DE102010021953A1

DE102010021953A1 - System und Verfahren zum Ermitteln einer Nockenwellenposition in einem Motor mit variabler zeitlicher Ventilsteuerung

Info

Publication number: DE102010021953A1
Application number: DE102010021953A
Authority: DE
Inventors: Yiran Powell Hu; Kenneth P. Rochester Hills Dudek; Shawn W. Columbus Midlam-Mohler; Yann G. Upper Arlington Guezennec; Stephen Columbus Yurkovich; Layne K. Plymouth Wiggins
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2030-05-29
Also published as: DE102010021953B4; CN101900048A; CN101900048B; US20100300387A1; US8096271B2

Abstract

Ein Steuermodul und -system umfasst ein Nockenwellen-Positionsmodul, das eine Nockenwellen-Positionsänderung einer Kurbelwelle ermittelt. Das Steuermodul umfasst auch ein Nockenphasensteller-Geschwindigkeitsmodul, das eine Geschwindigkeit eines Nockenphasenstellers basierend auf der Nockenwellen-Positionsänderung ermittelt. Ein Nockenphasensteller-Geschwindigkeitsmodul ermittelt einen Kompensationsfaktor basierend auf der Geschwindigkeit des Nockenphasenstellers. Ein Nockenpositions-Kompensationsmodul erzeugt ein korrigiertes Nockenpositionssignal basierend auf dem Kompensationsfaktor.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft variable Ventilbetätigungssysteme und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Ermitteln der Position der Nockenwelle.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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, während 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.
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 4.000 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.
Bei Motoren, die mit einer variablen zeitlichen Ventilsteuerung ausgestattet sind, stellt eine genaue Nockenpositionsmessung einen korrekten Betrieb des Verbrennungsmotors sicher. Bei gegenwärtigen GM-Motoren ist die verwendete Messung eine direkte Messung von einem Codierer mit vier Zähnen an der Nockenwelle. Jeder Zahn weist eine eindeutige Form auf, die eine spezielle Nockenpositionsmessung angibt, wenn sie detektiert wird. Die letzte Messung wird zur Verwendung durch verschiedene Controller in dem Speicher gespeichert. Insbesondere verwendet der Einlassladungs-Schätzalgorithmus diese Messung bei jedem Einlassereignis mit geringer Auflösung, um den Betrag der Ladung für jeden Zylinder zu berechnen.
Da die Codiererauflösung (Anzahl der Zähne) niedrig ist, gibt es üblicherweise eine erhebliche Verzögerung zwischen der Messungsaktualisierung und dem Ereignis mit niedriger Auflösung, das die Messung erfordert. Da sich der Nockenphasensteller während dieser Verzögerung weiterhin bewegt, kann die Messung ungenau werden. Bei einem Test wurde eine Differenz von bis zu fünf Grad zwischen der tatsächlichen Position und der gemessenen Position ermittelt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Nockenwellen-Positionsschätzer wird verwendet, um den Messfehler zu verringern, der durch die Verzögerung verursacht wird. Um dies zu erreichen, wird die Messungsverzögerung modelliert. Die Geschwindigkeit des Nockenphasenstellers wird geschätzt. Basierend auf dem Nockenphasensteller kann der Betrag einer Bewegung berechnet werden, die während der Verzögerung auftrat. Der Betrag der Bewegung kann verwendet werden, um eine Kompensation zu bilden, die zur Korrektur der Messung verwendet werden kann.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren, dass eine Nockenwellen-Positionsänderung ermittelt wird, dass eine Geschwindigkeit eines Nockenphasenstellers basierend auf der Nockenwellen-Positionsänderung ermittelt wird, dass ein Kompensationsfaktor basierend auf der Geschwindigkeit des Nockenphasenstellers ermittelt wird und dass ein korrigiertes Nockenpositionssignal basierend auf dem Kompensationsfaktor erzeugt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung umfasst ein Steuermodul ein Nockenwellen-Positionsmodul, das eine Nockenwellen-Positionsänderung einer Nockenwelle ermittelt. Das Steuermodul umfasst auch ein Nockenphasensteller-Geschwindigkeitsmodul, das eine Geschwindigkeit eines Nockenphasenstellers basierend auf der Nockenwellen-Positionsänderung ermittelt. Ein Nockenphasensteller-Geschwindigkeitsmodul ermittelt einen Kompensationsfaktor basierend auf der Geschwindigkeit des Nockenphasenstellers. Ein Nockenpositions-Kompensationsmodul erzeugt ein korrigiertes Nockenpositionssignal basierend auf dem Kompensationsfaktor.
