DE102008039575B4

DE102008039575B4 - Verfahren und System für eine Korrelation zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle

Info

Publication number: DE102008039575B4
Application number: DE102008039575.7A
Authority: DE
Inventors: Antonio E. Bartolomeo; Richard M. Frank; Ronald J. Kubani; Jordan R. Lee; Anthony L. Marks; Blake B. Nye; John F. Van Gilder
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: CN101435351B; CN101435351A; DE102008039575A1

Abstract

Verfahren zum Korrelieren einer Drehposition einer Kurbelwelle (26) mit einer Drehposition einer Nockenwelle (22, 24), umfassend:
ein Berechnen eines Werts für die Drehposition (Δα) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24), der die Drehposition der Kurbelwelle (26) bezogen auf die Drehposition der Nockenwelle (22, 24) angibt;
ein Kompensieren des Werts für die Drehposition zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24);
dadurch gekennzeichnet , dass
die jeweiligen Drehpositionen der Nockenwelle (22) und einer anderen Nockenwelle (24) überwacht werden;
ein Dehnungswert (I_STRETCH%) einer Verbindung (36) zur zeitlichen Steuerung ermittelt wird, welche die Kurbelwelle (26) und die Nockenwelle (22, 24) antreibend koppelt, wobei der Dehnungswert (I_STRETCH%) basierend auf den jeweiligen Drehpositionen der Nockenwelle (22) und der anderen Nockenwelle (24) ermittelt wird;
der Wert für die Drehposition (Δa) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) basierend auf dem Dehnungswert (I_STRETCH%) kompensiert wird, um einen kompensierten Wert für die Drehposition (Δα_COMP) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) zu schaffen; und
ermittelt wird, ob die Drehposition der Kurbelwelle (26) mit der Drehposition der Nockenwelle (22, 24) korreliert, basierend auf dem kompensierten Wert für die Drehposition (Δα_COMP) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24).

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Verfahren sowie ein System für eine Korrelation zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie beispielsweise aus der DE 10 2004 041 232 A1 bekannt.
Ferner ist es aus der DE 195 03 457 C1 bekannt, den Verschleißgrad einer Steuerkette auf Grundlage eines Vergleichs zwischen einer Soll-Signalform und einer Ist-Signalform von Drehzahlsensoren zu ermitteln.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren induzieren eine Verbrennung einer Luft- und Kraftstoffmischung, um Kolben in Zylindern wechselseitig anzutreiben. Die Kolben treiben eine Kurbelwelle drehbar an, die ein Antriebsdrehmoment auf einen Antriebsstrang überträgt. Luft wird in einen Ansaugkrümmer des Motors gesaugt und wird auf die Zylinder verteilt. Insbesondere tritt die Luft, und bei einigen Motoren das Luft- und Kraftstoffgemisch, durch eine oder mehrere Einlassöffnungen, die jeweils durch eine Betätigung eines entsprechenden Einlassventils selektiv geöffnet werden, in die Zylinder ein. Nach der Verbrennung werden die Verbrennungsgase durch eine oder mehrere Auslassöffnungen, die jeweils durch eine Betätigung eines entsprechenden Auslassventils selektiv geöffnet werden, aus dem Zylinder ausgestoßen.
Die Bewegung der Einlass- und der Auslassventile, und daher das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassöffnungen, wird durch Einlass- und Auslassnockenwellen geregelt. Wenn sich die Nockenwellen drehen, induzieren Nockennasen der jeweiligen Nockenwellen eine Bewegung der jeweiligen Ventile. Die Nockenwellen werden von einer Kurbelwelle mittels eines Kettenrades zur zeitlichen Steuerung und einer Kette zur zeitlichen Steuerung drehbar angetrieben. Die Kette zur zeitlichen Steuerung wird durch die Kettenräder zur zeitlichen Steuerung angetrieben, die mit der Kurbelwelle und den Nockenwellen verbunden sind, um der Kurbelwelle zu ermöglichen, die Nockenwellen anzutreiben.
Die Bewegungen der Ventile werden zeitlich gesteuert, um ein Öffnen und ein Schließen der Öffnungen zu den korrekten Zeitpunkten während der Kolbenhübe zu schaffen. Diese zeitliche Steuerung wird in Form der Drehposition jeder der Einlass- und Auslassnockenwellen bezogen aufeinander und bezogen auf die Drehposition der Kurbelwelle geschaffen. Die Drehposition der Kurbelwelle entspricht der linearen Position der Kolben in ihren jeweiligen Zylindern (z.B. unterer Totpunkt (BDC von bottom-dead-center), oberer Totpunkt (TDC, von top-dead-center)).
