kurbelwelle 11 und die Nockenwelle 16 im Drehungswinkel von 2 : 1 mittels des Übertragungsmechanismus gehalten werden, werden vom Steuer gerät 70 aus betrachtet jeweilige Signalausgänge von diesen Winkelfühlern 17 und 18 winklig unter 1 : 1 einander ange paßt.

Das Steuergerät 70 mißt deshalb die Drehungsphasendifferenz Q zwischen der Kurbelwelle 11 und der Nockenwelle 16 in Ab hängigkeit von jedem Phasenunterschied des Signalausgangs von diesen Winkelfühlern 17 sowie 18 und setzt mittels des Li near-Magneten 56 den notwendigen Betätigungswert des Dre hungsphasen-Einstellmechanismus fest. Es ist zu bemerken, daß die Anzahl N der Signale als ein Wert bestimmt wird, der die folgende Bedingung erfüllt, wobei die maximale Ein flußgröße (der maximal einstellbare Winkel) θmax° KW (Kur belwinkel) des Drehungsphasen-Einstellmechanismus ist:

N < 360° KW/θmax° KW.

Die Fig. 8 zeigt einen Querschnitt der Konstruktion des Dre hungsphasen-Einstellmechanismus, und das Prinzip des Dre hungsphasen-Einstellmechanismus 20 wird ebenfalls unter Be zugnahme auf die Fig. 8 erläutert.

Der Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 ist in ein Gehäuse 22 eingebaut, das am Zylinderkopf 21 der Brennkraftmaschine befestigt ist.

Eine im wesentlichen zylindrische Nockenwellenbuchse 23 ist am Ende der von der rechten Seite in der Fig. 8 ankommenden Nockenwelle 16 angebracht und durch einen Stift 24 sowie einen Schraubenbolzen 25 befestigt. Ferner ist in dem Ab schnitt oder Bereich, in welchem die Buchse 23 die Nocken welle 16 abstützt, das Kettenrad 13 auf die Welle 16 gesetzt. Das Kettenrad 13 wird an seiner Bewegung in der axialen Rich tung gehindert, jedoch kann es in der Dreh- oder Umfangsrich tung rutschen.

Andererseits ist eine im wesentlichen zylindrische Ketten radbuchse 26 durch einen Stift 27 und eine Maschinenschrau be 28 am Kettenrad 13 fest angebracht, und ferner ist eine Stirnplatte 29 am anderen Ende der Buchse 26 befestigt.

Wie oben beschrieben wurde, sind die Nockenwellenbuchse 23 sowie die Nockenwelle 16 wie auch die Kettenradbuchse 26 so wie das Kettenrad 13 zu einer Einheit untereinander zusam mengefaßt, und alle diese Bauteile sind in einer Ringschei be 31 drehbar, die durch einen Paßstift 30 am Gehäuse 22 festgehalten wird.

Darüber hinaus ist an einem Teil der Umfangsfläche der Nockenwellenbuchse 23 eine äußere Schrägverzahnung 32a ausgebil det, während eine innere Schrägverzahnung 33a an einem Teil der Innenumfangsfläche der Kettenradbuchse 26 ausge staltet ist. Eine zylindrische Hülse 34 ist zwischen die se Buchsen 23 sowie 26 eingesetzt, und die äußere Schrägver zahnung 32a sowie die innere Schrägverzahnung 33a sind je weils in Kämmeingriff mit einer inneren, an der Innenumfangs fläche der Zylinderhülse 34 ausgebildeten Schrägverzahnung 32b sowie einer an deren Umfangsfläche ausgestalteten äuße ren Schrägverzahnung 33b.

Zufolge dieses Kämmeingriffs der Schrägverzahnungen ist jede Buchse 23 und 26 drehbar mit der Zylinderhülse 34 vereinigt, so daß die Drehung des Kettenrades 13 auf die Nockenwelle 16 übertragen werden kann.

Da diese Schrägverzahnungen somit in Eingriff sind, tritt ferner, wenn die Zylinderhülse 34 in der axialen Richtung verschoben wird, ein Druck oder Schub an der Eingriffssek tion auf, so daß die Nockenwelle 16 in der Drehrichtung einer Verschiebung unterworfen wird. Das bedeutet, daß sich die Relativdrehungsphase zwischen dem Kettenrad 13 und der Nockenwelle 16 in Übereinstimmung mit der Verschiebung der Zylinderhülse 34 in der axialen Richtung ändert.

In diesem System wird der Hydraulikmechanismus 50 als eine Einrichtung, um die Zylinderhülse 34 zu verschieben, ver wendet. Ferner ist ein Paar von Hydraulikkammern 35 und 36 im Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 vorgesehen.

Es ist zu erkennen, daß in dem Drehungsphasen-Einstellmecha nismus 20 gemäß der Fig. 8 die auf der linken Seite in die ser Figur angeordnete Hydraulikkammer 35 diejenige Kammer für die Voreilwinkelbewegung ist, während die auf der rech ten Seite in der Figur befindliche Hydraulikkammer 36 die jenige für die Nacheil- oder Verzögerungswinkelbewegung ist. Die Zylinderhülse 34 verschiebt sich nach rechts oder links in der axialen Richtung in Abhängigkeit von der Menge an jeder dieser Hydraulikkammern 35 und 36 zugeführtem Arbeits öl. Selbstverständlich sind Öldichtungen in geeigneter Wei se in dem Bereich eingebaut, in dem diese Hydraulikkammern 35 und 36 ausgebildet sind.

In dem Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 sind Hydraulik wege oder -kanäle 37, 38, 39 und 40 angeordnet, um die Hy draulikkammern 35 sowie 36 und den Hydraulikmechanismus 50 fluidseitig zu verbinden. Unter diesen ist der Hydraulikkanal 37 derjenige, der die Ölpumpe 52 sowie das Kolbenventil 53 verbindet, während der Hydraulikkanal 38 das Kolbenventil 53 mit der Ölwanne 51 verbindet. Ferner ist der Hydraulikkanal 39 ein solcher, der das Kolbenventil 53 sowie die Hydraulik kammer 35 untereinander verbindet, während der Hydraulikkanal 40 das Kolbenventil 53 und die Hydraulikkammer 36 in Verbin dung bringt. Hierbei geht der Hydraulikkanal 40 von einem Verbindungskanal 40a in T-Gestalt in einem Schrauben bolzen 41 für die Befestigung der Ringscheibe 31 am Gehäuse 22 aus, verläuft durch einen Bereich 40b, der von dem Schrau benbolzen 41 und der Nockenwellenbuchse 23 umschlossen ist, erreicht einen Hydraulikkanal 40c, der in der Buchse 23 aus gebildet ist, und ist ferner von hier aus mit der Hydraulik druckkammer 36 verbunden.

Die Fig. 9 zeigt in ihren Darstellungen (a) bis (c) die Kon struktion sowie die Arten einer Bewegung des Kolbenventils 53, und die Bewegung dieses Ventils 53 in Übereinstimmung mit der Einschaltwertregelung durch das Steuergerät 70 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 9 erläutert.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, umfaßt das Kolbenventil 53 einen Zylinder 54, einen im Zylinder 54 axial verschiebbaren Steu erkolben 55 und eine Feder 57, die den Steuerkolben 55 in einer zur Antriebsrichtung durch den Linear-Schaltmagnet 56 entgegengesetzten Richtung belastet.

Am Zylinder 54 sind ein Arbeitsöl-Zulaufanschluß 58, der mit dem Hydraulikkanal 37 (Ölpumpe 52) des Drehungsphasen-Ein stellmechanismus 20 Verbindung hat, und ein Arbeitsöl-Ab laufanschluß 59, der mit dem Hydraulikkanal 38 (Ölwanne 51) verbunden ist, ausgebildet. Ferner sind jeweils auf der anderen Seite des Zylinders 54 Hydraulikanschlüsse 60 und 61 ausgebildet, die mit dem oben erwähnten Hydraulikkanal 39 (mit der Hydraulikkammer 35) und mit dem Hydraulikkanal 40 (mit der Hydraulikkammer 36) des Drehungsphasen-Einstellmecha nismus 20 jeweils in Verbindung stehen. Des weiteren wird in der Voreilwinkelbewegung-Hydraulikkammer 35 und in der Nacheilwinkelbewegung-Hydraulikkammer 36 die Menge des Ar beitsöls in Abhängigkeit von einer kontinuierlichen Änderung im Öffnungsgrad eines jeden Anschlusses im Zusammenhang mit dem Verschieben des Steuerkolbens 55 erhöht oder vermindert.

