DE102010018850A1 - Verfahren und System zum Steuern eines Nockenphasenstellers - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren und ein Steuermodul umfassen ein Steuerhaltetastverhältnismodul, das ein Steuerhaltetastverhältnissignal erzeugt, und ein Spannungskorrekturmodul, das ein Spannungskorrektursignal erzeugt. Das Steuermodul umfasst auch ein Korrekturmodul, das ein korrigiertes Proportionalkorrektursignal basierend auf einem Proportionalkorrektursignal und dem Spannungskorrektursignal erzeugt und das ein korrigiertes Integralkorrektursignal basierend auf einem Integralkorrektursignal und dem Spannungskorrektursignal erzeugt. Das Steuermodul umfasst auch ein Kraftermittlungsmodul, das ein Tastverhältnis für einen Phasenstellertreiber basierend auf dem Steuerhaltesignal, dem korrigierten Proportionalkorrektursignal und dem korrigierten Integralkorrektursignal steuert.

Description

  • GEBIET DER OFFENBARUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft variable Ventilbetätigungssysteme und insbesondere Systeme für variable Ventilbetätigungssysteme.
  • HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
  • Die Angaben in diesem Abschnitt liefern nur Hintergrundinformation bezogen auf die vorliegende Offenbarung und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
  • Fahrzeuge weisen einen Verbrennungsmotor auf, der ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Spezieller wird ein Einlassventil selektiv geöffnet, um Luft in die Zylinder des Motors einzuleiten. Die Luft vermischt sich mit Kraftstoff, um ein Verbrennungsgemisch zu bilden. Das Verbrennungsgemisch wird in den Zylindern verdichtet, und es wird verbrannt, um Kolben in den Zylindern anzutreiben. Ein Auslassventil öffnet selektiv, um zu ermöglichen, dass das Abgas nach der Verbrennung aus den Zylindern austritt.
  • Eine rotierende Nockenwelle regelt das Öffnen und Schließen der Einlass- und der Auslassventile. Die Nockenwelle umfasst mehrere Nocken, die mit der Nockenwelle rotieren. Das Profil des Nockens bestimmt den Ventilhub-Zeitplan. Spezieller umfasst der Ventilhub-Zeitplan den Zeitbetrag, wäh rend dessen das Ventil offen ist (die Dauer), und die Größe oder den Grad, mit der bzw. mit dem das Ventil öffnet (den Hub).
  • Eine Technologie zur variablen Ventilbetätigung (VVA-Technologie) verbessert die Kraftstoffwirtschaftlichkeit, die Motoreffizienz und/oder die Leistung, indem ein Ventilhubereignis, ein Ventilhubzeitpunkt und eine Ventilhubdauer als eine Funktion von Motorbetriebsbedingungen modifiziert werden. Zweistufige VVA-Systeme umfassen variable Ventilbaugruppen, wie beispielsweise hydraulisch gesteuerte, umschaltbare Rollenschlepphebel (SRFFs). SRFFs ermöglichen zwei diskrete Ventilzustände (z. B. einen Zustand mit niedrigem Hub oder einen Zustand mit hohem Hub) an den Einlass- und/oder Auslassventilen.
  • Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein hydraulischer Hubmechanismus (d. h. ein SRFF-Mechanismus) 10 detaillierter gezeigt. Fachleute können einsehen, dass der SRFF-Mechanismus 10 nur beispielhafter Natur ist. Der SRFF-Mechanismus 10 ist an einem hydraulischen Ventilspielausgleich 12 verschwenkbar befestigt und berührt den Ventilschaft 14 eines Einlassventils 16, das einen Einlassdurchgang 18 in einen Zylinder 20 selektiv öffnet und schließt. Das Motoreinlassventil 16 wird in Ansprechen auf die Drehung einer Einlassnockenwelle 22, auf der mehrere Nocken (z. B. ein Nocken 24 mit niedrigem Hub und ein Nocken 26 mit hohem Hub) befestigt sind, selektiv angehoben und abgesenkt. Die Einlassnockenwelle 22 dreht sich um eine Einlassnockenwellenachse 28. Obwohl die beispielhafte Ausführungsform den SRFF-Mechanismus 10 derart beschreibt, dass er an dem Motoreinlassventil 16 betrieben wird, können Fachleute einsehen, dass ein SRFF-Mechanismus auf ähnliche Weise an einem Auslassventil 30 betrieben werden kann.