Weitere Anwendungsgebiete 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 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein beispielhaftes Modul darstellt, welches das Verfahren der vorliegenden Offenbarung ausführt;
3 ist ein Zeitdiagramm eines Nockenphasenstellers in einer vollständig nach früh verstellten Position und in einer vollständig nach spät verstellten Position;
4 ist eine Graphik einer Nockenposition über der Zeit für zwei verschiedene Messungsszenarien;
5 ist eine Graphik eines Nockengradwinkels über Ereignissen für eine gemessene und eine befohlene Nockenposition;
6 ist eine Graphik von kompensierten Messungen und nicht kompensierten Messungen;
7 ist eine Graphik einer Abweichung zwischen kompensierten Messungen und nicht kompensierten Messungen; und
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben des Diagnosesystems der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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 1 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 49 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 aufweisen 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 die Position der Kurbelwelle 49 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 Auslassnockenwelle 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 Rollenschlepphebel (SRFF). Typischerweise arbeiten eigene SRFF-Mechanismen an jedem der Einlass- und Auslassventile 52 und 58 jedes Zylinders 48. Jeder Zylinder 48 umfasst beispielsweise 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 dem Nocken mit niedrigem Hub bzw. dem Nocken mit hohem Hub. Während des ”normalen” Betriebs (d. h. eines Betriebs mit niedrigem Hub oder eines Zustands 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. eines Zustands 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 Phasenstelleraktuator 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 der Kurbelwelle 49 des Motors 42 an und erzeugt ein Motordrehzahlsignal in Umdrehungen pro Minute (RPM).
Ein Einlassnockenwellen-Positionssensor 74 kann ein Einlassnockenwellen-Positionssensorsignal erzeugen, das der Position der Einlassnockenwelle entspricht. Der Einlassnockenwellen-Positionssensor 74 kann ein Rad mit vier Zähnen umfassen, das eine Umdrehung für jeden Motorzyklus vollendet. Wie oben erwähnt wurde, kann es eine Verzögerung zwischen den Nockenwellen-Positionsmessungen und ihrer Verwendung in den Motorsteueralgorithmen geben, wie beispielsweise bei einer Voraussage der Luftmasse in dem Zylinder. Ein Auslassnockenwellen-Positionssensor 76 kann an der Auslassnockenwelle 60 positioniert sein, um ein ähnliches Signal zu erzeugen. Sowohl die Einlass- als auch die Auslassnockenwelle können von der vorliegenden Offenbarung profitieren.
Ein Steuermodul 80 umfasst einen Prozessor und einen Speicher, wie beispielsweise einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM) und/oder einen anderen geeigneten elektronischen Speicher. Das Steuermodul 80 kann Signale von verschiedenen Sensoren empfangen und ein korrigiertes Nockenwellen-Positionssignal zur Verwendung durch verschiedene Motorsteuerfunktionen erzeugen, wie beispielsweise eine Beendigung der Beladung mit Luft. Das Steuermodul 80 kann eine Eingabe von anderen Sensoren 82 des beispielhaften Fahrzeugs 40 empfangen, die Sauerstoffsensoren, Motorkühlmittel-Temperatursensoren und/oder Luftmassenströmungssensoren umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Nun auf 3 Bezug nehmend, ist das Steuermodul 80 in weiterem Detail gezeigt. Das Steuermodul 80 umfasst ein Nockenwellen-Positionsmodul 110, das Nockenwellen-Positionssignale erzeugt, die der Position der Nockenwelle entsprechen. Wie oben erwähnt wurde, kann das Nockenwellen-Positionsmodul 110 mit dem Nockenwellen-Positionssensor in Verbindung stehen. Das Nockenwellen-Positionsmodul kann mit dem Einlassnockenwellen-Positionssensor 74, dem Auslassnockenwellen-Positionssensor 76 oder mit beiden in Verbindung stehen. Ein Phasensteller-Verzögerungsmodul 112 erzeugt ein Phasensteller-Verzögerungssignal anhand von Kurbelwellen-Winkelgraden. Das Steuermodul 80 umfasst ein Kurbelwellen-Positionsmodul 114, das ein Kurbelwellen-Positionssignal erzeugt. Das Kurbelwellen-Positionsmodul 110, das