(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃焼室を有する内燃機関の電気油圧式弁操作の際に、ガス交換弁に付属する相互に独立に操作可能である複数の電磁弁を、制御ユニット（１１）により最終段（１８）を介して制御する方法であって、制御ユニットが内燃機関の電磁弁に対する少なくともクランク軸に同期する操作信号を決定して最終段に伝送し、最終段が伝送された操作信号に基づいて電磁弁を操作するよう構成されており、かつ、各燃焼室のガス交換弁がそれぞれ少なくとも１つの吸気弁及び少なくとも１つの排気弁を含んでおり、１つの燃焼室の全てのガス交換弁の全ての電磁弁（Ｍｉ）が１つの電磁弁セット（ＭＧｊ）を形成している、ガス交換弁に付属の電磁弁の制御方法において、
制御ユニット（１１）において、各電磁弁セット（ＭＧｊ）の全ての電磁弁（Ｍｉ）に対する操作プロフィル（２４ａ、２４ｂ）を生成して最終段（１８）に供給するステップと、
制御ユニット（１１）において、各燃焼室に対してクランク軸に同期しかつ２値信号からなる作動化信号（２３）を決定して最終段（１８）に供給するステップと、
最終段（１８）において、電磁弁を、シリンダの作動化信号（２３）及び該電磁弁に対して記憶されている操作プロフィル（２４ａ、２４ｂ）に基づいて作動させるステップであって、吸気弁に付属の電磁弁（Ｍｉ）を、作動化信号（２３）の２値の一方の値の間に、操作プロファイル（２４ａ）に基づいて作動化し、排気弁に付属の電磁弁（Ｍｉ）を、作動化信号（２３）の２値の他方の値の間に、操作プロファイル（２４ｂ）に基づいて作動化するステップと
からなることを特徴とする制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の制御方法において、電磁弁セット（ＭＧｊ）の個々の電磁弁（Ｍｉ）に対して、固有の操作プロフィルが決定されることを特徴とする制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の制御方法において、各シリンダに対する作動化信号（２３）が、シリンダ固有の作動化信号ライン（１２）を介して最終段（１８）に伝送されることを特徴とする制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載の制御方法において、操作プロフィル（２４ａ、２４ｂ）は、制御ユニット（１１）において決定され、データ・ライン（１３）を介して最終段（１８）に伝送され、最終段（１８）のメモリ（１７）に記憶されることを特徴とする制御方法。
【請求項５】
請求項４記載の制御方法において、該方法はさらに、最終段（１８）のメモリ（１７）に記憶された操作プロフィル（２４ａ、２４ｂ）を、最終段（１８）の作動の間に、制御ユニット（１１）において新たに決定された値により更新するステップを含んでいることを特徴とする制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載の制御方法において、操作プロフィル（２４ａ、２４ｂ）が連続する複数の時間長さ（Ｔｉ１、Ｔｉ２、Ｔｉ３、Ｔｉ４）からなることを特徴とする制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の制御方法において、操作プロフィル（２４ａ、２４ｂ）の連続する４つの時間長さ（Ｔｉ１、Ｔｉ２、Ｔｉ３、Ｔｉ４）において、第１の時間長さ（Ｔｉ１）は待機時間の長さを表わし、第２の時間長さ（Ｔｉ２）は電磁弁（Ｍｉ）における上昇電圧の印加時間の長さを表わし、第３の時間長さ（Ｔｉ３）は電磁弁に電流を流さない時間の長さを表わし、第４の時間長さ（Ｔｉ４）は電磁弁における保持電圧の印加時間の長さを表わすことを特徴とする制御方法。
【請求項８】
請求項６又は７いずれかに記載の制御方法において、該方法はさらに、
制御ユニット（１１）において、電磁弁セット（ＭＧｊ）の電磁弁（Ｍｉ）に対して、操作プロフィル（２４ａ、２４ｂ）の複数の時間長さ（Ｔｉ１、Ｔｉ２、Ｔｉ３、Ｔｉ４）にそれぞれ乗算する係数を含む適合セット（Ａｉｊ）を決定するステップと、
適合セット（Ａｉｊ）を、制御ユニット（１１）から最終段（１８）に、第２のデータ・ライン（１４）を介して伝送するステップと、
各電磁弁セット（ＭＧｊ）の各電磁弁（Ｍｉ）に対する適合セット（Ａｉｊ）を決定して、該決定された適合セットの係数を、操作プロファイル（２４ａ、２４ｂ）の時間長さに乗算するステップと、