  • Ein Steuermodul leitet einen SRFF-Mechanismus basierend auf einer angeforderten Motordrehzahl und -last von einem Zustand mit niedrigem Hub in einen Zustand mit hohem Hub und umgekehrt über. Beispielsweise erfordert ein Verbrennungsmotor typischerweise, der bei einer erhöhten Motordrehzahl von beispielsweise 4000 Umdrehungen pro Minute (U/min) betrieben wird, dass der SRFF-Mechanismus in einem Zustand mit hohem Hub arbeitet, um eine mögliche Hardwarebeschädigung an dem Verbrennungsmotor zu vermeiden.
  • Die Bewegung und die Positionierung eines hydraulischen Nockenphasenstellers wird erreicht, indem die Ölströmung zu dem Nockenaktuator, wie beispielsweise einem Phasensteller, gesteuert wird. Die Strömungssteuerung wird mit einem Ventil ausgeführt, das in der Lage ist, Öl einem Volumen auf einer Seite einer Schaufel in einem Phasensteller zuzuführen, während gleichzeitig ein Weg für das Volumen auf der anderen Seite der Schaufel geschaffen wird, um dieses abzulassen oder in einen Tank zurückzuführen. Die Rate der Ölströmung ist eine Funktion der Fläche der Strömungsöffnung, die freiliegt. Die Steuerung der Strömung wird erreicht, indem der Betrag einer auf die Ventilspule ausgeübten Kraft variiert wird, die von einem Solenoid erhalten werden kann. Das Solenoid steht mit einer elektrischen Quelle in Verbindung. Während des Betriebs des Fahrzeugs kann die Versorgungsspannung schwanken, sogar bei solchen, die mit einer geregelten Spannungssteuerung ausgestattet sind. Beispielsweise kann die durch die Spannungsversorgung zugeführte Spannung zwischen 11,5 und 14,5 Volt schwanken. Eine sich ändernde Versorgungsspannung beeinträchtigt die Genauigkeit des Öls, das dem Phasensteller zugeführt wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung steuert die Kraft, die durch ein Solenoid eines Ölsteuerventils geliefert wird, damit diese nahezu konstant bleibt, wenn die Versorgungsspannung schwankt.
  • Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren, das eine Ölströmung zu einem Nockenphasensteller durch ein Ölsteuerventil, das einen Treiber aufweist, gesteuert wird, dass eine Kraft an dem Treiber unter Verwendung einer Spannung von einer Spannungsversorgung erzeugt wird, dass die Spannung von der Spannungsversorgung variiert wird, dass ein Spannungskorrekturfaktor basierend auf der Spannung erzeugt wird und dass die Kraft an dem Treiber unter Verwendung des Korrekturfaktors aufrechterhalten wird.
  • Gemäß einem noch anderen Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Nockenphasenstellers, dass ein Steuerhaltesignal erzeugt wird, dass ein Spannungskorrektursignal erzeugt wird, dass ein Proportionalkorrektursignal erzeugt wird, dass ein korrigiertes Proportionalkorrektursignal basierend auf dem Proportionalkorrektursignal und dem Spannungskorrektursignal erzeugt wird, dass ein Integralkorrektursignal erzeugt wird, dass ein korrigiertes Integralkorrektursignal basierend auf dem Integralkorrektursignal und dem Spannungskorrektursignal erzeugt wird und dass ein Tastverhältnis für einen Phasenstellertreiber basierend auf dem Steuerhaltesignal, dem korrigierten Proportionalkorrektursignal und dem korrigierten Integralkorrektursignal gesteuert wird.
  • Gemäß einem noch anderen Aspekt der Offenbarung umfasst ein Steuermodul ein Steuerhaltetastverhältnismodul, das ein Steuerhaltetastverhältnissignal erzeugt, und ein Spannungskorrekturmodul, das ein Span nungskorrektursignal erzeugt. Das Steuermodul umfasst auch ein Korrekturmodul, das ein korrigiertes Proportionalkorrektursignal basierend auf einem Proportionalkorrektursignal und dem Spannungskorrektursignal erzeugt und das ein korrigiertes Integralkorrektursignal basierend auf einem Integralkorrektursignal und dem Spannungskorrektursignal erzeugt. Das Steuermodul umfasst auch ein Kraftermittlungsmodul, das ein Tastverhältnis für einen Nockentreiber basierend auf dem Steuerhaltesignal, dem korrigierten Proportionalkorrektursignal und dem korrigierten Integralkorrektursignal steuert.
  • Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
  • ZEICHNUNGEN
  • Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Weise einzuschränken.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines beispielhaften hydraulischen Hubmechanismus gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs, das ein Steuersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst;
  • 3 ist eine detaillierte Blockdiagrammdarstellung des Ölsteuerventils und des Steuermoduls 74;
  • 4 ist eine Blockdiagrammansicht des Steuermoduls von 2 und 3;
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern einer Solenoidkraft gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
  • 6A und 6B sind alternative Graphiken der Ölströmung über dem Tastverhältnis gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, bezieht sich aktiviert auf einen Betrieb unter Verwendung aller Motorzylinder. Deaktiviert bezieht sich auf einen Betrieb unter Verwendung von weniger als allen Zylindern des Motors (einer oder mehrere Zylinder sind nicht aktiv). 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 ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Nun auf 2 Bezug nehmend, umfasst ein Motorsystem 40 einen Motor 42, der ein Luft- und Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Luft wird durch eine Drossel 46 in einen Einlasskrümmer 44 eingeleitet. Die Drossel 46 regelt die Luftmassenströmung in den Einlasskrümmer 44. Die Luft in dem Einlasskrümmer 44 wird in Zylinder 48 verteilt. Obgleich sechs Zylinder 48 dargestellt sind, ist einzusehen, dass das Diagnosesystem der vorliegenden Offenbarung in Motoren mit einer Vielzahl von Zylindern implementiert werden kann, was 2, 3, 4, 5, 8, 10 und 12 Zylinder umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (nicht gezeigt) spritzt Kraftstoff ein, der mit der Luft kombiniert wird, wenn sie durch eine Einlassöffnung in den Zylinder 48 eingeleitet wird. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann eine Einspritzeinrichtung sein, die einem elektronischen oder mechanischen Kraftstoffeinspritzungssystem, einer Düse oder Öffnung eines Vergasers oder einem anderen System zum Vermischen von Kraftstoff mit Einlassluft zugeordnet ist. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird gesteuert, um ein gewünschtes Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis (L/K-Verhältnis) in jedem Zylinder 48 zu liefern.
  • Ein Einlassventil 52 öffnet und schließt selektiv, um zu ermöglichen, dass das Luft/Kraftstoffgemisch in den Zylinder 48 eintritt. Die Einlassventilposition wird durch eine Einlassnockenwelle 54 geregelt. Ein Kolben (nicht gezeigt) verdichtet das Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 48. Eine Zündkerze 56 löst die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs aus, die den Kolben in dem Zylinder 48 antreibt. Der Kolben treibt eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) an, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Das Verbrennungsabgas in dem Zylinder 48 wird durch eine Auslassöffnung herausgedrängt, wenn sich ein Auslassventil 58 in einer offenen Position befindet. Die Auslassventilposition wird durch eine Auslassnockenwelle 60 geregelt. Das Abgas wird in einem Abgassystem behandelt. Obwohl ein einzelnes Einlass- und ein einzelnes Auslassventil 52 und 58 dargestellt sind, kann man einsehen, dass der Motor 42 mehrere Einlass- und Auslassventile 52 und 58 pro Zylinder 48 ausweisen kann.
  • Das Motorsystem 40 kann einen Einlass-Nockenphasensteller 62 und einen Auslass-Nockenphasensteller 64 aufweisen, die jeweils die zeitliche Steuerung für die Drehung der Einlass- und der Auslassnockenwelle 54 und 60 regeln. Spezieller kann die zeitliche Steuerung oder der Phasenwinkel der jeweiligen Einlass- und Auslassnockenwelle 54 und 60 bezogen aufeinander oder bezogen auf eine Lage des Kolbens in dem Zylinder 48 oder bezogen auf eine Kurbelwellenposition nach spät oder nach früh verstellt werden.
  • Auf diese Weise kann die Position des Einlass- und des Auslassventils 52 und 58 bezogen aufeinander oder bezogen auf eine Lage des Kolbens in dem Zylinder 48 geregelt werden. Indem die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 58 geregelt wird, werden die Menge des Luft/Kraftstoffgemischs, das in den Zylinder 48 eingeleitet wird, und damit das Motordrehmoment geregelt.
