DE102011017229A1

DE102011017229A1 - Method for verifying adjusting device for variable adjustment of compression ratio of e.g. diesel engine of passenger car, involves determining state of adjusting device, and verifying device if engine is in unused operating mode

Info

Publication number: DE102011017229A1
Application number: DE201110017229
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Bechtold Martin; Dr.-Ing. Betsch Jochen; Dr.-Ing. Fieweger Klaus; Dipl.-Ing. Kröner Gerd; Dipl.-Ing. Lengfeld Markus; Dipl.-Ing. Scheindlin Alexander; Dipl.-Ing. Schröer Dietmar; Dipl.-Ing. Seidel Georg
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-18

Abstract

The method involves determining a state of an adjusting device, and verifying the adjusting device if an internal combustion engine is in an unused operating mode. The adjusting device is verified when the internal combustion engine is in a non-driven mode and travel velocity of a motor vehicle is smaller than a predeterminable threshold level. The adjusting device is verified if the motor vehicle is in a standstill position. An adjustable shaft is supported at a housing portion of the internal combustion engine over a bearing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer Stelleinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a method for checking an adjusting device of an internal combustion engine specified in the preamble of claim 1. Art.

Die EP 1 307 642 B1 offenbart eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einem in einem Zylinder verschieblich angeordneten Kolben. Der Kolben ist mit einem Pleuel gelenkig gekoppelt, dessen Bewegung auf eine Kurbel einer Kurbelwelle übertragbar ist. Zwischen dem Pleuel und der Kurbel ist ein Übertragungsglied vorgesehen, dessen Bewegung über einen Steuerhebel manipulierbar ist. Dadurch ist eine steuerbare Bewegung des Kolbens gewährleistet, insbesondere um eine Variierung des Verdichtungsverhältnisses und des Kolbenhubs zu ermöglichen. Das Übertragungsglied ist als Querhebel ausgebildet, der über ein Gelenk mit der Kurbel gekoppelt ist. Dieses Gelenk liegt im zwischenliegenden Bereich zwischen einem Lagerpunkt des Querhebels zum Steuerhebel und einem Lagerpunkt des Querhebels zum Pleuel. Das Gelenk ist zwischen Querhebel und Kurbel mit Abstand zur Verbindungslinie zwischen den beiden Lagerpunkten des Querhebels und des Steuerhebels bzw. zum Pleuel angeordnet. Dabei ist vorgesehen, dass die Seitenlänge zwischen dem Steuerhebel-Lagerpunkt und Pleuel-Lagerpunkt und die Seitenlänge zwischen dem Steuerhebel-Lagerpunkt und dem Kurbel-Gelenkpunkt und die Seitenlänge zwischen dem Pleuel-Lagerpunkt und dem Kurbel-Gelenkpunkt bezogen auf den Kurbelradius sich auf bestimmte Weise bemessen.The EP 1 307 642 B1 discloses a reciprocating internal combustion engine with a piston displaceably arranged in a cylinder. The piston is pivotally coupled to a connecting rod whose movement is transferable to a crank of a crankshaft. Between the connecting rod and the crank, a transmission member is provided, the movement of which can be manipulated via a control lever. As a result, a controllable movement of the piston is ensured, in particular to allow a variation of the compression ratio and the piston stroke. The transmission member is designed as a transverse lever, which is coupled via a joint with the crank. This joint lies in the intermediate region between a bearing point of the transverse lever to the control lever and a bearing point of the transverse lever to the connecting rod. The joint is arranged between the transverse lever and crank at a distance from the connecting line between the two bearing points of the transverse lever and the control lever or to the connecting rod. It is envisaged that the side length between the control lever bearing point and connecting rod bearing point and the side length between the control lever bearing point and the crank pivot point and the side length between the connecting rod bearing point and the crank pivot point with respect to the crank radius in a certain way sized.

Der DE 199 55 250 A1 ist ein Verfahren zur Funktionsüberwachung einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Zylinderverdichtung bei einer Hubkolben-Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Jeweils vor und nach einer Ansteuerung der Vorrichtung zur Veränderung der Zylinderverdichtung wird ein Motorbetriebsparameter ermittelt, der auf eine Veränderung der Zylinderverdichtung reagiert. Beide Werte des Motorbetriebsparameters werden miteinander verglichen, um festzustellen, um eine Veränderung des Motorbetriebsparameters eingetreten ist. Dabei stellt eine Veränderung des Motorbetriebsparameters ein Indiz für eine korrekte Funktion der Vorrichtung zur variablen Einstellung der Zylinderverdichtung dar. Dieses Verfahren weist weiteres Potential auf, das Überprüfen der Vorrichtung zu verbessern.Of the DE 199 55 250 A1 is a method for monitoring the function of a device for variably adjusting the cylinder compression in a reciprocating internal combustion engine to be known as known. In each case before and after a control of the device for changing the cylinder compression, an engine operating parameter is determined, which responds to a change in the cylinder compression. Both values of the engine operating parameter are compared with each other to determine a change in the engine operating parameter has occurred. In this case, a change in the engine operating parameter is an indication of a correct operation of the device for the variable adjustment of the cylinder compression. This method has further potential to improve the checking of the device.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Überprüfen einer Stelleinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, welches ein verbessertes Überprüfen der Stelleinrichtung ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide a method for checking an adjusting device of an internal combustion engine, which allows an improved checking of the adjusting device.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Überprüfen einer Stelleinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for checking an adjusting device of an internal combustion engine having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Ein solches Verfahren dient zum Überprüfen einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens. Bei dem Verfahren wird ein Zustand der Stelleinrichtung ermittelt.Such a method is used to check an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine of a motor vehicle. In the method, a state of the adjusting device is determined.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verfahren durchgeführt wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem ungefeuerten Betriebszustand befindet. Mit anderen Worten wird das Verfahren durchgeführt, wenn in wenigstens einem Brennraum, insbesondere einem Zylinder, der Verbrennungskraftmaschine keine Verbrennungsvorgänge ablaufen bzw. durchgeführt werden. In diesem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine kann der Zustand der Stelleinrichtung bzw. wenigstens ein den Zustand der Stelleinrichtung charakterisierendes Signal (Zustandssignal) besonders präzise ermittelt bzw. erfasst werden. Das Auftreten der Gefahr von Messfehlern, welche das Erfassen und insbesondere die Qualität des erfassten Signals negativ beeinflussen können, ist in dem ungefeuerten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine besonders gering oder gar vermieden.According to the invention, it is provided that the method is carried out when the internal combustion engine is in an unfired operating state. In other words, the method is carried out when in at least one combustion chamber, in particular a cylinder, of the internal combustion engine no combustion processes take place or are carried out. In this operating state of the internal combustion engine, the state of the adjusting device or at least one signal characterizing the state of the adjusting device (state signal) can be determined or recorded in a particularly precise manner. The occurrence of the risk of measurement errors, which can adversely affect the detection and in particular the quality of the detected signal, is particularly low or even avoided in the unfired operating state of the internal combustion engine.

