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Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren zum Betreiben eines Motors mit veränderlicher Nockensteuerung (VCT, kurz vom engl. Variable Cam Timing).
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Hintergrund und Zusammenfassung
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Verbrennungsmotoren können veränderliche Nockensteuerung (VCT) nutzen, um Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Emissionsleistung eines Fahrzeugs zu verbessern. Ein Beispiel einer veränderlichen Nockensteuerung nutzt eine öldruckbetätigte Vorrichtung (OPA, kurz vom engl. Oil Pressure Actuated Device), beispielsweise einen Flügelzellen-Nockenversteller. Der Versteller kann durch ein elektromechanisch betätigtes Schieberventil gesteuert werden, das Ölstrom zur einen oder anderen Seite der Flügelzelle leitet. Die Leistung dieser Vorrichtung ist somit von Öldruck abhängig, der eine Funktion von Motordrehzahl und Lecken durch verschiedene Ölsubsysteme sein kann. Daher kann die öldruckbetätigte Vorrichtung bei niedrigen Motordrehzahlen oder wenn die Hydrauliksubsysteme hohen Ölaustritt aufweisen, eine unannehmbare Leistung haben.
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Ein beispielhaftes VCT-System umfasst einen Flügelzellen-Aktor sowie eine optionale Vorspannfeder, um die Nockensteuerzeiten in einer Grundstellung zu halten, wenn ungenügend Öldruck zur Verfügung steht, um die Stellung des Aktors mittels des Schieberventils zu steuern. Zum Beispiel können die Grundsteuerzeiten voll auf spät verstellte Steuerzeiten sein, die für Motorstarten erwünscht sind, da typischerweise während Motorstartbetrieb kein ausreichender Öldruck zur Verfügung steht.
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Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass OPA-Nockenversteller besonders zu Ölaustritt und langsamer Reaktionszeit neigen, wenn sie durch eine durch das Schieberventil gesteuerte hydraulische Betätigungskraft bei Grundsteuerzeiten gehalten werden. Unter dieser Bedingung wird im Einzelnen das Schieberventil in einer voll auf spät verstellenden Betätigungsstellung positioniert, da die voll auf spät verstellende Betätigungsstellung häufig der Standardzustand (abgeschaltete Zustand) des Schieberventils ist. Bei einem nockengespeisten öldruckbetätigten System kann es zum Beispiel zwischen den Frühverstell- und Spätverstell-Öldurchlässen in dem Nockenzapfenlager aufgrund der Druckdifferenz zwischen den beiden Durchlässen zu Ölaustritt kommen. In der Grundstellung beaufschlagt das Öl die Grundstellungsöldurchlässe in dem Zapfenlager voll mit Druck. Da das Ölsteuerventil in der abgeschalteten Stellung eine Öffnung voll druckbeaufschlagt und die andere zum Tank (zur Atmosphäre) hin offen haben kann, kann zu viel Öl über den kleinen radialen Freiraum und den seitlichen Dichtungserhebungsabstand zwischen den beiden Durchlässen in dem Nockenzapfen strömen (von dem hohen zu dem niedrigen Druck strömen). Ölstrom durch die Öldurchlässe und aus der Ablauföffnung in dem Schieberventil kann den Öldruck in der Hauptleitung verringern und somit in dem System einen signifikanten Öldruckabfall erzeugen.
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Somit umfasst eine Vorgehensweise zum Angehen der vorstehenden Probleme ein Verfahren zum Steuern eines Motors, wobei der Motor einen hydraulisch betätigten Aktor eines veränderlichen Zylinderventils umfasst, der mit einem Zylinderventil des Motors gekoppelt ist. Der Aktor wird durch ein hydraulisches Ventil gesteuert, das über mehrere Bereiche verstellbar ist, einschließlich eines ersten Bereichs, der eine Hydraulikkraft in einer ersten Richtung auf den Aktor hin zu einer ersten Endstellung erzeugt, eines zweiten Bereichs, der eine Hydraulikkraft in einer zweiten entgegengesetzten Richtung auf den Aktor hin zu einer zweiten Stellung am gegenüberliegenden Ende erzeugt, und eines neutralen Bereichs zwischen dem ersten und zweiten Bereich. Das Verfahren umfasst während ausgewählter Bedingungen und bei Halten des Aktors bei der ersten Endstellung durch eine Vorspannfeder das Verstellen des Ventils in den ersten Bereich und näher zu dem neutralen Bereich als zu einer Grenze voller Betätigung des ersten Bereichs. In einem Beispiel kann der Aktor des veränderlichen Zylinderventils ein System für veränderliche Nocksteuerung umfassen, das weiterhin in einen Nockenzapfen integrierte Öldurchlässe umfasst. In einem anderen Beispiel umfasst der hydraulisch betätigte Aktor des veränderlichen Zylinderventils einen Flügelzellenaktor für veränderliche Nockensteuerung-, der eine Vorspannfeder aufweist, die den Aktor hin zu einer auf spät verstellten Nockensteuerzeit-Grundstellung vorspannt.
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Bei Arbeiten mit dem Aktor für veränderliche Nockensteuerung bei Grundsteuerzeiten, beispielsweise während Leerlaufbedingungen, kann das Ventil auf diese Weise weg von der Vollbetätigungsgrenze des ersten Bereichs verstellt werden, wodurch Ölaustritt, beispielsweise über einen Nockenzapfen, verringert wird. Dieses verringerte Austreten kann somit den Hauptleitungsdruck steigern und die Leistung anderer Hydrauliksysteme in dem Motor verbessern. Weiterhin ist eine solche Positionierung des Ventils annehmbar, da der Aktor immer noch bei Grundsteuerzeiten gehalten werden kann. Wenn ferner erwünscht ist, die Nockensteuerzeiten weg von Grundsteuerzeiten zu bewegen, kann eine schnellere Reaktion (z. B. Bewegung in der Frühverstellrichtung) erreicht werden, da weniger Spätverstelldruck überwunden werden muss.
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Es versteht sich, dass die vorstehende Zusammenfassung vorgesehen ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der eingehenden Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll nicht Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands festlegen, dessen Schutzumfang einzig durch die Ansprüche dargelegt ist, die auf die eingehende Beschreibung folgen. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung dargelegte Nachteile lösen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Teilansicht eines Motors und zugehöriger Systeme.
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2 zeigt ein Blockdiagramm eines Motorschmiersystems.
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3A und 3B zeigen einen beispielhaften VCT-Versteller und ein Hydrauliksystem.
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4 zeigt ein Übersichtsflussdiagramm zum Senden eines VCT-Versteller-Befehls unter ausgewählten Bedingungen gemäß der vorliegenden Offenbarung, um Verstellerlecks zu verringern und Verstellerreaktionszeit zu verbessern.