Beispiele von typischen Betriebszuständen des Steuerkolbens 55 sind unter (a) bis (c) in der Fig. 9 gezeigt, und die Funk tionsweise des Kolbenventils 53 wird im folgenden erläutert.

Die Fig. 9 zeigt bei (a) ein Beispiel eines Zustands des Kolbenventils 53, wenn ein Strom mit dem Einschaltwert von etwa 100% an den Linear-Schaltmagneten 56 gelegt wird. In diesem Fall wird der Steuerkolben 55 zum rechten Ende des Zylinders 54 des Linear-Schaltmagneten 56 am Steuerventil 53 bewegt, so daß der Abschnitt zwischen dem Arbeitsöl-Zulauf anschluß sowie dem Hydraulikanschluß 60 und der Abschnitt zwischen dem Hydraulikanschluß 61 sowie dem Arbeitsöl-Ablauf anschluß 59 jeweils in Verbindung gebracht werden. Unter die ser Bedingung wird durch die Hydraulikkanäle 37 und 39 Ar beitsöl der Voreilwinkelbewegung-Hydraulikkammer 35 zuge führt, während über die Hydraulikkanäle 40 und 38 Arbeitsöl von der Nacheilwinkelbewegung-Hydraulikkammer 36 abgeführt wird. Deshalb wird im Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 der Fig. 8 die Zylinderhülse 34 zur rechten Seite in der Figur getrieben, so daß die Phase der Nockenwelle 16 rela tiv zum Kettenrad 13 vorgeschoben wird, um einem sog. Voreilwinkelregelungszustand herzustellen.

Die Fig. 9 zeigt bei (b) ein Beispiel eines Zustands des Kolbenventils 53, wenn ein Strom mit einem Einschaltwert von etwa 50% vom Steuergerät 70 an den Linear-Schaltmagnet 56 gelegt wird. In diesem Fall sind im Kolbenventil 53 die Antriebskraft des Schaltmagneten 56 und die Druckkraft der Feder 57 ausgeglichen sowie beide Hydraulikanschlüsse 60 und 61 durch den Steuerkolben 55 verschlossen. Zusätzlich werden unter dieser Bedingung auch im Drehungsphasen-Einstellmecha nismus nach Fig. 8 die Ausgeglichenheit in der Arbeitsölmen ge theoretisch in der Voreilwinkelbewegung-Hydraulikkammer 35 sowie der Nacheilwinkelbewegung-Hydraulikkammer 36 und die Phase zwischen dem Kettenrad 13 sowie der Nockenwelle 16 beibehalten.

Die Fig. 9 zeigt bei (c) ein Beispiel eines Zustands des Kolbenventils 53, wenn vom Steuergerät 70 ein Strom mit einem Einschaltwert von etwa 10% an den Schaltmagneten ge legt wird. In diesem Fall wird im Kolbenventil 53 der Steu erkolben 55 zum linken Ende des Zylinders 54 durch die Fe der 57 gedrückt, und der Abschnitt zwischen dem Arbeitsöl-Zu laufanschluß 58 sowie dem Hydraulikanschluß 61 und der Abschnitt zwischen dem Hydraulikanschluß 60 sowie dem Ab laufanschluß 59 werden jeweils miteinander verbunden. Fer ner wird unter dieser Bedingung über die Hydraulikkanäle 37 und 40 Arbeitsöl der Nacheilwinkelbewegung-Hydraulikkammer 36 zugeführt, während Arbeitsöl von der Voreilwinkelbewegung-Hy draulikkammer 35 über die Hydraulikkanäle 39 und 38 abge führt wird. Folglich wird im Einstellmechanismus 20 der Fig. 8 die Zylinderhülse 34 nach links in dieser Figur ge trieben, so daß die Phase der Nockenwelle 16 mit Bezug zum Kettenrad 13 verzögert wird, um einen sog. Verzögerungs- oder Nacheilwinkelregelungszustand herbeizuführen.

Es ist selbstverständlich, daß die Fig. 9 lediglich typi sche Zustände des Kolbenventils 53 zeigt und dieses sich tatsächlich aus den Zuständen von (a) bis (c) der Fig. 9 heraus in Abhängigkeit vom Einschaltwert des an den Linear-Schalt magneten 56 gelegten elektrischen Stroms ändert.

Wie erläutert wurde, kann in dem herkömmlichen Ventileinstel lung-Regelungssystem die den jeweiligen Hydraulikkammern 35 und 36 für die Voreil- sowie die Nacheilwinkelbewegung zu geführte Arbeitsölmenge kontinuierlich durch das Kolbenventil 53 eingestellt werden, und letztlich kann die Ventilsteuerungs zeit oder Ventileinstellung der Brennkraftmaschine ebenfalls auf gewünschte Winkel eingeregelt werden.

Wie oben bezüglich (b) der Fig. 9 erläutert wurde, werden, wenn ein Strom mit einem Einschaltwert von 50% an den Schaltmagneten 56 gelegt wird, beide Hydraulikanschlüsse 60 und 61 theoretisch mit Sicherheit geschlossen und wird das Gleichgewicht der jeweiligen Arbeitsölmenge in den je weiligen Hydraulikkammern 35 sowie 36 für die Voreil- sowie die Nacheilwinkelbewegung eingehalten.

In Wirklichkeit tritt jedoch eine Leckage von Arbeitsöl zwischen dem Kolbenventil 53 und den Hydraulikkanälen 39 so wie 40 auf. Das bedeutet, daß, obwohl die Phase zwischen dem Kettenrad 13 und der Nockenwelle 16 durch die Ausgeglichen heit der Arbeitsölmenge aufrechterhalten wird, es unwahr scheinlich ist, daß die den Hydraulikkammern 35 und 36 über das Kolbenventil 53 zugeführte Arbeitsölmenge immer auf 0 herabgesetzt wird. Selbst wenn die Phase zwischen dem Ketten rad 13 und der Nockenwelle 16 eingehalten wird, so bedeutet das lediglich, daß die von dem Hydraulikkanal 30 oder 40 entweichende und dem Hydraulikkanal 40 oder 39 zugeführte Arbeitsölmenge ganz zufällig ausgeglichen ist.

Die Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen einem Einflußwert (Antriebs- oder Betätigungswert) des Linear-Schaltmagneten 56 und der durch das Kolbenventil 53 dem Drehungsphasen-Ein stellmechanismus 20 zugeführten Arbeitsölmenge. Die Be reiche (a) bis (c) der Fig. 10 entsprechen den jeweiligen Zuständen des Kolbenventils 53 gemäß (a) bis (c), die in Fig. 9 dargestellt sind.

Der Einflußwert des Linear-Schaltmagneten 56, der die den Hydraulikkanälen 39 und 40 zugeführte Arbeitsölmenge zu 0 macht, d. h. der Einflußwert, der im folgenden als Halteaus gang oder Halteausgangswert bezeichnet wird, welcher die vom Hydraulikkanal 39 oder 40 entweichende, dem Hydraulikkanal 40 oder 39 zugeführte Arbeitsölmenge ausgleicht, entspricht dem Punkt BP, der in Fig. 10 gezeigt ist. Somit wird in die sem Fall die Ventileinstellung auf einem konstanten Winkel wert festgehalten.