Die Drehposition jeder der Nockenwellen bezogen auf die Kurbelwelle übt eine einflussreiche Rolle auf den Verbrennungsprozess aus. Beispielsweise beeinflusst der Öffnungszeitpunkt der Einlassöffnung bezogen auf die Kolbenposition die Luftmenge, die während des Arbeitshubs des Kolbens in den Zylinder gesaugt wird. Auf eine ähnliche Weise beeinflusst der Öffnungszeitpunkt der Auslassöffnung bezogen auf die Kolbenposition die Menge des Verbrennungsproduktgases, das aus dem Zylinder ausgestoßen wird.
Dementsprechend weisen Motorsysteme Sensoren auf, welche die Drehposition jeder der Nockenwellen und der Kurbelwelle überwachen. Insbesondere wird ein Targetrad, das eine bekannte Anzahl von Zähnen aufweist, zur Drehung mit jeder der jeweiligen Nockenwellen und der Kurbelwelle angebracht. Ein zugeordneter Sensor detektiert die steigenden und fallenden Kanten der Zähne, während sie den Sensor passieren, und der Sensor erzeugt eine darauf basierte Impulsfolge. Jedes Targetrad weist eine Lücke (z.B. einen oder zwei fehlende Zähne) und/oder einen breiteren oder dünneren Zahn auf, von denen jeder als ein Referenzpunkt dient, um die Drehposition der jeweiligen Nockenwellen und der Kurbelwelle zu ermitteln.
Da die Kurbelwelle die Nockenwellen mittels der Kettenräder zur zeitlichen Steuerung und der Kette zur zeitlichen Steuerung antreibt und da die zeitliche Steuerung der Einlass- und Auslassventilbewegung den Verbrennungsprozess beeinflusst, überwachen Motorsysteme herkömmlicherweise die relativen Drehpositionen der Kurbelwellenposition und der Nockenwellen. Dies wird durch ein Überwachen der relativen Positionen der Kurbelwellen-Impulsfolge und der Nockenwellen-Impulsfolgen erreicht, die von den jeweiligen Sensoren erzeugt werden. Wenn die relative Position der Kurbelwelle zu den Nockenwellen um einen gewissen Grad abweicht, wird ein Diagnosestörungscode (DTC, von diagnostic trouble code) gesetzt, der einen Fehler der zeitlichen Steuerung (d.h. der relativen Positionen) der Nockenwellen relativ zu der Kurbelwelle angibt.
Herkömmliche Diagnosen der zeitlichen Steuerung von Nockenwelle und Kurbelwelle sind nicht so robust wie gewünscht. Insbesondere sind herkömmliche Diagnosen nicht so genau wie gewünscht und können fälschlich Fehler produzieren (z.B. einen DTC setzen, wenn kein tatsächlicher Fehler existiert) oder können in einigen Fällen versäumen, einen Fehler zu detektieren (z.B. versäumen, einen DTC zu setzen, wenn ein Fehler existiert).
ZUSAMMENFASSUNG
Dementsprechend schafft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 6 zum Korrelieren einer Drehposition einer Kurbelwelle mit einer Drehposition einer Nockenwelle. Gemäß einem Merkmal wird der kompensierte Wert für die Drehposition zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle mit einem Schwellenwert verglichen. Die Drehposition der Kurbelwelle korreliert nicht mit der Drehposition der Nockenwelle, wenn der kompensierte Wert für die Drehposition zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle größer als der Schwellenwert ist.
Gemäß einem anderen Merkmal kann die Korrelation zwischen den Drehpositionen der Nockenwellen relativ zu einem Schwellenwert bewertet werden, bevor die Berechnung des Dehnungswerts selektiv ausgeführt wird.
Gemäß einem anderen Merkmal umfasst das Verfahren ferner, dass der Dehnungswert mit einem Schwellenwert verglichen wird und dass angezeigt wird, dass die Verbindung zur zeitlichen Steuerung übermäßig gedehnt ist, wenn der Dehnungswert den Schwellenwert übersteigt.
Gemäß einem noch anderen Merkmal umfasst das Verfahren ferner, dass der Dehnungswert mit einem Schwellenwert verglichen wird und dass angezeigt wird, dass die Drehposition der Kurbelwelle nicht mit der Drehposition der Nockenwelle korreliert, wenn der Dehnungswert den Schwellenwert übersteigt.
Gemäß einem noch anderen Merkmal umfasst das Verfahren ferner, dass ein Wert für eine Drehfehlausrichtung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle basierend auf dem Dehnungswert berechnet wird. Der kompensierte Wert für die Drehposition zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle wird basierend auf dem Wert für die Drehfehlausrichtung ermittelt.
Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken gedacht sind.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken.

1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine Vorderansicht einer beispielhaften Anordnung zur zeitlichen Steuerung des beispielhaften Motorsystems von 1;
3 ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Schritte darstellt, die von der Steuerung zur Kompensation der Ventiltriebdehnung der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden; und
4 ist ein Funktionsblockdiagramm beispielhafter Module, welche die Steuerung zur Kompensation der Ventiltriebdehnung ausführen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur. Zu Zwecken der Klarheit werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Nun auf 1 Bezug nehmend, weist ein beispielhaftes Motorsystem 10 einen Motor 12, einen Ansaugkrümmer 14 und einen Abgaskrümmer 16 auf. Der Motor 12 verbrennt ein Luft- und Kraftstoffgemisch, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Insbesondere wird Luft in den Ansaugkrümmer 14 durch eine Drossel 18 gesaugt. Obwohl das beispielhafte Motorsystem 10 eine Drossel 18 aufweist, ist es angedacht, dass die Lehren der vorliegenden Offenbarung in einem Motorsystem implementiert werden können, das keine Drossel aufweist.
Die Luft wird mit Kraftstoff gemischt, um ein Verbrennungsgemisch zu bilden, das durch einen Kolben (nicht gezeigt) in Zylindern 20 komprimiert wird. Obwohl nur zwei Zylinder 20 gezeigt sind, versteht es sich, dass die Lehren der vorliegenden Offenbarung in Motorsystemen mit einem oder mehreren Zylindern 20 implementiert werden können. Die Luft, und in einigen Fällen das Verbrennungsgemisch, strömt durch eine Einlassöffnung (nicht gezeigt), die durch ein Einlassventil (nicht gezeigt) selektiv geöffnet wird, in den Zylinder 20. Die Verbrennung des Verbrennungsgemischs wird in den Zylindern 20 induziert (z.B. mittels eines Funkens aus einer Zündkerze oder der Kompressionswärme). Nach dem Verbrennungsereignis werden die Produktgase durch eine Auslassöffnung (nicht gezeigt), die durch ein Auslassventil (nicht gezeigt) selektiv geöffnet wird, aus dem Zylinder 20 ausgestoßen. Es ist angedacht, dass das Motorsystem 10 eine oder mehrere Einlassöffnungen und/oder Auslassöffnungen mit jeweiligen Einlass- und Auslassventilen aufweisen kann.
Unter besonderer Bezugnahme auf 1 und 2, wird die Bewegung der Einlass- und Auslassventile durch jeweilige Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 24 induziert, die von der Kurbelwelle 26 mittels einer Anordnung zur zeitlichen Steuerung 28 drehbar angetrieben werden. Insbesondere weist die Kurbelwelle 26 ein Kettenrad zur zeitlichen Steuerung 30 auf, und die Einlass- und Auslassnockenwellen weisen jeweilige Kettenräder zur zeitlichen Steuerung 32, 34 auf. Eine Verbindung zur zeitlichen Steuerung 36 verbindet die Kettenräder zur zeitlichen Steuerung 30, 32, 34 antreibend. Lediglich beispielhaft kann die Verbindung zur zeitlichen Steuerung 36 eine Kette zur zeitlichen Steuerung umfassen. Wie man einsehen kann, können Zahnräder zur zeitlichen Steuerung, eine Riemenscheibe und ein Riemen zur zeitlichen Steuerung und/oder andere Antriebsmechanismen ebenfalls verwendet werden.
Die Kurbelwelle 26 treibt die Einlass- und Auslasskurbelwellen 22, 24 drehbar an, um die Einlass- und Auslassöffnungen mittels der entsprechenden Ventile gemäß der gewünschten zeitlichen Steuerung eines Motorereignisses zu öffnen und zu schließen. Insbesondere wird das Öffnen und das Schließen der Einlass- und der Auslassöffnung bezogen auf die lineare Position des Kolbens in dem Zylinder 20 und dem jeweiligen Kolbenhub zeitlich gesteuert.
Lediglich beispielhaft wird die Einlassöffnung geöffnet, wenn der Kolben die obere Totpunktposition (TDC-Position) zu dem Beginn des Arbeitshubs verlässt und sich in Richtung auf eine untere Totpunktposition (BDC-Position) bewegt. Die lineare Position des Kolbens in dem Zylinder 20 entspricht einer Drehposition der Kurbelwelle 26. Daher entsprechen die Drehpositionen der Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 24 der Drehposition der Kurbelwelle. Um einen korrekten Betrieb des Motorsystems 10 zu gewährleisten, entspricht die relative Drehposition der Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 24 bezogen auf die Kurbelwellenposition einer gewünschten relativen Drehposition. Auf diese Weise entspricht die zeitliche Steuerung der Einlass- und Auslassereignisse genau der Position des Kolbens in dem Zylinder 20.
