DE102004025152A1 - System und Verfahren zum Verbessern des Ansprechverhaltens einer variablen Nockenregelung (VCT) bei niedriger Nockendrehmomentfrequenz - Google Patents

System und Verfahren zum Verbessern des Ansprechverhaltens einer variablen Nockenregelung (VCT) bei niedriger Nockendrehmomentfrequenz Download PDF

Info

Publication number
DE102004025152A1
DE102004025152A1 DE102004025152A DE102004025152A DE102004025152A1 DE 102004025152 A1 DE102004025152 A1 DE 102004025152A1 DE 102004025152 A DE102004025152 A DE 102004025152A DE 102004025152 A DE102004025152 A DE 102004025152A DE 102004025152 A1 DE102004025152 A1 DE 102004025152A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vct
camshaft
cam
control
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102004025152A
Other languages
English (en)
Inventor
Zhenyu Jiang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BorgWarner Inc
Original Assignee
BorgWarner Inc
Borg Warner Automotive Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BorgWarner Inc, Borg Warner Automotive Inc filed Critical BorgWarner Inc
Publication of DE102004025152A1 publication Critical patent/DE102004025152A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F02D13/0219Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/022Chain drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34409Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear by torque-responsive means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/46Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/0007Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for using electrical feedback
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/024Belt drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/026Gear drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts
    • F01L1/053Camshafts overhead type
    • F01L2001/0537Double overhead camshafts [DOHC]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/04Sensors
    • F01L2820/041Camshafts position or phase sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/001Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/21Elements
    • Y10T74/2101Cams
    • Y10T74/2102Adjustable

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Ein bekanntes Verfahren, das zur Verwirklichung eines VCT-Regelsystems in einem Computerprogramm geeignet ist, benutzt generell einen Integrator zum Eliminieren eines bleibenden Regelfehlers. Ein neuartiges Verfahren, das zur Verwirklichung in einem Computerprogramm geeignet ist, macht zusätzlich von einem Sollpunktfilter Gebrauch, um den Überschießeffekt bei der Regelung zu verringern. Durch eine niedrige Nockendrehmomentfrequenz kann die Stabilität eines Regelsystems verringert werden, wenn dieses mit einer Integralwirkung kombiniert ist. Des weiteren kann hierdurch der Effekt des Sollpunktfilters neutralisiert werden. Bei dem neuen Verfahren werden jedoch diese beiden Probleme gelöst, indem die Nockendrehmomentrichtung identifiziert und ein Pausieren der Regelaktualisierung durchgeführt wird, wenn kein Drehmoment in der gewünschten Richtung zur Verfügung steht.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet von variablen Nockendrehmomentsystemen. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein System und ein Verfahren zum Verbessern des Ansprechverhaltens einer variablen Nockenregelung (VCT) bei niedriger Nockendrehmomentfrequenz durch Identifizieren der Nockendrehmomentrichtung und Pausierenlassen der Regelungsaktualisierung, falls erforderlich.
  • Das Verhalten einer Brennkraftmaschine kann durch die Verwendung von dualen Nockenwellen, von denen eine die Einlassventile der verschiedenen Zylinder der Brennkraftmaschine und die andere die Auslassventile der Brennkraftmaschine betätigt, verbessert werden. Typischerweise wird eine dieser Nockenwellen von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über ein Kettenrad und einen Kettenantrieb oder Riemenantrieb angetrieben, während die andere Nockenwelle von der ersten Nockenwelle über ein zweites Kettenrad und einen Kettenantrieb oder zweiten Riemenantrieb ange trieben wird. Alternativ dazu können beide Nockenwellen über einen einzigen, von einer Kurbelwelle angetriebenen Kettenantrieb oder Riemenantrieb angetrieben werden. Das Verhalten einer Brennkraftmaschine mit zwei Nockenwellen kann hinsichtlich der Leerlaufqualität, des Kraftstoffverbrauches, von verringerten Emissionen oder einem erhöhten Drehmoment weiter verbessert werden, indem die Lagebeziehung einer der Nockenwellen, üblicherweise der Nockenwelle, die die Einlassventile der Brennkraftmaschine betätigt, relativ zur anderen Nockenwelle und relativ zur Kurbelwelle verändert wird, um auf diese Weise die Steuerung der Brennkraftmaschine in bezug auf die Funktionsweise von ihren Einlassventilen relativ zu ihren Auslassventilen oder in bezug auf die Funktionsweise ihrer Ventile relativ zur Position der Kurbelwelle zu verändern.
  • Ein Studium von Informationen, die in den nachfolgenden amerikanischen Patentschriften enthalten sind, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme eingearbeitet wird, ist für die Auswertung des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung nutzbringend.
  • Die US-PS 5 002 023 beschreibt ein variables Nockenregelungssystem (VCT-System) auf dem Gebiet der Erfindung, bei dem die Systemhydraulik ein Paar von entgegengesetzt wirkenden Hydraulikzylindern mit geeigneten hydraulischen Strömungselementen umfasst, um ein Hydraulikmittel wahlweise von einem der Zylinder zum anderen oder umgekehrt zu überführen und auf diese Weise die Umfangsposition einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle zu beschleunigen oder zu verzögern. Das Regelsystem umfasst ein Regelventil, in dem die Abgabe von Hydraulikmittel von dem einen oder dem anderen entgegengesetzt wirkenden Zylinder durch Bewegung eines Schiebers innerhalb des Ventils in der einen oder der anderen Richtung von dessen zentrierter oder Nullposition aus ermöglicht wird. Die Bewegung des Schiebers findet in Abhängigkeit von einem Anstieg oder Abfall des Hydraulikregeldrucks PC an einem Ende des Schiebers und der Beziehung zwischen der hydraulischen Kraft an diesem Ende und einer entgegengesetzt gerichteten mechanischen Kraft am anderen Ende, die von einer hierauf einwirkenden Druckfeder stammt, statt.
  • Die US-PS 5 107 804 beschreibt ein anderes variables Nockenregelsystem (VCT-System) auf dem Gebiet der Erfindung, bei dem die Systemhydraulik einen Flügel mit Erhebungen innerhalb eines umschlossenen Gehäuses umfasst, der die entgegengesetzt wirkenden Zylinder ersetzt, die in der vorstehend beschriebenen US-PS 5 002 023 erläutert sind. Der Flügel kann relativ zum Gehäuse hin- und herschwingen, und es sind geeignete hydraulische Strömungselemente zur Überführung des Hydraulikmittels im Gehäuse von einer Seite einer Erhebung zur anderen oder umgekehrt vorgesehen, um auf diese Weise den Flügel relativ zum Gehäuse in der einen Richtung oder der anderen hin- und herzubewegen, wobei durch diese Bewegung die Position der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle beschleunigt oder verzögert wird. Das Regelsystem dieses VCT-Systems ist mit dem der US-PS 5 002 023 identisch, wobei die gleiche Art von Schieber Verwendung findet, der auf die gleiche Art von hierauf einwirkenden Kräften anspricht.
  • Die US-PS'en 5 172 659 und 5 184 578 beziehen sich beide auf die Probleme der vorstehend erwähnten Arten von VCT-Systemen, die durch den Versuch hervorgerufen werden, die gegen ein Ende des Schiebers ausgeübte hydraulische Kraft und die gegen das andere Ende ausgeübte mechanische Kraft auszugleichen. Das in den US-PS'en 5 172 659 und 5 184 578 offenbarte verbesserte Regelsystem macht von einer hydraulischen Kraft Gebrauch, die auf beide Enden des Schiebers einwirkt. Die auf ein Ende einwirkende hydraulische Kraft resultiert aus dem direkt aufgebrachten Hydraulikmittel vom Ölkanal der Brennkraftmaschine unter vollem hydraulischen Druck PS. Die auf das andere Ende des Schiebers einwirkende hydraulische Kraft stammt aus einem Hydraulikzylinder oder einem anderen Kraftvervielfacher, der in Abhängigkeit vom Hydraulikmittel des Systems unter reduziertem Druck PC von einem pulsbreitenmodulierten Solenoid (PWM-Solenoid) hierauf einwirkt. Da die auf jedes gegenüberliegende Ende des Schiebers einwirkende Kraft einen hydraulischen Ursprung hat und auf dem gleichen Hydraulikmittel basiert, gleichen sich Änderungen im Druck oder der Viskosität des Hydraulikmittels aus und beeinflussen die zentrierte Position oder Nulllage des Schiebers nicht.
  • In der US-PS 5 289 805 ist ein verbessertes VCT-Verfahren beschrieben, bei dem eine hydraulische pulsbreitenmodulierte Schieberpositionsregelung und ein verbessertes Regelverfahren Anwendung finden, die für eine Computerrealisation geeignet sind, welche die Nachführung auf einen vorgegebenen Sollpunkt mit einer großen Robustheit ermöglicht.
  • Die US-PS 5 361 735 beschreibt eine Nockenwelle mit einem Flügel, der an einem Ende befestigt ist und eine schwingungsfreie Drehung durchführt. Die Nockenwelle trägt ferner eine von einem Steuerriemen angetriebene Riemenscheibe, die sich zusammen mit der Nockenwelle drehen kann, jedoch relativ zu dieser hin- und herschwingen kann. Der Flügel hat gegenüberliegende Erhebungen, die in gegenüberliegenden Ausnehmungen der Riemenscheibe enthalten sind. Die Nockenwelle neigt zu Veränderungen in Reaktion auf Drehmomentimpulse, die sie während ihres normalen Betriebes erfährt, und kann durch wahlweises Blockieren oder Ermöglichen des Zuflusses von Motoröl aus den Ausnehmungen beschleunigt oder verzögert werden, wenn die Position eines Schiebers innerhalb eines Ventilgehäuses eines Regelventils in Abhängigkeit von einem Signal von einer Motorregeleinheit geregelt wird. Der Schieber wird in einer vorgegebenen Richtung durch eine eine Drehbewegung in eine Linearbewegung überführende Einrichtung, die durch einen Elektromotor, vorzugsweise durch einen Schrittmotor, erzeugt wird, gedrückt.