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5–6 stellen prophetische beispielhafte Daten dar, die die neutrale Haltestellung (Null-Haltestellung) des Aktors und in einem Beispiel erreichten erhöhten Druck veranschaulichen.
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Eingehende Beschreibung
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Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Steuern eines Motors eines Fahrzeugs, wobei der Motor ein veränderliches Zylinderventilsystem aufweist, beispielsweise veränderliche Nockensteuerung (VCT). Zum Beispiel kann der Motor (wie der in 1 veranschaulichte) einen VCT-Versteller umfassen, um die Nockensteuerzeiten (beispielsweise einen Betrag an Nockenspätverstellung oder Nockenfrühverstellung) zu verstellen, wobei der Versteller in einem Hydrauliksystem (wie in 2 beschrieben) enthalten ist. Weiterhin kann der Motor ein entsprechendes Hydrauliksteuerungssystem mit einem Schieberventil, wie es in 3A und 3B gezeigt ist, umfassen. Das Hydrauliksystem und somit die Nockensteuerzeiten können unter Verwenden eines Steueralgorithmus, wie er in 4 gezeigt ist, verstellt werden, um Ölaustritt zu verringern und/oder Öldruck während Motorbetrieb mit dem Nockenversteller in einer Grundstellung anzuheben. In einem bestimmten Beispiel umfasst die Routine während Motorleerlaufbedingungen, bei denen die Nockensteuerzeiten zur Grundsteuerzeiten hin befohlen werden, das Verstellen des Schieberventils zu einem Bereich weg von einer neutralen Stellung/Nullstellung des Schieberventils, wie in 5 veranschaulicht ist. Auf diese Weise ist es möglich, Öldruck über einem Nockenzapfen zu verringern, während die Nockensteuerzeiten in der Grundstellung gehalten wird, wodurch Ölaustritt verringert und/oder Öldruck erhöht wird, wie durch die prophetischen Testergebnisse von 6 gezeigt wird.
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1 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Brennraums oder Zylinders eines Verbrennungsmotors 10 dar. 1 zeigt, dass der Motor 10 Steuerungsparameter von einem Steuersystem, das ein Steuergerät 12 umfasst, sowie Eingabe von einem Fahrzeugbediener 190 mittels einer Eingabevorrichtung 192 entgegennehmen kann. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 192 ein Gaspedal und einen Pedalstellungssensor 194 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalstellungssignals PP.
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Der Zylinder (hierin auch „Brennraum”) 30 des Motors 10 kann Brennraumwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 umfassen. Der Kolben 36 kann mit einer Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass eine Hubbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 40 kann mittels eines Getriebesystems mit mindestens einem Antriebsrad eines Personenfahrzeugs gekoppelt sein. Weiterhin kann ein Anlasser mittels einer Schwungscheibe mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Startbetrieb des Motors 10 zu ermöglichen. Die Kurbelwelle 40 ist mit einer Ölpumpe 208 gekoppelt, um das Ölschmiersystem 200 des Motors (die Kopplung der Kurbelwelle 40 mit der Ölpumpe 208 ist nicht gezeigt) mit Druck zu beaufschlagen. Ein Gehäuse 136 ist mittels einer (nicht gezeigten) Steuerkette oder eines Steuerriemens mit der Kurbelwelle 40 hydraulisch gekoppelt.
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Der Zylinder 30 kann mittels eines Ansaugkrümmers oder Einlasskanals 44 Ansaugluft aufnehmen. Der Einlassluftkanal 44 kann mit anderen Zylindern des Motors 10 zusätzlich zu dem Zylinder 30 in Verbindung stehen. In manchen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Einlasskanäle eine Ladevorrichtung, beispielsweise einen Turbolader oder Lader, umfassen. Ein Drosselsystem, das eine Drosselklappe 62 umfasst, kann zum Verändern des Durchsatzes und/oder des Drucks von Ansaugluft, die den Motorzylindern geliefert wird, entlang eines Einlasskanals des Motors vorgesehen sein. In diesem bestimmten Beispiel ist die Drosselklappe 62 mit einem Elektromotor 94 gekoppelt, so dass die Stellung der ellipsenförmigen Drosselklappe 62 mittels des Elektromotors 94 von dem Steuergerät 12 gesteuert wird. Diese Konfiguration kann als elektronische Drosselsteuerung (ETC, kurz vom engl. Electronic Throttle Control) bezeichnet werden und kann auch während Leerlaufdrehzahlsteuerung genutzt werden.
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Der Brennraum 30 ist mit dem Ansaugkrümmer 44 und dem Abgaskrümmer 48 mittels jeweiliger Einlassventile 52a und 52b (nicht gezeigt) und Auslassventile 54a und 54b (nicht gezeigt) in Verbindung stehend gezeigt. Während somit vier Ventile pro Zylinder verwendet werden können, können in einem anderen Beispiel auch ein einzelnes Einlass- und ein einzelnes Auslassventil pro Zylinder verwendet werden. In einem noch anderen Beispiel können zwei Einlassventile und ein Auslassventil pro Zylinder verwendet werden.
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Der Abgaskrümmer 48 kann von anderen Zylindern des Motors 10 zusätzlich zu dem Zylinder 30 Abgase aufnehmen. Ein Abgassensor 76 ist stromaufwärts eines Katalysators 70 mit dem Abgaskrümmer 48 gekoppelt gezeigt (wobei der Sensor 76 diversen unterschiedlichen Sensoren entsprechen kann). Der Sensor 76 kann zum Beispiel ein beliebiger von vielen bekannten Sensoren zum Liefern eines Hinweises auf das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von Abgas sein, beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor, ein UEGO, ein Zweizustandssauerstoffsensor, ein EGO, ein HEGO oder ein HC- oder CO-Sensor. Eine Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 72 ist stromabwärts des Katalysators 70 positioniert gezeigt. Die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 72 kann ein Dreiwegekatalysator, ein NOx-Filter, verschiedene andere Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen oder Kombinationen derselben sein.
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In manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 92 zum Auslösen von Verbrennung umfassen. Eine Zündanlage 88 kann dem Brennraum 30 unter ausgewählten Betriebsmodi mittels einer Zündkerze 92 als Reaktion auf ein Zündfrühverstellungssignal SA von dem Steuergerät 12 einen Zündfunken liefern. In manchen Ausführungsformen kann aber auf die Zündkerze 92 verzichtet werden, beispielsweise wenn der Motor 10 eine Verbrennung durch Selbstzündung oder Einspritzung von Kraftstoff auslösen kann, wie es bei manchen Dieselmotoren der Fall sein kann.
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In manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zum Liefern von Kraftstoff zu diesem konfiguriert sein. Als nicht einschränkendes Beispiel ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66A zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 proportional zu der Pulsweite eines Signals dfpw, das von dem Steuergerät 12 mittels eines elektronischen Treibers 68 empfangen wird, direkt mit dem Zylinder 30 gekoppelt gezeigt. Auf diese Weise liefert die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66A eine als Direkteinspritzung bekannte Einspritzung (hierin nachstehend als „DI” bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 30.