Ein weiterer Vorteil ist, dass keine aus Verbrennungsvorgängen resultierenden Einflüsse, wie beispielsweise Kräfte und/oder Momente, das Erfassen des Zustandssignals und damit das Ermitteln des Zustands der Verstelleinrichtung negativ beeinflussen können. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die besonders präzise und aussagekräftige und damit verbesserte Ermittlung des Zustands der Stelleinrichtung. So kann ermittelt werden, ob sich die Stelleinrichtung in einem Zustand befindet, in welchem sie ihre vorteilhafte und erwünschte Funktion zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses erfüllen kann, oder ob sie sich in einem Zustand befindet, in welchem sie ihre Funktion nicht oder nur eingeschränkt erfüllen kann. Durch diese präzise und aussagekräftige Ermitteln des Zustands kann insbesondere auf einen tatsächlichen und aktuellen Verschleiß, insbesondere nach einer hohen Lebensdauer, der Stelleinrichtung rückgeschlossen werden.A further advantage is that no influences resulting from combustion processes, such as, for example, forces and / or moments, can adversely affect the detection of the status signal and thus the determination of the state of the adjusting device. The method according to the invention thus makes possible the particularly precise and meaningful and thus improved determination of the state of the adjusting device. Thus, it can be determined whether the adjusting device is in a state in which it can fulfill its advantageous and desired function for setting the compression ratio, or whether it is in a state in which it can not fulfill its function or only to a limited extent. By means of this precise and meaningful determination of the condition, in particular an actual and current wear, in particular after a long service life, can be deduced from the actuating device.

Bei der Verbrennungskraftmaschine mit der Stelleinrichtung zum variablen Einstellen des Verdichtungsverhältnisses, wobei es sich beispielsweise um ein sogenanntes Multilink-Triebwerk handelt, ergeben sich während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere abhängig von einer Last und/oder einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, sehr hohe Stellkräfte und/oder Stellmomente, welche von der Stelleinrichtung aufzubringen sind, um das Verdichtungsverhältnis einzustellen bzw. zu verstellen. Diese hohen Stellkräfte und/oder hohen Stellmomente werden insbesondere von einer Mechanik der Stelleinrichtung aufgewendet, welche beispielsweise wenigstens ein Getriebe und/oder wenigstens ein Stellglied, insbesondere einen Elektromotor, umfasst.In the internal combustion engine with the adjusting device for the variable adjustment of the compression ratio, which is for example a so-called multi-link engine, arise during operation of the internal combustion engine, in particular depending on a load and / or a rotational speed of the internal combustion engine, very high actuating forces and / or actuating torques which are to be applied by the actuating device in order to adjust or adjust the compression ratio. These high actuating forces and / or high actuating torques are expended in particular by a mechanism of the actuating device, which comprises, for example, at least one gear and / or at least one actuator, in particular an electric motor.

Die relativ hohen Stellkräfte und/oder Stellmomente stellen relativ hohe Belastungen für die Stelleinrichtung dar, infolge welchen die Stelleinrichtung verschleißen kann. Insbesondere können Reibungen von Lagern und/oder von miteinander im Eingriff stehenden Verzahnungen jeweiliger Zahnräder infolge des Verschleißes ansteigen, woraus höhere Stellmomente und/oder höhere Stellkräfte zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses resultieren, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind. Dies kann auch dazu führen, dass die Stelleinrichtung eine vorteilhafte und erwünschte, sogenannte Stelldynamik, d. h. eine Geschwindigkeit, mit welcher die Stelleinrichtung das Verdichtungsverhältnis einstellen bzw. verstellen kann, nicht mehr erfüllen kann. Die Folge daraus kann sein, dass die Verbrennungskraftmaschine unerwünscht hohe Schadstoffemissionen sowie einen unerwünscht hohen Kraftstoffverbrauch aufweist, was mit unerwünscht hohen CO₂-Emissionen einhergehen kann.The relatively high actuating forces and / or actuating moments represent relatively high loads on the actuating device, as a result of which the actuating device can wear out. In particular, friction from bearings and / or intermeshing gears of respective gears may increase due to wear, resulting in higher actuator torques and / or higher actuator forces for adjusting the compression ratio if no appropriate countermeasures are taken. This can also lead to the setting device no longer being able to fulfill an advantageous and desired so-called setting dynamic, ie a speed with which the setting device can set or adjust the compression ratio. The consequence of this may be that the internal combustion engine undesirably high pollutant emissions and an undesirably high fuel consumption, which may be associated with undesirably high CO ₂ emissions.

Diese Problematik ist durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden, da es die besonders präzise und aussagekräftige Ermittlung des Zustands, insbesondere eines Verschleißzustands, der Stelleinrichtung ermöglicht. Ist ein solcher unerwünschter Zustand ermittelt, so können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Ebenso möglich ist es, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens einen sogenannten Grenz-Zustand der Stelleinrichtung zu ermitteln. In dem Grenzzustand weist die Stelleinrichtung nach wie vor eine besonders vorteilhafte und erwünschte Funktionalität auf. Mit anderen Worten kann sie in dem Grenzzustand ihre Funktion zumindest im Wesentlichen vollumfänglich erfüllen. Insbesondere kann sie in dem Grenzzustand nach wie vor erwünschte Stelldynamiken erfüllen.This problem is avoided by the method according to the invention, since it allows the particularly precise and meaningful determination of the state, in particular a state of wear, the actuator. If such an undesirable condition is determined, appropriate countermeasures can be initiated. It is equally possible to determine a so-called limit state of the adjusting device by means of the method according to the invention. In the limit state, the adjusting device still has a particularly advantageous and desirable functionality. In other words, in the limit state, it can fulfill its function at least essentially completely. In particular, it can still fulfill desired actuating dynamics in the limit state.

Die Ermittlung des Grenzzustands ermöglicht es jedoch, einen zukünftigen Zustand der Stelleinrichtung abzuschätzen und mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit vorherzusehen bzw. vorherzusagen, in welchem die erwünschte Funktion der Stelleinrichtung negativ beeinträchtigt ist. Dadurch können bereits zu einem frühen Zeitpunkt Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um zu verhindern, dass die Stelleinrichtung in den unerwünschten Zustand ausgehend von dem Grenzzustand erlangt.However, the determination of the limit state makes it possible to estimate and predict a future state of the setting device with a very high probability in which the desired function of the setting device is adversely affected. As a result, countermeasures can be initiated at an early stage in order to prevent the setting device from attaining the undesired state starting from the limit state.

Bei den Gegenmaßnahmen handelt es sich beispielsweise um einen Hinweis, welcher in Form eines optisch und/oder akustisch wahrnehmbaren Signal einem Nutzer, insbesondere einem Fahrer, des Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens mitgeteilt wird. Dadurch kann der Nutzer zum Warten und/oder zum Reparieren und/oder zum Austauschen der Stelleinrichtung angeregt werden. Beispielsweise kann der Nutzer dazu angeleitet werden, eine Werkstatt aufzusuchen, so dass die Stelleinrichtung gewartet werden kann.The countermeasures are, for example, an indication which is communicated to a user, in particular a driver, of the motor vehicle, in particular of a passenger car, in the form of a visually and / or acoustically perceptible signal. As a result, the user can be encouraged to wait and / or to repair and / or replace the setting device. For example, the user can be instructed to visit a workshop, so that the adjusting device can be maintained.

Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet somit zumindest nahezu stets einen besonders effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, da ihr Verdichtungsverhältnis mittels der funktionsfähigen Stelleinrichtung bedarfsgerecht an vorliegende Fahrsituationen und Betriebspunkte angepasst werden kann. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine mit geringen Schadstoffemissionen und mit einem geringen Kraftstoffverbrauch betrieben werden, woraus geringe CO₂-Emissionen resultieren.The inventive method thus ensures at least almost always a particularly efficient operation of the internal combustion engine, since their compression ratio can be adjusted by means of the functioning adjusting device as needed to present driving situations and operating points. As a result, the internal combustion engine can be operated with low pollutant emissions and low fuel consumption, resulting in low CO ₂ emissions.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere dann durchgeführt werden, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem ungefeuerten Schubbetriebszustand befindet. Dies bedeutet, dass in dem wenigstens einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine keine Verbrennungsvorgänge ablaufen. In dem Schubbetriebszustand wird die Verbrennungskraftmaschine jedoch von wenigstes einem sich drehenden Rad des Kraftwagens angetrieben. Auch dadurch können Einflüsse, insbesondere Kräfte und/oder Momente, die aus den Verbrennungsvorgängen in dem Brennraum resultieren können, vermieden werden.The method according to the invention can be carried out, in particular, when the internal combustion engine is in an unfired overrun operating state. This means that no combustion processes take place in the at least one combustion chamber of the internal combustion engine. In the coasting state, however, the internal combustion engine is driven by at least one rotating wheel of the motor vehicle. This also influences, in particular forces and / or moments that can result from the combustion processes in the combustion chamber, can be avoided.