  • Die US-PS 5 497 738 zeigt ein Regelsystem, das die auf ein Ende eines Schiebers einwirkende hydraulische Kraft, die aus dem direkt aufgebrachten Hydraulikmittel vom Motorölkanal bei vollem hydraulischen Druck PS resultiert und bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des VCT-Systems Anwendung findet, eliminiert. Die auf das andere Ende des belüfteten Schiebers einwirkende Kraft stammt von einer elektromechanischen Betätigungseinheit, vorzugsweise vom Solenoidtyp mit veränderlicher Kraft, die in Abhängigkeit von einem elektronischen Signal, das von einer Motor steuereinheit (ECU) abgegeben wird, die diverse Motorparameter überwacht, direkt auf den belüfteten Schieber einwirkt. Die ECU empfängt Signale von Sensoren, welche Nockenwellen- und Kurbelwellenpositionen entsprechen, und benutzt diese Informationen, um einen relativen Phasenwinkel zu berechnen. Ein Rückkopplungssystem in Form einer geschlossenen Schleife, das jedweden Phasenwinkelfehler korrigiert, findet vorzugsweise Verwendung. Durch die Verwendung eines Solenoids mit veränderlicher Kraft wird das Problem eines trägen dynamischen Ansprechverhaltens gelöst. Eine derartige Vorrichtung kann so ausgebildet werden, dass sie so schnell anspricht wie ein Schieber mechanisch anspricht, und mit Sicherheit viel schneller anspricht als das herkömmliche (vollständig hydraulische) Differenzdruckregelsystem. Das schnellere Ansprechverhalten ermöglicht die Ausnutzung einer erhöhten Regelverstärkung, so dass das System weniger empfindlich wird gegenüber Toleranzen der Komponenten und der Betriebsumgebung.
  • Die US-PS 5 657 725 zeigt ein Steuersystem, das zur Betätigung Motoröldruck einsetzt. Das System besitzt eine Nockenwelle, die einen Flügel aufweist, der an einem Ende derselben befestigt ist und eine schwingungsfreie Drehung hiermit ausführt. Die Nockenwelle trägt ferner ein Gehäuse, das sich zusammen mit der Nockenwelle drehen kann, jedoch mit dieser hin- und herschwingt. Der Flügel besitzt gegenüberliegende Erhebungen, die in gegenüberliegenden Ausnehmungen des Gehäuses enthalten sind. Die Ausnehmungen besitzen ein größeres Umfangsmaß als die Erhebungen, so dass der Flügel und das Gehäuse relativ zueinander hin- und herschwingen können und auf diese Weise die Phase der Nocken welle relativ zu einer Kurbelwelle verändert werden kann. Die Nockenwelle neigt dazu, in Abhängigkeit vom Motoröldruck und/oder Nockenwellendrehmomentimpulsen, die auf sie während ihres Normalbetriebes ausgeübt werden, ihre Richtung zu verändern, und kann entweder beschleunigt oder verzögert werden, indem der Motorölfluss durch die Rückführleitungen von den Ausnehmungen wahlweise blockiert oder ermöglicht wird, indem die Position eines Schiebers in einem Ventilschiebergehäuse in Abhängigkeit von einem Signal gesteuert wird, das einen Motorbetriebszustand von einer Motorsteuereinheit anzeigt. Der Schieber wird wahlweise durch Steuern der auf sein gegenüberliegendes Ende einwirkenden hydraulischen Belastungen in Abhängigkeit von einem Signal von einer Motorsteuereinheit positioniert. Der Flügel kann in eine Extremposition vorgespannt sein, um in bezug auf ein in einer Richtung wirkendes Reibungsdrehmoment, das auf die Nockenwelle während ihrer Drehung einwirkt, eine Gegenkraft vorzusehen.
  • Die US-PS 6 247 434 beschreibt ein veränderliches Nockenwellenregelsystem mit mehreren Positionen, das durch Motoröl betätigt wird. Innerhalb des Systems ist eine Nabe an einer Nockenwelle zur Durchführung einer Drehung synchron mit der Nockenwelle befestigt, und ein Gehäuse umgibt die Nabe, kann sich zusammen mit der Nabe und der Nockenwelle drehen und kann des weiteren relativ zur Nabe und der Nockenwelle innerhalb eines vorgegebenen Drehwinkels hin- und herschwingen. Antriebsflügel sind radial im Gehäuse angeordnet und wirken mit einer externen Fläche an der Nabe zusammen, während angetriebene Flügel radial in der Nabe angeordnet sind und mit einer Innenfläche des Gehäuses zusammenwirken. Eine Blockiervorrichtung, die auf den Öldruck reagiert, verhindert eine Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der Nabe. Eine Steuervorrichtung steuert die Schwingung des Gehäuses relativ zur Nabe.
  • In der US-PS 6 250 265 ist ein variables Ventilregelsystem mit Betätigungsblockierung für eine Brennkraftmaschine beschrieben. Das System umfasst ein variables Nockenwellenregelsystem mit einer Nockenwelle mit einem an dieser befestigten Flügel, der sich zusammen mit der Nockenwelle dreht, jedoch nicht relativ zu dieser hin- und herschwingt. Der Flügel besitzt eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Vielzahl von Erhebungen, die radial von diesen nach außen vorstehen, und ist von einem ringförmigen Gehäuse umgeben, das eine entsprechende Vielzahl von Ausnehmungen aufweist, von denen jede eine der Erhebungen aufnimmt und eine Erstreckung in Umfangsrichtung besitzt, die größer ist als die Erstreckung in Umfangsrichtung der darin aufgenommenen Erhebung, um auf diese Weise eine Schwingung des Gehäuses relativ zum Flügel und der Nockenwelle zu ermöglichen, während sich das Gehäuse mit der Nockenwelle und dem Flügel dreht. Die Schwingung des Gehäuses relativ zum Flügel und der Nockenwelle wird durch unter Druck gesetztes Motoröl in jeder Ausnehmung auf gegenüberliegenden Seiten der Erhebung betätigt, wobei der Öldruck in einer derartigen Ausnehmung vorzugsweise teilweise von einem Drehmomentimpuls in der Nockenwelle, während sich diese während ihres Betriebes dreht, hergeleitet wird. Eine ringförmige Blockierplatte ist koaxial zur Nockenwelle und zum ringförmigen Gehäuse angeordnet und relativ zum ringförmigen Gehäuse entlang einer zentralen Längsachse der Nockenwelle zwischen einer ersten Position, in der die Blockierplatte mit dem ringförmigen Gehäuse in Eingriff steht, um dessen Umfangsbewegung relativ zum Flügel zu verhindern, und einer zweiten Position, in der eine Umfangsbewegung des ringförmigen Gehäuses relativ zum Flügel ermöglicht wird, bewegbar. Die Blockierplatte wird von einer Feder in Richtung auf ihre erste Position vorgespannt und aus ihrer ersten Position in Richtung auf eine zweite Position durch Motoröldruck weggedrückt, dem sie über einen Kanal ausgesetzt ist, der durch die Nockenwelle führt, wenn der Motoröldruck ausreichend hoch ist, um die Vorspannkraft der Feder zu überwinden, was nur dann der Fall ist, wenn es gewünscht wird, die Relativlagen des ringförmigen Gehäuses und des Flügels zu verändern. Die Bewegung der Blockierplatte wird durch eine elektronische Regeleinheit des Motors entweder über ein Regelsystem (geschlossene Schleife) oder ein Steuersystem (offene Schleife) geregelt.
  • Die US-PS 6 263 846 beschreibt eine Regelventilstrategie für ein variables Nockenwellenregelsystem, das mit einem Flügel versehen ist. Diese Strategie umfasst eine Brennkraftmaschine, die eine Nockenwelle und eine Nabe umfasst, die an der Nockenwelle befestigt ist und sich zusammen mit dieser dreht. Ein Gehäuse umgibt die Nabe und ist zusammen mit der Nabe und der Nockenwelle drehbar und kann des weiteren relativ zur Nabe und Nockenwelle hin- und herschwingen. Antriebsflügel sind radial innerhalb im Gehäuse angeordnet und wirken mit der Nabe zusammen, während angetriebene Flügel radial außerhalb in der Nabe angeordnet sind, um mit dem Gehäuse zusammenzuwirken. Sie wechseln sich in Umfangsrichtung mit den Antriebsflügeln ab und bilden in Umfangsrichtung abwechselnd Beschleunigungs- und Verzögerungskammern. Eine Vorrichtung zum Regeln der Schwingung des Gehäuses relativ zur Nabe umfasst eine elektronische Motorsteuereinheit und ein Beschleunigungssteuerventil, das auf die elektronische Motorsteuereinheit anspricht und den Motoröldruck zu und von den Beschleunigungskammern reguliert. Ein Verzögerungssteuerventil, das auf die elektronische Motorsteuereinheit anspricht, reguliert den Motoröldruck zu und von den Verzögerungskammern. Ein Beschleunigungskanal stellt eine Motoröldruckverbindung zwischen dem Beschleunigungssteuerventil und dem Beschleunigungskammern her, während ein Verzögerungskanal eine Motoröldruckverbindung zwischen dem Verzögerungssteuerventil und den Verzögerungskammern herstellt.