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Das Steuergerät 12 ist als Mikrocomputer gezeigt, welcher umfasst: einen Mikroprozessor 102, Input/Output-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem besonderen Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt wird, einen Arbeitsspeicher 108, einen batteriestromgestützten Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Das Steuersystem 12 ist gezeigt, wie es von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren verschiedene Signale zusätzlich zu den bereits erläuterten Signalen empfängt, darunter: eine Messung der eingeleiteten Luftmasse (MAF) von einem Luftmengenmesser 100, der mit der Drossel 20 gekoppelt ist; Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit einem Kühlmantel 114 gekoppelten Temperaturfühler 112; ein Zündungsprofil-Aufnehmersignal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 40 gekoppelten Hallgeber 118; und eine Drosselstellung TP von einem Drosselstellungssensor 20; ein Krümmerunterdrucksignal MAP von einem Sensor 122; einen Hinweis auf Klopfen von einem Klopfsensor 182; und einen Hinweis auf absolute oder relative Umgebungsfeuchte von einem Sensor 180. Ein Motordrehzahlsignal RPM wird von dem Steuergerät 12 aus dem Signal PIP in herkömmlicher Weise erzeugt, und ein Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor liefert einen Hinweis auf Unterdruck oder Druck in dem Ansaugkrümmer. Während stöchiometrischen Betriebs kann dieser Sensor einen Hinweis auf Motorlast geben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit Motordrehzahl eine Schätzung von Füllung (einschließlich Luft) geben, die in den Zylinder eingelassen wird. In einem Beispiel erzeugt der Sensor 118, der auch als Motordrehzahlsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Pulsen pro Umdrehung der Kurbelwelle.
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In diesem bestimmten Beispiel wird die Temperatur Tcat1 des Katalysators 70 durch einen Temperatursensor 124 vorgesehen und die Temperatur Tcat2 der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 72 wird von einem Temperatursensor 126 vorgesehen. In einer anderen Ausführungsform können die Temperatur Tcat1 und die Temperatur Tcat2 aus Motorbetrieb gefolgert werden.
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Weiter mit 1 ist ein System für veränderliche Nockenwellensteuerung (VCT) gezeigt. In diesem Beispiel ist ein System mit oben liegender Nockenwelle veranschaulicht, wenngleich andere Vorgehensweisen verwendet werden können. Im Einzelnen wird die Nockenwelle 130 des Motors 10 mit Kipphebeln 132 und 134 zum Betätigen der Einlassventile 52a, 52b und der Auslassventile 54a, 54b in Verbindung stehend gezeigt. Das VCT-System 19 kann öldruckbetätigt (OPA), nockenmomentbetätigt (CTA) oder eine Kombination davon sein. Durch Verstellen von mehreren hydraulischen Ventilen, um dadurch ein Hydraulikfluid, beispielsweise Motoröl, in den Hohlraum (beispielsweise einen Frühverstellraum oder einen Spätverstellraum) eines Nockenwellenversteller zu leiten, können Ventilsteuerzeiten geändert werden, d. h. auf früh oder spät verstellt werden. Wie hierin weiter ausgeführt ist, kann der Betrieb der hydraulischen Steuerventile durch jeweilige Steuersolenoide gesteuert werden. Im Einzelnen kann ein Motorsteuergerät ein Signal zu den Solenoiden übermitteln, um einen Ventilschieber zu bewegen, der das Strömen von Öl durch den Verstellerhohlraum regelt. Vor- und Frühverstellen von Nockensteuerzeiten bezeichnet, wie es hierin verwendet wird, relative Nockensteuerzeiten, da nur zum Beispiel eine voll auf früh verstellte Stellung bezüglich des oberen Totpunkts immer noch ein auf spät verstelltes Einlassventilöffnen vorsehen kann.
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Die Nockenwelle 130 ist mit einem Gehäuse 136 direkt verbunden. Das Gehäuse 136 bildet ein Zahnrad mit mehreren Zähnen 138. Das Gehäuse 136 ist in der beispielhaften Ausführungsform mittels einer Steuerkette oder eines Steuerriemens (nicht dargestellt) mit der Kurbelwelle 40 mechanisch verbunden. Daher drehen das Gehäuse 136 und die Nockenwelle 130 bei Drehzahlen, die im Wesentlichen zueinander gleich und zur Kurbelwelle synchron sind. In einer anderen Ausführungsform, zum Beispiel in einem Viertaktmotor, können das Gehäuse 136 und die Kurbelwelle 40 mechanisch mit der Nockenwelle 130 gekoppelt sein, so dass das Gehäuse 136 und die Kurbelwelle 40 bei einer anderen Drehzahl synchron drehen als die Nockenwelle 130 (z. B. ein Verhältnis von 2:1, wobei die Kurbelwelle bei der doppelten Drehzahl der Nockenwelle dreht). In der anderen Ausführungsform können die Zähne 138 mechanisch mit der Nockenwelle 130 gekoppelt sein. Durch Manipulieren der Hydraulikkopplung, wie später hierin beschrieben wird, kann die relative Position der Nockenwelle 130 zur Kurbelwelle 40 durch Hydraulikdrücke in einem Spätverstellraum 142 und einem Frühverstellraum 144 (in 3 nicht gezeigt, aber in 1 gezeigt) verändert werden. Durch Zulassen, dass Hydraulikfluid hohen Drucks in den Spätverstellraum 142 eintritt, wird die relative Beziehung zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 auf spät verstellt. Somit öffnen und schließen die Einlassventile 52a, 52b und Auslassventile 54a, 54b im Verhältnis zur Kurbelwelle 40 früher als normal. Durch Zulassen, dass Hydraulikfluid hohen Drucks in den Frühverstellraum 144 eintritt, wird analog die relative Beziehung zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 auf früh verstellt. Dadurch öffnen und schließen die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b im Verhältnis zur Kurbelwelle 40 zu einem Zeitpunkt später als normal.
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Während dieses Beispiel ein System zeigt, bei dem die Steuerzeiten von Einlass- und Auslassventilen gleichzeitig gesteuert werden, können veränderliche Einlassnockensteuerzeiten, veränderliche Auslassnockensteuerzeiten, duale unabhängige veränderliche Nockensteuerzeiten, duale gleiche veränderliche Nockensteuerzeiten oder andere veränderliche Nockensteuerzeiten verwendet werden. Ferner kann auch veränderlicher Ventilhub verwendet werden. Nockenwellenprofilumschalten kann weiterhin verwendet werden, um unterschiedliche Nockenprofile unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen vorzusehen. Des Weiteren kann der Ventiltrieb Rollenschlepphebel, direkt wirkende Tassenstößel, elektrohydraulische oder andere alternative Kipphebel umfassen.