Das Verfahren kann bei jedweder Art von Verbrennungskraftmaschine eingesetzt werden. Die Verbrennungskraftmaschine kann beispielsweise als Dieselmotor, Ottomotor, Diesottomotor oder dergleichen ausgebildet sein und mit flüssigem und/oder gasförmigem Kraftstoff betrieben werden. Bevorzugt ist die Verbrennungskraftmaschine als Hubkolbenmaschine ausgebildet. Die als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine weist dabei wenigstens einen Zylinder als den Brennraum auf. In dem Zylinder ist ein Kolben translatorisch relativ zu dem Zylinder bewegbar aufgenommen. Mittels der Stelleinrichtung kann der Kolben in dem Brennraum relativ zu diesem bewegt werden, so dass das zu den Zylindern korrespondierende Verdichtungsverhältnis variabel eingestellt werden kann.The method can be used with any type of internal combustion engine. The internal combustion engine may be designed, for example, as a diesel engine, gasoline engine, diesel engine or the like and operated with liquid and / or gaseous fuel. Preferably, the internal combustion engine is designed as a reciprocating engine. The trained as a reciprocating engine internal combustion engine has at least one cylinder as the combustion chamber. In the cylinder, a piston is received translationally relative to the cylinder movable. By means of the adjusting device, the piston can be moved in the combustion chamber relative thereto, so that the compression ratio corresponding to the cylinders can be set variably.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren durchgeführt, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem unangetriebenen Betriebszustand befindet. Dies bedeutet, dass in dem Brennraum keine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Darüber hinaus wird die Verbrennungskraftmaschine auch nicht beispielsweise von einem sich bewegenden Rad des Kraftwagens angetrieben. Dies bedeutet, dass sich der Kolben in dem Brennraum, insbesondere in dem Zylinder, nicht relativ zu diesem bewegt. In diesem unangetriebenen Betriebszustand handelt es sich beispielsweise um einen deaktivierten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine. Dabei können jedoch der Verbrennungskraftmaschine zugeordnete Komponenten, beispielsweise wenigstens eine Regelungseinrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Verbrennungskraftmaschine und/oder der Stelleinrichtung, zumindest im Wesentlichen aktiviert sein, um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the method is carried out when the internal combustion engine is in an idle operating state. This means that no combustion processes take place in the combustion chamber. In addition, will the internal combustion engine also not driven for example by a moving wheel of the motor vehicle. This means that the piston in the combustion chamber, in particular in the cylinder, does not move relative thereto. This inoperative operating state is, for example, a deactivated operating state of the internal combustion engine. In this case, however, components assigned to the internal combustion engine, for example at least one regulating device for controlling and / or regulating the internal combustion engine and / or the adjusting device, may be at least substantially activated in order to be able to carry out the method according to the invention.

Das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in dem unangetriebenen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine birgt den Vorteil, dass dadurch weder aus Verbrennungsvorgängen resultierende Einflüsse, insbesondere Kräfte und/oder Momente, noch aus einer Bewegung des Kolbens in dem Brennraum relativ zu diesem das Ermitteln des Zustands bzw. das Erfassen des den Zustand charakterisierenden Signals negativ beeinflussen können. Dadurch ist der tatsächliche und aktuell vorliegende Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise und aussagekräftig ermittelbar.Carrying out the method according to the invention in the non-driven operating state of the internal combustion engine has the advantage that neither from combustion processes resulting influences, in particular forces and / or moments, nor from a movement of the piston in the combustion chamber relative to this determination of the state or the detection of the state characterizing signal can affect negatively. As a result, the actual and currently present state of the adjusting device can be determined particularly precisely and meaningfully.

Fehlmessungen sowie falsche Rückschlüsse auf den Zustand des Stelleinrichtung können dadurch vermieden werden. So können die geschilderten Gegenmaßnahmen zum Vermeiden oder Aufheben des unerwünschten Zustands der Stelleinrichtung besonders bedarfsgerecht und tatsächlich nur dann durchgeführt werden, wenn dies auch tatsächlich von Nöten ist, d. h. wenn die Stelleinrichtung auch tatsächlich den entsprechenden, die Gegenmaßnahmen auslösenden Zustand aufweist.Incorrect measurements and incorrect conclusions about the condition of the adjusting device can be avoided. Thus, the described countermeasures for avoiding or canceling the undesired state of the adjusting device can be carried out in a particularly demand-oriented manner and in fact only if this is actually necessary, ie. H. if the setting device actually has the corresponding state triggering the countermeasures.

Wird das Verfahren durchgeführt, wenn sich der Kraftwagen im Stillstand befindet, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch auch aus einer Bewegung des Kraftwagens resultierende insbesondere negative Einflüsse auf das Ermitteln des Zustands der Stelleinrichtung vermieden werden können. Bei diesem aus einer Bewegung des Kraftwagens resultierenden Einflüssen kann es sich beispielsweise um Relativbewegungen, Schwingungen oder dergleichen von Bauteilkomponenten und/oder dergleichen des Kraftwagens und insbesondere der Verbrennungskraftmaschine und der Stelleinrichtung handeln. Dadurch ist eine besonders präzise Ermittlung des Zustands der Stelleinrichtung mit all den damit einhergehenden Vorteilen ermöglicht.If the method is carried out when the motor vehicle is at a standstill, this has the advantage that it is thereby also possible to avoid, in particular, negative influences on the determination of the state of the actuating device resulting from a movement of the motor vehicle. This resulting from a movement of the motor vehicle influences may be, for example, relative movements, vibrations or the like of component parts and / or the like of the motor vehicle and in particular of the internal combustion engine and the adjusting device. This allows a particularly precise determination of the state of the actuator with all the associated benefits.

Das Durchführen des Verfahrens bei wenigstens einem vorgebbaren Auslöseereignis ist insofern vorteilhaft, als dadurch das Verfahren bei besonders definierten Bedingungen durchgeführt wird.Performing the method in at least one predeterminable triggering event is advantageous in that as a result the method is carried out under particularly defined conditions.

Vorteilhafterweise wird das Verfahren über die Lebensdauer der Stelleinrichtung hinweg mehrmals durchgeführt. Wird das Verfahren dann bei dem zumindest im Wesentlichen immer gleichen Auslöseereignis durchgeführt, so kann dadurch sichergestellt werden, dass beim Durchführen des Verfahrens zumindest nahezu immer zumindest nahezu gleiche und definierte Bedingungen und damit auch Einflüsse auf das Ermitteln des Zustands vorliegen. Zumindest kann eine Mehrzahl von Ergebnissen, d. h. Zuständen, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren erlangt werden, aussagekräftig und belastbar miteinander verglichen werden. Dadurch kann beispielsweise ein zeitlicher Verlauf des Zustands der Stelleinrichtung über eine bestimmte Zeitspanne hinweg ermittelt, abgespeichert, dokumentiert und ausgewertet werden.Advantageously, the method is carried out several times over the life of the actuator. If the method is then carried out in the case of the tripping event which is at least substantially the same, then it can be ensured that at least almost always identical and defined conditions and thus also influences on the determination of the condition are present when the method is carried out. At a minimum, a plurality of results, i. H. States, which are obtained by the method according to the invention, meaningful and resilient compared with each other. As a result, it is possible, for example, to ascertain, store, document and evaluate a time profile of the state of the actuating device over a specific period of time.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren bei einem Bewegen eines Flügelelements, insbesondere einer Tür, beispielsweise einer Seitentür, einer Klappe oder dergleichen, als das vorgebbare Auslöseereignis durchgeführt. Dadurch liegen bei der Durchführung des Verfahrens definierte und zumindest gleiche oder ähnliche Bedingungen vor, so dass der Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise und aussagekräftig ermittelt werden kann.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the method is performed when moving a wing element, in particular a door, for example a side door, a flap or the like, as the predeterminable triggering event. As a result, in the implementation of the method defined and at least the same or similar conditions are present, so that the state of the adjusting device can be determined particularly precise and meaningful.

Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Verfahren zu einer bestimmten Uhrzeit als das vorgebbare Auslöseereignis durchgeführt wird. Auch dies ermöglicht das besonders präzise und aussagekräftige Ermitteln des Zustands, insbesondere bei einem mehrmaligen Durchführen des Verfahrens über eine bestimmte Zeitspanne oder Lebensdauer der Stelleinrichtung hinweg.Additionally or alternatively, it can be provided that the method is carried out at a specific time as the predefinable triggering event. This also makes it possible to determine the state in a particularly precise and meaningful manner, in particular if the method is carried out a plurality of times over a certain period of time or lifetime of the actuating device.

Bevorzugt wird das Verfahren durchgeführt, wenn die Uhrzeit später als ein vorgebbarer erster Schwellenwert und früher als ein vorgebbarer zweiter Schwellenwert ist. Mit anderen Worten wird das Verfahren in einem Zeitbereich eines Tages von 24 Stunden durchgeführt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass beim Durchführen des Verfahrens zumindest nahezu immer zumindest nahezu gleiche Bedingungen vorliegen. Dadurch ist ein besonders präzises Ermitteln des Zustands bzw. Erfassens des den Zustand charakterisierenden Signals möglich.Preferably, the method is performed when the time is later than a predeterminable first threshold and earlier than a predetermined second threshold. In other words, the process is performed in a time range of 24 hours a day. As a result, it can be ensured that at least almost always the same conditions are present at least almost always when carrying out the method. This makes a particularly precise determination of the state or detection of the state characterizing signal possible.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in Used alone, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 einen zeitlichen Soll-Verlauf sowie einen zeitlichen Ist-Verlauf eines Drehwinkels eines Elektromotors einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine; 1 a desired time course and an actual time course of a rotation angle of an electric motor of an adjusting device for variably setting a compression ratio of an internal combustion engine;

2 einen zeitlichen Verlauf eines elektrischen Stroms zum Überprüfen der Stelleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine gemäß 1; 2 a time course of an electric current for checking the adjusting device of the internal combustion engine according to 1 ;

3 zwei zeitliche Verläufe einer Drehbewegung einer Verstellwelle der Stelleinrichtung zum variablen Einstellen des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine , anhand welchen ein Zustand der Stelleinrichtung ermittelbar ist; 3 two time courses of a rotational movement of an adjusting shaft of the adjusting device for variably setting the compression ratio of the internal combustion engine, based on which a state of the adjusting device can be determined;

4 einen Soll-Verlauf sowie einen Ist-Verlauf eines Drehwinkels eines Elektromotors der Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine; und 4 a desired course and an actual course of a rotation angle of an electric motor of the adjusting device for variably setting a compression ratio of the internal combustion engine; and

5 einen zeitlichen Verlauf eines Stellmoments, welches es von der Stelleinrichtung zum variablen Einstellen des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine aufzuwenden gilt, um das Verdichtungsverhältnis einzustellen. 5 a time course of a control torque, which applies to it from the adjusting device for variably adjusting the compression ratio of the internal combustion engine to adjust the compression ratio.

Das Streben, Kraftstoffverbräuche von Verbrennungskraftmaschinen zu reduzieren, führt dazu, die Verbrennungskraftmaschinen mit wenigstens einem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis zu versehen. Die Verbrennungskraftmaschinen umfassen jeweils wenigstens eine Stelleinrichtung, mittels welcher das mindestens eine Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar und an unterschiedliche Fahrsituationen und Betriebspunkte anpassbar ist.The attempt to reduce fuel consumption of internal combustion engines leads to providing the internal combustion engines with at least one variably adjustable compression ratio. The internal combustion engines each comprise at least one adjusting device, by means of which the at least one compression ratio is variably adjustable and adaptable to different driving situations and operating points.

Die Stelleinrichtung umfasst dazu beispielsweise einen Elektromotor mit einem um eine Drehachse drehbaren Rotor. Ferner umfasst die Stelleinrichtung wenigstens eine Verstellwelle. Die Verstellwelle ist dabei über ein Lager an einem Bauteil, insbesondere an einem Gehäuseteil der Verbrennungskraftmaschine und/oder der Stelleinrichtung, gelagert. Die Verstellwelle ist über wenigstens ein Lager an dem Bauteil relativ zu diesem drehbar gelagert.The adjusting device comprises, for example, an electric motor with a rotatable about a rotation axis rotor. Furthermore, the adjusting device comprises at least one adjusting shaft. The adjusting shaft is mounted via a bearing on a component, in particular on a housing part of the internal combustion engine and / or the adjusting device. The adjusting shaft is rotatably supported by at least one bearing on the component relative to this.

Zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses wird die Verstellwelle um die Drehachse gedreht. Dazu ist die Verstellwelle, z. B. auch über ein Übertragungsglied (z. B. Getriebe), drehfest mit dem Rotor des Elektromotors koppelbar oder gekoppelt. Zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses und damit zum Drehen der Verstellwelle wird ein Drehmoment auf bzw. in die Verstellwelle von dem Elektromotor eingeleitet. Solche Drehmomente zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses werden auch als Stellmomente bezeichnet, die es von der Stelleinrichtung, insbesondere von dem Elektromotor, aufzubringen gilt, um das Verdichtungsverhältnis neu einzustellen.For adjusting or adjusting the compression ratio, the adjusting shaft is rotated about the axis of rotation. For this purpose, the adjusting shaft, z. B. also via a transmission member (eg., Transmission), rotatably coupled or coupled to the rotor of the electric motor. For adjusting the compression ratio and thus for rotating the adjusting shaft, a torque is introduced onto or into the adjusting shaft by the electric motor. Such torques for setting the compression ratio are also referred to as setting torques, which apply it from the adjusting device, in particular from the electric motor, to reset the compression ratio.

Bei dem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine kann es in Abhängigkeit von einer Last und/oder einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine zu besonders hohen Stellmomenten kommen. Infolge dieser hohen Stellmomente kann die Stelleinrichtung verschleißen, so dass es insbesondere zur Erhöhung von Reibungen an dem Lager und/oder an miteinander im Eingriff stehenden Verzahnungen von Zahnrädern der Stelleinrichtung kommt. Falls keine entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen sind, kann die Folge sein, dass die Stelleinrichtung nach einer gewissen Lebensdauer vorteilhafte hohe Stelldynamiken, d. h. die Geschwindigkeiten, mit welchen die Stelleinrichtung das Verdichtungsverhältnis einstellen bzw. verstellen kann, nicht mehr erfüllt. Dies kann wiederum zu unerwünscht hohen Schadstoffemissionen sowie zu einem unerwünscht hohen Kraftstoffverbrauch und damit einhergehenden, unerwünscht hohen CO₂-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine führen.In the operation of the internal combustion engine, depending on a load and / or a rotational speed of the internal combustion engine, particularly high actuating torques can occur. As a result of these high actuating torques, the adjusting device may wear, so that it comes in particular to increase friction on the bearing and / or on mutually engaging toothings of gears of the adjusting device. If no corresponding countermeasures are taken, the result may be that after a certain lifetime the adjusting device no longer fulfills advantageous high actuating dynamics, ie the speeds with which the adjusting device can set or adjust the compression ratio. This in turn can lead to undesirably high pollutant emissions and to an undesirably high fuel consumption and associated, undesirably high CO ₂ emissions of the internal combustion engine.