係数が乗算された時間長さの操作プロファイル（２４ａ、２４ｂ）により電磁弁を作動化するステップと
を含んでいることを特徴とする制御方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の制御方法により、ガス交換弁に付属の電磁弁の制御を行う制御装置であって、
制御ユニット（１１）と最終段（１８）との間に、電磁弁（Ｍｉ）の操作プロフィル（２４ａ、２４ｂ）を伝送するための１つのデータ・ライン（１３）と、電磁弁（Ｍｉ）の操作をクランク軸に同期して作動化させるための作動化信号（２３）を伝送するための作動化信号ライン（１２）とが配置されている
ことを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
請求項１１記載の制御装置において、各シリンダに対して、制御ユニット（１１）と最終段（１８）との間に、１つの作動化信号ライン（１２）が設けられていることを特徴とする制御装置。
【請求項１１】
請求項８に従属する請求項９又は１０記載の制御装置において、適合セット（Ａｉｊ）の値を伝送するために１つの第２のデータ・ライン（１４）が設けられていることを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
請求項９〜１１いずれかに記載の制御装置において、最終段（１８）は、操作プロフィル（２４ａ、２４ｂ）及び作動化信号（２３）から、操作信号を決定するための計算ユニット（１９）が設けられていることを特徴とする制御装置。
【請求項１３】
請求項８に従属する請求項９〜１１いずれかに記載の制御装置において、最終段（１８）は、操作プロフィル（２４ａ、２４ｂ）、作動化信号（２３）及び適合セット（Ａｉｊ）から、操作信号を決定するための計算ユニット（１９）が設けられていることを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス交換弁に付属の電磁弁の制御方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、カム軸を用いた通常の弁操作を電気油圧式弁操作により置き換えることが既知である。このような電気油圧式弁操作においては、ガス交換弁に電磁弁が付属され、電磁弁は、加圧流体、即ち油圧オイルを、油圧作動シリンダの作動室内への供給し且つそれから排出することを制御する。油圧作動シリンダの作動室の充填を介して、対応のガス交換弁の位置が変化される。
【０００３】
このような電気油圧式弁制御の利点は、内燃機関の個々のガス交換弁の操作を相互に独立に行うことができることにみられる。これにより、ガス交換弁の開放時点および閉鎖時点における大きな可変性が達成される。この場合、この可変性は、異なる燃焼室のガス交換弁の相互間のみならず、１つの燃焼室のガス交換弁間においても得られる。電磁弁の操作の対応の同調により、例えば、同じ機能の２つのガス交換弁、即ち２つの吸気弁または２つの排気弁の弁操作を同期化させ、この場合、存在する構造部分公差およびシステムに内在する偏差の全てを同期中に排除することが可能である。
【０００４】
したがって、電気油圧式弁操作により、制御ユニットにおいてクランク軸運動に時間同期して、場合により車両の走行状態、内燃機関の運転状態の関数として、並びに個々の各電磁弁に対するドライバの設定の関数として操作信号を決定すること、対応の操作ラインを介してこの信号を最終段に伝送することが既知である。操作信号に基づき、このとき対応の電磁弁が最終段により操作される。
【０００５】
これは、制御ユニットと最終段との間に、各電磁弁に対して特定の制御ラインが存在することを前提とする。この結果、多くの配線費用および計算装置内の計算ラインに対応する多くの費用を必要とする。制御ユニットの各操作信号はクランク軸に同期して決定され且つ発生されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガス交換弁の相互間の個々の操作を保持しながら、電磁弁の操作のために必要な配線費用、計算費用および制御費用を低減することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は本発明による方法および装置により解決される。