In Abhängigkeit von einer Änderung der Viskosität in Überein stimmung mit der Öltemperatur, einer Änderung im Hydraulik druck usw. ändert sich jedoch die von dem Hydraulikkanal 39 oder 40 abfließende Arbeitsölmenge. Auch ändert sich die dem Hydraulikanal 40 oder 39 zugeführte Arbeitsölmenge. Des halb ist der dem Halteausgang entsprechende Punkt BP nicht notwendigerweise an einer einzigen Stelle fixiert, vielmehr ändert er sich immer in Übereinstimmung mit den Betriebs zuständen der jeweiligen Brennkraftmaschine 10. Des weite ren wird es wie bei dem herkömmlichen Mechanismus, wenn die Ventileinstellungsregelung ausgeführt wird, ohne in angemes sener Weise diese Änderung im Halteausgang zu berücksichti gen, nicht nur unmöglich, die Ventileinstellung auf einer konstanten Stufe oder Ebene festzuhalten, sondern es wird auch die konvergierende Genauigkeit der Regelung schlechter werden.

Abriß der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf die vorerwähn ten Nachteile konzipiert und schafft ein Ventileinstellung- oder Motorsteuerung-Regelungssystem für eine Brennkraftma schine, das eine genaue und hoch zuverlässige Rückführungs regelung mit einer lernenden Regelung für die Ventileinstel lung ohne Rücksicht darauf, wie die Betriebszustände der Brennkraftmaschine sein mögen, bewirkt.

Gemäß dieser Erfindung kann die Drehungsphase einer Nocken welle mit Bezug zu einer Kurbelwelle variabel und wahlfrei mittels einer Drehungsphasen-Einstelleinrichtung bestimmt werden. Zusätzlich kann die Beziehung des so bestimmten Dre hungsphasenwinkels, d. h. der Einflußwert der Phasen-Einstell einrichtung, wiederkehrend durch eine Einflußwert-Bearbei tungseinrichtung auf der Grundlage der Abweichung zwischen dem durch eine Phasenunterschied-Ermittlungseinrichtung gefundenen Drehungsphasenunterschied sowie einem Zielwert und dem durch eine Lerneinrichtung für eine lernende Rege lung gelernten Wert berechnet werden.

Die Lerneinrichtung ist dazu vorgesehen, den Betätigungs- oder Einflußwert der Drehungsphasen-Einstelleinrichtung, d. h. den Halteausgang, zu lernen, um den relativen Dre hungsphasenunterschied der Kurbelwelle sowie der Nocken welle auf der Grundlage des auf diese Weise wiederkehrend berechneten Einflußwerts der Drehungsphasen-Einstelleinrich tung und der variablen Geschwindigkeit des relativen Dre hungsphasenunterschieds der Kurbelwelle sowie der Nocken welle auf einem konstanten Wert zu halten.

Wenn beispielsweise in der Einfluß- oder Betätigungswert-Be arbeitungseinrichtung die Abweichung des Drehungsphasen unterschieds zwischen der Kurbel- sowie der Nockenwelle und ihrem Zielwert durch den Halteausgang kompensiert wird, der gleich dem so gelernten Wert ist, und der Betätigungs wert berechnet wird, dann fällt natürlich der so berechnete und durch seine Rückführungsregelung konvergierte Einfluß wert auch zum Anpassen an den Wert, der der Halteausgang werden soll.

Die Lerneinrichtung kann so konstruiert werden, daß sie bei spielsweise enthält: (a) eine Verzögerungseinrichtung, die die durch die vorerwähnte Einflußwert-Bearbeitungseinrich tung berechnete Betätigungsgröße durch die verzögerte An sprechzeit des Regelungsmechanismus verzögert; (b) eine Än derungsgeschwindigkeit-Operationseinrichtung, die die variab le Geschwindigkeit aus der Änderung im relativen Drehungs phasenunterschied der Kurbel- sowie der Nockenwelle, der durch die vorerwähnte Drehungsphasenunterschied-Ermittlungseinrich tung gefunden oder erfaßt wird, berechnet; (c) eine Einflußwert abweichung-Operationseinrichtung, um die Abweichung im Ein fluß- oder Betätigungswert bei jedem Einflußfall oder bei jeder Gelegenheit, der/die durch die Einflußwert-Operations einrichtung für den Halteausgang in Abhängigkeit von der auf diese Weise berechneten variablen Geschwindigkeit bearbei tet wird, zu erhalten; (d) eine Lernwert-Operationseinrich tung, um uHS = uDL + uDC zur Berechnung der Lernwerts uHS auszuführen, wobei uDL der Einflußwert ist, welcher durch die vorerwähnte Verzögerungseinrichtung verzögert ist, und uDC die Abweichung des durch die Einflußwertabweichung-Ope rationseinrichtung bearbeiteten Einfluß- oder Betätigungs werts ist.

Insbesondere erlaubt das Vorsehen der Verzögerungseinrich tung (a), im voraus die Verschiebung in der Anpassung oder Angleichung des durch die Betätigungswert-Operationseinrich tung berechneten Einflußwerts und der durch die Änderungsge schwindigkeit-Operationseinrichtung (b) berechneten Ände rungsgeschwindigkeit zu verhindern, wenn der Lernwert, durch die Lernwert-Operationseinrichtung (d) bearbeitet wird.

Bei der Bearbeitung des Lernwerts durch die Lernwert-Opera tionseinrichtung (d) wird, weil die Abweichung des Betäti gungswerts, die durch die Betätigungswertabweichung-Opera tionseinrichtung (c) erhalten wird, in der Weise als die Ope rationsformel verwendet wird, der Betätigungsgrößenwert, der entsprechend dem inhärenten Haltewert kompensiert werden soll, immer im voraus erhalten. Somit wird eine stabile Konvergenz im Rückführungssystem gewährleistet.

Ungeachtet der Änderung des so in Abhängigkeit vom Betriebs zustand der jeweiligen Brennkraftmaschine gelernten Halteaus gangs wird die Änderung im Ansprechverhalten an den Betriebs zustand vernachlässigbar, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des Drehungsphasenunterschieds der Kurbel- sowie der Nocken welle klein ist.

Darüber hinaus ist es so, daß, wenn die Ventileinstellung zur Zielwerteinstellung konvergiert wird, derselbe Halte ausgang genau erkannt werden muß, und für diesen Fall ist die Änderungsgeschwindigkeit des Drehungsphasenunterschieds der Kurbel- sowie der Nockenwelle ebenfalls im allgemeinen klein.

Deshalb kann mit der oben erörterten Lerneinrichtung eine ausreichende Genauigkeit im Lernen des Halteausgangs gewähr leistet werden, indem: (A) die Berechnung des Lernwerts unter der Bedingung ausgeführt wird, daß ein Zustand, bei dem die durch die Änderungsgeschwindigkeit-Operationsein richtung berechnete Änderungsgeschwindigkeit innerhalb eines spezifizierten Werts ist, für eine ganz bestimmte Zeitspanne aufrechterhalten wird. Der Lernwert wird jedoch weiter zuverlässig, wenn dieselbe Lerneinrichtung ausgebil det wird, daß: (B) die Berechnung des Lernwerts unter der Bedingung ausgeführt wird, daß der Zustand, bei dem die durch die Änderungsgeschwindigkeit-Operationseinrichtung berechnete Änderungsgeschwindigkeit innerhalb eines spezifi zierten Werts und die Änderung des durch die Verzögerungs einrichtung verzögerten Einflußwerts innerhalb einer spezi fizierten Änderung liegen, für eine ganz bestimmte Zeit spanne aufrechterhalten wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den beigefügten Zeichnungen ist:

Fig. 1 ein Blockbild, das ein Ventileinstellung-Regelungs system für eine Brennkraftmaschine gemäß dieser Erfindung, und zwar insbesondere die Konstruktion einer bevorzugten Ausführungsform zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Map (Beziehungs tafel), die verwendet wird, um einen Zielwert oder einen re lativen Zielwertdrehungswinkel durch das System der Erfindung zu erlangen;