Phasensteller-Verzögerungsmodul 112 und das Kurbelwellen-Positionsmodul 114 stehen mit einem Messungsverzögerungsmodul 116 in Verbindung. Das Messungsverzögerungsmodul 116 ermittelt eine Messungsverzögerung zwischen den Einlassereignissen mit niedriger Auflösung und der letzten Positionsaktualisierung von der Codierermessung. Die Messungsverzögerung ist eine affine Funktion der Nockenwellenposition. Die Einheit der Messungsverzögerung ist Kurbelwinkelgrade. k soll das k-te Einlassereignis mit niedriger Auflösung (Niedrigauflösungs-Einlassereignis) repräsentieren. Dann ist die Verzögerung zu der Zeit k gegeben durch D (k) = α·CAM(k) + β (1)
Die Konstanten α und β können direkt aus dem Zeitdiagramm berechnet werden. 3 zeigt eine Darstellung. Um α und β zu berechnen, wird die Messungsverzögerung in dem Diagramm ermittelt, wenn der Nockenphasensteller vollständig nach früh verstellt ist. Die nach früh verstellte Verzögerung ist eine Verzögerung D₁, und die Nockenposition bei der vollständig nach früh verstellten Position des Nockenphasenstellers ist C₁. Die Messungsverzögerung wird anschließend ermittelt, wenn der Nockenphasensteller vollständig nach spät verstellt ist. Die Verzögerung der nach spät verstellten Position des Nockenphasenstellers ist D₂. Die Nockenposition bei der vollständig nach spät verstellten Position des Phasenstellers ist C₂. Dies ergibt zwei Paare von Werten, die der Gleichung (1) genügen (nämlich (C₁, D₁) und (C₂, D₂)). Anschließend können α und β in dem Messungsverzögerungsmodul 116 wie folgt berechnet werden:
Das Messungsverzögerungsmodul 116 kann mit einem Nockenphasensteller-Geschwindigkeitsmodul 118 in Verbindung stehen. Die Nockenwellen-Positionssignale von dem Nockenwellen-Positionsmodul 110 können auch an das Nockenphasensteller-Geschwindigkeitsmodul 118 geliefert werden. Die Geschwindigkeit des Nockenphasenstellers kann mittels einer Rückwärtsdifferenz berechnet werden. R(k) soll die Änderung in der Nockenpositionsmessung zwischen Ereignis k und k – 1 sein, d. h. R(k) = CAM(k) – CAM(k – 1) (3) wobei die Einheit von R(k) Nockenwellengrade ist. Diese Änderung in der Nockenposition ist über 180 – D(k) + D(k + 1) (4) Kurbelwinkelgrade aufgetreten. Die Geschwindigkeit des Nockenphasenstellers wird durch V(k) repräsentiert, mit den Einheiten Nockengrad pro Kurbelgrade. Dann ist V(k) gegeben durch V(k) = R(k)/(180 – D(k) + D(k + 1)) (5)
Das Nockenphasensteller-Geschwindigkeitssignal V(k) wird an ein Nocken-Kompensationspositionsmodul 120 übertragen. Das Nocken-Kompensationspositionsmodul 120 empfängt auch ein Messungsverzögerungssignal D(k). Das Nocken-Kompensationspositionsmodul 120 erzeugt eine geschätzte Nockenposition bei *K, die gegeben ist durch CAM(k) + D(k)·V(k) (6) wobei CAM(k) die Nockenpositionsmessung ist, V(k) die Nockengeschwindigkeit ist, und D(k) eine Verzögerung ist. Sowohl D(k) als auch V(k) können gemeinsam oder separat als Kompensationsfaktoren bezeichnet werden.
Das Steuermodul 80 umfasst ein Zeitplanungsmodul 122. 4 stellt zwei verschiedene Szenarien dar, die den Nockenwellenmessungen entsprechen. Das erste Szenario stellt keine Änderung in der Geschwindigkeit dar, da die Nockenposition CAM(k) und die Nockenposition CAM(k – 1) auf der Kurve 130 liegen. Bei Szenario zwei entwickelt sich eine große Änderung in der Geschwindigkeit und in der Richtung zwischen der Nockenposition CAM(k – 1)' und der Nockenposition CAM(k)'. Wie 4 darstellt, wird die Positionskompensation dann nicht länger gültig sein, wenn sich die Geschwindigkeit des Phasenstellers während der Verzögerung signifikant ändert. Der Nockenpositionsbefehl kann verwendet werden, um die Geschwindigkeitsänderung vorauszusagen, da es eine Verzögerung zwischen einer Befehlsänderung und der Aktuatorbewegung gibt, wie in 5 gezeigt ist. Der Kompensationsfaktor wird anschließend an andere Motorsteuermodule übertragen, wie beispielsweise ein Luftladungsschätzmodul 124. Basierend auf dem korrigierten Positionssignal kann das Luftladungsschätzmodul eine genauere Luftladungsschätzung liefern. Wenn das Zeitplanungsmodul 122 ermittelt, dass keine Kompensation erforderlich ist, überträgt das Zeitplanungsmodul lediglich das nicht korrigierte Positionssignal an das Luftladungsschätzmodul 124.