  • Der Nockenphasensteller 62 kann einen Phasenstelleraktuator 65 umfassen, der entweder elektrisch oder hydraulisch betätigt wird. Hydraulisch betätigte Phasenstelleraktuatoren 65 umfassen beispielsweise ein elektrisch gesteuertes Fluidsteuerventil (OCV) 66, das eine Fluidzufuhr steuert, die in den Phasenstelleraktuator 65 oder aus diesem strömt.
  • Zusätzlich sind Nocken mit niedrigem Hub (nicht gezeigt) und Nocken mit hohem Hub (nicht gezeigt) an jeder von der Einlass- und der Auslassno ckenwelle 54, 60 befestigt. Die Nocken mit niedrigem Hub und die Nocken mit hohem Hub drehen sich mit der Einlass- und der Auslassnockenwelle 54 und 60 und stehen mit einem hydraulischen Hubmechanismus in funktionalem Kontakt, wie beispielsweise einem umschaltenden Rollenschlepphebelmechanismus (SRFF-Mechanismus), wie er in 1 dargestellt ist. Typischerweise arbeiten eigene SRFF-Mechanismen an jedem von den Einlass- und Auslassnventilen 52 und 58 jedes Zylinders 48. Bei der vorliegenden Implementierung umfasst jeder Zylinder 48 zwei SRFF-Mechanismen.
  • Jeder SRFF-Mechanismus liefert zwei Niveaus des Ventilhubs für das Einlass- oder das Auslassventil 52 oder 58. Die zwei Niveaus des Ventilhubs umfassen einen niedrigen Hub und einen hohen Hub und basieren auf Nocken mit niedrigem Hub bzw. Nocken mit hohem Hub. Während des ”normalen” Betriebs (d. h. ein Betrieb mit niedrigem Hub oder ein Zustand mit niedrigem Hub) bewirkt ein Nocken mit niedrigem Hub, dass der SRFF-Mechanismus gemäß der festgelegten Geometrie des Nockens mit niedrigem Hub in eine zweite Position verschwenkt und dadurch das Einlass- oder das Auslassventil 52 oder 58 um einen ersten vorbestimmten Betrag öffnet. Während des Betriebs mit hohem Hub (d. h. einem Zustand mit hohem Hub) bewirkt ein Nocken mit hohem Hub, dass der SRFF-Mechanismus gemäß der festgelegten Geometrie des Nockens mit hohem Hub in eine dritte Position verschwenkt und dadurch das Einlass- oder das Auslassventil 52 oder 58 um einen zweiten vorbestimmten Betrag öffnet, der größer als der erste vorbestimmte Betrag ist.
  • Ein Positionssensor 68 detektiert eine Position des Nockenphasenstellers 62 und erzeugt ein Nockenphasensteller-Positionssignal, das die Position des Nockenphasenstellers 62 angibt. Ein Drucksensor 70 erzeugt ein Drucksignal, das einen Druck der Fluidzufuhr angibt, die an den Pha senstelleraktuator 65 des Nockenphasenstellers 62 geliefert wird. Es ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Drucksensoren 70 implementiert werden können. Ein Motordrehzahlsensor 72 spricht auf eine Drehzahl des Motors 42 an und erzeugt ein Motordrehzahlsignal in Umdrehungen pro Minute (U/min).
  • Ein Steuermodul 74 umfasst einen Prozessor und einen Speicher, wie beispielsweise einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM) und/oder einen anderen geeigneten elektronischen Speicher. Das Steuermodul 74 steht mit dem Positionssensor 68, dem Drucksensor 70 und dem Motordrehzahlsensor 72 in Verbindung. Das Steuermodul 74 kann eine Eingabe von anderen Sensoren 76 des beispielhaften Fahrzeugs 40 empfangen, die Sauerstoffsensoren, Motorkühlmittel-Temperatursensoren und/oder Luftmassenströmungssensoren umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
  • Das Steuermodul 74 führt ein Diagnosesystem der vorliegenden Offenbarung aus. Das Diagnosesystem detektiert einen Fehlerzustand eines der SRFF-Mechanismen des Motors 42 basierend auf den Motodrehzahl- und/oder Drucksignalen, die von dem Drehzahlsensor 72 bzw. dem Drucksensor 70 übertragen werden. Spezieller identifiziert das Diagnosesystem einen der Zylinder 48, der dem fehlerhaften SRFF-Mechanismus zugeordnet ist, wodurch dem Steuermodul 74 ermöglicht wird, Abhilfemaßnahmen zu befehlen (z. B. ein Begrenzen der Motordrehzahl), um eine Beschädigung des Motors 42 zu verhindern.