Es ist auch angedacht, dass das Motorsystem 10 Einlass- und Auslass-Nockenphasensteller 37, 39 aufweist, die gestrichelt gezeigt sind. Die Nockenphasensteller 37, 39 stellen die Winkelposition der Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 24 relativ zu der Winkelposition der Kurbelwelle 26 ein. Auf diese Weise können die Öffnungs- und Schließereignisse der Einlass- und Auslassventile unabhängig eingestellt werden, um einen gewünschten Motorbetrieb zu erreichen.
Ein Steuermodul 40 überwacht die Drehung sowohl der Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 24 als auch der Kurbelwelle 26. Sensoren 42, 44 überwachen jeweils die Drehpositionen jeder der Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 24. Ein Sensor 46 überwacht die Drehposition der Kurbelwelle 26.
Insbesondere sind jeweilige Targeträder (nicht gezeigt), von denen jedes eine bekannte Anzahl von Zähnen aufweist, drehfest an jeder der jeweiligen Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 24 und der Kurbelwelle 26 angebracht. Jeder Sensor 42, 44, 46 detektiert die steigenden und fallenden Kanten der Zähne seines jeweiligen Targetrads, während sie die Sensoren 42, 44, 46 passieren, und die Sensoren 42, 44, 46 erzeugen eine darauf basierende Impulsfolge. Die Pulsfolgen werden als Signale an das Steuermodul 40 geliefert. Jedes Targetrad kann eine Lücke (z.B. einen oder zwei fehlende Zähne) und/oder einen breiteren/dünneren Zahn aufweisen, von denen jede/jeder als ein Bezugspunkt dient, um die Drehposition der jeweiligen Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 24 und der Kurbelwelle 26 zu ermitteln.
Indem die Pulsfolgen, die den Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 24 entsprechen, mit derjenigen der Kurbelwelle 26 verglichen werden, kann das Steuermodul 40 ermitteln, ob die relative Position zwischen der Kurbelwelle 26 und den jeweiligen Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 24 einer gewünschten relativen Position entspricht. Wenn nicht, entspricht die zeitliche Steuerung der Einlass- und Auslassereignisse nicht einer gewünschten zeitlichen Steuerung, und ein Diagnosefehlercode (DTC) wird gesetzt.
In einigen Fällen können die relativen Drehpositionen zwischen den Einlass- und Auslassnockenwellen 22, 24 und der Kurbelwelle 26 die korrekte Ausrichtung oder Korrelation verlassen. Beispielsweise kann die Verbindung zur zeitlichen Steuerung 36 während des Motorbetriebs verrutschen oder springen, wie unten detaillierter erläutert wird. Als ein weiteres Beispiel kann die Verbindung zur zeitlichen Steuerung 36 während der ursprünglichen Motormontage und/oder einer nachfolgenden Motorwartung unsachgemäß auf die Kettenräder zur zeitlichen Steuerung 30, 32, 34 montiert sein, was zu einer fehlerhaften Relativposition zwischen der Kurbelwelle 26 und den Nockenwellen 22, 24 für die gewünschte zeitliche Steuerung des Motors führt.
Darüber hinaus neigt die Verbindung zur zeitlichen Steuerung 26 dazu, sich über die Lebensdauer des Motorsystems 10 zu dehnen, was das Problem einer Ermittlung, ob die Kurbelwelle 26 und die Nockenwellen 22, 24 bezogen aufeinander korrekt ausgerichtet sind, erschweren kann. Als weitere Beispiele können auch Schwankungen von Teil zu Teil und Temperatureffekte bei einer unsachgemäßen Ausrichtung eine Rolle spielen.
Die Steuerung zur Kompensation der Ventiltriebdehnung der vorliegenden Offenbarung ermittelt einen Dehnungswert (I_stretch und/oder I_stretch% ) in der Verbindung zur zeitlichen Steuerung und kompensiert I_stretch und/oder I_stretch% , wenn ermittelt wird, ob die Drehpositionen der einzelnen Nockenwellen derjenigen der Kurbelwelle korrekt entsprechen. Insbesondere erlaubt es die Steuerung zur Kompensation der Ventiltriebdehnung, dass I_stretch und/oder I_stretch% berücksichtigt werden, wenn eine Diagnose der Korrelation zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle ausgeführt wird, die ermittelt, ob die tatsächlichen Nockenwellen- und Kurbelwellenpositionen den gewünschten Nockenwellen- und Kurbelwellenpositionen entsprechen. Die folgende Diskussion wird in dem Kontext von I_stretch% beschrieben, Fachleute werden jedoch einsehen, dass die Offenbarung auch leicht an I_stretch angepasst werden kann.