Um diese Problematik zu verhindern, ist es wünschenswert, den Zustand der Stelleinrichtung insbesondere hinsichtlich ihres Verschleißes präzise und aussagekräftig zu ermitteln. Anhand der 1 bis 3 ist ein Verfahren veranschaulicht, mittels welchem der Zustand der Stelleinrichtung besonders aussagekräftig und präzise zu ermitteln ist.To prevent this problem, it is desirable to determine the state of the adjusting device, in particular with regard to their wear precise and meaningful. Based on 1 to 3 illustrates a method by means of which the state of the actuator is particularly meaningful and accurate to determine.

Zunächst wird der Elektromotor positionsgeregelt betrieben, d. h., dass der Elektromotor derart betrieben wird, dass sein Rotor und damit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle eine vorgegebene Bewegung durchführt. Bei der vorgegebenen Bewegung handelt es sich um einen Drehwinkel der Verstellwelle. Mit anderen Worten wird der Elektromotor solange und derart betrieben, so dass und bis sein Rotor und damit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle den vorgebbaren Drehwinkel, ausgehend von einer Drehstellung, zurückgelegt haben.First, the electric motor is operated position-controlled, d. h., That the electric motor is operated such that its rotor and thus the coupled via a transmission adjusting shaft performs a predetermined movement. The given movement is a rotation angle of the adjusting shaft. In other words, the electric motor is operated so long and so that and until its rotor and thus the coupled via a transmission adjusting shaft have the predetermined angle of rotation, starting from a rotational position covered.

Zur Veranschaulichung dieses positionsgeregelten Betriebs zeigt die 1 ein Diagramm 10, auf dessen Abszisse 12 die Zeit gemäß einem Richtungspfeil 14 fortlaufend aufgetragen ist. Auf der Ordinate des Diagramms 10 ist der Drehwinkel des Rotors des Elektromotors und damit der Verstellwelle gemäß einem Richtungspfeil 18 ansteigend aufgetragen.To illustrate this position-controlled operation shows the 1 a diagram 10 , on the abscissa 12 the time according to a directional arrow 14 is continuously applied. On the ordinate of the diagram 10 is the angle of rotation of the rotor of the electric motor and thus the adjusting shaft according to a directional arrow 18 applied in ascending order.

In dem Diagramm 10 ist ein Soll-Verlauf 20 des Drehwinkels eingetragen. Der Soll-Verlauf 20 charakterisiert die Drehbewegung des Motors und damit der Verstellwelle beim Betreiben des Elektromotors, wenn die Stelleinrichtung idealisiert reibungsfrei ist bzw. wäre. In the diagram 10 is a desired course 20 entered the angle of rotation. The target course 20 characterizes the rotational movement of the motor and thus of the adjusting shaft during operation of the electric motor, when the adjusting device is idealized frictionless or would be.

Tatsächlich treten jedoch Reibungserscheinungen beim Betrieb der Stelleinrichtung zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses auf. So wird der Elektromotor positionsgeregelt betrieben und beispielsweise wenigstens eine vollständige Umdrehung des Rotors und damit der Verstellwelle durchgeführt ist, um ein sogenanntes Losbrechmoment der Stelleinrichtung zu überwinden. Das Losbrechmoment charakterisiert das von dem Elektromotor aufzuwendende Drehmoment, um die Stelleinrichtung von einem Haftreibungszustand, in welchem Haftreibung vorliegt, in einen Gleitreibungszustand, in welchem Gleitreibung vorliegt, zu überführen.In fact, however, frictional phenomena occur in the operation of the compression ratio adjusting device. Thus, the electric motor is operated position-controlled and, for example, at least a complete revolution of the rotor and thus the adjusting is carried out in order to overcome a so-called breakaway torque of the adjusting device. The breakaway torque characterizes the torque to be applied by the electric motor to transfer the actuator from a stiction state in which static friction exists to a sliding frictional state in which sliding friction exists.

Ausgehend von zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen, beispielsweise zwei Lagerteilen des Lagers der Verstellwelle, welche sich zunächst relativ zueinander in Ruhe befinden, ist zunächst der Haftreibungszustand und damit die Haftreibung zu überwinden, um die Teile bzw. die Lagerteile in eine Relativbewegung zueinander zu versetzen. Da die Haftreibung zumindest betragsmäßig größer ist als die Gleitreibung, ist zum Überwinden des Haftreibungszustands eine höhere Stellkraft bzw. ein höheres Stellmoment (Losbrechmoment) aufzuwenden, als es in dem Gleitreibungszustand aufzuwenden ist, um die Teile in der relativen Bewegung zueinander zu halten. Im Gleitreibungszustand wird das zum relativen Bewegen der Teile aufzuwendende Stellmoment zumindest im Wesentlichen lediglich durch Reibungskräfte zwischen den Teilen bestimmt. Ist der Haftreibungszustand überwunden, so ist im Gleitreibungszustand lediglich eine zumindest im Wesentlichen konstante Stellkraft bzw. ein zumindest im Wesentlichen konstantes Stellmoment von Nöten, um die Teile in der relativen Bewegung zueinander zu halten. Dies trifft insbesondere auf Gleitlager zu, welche mit einem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, zu schmieren sind.Starting from two relatively movable parts, for example, two bearing parts of the bearing of the adjusting, which are initially relative to each other at rest, the static friction state and thus the static friction is first overcome in order to put the parts or the bearing parts in a relative movement to each other. Since the static friction is at least greater in magnitude than the sliding friction, to overcome the static friction condition, a higher actuating force or a higher actuating torque (breakaway torque) is used than is required in the sliding friction condition in order to keep the parts in relative motion. In the sliding friction state, the adjusting torque to be expended for the relative movement of the parts is determined at least substantially only by frictional forces between the parts. If the static friction state is overcome, only an at least essentially constant actuating force or an at least substantially constant actuating torque is required in the sliding friction state in order to hold the parts in relative motion relative to one another. This applies in particular to plain bearings which are to be lubricated with a lubricant, in particular lubricating oil.

Aufgrund der Notwendigkeit, zunächst das Losbrechmoment zu überwinden, um die Verstellwelle aus einem ruhenden Zustand heraus in einen drehenden Zustand zu bewegen, weicht ein in der 1 gezeigter Ist-Verlauf des Drehwinkels von dem idealen Soll-Verlauf 20 ab. In dem Diagramm 10 ist eine Zeitspanne Z gezeigt, welche es dauert, um das Losbrechmoment zu überwinden. In der Folge werden dann der Rotor und damit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle positionsgeregelt bewegt, bis sie einen gewünschten Soll-Drehwinkel D aufweisen. Dieser Soll-Drehwinkel D weist dabei beispielsweise zumindest im Wesentlichen 360° auf, so dass wenigstens eine vollständige Umdrehung des Rotors durchgeführt wird.Due to the need to first overcome the breakaway torque to move the adjusting shaft from a dormant state to a rotating state, a differs in the 1 shown actual course of the rotation angle of the ideal desired course 20 from. In the diagram 10 a time period Z is shown, which it takes to overcome the breakaway torque. As a result, the rotor and thus the adjustment shaft coupled via a transmission device are then moved in a position-controlled manner until they have a desired setpoint rotation angle D. In this case, this setpoint rotational angle D has, for example, at least substantially 360 °, so that at least one complete revolution of the rotor is performed.