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Weiter mit dem System für veränderlichen Nockensteuerzeiten ermöglichen Zähne 138, die mit der Nockenwelle 130 synchron drehen, eine Messung der relativen Nockenposition mittels eines Nockensteuersensors 150, der ein Signal VCT zum Steuergerät 12 liefert. Zähne 1, 2, 3 und 4 werden bevorzugt zur Messung der Nockensteuerzeiten verwendet und sind gleichmäßig beabstandet (zum Beispiel in einem V-8-Motor mit dualer Reihe um 90 Grad voneinander beabstandet), während ein Zahn 5 zur Zylinderidentifizierung verwendet werden kann. Ferner sendet das Steuergerät 12 Steuersignale (LACT, RACT) zu (nicht dargestellten) herkömmlichen Solenoidventilen, um das Strömen von Hydraulikfluid entweder in den Spätverstellraum 142, den Frühverstellraum 144 oder keinen davon zu steuern.
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Die relativen Nockensteuerzeiten können auf vielerlei Weise gemessen werden. Allgemein gesagt gibt die Zeit bzw. der Drehwinkel zwischen der ansteigenden Flanke des PIP-Signals und dem Empfangen eines Signals von einem der mehreren Zähne 138 auf dem Gehäuse 136 ein Maß der relativen Nockensteuerzeiten. Für das spezielle Beispiel eines V-8-Motors mit zwei Zylinderreihen und eines Rads mit fünf Zähnen wird ein Maß der Nockensteuerzeiten für eine bestimmte Reihe viermal pro Umdrehung empfangen, wobei das Extrasignal für die Zylinderidentifizierung verwendet wird.
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Wie vorstehend beschrieben zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors und dass jeder Zylinder seinen eigenen Satz aus Einlass/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Zündkerzen etc. aufweist.
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2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Motorölschmiersystems 200 mit einer Ölpumpe 208, die mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle 40 gekoppelt ist und verschiedene Ölsubsysteme 216, 218, 220 umfasst. Das Ölsubsystem kann Ölstrom nutzen, um eine Funktionen wie Schmierung, Betätigung eines Aktors, etc. durchzuführen. Zum Beispiel können ein oder mehrere der Ölsubsysteme 216, 218, 220 hydraulische Systeme mit hydraulischen Aktoren und hydraulischen Steuerventilen sein. Weiterhin können die Ölsubsysteme 216, 218, 220 Schmiersysteme sein, beispielsweise Durchlässe zum Zuführen von Öl zu sich bewegenden Bauteilen, beispielsweise den Nockenwellen, Zylinderventilen etc. Des Weiteren sind nicht einschränkende Beispiele von Ölsubsystemen Nockenwellenversteller, Zylinderwände, verschiedene Lager etc.
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Öl wird dem Ölsubsystem durch einen Zufuhrkanal zugeführt und durch einen Rückleitkanal wird Öl zurückgeleitet. In manchen Ausführungsformen kann es weniger oder mehr Subsysteme geben.
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Weiter mit 2 saugt die Ölpumpe 208 in Verbindung mit der Drehung der (nicht gezeigten) Kurbelwelle 40 Öl aus dem Ölbehälter 204, der in Ölwanne 202 aufbewahrt ist, durch den Zufuhrkanal 206. Öl wird von der Ölpumpe 208 mit Druck durch den Zufuhrkanal 210 und den Ölfilter 212 zur Hauptleitung 214 befördert. Der Druck in der Hauptleitung 214 ist eine Funktion der von der Ölpumpe 208 erzeugten Kraft und dem Strom von Öl, der in jedes Ölsubsystem 216, 218, 220 durch Zufuhrkanäle 214a, 214b, 214c jeweils eindringt. Durch einen Rückleitkanal 222 kehrt Öl bei Umgebungsdruck zum Ölbehälter 204 zurück. Ein Öldrucksensor 224 misst den Öldruck der Hauptleitung und sendet die Druckdaten zu dem (nicht gezeigten) Steuergerät 12.
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Der Wert des Öldrucks der Hauptleitung kann die Leistung eines oder mehrerer der Ölsubsysteme 216, 218, 220 beeinflussen, zum Beispiel ist die von einem Hydraulikaktor erzeugte Kraft direkt proportional zu dem Öldruck in der Hauptleitung. Wenn Öldruck hoch ist, kann der Aktor stärker ansprechen; wenn Öldruck niedrig ist, kann der Aktor schwächer ansprechen. Niedriger Öldruck kann auch die Wirksamkeit von Motoröl beim Schmieren von sich bewegenden Bauteilen beschränken. Wenn zum Beispiel der Öldruck der Hauptleitung unter einem Schwellenwert liegt, kann ein verringerter Strom von Schmieröl zugeführt werden und es kann zu Bauteildegradation kommen.
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Ferner ist der Öldruck der Hauptleitung am höchsten, wenn kein oder verringertes Strömen von Öl aus der Hauptleitung vorliegt. Ein Lecken von Hydraulikaktoren in den Ölsubsystemen kann somit den Öldruck der Hauptleitung verringern. Ferner kann bei dem Versteller für veränderliche Nockensteuerzeiten eine bestimmte Quelle von Ölaustritt auftreten, wie unter Bezug auf 3A–3B näher beschrieben wird.
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3A und 3B zeigen ein Ölsubsystem 220 in zwei verschiedenen Zuständen. Das Ölsubsystem 220 (hierin auch „Versteller”) besteht aus einem Aktor für veränderliche Nockensteuerzeiten (hierin auch „Aktor”) 360, einem Solenoid veränderlicher Kraft (hierin auch „Solenoid”) 310, einem Ölsteuerungsschieberventil (hierin auch „Schieberventil”) 300, einem Nockenzapfen 370 und Hydraulikkanälen (hierin auch „Kanäle”) 316, 317, 318, 320, 322. Der Kanal 316 verbindet die Hauptleitung 214 mit dem Schieberventil 300; die Kanäle 317, 318 verbinden das Schieberventil 300 mit dem Rückleitkanal 222; der Kanal 320 verbindet das Schieberventil 300 mittels eines Nockenzapfendurchlass 342 mit dem Spätverstellraum 142 in dem Aktor 360; der Kanal 322 verbindet das Schieberventil 300 mittels eines Nockenzapfendurchlass 344 mit dem Frühverstellraum 144 in dem Aktor 360. Der Nockenzapfen 370 umfasst eine Nockenwelle 130, Nockenzapfendurchlässe 342 und 344, einen Nockenzapfendeckel 380 und eine Zylinderkopf-Nockenbohrung 381. Der Nockenzapfendeckel 380, der mit dem (nicht gezeigten) Zylinderkopf mechanisch gekoppelt ist, bildet ein zylindrisches Lager, in dem die Nockenwelle 130 drehen kann. In 3A ist eine freigeschnittene Ansicht des Nockenzapfendeckels 380 mit der Deckeloberseite 380a, der Zylinderkopf-Nockenbohrung 381 und der Deckeldichtungserhebung 380c gezeigt. In den Nockenzapfendeckel 380 können Öldurchlässe integriert sein, wie auf jeder Seite der Deckeldichtungserhebung 380c gezeigt ist. Ein Nockenzapfendurchlass 342 sieht einen Hydraulikkanal für Öl zwischen Kanal 320 und Spätverstellraum 142 vor. Der Nockenzapfendurchlass 344 sieht einen Hydraulikkanal für Öl zwischen dem Kanal 322 und dem Frühverstellraum 144 vor. Die Deckeldichtungserhebung 380c sieht eine Trennung zwischen Nockenzapfendurchlässen 342 und 344 vor. Somit kann in einem bestimmten Beispiel ein nockengespeistes, öldruckbetätigtes System verwendet werden.