Die Steuerung zur Kompensation der Ventiltriebdehnung überwacht die Kurbelwellensensorsignale, um zu ermitteln, ob die Nockenwellenpositionen den relativen gewünschten Nockenwellenpositionen entsprechen. Insbesondere werden die Nockenwellensensorsignale verarbeitet, um jeweilige Nockenwellendrehpositionen α_CAM1 und α_CAM2 zu liefern, die in Grad gemessen werden können. Die Differenz zwischen α_CAM1 und α_CAM2 wird ermittelt und als Δα bereitgestellt. I_stretch wird danach basierend auf Δα ermittelt. I_stretch kann basierend auf der folgenden beispielhaften Beziehung ermittelt werden: $I_{stretch} = \frac{2 Δα r_{target} π}{360}$
wobei I_stretch die Antriebsänderung zwischen den Nockenwellenrädern aufgrund von Dehnung ist. Beispielsweise bei Kettenantriebssystemen ist dies die Vergrößerung der Kettenlänge aufgrund von Dehnung (üblicherweise gemessen in Millimetern). r_target ist der effektive Radius des Targetrads des Nockenwellensensors.
In dem Fall, dass die Verbindung zur zeitlichen Steuerung beispielsweise eine Kette ist, wird r_target als der Radius des Targetrads an dem Fußpunkt des Zahns plus dem Radius der Kettenglieder geliefert. Um I_stretch in eine Prozentzahl umzuwandeln: $I_{stretch%} = \frac{I_{s t r e t c h} \times 100}{L_{N_C a m_C a m}}$
wobei L_{N_Cam_Cam} die nominelle Antriebslänge zwischen den Nockenwellen ohne Dehnung ist.
Die Steuerung zur Kompensation der Ventiltriebdehnung vergleicht I_stretch% mit einem ersten und zweiten Schwellenwert I_THR1 bzw. I_THR2 . I_THR1 entspricht den Nockenwellenpositionen, die so weit von einer Ausrichtung miteinander entfernt sind, dass die Verbindung zur zeitlichen Steuerung unsachgemäß montiert worden sein muss oder die Verbindung zur zeitlichen Steuerung während des Motorbetriebs verrutscht ist (d.h. in diesem Fall ist I_stretch% so groß, dass es keine tatsächliche Dehnung der Verbindung zur zeitlichen Steuerung angibt). Wenn I_stretch% größer als I_THR1 ist, wird ein sogenannter Zahn-Verschoben-DTC gesetzt, der angibt, dass die Ausrichtung des Ventiltriebs um mindestens einen Zahn gegenüber den Kettenrädern zur zeitlichen Steuerung verschoben ist. I_THR2 entspricht einer übermäßig gedehnten Verbindung zur zeitlichen Steuerung. Wenn I_stretch% größer als I_THR2 ist, wird ein Übermäßige-Dehnung-DTC gesetzt. Wenn I_stretch% weder größer als I_THR1 noch als I_THR2 ist, ist die Verbindung zur zeitlichen Steuerung nicht ausreichend gedehnt, um die Korrelation zwischen Nockenwelle und Nockenwelle zu beeinflussen, sondern wird verwendet, wenn ermittelt wird, ob jede der Nockenwellenpositionen der Kurbelwellenposition entspricht, wie unten detaillierter erläutert wird.
Wenn weder der Zahn-Verschoben-DTC noch der Übermäßige-Dehnung-DTC während der Korrelation zwischen Nockenwelle und Nockenwelle gesetzt wird, ermittelt die Steuerung zur Kompensation der Ventiltriebdehnung einen Kompensator (α_stretch ) basierend auf I_stretch% . α_stretch zeigt jenen Betrag der Drehfehlausrichtung zwischen der Kurbelwelle und jeder der Nockenwellen aufgrund der Dehnung der Verbindung zur zeitlichen Steuerung an. α_stretch kann basierend auf der folgenden beispielhaften Beziehung ermittelt werden: $α_{stretch} = \frac{180 \times I_{s t r e t c h %} \times L_{N_C a m_C r a n k}}{100 \times r_{t arg e t} \times π}$
wobei α_stretch die Nockenwellendrehung (üblicherweise in Grad) bezogen auf die Kurbelwelle aufgrund der Ventiltriebdehnung ist, L_{N_Cam_Crank} der nominellen Antriebslänge zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle ohne Dehnung entspricht und α_stretch für jede Nockenwelle berechnet wird.