Zum Betreiben des Elektromotors und damit zum Drehen des Rotors und der Verstellwelle wird der Elektromotor mit elektrischem Strom versorgt. Der Strom, mit welchem der Elektromotor versorgt wird, ist dabei proportional zum Stellmoment, das von dem Elektromotor aufgewendet und auf die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle übertragen wird. Der aufzuwendende elektrische Strom zum Überwinden des Losbrechmoments kann ebenfalls zur Aussage über den Zustand der Stelleinrichtung genutzt werden. Je höher der aufzuwendende Strom zum Überwinden des Losbrechmoments ist, desto höher sind in der Stelleinrichtung vorliegende Reibungen. Dies deutet auf einen relativ hohen Verschleiß der Stelleinrichtung hin.For operating the electric motor and thus for rotating the rotor and the adjusting shaft, the electric motor is supplied with electric current. The current with which the electric motor is supplied, is proportional to the control torque, which is expended by the electric motor and transmitted to the coupled via a transmission adjusting shaft. The expended electric current to overcome the breakaway torque can also be used to testify about the state of the actuator. The higher the current required to overcome the breakaway torque, the higher are the friction present in the actuator. This indicates a relatively high wear of the actuator.

Dieser Strom, der notwendig ist, um das Losbrechmoment zu überwinden, kann mit einem abgespeicherten und beispielsweise in einem Kennfeld hinterlegten Strom verglichen werden. Der abgespeicherte Strom charakterisiert dabei die Stelleinrichtung in einem Zustand, in welchen sie zumindest im Wesentlichen keine oder nur eine geringe Reibung bzw. Verschleiß aufweist. Ist der abgespeicherte Strom geringer als der zum Überwinden des Losbrechmoments notwendige Strom, so deutet dies auf den erhöhten Verschleiß der Verstelleinrichtung hin. Nach dem Durchführen der vorgebbar und definierten Bewegung des Rotors und damit der über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle in Form des vorgebbaren Soll-Drehwinkels D von zumindest im Wesentlichen 360° wird der Elektromotor mit einem vorgebbaren, definierten und in der 2 gezeigten Stromverlauf 24 angesteuert und betrieben. Bei diesem Verfahren wird somit eine vorgebbare Bewegung der Verstellwelle (des Rotors) durchgeführt.This current, which is necessary to overcome the breakaway torque, can be compared with a stored and stored for example in a map stream. The stored stream characterizes the adjusting device in a state in which it has at least substantially no or only a slight amount of friction or wear. If the stored current is less than the current required to overcome the breakaway torque, this indicates the increased wear of the adjusting device. After performing the predetermined and defined movement of the rotor and thus the coupled via a transmission adjusting shaft in the form of the predetermined target rotational angle D of at least substantially 360 °, the electric motor with a predetermined, defined and in the 2 shown current flow 24 controlled and operated. In this method, a predeterminable movement of the adjusting shaft (of the rotor) is thus carried out.

Die 2 zeigt ein Diagramm 26, auf dessen Abszisse 28 die Zeit gemäß einem Richtungspfeil 30 fortlaufend aufgetragen ist. Auf der Ordinate 32 des Diagramms 10 ist gemäß einem Richtungspfeil 34 aufsteigend der elektrische Strom aufgetragen, mit welchem der Elektromotor zum Verstellen bzw. Einstellen des Verdichtungsverhältnisses betrieben wird.The 2 shows a diagram 26 , on the abscissa 28 the time according to a directional arrow 30 is continuously applied. On the ordinate 32 of the diagram 10 is according to a directional arrow 34 ascending the electric current applied, with which the electric motor for adjusting or adjusting the compression ratio is operated.

Das Verfahren zum Ermitteln des Zustands der Stelleinrichtung wird beispielsweise in einem definierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. Bei diesem definierten Zustand handelt es sich beispielsweise um einen Nachlaufmodus eines Steuergeräts zum Steuern und/oder Regeln der Verbrennungskraftmaschine. In diesem Nachlaufmodus wird das Steuergerät zeitlich nach einem Auslösen einer Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine betrieben, wobei die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist. Das Steuergerät ist dabei jedoch noch nicht deaktiviert. In diesem deaktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine laufen keine Verbrennungsvorgänge in Brennräumen, insbesondere Zylindern, der Verbrennungskraftmaschine ab. Dadurch wirken keine zusätzlichen Momente und/oder Kräfte infolge der Verbrennungsvorgänge und/oder infolge einer Rotation einer Kurbelwelle auf die Verstellwelle. Auf die Verstellwelle wirken zumindest im Wesentlichen lediglich Trägheitsmomente und/oder Trägheitskräfte der Stelleinrichtung sowie gegebenenfalls erhöhte Reibmomente infolge des Verschleißes der Stelleinrichtung.The method for determining the state of the adjusting device is carried out, for example, in a defined state of the internal combustion engine. This defined state is, for example, a run-on mode of a control device for controlling and / or regulating the internal combustion engine. In this follow-up mode, the control unit is operated in terms of time after triggering a deactivation of the internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is deactivated. The control unit is not yet deactivated. In this disabled State of the internal combustion engine run no combustion processes in combustion chambers, in particular cylinders, the internal combustion engine. As a result, no additional moments and / or forces due to the combustion processes and / or due to a rotation of a crankshaft act on the adjusting shaft. At least substantially only moments of inertia and / or inertial forces of the adjusting device act on the adjusting shaft, as well as optionally increased friction moments as a result of the wear of the adjusting device.

Nach dem Überwinden des infolge der Haftreibungskraft herrschenden Losbrechmoments stellt sich ein Stellmoment ein, welches zumindest im Wesentlichen proportional zu dem Strom und damit dem Stromverlauf 24 ist.After overcoming the idle moment prevailing as a result of the static friction force, a setting torque occurs, which is at least substantially proportional to the current and thus the current profile 24 is.

In Abhängigkeit von Reibkräften, insbesondere in dem wenigstens einen Lager, von Verzahnungskräften von Zahnrädern der Stelleinrichtung und/oder von anderweitigen Kräften, führen der Rotor und damit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle eine Anzahl an Umdrehungen durch bzw. der Rotor und die Verstellwelle bewegen sich einen Drehwinkel auch in Abhängigkeit von der Höhe, d. h. dem Betrag, und der zeitlichen Dauer des Stroms (Stromverlauf 24).Depending on friction forces, in particular in the at least one bearing, of toothing forces of gear wheels of the adjusting device and / or of other forces, the rotor and thus the adjusting shaft coupled via a transmission device make a number of revolutions or the rotor and the adjusting shaft move a rotation angle also as a function of the height, ie the amount, and the duration of the current (current curve 24 ).

Weist die Stelleinrichtung einen Zustand mit einem relativ geringen Verschleiß und damit einer relativ geringen Reibung auf, so führen der Rotor und die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle eine relativ hohe Anzahl an Umdrehungen aus bzw. der Rotor und die Verstellwelle bewegen sich einen relativ hohen Drehwinkel. Weist die Stelleinrichtung demgegenüber einen Zustand mit einem höheren Verschleiß und damit einer höheren Reibung auf, so führen der Rotor und die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle demgegenüber eine geringere Anzahl an Umdrehungen aus bzw. der Rotor und die Verstellwelle bewegen sich einen geringeren Drehwinkel.If the adjusting device has a state with relatively little wear and thus relatively little friction, then the rotor and the adjusting shaft coupled via a transmission device carry out a relatively high number of revolutions or the rotor and the adjusting shaft move at a relatively high angle of rotation. In contrast, if the adjusting device has a state with a higher wear and thus a higher friction, then the rotor and the adjusting shaft coupled via a transmission device carry out a smaller number of revolutions or the rotor and the adjusting shaft move at a smaller angle of rotation.