Fig. 3 ein Flußplan, der Prozeduren zum Lernen eines Halte ausgangs für das erfindungsgemäße System zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Map (Beziehungs tafel) bezüglich einer Beziehung zwischen einer gegenwärtigen Änderungsgeschwindigkeit der für den Lernprozeß des Halte ausgangs der Fig. 3 verwendeten Ventileinstellung und einer Abweichung mit Bezug auf den Halteausgang eines Einflußwerts des durch eine Rückkopplungsregelung geregelten Drehungs phasen-Einstellmechanismus zeigt;

Fig. 5 ein Zeitablaufplan, der eine Einstellmethode veran schaulicht, die abläuft, wenn ein Lernwert des Halteaus gangs mit Bezug zu einer Änderung in der Drehzahl der Brenn kraftmaschine unverändert bleibt;

Fig. 6 ein Zeitablaufplan, der die Art der Zeiteinstellung zeigt, welche abläuft, wenn der Halteausgang bei jeder Gele genheit oder bei jedem Bedarfsfall mit der Änderung in der Drehzahl der Brennkraftmaschine gelernt wird;

Fig. 7 ein Blockbild, das eine beispielhafte Konstruktion eines herkömmlichen Ventileinstellung-Regelungssystems zeigt;

Fig. 8 eine Schnittdarstellung des Drehungsphasen-Einstell mechanismus der Fig. 7;

Fig. 9 eine Schnittdarstellung, die den Aufbau sowie die Art und Weise der Betätigung eines Kolbenventils von Fig. 7 und 8 zeigt;

Fig. 10 ein Diagramm, das eine Beziehung des Betätigungs- oder Einflußwerts eines linearen Magneten und der durch das Kolbenventil dem Drehungsphasen-Einstellmechanismus zuge führten Arbeitsölmenge zeigt;

Fig. 11 ein Diagramm, das bauliche Prinzipien des erfindungs gemäßen Mechanismus veranschaulicht.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Zur detaillierten Beschreibung dieser Erfindung wird zuerst auf die Fig. 11 Bezug genommen, anhand der die baulichen Prinzipien eines Ventileinstellung-Regelungssystems gemäß der Erfindung erläutert werden.

Die Fig. 11 zeigt die auf die Regelung der Ventileinstellung durch die Druckänderung des Arbeitsöls, das dem Drehungs phasen-Einstellmechanismus 20 in einem Ventileinstellung-Rege lungssystem, wie es beispielsweise in den Fig. 7-9 gezeigt ist, zugeführt wird, ausgeübte Wirkung.

In Fig. 11 ist auf der Ordinatenachse die Änderungsgeschwin digkeit des Drehungsphasenunterschieds der Kurbelwelle 11 und der Nockenwelle 16, d. h. die Änderungsgeschwindigkeit in der Ventileinstellung, aufgetragen, und falls diese Änderungsge schwindigkeit 0 ist, so bedeutet das den Zustand, daß der Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 auf einem konstanten Einflußwert (Regelungswert) gehalten wird. Es gilt auch für die folgende Erläuterung, daß der Einflußwert des Drehungs phasen-Einstellmechanismus mittels des Linear-Schaltmagneten 56 als der Halteausgang oder Halteausgangswert bezeichnet wird.

Wenn die Ventileinstellung-Änderungsgeschwindigkeit in der positiven Richtung (+) verläuft, so heißt das, daß der Pha seneinstellmechanismus 20 in der Voreilwinkelrichtung betä tigt oder geregelt wird, und wenn sie in der negativen Rich tung (-) verläuft, so heißt das, daß der Drehungsphasen-Ein stellmechanismus 20 in der Verzögerungswinkelrichtung betrieben wird.

Des weiteren gibt in Fig. 11 die Abszissenachse den Einfluß wert des Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 mittels des linearen Schaltmagneten 56 an. Das bedeutet, daß die durch eine ausgezogene Linie oder eine lang-kurz-gestrichelte Li nie angegebene Kennkurve derjenige Einflußwert ist, der die Ventileinstellung-Änderungsgeschwindigkeit zu 0 macht, d. h., aus Fig. 11 wird deutlich, daß, wenn der Halteausgang als der Richtwert genommen wird, falls der Einflußwert größer als der Richtwert gefordert wird, der Drehungsphasen-Ein stellmechanismus 20 sich zur Voreilwinkelseite bewegt, wäh rend, falls ein kleinerer Einflußwert dagegen gefordert wird, dieser sich zur Verzögerungswinkelseite bewegt.

Der in Fig. 11 im linken Teil gestrichelt umschlossene Be reich ist im rechten Teil der Fig. 11 vergrößert dargestellt, und es ist zu erkennen, daß, wenn die durch eine lang-kurz gestrichelte Linie angegebene Hydraulikdruckkurve niedrig liegt, der Halteausgang HOL im Vergleich mit dem Halteaus gang HOH einer höheren Hydraulikdruckkurve, die mit einer ausgezogenen Linie angegeben ist, größer wird (h in der vergrößerten Darstellung). Das bedeutet, daß, je niedriger der Hydraulikdruck ist, desto höher der geforderte Halte ausgang ist.

Das beruht auf den folgenden Gründen:

(1) wenn die Nockenwelle 16 dreht und der (nicht dargestellte) Nocken das Einlaß- oder Auslaßventil betreibt, wird eine An triebsreaktion erzeugt, um die Drehung des Nockens zu hindern. Dann wirkt die Antriebsreaktionskraft in einer Weise, um dem Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 eine Verzögerungswin kelbewegung aufzuerlegen. Ferner wird in diesem Fall im sel ben Drehungsphasen-Einstellmechanismus die vom Hydraulikkanal 39 entweichende Arbeitsölmenge auf der Voreilwinkelseite größer als die vom Hydraulikkanal 40 auf der Nacheilwinkel seite abfließende Arbeitsölmenge;
(2) um den Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 in einem ausgeglichenen Zustand zu halten, ist es deshalb notwendig, kontinuierlich das Arbeitsöl dem Hydraulikkanal 39 auf der Voreilwinkelseite zuzuführen;
(3) weil die dem Hydraulikkanal 39 auf der Voreilwinkelseite zugeführte Arbeitsölmenge sich in Verbindung mit dem Abfall im Hydraulikdruck vermindert, ist ein noch größerer Einfluß wert für den Halteausgang erforderlich.

Aus der Fig. 11 ist zusätzlich zu ersehen, daß, wenn der Be tätigungswert des Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 der selbe ist, die Ventileinstellung-Änderungsgeschwindigkeit kleiner wird, je niedriger der Hydraulikdruck ist. Das ist in Fig. 11 durch die Pfeile F1 und F2 angegeben.

Andererseits wird aus der Fig. 11 auch deutlich, daß in dem Bereich, in welchem die Ventileinstellung-Änderungsgeschwin digkeit gering ist, das ist der durch eine gestrichelte Li nie in Fig. 11 angegebene Bereich, die Ventileinstellung-Än derungsgeschwindigkeit für den Einflußwert, der vom Hal teausgang HOH oder HOL ungeachtet eines hohen oder niedri gen Hydraulikdrucks verschoben ist, keinen großen Unter schied zeigt. Das ist durch die Pfeile f1 und f2 in der Figur in der mit einer gestrichelten Linie eingerahmten Teilvergrö ßerung dieses Bereichs angegeben.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Fig. 11 wird deutlich, daß, obwohl sich die Ventileinstellung-Änderungsgeschwindig keit auch in Abhängigkeit von der Änderung im Betriebszustand der Brennkraftmaschine ändert, diese Änderung im Hydraulik druck im speziellen Bereich, in welchem die Ventileinstel lungs-Änderungsgeschwindigkeit klein ist, nahezu vernachläs sigbar ist.

Soweit die Beziehung der Änderungsgeschwindigkeit in dem speziellen Bereich, in dem die Ventileinstellung-Änderungs geschwindigkeit klein ist, und die Abweichung der Einfluß größe des Drehungsphasen-Einstellmechanismus, der durch die Rückführungsregelung im Vergleich mit dem Halteausgang gere gelt wird, im voraus durch eine Map od. dgl. gegeben ist, kann deshalb der Halteausgang in einer Weise gelernt wer den, daß der der Änderungsgeschwindigkeit in jedem Einfluß fall entsprechende Abweichungswert im voraus einzeln erhal ten wird.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Ventileinstellung-Re gelungssystems für eine Brennkraftmaschine gemäß dieser Erfindung, das auf der Basis der oben beschriebenen Prinzi pien aufgebaut ist.