  • Die US-PS 6 311 655 beschreibt ein variables Nockenregelsystem mit mehreren Positionen, das eine flügelmontierte Verriegelungskolbenvorrichtung aufweist. Eine Brennkraftmaschine besitzt eine Nockenwelle und ein variables Nockenwellenregelsystem, bei dem ein Rotor an der Nockenwelle befestigt ist, der sich zusammen mit der Nockenwelle drehen kann, jedoch nicht relativ zur Nockenwelle hin- und herschwingen kann. Ein Gehäuse umgibt den Rotor, ist zusammen mit dem Rotor und der Nockenwelle drehbar und kann relativ zum Rotor und zur Nockenwelle zwischen einer vollständig verzögerten Position und einer vollständig beschleunigten Position hin- und herschwingen. Eine Blockiervorrichtung verhindert eine Relativbewegung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse und ist entweder im Rotor oder im Gehäuse montiert und kann lösbar mit dem anderen Teil vom Rotor und vom Gehäuse in der vollständig verzögerten Position, der voll ständig beschleunigten Position und Positionen dazwischen in Eingriff gebracht werden. Die Blockiervorrichtung besitzt einen Verriegelungskolben, der Keile aufweist, die an einem Ende desselben angeordnet sind, und Keilnuten, die gegenüber den Keilen am Verriegelungskolben montiert sind, um den Rotor mit dem Gehäuse zu verriegeln. Durch eine Steuervorrichtung wird die Schwingung des Rotors relativ zum Gehäuse gesteuert.
  • Die US-PS 6 374 787 zeigt ein variables Nockenwellenregelsystem mit mehreren Positionen, das durch Motoröldruck betätigt wird. Eine Nabe ist an einer Nockenwelle befestigt und dreht sich synchron mit dieser, und ein Gehäuse umgibt die Nabe und ist mit der Nabe und der Nockenwelle drehbar sowie kann des weiteren relativ zur Nabe und zur Nockenwelle innerhalb eines vorgegebenen Drehwinkel hin- und herschwingen. Antriebsflügel sind radial innerhalb des Gehäuses angeordnet und wirken mit einer externen Fläche auf der Nabe zusammen, während angetriebene Flügel radial innerhalb der Nabe angeordnet sind und mit einer Innenfläche des Gehäuses zusammenwirken. Eine Blockiervorrichtung, die auf den Öldruck reagiert, verhindert eine Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der Nabe. Eine Steuervorrichtung steuert die Schwingung des Gehäuses relativ zur Nabe.
  • In der US-PS 6 477 999 ist eine Nockenwelle beschrieben, die an einem Ende einen daran befestigten Flügel aufweist, der sich zusammen mit der Nockenwelle dreht, ohne hin- und herzuschwingen. Die Nockenwelle trägt ferner ein Kettenrad, das sich zusammen mit der Nockenwelle drehen kann, jedoch relativ zur Nockenwelle hin- und herbewegbar ist. Der Flü gel besitzt gegenüberliegende Erhebungen, die in gegenüberliegenden Ausnehmungen des Kettenrades aufgenommen sind. Die Ausnehmungen haben eine größere Umfangserstreckung als die Erhebungen, so dass der Flügel und das Kettenrad relativ zueinander hin- und herschwingen können. Die Phase der Nockenwelle ändert sich in Abhängigkeit von Impulsen, mit denen sie während ihres normalen Betriebes beaufschlagt wird, und kann sich nur in einer vorgegebenen Richtung, entweder beschleunigend oder verzögernd, ändern, in der der Fluss von unter Druck stehendem Hydraulikmittel, vorzugsweise Motoröl, von den Ausnehmungen wahlweise blockiert oder ermöglicht wird, indem die Position eines Schiebers innerhalb eines Ventilgehäuses eines Steuerventils gesteuert wird. Das Kettenrad hat einen Kanal, der sich durch das Kettenrad erstreckt und parallel zur Längsachse der Drehung der Nockenwelle sowie im Abstand hiervon verläuft. Ein Stift ist gleitend im Kanal angeordnet und wird von einer Feder elastisch in eine Position gedrückt, in der ein freies Ende des Stiftes über den Kanal hinaus vorsteht. Der Flügel trägt eine Platte mit einer Tasche, die zu dem Kanal in einer vorgegebenen Orientierung des Kettenrades zur Nockenwelle ausgerichtet ist. Die Tasche nimmt Hydraulikmittel auf. Wenn sich der Hydraulikmitteldruck auf normalem Betriebsniveau befindet, steht ein ausreichender Druck innerhalb der Tasche zur Verfügung, um das freie Ende des Stiftes daran zu hindern, in die Tasche einzudringen. Bei niedrigen Niveaus des Hydraulikdrucks dringt jedoch das freie Ende des Stiftes in die Tasche ein und verriegelt die Nockenwelle und das Kettenrad miteinander in einer vorgegebenen Orientierung.
  • Ein nockendrehmomentbetätigtes (CTA) variables Nockenregelsystem (VCT-System) bewegt sich nicht kontinuierlich in seiner anbefohlenen Richtung. Um das VCT-System vorzubewegen bzw. zu beschleunigen, gibt eine VCT-Regeleinheit einen Befehl an einen Ventilschieber ab, sich so zu bewegen, dass ein Einwegströmungskanal geöffnet wird und dann, wenn das Nockendrehmoment positiv ist (das Nockendrehmoment in der gleichen Richtung ausgeübt wird wie die Nockendrehung), das Motoröl in der Verzögerungskammer herausgedrückt wird und in die Beschleunigungskammer strömt. Wenn das Nockendrehmoment negativ wird (d.h. das Nockendrehmoment in der entgegengesetzten Richtung zur Nockendrehung ausgeübt wird), kann der Ölstrom seine Strömungsrichtung nicht umkehren, so dass das VCT-System hydraulisch blockiert wird. Um das VCT-System zu verzögern, gibt die VCT-Regeleinheit einen Befehl an den Ventilschieber ab, sich in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen, und das negative Nockendrehmoment leistet die Arbeit. Die US-PS 5 107 805 beschreibt eine derartige Vorgehensweise. Die entstehende VCT-Bewegung ist treppenförmig ausgebildet, da ihre Position relativ zum VCT-System schrittweise verändert wird. Mit anderen Worten, bei einer Nockenumdrehung bewegt sich der VCT-Phaseneinsteller nur, wenn das Nockendrehmoment in der richtigen Richtung ausgeübt wird, und stoppt dann während des restlichen Teiles der Nockenumdrehung.
  • Generell umfasst ein Verfahren, das zur Verwirklichung eines VCT-Regelsystems in der Form einer geschlossenen Schleife in einem Computerprogramm geeignet ist, einen Integrator, der die bleibende Abweichung zwischen der VCT-Befehlsposition (Sollpunkt) und der gemessenen VCT-Position (Phase) eliminiert. Das zur Verwirklichung in einem Computerprogramm geeignete Verfahren kann ferner einen Sollpunktfilter aufweisen. Dieser Sollpunktfilter dient dazu, jedwede abrupte Änderung des Sollpunktes zu glätten. Eine graduelle Veränderung des Sollpunktes bewirkt auch eine graduelle Änderung der Differenz zwischen dem gefilterten Sollpunkt und der gemessenen Phase (Nullpunktsfehler). Da das Regelergebnis in direkter Beziehung zum Nullpunktsfehler steht, führt der Gesamteffekt der Verwendung eines Sollpunktfilters zu einem System mit glattem Regelergebnis oder einem geschlossenem VCT-Regelsystem mit geringerem Überschießen.
  • Die mit einer Totzeit kombinierte Integralwirkung, die dem nockendrehmomentbetätigten VCT-System eigen ist, reduziert die Stabilität eines geschlossenen Regelsystems. Die Totzeit ist das Zeitsegment zwischen zwei Drehmomentimpulsen, während der kein Nockendrehmoment in der richtigen oder gewünschten Richtung vorhanden ist, um das VCT-System in Richtung auf eine anbefohlene Position anzutreiben. Je geringer die Motordrehzahl ist und je geringer die Zahl der Erhebungen der Nockenwelle ist, desto länger dauert diese Totzeit. Andererseits geht die VCT-Regelung generell davon aus, dass ein konstantes und kontinuierliches Drehmoment zur Bewegung der VCT zur Verfügung steht. Die VCT-Regelung berechnet die Größe der Regelung auf der Basis eines Fehlers von Null (siehe hierzu die US-PS 5 497 738 , die durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung eingearbeitet wird). Folglich akkumuliert der Integrator selbst während der Totzeit weiterhin den Fehler Null (EO), wenn das Nockendrehmoment in der unerwünschten oder falschen Rich tung ausgeübt wird, und bewegt sich der Phaseneinsteller nicht oder kann sich nicht bewegen. Dies wiederum führt zu einer Nonstop-Integralwirkung, so dass die Regeleinheit eine stärkere Regelung befiehlt als das System benötigt, wodurch die Stabilität des geschlossenen Regelsystems verringert wird. Dieser Stabilitätsverlust kann kompensiert werden, indem die gesamte Regelverstärkung reduziert wird, wenn der Nocken mehrere Erhebungen aufweist und die Motordrehzahl hoch ist. Eine derartige Verstärkungsreduzierung allein ist jedoch nicht ausreichend, wenn die Nockenwelle nur einige wenige Erhebungen besitzt, beispielsweise weniger als drei Erhebungen pro Nockenumdrehung, da die Totzeit im Fall von lediglich einer oder zwei Erhebungen pro Nockenumdrehung zu lang ist.