Die erfasste Anzahl an Umdrehungen und/oder der erfasste Drehwinkel stellen somit eine jeweilige Messgröße dar, anhand derer auf den Zustand der Stelleinrichtung und somit auf das Vorliegen eines gewissen, relativ hohen Verschleißes und einer gewissen, relativ hohen Reibung rückgeschlossen werden kann. Dadurch ist eine Messung, Auswertung und Diagnose einer Kinematikgröße der Stelleinrichtung auf einfache und kostengünstige Weise durchführbar. Es sind keine zusätzlichen Sensoren und/oder Stellglieder von Nöten. Dies hält das Gewicht, den Bauraumbedarf und die Kosten der Verbrennungskraftmaschine gering.The detected number of revolutions and / or the detected rotation angle thus represent a respective measurand, on the basis of which the state of the adjusting device and thus the presence of a certain, relatively high wear and a certain, relatively high friction can be deduced. As a result, a measurement, evaluation and diagnosis of a kinematic variable of the adjusting device can be carried out in a simple and cost-effective manner. There are no additional sensors and / or actuators needed. This keeps the weight, the space requirement and the cost of the internal combustion engine low.

Der sich einstellende Drehwinkel des Rotors bzw. der Stellwelle kann dabei mittels einer entsprechenden Erfassungseinrichtung erfasst und mit einem in einer Speichereinrichtung abgespeicherten Soll-Drehwinkel verglichen werden.The self-adjusting angle of rotation of the rotor or the control shaft can be detected by means of a corresponding detection device and compared with a stored in a memory device desired rotation angle.

Die 3 zeigt ein Diagramm 36 auf dessen Abszisse 38 die Zeit gemäß einem Richtungspfeil 40 fortlaufend aufgetragen ist. Auf der Ordinate 42 des Diagramms 10 ist der Drehwinkel gemäß einem Richtungspfeil 44 aufsteigend aufgetragen. In dem Diagramm 36 ist ein Ist-Verlauf 46 eines erfassten Drehwinkels des Rotors und damit der über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle eingetragen. Der Ist-Verlauf 46 charakterisiert dabei einen Zustand der Stelleinrichtung, in welchem die Stelleinrichtung einen relativ geringen Verschleiß aufweist. In dem Diagramm 36 ist auch ein Toleranzband 48 eingetragen, welches von einem oberen Schwellenverlauf 50 und einem unteren Schwellenverlauf 52 begrenzt wird. Befindet sich ein erfasster Verlauf des Drehwinkels innerhalb des Toleranzbandes 48 oder zumindest auf den Schwellenverläufen 50 oder 52, so weist die Stelleinrichtung einen noch vorteilhaften Zustand auf, in welchem die Stelleinrichtung hohe Stelldynamiken erfüllen und das Verdichtungsverhältnis präzise einstellen kann.The 3 shows a diagram 36 on the abscissa 38 the time according to a directional arrow 40 is continuously applied. On the ordinate 42 of the diagram 10 is the angle of rotation according to a directional arrow 44 applied in ascending order. In the diagram 36 is an actual history 46 recorded a detected rotational angle of the rotor and thus the coupled via a transmission adjusting shaft. The actual course 46 Characterized a state of the adjusting device in which the adjusting device has a relatively low wear. In the diagram 36 is also a tolerance band 48 entered, which from an upper threshold course 50 and a lower threshold 52 is limited. Is a detected course of the rotation angle within the tolerance band 48 or at least on the thresholds 50 or 52 Thus, the adjusting device has a still advantageous state in which the adjusting device can fulfill high actuating dynamics and precisely adjust the compression ratio.

In dem Diagramm 36 ist ein weiterer Ist-Verlauf 54 des erfassten Drehwinkels eingetragen. Wie der 3 zu entnehmen ist, befindet sich der Ist-Verlauf 54 außerhalb des Toleranzbandes 48. Der Ist-Verlauf 54 deutet auf einen erhöhten und gegebenenfalls unerwünscht hohen Verschleiß der Stelleinrichtung mit erhöhten Reibungen hin. Wird der Ist-Verlauf 54 erfasst, so können frühzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um die Stelleinrichtung zu warten und wieder in einen vorteilhaften und erwünschten, beispielsweise durch den Ist-Verlauf 46 charakterisierten, Zustand zu versetzen.In the diagram 36 is another actual course 54 entered the detected angle of rotation. Again 3 can be seen, is the actual course 54 outside the tolerance band 48 , The actual course 54 indicates an increased and possibly undesirably high wear of the actuator with increased friction. Will the actual course 54 detected, so appropriate countermeasures can be taken early to wait for the actuator and again in an advantageous and desirable, for example by the actual course 46 characterized to displace condition.

Anhand der 4 und 5 ist ein weiteres Verfahren veranschaulicht, mittels welchem zusätzlich oder alternativ der Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise und aussagekräftig ermittelt werden kann. Der Elektromotor wird positionsgeregelt bei einer definierten und vorgebbaren Drehzahl angesteuert. Dies bedeutet, dass der Elektromotor derart betrieben wird, dass er eine vorgebbare Bewegung in Form der Drehzahl durchführt. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor derart betrieben wird, so dass der Rotor und damit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle einen vorgebbaren, definierten Drehwinkel D durchführen. Mit anderen Worten wird der Elektromotor über eine solch große Zeitspanne unter Versorgung des Elektromotors mit einem betragsmäßig solch hohen Strom versorgt, bis der Rotor und somit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle den vorgebbaren Drehwinkel D zurückgelegt haben.Based on 4 and 5 another method is illustrated by means of which additionally or alternatively the state of the adjusting device can be determined particularly precisely and meaningfully. The electric motor is controlled position-controlled at a defined and specifiable speed. This means that the electric motor is operated such that it performs a predeterminable movement in the form of the rotational speed. It can also be provided that the electric motor is operated in such a way that the rotor and thus the adjusting shaft coupled via a transmission device perform a predefinable, defined angle of rotation D. In other words, the electric motor is supplied with a magnitude of such a high current for such a long period while supplying the electric motor until the rotor and thus the adjusting shaft coupled via a transmission device have traveled the predefinable angle of rotation D.

Die 4 zeigt das Diagramm 10 mit dem idealen Soll-Verlauf 20. In dem Diagramm 10 ist nun ferner ein Ist-Verlauf 56 eingetragen. Wie der 4 zu entnehmen ist, wird der Elektromotor derart betrieben, bis der Ist-Verlauf 56 den vorgebbaren Soll-Drehwinkel D des Soll-Verlaufs 20 erreicht hat. Ein zur Durchführung dieser vorgebbaren definierten Bewegung (Drehzahl und/oder Soll-Drehwinkel D) notwendige und aufzuwendende Strom wird mit einer entsprechenden Erfassungseinrichtung gemessen. Dabei ergibt sich die Möglichkeit den Betrag des Stroms zur Überwindung des Losbrechmoments und zeitlich anschließend den Betrag des Stroms zur Verstellung bzw. Einstellung des Verdichtungsverhältnisses bei der definierten Drehzahl zu erfassen. Da, wie geschildert, der Strom proportional zum Stellmoment ist, kann dadurch auch das Stellmoment erfasst bzw. ermittelt werden. Dies ist anhand der 5 veranschaulicht. The 4 shows the diagram 10 with the ideal target course 20 , In the diagram 10 is now also an actual course 56 entered. Again 4 can be seen, the electric motor is operated until the actual course 56 the predetermined target rotational angle D of the desired course 20 has reached. A current necessary for carrying out this predefinable defined movement (rotational speed and / or nominal rotational angle D) is applied to a corresponding detection device. This results in the possibility of the amount of current to overcome the breakaway torque and then to determine the amount of current for adjusting or adjusting the compression ratio at the defined speed. Since, as described, the current is proportional to the control torque, thereby also the actuating torque can be detected or determined. This is based on the 5 illustrated.