  • Ein Öltemperatursensor 80 kann ebenso mit dem Steuermodul 74 in Verbindung stehen. Der Öltemperatursensor erzeugt ein Öltemperatursignal, das der Temperatur des Öls in dem Motor 42 entspricht.
  • Ein Kühlmitteltemperatursensor 82 kann auch mit dem Steuermodul 74 in Verbindung stehen. Der Kühlmitteltemperatursensor 82 erzeugt ein Kühlmitteltemperatursignal, das der Kühlmitteltemperatur in dem Motor 42 entspricht. Obgleich eigene Sensoren 80 und 82 vorgesehen sind, können die Kühlmitteltemperatur oder die Öltemperatur Signale sein, die unter Verwendung eines Modells, das auf verschiedenen Sensoreingaben basiert, ermittelt werden.
  • Das Ölsteuerventil 66 kann durch ein geregeltes Spannungssteuermodul 84, das eine Ist-Spannungsausgabe aufweist, mit Strom versorgt werden. Die typische oder Nennspannung von dem geregelten Spannungssteuermodul 84 kann als Nominalspannung bezeichnet werden, während die Ist-Ausgangsspannung des geregelten Spannungssteuermoduls über die Zeit schwanken kann. Das geregelte Spannungssteuermodul 84 kann beispielsweise einen Bereich zwischen 11,5 und 14,5 Volt aufweisen. Die Änderung in der Ausgangsspannung des geregelten Spannungssteuermoduls kann zu einer unterschiedlichen Kraft führen, die auf das Solenoid ausgeübt wird, welches das Ölsteuerventil 66 betreibt. Details der Schaltung für das Ölsteuerventil sind in 3 unten dargestellt.
  • Der Motor 42 kann mit einem Getriebe 90 in Verbindung stehen. Das Getriebe 90 kann einen Getriebeöltemperatursensor 92 aufweisen, der ein Getriebeöltemperatursignal an das Steuermodul 74 überträgt. Das Getriebe 90 kann auch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 94 aufweisen, der ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal erzeugt und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal an das Steuermodul 74 überträgt. Andere Orte für ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 94 können selbstverständlich in dem Fahrzeug verkörpert sein, einschließlich von Raddrehzahlsensoren.
  • Ein Einlassluft-Temperatursensor 96, der in dem Lufteinlass angeordnet ist, erzeugt ein Einlasstemperatursignal, das der Einlasslufttemperatur entspricht. Das Einlasstemperatursignal wird an das Steuermodul 74 übertragen.
  • Nun auf 3 Bezug nehmend, ist eine vereinfachte Ansicht des Steuermoduls 74 und des Ölsteuerventils 66 relativ zu einem Phasensteller 62 dargestellt. Das Steuermodul 74 steuert einen Schalter 110 unter Verwendung eines pulsweitenmodulierten Signals (PWM-Signals). Das Ölsteuerventil 66 bemisst ein Steuerfluid, wie beispielsweise Öl von einer Ölversorgung 112, durch die Aktivierung eines Solenoids 114. Das Solenoid 114 wird basierend auf dem Niveau des Strom, der durch eine entsprechende Spule 116 fließt, positioniert. Der Strom basiert auf der Ist-Spannung von dem RVC. Das Steuersignal kann ein pulsweisenmoduliertes Signal sein. Wenn das pulsweitenmodulierte Signal den Strom durch die Spule 116 erhöht, öffnet das Solenoid 114, um zu ermöglichen, dass ein hydraulischer Druck auf den Phasensteller 62 übertragen wird. Der Betrag des Stroms, der durch die Spule 116 fließt, wird durch die Fluktuation in der Spannung von dem geregelten Spannungssteuermodul 84 beeinträchtigt.
  • Nun auf 4 Bezug nehmend, ist das Steuermodul 74 in weiterem Detail dargestellt. Das Steuermodul 74 kann ein Steuerhaltetastverhältnismodul 210 umfassen. Das Steuerhaltetastverhältnis kann verschiedene Signale empfangen, einschließlich des Ist-Spannungssignals (Vact), das zum Steuern des Solenoids 114 verwendet wird. Das Ist-Spannungssignal (Vact) kann von dem Nominalspannungssignal verschieden sein, dass durch das geregelte Spannungssteuermodul 84 geliefert wird.