In gleicher Weise wie das herkömmliche, in Fig. 7 gezeigte System wird auch das Regelungssystem gemäß der Erfindung bei einer DOHC-Brennkraftmaschine zur Anwendung gebracht, um ein System aufzubauen, das variabel den Einlaßventil- Öffnungs- oder Schließzeitpunkt des Motors regelt.

Ferner werden in dem System der Ausführungsform nach Fig. 1 dieselben Bezugszahlen für gleiche oder gleichartige Ele mente wie bei dem herkömmlichen, in den Fig. 7 bis 9 ge zeigten System verwendet. Das heißt also, daß in dem er findungsgemäßen System eine Brennkraftmaschine 10, ein Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20, ein Hydraulikmechanis mus 50 usw. vorhanden sind, wobei dieselbe Konstruktion wie bei dem herkömmlichen System angenommen wird, so daß eine an sich doppelte Erläuterung dieser Elemente abgekürzt oder weggelassen werden kann.

In dem erfindungsgemäßen System werden ein Ausgang PCL eines Kurbelwinkelfühlers 17 sowie ein Ausgang PCM eines Nockenwin kelfühlers 18 zusammen mit einer Drehzahlangabe Ne des Mo tors 10, die auf der Grundlage des Ausgangs PCL des Kurbel winkelfühlers 17 erhalten wird, und eine Ansaugluftmengenan gabe Q als eine Lastangabe des Motors 10, die von einem (nicht dargestellten) Luftmengenmeßgerät erzeugt wird, in das Steuergerät 700, das einen Mikrocomputer und zugeordne te elektronische Kreise umfaßt, eingeführt.

Das Steuergerät, das zur Regelung der Ventileinstellung be stimmt ist, umfaßt eine Zielwert-Einstellsektion 701, eine Drehungsphasendifferenz-Ermittlungssektion 702, eine Ände rungsgeschwindigkeit-Operations- oder Berechnungssektion 703, eine TDL-Verzögerungssektion 704, eine Halteausgang-Lernsek tion 705, eine Einflußwert-Operationssektion 706 und einen Stromregelkreis 707.

Die Funktion einer jeden Sektion des Steuergeräts 700 wie auch die Einzelheiten einer Ventileinstellungsregelung, die durch die jeweiligen Sektionen ausgeführt wird, werden im folgenden erläutert.

Die Zielwert-Einstellsektion 701 ist eine solche, in der der Zielwert r der Ventileinstellung entsprechend dem Be triebszustand in jedem Bedarfs- oder Einwirkungsfall der Brennkraftmaschine 10 bearbeitet oder berechnet und grund sätzlich gemäß zwei Informationsarten, nämlich der Motor drehzahlangabe Ne, gewonnen wie oben angegeben, und der Ansaugluftmengenangabe Q, bestimmt wird.

Das heißt mit anderen Worten, daß die Zeilwert-Einstellsek tion 701 eine eingegliederte Zielwertmap (einen Zielwert speicher), die im einzelnen in Fig. 2 gezeigt ist, besitzt. In der Zielwert-Einstellsektion 701 wird aus der Beziehung von zwei Informationsarten, nämlich der gewonnenen Drehzahl angabe Ne und der Ansaugluftmengenangabe Q, die Zielwert mapangabe gesucht und der Ventileinstellung-Zielwert r bear beitet sowie festgesetzt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Zielwertmap als eine iso metrische Linie entsprechend dem Bereich ausgedrückt, in welchem der Winkel durch den Drehungsphasen-Einstellmechanis mus 20 eingestellt werden kann, und jeder einzelne Winkel innerhalb dieses Bereichs kann entsprechend der Beziehung zwischen der Drehzahl Ne und der Belastung (Ansaugluftmenge) Q erhalten werden. Der so erlangte Zielwert wird mit der Interpolationsoperation nach Notwendigkeit verarbeitet.

Die Drehungsphasendifferenz-Ermittlungssektion 702 ist eine Sektion, die die aktuelle oder Ist-Ventileinstellung bei je der Gelegenheit oder jedem Einwirkungsfall in Übereinstimmung mit dem Drehungsphasenunterschied θ zwischen der Kurbelwelle 11 sowie der Nockenwelle 16 auf der Grundlage des Ausgangs PCL des Kurbelwinkelfühlers 17 und des Ausgangs PCM des Nockenwinkelfühlers 18 ermittelt.

Die so ermittelte Ist-Ventileinstellung wird in die Einfluß wert-Operationssektion 706 als die Abweichung e im Vergleich mit dem Zielwert r, die, wie oben beschrieben wurde, er halten wurde, eingegeben. Zusätzlich wird auch die ermit telte Ventileinstellung der Änderungsgeschwindigkeit-Opera tionssektion 703 zugeführt, in der ein Differentialwert, d. h. die Änderungsgeschwindigkeit y′, bearbeitet wird.

Das bedeutet, daß die Änderungsgeschwindigkeit-Operations sektion 703 als ein Differentialkreis der aktuellen Ventil einstellung y aufgebaut ist, und beispielsweise wird in einem System, in dem die Ventileinstellung durch eine digi tale Verarbeitung wie im Fall des Steuergeräts 700 geregelt wird, die Änderungsgeschwindigkeit y′ in der folgenden Wei se verarbeitet:

y′ = (yi-1)-(yi)

worin ist:
i: Regelzyklen
yi-1: vorherige Ventileinstellung
yi: gegenwärtige Ventileinstellung.

Die auf diese Weise bearbeitete Änderungsgeschwindigkeit y wird zusammen mit dem Wert uDL, der der Einflußwert u bei jedem Einfluß- oder Einwirkungsfall für den Drehungs phasen-Einstellmechanismus 20, verzögert durch die Zeit TDL von der TDL-Verzögerungssektion 704, wird, in die Halteaus gang-Lernsektion 705 eingegeben. Die Zeit TDL ist eine Zeit, die die Verzögerung über das gesamte Rückführungsregelsystem, das die Ansprechverzögerung des Hydraulikmechanismus 50, die Ansprechverzögerung des Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 usw. einschließt, zusammenfaßt. Die Verzögerungsverarbeitung wie die hinsichtlich der Zeit TDL erlaubt, vorzugsweise die Verschiebung in der Angleichung des Einflußwerts u bei je dem Einwirkungsfall und der resultierenden Ventileinstel lung-Änderungsgeschwindigkeit y′ zu absorbieren.

Die Halteausgang-Lernsektion 705 ist ein Teil, in welchem der der Änderungsgeschwindigkeit y′ bei jedem Einwirkungsfall entsprechende Halteausgang auf der Grundlage von dieser ge gebenen Ventileinstellung-Änderungsgeschwindigkeit y′ und diesem verzögerten Einflußwert uDL gelernt wird. Zusätzlich geht das Lernen in Übereinstimmung mit den vorher erläuter ten Prinzipien der Erfindung vor sich.

Die Fig. 3 zeigt den Verarbeitungsablauf des Lernprozesses, der in der Halteausgang-Lernsektion 705 ausgeführt wird, und die Art und Weise des Lernens wird ebenfalls unter Bezugnahme auf die Fig. 3 erläutert. Es ist zu bemerken, daß der Lernprozeß durch die Halteausgang-Lernsektion 705 wie derholt mit einer Häufigkeit von beispielsweise 3 - 15 Mil lisekunden ausgeführt wird.

Unter der Voraussetzung, daß die Änderungsgeschwindigkeit y und der verzögerte Einflußwert uDL jeweils gegeben sind, wird der den Halteausgang betreffende Lernprozeß mit der Halteausgang-Lernsektion 705 in der unten erläuterten Weise ausgeführt.

(1) Unter der Bedingung, daß der absolute Wert |y′| der Ventileinstellung-Änderungsgeschwindigkeit y′ kleiner als der spezifizierte Wert y′GO der Änderungsgeschwindigkeit ist (Schritt 100) und daß der absolute Wert |uDL-uDO| der Änderungsgröße des verzögerten Einflußwerts uDL kleiner als der spezifizierte Wert uGO der Größe der Änderung ist (Schritt 110), wird die Dauer geprüft (Schritt 120). Hier bedeutet der spezifizierte Wert y′GO der Änderungsgeschwin digkeit den Wert, der dem Grenzwert des speziellen Bereichs entspricht, in dem die Ventileinstellung-Änderungsgeschwin digkeit, wie beispielsweise in dem gestrichelt umrahmten Be reich in Fig. 11 gezeigt ist, klein ist. Ferner ist der Wert uDO, der verwendet wird, um die Änderung des Einfluß werts uDL zu erhalten, gleich dem Wert uDL, der geglättet oder gemittelt ist, und beispielsweise wird ein Mittelwert, wie nachstehend gezeigt ist, verwendet:

uDO = [(uDLi) + (uDLi-1)]/2

worin ist:
i: Regelzyklen
uDLi: gegenwärtiger verzögerter Einflußwert uDL
uDLi-1: vorheriger verzögerter Einflußwert uDL.

Darüber hinaus wird ein Wert, aus dem eine Zeitspanne des Betätigungswerts für den Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20, z. B. die frühzeitige Stufe des Beginns einer Ventilein stellungsänderung u. dgl., ausgeschlossen ist, für den spe zifizierten Wert uGO der Änderung gewählt. Um die Dauer zu prüfen, wird der in die Halteausgang-Lernsektion 705 einge gliederte Zähler T benutzt. Der Zähler T zählt automatisch die nach einer Rückstellung verstrichene Zeit. Während der Prüfung der Dauer tritt, wenn der durch den Zähler T gezählte Wert nicht den der spezifizierten Dauer entsprechenden ge zählten Wert TGA erreicht, der Prozeß vorübergehend aus dem Lernprozeß aus, und wenn der durch den Zähler T gezählte Wert die spezifizierte Dauer erreicht, so wird der Prozeß zum nächsten Operationsvorgang überführt (Schritt 130). Wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, wird in diesem Zusammen hang auch gewährleistet, daß die Ventileinstellungsregelung in dem durch die gestrichelte Linie in Fig. 11 angegebenen Bereich ist.

(2) Im Schritt 130 werden die Abweichung des Betätigungswerts in jedem Einflußfall des Drehungsphasen-Einstellmechanismus 20 und der Halteausgang auf der Grundlage der Map bearbei tet, von der ein Beispiel in Fig. 4 gezeigt ist. Die Map zeigt die Beziehung der Abweichung der Änderungsgeschwin digkeit mit Bezug zum Halteausgang des Einflußwerts, und die Beziehung wie diese muß in einer der Kennkurve im durch die gestrichelte Linie in Fig. 11 angegebenen Bereich entspre chenden Weise im voraus im Speicher aufgezeichnet oder ge speichert werden. Ferner wird bei der Map-Bearbeitung, wie in Fig. 4 gezeigt ist, aus dem Wert der gegenwärtigen Ven tileinstellung-Änderungsgeschwindigkeit y′CO in dem spezifi zierten Bereich die dieser entsprechende Abweichung uDC des Ist-Einflußwerts mit Bezug zum Halteausgang erhalten. Der Teil, in welchem der Map-Bearbeitungsprozeß ausgeführt wird, bildet die Betätigungswertabweichung-Bearbeitungssektion der Halteausgang-Lernsektion 705.

(3) Nach Erhalten der Abweichung uDC mit Bezug auf den ge genwärtigen Betätigungswert relativ zum Halteausgang führt schließlich die Halteausgang-Lernsektion 705 auf der Grund lage des durch die TDL-Verzögerungssektion 704 gelieferten verzögerten Einflußwerts uDL bezüglich des Halteausgangs die folgende Operation aus, um den Lernwert uHS zu berech nen (Schritt 140):

uHS = uDL + uDC.

Der auf diese Weise berechnete Lernwert uHS wird zur Betäti gungswert-Operationssektion 706 ausgegeben. Übrigens bildet der Teil, der die Operation des Lernwerts uHS ausführt, die Lernwert-Operationssektion der Halteausgang-Lernsektion 705.

Zusätzlich wird der Zähler T zurückgesetzt (T = 0), und der Prozeß verläßt vorübergehend den Lernprozeß, wenn die fol genden Bedingungen nicht während des Prozesses (1) erfüllt werden:
absoluter Wert |y′| der Ventileinstellung-Änderungsge schwindigkeit y′ ist kleiner als der für die Änderungs geschwindigkeit spezifizierte Wert y′GO (Schritt 100) und
absoluter Wert |uDL-uDO| der Änderung des verzögerten Einflußwerts uDL ist kleiner als der für die Änderung spezifizierte Wert (Schritt 110).

In dem System der Erfindung nach der Fig. 1 ist die Einfluß wert-Operationssektion 706 ein Teil, das die PD-Regelung (Proportional-Differential-Regelung) auf der Grundlage der Abweichung e der Ventileinstellung y, die, wie erwähnt wurde, mit Bezug zum Zielwert r ermittelt wurde, sowie des gelernten Werts uHS ausführt und das den Einfluß- oder Betä tigungswert u in jedem Einflußfall des Drehungsphasen-Ein stellmechanismus 20 bestimmt. Das bedeutet, daß in der Einflußwert-Operationssektion 706, wobei Kp die Regelver stärkung für die Proportionalregelung und Kd die Regelver stärkung für die Differentialregelung ist, auf der Grundla ge der Abweichung e und des Lernwerts uHS die folgende Ope ration ausgeführt und der Einflußwert u bestimmt wird:

u = Kp×e + Kd×e′ + uHS.

Der Operationssteuerungsprozeß des Einflußwerts u wird wie derholt mit einem Zyklus von 3-15 Millisekunden wie bei dem oben beschriebenen Lernprozeß ausgeführt. In der Opera tionsformel ist der Wert e′ ein Differentialwert, und wenn die Ventileinstellung durch den digitalen Prozeß geregelt wird, ist er auch ein Wert, der den folgenden Inhalt hat:

e = (ei-1)-(ei)

worin ist:
i: Regelzyklen
ei-1: vorherige Abweichung e
ei: gegenwärtige Abweichung e.

Der auf diese Weise bestimmte Einflußwert u wird dem Strom regelkreis 707 eingegeben, in dem er in ein Stromsignal um gewandelt wird, das den spezifizierten Einschaltwert hat, um den Linear-Schaltmagneten 56 zu betreiben und zu regeln.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Ergebnisse von Versuchen, die durchgeführt wurden, um den Effekt des Mechanismus der oben beschriebenen Erfindung zu bestätigen, und der Umfang die ser Versuche wie auch der durch den erfindungsgemäßen Mecha nismus hervorgebrachte Effekte werden im folgenden eben falls unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.

Wie bei (d) in Fig. 5 bzw. Fig. 6 gezeigt ist, wurde die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 10 allmählich angehoben, und wenn sie die Drehzahl Ne2 erreichte, wurde die Drehzahl Ne beibehalten. Wie bei (e) in Fig. 5 bzw. Fig. 6 gezeigt ist, stieg der Förderdruck P der Ölpumpe 52 zusammen mit dem Anstieg der Drehzahl Ne an.

Dabei ging andererseits der Ist-Halteausgang (inhärenter Halteausgang) uHR im Gegensatz zur Ölpumpe 52 nach unten. Die Art der Änderung im Ist-Halteausgang uHR ist durch lang-kurz-gestrichelte Linien bei (c) in Fig. 5 bzw. Fig. 6 angegeben. Die Beziehung zwischen dem Förderdruck P der Öl pumpe 52 und dem Ist-Halteausgang uHR entsprach hierbei der Beziehung, die in Fig. 11 gezeigt ist.