Die 5 zeigt ein Diagramm 58, auf dessen Abszisse 60 die Zeit gemäß einem Richtungspfeil 62 fortlaufend aufgetragen ist. Auf der Ordinate des Diagramms 58 ist das Stellmoment gemäß einem Richtungspfeil 66 ansteigend aufgetragen. In das Diagramm 58 ist ein Verlauf 68 des Stellmoments eingetragen. Der Verlauf weist einen ersten Bereich 70 auf, welcher den Haftreibungszustand charakterisiert. Somit charakterisiert der Verlauf 68 in dem Bereich 70 das Losbrechmoment, welches es aufzubringen gilt, um die Stelleinrichtung von dem Haftreibungszustand in den Gleitreibungszustand zu überführen.The 5 shows a diagram 58 , on the abscissa 60 the time according to a directional arrow 62 is continuously applied. On the ordinate of the diagram 58 is the control torque according to a directional arrow 66 applied in ascending order. In the diagram 58 is a course 68 of the actuating torque entered. The course has a first area 70 which characterizes the stiction state. Thus, the course characterizes 68 in that area 70 the breakaway torque to be applied to transfer the actuator from the stiction state to the sliding friction state.

Der Verlauf 68 weist einen zweiten Bereich 72 auf, welcher den Gleitreibungszustand der Stelleinrichtung charakterisiert. In dem Gleitreibungszustand weist das Stellmoment einen zumindest im Wesentlichen konstanten Verlauf auf. In dem Bereich 72 des Verlaufs 68 kann anhand des Verlaufs 68 besonders präzise das Stellmoment auf einem Strom bzw. dessen zeitlichen Stromverlauf ermittelt werden. So kann der Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise und aussagekräftig ermittelt werden.The history 68 has a second area 72 on, which characterizes the sliding friction state of the actuator. In the sliding friction state, the adjusting torque has an at least substantially constant course. In that area 72 of the course 68 can by the course 68 particularly precise the control torque on a current or its temporal current profile can be determined. Thus, the state of the actuator can be determined very precise and meaningful.

Eine weitere Möglichkeit zum Ermitteln des Zustands der Stelleinrichtung ist, den Elektromotor positionsgeregelt bei einer maximal zulässigen Bestromung zu betreiben. Dies bedeutet, dass dem Elektromotor der maximal zulässige Strom zugeführt wird. Dabei stellt sich eine maximale Drehzahl des Rotors und damit der über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle ein. Die maximal einstellende Drehzahl ermöglicht eine Aussage über den Zustand des Stellsystems zu treffen. Je geringer die Reibung und der Verschleiß der Stelleinrichtung ist, desto höher ist die sich einstellende Maximaldrehzahl und umgekehrt. Diese sich maximal einstellende Drehzahl wird als Grenzdrehzahl bezeichnet. Der Grenzdrehzahl lässt sich über eine Drehzahl – Drehmoment – Kennlinie des Elektromotors ein bei diesem Zustand der Stelleinrichtung benötigtes Stellmoment zuordnen, so dass besonders präzise und aussagekräftige Rückschlüsse der Stelleinrichtung gemacht werden können.Another way to determine the state of the actuator is to operate the electric motor position-controlled at a maximum allowable current. This means that the maximum permissible current is supplied to the electric motor. In this case, a maximum speed of the rotor and thus the coupled via a transmission adjusting a set. The maximum setting speed makes it possible to make a statement about the state of the positioning system. The lower the friction and the wear of the adjusting device, the higher is the adjusting maximum speed and vice versa. This maximum setting speed is referred to as the limit speed. The limit speed can be assigned via a speed - torque - characteristic of the electric motor in this state of the actuator required actuating torque, so that particularly precise and meaningful conclusions of the actuator can be made.

Die anhand der 1 bis 5 illustrierten Verfahren werden bevorzugt dann durchgeführt, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem ungefeuerten und unangetriebenen Betriebszustand befindet. Dadurch wird die Ermittlung des Zustands der Stelleinrichtung nicht von aus Verbrennungen resultierenden Einflüssen wie beispielsweise Kräfte und/oder Momente beeinflusst. Darüber hinaus wird die Ermittlung des Zustands der Stelleinrichtung nicht von dem sich in dem Brennraum relativ zu diesem bewegenden Kolben beeinflusst. Dadurch kann der aktuelle und tatsächlich vorliegende Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise und aussagekräftig ermittelt werden. Insbesondere wirkt kein zusätzliches Moment infolge von Verbrennungsvorgängen sowie infolge einer Rotation der Kurbelwelle auf die Verstellwelle.The basis of the 1 to 5 illustrated methods are preferably performed when the internal combustion engine is in an unfired and non-driven operating condition. As a result, the determination of the state of the adjusting device is not influenced by the effects of burns, such as forces and / or moments. In addition, the determination of the state of the actuator is not affected by the moving in the combustion chamber relative to this piston. As a result, the current and actually present state of the adjusting device can be determined particularly precisely and meaningfully. In particular, no additional torque acts on the adjusting shaft as a result of combustion processes and as a result of rotation of the crankshaft.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Diagrammdiagram
1212: Abszisseabscissa
1414: Richtungspfeilarrow
1616: Ordinateordinate
1818: Richtungspfeilarrow
2020: Soll-VerlaufNominal course
2222: Ist-VerlaufIs History
2424: Strom-VerlaufCurrent History
2626: Diagrammdiagram
2828: Abszisseabscissa
3030: Richtungspfeilarrow
3232: Ordinateordinate
3434: Richtungspfeilarrow
3636: Diagrammdiagram
3838: Abszisseabscissa
4040: Richtungspfeilarrow
4242: Ordinateordinate
4444: Richtungspfeilarrow
4646: Ist-VerlaufIs History
4848: Toleranzbandtolerance band
5050: oberer Schwellenverlaufupper threshold curve
5252: unterer Schwellenverlauflower threshold curve
5454: Ist-VerlaufIs History
5656: Ist-VerlaufIs History
5858: Diagrammdiagram
6060: Abszisseabscissa
6262: Richtungspfeilarrow
6464: Ordinateordinate
6666: Richtungspfeilarrow
6868: Verlaufcourse
7070: erster Bereichfirst area
7272: zweiter Bereichsecond area
DD: Drehwinkelangle of rotation
ZZ: ZeitspannePeriod of time

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1307642 B1 [0002]
DE 19955250 A1 [0003]

Claims

Method for checking an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine of a motor vehicle, in which a state of the adjusting device is determined, characterized in that the method is carried out when the internal combustion engine is in an unfired operating state

A method according to claim 1, characterized in that the method is performed when the internal combustion engine is in a non-driven operating condition.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the method is carried out when a travel speed of the motor vehicle is less than a predefinable threshold.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out when the motor vehicle is at a standstill.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out at a predetermined triggering event.

A method according to claim 5, characterized in that the method is carried out when moving a wing element, in particular a door, flap or the like, as the predetermined triggering event.

Method according to one of claims 5 or 6, characterized in that the method is carried out at a specific time as the predetermined triggering event.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is performed when the time is later than a predetermined first threshold and earlier than a predetermined second threshold.