Um zu ermitteln, ob jede der Nockenwellenpositionen der Kurbelwellenposition entspricht, werden die Nockenwellensensorsignale und das Kurbelwellensensorsignal überwacht. Die Nockenwellensensorsignale werden verarbeitet, um die jeweiligen Nockenwellendrehpositionen α_CAM1 und α_CAM2 bereitzustellen. Auf eine ähnliche Weise wird das Kurbelwellensensorsignal verarbeitet, um die Kurbelwellendrehposition α_CRANK bereitzustellen. α_CRANK wird mit jedem der α_CAM1 und α_CAM2 verglichen, um Δα₁ und Δα₂ zu liefern. Δα₁ und Δα₂ zeigen die Drehposition jeder Nockenwelle bezogen auf die Kurbelwelle an. Δα₁ und Δα₂ werden basierend auf α_stretch eingestellt, um Δα_COMP1 und Δα_COMP2 zu liefern. Δα_COMP1 und Δα_COMP2 kompensieren somit I_stretch% wie folgt: Δα_COMP1 = Δα₁ - α_stretch1 und Δα_COMP2 = Δα₂ - α_stretch2.
Δα_COMP1 und Δα_COMP2 werden mit einem Schwellenwert (Δα_THR ) verglichen, um zu ermitteln, ob sich jede Nockenwelle außerhalb der Ausrichtung mit der Kurbelwelle befindet. Insbesondere wird, wenn entweder Δα_COMP1 oder Δα_COMP2 größer als Δα_THR ist, der Zahn-Verschoben-DTC gesetzt, der angibt, dass die Ausrichtung des Ventiltriebs um mindestens einen Zahn gegenüber den Kettenrädern zur zeitlichen Steuerung verschoben ist. Wenn weder Δα_COMP1 noch Δα_COMP2 größer als Δα_THR ist, ist der Ventiltrieb korrekt ausgerichtet. Auf diese Weise kompensiert die Steuerung zur Kompensation der Ventiltriebdehnung die Korrelation zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle um die Dehnung der Verbindung zur zeitlichen Steuerung, wodurch die Genauigkeit der Korrelation verbessert wird und ein falsches Setzen von DTCs minimiert wird.
Es ist angedacht, dass die Steuerung zur Kompensation der Ventiltriebdehnung in Motoren mit einer beliebigen Anzahl von Verbindungen zur zeitlichen Steuerung und/oder Nockenwellen implementiert werden kann. Beispielsweise kann die Steuerung zur Kompensation der Ventiltriebdehnung in einem Motor mit einer einzelnen Verbindung zur zeitlichen Steuerung implementiert werden, welche die Kurbelwelle mit zwei oder mehreren Nockenwellen antreibend koppelt. Auf ähnliche Weise kann die Steuerung zur Kompensation der Ventiltriebdehnung bei einem Motor mit zwei oder mehr Verbindungen zur zeitlichen Steuerung implementiert werden, von denen jede die Kurbelwelle mit zwei oder mehr Nockenwellen antreibend koppelt.
Nun auf 3 Bezug nehmend, werden beispielhafte Schritte, die von der Steuerung der Ventiltriebdehnung ausgeführt werden, im Detail beschrieben. Schritt 302 startet die Steuerung der Nockenwellensensorsignale. Bei Schritt 304 berechnet die Steuerung Δα basierend auf den Nockensensorsignalen. Wie oben diskutiert, wird ein beliebiger Versatz zwischen den Nockenwellenpositionen in Betracht gezogen, wenn Δα ermittelt wird. Die Steuerung ermittelt bei Schritt 306 I_stretch% basierend auf Δα.
Bei Schritt 308 ermittelt die Steuerung, ob I_stretch% größer als I_THR1 ist. Wenn I_stretch% größer als I_THR1 ist, setzt die Steuerung bei Schritt 310 den Zahn-Verschoben-DTC (TO-DTC, TO von tooth-off), und die Steuerung endet. Wenn I_stretch% nicht größer als I_THR1 ist, ermittelt die Steuerung bei Schritt 312, ob I_stretch% größer als I_THR2 ist. Wenn I_stretch% größer als I_THR2 ist, setzt die Steuerung bei Schritt 314 das Übermäßige-Dehnung-DTC, und die Steuerung endet. Wenn I_stretch% nicht größer als I_THR2 ist, berechnet die Steuerung bei Schritt 316 α_stretch .