  • Das Steuerhaltetastverhältnismodul 210 kann auch ein Temperatursignal empfangen, das der Temperatur des Solenoids entspricht. Die Temperatur des Solenoids kann direkt unter Verwendung eines Temperatursensors oder unter Verwendung eines Solenoidmodellmoduls 220 ermittelt werden. Das Solenoidmodellmodul 220 kann verschiedene Eingaben verwenden, um die Solenoidtemperatur zu ermitteln, welche die Einlasstemperatur der Einleitungsluft, die Motorkühlmitteltemperatur, die Getriebeöltemperatur, die Motoröltemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit und beliebige entsprechende Offsetterme umfassen. Eine oder mehrere der verschiedenen obigen Bedingungen kann verwendet werden, um die Solenoidtemperatur zu ermitteln.
  • Das Steuerhaltetastverhältnismodul 210 kann auch ein Motordrehzahlsignal von einem Motordrehzahlsensor empfangen. Das Motordrehzahlsignal kann von einem Kurbelwellenpositionssensor erzeugt werden.
  • Das Steuerhaltetastverhältnismodul 210 kann auch ein Temperatursignal empfangen, das der Temperatur des Motoröls entspricht. Das Öltemperatur-Modellmodul 222 kann das Öltemperatursignal erzeugen. Das Öltemperatur-Modellmodul kann auch verschiedene Eingaben, wie beispielsweise die Drehzahl- und Lastbedingungen des Fahrzeugs, zur Ermittlung der Öltemperatur verwenden. Direkte Sensoren können auch für die Öltemperatur verwendet werden.
  • Das Steuerhaltetastverhältnismodul 210 kann auch ein Nockenpositionssignal empfangen, das der Position der Nockenwelle entspricht. Spezieller kann das Nockenpositionssignal einer Ziel-Nockenposition für den Phasensteller in Nockengraden bezüglich der Parkposition entsprechen, bei der ein Nockenstift in Eingriff steht. Das Steuerhaltetastverhältnismodul 210 erzeugt ein Steuerhaltetastverhältnissignal und überträgt das Steuerhaltetastverhältnissignal an ein Kraftermittlungsmodul 230.
  • Das Steuermodul 74 kann ein Proportional-Integralmodul (PI-Modul) sein. Das Steuerhaltetastverhältnis kann daher unter Verwendung einer Proportionalkorrektur (DCprop) und einer Integralkorrektur (DCint) korrigiert werden. Ein Korrekturmodul 232 empfängt die Proportionalkorrektur und die Integralkorrektur.
  • Das Korrekturmodul 232 kann auch mit einem Spannungskorrekturmodul 234 in Verbindung stehen. Das Spannungskorrekturmodul 234 kann die Ist-Spannung (VACT) und die Nominalspannung (Vnom) empfangen, und es erzeugt eine Ausgabe k, die einer Spannungskorrektur entspricht. Eine Kombinationsbox 235 kann die Ist- und die Nominalspannung arithmetisch kombinieren. Die Spannungskorrektur k ermöglicht, dass die Proportionalkorrektur und die Integralkorrektur basierend auf der Ist-Spannung in ein korrigiertes Proportionalkorrektursignal und ein korrigiertes Integralkorrektursignal korrigiert werden. Daher ist die Ausgabe des Korrekturmoduls ein korrigiertes Proportionalkorrektursignal und ein korrigiertes Integralkorrektursignal, von denen beide an das Kraftermittlungsmodul 230 geliefert werden.
  • Ein zweiter Weg, um eine Spannung unter Verwendung eines Spannungskorrekturmoduls 234 zu korrigieren, ist als eine Alternative dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird eine Ist-Spannung Vact verwendet, um ein Signal in einer Nachschlagetabelle 240 nachzuschlagen. Die Ausgabe des Spannungskorrekturmoduls 234' ist wiederum die Spannungskorrektur k. Wie unten weiter beschrieben wird, kann das Quadrat der Spannungskorrektur in dem Korrekturmodul 232 verwendet werden. Das Quadrieren der Spannungskorrektur k kann in dem Spannungskorrek turmodul stattfinden, wie beispielsweise bei der Box 236 oder in dem Korrekturmodul 232.