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Der Aktor 360 besteht aus einem Rotor 330, einem Gehäuse 136, einem Spätverstellraum 142, einem Frühverstellraum 144 (nicht gezeigt), einem Sicherungsstift 332 und einer optionalen Rückstellfeder 334. Der Rotor 330 ist so an der Nockenwelle 130 angebracht, dass er bei der gleichen Drehzahl wie die Nockenwelle 130 dreht. Der Rotor 330 ist mit dem Gehäuse 136 hydraulisch gekoppelt. Versteller-Flügelzellen 330a, 330b, 330c, 330d bewegen sich in den durch den Spätverstellraum 142 und den Frühverstellraum 144 gebildeten Aussparungen. Das Schieberventil 300 ermöglicht ein Bewegen des Rotors 330, indem es abhängig von der erwünschten Bewegungsrichtung (d. h. abhängig davon, ob ein Nockenfrühverstellen oder ein Nockenspätverstellen erwünscht ist) Ölstrom in den Spätverstellraum 142 und aus dem Frühverstellraum 144 heraus oder umgekehrt zulässt. Während eines Nockenspätverstellens strömt Öl von dem Zufuhrkanal 316 durch das Schieberventil 300 und Kanal 320 und Nockenzapfendurchlass 342 in den Spätverstellraum 142, während Öl aus dem Frühverstellraum 144 in den Nockenzapfendurchlass 344 und Kanal 322 durch das Schieberventil 300 und aus dem Kanal 318 gedrückt wird. Während eines Nockenfrühverstellens strömt Öl von dem Zufuhrkanal 316 durch das Schieberventil 300 und Kanal 322 und Nockenzapfendurchlass 344 in den Frühverstellraum 144, während Öl von dem Spätverstellraum 142 in den Nockenzapfendurchlass 324 und Kanal 320 durch Schieberventil 300 und aus dem Kanal 317 heraus gedrückt wird. Das Gehäuse 136 bildet einen mechanischen Anschlag für den Rotor 330. Wenn der Spätverstellraum 142 maximal offen ist und der Rotor 330 an dem Gehäuse 136 ruht, befindet sich der Aktor 360 bei der Spätverstellendstellung (hierin auch „Grundstellung”) und die Nockensteuerzeiten sind maximal auf spät verstellt. Wenn der Frühverstellraum 144 maximal offen ist und der Rotor 330 an dem Gehäuse 136 ruht, befindet sich der Aktor 360 bei der Frühverstellendstellung und die Nockensteuerzeiten sind maximal auf früh verstellt. Eine optionale Rückstellfeder 334 und ein Sicherungsstift 332 können den Rotor 330 in der Grundstellung halten, wenn der Öldruck niedrig ist, beispielsweise während Kaltstart. Wenn der Öldruck steigt, kann der Sicherungsstift 332 zurückgezogen werden, so dass sich der Rotor 330 frei bewegen kann, wie vorstehend beschrieben wurde. Wenn die Rückstellfeder 334 vorhanden ist, erzeugt die Rückstellfeder 334 eine Kraft, die den Rotor 330 unabhängig vom Öldruck hin zu der Grundstellung vorspannt.
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Das Schieberventil 300 besteht aus einer Hülse 308 zum Aufnehmen eines Schiebers 314 mit Schiebererhebungen 314a, 314b, 314c und einer Vorspannfeder 312. Ein Solenoid 310, das von einer elektronischen Steuereinrichtung (ECU) 302 (die das Steuergerät 12 sein kann) gesteuert wird, bewegt den Schieber 314 in der Hülse 308. Die Position des Schiebers 314 wird durch Ausgleichen der Kraft der Vorspannfeder 312 gegen die von dem Solenoid 310 erzeugte Kraft ermittelt. Schiebererhebungen 314a, 314b, 314c werden verwendet, um das Strömen von Öl durch die Hydraulikkanäle zu beschränken oder zu blockieren. Der Schieber 314 kann verstellbar sein, so dass das Schieberventil 300 in mehreren Bereichen arbeitet, einschließlich eines ersten Bereichs, der eine Hydraulikkraft in einer ersten Richtung auf den Aktor hin zu einer ersten Endstellung erzeugt, eines zweiten Bereichs, der eine Hydraulikkraft in einer zweiten entgegengesetzten Richtung auf den Aktor hin zu einer zweiten Stellung am entgegengesetzten Ende erzeugt, und eines neutralen Bereichs zwischen dem ersten und zweiten Bereich. In einem Beispiel ist der erste Bereich ein Spätverstellbereich und der zweite Bereich ist ein Frühverstellbereich.
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In dem spätverstellenden Bereich strömt Öl von dem Schieberventil 300 in den Spätverstellraum 142, was den Aktor 360 zwingt, Nockensteuerzeiten auf spät, bis zu der maximal auf spät verstellten Nockensteuerzeit, zu verstellen. Die Schiebererhebung 314a blockiert den Kanal 317, ein Kanal ist von Kanal 316 zu Kanal 320 zwischen Erhebungen 314a, 314b offen und ein Kanal ist von Kanal 322 zu Kanal 318 zwischen Schiebererhebungen 314b, 314c offen. Ein Fall des spätverstellenden Bereichs liegt vor, wenn das Solenoid 310 nicht eingeschaltet ist (z. B. keinen Strom daran angelegt aufweist) und der Aktor 360 sich bei der Grundstellung befindet. In dem frühverstellenden Bereich strömt Öl von dem Schieberventil 300 in den Frühverstellraum 144, was den Aktor 360 zwingt, die Rückstellfeder 334 zu überwinden und Nockensteuerzeiten auf früh zu verstellen, bis zu den maximal auf früh verstellten Nockensteuerzeiten. Die Schiebererhebung 314c blockiert den Kanal 318, ein Kanal ist von Kanal 316 zu Kanal 322 zwischen Schiebererhebungen 314b, 314c offen und ein Kanal ist von Kanal 320 zu Kanal 317 zwischen Schiebererhebungen 314a, 314b in dem auf früh verstellenden Bereich offen. In dem neutralen Bereich sind Hydraulikkräfte auf den Aktor im Wesentlichen ausgeglichen, so dass der Aktor 360 die Nockensteuerzeiten weder auf früh noch auf spät verstellen wird. Einem Moment von der Rückstellfeder 334 wird durch eine Überdruckdifferenz von dem Frühverstellraum 144 zu dem Spätverstellraum 142 entgegengewirkt. In dem neutralen Bereich blockiert die Schiebererhebung 314c den Kanal 318, ein schwacher Kanal ist von Kanal 316 zu Kanal 322 zwischen Schieberhebungen 314b, 314c offen, und ein schwacher Kanal ist von Kanal 320 zu Kanal 317 zwischen Schiebererhebungen 314a, 314b offen.