  • Des weiteren wird auch der Effekt des Sollpunktfilters bei niedriger Motordrehzahl neutralisiert. Im Fall einer Sollpunktschrittänderung, während das VCT-System infolge des Fehlens eines Antriebsdrehmomentes in fast allen Nockenumdrehungen ruht, wachsen die gefilterten Sollpunktwerte noch oder werden akkumuliert. Wenn das VCT-System wartet, bis das Drehmoment in der richtigen Richtung ausgeübt wird, und sich dann zu bewegen beginnt, ist der Nullpunktsfehler bereits sehr groß oder hat sich zu einem sehr großen Wert angesammelt. Ein großer Nullpunktsfehler erzeugt ein großes Regelsignal, das ein starkes Überschießen verursachen kann.
  • Daher ist es wünschenswert, ein Verfahren und ein System zum Identifizieren der Nockendrehmomentrichtung und der Totzeit und zum Pausierenlassen der Regelungsaktualisie rung, wenn kein Drehmoment zur Verfügung steht, wie beispielsweise während der Totzeit, zur Verfügung zu stellen.
  • Erfindungsgemäß wird in einem VCT-System an einem Nockenwellensensorrad (Nockenzahnrad), das eine Vielzahl von Zähnen aufweist, ein Indexzahn vorgesehen, der anzeigt, wenn das Nockendrehmoment seine Richtung ändert.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein VCT-System, bei dem an einem Nockenwellensensorrad (Nockenzahnrad), das eine Vielzahl von Zähnen aufweist, ein Indexzahn vorgesehen ist, der die Totzeit ermittelt.
  • Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Identifizierung der Nockendrehmomentrichtung durch Verwendung eines Extrazahnes an einem Nockenzahnrad.
  • Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren in einem VCT-System, das zur Reduzierung des VCT-Überschießens in einer geschlossenen Regelung durch Pausierenlassen der Regelungsaktualisierungen vorgesehen ist, wenn kein Drehmoment zum Antreiben des VCT in Richtung auf dessen Befehlsposition zur Verfügung steht. Des weiteren wird ein Computerprogramm zur Verfügung gestellt, das dieses Verfahren umfasst.
  • Auch wird ein Verfahren in einem VCT-System zur Identifizierung der Richtung des Nockendrehmomentes geschaffen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Vorsehen eines Nockensensorrades, das eine Vielzahl von Zähnen einschließlich eines Indexzahnes, der auf dem Umfang des Nockensen sorrades ausgebildet ist, umfasst, Vorsehen einer Sequenz von Impulsen, die der Vielzahl der Zähne entspricht, und Verwenden eines Zahnes aus der Vielzahl der Zähne zum Identifizieren der Richtung des Nockendrehmomentes.
  • Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Sensorrad mit neun (acht plus eins) Zähnen und dessen Installation an einer eine einzige Erhebung aufweisenden Nockenwelle;
  • 2 die Ausrichtung zwischen dem Nockendrehmoment und den Zahnradimpulsen bei der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ein bekanntes VCT-System mit geschlossener Regelung;
  • 4 ein bekanntes VCT-Regelungsgesetz;
  • 5 ein VCT-Regelungsgesetz mit pausierender Regelungsaktualisierung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 6A den Effekt des nichtverbesserten Regelverfahrens; und
  • 6B den Effekt des verbesserten Regelverfahrens.
  • 1 zeigt ein neun Zähne (acht plus eins) aufweisendes Rad 100 und dessen Installation an einer eine einzige Erhebung aufweisenden Nockenwelle. Das Zahnrad 100 besitzt acht gleiche Zähne und einen Indexzahn. Der zusätzliche Indexzahn wird wie die anderen Zähne von einem Nockenzahnsensor ertastet. Eine Steuereinheit (nicht gezeigt) dient dazu, die abgetasteten Zahninformationen aufzuzeichnen und zu verarbeiten.
  • Sämtliche Zähne am Zahnrad können gleichmäßig oder symmetrisch verteilt sein. Sie können jedoch auch asymmetrisch verteilt sein.
  • Das Zahnrad 100 ist an einer Nockenwelle 102 montiert und starr an dieser befestigt. Es kann sich zusammen mit der Nockenwelle 102 drehen. Die Nockenwelle 102 besitzt mindestens eine nockenförmige Erhebung 104, die sich relativ zu einem Federhalter 106 dreht und eine Kraft auf eine Fläche des Federhalters 106 ausübt. Eine im wesentlichen gleiche Gegenkraft gleicht die auf die Fläche ausgeübte Kraft mit Hilfe einer Ventilfeder 108 aus, die in bekannter Weise auf einem Ventil 110 angeordnet ist. Des weiteren begrenzt eine Ventilführung 112 die Bewegung des Ventils ebenfalls auf bekannte Weise.
  • Ein Nockensensor 114, der stationär in Relation zu dem sich drehenden Zahnrad 100 montiert ist, ist vorgesehen, um die Positionen der Zähne am Zahnrad 100 zu ertasten.
  • Verwendung des Indexzahnes zum Identifizieren der Nockendrehmomentrichtung
  • Der Indexzahn dient zur Anzeige, wenn das Nockendrehmoment seine Richtung ändert. Die Nockendrehmomentwerte und deren Richtung variieren mit unterschiedlichen Drehlagen des Nockens. Wenn in idealer Weise kein Reibungsdrehmoment vorhanden ist, das auf die Nockenwelle einwirkt, wird auf die Nockenwelle ein negatives Drehmoment ausgeübt, wenn die Zylinderventile 110 zu dem Zeitpunkt geöffnet werden, an dem jede Nockenerhebung 104 ihre zugehörige Ventilfeder 108 komprimiert.
  • Auf die Nockenwelle 102 wird ein positives Drehmoment während des Schließens der Zylinderventile ausgeübt, wenn die komprimierten Ventilfedern 108 ihre elastische kinetische Energie abgeben. Das Nockendrehmoment passiert den Nullpunkt, wenn die Winkellage erreicht ist, bei der die Spitze der Nockenerhebung ihren angetriebenen Teil, wie beispielsweise die Fläche auf dem Federhalter 106, kontaktiert. Am Rad 100 ist zusätzlich zu den sonst in gleichen Abständen angeordneten Zähnen ein Indexzahn vorgesehen. Ein durch den Indexzahn erzeugter Indeximpuls unterbricht das ursprünglich gleichmäßige Impulsverteilungsmuster. Die VCT-Regelung ist dann in der Lage, jeden einzelnen Zahn am Zahnrad zu identifizieren. Wie oben ausgeführt, kann jedoch irgendeine andere ursprüngliche Impulsverteilung ungleichmäßig sein (nicht gezeigt).
  • Die VCT-Regelung kennt den Moment, in dem das Drehmoment den Nullpunkt passiert, wenn das Zahnrad so installiert ist, dass ein Zahn zum Aufnahmesensor ausgerichtet ist, wenn die Nockenerhebungsspitze ihre angetriebenen Teile 106 kontaktiert. Die VCT-Regelung kennt ferner die Richtung des Drehmomentes, da bei einer vorgegebenen Zahnradinstallation jede Zahn- und Aufnahmesensorausrichtung einer festen Nockendrehmomentrichtung zugeordnet ist.
  • In 1 ist die Installation eines acht Zähne aufweisenden Zahnrades an einer eine einzige Erhebung aufweisenden Nockenwelle gezeigt, wobei der Zahn Null den Drehmomentnulldurchgang repräsentiert.
  • 2 zeigt das Nockendrehmoment und die vom Aufnahmesensor 114 der 1 erzeugten Impulse. Der Zahn Null kennzeichnet den Beginn des positiven Drehmomentes und das Ende des negativen Drehmomentes. Der Zahn 2 kennzeichnet das Ende des positiven Drehmomentes.
  • In der Praxis ist das mittlere Nockendrehmoment wegen des Vorhandenseins von Reibung immer negativ. Somit ist bei einer vorgegebenen Zahnradinstallation der Zahn Null nicht genau zum Drehmomentnulldurchgang ausgerichtet, jedoch in den meisten Fällen für die Zwecke der VCT-Regelung genau genug ausgerichtet. Durch Änderung der Ausrichtung zwischen dem Zahnrad 100 und dem Sensor 114 kann auch ein anderer Zahn den Drehmomentnulldurchgang repräsentieren. Wenn beispielsweise der Zahn N zum Aufnahmesensor ausgerichtet ist, wenn die Spitze der Nockenerhebung 104 ihre angetriebenen Teile kontaktiert, wird durch die Detektion des Zahnes N der Drehmomentnulldurchgang angezeigt. Die VCT-Regelung ist in der Lage, auch bei dieser Ausführungsform die Drehmomentrichtung zu kennen.
  • In entsprechender Weise ist die VCT-Regelung in der Lage, die Drehmomentrichtung bei irgendwelchen anderen Nockenwellen- und Zahnradausführungsformen zu identifizieren, so lang wie ein Indexzahn verwendet wird und die Zuordnung zwischen jedem Zahn und der Drehmomentrichtung bekannt ist.