Die Verzögerung zwischen dem Befehl und der Betätigung kann experimentell evaluiert werden. d_p soll die Verzögerung des Phasenstelleraktuators zwischen dem Befehl und der Betätigung sein. Diese Verzögerung ist eine Funktion der RPM, da der Phasensteller mit einer zeitbasierten und nicht auf Ereignissen basierten Steuerung betätigt wird. Die Zeitplanungslogik in dem Luftladungsschätzmodul 124, die zu verwenden ist, nachdem die Verzögerungsfunktion gefunden ist, lautet wie folgt: Bei einem Ereignis k soll d_p(k) die Aktuatorverzögerung sein, die für dieses Ereignis berechnet wird; wenn die Trajektorie der befohlenen Position bei Ereignissen k – d_np(k) – 1, k – d_np(k) und k – d_np(k) + 1 eine Richtungsänderung mit einer Größe von mehr als drei Nockengraden zeigt, dann wird der Kompensationsfaktor nicht verwendet; bei allen anderen Szenarien sollte der Prädiktor verwendet werden, um die Messung zu verbessern.
Nun auf 6 Bezug nehmend, ist eine Graphik von Messungen über der Zeit für Befehle und Messungen gezeigt. Wie man sehen kann, werden die befohlenen Messungen nach den wahren Messungen ausgeführt.
Nun auf 7 Bezug nehmend, wird ein Vergleich der Abweichung zwischen den kompensierten Messungen und den nicht kompensierten Messungen geliefert.
Nun auf 8 Bezug nehmend, ist ein Verfahren zum Betreiben des Diagnosesystems dargelegt. Bei Schritt 210 wird die Verzögerung zwischen dem Befehl und der Betätigung für ein Ereignis geliefert. Bei Schritt 212 wird die Befehlsänderungsrate ermittelt, die eine Rückwärtsdifferenz für eine Zeit k – dp und k – dp + 1 ist. Die befohlenen Raten können als DeltaC1 und DeltaC2 dargestellt werden. Wenn bei Schritt 214 sowohl DeltaC1 als auch DeltaC2 kleiner als oder gleich Null sind und DeltaC2 minus DeltaC1 kleiner als ein Schwellenwert ist, wird bei Schritt 216 eine kompensierte Messung verwendet. Bei Schritt 218 wird die kompensierte Messung verwendet, um eine Motorfunktion zu steuern.
Wenn DeltaC1 und DeltaC2 bei Schritt 214 nicht beide kleiner als oder gleich Null sind oder DeltaC2 minus DeltaC1 nicht kleiner als der Schwellenwert ist, wie beispielsweise drei, ermittelt Schritt 220, ob sowohl DeltaC1 als auch DeltaC2 größer oder gleich Null sind und ob die Differenz zwischen DeltaC2 und DeltaC3 größer als ein negativer Schwellenwert ist. Wenn der obige Vergleich wahr ist, wendet Schritt 216 eine kompensierte Messung an. Wenn der obige Vergleich nicht wahr ist, verwendet Schritt 222 eine nicht kompensierte Messung, um die Motorfunktion zu steuern. Für die obige Darstellung wird der Einfachheit halber angenommen, dass die Messung eine um drei Abtastwerte verzögerte Version des Befehls ist.
Es wird auch angenommen, dass die Verzögerung zwischen dem Abrufen der Positionsdaten und der Messung exakt die Hälfte der Abtastdauer ist. Es wird angenommen, dass die wahre Messung die lineare Interpolation zwischen den zwei Messungen ist, zwischen denen das Abrufen der Daten erfolgt. Verschiedene Variablen können evaluiert werden. Zuerst die nicht kompensierte Messung, die grundsätzlich die letzte Messung ist, die in dem Speicher gehalten wird. Die nächste ist die Kompensationsmessung, bei der die Kompensation immer angewendet wird. Zuletzt folgt die kompensierte Messung mit Logik, bei der die Kompensation basierend auf der zuvor dargestellten Logik angewendet wird. Diese Logik ist in Schritt 220 dargelegt. Wie 6 darstellt, weist die kompensierte Messung klare Nachteile auf, wenn eine große Änderung in der Phasenstellerrichtung eine unvertretbare Überkompensation bewirkt. Die kompensierte Messung mit Logik verbessert, dass das Entfernen der Überkompensation in allen Fällen außer einem (bei dem eine kleine Richtungsänderung die Logik nicht getriggert hat) zu einer besseren Messung als die nicht kompensierte Messung führen könnte. In diesem Fall kann der Schwellenwert jedoch auf etwas anderes als drei geändert werden. Beispielsweise minus drei, wie es bei Schritt 220 vorgesehen ist.