Die Steuerung überwacht bei Schritt 318 die Nockenwellen- und Kurbelwellensensorsignale. Bei Schritt 320 berechnet die Steuerung Δα (z.B. Δα₁, Δα₂) für jede der Nockenwellen relativ zu der Kurbelwelle basierend auf den Nockenwellensensorsignalen und den Kurbelwellensensorsignalen. Bei Schritt 322 berechnet die Steuerung Δα_COMP (z.B. Δα_COMP1 , Δα_COMP2 ) für jede der Nockenwellen relativ zu der Kurbelwelle basierend auf den Δα-Werten und α_stretch . Die Steuerung ermittelt bei Schritt 324, ob jeder der Δα_COMP -Werte, die jeder der Nockenwellen relativ zu der Kurbelwelle entsprechen, größer als Δα_THR ist. Wenn Δα_COMP größer als Δα_THR ist, fährt die Steuerung bei 310 fort, und die Steuerung endet. Wenn Δα_COMP nicht größer als Δα_THR ist, endet die Steuerung.
Nun auf 4 Bezug nehmend, werden beispielhafte Module, welche die Steuerung zur Ventiltriebkompensation ausführen, im Detail diskutiert. Die beispielhaften Module umfassen ein I_stretch% -Modul 400, ein α_stretch -Modul 402, ein Δα-Modul 404, ein Δα_COMP -Modul 406, ein DTC-Modul 408 und Vergleichsmodule 410, 412 bzw. 414. Das I_stretch% -Modul 400 ermittelt I_stretch% basierend auf den Nockenwellensensorsignalen. I_stretch% wird an das α_stretch-Modul 402 und die Vergleichsmodule 410, 412 ausgegeben.
Das Vergleichsmodul 410 vergleicht I_stretch% mit I_THR1 und gibt ein darauf basierendes Signal an das DTC-Modul 408 aus. Wenn I_stretch% größer als I_THR1 ist, gibt das Vergleichsmodul 410 beispielsweise eine „1“ an das DTC-Modul 408 aus. Wenn I_stretch% nicht größer als I_THR1 ist, gibt das Vergleichsmodul 410 eine „0“ an das DTC-Modul 408 aus. Auf ähnliche Weise vergleicht das Vergleichsmodul 410 I_s-_tretch% mit I_THR2 und gibt ein darauf basierendes Signal an das DTC-Modul 408 aus. Das DTC-Modul 408 setzt selektiv einen DTC basierend auf den Signalen von den Vergleichern 410, 412.
Das α_stretch -Modul 402 ermittelt α_stretch basierend auf I_stretch% . Das Δα-Modul 404 ermittelt Δα für jede der Nockenwellen bezogen auf die Kurbelwelle basierend auf den Nockenwellensensorsignalen und dem Kurbelwellensensorsignal. Das Δα_COMP -Modul 406 ermittelt Δα_COMP für jede der Nockenwellen bezogen auf die Kurbelwelle basierend auf α_stretch und den Δα-Werten, die von dem Δα-Modul 404 ausgegeben werden. Das Vergleichsmodul 414 vergleicht Δα_COMP mit Δα_THR und gibt ein darauf basierendes Signal an das DTC-Modul 408 aus. Wenn Δα_COMP größer als Δα_THR ist, gibt das Vergleichsmodul 410 beispielsweise eine „1“ an das DTC-Modul 408 aus. Wenn Δα_COMP nicht größer als Δα_THR ist, gibt das Vergleichsmodul 410 eine „0“ an das DTC-Modul 408 aus.

Claims

Verfahren zum Korrelieren einer Drehposition einer Kurbelwelle (26) mit einer Drehposition einer Nockenwelle (22, 24), umfassend: ein Berechnen eines Werts für die Drehposition (Δα) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24), der die Drehposition der Kurbelwelle (26) bezogen auf die Drehposition der Nockenwelle (22, 24) angibt; ein Kompensieren des Werts für die Drehposition zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24); dadurch gekennzeichnet , dass die jeweiligen Drehpositionen der Nockenwelle (22) und einer anderen Nockenwelle (24) überwacht werden; ein Dehnungswert (I_STRETCH%) einer Verbindung (36) zur zeitlichen Steuerung ermittelt wird, welche die Kurbelwelle (26) und die Nockenwelle (22, 24) antreibend koppelt, wobei der Dehnungswert (I_STRETCH%) basierend auf den jeweiligen Drehpositionen der Nockenwelle (22) und der anderen Nockenwelle (24) ermittelt wird; der Wert für die Drehposition (Δa) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) basierend auf dem Dehnungswert (I_STRETCH%) kompensiert wird, um einen kompensierten Wert für die Drehposition (Δα_COMP) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) zu schaffen; und ermittelt wird, ob die Drehposition der Kurbelwelle (26) mit der Drehposition der Nockenwelle (22, 24) korreliert, basierend auf dem kompensierten Wert für die Drehposition (Δα_COMP) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24).