  • Als variable „Pulsbreite" wird die Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zahnimpulsen, die vom Aufnahmesensor 114 detektiert worden sind, definiert. Die folgende Logik ermöglicht, dass die VCT-Regelung den Indexzahn detektiert:
    Wenn 0,25* letzte Pulsbreite < momentane Pulsbreite < 0,75* letzte Pulsbreite ist,
    ist der momentane Zahn der Indexzahn.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die Werte 0,25 und 0,75 auf der Basis der Pulsbreite in Relation zu den anderen Parametern des Impulszuges herausgegriffen werden. Das weiteren kann auch die Empfindlichkeit der Sensoren einen Faktor bei der Bestimmung dieser Werte bilden. Natürlich stellt die Lage des Indexzahnes relativ zu den anderen Zähnen den Hauptfaktor bei der Bestimmung der Bruchteile dar.
  • Pausierenlassen der Regelungsaktualisierung, wenn kein Antriebsdrehmoment zur Verfügung steht
  • 3 zeigt das in der US-PS 5 497 738 beschriebene gesamte geschlossene variable Nockenregelsystem. Es ist eine Regelschleife 10 des Standes der Technik dargestellt. Regelungsziel dieser Regelungsschleife 10 ist es, einen Ventilschieber in einer Nullposition anzuordnen. Mit anderen Worten, die Zielsetzung besteht darin, kein Strömungsmittel zwischen zwei Strömungsmittelhaltekammern eines Phaseneinstellers (nicht gezeigt) fließen zu lassen, so dass sich der VCT-Mechanismus in dem durch einen Sollpunkt 12 vorgegebenen Phasenwinkel befindet und sich der Schieber 14 stationär in seiner Nulllage befindet. Auf diese Weise befindet sich der VCT-Mechanismus in der korrekten Phasenposition, und die Phasenänderungsrate beträgt Null. Um diesen Zustand zu erreichen, findet ein Computerregelprogramm Verwendung, das vom dynamischen Zustand des VCT-Mechanismus Gebrauch macht.
  • Der VCT-Regelmechanismus wird erreicht, indem eine Nockenwellenphasenverschiebung θ0 16 gemessen und diese mit dem Sollpunkt 12 verglichen wird. Der VCT-Mechanismus wird wiederum so eingestellt, dass der Phaseneinsteller eine Position erreicht, die vom Sollpunkt 12 vorgegeben wird. Mit einem Regelgesetz 18 wird der Sollpunkt 12 mit der Phasenverschiebung θ0 16 verglichen. Das Vergleichsergebnis wird als Referenz verwendet, um Befehle an ein Solenoid 20 zur Positionierung des Schiebers 14 abzugeben. Diese Positionierung des Schiebers 14 findet statt, wenn der Phasen fehler (die Differenz zwischen dem Sollpunkt 12 und der Phasenverschiebung 20) nicht gleich Null ist.
  • Der Schieber 14 wird in eine erste Richtung (d.h. nach rechts) bewegt, wenn der Phasenfehler negativ ist (Verzögerung), und in eine zweite Richtung (d.h. nach links), wenn der Phasenfehler positiv ist (Beschleunigung). Die Verzögerung mit dem momentanen Phasenmessschema führt zu einem größeren Wert, während die Beschleunigung zu einem kleinen Wert führt. Wenn der Phasenfehler Null ist, entspricht die VCT-Phase dem Sollpunkt 12, so dass der Schieber 14 in der Nullposition gehalten wird und kein Strömungsmittel im Ventil fließt.
  • Nockenwellen- und Kurbelwellenmessimpulse im VCT-System werden von den Nockenwellen- und Kurbelwellenimpulsrädern 22 und 24 erzeugt. Wenn sich die Kurbelwelle (nicht gezeigt) und die Nockenwelle (ebenfalls nicht gezeigt) derhen, drehen sich die Räder 22, 24 mit diesen. Die Räder 22, 24 besitzen Zähne, die von Sensoren gemäß den von den Sensoren erzeugten Messimpulsen ertastet und gemessen werden können. Die Messimpulse werden von Nockenwellen- und Kurbelwellenmessimpulssensoren 22a und 24a detektiert. Die ertasteten Impulse werden von einer Phasenmessvorrichtung 26 verwendet. Dann wird eine Messphasendifferenz ermittelt. Die Phase zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle wird als die Zeit von aufeinanderfolgenden Kurbelwellen-Nockenwellen-Impulsen, geteilt durch die Zeit für eine gesamte Umdrehung und multipliziert mit 360°, definiert. Die gemessene Phase kann als θ0 16 ausgedrückt werden.
  • Diese Phase wird dann dem Regelgesetz 18 zugeführt, um die gewünschte Schieberposition zu erreichen.
  • Ein Regelgesetz 18 der Regelschleife 10 ist in der US-PS 5 184 578 beschrieben und wird in die vorliegende Offenbarung durch Bezugnahme eingearbeitet. Eine genauere Beschreibung dieses Regelgesetzes zusammen mit einem Sollpunktfilter 30 ist in 4 enthalten. Die gemessene Phase 26 wird anfangs im Block 18a, in dem ein Proportional-Integral(PI)-Prozess durchgeführt wird, mit dem Regelgesetz 18 konfrontiert. Der PI-Prozess bildet die Summe von zwei Unterprozessen. Der erste Unterprozess umfasst eine Verstärkung, während der zweite Unterprozess eine Integration beinhaltet. Die gemessen Phase wird weiter in Block 18b einer Phasenkompensation unterzogen, bei der das Regelsignal eingestellt wird, um die Stabilität des Gesamtregelsystems zu erhöhen, bevor das Signal zum Antreiben der Betätigungseinheit, im vorliegenden Fall eines Solenoids mit veränderlicher Kraft, abgegeben wird.
  • 4 zeigt eine Teildarstellung des bekannten gesamten VCT-Regelsystems der 1 unter Hinzufügung eines Sollpunktfilters 30. Speziell ist der Sollpunktfilter 30 zwischen dem Sollpunkt 12 und dem Regelgesetz 18 angeordnet. Des weiteren ist das Regelgesetz 18 in größeren Einzelheiten für eine digitale Verwirklichung des Regelgesetzes der 3 dargestellt.
  • Darüber hinaus zeigt 4 eine detaillierte Verwirklichung des Regelgesetzes (Block 18 in 3) in digitaler Regelform, wobei folgende Symbole Verwendung finden:
  • Z:
    Nächster Regelschritt;
    Zsetf:
    Parameter für den Sollpunkt erster Ordnung;
    Kp:
    Proportionalregelverstärkung;
    Ki:
    Integralregelverstärkung;
    Ts:
    Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelschritten;
    Zlead:
    Phasenkompensatorvoreilparameter;
    Zlag:
    Phasenkompensatornacheilparameter.
  • Die Pausierungsregelung dieser Erfindung bedeutet ein Einfrieren der Integralwirkung innerhalb der PI-Regeleinheit und ein Einfrieren des gefilterten Sollpunktes, wenn a) das Drehmoment nicht die richtige Richtung hat und wenn b) sich der Phaseneinsteller außerhalb eines kleinen Nachbarschaftsbereiches um den VCT-Sollpunkt herum befindet. 5 zeigt den logischen Ablauf.
  • Wie man 5 entnehmen kann, wird ähnlich wie bei 4 die gemessene Phase 26 anfangs in Block 18a, in dem ein Proportional-Integral(PI)-Prozess durchgeführt wird, mit dem Regelgesetz konfrontiert. Der PI-Prozess stellt die Summe von zwei Unterprozessen dar. Der erste Unterprozess umfasst eine Verstärkung, während der zweite Unterprozess eine Integration beinhaltet. Die gemessene Phase wird des weiteren in Block 18b einer Phasenkompensation unterzogen, wobei das Regelsignal so eingestellt wird, dass die Stabilität des gesamten Regelsystems erhöht wird, bevor das Signal zum Antreiben der Betätigungseinheit, im vorliegenden Fall eines Solenoids mit veränderlicher Kraft, abgegeben wird. Des weiteren ist ein Sollpunkt 12 vorgesehen, der den Ergebnissen eines Sollpunktfilters 30 und eines gefilterten Sollpunktes 13 ausgesetzt ist.
  • Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Elementen ist erfindungsgemäß ein Pausierungsblock 200 vorgesehen. Durch Speicherung initialisiert der Block 202 den momentanen Integralregelwert Ki auf einen zeitvariablen Wert tempKi und durch Speichern von Zsetf den Parameter für den Sollpunkt erster Ordnung auf einen zeitvariablen Wert tempZsetf. In Block 204 wird ermittelt, ob eine Pause für die Regelungsaktualisierung erforderlich ist. Ein Beispiel einer derartigen Ermittlung ist wie folgt: Wenn die folgenden beiden Bedingungen zutreffen, d.h. 1) die gemessene Phase 16 außerhalb eines vorgegebenen Nachbarschaftsbereiches des gefilterten Sollpunktes 12 ist und 2) die VCT-Regelung verzögert UND der Nockenzahnzähler ein positives Drehmoment anzeigt ODER die VCT-Regelung voreilt UND der Nockenzahnzähler ein negatives Drehmoment anzeigt, werden der Integrator und der Sollpunktfilter eingefroren.
  • Mit anderen Worten, wenn die obigen beiden Bedingungen zutreffen, wird Ki auf Null und Zsetf auf 1 gesetzt, wie in Block 206 ausgeführt. Der Effekt von Block 206 besteht darin, den Sollpunktfilter in einen nichtfilternden Zustand zu bringen und den Akkumulationsfaktor von Block 18a auf Null zu setzen. Auf diese Weise führt das VCT-Regelsystem keine Überakkumulierung von Fehlersignalen durch und verändert sich der gefilterte Sollpunkt nicht, wenn kein Drehmoment zur Verfügung steht, um den VCT-Phaseneinsteller in Richtung auf die anbefohlene Position zu bewegen. Dieses kann durch die korrekte Akkumulation des Nockenzählers 201 angezeigt werden.