  • Das Kraftermittlungsmodul 230 ermittelt die Kraft, die auf das Ölsteuerventil-Treibermodul 250 ausgeübt wird. Das Ölsteuerventil-Treibermodul 250 ist derart dargestellt, dass es sich in dem Steuermodul 74 befindet. Das Ölsteuerventil-Treibermodul 250 kann jedoch auch eine eigenständige Komponente sein, oder es kann in dem Ölsteuerventil 66 umfasst sein. Die Aufgabe des Kraftermittlungsmoduls 230 ist es, die Kraft des Solenoids trotz der Fluktuation in der Ist-Spannung aufrechtzuerhalten. Das heißt, dass dann, wenn die Ist-Spannung von der Nominalspannung abweicht, das Spannungskorrekturmodul 234 oder 234' einen Korrekturfaktor für die Integralkorrektur und die Proportionalkorrektur erzeugt, so dass eine korrigierte Proportionalkorrektur und eine korrigierte Integralkorrektur ermöglichen, dass eine im Wesentlichen einheitliche Kraft an dem Solenoid geschaffen wird.
  • Nun auf 5 Bezug nehmend, ist ein Verfahren zum Betreiben eines Solenoids für ein Ölsteuerventil dargelegt. Bei Schritt 310 werden die Fahrzeug- und Motorbetriebsbedingungen ermittelt. Verschiedene Fahrzeug- und Motorbetriebsbedingungen können Eingaben von verschiedenen Sensoren umfassen, wie beispielsweise denjenigen, die in 2 dargelegt sind. Die verschiedenen Sensorsignale können verwendet werden, um die verschiedenen Berechnungen zu ermitteln, die unten dargelegt sind.
  • Bei Schritt 310 wird eine Nominalspannung für die Spannungsversorgung ermittelt. Die Nominalspannung kann als ein vorbestimmtes Spannungsniveau oder als ein gelerntes Spannungsniveau für das System festgelegt werden. Die Nominalspannung ist die Spannung, von der erwartet wird, dass sie durch das System geliefert wird.
  • Bei Schritt 314 wird die Ist-Spannung ermittelt, die durch das Spannungssystem, wie beispielsweise das geregelte Spannungssteuermodul, zugeführt wird.
  • Bei Schritt 316 werden eine erste Kraft, die der Kraft entspricht, die durch den durch das Solenoid fließenden Strom verursacht wird, die physikalischen Eigenschaften und der Strombetriebszustand ermittelt. Die Kraft kann der folgenden Gleichung entsprechen: F = I² dL2 dx Gleichung 1wobei F die Kraft an dem Solenoid ist, I der Solenoidstrom ist, L die Solenoidinduktivität ist, X die Solenoidposition ist und V die Solenoidspannung ist und wobei R der Solenoid-Spulenwiderstand ist. Unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes V = IR wird aus der Kraftgleichung F = V² dL2R² dx Gleichung 2
  • Die Beziehung der Ist-Betriebsspannung Vact zu dem Nominalwert wird dargestellt als Vact = kVnom Gleichung 3wenn dies vereinfacht wird,
    Figure 00160001
    Figure 00170001
  • Die Kraft entspricht dem Steuertastverhältnis mal der Spannung. Daher kann die Kraft durch die Beziehung dargestellt werden: F ∝ (DCprop + DCint + DCch)·V Gleichung 7die vereinfacht werden kann zu F = (DCprop + DCint)·V + (DCch·V) Gleichung 8
  • In Verbindung mit den Gleichungen 5 und 6 kann Gleichung 8 umgeschrieben werden als
    Figure 00170002
    wobei DCprop die Proportionalkorrektur ist, DCint die Integralkorrektur ist und DCch das Steuerhaltetastverhältnis ist.
  • Wieder auf Schritt 318 Bezug nehmend, kann das Steuerhaltetastverhältnis DCch unter Verwendung der verschiedenen Eingaben für das Steuerhaltetastverhältnismodul 210 von 4 berechnet werden.
  • Bei Schritt 320 kann eine Integralkorrektur DCint ermittelt werden. Bei Schritt 322 kann auch eine Proportionalkorrektur DCprop erzeugt werden.