Darüber hinaus ist der Ist-Halteausgang uHR für die Drehzahl Ne1 zum besseren Verständnis mit uHRN1 bezeichnet, während der Ist-Halteausgang für die Drehzahl Ne2 mit uHRN2 angege ben ist. Unmittelbar nach Beginn des Versuchs nahm der Lern wert uHS, der für den Halteausgang von Bedeutung ist, den korrekten Wert für die Drehzahl Ne1 an und wurde die Bezie hung uHS = uHRN1 hergestellt. In diesem Fall sind der Ziel wert r der Ventileinstellung und die tatsächlich ermittelte Ventileinstellung y durch die Rückführungsregelung des Sy stems einander angepaßt.

Etwas später, als die Drehzahl Ne, wie oben erwähnt wurde, angehoben wurde, hat sich der Zielwert r allmählich zusammen mit dem Anstieg in der Drehzahl Ne zur Vorlaufwinkelseite hin verändert, und sobald er die Drehzahl Ne2 erreichte, wurde er auf dem konstanten Niveau gehalten. Der Übergang des Zielwerts r ist bei (a) der Fig. 5 bzw. der Fig. 6 durch eine gestrichelte Linie angegeben.

Bei diesem Versuch wurde ferner die Konvergenz der Ist-Ventil einstellung y bei der Drehzahl Ne2 bewertet, während der Zielwert r einer Änderung unterlag. Die Fig. 5 zeigt den Übergang der Ventileinstellung y, wenn der für den Halteausgang relevante Lernwert auf einem konstanten Wert gegenüber der Änderung in der Drehzahl der Brennkraftma schine 10 festgehalten wurde, das bedeutet, das Lernen ist nicht ausgeführt worden.

Wie bei (c) in Fig. 5 gezeigt ist, haben der Ist-Halteaus gang uHR und der (konstante) Lernwert uHS die Differenz zwi schen diesen zusammen mit dem Anstieg in der Drehzahl Ne er zeugt. In dieser Zeit wurde von der Einflußwert-Operations sektion 706 der Einflußwert u als

u = Kp×e + Kd×e′ + uHS (= uHRN)

ausgegeben, und wenn der Einflußwert u zum folgenden Wert u = uHRN2 gelangte, nachdem die Drehzahl Ne2 erreicht wurde, wurde die Ist-Ventileinstellung y konstant, wie bei (a) in Fig. 5 gezeigt ist.

Da in diesem Fall der Differentialwert e′ der Abweichung e im Anschluß an den Punkt A gleich 0 ist, wie bei (a) in Fig. 5 angegeben ist, wurde auch der Einflußwert u zu

u = Kp×e + uHRN1,

und die Ventileinstellung y wurde bei Verlassen der Abwei chung e, die Kp×e = uHRN2-uHRN1 gleicht, auf einem kon stanten Wert gehalten. Das bedeutet, daß eine präzise Rück führungsregelung bezüglich der Ventileinstellung nicht durch geführt worden ist. Eine solche Situation trifft ohnehin auch auf alle herkömmlichen Systeme zu, die den Halteausgang nicht lernen.

Die Fig. 6 zeigt dagegen ein Beispiel der Ventileinstel lungsregelung gemäß dem System mit der lernenden Regelung und zeigt den Übergang der Ventileinstellung y, wenn der Halteausgang sukzessiv entsprechend der Änderung in der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 gelernt worden ist.

Wie bei (c) in Fig. 6 gezeigt ist, wurde der Unterschied zwischen dem Ist-Halteausgang uHR und dem Lernwert uHS in Verbindung mit dem Anstieg in der Drehzahl Ne ebenso wie im vorigen Fall erzeugt; jedoch wurde bei Erreichen des Punkts B, wie bei (b) in Fig. 6 angegeben ist, der vor her hinsichtlich der Änderungsgeschwindigkeit erwähnte Zu stand, d. h. |y′| ≦ y′GO in diesem Fall erfüllt; ferner wur de an dem unter (c) in Fig. 6 angegebenen Punkt C die fol gende Bedingung hinsichtlich der Dauer T ≧ TGO ebenfalls er füllt und das Lernen bezüglich des Ist-Halteausgangs uHR ausgeführt. Es ist dasselbe, wie oben beschrieben wurde, daß das Lernen auf der Grundlage des durch die Zeit TDL ver zögerten Einflußwerts uDL ausgeführt und die Einflußwertab weichung uDC durch die Map-Operation gemäß der Änderungsge schwindigkeit y′CO in dem Punkt durch uHS = uDL + uDC ver arbeitet wurde.

Wenn der Lernwert uHS und der Ist-Halteausgang uHR gleich dem Ergebnis des Lernens (C bei (c) von Fig. 6) wurde, so kon vergierte ferner e im Punkt D wie bei (a) in Fig. 6 gezeigt ist, nach 0 in Übereinstimmung mit der Rückführungsregelung des Mechanismus.

Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß dem Regelungsmecha nismus der Erfindung die Abweichung e genau nach 0 konver giert werden, indem der Halteausgang gelernt wird, so daß die Ventileinstellung der Brennkraftmaschine mit hoher Ge nauigkeit durch die Rückführung mit Lernen geregelt werden kann.

Wenn der Zielwert r der Ventileinstellung sich in Übereinstim mung mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ändert, ändern sich darüber hinaus die Änderungsgeschwindigkeit y′ und die Einflußgröße u allgemein ebenfalls. Falls das Lernen unter dieser Bedingung ausgeführt wird, kann angenommen wer den, daß sich der Fehler im Lernwert ins Gegenteil verkehrt.

Bei dem Regelmechanismus der Erfindung ist, wie durch die Prozesse der Schritte 100 bis 120 gezeigt ist, beabsichtigt, das Lernen unter den folgenden Bedingungen durchzuführen, daß der Zustand, wonach die Änderungsgeschwindigkeit y′ inner halb des spezifizierten Werts y′GO liegt, für eine bestimmte Zeitspanne andauert, und daß der Zustand, wonach die Änderung des verzögerten Einflußwerts uDL innerhalb der spezifizier ten Änderung liegt, für eine bestimmte Zeitspanne andauert. Deshalb kann gemäß dem Mechanismus der Erfindung der Lernwert als ein hoch zuverlässiger Wert erhalten werden.

Es ist zu bemerken, daß es jedoch notwendig wird, den Halte ausgang genau zu erfassen, wenn die Ventileinstellung zur Zieleinstellung hin konvergiert, und in diesem Fall wird üblicherweise die Änderungsgeschwindigkeit y′ der Ventilein stellung ebenfalls kleiner. Hinsichtlich der Bedingungen zum Ausführen des Lernens ist es deshalb ausreichend, wenn ledig lich die folgende Bedingung erfüllt wird, daß der Zustand, wonach die Änderungsgeschwindigkeit y′ innerhalb des spezi fizierten Werts y′GO liegt, für eine bestimmte Zeitspanne aufrechterhalten wird.

Darüber hinaus sind die Brennkraftmaschinen, bei welchen das Ventileinstellung-Regelungssystem gemäß dieser Erfindung zur Anwendung kommt, nicht auf lediglich die DOHC-Bauart beschränkt. Der Ventileinstellung-Regelungsmechanismus kann auf andere Typen von Brennkraftmaschinen in derselben oder ähnlichen Weise, wie das für die Erfindung beschrieben wurde, Anwendung finden.

Des weiteren ist die Nockenwelle, für die der Drehungsphasen-Ein stellmechanismus und der Nockenwinkelfühler angeordnet sind, nicht auf die Einlaßventil-Nockenwelle beschränkt.

Der Drehungsphasen-Einstellmechanismus und der Nockenwinkel fühler können für die Nockenwelle des Auslaßventils in der selben Weise, wie das oben beschrieben wurde, vorgesehen und angeordnet werden.

Ferner ist der Drehungsphasen-Einstellmechanismus nicht auf die in Fig. 8 gezeigte Konstruktion beschränkt und kann unter schiedlich dazu ausgestaltet werden. Sofern es ein Mechanis mus ist, der die kontinuierliche Einregelung der Relativdre hungsphase zwischen der Kurbel- und der Nockenwelle mittels eines Hydraulikmechanismus erlaubt, können irgendwelche Kon struktionsarten als die Drehungsphasen-Einstelleinrichtung des Regelungssystems zur Anwendung kommen.