  • Wenn jedoch bestimmt wird, die Systemaktualisierung nicht pausieren zu lassen, werden die Werte Ki und Zsetf wieder aus den zeitvariablen Werten tempKi und tempZsetf in Block 207 gewonnen. Unabhängig davon, ob ein Pausieren stattfindet oder nicht, führt die Leitung 208, die die erforderlichen Informationen von Ki und Zsetf enthält, zu den Blöcken 18a und 30, um darin Korrekturfunktionen durchzuführen.
  • Die Verwirklichung der obigen Logik für die in 1 gezeigte Nockenwellen- und Zahnradkonfiguration kann gemäß dem folgenden Computerpseudocode durchgeführt werden:
    Figure 00270001
    Figure 00280001
    im Verfahren, das für die Verwirklichung der Berechnung des momentanen Regelausgangssignals unter Verwendung von Zsetf und Ki in einem Computerprogramm geeignet ist, worin bedeuten:
  • tempZsetf:
    temporäre Speichervariable zum Bewahren von Zsetf;
    tempKi:
    temporäre Speichervariable zum Bewahren von Ki;
    abs:
    mathematische Operation des Absolutwertes;
    Schwelle:
    ein Wert zum Spezifizieren des Nachbarschaftsbereiches, d.h. drei Kurbelwellengrad;
    Sollpunkt:
    VCT-Befehlsposition;
    Gefilterter
    Sollpunkt: modifizierter Wert des Sollpunktes nach dem Passieren des Sollpunktfilters;
    E0:
    Fehler Null;
    Nockenzähler:
    eine Variable zum Zählen der Nockenzähne, ihr Wert ist in 2 definiert.
  • Der Schwellenwert kann irgendein vernünftiger Wert sein, beispielsweise 3 Grad etc.
  • Die „IF"-Bedingungen werden wie folgt erläutert:
    • • abs(e0) > Schwelle Die gemessene Phase befindet sich außerhalb des Nachbarschaftsbereiches des gefilterten Sollpunktes.
    • • gefilterter Sollpunkt < Sollpunkt Es wird eine Verzögerung des VCT befohlen, wenn ein größerer Phasenwert eine stärker verzögerte Position bedeutet.
    • • gefilterter Sollpunkt > Sollpunkt Es wird eine Voreilung des VCT befohlen, wenn ein kleinerer Phasenwert eine stärker vorgeeilte Position bedeutet.
    • • Nockenzähler <= 2 Das Nockendrehmoment ist positiv. Dieser Zustand kann auf der Basis der Zuordnung zwischen den Zähnezahlen und den Drehmomentrichtungen auch anders geschrieben werden, so lange wie er vorschlägt, dass das Drehmoment positiv ist.
    • • Nockenzähler >= 2 Das Nockendrehmoment ist negativ. Dieser Zustand kann auf der Basis der Zuordnung zwischen den Zähnezahlen und den Drehmomentrichtungen auch anders geschrieben werden, so lange wie er vorschlägt, dass das Drehmoment negativ ist.
  • 6A zeigt das Testergebnis des ursprünglichen Regelverfahrens, das zur Verwirklichung in einem Computerprogramm bei Anwendung einer VCT-Regelung bei einer Nockenwelle mit einer einzigen Erhebung geeignet ist. Wie man erkennen kann, ist ein starker Überschießeffekt um die Zeit der 4ten Sekunde herum vorhanden. 6B zeigt das Testergebnis bei der Realisation durch die vorliegende Erfindung. Im Vergleich zeigt 6B bei dem verbesserten Verfahren, das zur Verwirklichung in dem verwendeten Com puterprogramm geeignet ist, überhaupt keinen Überschießeffekt.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung findet als Programm zum Einsatz bei einem Fahrzeugcomputersystem Verwendung, dessen schematischer Aufbau in den nachfolgend beschriebenen 1 und 5 dargestellt ist. Das Programm bzw. die Programme dieses Programmproduktes definieren Funktionen der entsprechenden Ausführungsformen (einschließlich der in Verbindung mit 5 beschriebenen Verfahren) und können in einer Vielzahl von Signalträgermedien enthalten sein. Beispielhafte Signalträgermedien sind (ohne Beschränkung): (i) Informationen, die permanent in programmierbaren Vorrichtungen von Schaltungen, wie PROM, EPPOM etc., gespeichert sind; (ii) Informationen, die permanent auf nicht-beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind (read-only-Speichervorrichtungen in einem Computer, wie CD-ROMS, die über einen CD-ROM-Antrieb lesbar sind); (iii) veränderbare Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind (Floppy Disks innerhalb eines Diskettenantriebes oder Hartplattenantriebes); (iv) Informationen, die über ein Kommunikationsmedium, wie einen Computer oder ein Telefonnetz, einschließlich drahtlosen Kommunikationssystemen, einem Computer oder einer Steuereinheit eines Fahrzeuges zugeführt werden. Einige Ausführungsformen enthalten speziell Informationen, die aus dem Internet und anderen Netzen heruntergeladen wurden. Solche Signalträgermedien repräsentieren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wenn sie computerlesbare Instruktionen tragen, die die Funktionen der vorliegenden Erfindung lenken.
  • Generell können die zur Verwirklichung der Ausführungsformen der Erfindung durchgeführten Vorgänge, ob sie nun als Teil eines Betriebssystems oder als spezieller Anwendungsfall, als Komponente, Programm, Modul, Zielsetzung oder Sequenz von Instruktionen durchgeführt werden, hier als „Programm" bezeichnet werden. Ein derartiges Computerprogramm umfasst typischerweise eine Vielzahl von Befehlen, die vom Computer in ein maschinenlesbares Format überführt werden und bei denen es sich somit um ausführbare Befehle handelt. Ferner enthalten Programme eine Vielzahl von Variablen und Datenstrukturen, die sich entweder lokal auf das Programm beziehen oder in oder an Speichervorrichtungen befinden. Ferner können diverse hiernach beschriebene Programme auf der Basis einer entsprechenden Anwendung, für die sie in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung konzipiert wurden, identifiziert werden. Es versteht sich jedoch, dass jedwede spezielle nachfolgende Programmnomenklatur rein aus Zweckmäßigkeitsgründen verwendet wird und in keiner Weise die vorliegende Erfindung auf irgendeinen Anwendungsfall beschränkt, der durch eine derartige Nomenklatur identifiziert oder abgedeckt wird.
  • Nachfolgend sind Begriffe und Konzepte aufgeführt, die die vorliegende Erfindung betreffen.
  • Es versteht sich, dass das vorstehend erwähnte Hydraulikmittel oder Strömungsmittel ein Betätigungsströmungsmittel ist. Ein solches Betätigungsströmungsmittel ist ein Strömungsmittel, das die Flügel in einer Flügelphaseneinstellvorrichtung bewegt. Das Betätigungsströmungsmittel umfasst typischerweise Motoröl, kann jedoch auch ein separates Hydraulikmittel sein. Bei dem VCT-System der vorliegenden Erfindung kann es sich um ein nockendrehmomentbetätigtes (CTA) VCT-System handeln, das ein VCT-System darstellt, welches die Drehmomentumkehr von Nockenwellen, welche durch Kräfte zum Öffnen und Schließen von Motorventilen verursacht wird, zum Bewegen des Flügels verwendet. Das Steuerventil in einem CTA-System ermöglicht einen Strömungsmittelfluss von einer Beschleunigungskammer zu einer Verzögerungskammer, wodurch eine Bewegung des Flügels ermöglicht wird, oder stoppt einen solchen Strömungsmittelfluss, wodurch der Flügel in seiner Position verriegelt wird. Der CTA-Phaseneinsteller kann ferner eine Ölszufuhr zum Ausgleich für Verluste durch Leckagen besitzen, ohne hierbei den Motoröldruck zum Bewegen des Phaseneinstellers zu verwenden. Bei dem Flügel handelt es sich um ein radiales Element, das durch auf dieses einwirkendes Strömungsmittel betätigt wird und in einer Kammer untergebracht ist. Eine Flügelphaseneinstellvorrichtung ist eine Phaseneinstellvorrichtung, die durch sich in Kammern bewegende Flügel betätigt wird.
  • Es können eine oder mehrere Nockenwellen pro Motor vorgesehen sein. Die Nockenwelle kann über einen Riemen oder eine Kette oder Zahnräder oder eine andere Nockenwelle angetrieben werden. Auf der Nockenwelle können Erhebungen angeordnet sein, um einen Druck auf Ventile auszuüben. Bei einem Motor mit mehreren Nockenwellen ist oft eine Nockenwelle für die Auslassventile und eine Nockenwelle für die Einlassventile vorhanden. Ein „V-Motor" besitzt üblicherweise zwei Nockenwellen (eine für jede Reihe) oder vier Nockenwellen (Einlass und Auslass für jede Reihe).