  • Eine Varianz 324 der Versorgungsspannung kann verwendet werden, um bei Schritt 326 eine Spannungskorrektur (k) zu erzeugen.
  • Bei Schritt 328 wird ein korrigierter Integralkorrekturfaktor unter Verwendung der Spannungskorrektur ermittelt, die bei Schritt 326 ermittelt wird. Bei Schritt 330 wird eine korrigierte Proportionalkorrektur unter Verwendung der Spannungskorrektur von Schritt 326 ermittelt. Bei Schritt 332 wird das Solenoid mit der Kraft unter Verwendung der korrigierten Integralkorrektur, der Proportional-Integralkorrektur und des Steuerhaltetastverhältnisses betrieben. Sowohl die Proportionalkorrektur als auch die Integralkorrektur ändern das Steuerhaltetastverhältnis, um dieses gemäß der Varianz in der Spannung anzupassen. Wie durch Gleichung 9 dargestellt ist, kann das Quadrat des Korrekturfaktors verwendet werden, um die Summe des korrigierten Proportionalkorrekturfaktors und des korrigierten Integralkorrekturfaktors zu korrigieren. Um das Solenoid mit der Kraft von Schritt 332 zu betreiben, wird das Tastverhältnis jedoch angepasst, um die gewünschte Kraft zu erhalten.
  • Nun auf 6A Bezug nehmend, ist ein Graphik des Tastverhältnisses über der Ölströmung dargestellt.
  • In 6B ist eine Ölsteuerströmung für ein Tastverhältnis dargestellt, bei dem ein Gebiet 380 mit Null bar geschaffen wird. Wie man erkennen kann, ist die Steigung der Ölströmung gemäß der vorliegenden Offenbarung signifikant, was solche Systeme mit höherer mechanischer Verstärkung ermöglicht. Beide der Systeme, die in 6A und 6B dargestellt sind, weisen eine mittlere Parkposition auf. Bei 6A ist die mittlere Parkposition um 50% oder bei einem Tastverhältnis von 50% zentriert. 6B weist eine mittlere Parkposition zwischen 50% und 100% des Tastverhältnisses auf.
  • Fachleute können nun anhand der vorstehenden Beschreibung einsehen, dass die breiten Lehren der vorliegenden Offenbarung in einer Vielzahl von Formen implementiert werden können. Während diese Offenbarung in Verbindung mit speziellen Beispielen von diesen beschrieben wurde, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims (6)

  1. Steuermodul, das umfasst: ein Steuerhaltetastverhältnismodul, das ein Steuerhaltetastverhältnissignal erzeugt; ein Spannungskorrekturmodul, das ein Spannungskorrektursignal erzeugt; ein Korrekturmodul, das ein korrigiertes Proportionalkorrektursignal basierend auf einem Proportionalkorrektursignal und dem Spannungskorrektursignal erzeugt und das ein korrigiertes Integralkorrektursignal basierend auf einem Integralkorrektursignal und dem Spannungskorrektursignal erzeugt; und ein Kraftermittlungsmodul, das ein Tastverhältnis für einen Phasenstellertreiber basierend auf dem Steuerhaltesignal, dem korrigierten Proportionalkorrektursignal und dem korrigierten Integralkorrektursignal steuert.
  2. Steuermodul nach Anspruch 1, das ferner eine Nachschlagetabelle umfasst, um das Spannungskorrektursignal zu erzeugen.
  3. Steuermodul nach Anspruch 1, wobei das Spannungskorrekturmodul das Spannungskorrektursignal basierend auf einer Nominal-Systemspannung und einer Ist-Systemspannung ermittelt.
  4. Steuermodul nach Anspruch 1, wobei das Steuerhaltesignalmodul das Steuerhaltesignal in Ansprechen auf eine Solenoidspannung, ein Solenoidspulen-Temperatursignal, eine Motordrehzahl, ein Motoröltemperatursignal, ein Nockenphasensteller-Positionssignal, ein Nockenphasensteller-Winkelsignal und/oder eine Nominal-Systemspannung ermittelt.
  5. System, das umfasst: ein Steuermodul nach Anspruch 1; ein Ölsteuerventil, das mit einem Nockenphasensteller funktional verbunden ist; und einen Ventiltreiber, der in Ansprechen auf das Tastverhältnis arbeitet.
  6. System nach Anspruch 5, wobei der Ventiltreiber ein Solenoid umfasst.
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