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Wie vorstehend erwähnt zeigen 3A–3B ein Schieberventil 300 in zwei verschiedenen Stellungen, wobei eine mehr Lecken durch den Nockenzapfen 370 erzeugt, die andere weniger Lecken durch den Nockenzapfen 370 erzeugt. 3A zeigt eine im Wesentlichen abgeschaltete Einstellung für das Solenoid 310, wenn der Aktor 360 in der Grundstellung gehalten werden soll und die Steuerzeiten bei den Grundsteuerzeiten zu halten sind. Das Solenoid 310 wird abgeschaltet, so dass Öl hohen Drucks von der Hauptleitung 214 durch die Hydraulikkanäle 316, 320 und 342 in den Spätverstellraum 142 strömen kann und Atmosphärendrucköl durch Hydraulikkanäle 344, 322 und 318 von dem Frühverstellraum 144 zu dem Ölbehälter 204 strömen kann. Die Druckdifferenz erzeugt Drehmoment 336, das gegen die Flügelzellen des Rotors 330 drückt, um den Aktor 360 in der Grundstellung zu halten. Die Rückstellfeder 334 erzeugt ebenfalls Drehmoment, das den Aktor 360 in der Grundstellung hält. Der Druck in den Hydraulikkanälen 316, 322 und 342, die zu dem Spätverstellraum 142 führen, liegt nahe dem Hauptleitungsdruck, und der Druck in den Hydraulikkanälen 318, 322 und 344, die von dem Frühverstellraum 144 führen, liegt nahe dem Atmosphärendruck. Die hohe Druckdifferenz kann ein starkes Lecken durch den Nockenzapfen 370 erzeugen, da Öl hohen Drucks durch den kleinen radialen Freiraum zwischen der Nockenwelle 130 und der Deckeldichtungserhebung 308c von dem Nockenzapfendurchlass 342 zu dem Nockenzapfendurchlass 344 leckt. Von dem Nockenzapfendurchlass 344 strömt das Öl durch Kanäle 322 und 318 zu dem Ölbehälter 204. Das Nockenzapfenlecken kann den Hauptleitungsdruck verringern, was die Leistung anderer Ölsubsysteme beeinflussen kann, wie in 2 angemerkt ist. Die Druckdifferenz erzeugt auch die Verzögerung beim ersten Frühverstellen von den Grundsteuerzeiten. Das Ölsubsystem 220 befördert genügend Öl, um die Druckdifferenz in dem Versteller umzukehren und Druck in der Frühverstellrichtung zu erzeugen, um die Rückstellfeder 334 zu überwinden, bevor die Nockensteuerzeiten beginnen können, auf früh zu wechseln.
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Während ausgewählter Bedingungen, beispielsweise während Motorleerlauf, wenn das Motoröl eine Schwellentemperatur übersteigt und wenn der Motoröldruck einen Schwellendruck übersteigt, ist es möglich, die Grundsteuerzeiten beizubehalten, während auch ein Austreten von Öl aus dem Nockenzapfen verringert wird. 3B zeigt den Versteller 220 unter solchen Bedingungen, so dass sich der Aktor 360 in der Grundstellung befindet und sich das Schieberventil 300 in dem Spätverstellbereich befindet, jedoch an einem Ende des Spätverstellbereichs nahe dem neutralen Bereich. Die ECU 302 legt an dem Solenoid 310 elektrischen Strom an, so dass der Schieber 314 bewegt wird, bis der hydraulische Weg von dem Kanal 316 zu dem Kanal 320 leicht offen ist und der hydraulische Weg von der Frühverstellraum 144 durch die Kanäle 344, 322, 318 leicht offen ist. Der Druck in dem Spätverstellraum 142 ist ausreichend, um den Aktor 360 in der Grundstellung zu halten, doch der Druck in dem Spätverstellraum 142 und den hydraulischen Kanälen 342 und 320 ist beträchtlich niedriger als der hohe Druck von der Hauptleitung 214. Der Druck in dem Frühverstellraum 144 und den hydraulischen Kanälen 344 und 322 ist nahe dem Atmosphärendruck des Ölbehälters 204. Ein Austreten von Öl über die Deckdichtungserhebung 308c von dem Nockenzapfendurchlass 342 zu dem Nockenzapfendurchlass 344 ist verringert, da die Druckdifferenz über dem Nockenzapfendurchlass 342 und dem Nockenzapfendurchlass 344 viel kleiner als bei abgeschaltetem Solenoid 310 ist. Der Rotor 330 wird durch Kräfte von der Rückstellfeder 334 und dem Druck in dem Spätverstelldruck 142 ortsfest gehalten, so dass Grundsteuerzeiten beibehalten werden können. Der verringerte Öldruck führt verglichen mit dem Ölsubsystem in 3A zu einer schnelleren Reaktionszeit, wenn die Nockensteuerzeiten beginnen, sich auf früh zu verstellen. Der kleinere anfängliche Druck in dem Spätverstellraum 142 erfordert weniger Strömen von Öl, um genügend Druck in der Vorstellrichtung zum Überwinden der Rückstellfeder 334 zu erzeugen. Somit ist es in dem besonderen Beispiel eines nockengespeisten, öldruckbetätigten Systems möglich, Austreten von Öl anzugehen, das zwischen dem Frühverstell- und Spätverstellöldurchlass in dem Nockenzapfenlager aufgrund der Druckdifferenz zwischen den beiden Durchlässen auftreten kann.