  • Eine Kammer ist als Raum definiert, in dem sich ein Flügel dreht. Die Kammer kann in eine Beschleunigungskammer oder Voreilkammer (die die Ventile relativ zur Kurbelwelle früher öffnet) und eine Verzögerungskammer oder Nacheilkammer (die die Ventile relativ zur Kurbelwelle später öffnet) unterteilt sein. Ein Rückschlagventil ist ein Ventil, das einen Strömungsmittelfluss nur in einer Richtung ermöglicht. Eine geschlossene Schleife wird als Regelsystem definiert, das eine Eigenschaft in Abhängigkeit von einer anderen verändert, dann überprüft, ob die Änderung korrekt durchgeführt wurde, und eine Einstellung vornimmt, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten (d.h. ein Ventil in Abhängigkeit von einem Befehl von der ECU bewegt, um die Phaseneinstellerposition zu verändern, dann die tatsächliche Phaseneinstellerposition überprüft und das Ventil wieder in die korrekte Position bewegt). Bei einem Steuerventil handelt es sich um ein Ventil, das den Strömungsmittelfluss zu einem Phaseneinsteller steuert. Das Steuerventil kann innerhalb des Phaseneinstellers im CTA-System vorhanden sein. Es kann durch Öldruck oder ein Solenoid betätigt werden. Eine Kurbelwelle wird von den Kolben beaufschlagt und treibt das Getriebe und die Nockenwelle an. Ein Schieberventil wird als Steuerventil vom Schiebertyp bezeichnet. Typischerweise bewegt sich der Schieber in einer Bohrung und verbindet einen Kanal mit einem anderen. Oft ist der Schieber auf der Mittelachse eines Rotors eines Phaseneinstellers angeordnet.
  • Ein Differenzdruckregelsystem (DPCS) ist ein System zum Bewegen eines Schieberventils, bei dem auf jedes Ende des Schiebers einwirkender Strömungsmitteldruck Verwendung findet. Ein Ende des Schiebers ist größer als das andere, und das auf dieses Ende einwirkende Strömungsmittel wird geregelt (üblicherweise über ein pulsbreitenmoduliertes (PWM) Ventil, das auf den Öldruck einwirkt), während der volle Versorgungsdruck dem anderen Ende des Schiebers zugeführt wird (somit Differenzdruck). Eine Ventilregeleinheit (VCU) ist eine Regelschaltung zum Regeln des VCT-Systems. Typischerweise funktioniert die VCU in Abhängigkeit von Befehlen von der ECU.
  • Bei einer angetriebenen Welle handelt es sich um eine Welle, die mit Kraft beaufschlagt wird (im VCT-System oft eine Nockenwelle). Bei einer Antriebswelle handelt es sich um irgendeine Welle, die Kraft abgibt (bei einem VCT-System oft eine Kurbelwelle, wobei es sich jedoch auch um eine eine andere Nockenwelle antreibende Nockenwelle handeln kann). Eine ECU ist eine Motorsteuereinheit bzw. Motorregeleinheit, bei der es sich um den Fahrzeugcomputer handelt. Motoröl ist das Öl, das zum Schmieren des Motors verwendet wird, wobei der Öldruck abgezapft werden kann, um den Phaseneinsteller über das Steuerventil zu betätigen.
  • Als Gehäuse wird der äußere Teil des Phaseneinstellers mit Kammern definiert. Bei der Außenseite des Gehäuses kann es sich um eine Riemenscheibe (für einen Steuerriemen), um ein Kettenrad (für eine Steuerkette) oder um ein Zahnrad (für ein Steuerzahnrad) handeln. Hydraulikmittel ist eine spezielle Art von Öl, das in Hydraulikzylindern Verwendung findet und Bremsflüssigkeit oder Servolenkflüssigkeit entspricht. Das Hydraulikmittel entspricht nicht unbedingt dem Motoröl. Typischerweise verwendet die vorliegende Erfindung den Begriff „Betätigungsströmungsmittel". Ein Verriegelungsstift dient dazu, einen Phaseneinsteller in seiner Position zu verriegeln. Üblicherweise findet ein Verriegelungsstift Verwendung, wenn der Öldruck zu niedrig ist, um den Phaseneinsteller zu halten, wie während des Motorstarts oder Abschaltens des Motors.
  • Ein öldruckbetätigtes (OPA) VCT-System verwendet einen herkömmlichen Phaseneinsteller, bei dem Motoröldruck auf die eine Seite oder die andere Seite des Flügels aufgebracht wird, um den Flügel zu bewegen.
  • Eine offene Schleife findet in einem Steuersystem Verwendung, das eine Eigenschaft in Abhängigkeit von einer anderen Eigenschaft verändert (ein Ventil in Abhängigkeit von einem Befehl von der ECU bewegt), ohne dass eine Rückkopplung zur Bestätigung des Vorganges stattfindet.
  • Als Phase wird die relative Winkellage der Nockenwelle und Kurbelwelle (oder Nockenwelle und einer anderen Nockenwelle, wenn der Phaseneinsteller über einen anderen Nocken angetrieben wird) bezeichnet. Als Phaseneinsteller wird der gesamte Teil bezeichnet, der den Nocken lagert. Ein Phaseneinsteller besteht typischerweise aus einem Rotor und einem Gehäuse und möglicherweise aus einem Schieberventil und Rückschlagventilen. Ein Kolbenphaseneinsteller ist ein Phaseneinsteller, der durch Kolben in Zylindern einer Brennkraftmaschine betätigt wird. Ein Rotor ist der innere Teil des Phaseneinstellers, der an einer Nockenwelle befestigt ist.
  • Eine Pulsbreitenmodulation (PWM) sorgt für eine variierende Kraft ohne einen variierenden Druck durch Veränderung der Zeitdauer von Ein/Aus-Impulsen eines elektrischen Stromes oder eines Strömungsmitteldrucks. Bei einem Solenoid handelt es sich um eine elektrische Betätigungseinheit, die den in einer Spule fließenden elektrischen Strom zum Bewegen eines mechanischen Armes ausnutzt. Ein Solenoid mit veränderlicher Kraft (VFS) ist ein Solenoid, dessen Betätigungskraft variiert werden kann, üblicherweise über eine Pulsbreitenmodulierung des Versorgungsstromes. Ein solches VFS-Solenoid steht im Gegensatz zu einem EIN/AUS(alles oder nichts)-Solenoid.
  • Ein Kettenrad ist ein Element, das zusammen mit Ketten, wie Motorsteuerketten, verwendet wird. Als Timing (Steuern) wird die Beziehung zwischen dem Zeitpunkt, bei dem ein Kolben eine definierte Position (üblicherweise den oberen Totpunkt (TDC) erreicht), und dem Zeitpunkt, bei dem irgendetwas passiert, definiert. Beispielsweise bezieht sich in einem VCT- oder VVT-System das Timing üblicherweise auf das Öffnen oder Schließen eines Ventils. Als Zündzeitpunkt wird der Zeitpunkt bezeichnet, bei dem die Zündkerze einen Zündfunken abgibt.
  • Ein Torsionsunterstützungs(TA)- oder torsionsunterstützter Phaseneinsteller ist eine Variation eines OPA-Phaseneinstellers, der zusätzlich ein Rückschlagventil in der Ölversorgungsleitung (bei einer Ausführungsform mit einem einzigen Rückschlagventil) oder ein Rückschlagventil in der Versorgungsleitung zu jeder Kammer (bei einer Ausführungs form mit zwei Rückschlagventilen) aufweist. Das Rückschlagventil verhindert, dass sich Öldruckimpulse infolge einer Drehmomentumkehr in das Ölsystem zurück fortpflanzen und den Flügel daran hindern, sich infolge einer Drehmomentumkehr rückwärts zu bewegen. Im TA-System ist eine Bewegung des Flügels infolge eines vorwärts gerichteten Drehmomenteffektes möglich. Daher wird der Ausdruck „Torsionsunterstützung" verwendet. Die Ventilbewegung verläuft schrittweise bzw. stufenförmig.
  • Das VCT-System umfasst einen Phaseneinsteller, ein Steuerventil oder Steuerventile, eine Steuerventilbetätigungseinheit oder Steuerventilbetätigungseinheiten und eine Steuerschaltung. Eine veränderliche Nockenregelung (VCT) ist ein Prozess, d.h. kein Gegenstand, der sich auf das Regeln und/oder Verändern der Winkellage (Phase) zwischen einer oder mehreren Nockenwellen, die die Einlassventile und/oder Auslassventile des Motors antreiben, bezieht. Die Winkellage betrifft des weiteren die Phasenbeziehung zwischen Nocken- und Kurbelwellen, wobei die Kurbelwelle mit den Kolben in Verbindung steht.
  • Eine variable Ventilregelung (VVT) ist ein Prozess, mit dem das Ventiltiming geregelt wird. Eine VVT kann einer VCT zugeordnet sein oder durch Veränderung des Nockens oder der Beziehung der Nockenerhebungen zu einem Nocken oder von Ventilbetätigungseinheiten zu Nocken oder Ventilen oder durch unabhängiges Steuern der Ventile unter Verwendung von elektrischen oder hydraulischen Betätigungseinheiten erzielt werden. Mit anderen Worten, sämtliche VCT-Systeme sind VVT-Systeme, jedoch sämtliche VVT-Systeme sind nicht VCT-Systeme.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind lediglich beispielhaft für die Anwendung der erfindungsgemäßen Prinzipien. Daher beschränkt eine Bezugnahme auf Einzelheiten der dargestellten Ausführungsformen in keiner Weise den Umfang der Patentansprüche, in denen nur diejenigen Merkmale aufgeführt sind, die als wesentlich für die Erfindung angesehen werden.