本発明は、複数の燃焼室を有する内燃機関の電気油圧式弁操作の際における、ガス交換弁に付属の電磁弁の操作方法に関するものである。ガス交換弁に付属の電磁弁は相互に独立に操作可能である。このために、制御ユニットにおいて内燃機関の電磁弁に対するクランク軸に同期する操作信号が決定され且つ最終段に伝送される。最終段は伝送操作信号に基づいて電磁弁を操作する。この場合、内燃機関の各燃焼室のガス交換弁は、それぞれ少なくとも１つの吸気弁および少なくとも１つの排気弁を有している。本発明により、１つの燃焼室の全てのガス交換弁の全ての電磁弁は１つの電磁弁セットを形成する。１つの電磁弁セットの全ての電磁弁に対して、それぞれ操作プロフィルが設定される。制御ユニットにおいて各燃焼室に対してクランク軸に同期する作動化信号が決定され且つ最終段に供給される。最終段は、電磁弁を、シリンダの作動化信号に基づき、対応の電磁弁に対して記憶されている操作プロフィルに対応して操作する。
【０００８】
この方法は、１つの燃焼室の種々のガス交換弁の電磁弁間に大きな相違が存在してもよいが、全ての電磁弁の操作が１つの基本パターンに従って行われ、この場合、異なる燃焼室の相互に対応する電磁弁間に大きな変化が与えられていないことに基づいている。したがって、制御ユニットにおいて、最初に１回、１つの制御弁セットの各電磁弁に対して操作プロフィルが形成される。この決定およびこの情報の伝送は確かに急速に実行されることになるが、クランク軸に同期して実行されてはいない。個々の電磁弁の操作およびそれらのクランク軸に関する同期化は、対応の燃焼室に付属の作動化信号を介して行われる。即ち、異なる燃焼室の相互に対応する電磁弁の電磁弁操作の過程は相互に対応している一方で、燃焼室ごとの同期化が保証される。
【０００９】
電磁弁セットに対する操作プロフィルを常に再計算することにより、電磁弁操作時点の、実際走行状態およびドライバの走行希望への急速且つ最新の適合が実行可能である。全体としてみると、内燃機関のガス交換弁の操作時点および操作時間の可変性および適合性は保持されたままである。それにもかかわらず、クランク軸に関する再計算の同期化の必要性はもはや与えられていない。この場合、操作はクランク軸に同期しているのみならず時間にも同期して実行可能である。
【００１０】
本発明の有利な形態により、電磁弁セットの個々の各電磁弁に対して、固有の操作プロフィルが決定されるように設計されている。これにより、電磁弁の操作の車両状態への十分な適合が達成される。
【００１１】
本発明の有利な形態により、個々の各シリンダに対する作動化信号は、二進信号からなり、制御ユニットにおいて決定され且つ最終段に伝送される。二進信号は簡単に発生可能な信号であり、その情報内容は十分に大きいものである。さらに、個々の各シリンダに対する作動化信号がシリンダ固有の作動化信号ライン内で最終段に伝送されるとき、それは有利である。これにより、ある作動化信号と異なる作動化信号との相互間の切離しが達成される。
【００１２】
本発明の有利な形態により、最終段は、１つのシリンダの電磁弁を、このシリンダの作動化信号の値交換に基づいて対応の操作プロフィルにより作動化する。特に二進信号に関して、作動化信号の第１の値から第２の値への交換は、作動化信号の第２の値から第１の値への交換とは異なる機能を有することができる。この場合、本発明の好ましい形態により、吸気弁に付属の電磁弁は作動化信号の２つの値間の第１の値交換に基づいて操作され、また排気弁に付属の電磁弁は作動化信号の２つの値間の第１の値交換とは異なる第２の値交換に基づいて操作される。
【００１３】
本発明の好ましい形態により、操作プロフィルが制御ユニットにおいて決定され、データ・ラインを介して最終段に伝送され、最終段において、電磁弁の操作のときに使用するために、メモリ内に記憶される。この場合、最終段の計算ユニット内に記憶された操作プロフィルが、最終段の作動の間に、制御ユニットにおいて新たに決定された値により更新されることが好ましい。
【００１４】
本発明の有利な形態により、操作プロフィルは方形プロフィルからなり、方形プロフィルは、対応の作動化信号により決定される時点に関して、電磁弁の始点および操作時間を形成する。本発明の好ましい形態により、操作プロフィルが連続する４つの時間長さの設定からなっている。この場合、第１の時間長さは待機時間の長さを表わし、第２の時間長さは電磁弁における引上電圧の印加時間の長さを表わし、第３の時間長さは自由飛行過程の時間の長さを表わし、第４の時間長さは電磁弁における保持電圧の印加時間の長さを表わす。
【００１５】