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Wie weiter unter Bezug auf 4 ausgeführt ist, kann eine Routine 400 durch ein Motorsteuergerät, beispielsweise 12, ausgeführt werden, um ein Steuerverfahren für einen hydraulisch betätigten Aktor für ein veränderliches Zylinderventil durchzuführen, der mit einem Zylinderventil des Motors verbunden ist, beispielsweise den Aktor 360 für veränderliche Nockensteuerzeiten, der von einem hydraulischen Ventil, beispielsweise Schieberventil 300, gesteuert wird. In einem Beispiel umfasst das Verfahren während ausgewählter Bedingungen und bei Halten des Aktor von der Vorspannfeder bei einer ersten Endstellung das Verstellen des hydraulischen Ventils in einen ersten Bereich und näher zu dem neutralen Bereich als eine Vollbetätigungsgrenze des ersten Bereichs. Der Aktor kann zum Beispiel in dem Spätverstellbereich nahe dem neutralen Bereich gehalten werden, wodurch Öldruck über dem Aktor verringert wird, wodurch Austreten von Öl verringert und eine schnellere Reaktion ermöglicht werden, wenn der Aktor weg von der ersten Endstellung bewegt wird. Weiterhin können abhängig von Betriebsbedingungen unterschiedliche Betriebsmodi ausgeführt werden. Während ausgewählter Bedingungen kann zum Beispiel in einem ersten Modus und bei Halten des Aktors für veränderliche Nockensteuerzeiten bei der Stellung für voll auf spät verstellte Steuerzeiten durch die Vorspannfeder die Routine das Verstellen des Ventils in einen ersten Spätverstellbereich und näher zu dem neutralen Bereich umfassen. In einem zweiten Modus kann die Routine das Frühverstellen der Nockensteuerzeiten von der Stellung für voll auf spät verstellte Steuerzeiten durch Verstellen des Schieberventils aus dem ersten Spätverstellbereich und näher zu dem neutralen Bereich zu dem zweiten Frühverstellbereich umfassen.
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Zurück zu Routine 400 umfasst das Verfahren daher bei 402 das Messen und/oder Schätzen der Motorbetriebsbedingungen. Die beurteilten Bedingungen können gemessene VCT-Steuerzeiten, angeordnete VCT-Steuerzeiten, Motoröltemperatur, Motordrehzahl, Leerlaufdrehzahl, Luftdruck, ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment (zum Beispiel von einem Pedalstellungssensor), Krümmerdruck (MAP), Krümmerluftstrom (MAF), Lufttemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit etc. umfassen. Es kann ein Leerlaufflag gesetzt werden, wenn die Motordrehzahl gleich oder unter der Leerlaufdrehzahl für aktuellen Motorbetriebsbedingungen ist. Das Leerlaufflag wird gelöscht, wenn die Motordrehzahl die Leerlaufdrehzahl übersteigt.
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Bei 404 wird eine Ermittlung vorgenommen, ob das Leerlaufflag gesetzt wurde. Ist das Leerlaufflag nicht gesetzt, dann wird die Routine beendet. Ist das Leerlaufflag gesetzt, wird bei 406 ermittelt, ob Bedingungen für ein mögliches Austreten von Öl vorliegen. Als nicht einschränkende Beispiele ist Austreten von Öl wahrscheinlicher, wenn das Motoröl eine bestimmte Schwellentemperatur übersteigt, wenn der Motoröldruck einen bestimmten Schwellendruck übersteigt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit null ist und wenn ein Pedaltreten des Fahrers unter einem Schwellenbetrag liegt und wenn Radbremsen betätigt werden und wenn Motordrehzahl auf eine Sollleerlaufdrehzahl gesteuert wird, etc. Wenn keine Bedingungen für Austreten von Öl vorliegen, endet die Routine. Im Allgemeinen kann die Routine 400 bei einer hohen Temperatur (z. B. über einer Schwellentemperatur) und/oder unter einem Schwellenwert niedriger Drehzahl verwendet werden, um die volle Wirtschaftlichkeit über dem gesamten Öltemperaturbereich nicht zu verschlechtern.
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Wenn Bedingungen für das Austreten von Öl vorliegen, wird bei 408 eine Ermittlung vorgenommen, ob eine aktive VCT-Steuerung aktiviert oder deaktiviert ist. Eine aktive VCT-Steuerung nutzt Rückmeldung, um Solenoidstrom zu kalibrieren, wenn sich Motorbetriebsbedingungen im Laufe der Zeit ändern. Eine aktive VCT-Steuerung kann deaktiviert werden, wenn es ratsam ist, das Potential für das Einbringen von Störungen in die Motorverbrennung zu minimieren, zum Beispiel während Leerlauf, während Kaltstart und Warmlaufen aus Umgebungsbedingungen. Aktive VCT-Steuerung kann auch deaktiviert werden, wenn die Nockensteuerzeiten voll auf früh oder voll auf spät verstellt sind. Aktive VCT-Steuerung kann von deaktiviert zu aktiviert wechseln, wenn die Nockensteuerzeiten weder voll auf früh noch voll auf spät verstellt sind und das Schieberventil sich in der Nullstellung befindet. Die Routine 400 rückt von 408 zu 418 vor, wenn die aktive VCT-Steuerung aktiviert ist. Die Routine 400 rückt von 408 zu 410 vor, wenn die aktive VCT-Steuerung deaktiviert ist.
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Bei 418 kann eine aktive Regelung der Nockensteuerzeiten ausgeführt werden. Während aktiver Regelung werden die gemessenen relativen Nockensteuerzeiten in einem Regelkreis verwendet, um Früh- oder Spätverstelldruck (z. B. mittels Schieberventil 300) zu verstellen. Als Nächstes kann bei 420 der Haltestrom zum Halten des Schieberventils 300 in der Nullstellung beobachtet und in einer Tabelle gespeichert werden, die nach verschiedenen Parametern wie Motoröltemperatur, Motordrehzahl, etc. indiziert ist. Die Nullstellung kann ermittelt werden, wenn der Aktor 360 nicht voll auf früh oder voll auf spät verstellt ist und die gemessenen Nockensteuerzeiten sich aktuell nicht ändern. Von der Nullstellung ergibt das Steigern des Solenoidstroms auf den Punkt, bei dem der Aktor 360 beginnt, auf früh zu verstellen, die äußerste rechte Nullstellung. Von der Nullstellung ergibt das Senken des Solenoidstroms auf den Punkt, bei dem der Aktor 360 beginnt, auf spät zu verstellen, die äußerste linke Nullstellung. Zum Beispiel kann das Beobachten das Ermitteln von Grenzwerten (äußerste linke und äußerste rechte Nullstellung) des neutralen Bereichs umfassen, während Regelung ausgeführt wird, wenn sich der Aktor weg von und zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung befindet. Das Speichern kann das Verstellen der äußersten linken und der äußersten rechten Nullstellung in einer Tabelle umfassen, die nach aktuellen Motorbetriebsbedingungen indiziert ist. Sobald der neutrale Bereich eingelernt ist, können weiterhin die Grenzwerte des ersten (Spätverstell-)Bereichs und die Grenzwerte des zweiten (Frühverstell-)Bereichs ermittelt werden und Tabelleneingaben, die den aktuellen Motorbetriebsbedingungen entsprechen, können als Reaktion auf den ermittelten neutralen Bereich angepasst werden.