Durch die Verwendung des Kompensationsfaktors für die Nockenmessung wird eine genauere Ermittlung der Nockenposition für verschiedene Motorfunktionen geschaffen. Die Verwendung der kompensierten Nockenmessung kann dem Motor erlauben, sowohl die Kraftstoffwirtschaftlichkeit als auch die Emissionsabgaben zu verbessern.
Fachleute können nun anhand der vorstehenden Beschreibung einsehen, dass die breiten Lehren der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Formen implementiert werden können. Während diese Erfindung 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

Steuermodul zum Steuern eines Motors, das umfasst: ein Nockenwellen-Positionsmodul, das eine Nockenwellen-Positionsänderung einer Nockenwelle ermittelt; ein Nockenphasensteller-Geschwindigkeitsmodul, das eine Geschwindigkeit eines Nockenphasenstellers basierend auf der Nockenwellen-Positionsänderung ermittelt; ein Nockenphasensteller-Geschwindigkeitsmodul, das einen Kompensationsfaktor basierend auf der Geschwindigkeit des Nockenphasenstellers ermittelt; und ein Nockenpositions-Kompensationsmodul, das ein korrigiertes Nockenpositionssignal basierend auf dem Kompensationsfaktor erzeugt.
Steuermodul nach Anspruch 1, das ferner ein Messungsverzögerungsmodul umfasst, das eine Kurbelwellenverzögerungszeit basierend auf einer Nockenphasenstellerposition erzeugt, und wobei der Kompensationsfaktor auf der Geschwindigkeit des Nockenphasenstellers und auf der Kurbelwellenverzögerungszeit basiert.
Steuermodul nach Anspruch 1, das ferner ein Messungsverzögerungsmodul umfasst, das eine Kurbelwellenverzögerungszeit basierend auf einer Nockenphasenstellerposition und einer Nockenphasenstellerverzögerung erzeugt, und wobei der Kompensationsfaktor auf der Geschwindigkeit des Nockenphasenstellers und der Kurbelwellenverzögerungszeit basiert.
Steuermodul nach Anspruch 1, das ferner ein Messungsverzögerungsmodul umfasst, das eine Kurbelwellenverzögerungszeit basierend auf einer ersten Nockenphasenstellerposition in einem nach früh verstellten Nockenzustand und einer ersten Nockenphasenstellerverzögerung in dem nach früh verstellten Nockenzustand sowie basierend auf einer zweiten Phasenstellerposition in einem nach spät verstellten Nockenzustand und einer zweiten Nockenphasenstellerverzögerung in dem nach spät verstellten Nockenzustand erzeugt, und wobei das Nockenpositions-Kompensationsmodul den Kompensationsfaktor basierend auf der Geschwindigkeit des Nockenphasenstellers und der Kurbelwellenverzögerungszeit erzeugt.
Steuermodul nach Anspruch 1, das ferner ein Luftladungsschätzmodul umfasst, das eine Luftladungsschätzung in Ansprechen auf das korrigierte Nockenpositionssignal erzeugt.
Steuermodul nach Anspruch 1, das ferner ein Zeitplanungsmodul umfasst, das den Kompensationsfaktor mit einem Schwellenwert vergleicht, und wobei das Zeitplanungsmodul dann, wenn der Kompensationsfaktor größer als der Schwellenwert ist und sich eine Nockenrichtung ändert, ein nicht korrigiertes Nockenpositionssignal erzeugt.
Steuermodul nach Anspruch 1, das ferner ein Zeitplanungsmodul umfasst, das den Kompensationsfaktor mit einem Schwellenwert vergleicht, und wobei das Zeitplanungsmodul dann, wenn der Kompensationsfaktor größer als der Schwellenwert ist, ein nicht korrigiertes Nockenpositionssignal erzeugt.
Steuermodul nach Anspruch 1, das ferner ein Kurbelwellen-Positionsmodul umfasst, das eine Kurbelwellenposition ermittelt, und wobei das Nockenphasensteller-Geschwindigkeitsmodul eine Geschwindigkeit eines Nockenphasenstellers basierend auf der Nockenwellen-Positionsänderung und der Kurbelwellenposition ermittelt.
Steuermodul nach Anspruch 1, wobei die Nockenwelle eine Einlassnockenwelle umfasst.