本発明の好ましい形態により、制御ユニットにおいて、１つの電磁弁セットの電磁弁に対して、操作プロフィルの値の電磁弁固有の適合を含む適合セットが決定される。適合セットの値が、制御ユニットから最終段に、特に第１のデータ・ラインとは分離された第２のデータ・ラインを介して伝送される。各電磁弁セットに対してそれぞれ、電磁弁に対する適合セットから１つの適合グループが決定されることが好ましい。この手段により、各電磁弁の個別の電磁弁操作が可能となる。異なる電磁弁セットの相互に対応する電磁弁間においても、それぞれの操作信号に関して異なる操作時間を達成可能となる。したがって、個々の電磁弁は相互に独立したままである。即ち、本発明のこの形態は、低減された計算および制御ライン費用の利点を、弁操作の独立性の利点と一体にしている。これは特に十分に利用可能であり、その理由は、電磁弁セットの操作プロフィルの変化が走行状態に基づいて頻繁且つ急速に行われる一方で、電磁弁の電磁コイルの温度変化が相互に異なるという条件のもとで、異なる電磁弁グループの相互に対応する電磁弁の特性の時間変化が相互に比較的ゆっくり行われるからである。
【００１６】
ガス交換弁に付属の電磁弁を操作するための制御装置もまた本発明の対象である。制御ユニットにおいて電磁弁を操作するための操作信号が決定される。制御ユニットから最終段にラインを介して信号が伝送される。最終段により電磁弁の操作が行われる。本発明により、制御ユニットと最終段との間のラインは、電磁弁の操作プロフィルを伝送するための１つのデータ・ラインと、作動化信号に基づいてシリンダの電磁弁の操作をクランク軸に同期して作動化させるための作動化信号ラインとである。
【００１７】
本発明により、作動化信号ラインおよびデータ・ラインを設けることにより、制御ユニットと最終段との間の配線費用が著しく低減される。作動化信号ラインの信号により最終段は多数の電磁弁を操作可能であることによって多数の電磁弁が電磁弁グループに統合されているのでライン数は低減される。
【００１８】
有利な形態により、各シリンダに対して、制御ユニットと最終段との間に１つの作動化信号ラインが設けられている。本発明による制御装置の有利な変更態様により、適合セットの値を伝送するために１つの第２のデータ・ラインが設けられている。さらに、最終段が電磁弁セットの少なくとも操作プロフィルを記憶するための記憶ユニットを有するときもまたそれは有利である。
【００１９】
さらに、最終段内に、操作プロフィルおよび作動化信号から、並びに場合により適合セットから、操作信号を決定するための計算ユニットが設けられているとき、それは本発明の有利な形態に対応する。
【００２０】
さらに、本発明は図面に示されている実施例によっても詳細に説明されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明による制御装置１０を略図で示す。制御装置は、制御ユニット１１を有し、制御ユニット１１において操作プロフィルおよび適合セットが決定される。制御ユニットは、複数のライン１２、１３、１４を介して最終段１８と結合されている。この場合、第１のデータ・ライン１３は操作プロフィルの伝送のために、第２のデータ・ライン１４は適合セットの伝送のために使用される。最終段１８にメモリ１７が設けられ、メモリ１７内に、操作プロフィルを記憶するための第１のメモリ１５と、適合セットを記憶するための第２のメモリ１６とが形成されている。同時に、制御ユニット１１と最終段１８との間に作動化信号ライン１２が形成されている。この場合、各電磁弁セットＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧ３に対して、それぞれ１つの作動化信号ライン１２が形成されている。
【００２２】
最終段１８において、計算ユニット１９は、メモリ１７内に記憶されている操作プロフィルおよび適合セットから、操作信号を決定するために使用される。作動化信号ライン１２を介して伝送された作動化信号に基づいて操作ライン２０に電流が流され、操作ライン２０は、それぞれ電磁弁セットＭＧ１、…、ＭＧ３のいずれかの１つの固有の電磁弁Ｍ１、…、Ｍ５に連絡している。この場合、電磁弁セットＭＧ１、…、ＭＧ３の同じ番号の電磁弁Ｍｉは相互に対応する電磁弁であり、これらは、場合により適合セットに基づく適合は別として、同じ操作プロフィルで操作可能である。
【００２３】