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der kompensierte Wert für die Drehposition (Δα_COMP) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) mit einem Schwellenwert verglichen wird, wobei die Drehposition der Kurbelwelle (26) nicht mit der Drehposition der Nockenwelle (22, 24) korreliert, wenn der kompensierte Wert für die Drehposition (Δα_COMP) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) größer als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Vergleichen des Dehnungswerts (I_STRETCH%) mit einem Schwellenwert; und ein Angeben, dass die Verbindung (36) zur zeitlichen Steuerung übermäßig gedehnt ist, wenn der Dehnungswert (I_STRETCH%) den Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Vergleichen des Dehnungswerts (I_STRETCH%) mit einem Schwellenwert; und ein Angeben, dass die Drehposition der Kurbelwelle (26) nicht mit der Drehposition der Nockenwelle (22, 24) korreliert, wenn der Dehnungswert (I_STRETCH%) den Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Wert für eine Drehfehlausrichtung zwischen der Kurbelwelle (26) und der Nockenwelle (22, 24) basierend auf dem Dehnungswert (I_STRETCH%) berechnet wird, wobei der kompensierte Wert für die Drehposition (Δα_COMP) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) basierend auf dem Wert für die Drehfehlausrichtung ermittelt wird.
System für eine Korrelation zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24), umfassend: ein erstes Modul (404), das einen Wert für eine Drehposition (Δα) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) berechnet, der eine Drehposition der Kurbelwelle (26) bezogen auf eine Drehposition der Nockenwelle (22, 24) angibt; ein zweites Modul (406), das den Wert für die Drehposition (Δa) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) kompensiert, um einen kompensierten Wert für die Drehposition (Δa) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) zu schaffen; gekennzeichnet durch ein drittes Modul (400), das jeweilige Drehpositionen der Nockenwelle (22) und einer anderen Nockenwelle (24) überwacht und das einen Dehnungswert (I_STRETCH%) einer Verbindung zur zeitlichen Steuerung ermittelt, welche die Kurbelwelle (26) und die Nockenwelle (22, 24) antreibend koppelt, wobei das drittes Modul (400) den Dehnungswert (I_STRETCH%) basierend auf den jeweiligen Drehpositionen der Nockenwelle (22) und der anderen Nockenwelle (24) ermittelt, wobei das zweite Modul (406) den Wert für die Drehposition (Δa) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) basierend auf dem Dehnungswert (I_STRETCH%) kompensiert; und ein viertes Modul (414), das basierend auf dem kompensierten Wert für die Drehposition (Δα_COMP) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) ermittelt, ob die Drehposition (Δα) der Kurbelwelle (26) mit der Drehposition der Nockenwelle (22, 24) korreliert.
System für die Korrelation zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) nach Anspruch 6, wobei das vierte Modul (414) den kompensierten Wert für die Drehposition (Δα_COMP) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) mit einem Schwellenwert vergleicht, wobei die Drehposition der Kurbelwelle (26) nicht mit der Drehposition der Nockenwelle (22, 24) korreliert, wenn der kompensierte Wert für die Drehposition (Δα_COMP) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) größer als der Schwellenwert ist.
System für die Korrelation zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) nach Anspruch 6, ferner umfassend: ein sechstes Modul (410), das den Dehnungswert (I_STRETCH%) mit einem Schwellenwert vergleicht; und ein siebtes Modul (408), das angibt, dass die Verbindung zur zeitlichen Steuerung übermäßig gedehnt ist, wenn der Dehnungswert (I_STRETCH%) den Schwellenwert übersteigt.
System für die Korrelation zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) nach Anspruch 6, ferner umfassend: ein sechstes Modul (410), das den Dehnungswert (I_STRETCH%) mit einem Schwellenwert vergleicht; und ein siebtes Modul (408), das angibt, dass die Drehposition der Kurbelwelle (26) nicht mit der Drehposition der Nockenwelle (22, 24) korreliert, wenn der Dehnungswert (I_STRETCH%) den Schwellenwert übersteigt.
System für die Korrelation zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) nach Anspruch 6, das ferner ein sechstes Modul (402) umfasst, das einen Wert für die Drehfehlausrichtung zwischen der Kurbelwelle (26) und der Nockenwelle (22, 24) basierend auf dem Dehnungswert (I_STRETCH%) berechnet, wobei der kompensierte Wert für die Drehposition (Δα_COMP) zwischen Kurbelwelle (26) und Nockenwelle (22, 24) basierend auf dem Wert für die Drehfehlausrichtung ermittelt wird.