Wie im Vorstehenden erläutert worden ist, wird bei dieser Erfindung der Halteausgang auf der Grundlage des Einflußwerts oder der Betätigungsgröße des Drehungsphasen-Einstellmecha nismus, welcher wiederkehrend berechnet wird, sowie der Änderungsgeschwindigkeit in jedem Einfluß- oder Bedarfsfall der Ventileinstellung gelernt, und der Einflußwert bei je dem Bedarfsfall des Drehungsphasen-Einstellmechanismus wird auf der Grundlage der Abweichung der Ist-Ventileinstellung mit Bezug zum Zielwert ebenso wie der Lernwert berechnet und bestimmt.

Als Ergebnis kann die Abweichung der Ventileinstellung mit Bezug zum Zielwert auf der Grundlage des Werts des inhären ten Halteausgangs, der durch Lernen erhalten wird, genau zu 0 konvergiert werden. Das heißt mit anderen Worten, die Ven tileinstellung der Brennkraftmaschine kann durch die das Ler nen einschließende Rückführungsregelung mit hoher Genauigkeit geregelt werden.

Erfindungsgemäß wird auf der Grundlage des Drehwinkels einer Kurbelwelle sowie des Drehwinkels einer Nockenwelle der Drehungsphasenunterschied dieser Wellen ermittelt, und der Einflußwert eines Drehungsphasen-Einstellmechanismus wird durch eine Rückführungsregelung mit einem Lernen in einer Weise geregelt, daß der Drehungsphasenunterschied gleich einem Zielwert wird. Ein dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechender Halteausgang wird einer nach dem anderen gelernt, um so den Einfluß- oder Betätigungs wert des Drehungsphasen-Einstellmechanismus mit dem demge mäß gelernten Wert zu kompensieren. Das Lernen wird in einer Weise vorgenommen oder bearbeitet, daß eine Abweichung (uDC) bezüglich des Halteausgangs der Einflußgröße durch einen Map-Vorgang auf der Grundlage einer Änderungsgeschwindig keit (y′) bei jedem Drehungsphasenunterschied bearbeitet wird, und diese bearbeitete Abweichung (uDC) wird einem Verzögerungsausgang (uDL) des Einflußwerts, der durch die Rückführungsregelung bei jedem Einwirkungsfall geregelt wird, zugefügt.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die gegenwärtig als bevorzugt angesehene Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung nicht auf diese spezielle Ausführungsform begrenzt ist, sondern bei Kennt nis der durch die Erfindung vermittelten Lehre auf zahlrei che Arten abgewandelt werden kann, ohne den Rahmen der Er findung zu verlassen.

Claims

1. Ventileinstellung-Regelungssystem für eine Brennkraft maschine, das umfaßt:

- Übertragungseinrichtungen (14), die Drehungen einer Kurbelwelle (11) der Brennkraftmaschine (10) auf eine Nockenwelle (16) übertragen, an der ein Nocken angeord net ist, um mindestens eines aus einem Einlaßventil sowie einem Auslaßventil dieser Maschine zu öffnen und zu schließen,
- Drehungsphasen-Einstelleinrichtungen (20), die in die erwähnten Übertragungseinrichtungen (14) eingeschaltet sind und eine Drehungsphase (r) zwischen der genannten Kurbelwelle (11) sowie der genannten Nockenwelle (16) justieren,
- einen an der genannten Kurbelwelle (11) angeordneten sowie einen Drehungswinkel dieser ermittelnden Kurbel wellenfühler (17),
- einen an der genannten Nockenwelle (16) angeordneten sowie einen Drehungswinkel dieser ermittelnden Nocken wellenfühler (18),
- Drehungsphasendifferenz-Ermittlungseinrichtungen (702), die einen Ist-Relativdrehungsphasenunterschied (y) zwischen der genannten Kurbelwelle (11) sowie der genannten Nockenwelle (16) auf der Grundlage von Ermitt lungsausgängen der erwähnten Fühler (17, 18) ermitteln,
- Einflußwert-Operationseinrichtungen (706), die einen Einflußwert (u) der besagten Drehungsphasen-Einstellein richtungen (20) berechnen, um den ermittelten Drehungs phasenunterschied (y) gleich einem Zielwert (r) zu machen, und
- Lerneinrichtungen (705), die auf der Grundlage des auf diese Weise berechneten Einflußwerts (u) sowie einer Än derungsgeschwindigkeit (y′) des erwähnten Relativdrehungs phasenunterschieds zwischen der genannten Kurbelwelle (11) sowie der genannten Nockenwelle (16) einen Einfluß wert (uHS) der besagten Drehungsphasen-Einstelleinrich tungen (20), der für ein Halten des erwähnten Relativdre hungsphasenunterschieds auf einem konstanten Niveau er forderlich ist, lernen, wobei die genannten Einflußwert-Ope rationseinrichtungen (706) den Einflußwert der besag ten Drehungsphasen-Einstelleinrichtungen (20) in jedem Einflußfall auf der Grundlage einer Differenz (e) zwi schen dem ermittelten Drehungsphasenunterschied (y) so wie dem Zielwert (r) und dem gelernten Wert (uHS) berech nen sowie bestimmen.

2. Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Lerneinrichtungen (705) umfassen:

- Verzögerungseinrichtungen (704), die eine Größe des besagten, durch die genannten Einflußwert-Operationsein richtungen (706) berechneten Einflußwerts (u) durch eine Verzögerungszeit (TDL) im Ansprechen des besagten Regelungssystems verzögern,
- Änderungsgeschwindigkeit-Operationseinrichtungen (703), die die erwähnte Änderungsgeschwindigkeit (y′) aus einer Änderung in dem durch die besagten Drehungs phasendifferenz-Ermittlungseinrichtungen (702) ermittel ten Relativdrehungsphasenunterschied (y) berechnen,
- Einflußwertabweichung-Operationseinrichtungen (706, Schritt 130), die eine Abweichung (uDC) des Einflußwerts, der durch die genannten Einflußwert-Operationseinrichtun gen (706) in bezug auf den Einflußwert berechnet wird, welcher durch die besagten Drehungsphasen-Einstelleinrich tungen geliefert wird und dazu bestimmt ist, den Relativ drehungsphasenunterschied zwischen der genannten Kurbelwel le (11) sowie der genannten Nockenwelle (16) in Überein stimmung mit der auf die genannte Weise berechneten Ände rungsgeschwindigkeit auf einem konstanten Niveau zu hal ten, in jedem Einflußfall berechnen, und
- Lernwert-Operationseinrichtungen (705), die eine Opera tion von uHS = uDL + uDC ausführen sowie den Lernwert uHS berechnen, wobei uDL ein durch die genannten Verzö gerungseinrichtungen (704) verzögerter Einflußwert und uDC eine Abweichung eines durch die genannten Einfluß wert-Operationseinrichtungen (706) berechneten Einfluß werts sind.

3. Regelungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Lerneinrichtungen (705) eine Berechnung des besagten Lernwerts (uHS) unter der Bedingung ausfüh ren, daß die durch die genannten Änderungsgeschwindigkeit Operationseinrichtungen (703) berechnete Änderungsge schwindigkeit (y′) innerhalb eines bestimmten Werts liegt.

4. Regelungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lerneinrichtungen (705) die Berechnung des Lern werts (uHS) unter Bedingungen, daß die durch die Änderungs geschwindigkeit-Operationseinrichtungen (703) berechnete Änderungsgeschwindigkeit (y′) innerhalb eines bestimmten Werts (y′GO) liegt und ein Zustand, wonach eine Änderung des durch die Verzögerungseinrichtungen (704) verzöger ten Einflußwerts (u) innerhalb einer bestimmten Änderung liegt, für eine spezifizierte Zeit aufrechterhalten wird, ausführen.