電磁弁Ｍ１、…、Ｍ５は、それぞれ電磁弁セットＭＧ１、…、ＭＧ３を形成する。図１には、図を簡単にするために、それぞれ５つの電磁弁Ｍｉ、ｉ＝１、…、５ を有する３つの電磁弁セットが示されている。しかしながら、１つの電磁弁セット内の電磁弁Ｍｉの数は、電磁弁セットの数と同様に、それぞれの状況に対応して同様に適合可能である。
【００２４】
図２は、本発明による方法の流れ図を略図で示す。この場合、ステップ１１０、１１１；１２０、１２１；１３０、１３１は、制御ユニットにおいて実行され且つ相互に完全に並列に実行可能である。ステップ１４０および１４１は、最終段において実行され且つ制御ユニットにおいて実行される方法ステップのフローに並列に実行される。
【００２５】
ステップ１１０により、操作プロフィル２４ａ、２４ｂ（図３）が決定され、それに続いて、ステップ１１１により第１のデータ・ライン１３を介して最終段１８に伝送される。ステップ１２０により適合セットが決定され且つステップ１２１により第２のデータ・ライン１４を介して最終段１８に伝送される。ステップ１３０により作動化信号２３がクランク軸回転に同期して決定される。次にステップ１３１により、作動化信号２３は作動化信号ライン１２を介して最終段に伝送される。
【００２６】
ステップ１４０により、最終段１８において、適合セットおよび操作プロフィルの現在値に基づいて、電磁弁セットＭＧｊ（ｊ＝１、…、３）の特定の電磁弁Ｍｉ（ｉ＝１、…、５）に対して、電磁弁Ｍｉの操作のために必要な値が決定される。電磁弁セットＭＧ１、…、ＭＧ３の相互に対応する電磁弁Ｍｉに対して、操作プロフィル２４が４つの数値Ｔｉ１、Ｔｉ２、Ｔｉ３、Ｔｉ４により設定され（図３参照）、電磁弁セットＭＧｊの電磁弁Ｍｉに対して、適合セットが４つの値Ａｉｊ１、Ａｉｊ２、Ａｉｊ３、Ａｉｊ４により設定された場合、この電磁弁に対して、操作を表わすデータ・セットＤ（Ｍｉ、ＭＧｊ）が、式 Ｄ（Ｍｉ、ＭＧｊ）＝（Ｔｉ１＊Ａｉｊ１、Ｔｉ２＊Ａｉｊ２、Ｔｉ３＊Ａｉｊ３、Ｔｉ４＊Ａｉｊ４） により得られる。即ち、適合セットのｎ＝１、…、４を有する値Ａｉｊｎは目盛係数である。ステップ１４１により、作動化信号２３の発生に対応して、電磁弁グループＭＧ１、…、ＭＧ３の電磁弁Ｍｉが操作される。ここに示されているような係数を用いた目盛形成の代わりに、適合セットが直接補正値を含んでいてもよく、この補正値は、このとき加算により電磁弁セットと結合される。
【００２７】
図３は、作動化信号２３の時間線図、並びにそれと並列に２つの操作プロフィル２４ａ、２４ｂの線図を示す。操作プロフィル２４ａ、２４ｂは、それぞれ電磁弁Ｍｉに関連している。この場合、操作プロフィル２４ａを有する電磁弁Ｍｉは内燃機関の吸気弁に関連し、一方、操作プロフィル２４ｂを有する電磁弁Ｍｉは内燃機関の排気弁に関連し、且つ両方の電磁弁は１つの電磁弁セットＭＧｊに関連している。作動化信号２３は、クランク軸に同期して上昇フランク（側面）２１の時点にその値を、例えば０から１に交換する。この時点後に、吸気弁に関連の電磁弁Ｍｉの操作プロフィル２４ａが形成される。作動化信号は所定時間継続し、その後に再びその値を交換する。これが下降フランク２２により示されている。この時点後に、排気弁に関連の電磁弁Ｍｉの操作プロフィル２４ｂが形成される。
【００２８】
電磁弁Ｍｉの各操作プロフィルは、連続する４つの時間区間Ｔｉ１、Ｔｉ２、Ｔｉ３、Ｔｉ４からなっている。待機時間Ｔｉ１は、対応のフランク後にどれだけの時間が経過して電磁弁Ｍｉの操作が開始されるかを与えている。上昇電圧時間Ｔｉ２の間電磁弁Ｍｉに上昇電流が流れる。それに続いて時間Ｔｉ３の自由飛行過程が得られ、この間は電磁弁に電流が流れない。保持時間Ｔｉ４がそれに続き、この間は電磁弁に保持電流が流れる。
【００２９】
適合セットＡｉｊにより、操作プロフィル２４ａ、２４ｂを、電磁弁セットＭＧｊの電磁弁Ｍｉの個々の状況に適合させることができる。１つの電磁弁セットの全ての電磁弁Ｍｉ、ｉ＝１、…、５ の適合セットＡｉｊは適合グループを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明による回路装置を略図で示す。
【図２】図２は本発明による方法の流れ図を示す。
【図３】図３は操作プロフィルおよび操作信号の時間線図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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