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Bei 410 wird eine Ermittlung vorgenommen, ob die gemessenen Nockensteuerzeiten bei den Grundsteuerzeiten liegen. Wenn die gemessenen Nockensteuerzeiten nicht bei den Grundsteuerzeiten liegen, kann bei 416 eine Steuerzeitdegradation angezeigt werden und die Routine kann enden. Wenn sich die gemessenen Nockensteuerzeiten bei den Grundsteuerzeiten befinden, kann bei 412 die eingelernte Nullstellung für die aktuellen Motorbedingungen abgerufen werden. Bei 414 kann der Solenoidstrom mit dem Wert unter null gesteuert werden, aber immer noch in der Spätverstellrichtung, daher wird der Aktor 360 in der Grundstellung gehalten, das Austreten wird zwischen Nockenzapfendurchlässen 342 und 344 verringert und der Hauptleitungsdruck wird erhöht.
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In einem bestimmten Beispiel verstellt Solenoidstrom bei 414 das Schieberventil in den ersten Bereich und näher zu dem neutralen Bereich als zu einer Vollbetätigungsgrenze des ersten Bereichs, wobei der erste Bereich der Spätverstellbereich sein kann und der zweite Bereich der Frühverstellbereich sein kann. Ein Beispiel für nahe des neutralen Bereichs könnte das Verstellen des Schieberventils umfassen, so dass es innerhalb von 20% des neutralen Bereichs liegt. Ein anderes Beispiel für nahe des neutralen Bereichs könnte das Verstellen des Schieberventils umfassen, so dass Ölstrom in der Spätverstellrichtung weniger als 40% des maximalen Spätverstellstroms ist. 414 kann das Verstellen des Schieberventils 300 umfassen, um mindestens teilweise die Verbindung zu einem Aktorraum (z. B. Spätverstellraum 142) zu blockieren, was ein Drehmoment hin zu der federerzeugten Grundstellung erzeugt.
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Zusätzlich zu verringertem Austreten hat das Einschalten des Solenoids 310 den zusätzlichen Vorteil des Verbesserns der Reaktionszeit des Verstellers, wenn er sich von der Grundstellung zu einer mehr auf früh verstellten Stellung bewegt. Da die Druckdifferenz zwischen dem Spätverstelldurchlass 342 und dem Frühverstelldurchlass 344 verringert ist, kann das System in der Frühverstellrichtung schneller reagieren, da weniger Ölstrom benötigt werden könnte, um die Druckdifferenz zum Beginnen der Bewegung des Rotors 330 zu erzeugen.
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Zu beachten ist, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene gezeigte Schritte, Betriebe oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Einer oder mehrere der gezeigten Schritte oder Funktionen können abhängig von der jeweils eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Schritte einen als Mikroprozessorbefehle zu kodierenden und in dem maschinenlesbaren Speichermedium in dem Motorsteuersystem zu speichernden Code graphisch darstellen.
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5 zeigt ein prophetisches Beispiel von zwei Charakterisierungen von Solenoidstrom zu Ölstrom durch den Ölsteuerungsventilschieber. Eine Kurve zeigt Ölstrom, wenn elektrischer Strom von 0 Ampere zu 1 Ampere durchläuft, und die andere Kurve zeigt Ölstrom, wenn elektrischer Strom von 1 Ampere zu 0 Ampere durchläuft. Die unterschiedlichen Kurven zeigen Hysterese in dem Ölstrom gegen elektrischen Strom. Es sind der Spätverstellbereich 510, der neutrale Bereich 520 und der Frühverstellbereich 530 veranschaulicht. Das äußerste linke Ende 560 (Grenze der Vollspätverstellbetätigung) des Spätverstellbereichs ist die Stelle, an der das Solenoid abgeschaltet wird und der Aktor zu der ersten Endstellung gezwungen wird. Die äußerste linke Stellung 570 ist auch das äußerste rechte Ende des Spätverstellbereichs. Die äußerste linke Nullstellung 570 ist die Stelle, an der Kräfte in der Früh- und Spätverstellrichtung ausgeglichen sind, so dass sich die Nockensteuerzeiten weder auf früh noch auf spät verstellen, doch bewirkt ein geringer zusätzlicher Spätverstelldruck, dass sich die Nockensteuerzeiten auf spät verstellen. Die äußerste rechte Nullstellung 580 ist auch das äußerste linke Ende des Frühverstellbereichs. Die äußerste rechte Nullstellung 580 ist die Stelle, an der Kräfte in den Früh- und Spätverstellrichtungen ausgeglichen sind, so dass sich die Nockensteuerzeiten weder auf früh noch auf spät verstellen, doch bewirkt ein geringer zusätzlicher Spätverstelldruck, dass sich die Nockensteuerzeiten auf spät verstellen. Die Nullstellung kann der Mittelwert der äußersten linken Nullstellung und der äußersten rechten Nullstellung sein. Das äußerste rechte Ende 590 (Grenze der Vollfrühverstellbetätigung) des Frühverstellbereichs ist die Stelle, an der das Solenoid voll eingeschaltet wird und der Aktor zu der zweiten Endstellung gezwungen wird. Die Betriebsbedingung 540 zeigt Austreten durch den Nockenzapfen 370, wenn sich der Aktor 360 bei der Grundstellung befindet und das Solenoid 310 abgeschaltet ist, wie zum Beispiel in 3A. Die Betriebsbedingung 550 zeigt Austreten durch den Nockenzapfen 370, wenn der Solenoidstrom in dem ersten Bereich, aber nahe dem neutralen Bereich 520 liegt, wie zum Beispiel in 3A. In einem Beispiel kann die Routine von 4 den Bereich 550 bei 412 und 414 als erwünschten Sollwert für das Schieberventil wählen.
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6 zeigt ein prophetisches Beispiel der Charakterisierung von Solenoidstrom gegen Hauptleitungsöldruck. Der Hauptleitungsdruck 610 tritt auf, wenn das Solenoid 310 abgeschaltet wird. Der Hauptleitungsdruck 620 erreicht seinen Spitzenwert, wenn das Solenoid 310 in oder nahe dem neutralen Bereich 520 arbeitet Der Hauptleitungsdruck 630 tritt auf, wenn das Solenoid 310 voll eingeschaltet ist.
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Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungen nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie bei V-6, I-4, I-6, V-12, Gegenkolben-, Benzin-, Diesel- und andere Motortypen und Kraftstofftypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
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Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf „ein” Element oder „ein erstes” Element oder eine Entsprechung desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden.
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Solche Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