Claims (11)

  1. VCT-System, das ein Verfahren zum Identifizieren der Nockendrehmomentrichtung umfasst, welches die folgenden Schritte aufweist: Vorsehen eines Nockensensorrades (100), das eine Vielzahl von Zähnen aufweist und einen Indexzahn besitzt, der auf dem Umfang des Nockensensorrades (100) ausgebildet ist; Vorsehen einer Impulssequenz, die der Vielzahl der Zähne entspricht; und Verwenden eines Zahnes unter der Vielzahl der Zähne zum Identifizieren der Richtung des Nockendrehmomentes.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren den Schritt der Verwendung der Vielzahl von Zähnen zum Bestimmen einer Totzeit umfasst.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren den Schritt des Pausierens der Regelaktualisierung während der Totzeit aufweist, um auf diese Weise die Ansammlung von überflüssigen Werten zu stoppen, wenn kein Drehmoment zum Antreiben des VCT-Systems in Richtung auf die anbefohlene Position zur Verfügung steht.
  4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Zähne auf dem Umfang des Nockensensorrades (100) symmetrisch verteilt ist.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Zähne auf dem Umfang des Nockensensorrades (100) asymmetrisch verteilt ist.
  6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Zahn der Indexzahn ist.
  7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das VCT-System ein CTA-VCT-System ist.
  8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das VCT-System ein TA-VCT-System ist.
  9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das VCT-System ein OPA-VCT-System ist.
  10. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenzahnrad (100) asymmetrisch ausgebildet ist.
  11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenzahnrad (100) symmetrisch ausgebildet ist.
DE102004025152A 2003-07-10 2004-05-21 System und Verfahren zum Verbessern des Ansprechverhaltens einer variablen Nockenregelung (VCT) bei niedriger Nockendrehmomentfrequenz Withdrawn DE102004025152A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/616,554 US6932033B2 (en) 2003-07-10 2003-07-10 System and method for improving VCT closed-loop response at low cam torque frequency
US10/616554 2003-07-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004025152A1 true DE102004025152A1 (de) 2005-01-27

Family

ID=33552837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004025152A Withdrawn DE102004025152A1 (de) 2003-07-10 2004-05-21 System und Verfahren zum Verbessern des Ansprechverhaltens einer variablen Nockenregelung (VCT) bei niedriger Nockendrehmomentfrequenz

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6932033B2 (de)
JP (1) JP2005030388A (de)
DE (1) DE102004025152A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080172160A1 (en) * 2003-09-05 2008-07-17 Borgwarner Inc. Method to measure VCT phase by tracking the absolute angular positions of the camshaft and the crankshaft
US20050271710A1 (en) * 2004-06-04 2005-12-08 Argo Brian P Antimicrobial tissue products with reduced skin irritation potential
BRPI0520739A2 (pt) * 2005-12-06 2009-05-26 Volvo Lastvagnar Ab método para determinação de pressão de injeção de combustìvel
DE102007054979A1 (de) * 2007-11-17 2009-05-20 Daimler Ag Ventiltriebvorrichtung
EP2273609B1 (de) 2009-07-08 2016-09-14 BlackBerry Limited Mobile drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit Wickelantennenanordnung mit Zuführarmauszug und zugehörige Verfahren
US8548716B2 (en) * 2011-11-23 2013-10-01 Ford Global Technologies, Llc Variable cam control in an engine
CN115217637B (zh) * 2021-05-06 2023-09-01 广州汽车集团股份有限公司 Vvt系统控制方法、vvt系统及汽车
CN114758429B (zh) * 2022-03-30 2023-10-31 广州小鹏自动驾驶科技有限公司 一种扭矩的确定方法及装置、车辆和存储介质

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5173651A (en) * 1985-06-28 1992-12-22 Kollmorgen Technologies Corporation Electrical drive systems
JP2527971B2 (ja) 1987-07-15 1996-08-28 株式会社ゼクセル 内燃機関用制御装置
US5002023A (en) 1989-10-16 1991-03-26 Borg-Warner Automotive, Inc. Variable camshaft timing for internal combustion engine
US5107804A (en) 1989-10-16 1992-04-28 Borg-Warner Automotive Transmission & Engine Components Corporation Variable camshaft timing for internal combustion engine
US5361735A (en) 1989-10-16 1994-11-08 Borg-Warner Automotive Transmission & Engine Components Corporation Belt driven variable camshaft timing system
US5172659A (en) 1989-10-16 1992-12-22 Borg-Warner Automotive Transmission & Engine Components Corporation Differential pressure control system for variable camshaft timing system
US5686672A (en) * 1990-12-10 1997-11-11 Klauber; Robert D. Stress and load variation detector
US5902934A (en) * 1990-12-10 1999-05-11 Sensortech, L.P. Phase magnitude signal detector
US5107805A (en) 1991-07-18 1992-04-28 Borg-Warner Automotive Transmission & Engine Components Corporation Camshaft with extra cam to increase the magnitude of torque pulsations therein
DE4134659C2 (de) * 1991-10-19 1995-07-06 Walterscheid Gmbh Gkn Anordnung zur Leistungsrichtungserkennung bei Drehmomentübertragung
US5184578A (en) 1992-03-05 1993-02-09 Borg-Warner Automotive Transmission & Engine Components Corporation VCT system having robust closed loop control employing dual loop approach having hydraulic pilot stage with a PWM solenoid
US5289805A (en) 1992-03-05 1994-03-01 Borg-Warner Automotive Transmission & Engine Components Corporation Self-calibrating variable camshaft timing system
US5497738A (en) 1992-09-03 1996-03-12 Borg-Warner Automotive, Inc. VCT control with a direct electromechanical actuator
GB9309527D0 (en) 1993-05-08 1993-06-23 Lucas Ind Plc Processing circuit
US5657725A (en) 1994-09-15 1997-08-19 Borg-Warner Automotive, Inc. VCT system utilizing engine oil pressure for actuation
IT1286172B1 (it) * 1996-07-12 1998-07-07 New Holland Italia Spa Trasmissione elettronica per un veicolo a quattro ruote motrici.
JPH11344394A (ja) * 1998-05-29 1999-12-14 Toyota Autom Loom Works Ltd トルクセンサ
US6250265B1 (en) 1999-06-30 2001-06-26 Borgwarner Inc. Variable valve timing with actuator locking for internal combustion engine
US6477999B1 (en) 1999-12-28 2002-11-12 Borgwarner Inc. Vane-type hydraulic variable camshaft timing system with lockout feature
US6311655B1 (en) 2000-01-21 2001-11-06 Borgwarner Inc. Multi-position variable cam timing system having a vane-mounted locking-piston device
US6263846B1 (en) 1999-12-28 2001-07-24 Borgwarner Inc. Control valve strategy for vane-type variable camshaft timing system
US6247434B1 (en) 1999-12-28 2001-06-19 Borgwarner Inc. Multi-position variable camshaft timing system actuated by engine oil

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005030388A (ja) 2005-02-03
US6932033B2 (en) 2005-08-23
US20050005883A1 (en) 2005-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602006000640T2 (de) Verfahren zur effektiven Diagnose des Betriebszustandes einer variablen Ventilhubsteuerung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2715431C2 (de)
DE60027259T2 (de) Steuerventilstrategie für einen variablen Drehflügel einer Nockenwellenzeitsteuerungseinrichtung
DE19680481C2 (de) Variabler Ventiltrieb
EP2547876B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines verbrennungsmotors bei einer störung eines kurbelwellensensors
DE60300744T2 (de) Hydraulische Dämpfung eines Mechanismuses für variable Ventilsteuerung
DE112006001043T5 (de) Zeiteinstellungs-Phasenlageneinsteller-Steuersystem
DE112011103646T5 (de) Nockenmomentbetriebener Phasenversteller mit Mittelpositionssperre
DE10039921A1 (de) Variables Ventileinstell-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine
DE4307010A1 (de) Selbstkalibrierendes, variables Nockenwellensteuersystem
DE10357741B4 (de) Variable Ventilsteuervorrichtung und variables Ventilsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor
DE19739506C2 (de) Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE60300522T2 (de) Frequenzkontrolle für die Zitterregelung eines Magnetventils in einer variablen Nockenwellenverstellung
EP2726721B1 (de) Brennkraftmaschine
DE102004025152A1 (de) System und Verfahren zum Verbessern des Ansprechverhaltens einer variablen Nockenregelung (VCT) bei niedriger Nockendrehmomentfrequenz
DE60301176T2 (de) Steuerungsverfahren zur Durchführung einer Nockenwellenverstellung nach einem Sollwert unter Verwendung einer Einschränkung der einzustellenden Winkeländerung
DE10301493A1 (de) Steuereinrichtung für variablen Ventileinstellmechanismus und zugehöriges Verfahren
DE10353588A1 (de) Nockenverstelleinrichtung und Steuerglied hierfür
DE60301468T2 (de) Variable Nockenwellenverstellvorrichtung mit elektromagnetischem Verriegelungseinrichtung zur Verstellungs- und Verriegelungsbetätigung
DE10307307B4 (de) Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE60300960T2 (de) Steuerungsmethode für doppelte, zusammenwirkende variable Nockenwellensteuerung
DE60304589T2 (de) Hydraulisches ventilstellglied für hubkolbenmotor
DE10351007A1 (de) Steuerungsvorrichtung und Steuerungsverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus
DE102014209327A1 (de) Verfahren zum Einstellen eines Stellglieds für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine
DE60301451T2 (de) Ausgleich für Phasenabweichung eines variablen Nockenwellephasenverstellers über einen Drehzahlbereich

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee