DE102013200301A1

DE102013200301A1 - Öldruckmodifikation für variable Nockensteuerung

Info

Publication number: DE102013200301A1
Application number: DE102013200301A
Authority: DE
Inventors: John Eric Rollinger; Mohammad Farid; David Karl Bidner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2013-07-18
Also published as: CN103216289A; US20130180480A1; RU2618718C2; RU2013102252A; CN103216289B; US8714123B2

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zum Modifizieren des Öldrucks für ein variables Nockensteuerungssystem bereitgestellt. Bei einem beispielhaften Ansatz umfasst ein Verfahren: als Reaktion auf eine Betriebsbedingung, Justieren eines an einen hydraulischen variablen Nockenwellensteuerungsaktuator gekoppelten Ventils zum Initiieren einer Nockenwellenverstellung und Justieren eines dem Ventil zugeführten Öldrucks auf der Basis einer Nockenwellenverstellerposition. Falls sich ein Nockenwellenversteller-Verriegelungsstift in einer Ausgangsposition befindet, kann das Verfahren weiterhin Folgendes umfassen: Reduzieren des dem Ventil zugeführten Öldrucks für ein vorbestimmtes Zeitintervall auf ein Schwellwertausmaß zum Entriegeln des Verriegelungsstifts, aber nicht Bewegen des Nockenwellenverstellers, und dann Erhöhen des dem Ventil zugeführten Öldrucks, um den Nockenwellenversteller zu bewegen.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren zum Betreiben eines Motors mit variabler Nockensteuerung (VCT – Variable Cam Timing).
Verbrennungsmotoren können variable Nockensteuerung (VCT) verwenden, um die Kraftstoffökonomie und die Emissionsleistung eines Fahrzeugs zu verbessern. Ein Verfahren der variablen Nockensteuerung verwendet eine öldruckbetätigte (OPA – Oil Pressure Actuated) Einrichtung wie etwa einen Nockenwellenversteller vom Lamellentyp. Der Versteller kann durch ein elektromechanisch betätigtes Schieberventil gesteuert werden, das den Ölstrom zu der einen oder der anderen Seite der Lamelle lenkt. Die Leistung dieser Einrichtung hängt somit von dem Öldruck ab, der für Kraftstoffökonomie oder zum Reduzieren parasitärer Lasten unter Nennbedingungen niedriger eingestellt sein kann.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass VCT-Versteller unter gewissen Bedingungen möglicherweise nicht eine Sollposition erreichen, wenn z.B. die Nockenwellenverstellertemperaturen über der Ölsumpftemperatur liegen oder wenn die VCT-Versteller abgenutzt sind. Zudem kann diese Bedingung erschwert sein, wenn der Öldruck für Kraftstoffökonomie oder zum Reduzieren parasitärer Lasten niedriger eingestellt wird. Ein reduzierter Öldruck kann auch die Verstellgeschwindigkeit der VCT-Versteller reduzieren, was die Motorantwort, die Ladedruckaufbauzeit und die Fähigkeit zum Erfüllen eines optimalen bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchs aufgrund von Motoratmung beeinflusst, als Beispiel.
Bei einigen Beispielen sind VCT-Versteller in ihrer Ausgangsposition mit einem Verriegelungsstift ausgestattet, um Klappergeräusch zu verhindern. Diese Stifte können durch das gleiche Öl herausgedrückt werden, das die Nocken bewegt. Jedoch gibt es einen Wettlaufzustand, wenn den Nocken zuerst befohlen wird, sich zu bewegen, so dass, wenn sich der Nocken zuerst bewegt, er den Stift in der verriegelten Position blockieren kann, wodurch eine weitere Bewegung des Nockens verhindert wird.
Bei einem beispielhaften Ansatz wird ein Motorverfahren bereitgestellt, um diese Probleme mindestens teilweise zu behandeln. Das Verfahren umfasst Folgendes: als Reaktion auf eine Betriebsbedingung, Justieren eines an einen hydraulischen variablen Nockenwellensteuerungsaktuator gekoppelten Ventils zum Initiieren einer Nockenwellenverstellung und Justieren eines dem Ventil zugeführten Öldrucks auf der Basis einer Nockenwellenverstellerposition. Falls bei einigen Beispielen sich ein Nockenwellenverstellerverriegelungsstift in einer Ausgangsposition befindet, kann das Verfahren weiterhin Folgendes umfassen: Reduzieren des dem Ventil zugeführten Öldrucks für ein vorbestimmtes Zeitintervall auf ein Schwellwertausmaß zum Entriegeln des Verriegelungsstifts, aber nicht Bewegen des Nockenwellenverstellers, und dann Erhöhen des dem Ventil zugeführten Öldrucks, um den Nockenwellenversteller zu bewegen.
Auf diese Weise kann der Öldruck verstärkt werden, wenn die Verstellposition nicht erreicht wird, so dass eine Pumpenausgabe (z.B. eine variable Ölpumpe (VOP – Variable Oil Pump)) erhöht wird, um das Drücken der Nocken in eine Sollposition zu unterstützen. Weiterhin kann das Ausmaß der Öldruckkompensation proaktiv und reaktiv sein. Beispielsweise kann der Fehler auf eine gewichtete additive Weise zur zukünftigen Verwendung gespeichert werden und kann zum Schätzen eines Alters des VCT-Verstellers verwendet werden. Außerdem kann die VCT-Stift-Entriegelung steuerbarer gemacht werden, indem der Öldruck auf einen Druck reduziert wird, auf dem der Stift bevorzugt reagiert und der Nockenversteller nicht. Da weiterhin der Öldruck niedriger eingestellt sein kann, während immer noch eine VCT-Steuerung erzielt wird, und, wenn durch das VCT-System benötigt, während ausgewählter Bedingungen erhöht werden kann, kann die Kraftstoffökonomie vergrößert werden.
Es versteht sich, dass die obige kurze Darstellung vorgelegt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine wichtigen oder essenziellen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzbereich einzig durch die Ansprüche, die auf die detaillierte Beschreibung folgen, definiert wird. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die etwaige, oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnte Nachteile lösen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Teilansicht eines Motors und von verwandten Systemen.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Motorölschmiersystems.
3 zeigt ein beispielhaftes VCT-Versteller- und Hydrauliksystem.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Modifizieren des einem variablen Ventilsteuersystem zugeführten Öldrucks gemäß der Offenbarung.
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen eines Ausmaßes der Druckkompensation für ein variables Ventilsteuerungssystem gemäß der Offenbarung.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Steuern eines Motors eines Fahrzeugs, wobei der Motor ein variables Zylinderventilsystem wie etwa eine variable Nockensteuerung (VCT – Variable Cam Timing) aufweist. Der Motor (wie etwa der in 1 gezeigte) kann beispielsweise einen VCT-Versteller enthalten, um die Nockensteuerung zu justieren (wie etwa ein Ausmaß an Nockenspätverstellung oder Nockenfrühverstellung), wobei der Versteller in einem Hydrauliksystem (wie in 2 beschrieben) enthalten ist. Weiterhin kann der Motor ein entsprechendes Hydrauliksteuersystem mit einem Schieberventil enthalten, wie in 3 gezeigt. Eine den VCT-Verstellern zugeführte Ölmenge kann unter Verwendung eines Steueralgorithmus, wie in 4 gezeigt, justiert werden, um einen Versteller in eine Sollposition zu drücken und/oder eine Verstellgeschwindigkeit eines Verstellers während eines Verstellereignisses zu vergrößern. Bei einigen Beispielen kann das Ausmaß an Öldruckkompensation auf einer Soll-, Ist- und modellierten Verstellrate basieren, wie in dem beispielhaften Verfahren in 5 gezeigt.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Brennkammer oder eines Zylinders des Verbrennungsmotors 10. 1 zeigt, dass der Motor 10 Steuerparameter von einem Steuersystem einschließlich Controller 12 sowie eine Eingabe von einem Fahrzeugbediener 190 über eine Eingabeeinrichtung 192 empfangen kann. Bei diesem Beispiel beinhaltet die Eingabeeinrichtung 192 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 194 zum Generieren eines proportionalen Pedalpositionssignals PP.
Der Zylinder (hier auch "Brennkammer") 30 des Motors 10 kann Brennkammerwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 enthalten. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass eine Pendelbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Getriebesystem an mindestens ein Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Weiterhin kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Startbetrieb des Motors 10 zu ermöglichen. Die Kurbelwelle 40 ist an eine Ölpumpe 208 gekoppelt, um das Motorölschmiersystem 200 mit Druck zu beaufschlagen (die Kopplung der Kurbelwelle 40 an die Ölpumpe 208 ist nicht gezeigt). Ein Gehäuse 136 ist über eine Steuerkette oder einen Steuerriemen (nicht gezeigt) hydraulisch an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Die Ölpumpe 208 kann justiert werden, um den Öldruck zu erhöhen oder zu senken.
Der Zylinder 30 kann Einlassluft über einen Einlasskrümmer oder -luftpassagen 44 empfangen. Die Einlassluftpassage 44 kann zusätzlich zum Zylinder 30 mit anderen Zylindern des Motors 10 kommunizieren. Bei einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Einlasspassagen eine Aufladeeinrichtung wie etwa einen Turbolader oder einen Supercharger enthalten. Ein Drosselsystem mit einer Drosselplatte 62 kann entlang einer Einlasspassage des Motors zum Variieren der Strömungsrate und/oder des Drucks der den Motorzylindern zugeführten Einlassluft vorgesehen sein. Bei diesem bestimmten Beispiel ist die Drosselplatte 62 an einen Elektromotor 94 gekoppelt, so dass die Position der elliptischen Drosselplatte 62 über den Elektromotor 94 durch den Controller 12 gesteuert wird. Diese Konfiguration kann als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC – Electronic Throttle Control) bezeichnet werden, die auch während der Leerlaufdrehzahlsteuerung verwendet werden kann.
Die Brennkammer 30 ist so gezeigt, dass sie über jeweilige nicht gezeigte Einlassventile 52a und 52b und nicht gezeigte Auslassventile 54a und 54b mit dem Einlasskrümmer 54 und dem Abgaskrümmer 48 kommunizieren. Wenngleich vier Ventile pro Zylinder verwendet werden können, kann somit bei einem anderen Beispiel auch ein einzelnes Einlass- und ein einzelnes Auslassventil pro Zylinder verwendet werden. Bei noch einem weiteren Beispiel können zwei Einlassventile und ein Auslassventil pro Zylinder verwendet werden.
Der Abgaskrümmer 48 kann zusätzlich zum Zylinder 30 Abgase von anderen Zylindern des Motors 10 empfangen. Ein Abgassensor 76 ist vor einem Katalysator 70 an den Abgaskrümmer 48 gekoppelt gezeigt (wobei der Sensor 76 verschiedenen unterschiedlichen Sensoren entsprechen kann). Beispielsweise kann es sich bei dem Sensor 76 um einen beliebigen von vielen bekannten Sensoren zum Liefern einer Anzeige des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas handeln, wie etwa eine lineare Sauerstoffsensor, eine Breitbandsonde für Sauerstoff (UEGO), einen Zweizustands-Sauerstoffsensor, einen EGO, einen HEGO oder einen HC- oder CO-Sensor. Eine Abgasreinigungseinrichtung 72 ist hinter dem Katalysator 70 positioniert gezeigt. Bei der Abgasreinigungseinrichtung 72 kann es sich um einen Dreiwege-Katalysator, eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungseinrichtungen oder Kombinationen davon handeln.
Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 92 zum Initiieren einer Verbrennung enthalten. Das Zündsystem 88 kann unter ausgewählten Betriebsarten als Reaktion auf ein Zündfrühverstellungssignal SA vom Controller 12 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken an die Brennkammer 30 liefern. Bei einigen Ausführungsformen kann jedoch die Zündkerze 92 entfallen, wie etwa wenn der Motor 10 eine Verbrennung über Selbstzündung oder durch Einspritzung von Kraftstoff initiieren kann, wie dies bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen konfiguriert sein, um Kraftstoff dorthin zu liefern. Als ein nicht beschränkendes Beispiel ist eine Kraftstoffeinspritzdüse 66A direkt an den Zylinder 30 gekoppelt gezeigt, um Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines vom Controller 12 über einen elektronischen Treiber 68 empfangenen Signals dfpw direkt dort einzuspritzen. Auf diese Weise liefert die Kraftstoffeinspritzdüse 66A das, was als Direkteinspritzung (im Weiteren auch als "DI" bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 30 bekannt ist.
Der Motor 10 kann weiterhin eine Verdichtungseinrichtung wie etwa einen Turbolader oder Supercharger enthalten, der mindestens einen entlang einer Verdichterpassage 44 angeordneten Verdichter 162 enthält, der einen Aufladesensor zum Messen des Luftdrucks enthalten kann. Für einen Turbolader kann der Verdichter 162 mindestens teilweise durch eine Turbine 164 (z.B. über eine Welle) angetrieben werden, die entlang der Auslasspassage 48 angeordnet ist. Für einen Supercharger kann der Verdichter 162 mindestens teilweise durch den Motor und/oder eine elektrische Maschine angetrieben werden und enthält möglicherweise keine Turbine. Somit kann das dem einen oder den mehreren Zylindern des Motors über einen Turbolader oder Supercharger gelieferte Verdichtungsausmaß durch den Controller 12 variiert werden.
Der Controller 12 ist als ein Mikrocomputer gezeigt, mit einer Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsports 104, einem elektronischen Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, in diesem bestimmten Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt, einem Direktzugriffsspeicher 108, einem Arbeitsspeicher 110 und einem herkömmlichen Datenbus. Der Controller 12 ist so gezeigt, dass er zusätzlich zu jenen bereits erörterten Signalen verschiedene Signale von an dem Motor 10 gekoppelten Sensoren empfängt, einschließlich Messung des angesaugten Luftmassenstroms (MAF – Mass Air Flow) von einem an die Drossel 62 gekoppelten Luftmassenstromsensor 100; der Motorkühlmitteltemperatur (ECT – Engine Coolant Temperature) von einem an eine Kühlmuffe 114 gekoppelten Temperatursensor 112; eines Zündungsprofil-Aufnehmer-Signals (PIP – Profile Ignition Pickup) von einem an die Kurbelwelle 40 gekoppelten Hall-Effekt-Sensor 118 und einer Drosselposition TP von einem Drosselpositionssensor 20, eines absoluten Krümmerdrucksignals MAP von einem Sensor 122; einer Anzeige des Klopfens von einem Klopfsensor 182 und einer Anzeige der absoluten oder relativen Umgebungsfeuchtigkeit von einem Sensor 180. Ein Motordrehzahlsignal RPM wird vom Controller 12 auf herkömmliche Weise aus dem Signal PIP generiert, und das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor liefert eine Anzeige über Unterdruck oder Druck in den Einlasskrümmer. Während eines stöchiometrischen Betriebs kann dieser Sensor eine Angabe über die Motorlast liefern. Zudem kann dieser Sensor zusammen mit der Motordrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder angesaugten Ladung (einschließlich Luft) liefern. Bei einem Beispiel erzeugt der Sensor 118, der auch als ein Motordrehzahlsensor verwendet wird, pro Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen.
Bei diesem bestimmten Beispiel wird eine Temperatur T_cat1 des Katalysators 70 durch einen Temperatursensor 124 und eine Temperatur T_cat2 der Abgasreinigungseinrichtung 72 durch einen Temperatursensor 126 geliefert. Bei einer alternativen Ausführungsform kann aus dem Motorbetrieb auf die Temperatur Tcat1 und die Temperatur Tcat2 gefolgert werden.
Unter Fortsetzung mit 1 ist ein System 19 zur variablen Nockenwellensteuerung (VCT – Variable Camshaft Timing) gezeigt. Bei diesem Beispiel ist ein oben liegendes Nockensystem dargestellt, wenngleich andere Ansätze verwendet werden können. Insbesondere ist die Nockenwelle 130 des Motors 10 so gezeigt, dass sie mit Kipphebeln 132 und 134 zum Betätigen der Einlassventile 52a, 52b und Auslassventile 54a, 54b kommuniziert. Das VCT-System 19 kann ein öldruckbetätigtes (OPA – Oil-Pressure Actuated), ein nockendrehmomentbetätigtes (CTA – Cam-Torque Actuated) oder eine Kombination daraus sein. Durch Justieren mehrerer Hydraulikventile, um dadurch ein Hydraulikfluid wie etwa Motoröl in den Hohlraum (wie etwa eine Frühverstellungskammer oder eine Spätverstellungskammer) eines Nockenwellenverstellers zu lenken, kann die Ventilsteuerung verändert werden, das heißt nach früh oder spät verstellt werden. Wie hier weiter ausgeführt wird, kann der Betrieb der Hydrauliksteuerventile durch jeweilige Steuersolenoide gesteuert werden. Insbesondere kann ein Motorcontroller ein Signal an die Solenoide übertragen, einen Steuerschieber zu bewegen, der den Strom von Öl durch den Verstellerhohlraum regelt. Wie hierin verwendet, beziehen sich die Ausdrücke Frühverstellung und Spätverstellung der Nockensteuerung auf relative Nockensteuerungen, weil eine ganz nach früh verstellte Position immer noch eine nach spät verstellte Einlassventilöffnung bezüglich eines oberen Todpunkts liefern kann, nur als Beispiel.
Die Nockenwelle 130 ist hydraulisch an das Gehäuse 136 gekoppelt. Das Gehäuse 136 bildet ein Zahnrad mit mehreren Zähnen 138. Bei dem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 136 über eine nicht gezeigte Steuerkette oder einen nicht gezeigten Steuerriemen mechanisch an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Deshalb drehen sich das Gehäuse 136 und die Nockenwelle 130 mit Geschwindigkeiten, die im Wesentlichen zueinander gleichwertig sind, und synchron zu der Kurbelwelle. Bei einer alternativen Ausführungsform wie etwa in einem Viertaktmotor können beispielsweise das Gehäuse 136 und die Kurbelwelle 40 mechanisch an die Nockenwelle 130 gekoppelt sein, so dass sich das Gehäuse 136 und die Kurbelwelle 40 synchron mit einer anderen Geschwindigkeit als die Nockenwelle 130 drehen können (z.B. ein Verhältnis 2:1, wobei sich die Kurbelwelle mit der doppelten Geschwindigkeit der Nockenwelle dreht). Bei der alternativen Ausführungsform können die Zähne 138 mechanisch an die Nockenwelle 130 gekoppelt sein. Durch Manipulation der Hydraulikkupplung wie hierin beschrieben kann die Relativposition der Nockenwelle 130 zur Kurbelwelle 40 durch Hydraulikdrücke in der Spätverstellungskammer 142 und der Frühverstellungskammer 144 (nicht in 3 gezeigt, aber in 1 gezeigt) variiert werden. Indem gestattet wird, das Hochdruckhydraulikfluid in die Spätverstellungskammer 142 eintritt, wird die Relativbeziehung zwischen Nockenwelle 130 und Kurbelwelle 140 nach spät verstellt. Somit öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b zu einem Zeitpunkt früher als normal relativ zur Kurbelwelle 40. Indem gestattet wird, dass Hochdruckhydraulikfluid in die Frühverstellungskammer 144 eintritt, wird gleichermaßen die Relativbeziehung zwischen Nockenwelle 130 und Kurbelwelle 40 nach früh verstellt. Somit öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b zu einer Zeit später als normal relativ zur Kurbelwelle 40.
Wenngleich dieses Beispiel ein System zeigt, bei dem die Einlass- und Auslassventilsteuerung gleichzeitig gesteuert werden, können eine variable Einlassnockensteuerung, eine variable Auslassnockensteuerung, eine doppelte unabhängige variable Nockensteuerung, eine doppelte gleiche variable Nockensteuerung oder eine andere variable Nockensteuerung verwendet werden. Weiterhin kann auch ein variabler Ventilhub verwendet werden. Weiterhin kann Nockenwellenprofilumschaltung verwendet werden, um unterschiedliche Nockenprofile unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen zu liefern. Noch weiter kann es sich bei dem Ventiltrieb um einen Rollenschwinghebel, einen direkt wirkenden mechanischen Becher, eine Elektrohydraulik oder andere Alternativen zu Kipphebeln handeln.
Unter Fortsetzung mit dem variablen Nockensteuersystem gestatten Zähne 138, die sich synchron mit der Nockenwelle 130 drehen, eine Messung einer relativen Nockenposition über einen Nockensteuerungssensor 150, der ein Signal VCT an den Controller 12 liefert. Die Zähne 1, 2, 3 und 4 können zu Messung der Nockensteuerung verwendet werden und sind gleichmäßig beabstandet (beispielsweise bei einem V-8-Doppelbankmotor, 90 Grad voneinander beabstandet), während Zahn 5 zur Zylinderidentifizierung verwendet werden kann. Außerdem sendet der Controller 12 Steuersignale (LACT, RACT) an nicht gezeigte herkömmliche Solenoidventile, um den Strom von Hydraulikfluid entweder in die Spätverstellungskammer 142, die Frühverstellungskammer 144 oder zu keiner zu steuern.
Eine relative Nockensteuerung kann auf eine Vielzahl von Wegen gemessen werden. Allgemein ausgedrückt liefert die Zeit oder der Drehwinkel zwischen der Anstiegsflanke des PIP-Signals und dem Empfangen eines Signals von einem der mehreren Zähne 138 am Gehäuse 136 ein Maß für die relative Nockensteuerung. Für das bestimmte Beispiel eines V-8-Motors mit zwei Zylinderbänken und einem fünfzähnigen Rad wird ein Maß der Nockensteuerung für eine bestimmte Bank viermal pro Umdrehung empfangen, wobei das Extrasignal für die Zylinderidentifizierung verwendet wird.
Wie oben beschrieben, zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors, und dass jeder Zylinder seine eigene Menge von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzdüsen, Zündkerzen usw. aufweist.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Motorölschmiersystems 200 mit einer an die nicht gezeigte Kurbelwelle 40 gekoppelten Ölpumpe 208 und mit verschiedenen Ölteilsystemen 216, 218, 220. Das Ölteilsystem kann den Ölstrom nutzen, um eine gewisse Funktion, wie etwa Schmierung, Betätigung eines Aktuators usw. durchzuführen. Beispielsweise kann es sich bei einem oder mehreren der Ölteilsysteme 216, 218, 220 um Hydrauliksysteme mit Hydraulikaktuatoren und Hydrauliksteuerventilen handeln. Weiterhin kann es sich bei den Ölteilsystemen 216, 218, 220 um Schmiersysteme wie etwa Passagen für die Zufuhr von Öl zu sich bewegenden Komponenten wie etwa den Nockenwellen, Zylinderventilen usw. handeln. Noch weiter nicht beschränkende Beispiele für Ölteilsysteme sind Nockenwellenversteller, Zylinderwände, verschiedene Lager usw.
Öl wird dem Ölteilsystem durch einen Zufuhrkanal zugeführt, und Öl wird durch einen Rückkanal zurückgeführt. Bei einigen Ausführungsformen kann es weniger oder mehr Ölteilsysteme geben.
Unter Fortsetzung mit 2 saugt die Ölpumpe 208 in Assoziation mit der Drehung der nicht gezeigten Kurbelwelle 40 Öl aus einem Ölreservoir 204, das in einer Ölwanne 202 gelagert ist, durch den Zufuhrkanal 206. Öl wird von der Ölpumpe 208 unter Druck durch den Zufuhrkanal 210 und den Ölfilter der Hauptgallerie 214 zugeführt. Der Druck in der Hauptgallerie 214 ist eine Funktion der von der Ölpumpe 208 erzeugten Kraft beziehungsweise des durch Zufuhrkanäle 214a, 214b, 214c in jedes Ölteilsystem 216, 218, 220 eintretenden Ölstroms. Öl fließt unter atmosphärischem Druck durch den Rückkanal 222 zurück zum Ölreservoir 204. Ein Öldrucksensor 224 misst den Hauptgallerieöldruck und sendet die Druckdaten an den Controller 12 (nicht gezeigt). Der Druck in der Hauptgallerie kann durch jeweiliges Erhöhen oder Senken der von der Ölpumpe 208 erzeugten Kraft als Reaktion auf vom Controller 12 empfangene Signale erhöht oder gesenkt werden, als Beispiel.
Die Höhe des Hauptgallerieöldrucks kann die Leistung eines oder mehrerer der Ölteilsysteme 216, 218, 220 beeinflussen, beispielsweise ist die durch einen Hydraulikaktuator generierte Kraft direkt proportional zu dem Öldruck in der Hauptgallerie. Wenn der Öldruck hoch ist, kann der Aktuator stärker reagieren, wenn der Öldruck niedrig ist, kann der Aktuator weniger reagieren. Ein niedriger Öldruck kann auch die Effektivität des Motoröls zum Schmieren von sich bewegenden Komponenten begrenzen. Falls beispielsweise der Hauptgallerieöldruck unter einem Schwellwertdruck liegt, kann ein reduzierter Strom von Schmieröl zugeführt werden und es kann zu einer Qualitätsverschlechterung von Komponenten kommen.
3 zeigt ein beispielhaftes Ölteilsystem 220. Das Ölteilsystem 220 (hier auch "Versteller") besteht aus einem variablen Nockensteuerungsaktuator (hier auch "Aktuator") 360, einem Solenoid mit variabler Kraft (hier auch "Solenoid") 310, einem Ölsteuerschieberventil (hier auch "Schieberventil") 300, einem Nockenzapfen 370 und Hydraulikkanälen (hier auch "Kanäle") 316, 317, 318, 320, 322. Der Kanal 316 verbindet die Hauptgallerie 214 mit dem Schieberventil 300; die Kanäle 317, 318 verbinden das Schieberventil 300 mit dem Rückkanal 222; der Kanal 320 verbindet das Schieberventil 300 mit der Spätverstellungskammer 142 im Aktuator 360 über eine Nockenzapfenpassage 342, der Kanal 322 verbindet das Schieberventil 300 mit der Frühverstellungskammer 144 im Aktuator 360 über die Nockenzapfenpassage 344. Der Nockenzapfen 370 enthält die Nockenwelle 130, Nockenzapfenpassagen 342 und 344, eine Nockenzapfenkappe 380 und eine Zylinderkopfnockenbohrung 381. Die Nockenzapfenkappe 380, die mechanisch an den nicht gezeigten Zylinderkopf gekoppelt ist, bildet ein zylindrisches Lager, in dem sich die Nockenwelle 130 drehen kann. In 3 ist eine weggeschnittene Ansicht der Nockenzapfenkappe 380 mit der Kappenoberseite 380a, der Zylinderkopfnockenbohrung 381 und einem Kappendichtungsabsatz 380c gezeigt. Ölpassagen können in die Nockenzapfenkappe 380 integriert sein, wie auf beiden Seiten des Kappendichtungsabsatzes 380c gezeigt. Die Nockenzapfenpassage 342 liefert einen Hydraulikkanal für Öl zwischen dem Kanal 320 und der Spätverstellungskammer 142. Die Nockenzapfenpassage 344 liefert einen Hydraulikkanal zwischen dem Kanal 322 und der Frühverstellungskammer 144. Der Kappendichtungsabsatz 380c sorgt für eine Trennung zwischen den Nockenzapfenpassagen 342 und 344. Somit kann bei einem bestimmten Beispiel ein nockengespeistes, öldruckbetätigtes System verwendet werden.
Der Aktuator 360 besteht aus einem Rotor 330, dem Gehäuse 136, der Spätverstellungskammer 142, der Frühverstellungskammer 144 (nicht gezeigt), einem Verriegelungsstift 332 und einer optionalen Rückholfeder 334. Der Rotor 330 ist an der Nockenwelle 130 angebracht, so dass er sich mit der gleichen Drehzahl wie die Nockenwelle 130 dreht. Der Rotor 330 ist hydraulisch an das Gehäuse 136 gekoppelt. Verstellerlamellen 330a, 330b, 330c, 330d bewegen sich innerhalb der durch die Spätverstellungskammer 142 und die Frühverstellungskammer 144 ausgebildeten Ausnehmungen. Das Schieberventil 300 gestattet, dass sich der Rotor 330 bewegt, indem es einen Ölfluss in die Spätverstellungskammer 142 und aus der Frühverstellungskammer 144 oder umgekehrt gestattet, je nach der gewünschten Bewegungsrichtung (d.h. je nachdem, ob eine Nockenfrühverstellung oder eine Nockenspätverstellung gewünscht ist). Während einer Nockenspätverstellung fließt Öl vom Zufuhrkanal 316 durch das Schieberventil 300 und den Kanal 320 und die Nockenzapfenpassage 342 in die Spätverstellungskammer 142, während Öl aus der Frühverstellungskammer 144 in die Nockenzapfenpassage 344 und den Kanal 322 durch das Schieberventil 300 und aus dem Kanal 318 herausgedrückt wird. Während einer Nockenfrühverstellung fließt Öl von dem Zufuhrkanal 316 durch das Schieberventil 300 und den Kanal 322 und die Nockenzapfenpassage 344 in die Frühverstellungskammer 144, während Öl von der Spätverstellungskammer 142 in die Nockenzapfenpassage 342 und den Kanal 320 durch das Schieberventil 300 und aus dem Kanal 317 herausgedrückt wird. Das Gehäuse 136 bildet einen mechanischen Anschlag für den Rotor 330. Wenn die Spätverstellungskammer 142 maximal offen ist und der Rotor 330 an dem Gehäuse 136 ruht, befindet sich der Aktuator 360 in der Spätverstellungsendposition (hier auch "Basisposition"), und die Nockensteuerung ist maximal nach spät verstellt. Wenn die Frühverstellungskammer 144 maximal offen ist und der Rotor 330 am Gehäuse 136 ruht, befindet sich der Aktuator 360 in der Frühverstellungsendposition und die Nockensteuerung ist maximal nach früh verstellt. Eine optionale Rückholfeder 334 und der Verriegelungsstift 332 können den Rotor 330 in der Basisposition halten, wenn der Öldruck niedrig ist, wie etwa während eines Kaltstarts. Mit steigendem Öldruck kann der Verriegelungsstift 332 zurückgezogen werden, so dass sich der Rotor 330 frei bewegen kann, wie zuvor beschrieben. Wenn die Rückholfeder 334 vorliegt, generiert die Rückholfeder 334 eine Kraft, die den Rotor 330 ungeachtet des Öldrucks zu der Basisposition vorspannt.
Das Schieberventil 300 besteht aus einer Muffe 308 zum Aufnehmen eines Schiebers 314 mit Schieberabsätzen 314a, 314b, 314c und einer Vorspannfeder 312. Ein Solenoid 310, durch die elektronische Steuereinheit (ECU – Electronic Control Unit) 302 gesteuert (bei der es sich um den Controller 12 handeln kann), bewegt den Schieber 314 innerhalb der Muffe 308. Die Position des Schiebers 314 wird durch Ausgleichen der Kraft der Vorspannfeder 312 gegenüber der durch das Solenoid 310 generierten Kraft bestimmt. Schieberabsätze 314a, 314b, 314c werden verwendet, um den Ölstrom durch die Hydraulikkanäle einzuschränken oder zu blockieren. Der Schieber 314 kann justiert werden, so dass das Schieberventil 300 unter mehreren Bereichen arbeitet, einschließlich eines ersten Bereichs, der eine Hydraulikkraft in einer ersten Richtung auf den Aktuator zu einer ersten Endposition generiert, eines zweiten Bereichs, der eine Hydraulikkraft in einer zweiten entgegengesetzten Richtung auf den Aktuator zu einer zweiten, entgegengesetzten Endposition generiert, und eines Neutralbereichs zwischen dem ersten und zweiten Bereich. Bei einem Beispiel ist der erste Bereich ein Spätverstellungsbereich und der zweite Bereich ein nach früh verstellender Bereich.
In dem nach spät verstellenden Bereich fließt Öl von dem Schieberventil 300 in die Spätverstellungskammer 142, wodurch der Aktuator 360 gezwungen wird, die Nockensteuerung bis zu der maximal nach spät verstellten Nockensteuerung nach spät zu verstellen. Der Schieberabsatz 314a blockiert den Kanal 317, ein Kanal ist vom Kanal 316 zum Kanal 320 zwischen den Schieberabsätzen 314a, 314b offen, und ein Kanal ist von dem Kanal 322 zum Kanal 318 zwischen den Schieberabsätzen 314b, 314c offen. Ein Fall des nach spät verstellenden Bereichs liegt vor, wenn das Solenoid 310 nicht bestromt ist (z.B. an ihm kein Strom angelegt ist) und sich der Aktuator 360 an der Basisposition befindet. In dem nach früh verstellenden Bereich fließt Öl von dem Schieberventil 300 in die Frühverstellungskammer 144, wodurch der Aktuator 360 gezwungen wird, die Rückholfeder 334 zu überwinden und die Nockensteuerung bis zu der maximal nach früh verstellten Nockensteuerung nach früh zu verstellen. Der Spulenabsatz 314c blockiert den Kanal 318, ein Kanal ist von dem Kanal 316 zu dem Kanal 322 zwischen den Schieberabsätzen 314b, 314c offen, und ein Kanal ist von dem Kanal 320 zu dem Kanal 317 zwischen den Schieberabsätzen 314a, 314b in dem nach früh verstellenden Bereich offen. In dem Neutralbereich werden Hydraulikkräfte auf den Aktuator im Wesentlichen ausgeglichen, so dass der Aktuator 360 die Nockensteuerung weder nach früh noch nach spät verstellt. Drehmoment von der Rückholfeder 334 wird durch ein positives Druckdifferenzial von der Frühverstellungskammer 144 zur Spätverstellungskammer 142 entgegengewirkt. In dem Neutralbereich blockiert der Schieberabsatz 314c den Kanal 318, ein schwacher Kanal ist von dem Kanal 316 zum Kanal 322 zwischen den Schieberabsätzen 314b, 314c offen, und ein schwacher Kanal ist von dem Kanal 320 zum Kanal 317 zwischen den Schieberabsätzen 314a, 314b offen.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Modifizieren des Öldrucks in einem Motorölschmiersystem, z.B. dem Schmiersystem 200, das Öl einem Nockenwellenversteller, z.B. dem Versteller 220, zuführt.
Bei 402 beinhaltet das Verfahren 400 das Bestimmen, ob Eintrittsbedingungen für das Initiieren einer Verstellung der Nockenwellensteuerung erfüllt sind. Beispielsweise kann der Controller 12 eine Verstellung der Nockenwellensteuerung in Abhängigkeit von Faktoren wie etwa Motorlast oder Motordrehzahl initiieren. Somit können zu den Eintrittsbedingungen eine Motordrehzahl oder eine Motorlast bei einem Schwellwert zählen. Als weitere Beispiele können Eintrittsbedingungen auf dem barometrischen Druck, einem vom Fahrer angeforderten Drehmoment (beispielsweise von einem Pedalpositionssensor), dem Krümmerdruck (MAP), dem Krümmerluftstrom (MAF – Manifold Air Flow), einem ungefähren Ausmaß an in dem oder den Zylindern von dem vorausgegangenen Verbrennungszyklus zurückgelassenen Resten, der Motortemperatur, der Lufttemperatur, Klopfgrenzen usw. basieren.
Falls die Eintrittsbedingungen bei 402 erfüllt sind, geht das Verfahren 400 weiter zu 404. Bei 404 beinhaltet das Verfahren 400 das Justieren eines an einen Hydraulikaktuator der variablen Nockenwellensteuerung gekoppeltes Ventil, um eine Nockenwellenverstellung zu initiieren. Beispielsweise kann das justierte Ventil ein Hydraulikschieberventil sein, z.B. das Schieberventil 300, und das Justieren des Ventils kann das Senden eines Steuersignals an ein an das Hydraulikschieberventil gekoppeltes Solenoid beinhalten. Wie oben beschrieben bewirkt das Justieren des Schieberventils in dem Versteller, dass Öl von dem Motorölschmiersystem 200 eine Bewegung des Verstellers zum Justieren der Nockenwellensteuerung initiiert.
Falls, wie oben angemerkt, sich ein VCT-Versteller in einer Ausgangsposition befindet, wobei sich ein Verriegelungsstift an seinem Platz befindet, kann das gleiche Öl, das den Nocken drückt, zum Entriegeln des Verriegelungsstifts verwendet werden. Bei einigen Beispielen kann der dem Versteller zugeführte Öldruck unter gewissen Bedingungen bewirken, dass sich der Nocken bewegt, bevor der Verriegelungsstift entriegelt wird, was dazu führt, dass sich der Verriegelungsstift an seinem Platz festsetzt, wodurch eine weitere Bewegung des Nockenverstellers verhindert wird. Somit beinhaltet bei 406 das Verfahren 400 das Bestimmen, ob sich ein Verriegelungsstift in einer Ausgangsposition befindet, so dass der Öldruck reduziert werden kann, um den Verriegelungsstift zu entriegeln, bevor bewirkt wird, dass sich der Nocken bewegt.
Falls sich der Verriegelungsstift bei 406 in einer Ausgangsposition befindet, geht das Verfahren 400 weiter zu 408. Bei 408 beinhaltet das Verfahren 400 das Reduzieren des dem Ventil zugeführten Öldrucks für ein vorbestimmtes Zeitintervall auf ein Schwellwertausmaß, um den Verriegelungsstift zu entriegeln, aber nicht den Nockenwellenversteller zu bewegen. Auf diese Weise kann eine vorübergehende Öldruckreduktion den Verriegelungsstift entriegeln, während nicht bewirkt wird, dass sich der Versteller bewegt, um zu verhindern, dass sich der Verriegelungsstift an seinem Platz festsetzt. Das Schwellwertausmaß und das Zeitintervall für reduzierten Druck können auf einer Vielzahl von Faktoren basieren, einschließlich einer Fläche des Verriegelungsstifts, einer Verriegelungsstiftfederrate, einer Fläche eines Nockenwellenverstellers, einer Nockenwellenverstellerfederrate und einem Koeffizienten der Nockenwellenreibung.
Das Ausmaß, um das der Öldruck reduziert wird, kann von einem aktuellen Druckmesswert in dem Motorölschmiersystem 200 abhängen. Beispielsweise kann der Öldruck im Motorschmiersystem aufgrund des Ölverbrauchs durch andere Ölteilsysteme unter gewissen Bedingungen niedriger sein.
Falls sich der Verriegelungsstift bei 406 nicht in einer Ausgangsposition befindet oder der Verrigelungsstift bei 408 entriegelt ist, geht das Verfahren 400 dann weiter zu 410. Bei 410 beinhaltet das Verfahren 400 das Justieren des Öldrucks in dem Motorölschmiersystem, um das dem Schieberventil zugeführte Öldruckausmaß zu justieren. Beispielsweise erreichen VCT-Versteller, wie oben angemerkt, unter gewissen Bedingungen möglicherweise nicht eine Sollposition, wenn z.B. die Nockenwellenverstellertemperaturen über der Ölsumpftemperatur liegen oder wenn die VCT-Versteller abgenutzt sind. Zudem kann diese Bedingung erschwert sein, wenn der Öldruck für Kraftstoffökonomie oder zum Reduzieren parasitärer Lasten niedriger eingestellt wird. Ein reduzierter Öldruck kann auch die Verstellgeschwindigkeit der VCT-Versteller reduzieren, was die Motorantwort, die Ladedruckaufbauzeit und die Fähigkeit zum Erfüllen eines optimalen bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchs aufgrund von Motoratmung beeinflussen, als Beispiel. Somit kann der von dem Motorölschmiersystem 200 gelieferte Öldruck erhöht werden, nachdem das Schieberventil auf einen Schwellwertpegel justiert worden ist, um dem Versteller zusätzlichen Öldruck zu liefern.
Beispielsweise kann, wie unten bezüglich 5 beschrieben, das Ausmaß der Öldruckjustierung auf einer Position des Nockenwellenverstellers, modellierten, tatsächlichen und gewünschten Nockenwellenverstellraten, Verstellertemperatur, Ölsumpftemperatur, Verstelleralter usw. basieren.
Bei 414 beinhaltet das Verfahren 400 das Bestimmen, ob eine Verstellsollposition nach einem vorbestimmten Zeitintervall erreicht worden ist. Beispielsweise kann eine VCT-Sollposition auf der Basis von geschätzten Motorbetriebsbedingungen und/oder verschiedenen Sensormesswerten bestimmt werden.
Falls bei 414 eine Verstellsollposition erreicht worden ist, geht das Verfahren 400 weiter zu 422, um den Öldruck zu erhöhen. Beispielsweise kann der Öldruck in dem Motorölschmiersystem auf einen Basislinienpegel für Kraftstoffökonomie gesenkt werden und zum Reduzieren von parasitären Verlusten, die mit dem Aufrechterhalten von höheren Öldrücken in dem System assoziiert sind.
Falls jedoch bei 414 die Verstellsollposition nicht erreicht worden ist, geht das Verfahren 400 weiter zu 416. Bei 416 beinhaltet das Verfahren 400 das Bestimmen, ob ein Druckerhöhungsschwellwert erreicht worden ist. Beispielsweise kann die Ölpumpe 208 eine Druckschwellwerthöhe, die sie dem Öl in dem Motorölschmiersystem 200 liefern kann, aufweisen, so dass keine weiteren Druckerhöhungen möglich sind.
Falls bei 416 ein Druckschwellwert nicht erreicht worden ist, geht das Verfahren 400 weiter zu 418. Bei 418 beinhaltet das Verfahren 400 das Erhöhen eines dem Ventil zugeführten Öldrucks. Wie oben angemerkt, kann das Erhöhen eines dem Ventil zugeführten Öldrucks das Justieren des Öldrucks in dem Motorölschmiersystem beinhalten, um die dem Schieberventil zugeführte Öldruckhöhe zu verstellen. Bei diesem Beispiel kann der von dem Motorölschmiersystem 200 zugeführte Öldruck erhöht werden, nachdem das Schieberventil auf eine Schwellwerthöhe justiert worden ist, um zusätzlichen Öldruck an den Versteller zu liefern, um den Versteller dabei zu unterstützen, eine Sollposition zu erreichen. Als ein weiteres Beispiel kann der von dem Motorölschmiersystem 200 gelieferte Öldruck zusammen mit Schieberventiljustierungen erhöht werden, um zusätzlichen Öldruck an den Versteller zu liefern, um den Versteller dabei zu unterstützen, eine Sollposition zu erreichen. Wie unten bezüglich 5 beschrieben, kann das Ausmaß der Öldruckjustierung auf einer Position des Nockenwellenverstellers, der modellierten, tatsächlichen und gewünschten Nockenwellenverstellraten, der Verstellertemperatur, der Ölsumpftemperatur, dem Verstelleralter usw. basieren.
Bei einigen Beispielen kann das Verfahren 400 das weitere Überwachen der Verstellerposition und das weitere Erhöhen des dem Ventil zugeführten Öldrucks beinhalten, bis eine Sollposition erreicht ist oder bis ein Druckschwellwert erreicht ist.
Falls bei 416 keine Sollposition erreicht worden ist und kein Öldruckschwellwert erreicht worden ist, geht das Verfahren 400 dann weiter zu 420, um eine Qualitätsverschlechterung des Nockenwellenverstellers anzuzeigen. Beispielsweise kann eine Anzeige der Qualitätsverschlechterung an ein Borddiagnosesystem geschickt werden, um eine Qualitätsverschlechterung des VCT-Systems anzuzeigen. Der Öldruck kann dann bei 422 wie oben beschrieben auf einen Basislinienwert gesenkt werden.
Beim Implementieren des Verfahrens von 4 kann ein reduzierter Öldruck aufrechterhalten werden, während immer noch eine VCT-Steuerung erreicht wird. Unter gewählten Bedingungen kann der Öldruck erhöht werden, um den Betrieb zu unterstützen, und zu einem Basislinienöldruck zurückverstellt werden. Beispielsweise kann das Verstellerschieberventil für die VCT-Steuerung mit reduziertem Öldruck unter Nennbedingungen verwendet werden. In Situationen, wo sich die Qualität eines Nockenwellenverstellers verschlechtert hat oder die Ölsumpftemperatur gestiegen ist, kann der Öldruck in dem Motorölschmiersystem vorübergehend erhöht werden, um den Versteller dabei zu unterstützen, eine Sollposition in einem festgelegten Zeitrahmen zu erreichen.
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Bestimmen eines Ausmaßes an Druckkompensation für ein variables Ventilsteuerungssystem und zum entsprechenden Justieren des dem Schieberventil zugeführten Öldrucks.
Bei 502 beinhaltet das Verfahren 500 das Bestimmen, ob Eintrittsbedingungen für das Justieren des Öldrucks in einem Motorölschmiersystem erfüllt sind. Zu den Eintrittsbedingungen können gehören, dass das Schieberventil 300 auf einen Schwellwert justiert ist, die Nockenwellenverstellertemperatur über einer Ölzufuhrtemperatur liegt, ein Alter eines Nockenwellenverstellers über einem Schwellwert liegt, ein Nockenwellenversteller nach einem Zeitintervall keine Sollposition erreicht usw.
Bei 504 beinhaltet das Verfahren 500 das Berechnen einer Differenz zwischen einer modellierten Verstellrate und einer tatsächlichen Verstellrate. Beispielsweise kann die tatsächliche Verstellrate eine Verstellrate der Nockenwelle während eines vorausgegangenen Verstellereignisses sein, die in einer Speicherkomponente des Controllers 12 gespeichert ist. Die modellierte Verstellrate kann auf der Basis verschiedener Motorbetriebsparameter wie etwa Motorlast, Motordrehzahl usw. berechnet werden. Diese Differenz ergibt einen erwarteten Verstellratenfehler, mit dem der dem Ventil zugeführte Öldruck justiert werden kann, um den Fehler zu kompensieren.
Bei 506 beinhaltet das Verfahren 500 das Berechnen einer Differenz zwischen einer modellierten Verstellrate und einer gewünschten Verstellrate, um einen vorhergesagten Verstellratenfehler zu erhalten. Die gewünschte Verstellrate kann ein vorbestimmter Wert auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen und einer Konfiguration des VCT-Systems sein, z.B. bestimmt durch eine Änderungsrate der Aktuatorposition/Nockensteuerung auf der Basis einer Umwandlung wie etwa einer kalibrierbaren Tabelle. Diese Differenz ergibt einen vorhergesagten Verstellratenfehler, der ebenfalls zum Justieren des dem Ventil zugeführten Öldrucks verwendet werden kann, um den Fehler zu kompensieren.
Bei 508 beinhaltet das Verfahren 500 einen Höchstwert einer Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und der tatsächlichen Verstellrate und einer Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und der gewünschten Verstellrate zu nehmen, um die beiden in den oben beschriebenen Schritten 504 und 506 bestimmten Fehler zu berücksichtigen. Die Justierung des dem Ventil zugeführten Öldrucks kann dann auf diesem Höchstwert basieren.
Bei 510 beinhaltet das Verfahren 500 das Speichern der Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und der tatsächlichen Verstellrate zur Verwendung beim Justieren eines dem Ventil während eines nachfolgenden Nockenwellenverstellereignisses zugeführten Öldrucks. Bei einigen Beispielen kann dieser Fehler zur zukünftigen Verwendung auf gewichtete additive Weise gesichert werden.
Bei 512 beinhaltet das Verfahren 500 das Schätzen eines Alters eines Nockenwellenverstellers auf der Basis der Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und einer tatsächlichen Verstellrate. Beispielsweise kann eine Nachschlagetabelle verwendet werden, um auf der Basis von einem oder mehreren der oben bestimmten Fehler ein Alter der Nockenwellenversteller zu schätzen. Das geschätzte Alter des Nockenwellenverstellers kann während nachfolgender Verstellereignisse verwendet werden, um ein Ausmaß des zusätzlichen Öldrucks, der dem Versteller zugeführt wird, vorherzusagen und es entsprechend zu justieren. Weiterhin kann das geschätzte Alter der Nockenwelle zu Diagnosezwecken verwendet werden, wenn ein Qualitätsverschlechterungszustand der Versteller angezeigt wird.
Bei 514 beinhaltet das Verfahren 500 das Justieren des dem Ventil zugeführten Öldrucks um ein Ausmaß auf der Basis eines Druckmesswerts in einem Motorschmiersystem zusätzlich zu den in den oben beschriebenen Handlungen bestimmten Fehlertermen. Beispielsweise kann diese Justierung von einer Höhe des Ölverbrauchs durch andere an das Motorölschmiersystem gekoppelte Ölteilsysteme zusammen mit einem oder einer Kombination der oben bestimmten Fehlerterme abhängen.
Beispielsweise kann der Öldruck auf der Basis des Höchstwerts einer Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und der tatsächlichen Verstellrate und einer Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und der gewünschten Verstellrate justiert werden, um die beiden in den oben beschriebenen Schritten 504 und 506 bestimmten Fehler zu berücksichtigen. Auf diese Weise kann die Öldruckjustierung erhöht werden, um beide aus vorausgegangenen Verstellereignissen erhaltenen Fehlerwerte und vorhergesagten Fehlerwerte auf der Basis von aktuellen Betriebsbedingungen wie etwa Motorlast und Motordrehzahl zu berücksichtigen.
Man beachte, 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 beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgetrieben, Interruptgetrieben, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Als solches können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Sequenz oder parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen entfallen. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erzielen, wird aber zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung vorgelegt. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen kann je nach der verwendeten jeweiligen Strategie wiederholt durchgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Handlungen einen Code grafisch darstellen, der als Mikroprozessoranweisungen codiert und in das computerlesbare Speichermedium in dem Motorsteuersystem gespeichert werden soll.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem beschränkenden Sinne anzusehen sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Viertakt-Boxer-, Benzin-, Diesel- und andere Motorarten und Kraftstoffarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche heben gewisse Kombinationen und Teilkombinationen, die als neuartig und nicht offensichtlich angesehen werden, besonders hervor. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Integrierung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten, wobei zwei oder mehr derartige Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorgelegten Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden.
Solche Ansprüche, seien sie hinsichtlich des Schutzbereichs breiter, enger, gleich oder verschieden zu den ursprünglichen Ansprüchen, sind ebenfalls als in dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten anzusehen.

Claims

Motorverfahren, das Folgendes umfasst: als Reaktion auf eine Betriebsbedingung, Justieren eines an einen hydraulischen variablen Nockenwellensteuerungsaktuator gekoppelten Ventils zum Initiieren einer Nockenwellenverstellung und Justieren eines dem Ventil zugeführten Öldrucks auf der Basis einer Nockenwellenverstellerposition.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der dem Ventil zugeführte Öldruck um ein Ausmaß auf der Basis einer modellierten, tatsächlichen und gewünschten Nockenwellenverstellrate justiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die tatsächliche Verstellrate eine Verstellrate der Nockenwelle während eines vorausgegangenen Verstellereignisses ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ausmaß bestimmt wird, indem ein Höchstwert einer Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und einer tatsächlichen Verstellrate und eine Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und der gewünschten Verstellrate genommen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und der tatsächlichen Verstellrate während eines nachfolgenden Nockenwellenverstellereignisses beim Justieren eines dem Ventil zugeführten Öldrucks verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin umfassend das Schätzen eines Alters eines Nockenwellenverstellers auf der Basis der Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und der tatsächlichen Verstellrate und das Erhöhen des dem Ventil zugeführten Öldrucks auf der Basis einer Zunahme bei dem Alter.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Justieren eines dem Ventil zugeführten Öldrucks auf der Basis einer Nockenwellenverstellerposition das Erhöhen des dem Ventil zugeführten Öldrucks beinhaltet, falls nach einem vorbestimmten Zeitintervall keine Nockenwellenversteller-Sollposition erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Anzeigen einer Qualitätsverschlechterung des Nockenwellenverstellers, falls nach einem vorbestimmten Zeitintervall nach dem Justieren eines dem Ventil zugeführten Öldrucks keine Nockenwellenversteller-Sollposition erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der dem Ventil zugeführte Öldruck als Reaktion darauf justiert wird, dass die Ventiljustierung einen Schwellwert erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Erhöhen eines dem Ventil zugeführten Öldrucks, wenn eine Nockenwellenverstellertemperatur über einer Ölzufuhrtemperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der dem Ventil zugeführte Öldruck um ein Ausmaß auf der Basis eines Druckmesswerts in einem Motorschmiersystem justiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ventil ein Hydraulikschieberventil ist und das Justieren des Ventils das Senden eines Steuersignals an ein an das Hydraulikschieberventil gekoppeltes Solenoid beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes umfasst: Reduzieren des dem Ventil zugeführten Öldrucks für ein vorbestimmtes Zeitintervall auf ein Schwellwertausmaß zum Entriegeln des Verriegelungsstifts, aber nicht Bewegen des Nockenwellenverstellers, falls sich ein Nockenwellenversteller-Verriegelungsstift in einer Ausgangsposition befindet, und dann Erhöhen des dem Ventil zugeführten Öldrucks, um den Nockenwellenversteller zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Schwellwertausmaß auf einer Fläche des Verriegelungsstifts, einer Verriegelungsstiftfederrate, einer Fläche eines Nockenwellenverstellers, einer Nockenwellenverstellerfederrate und einem Koeffizienten der Nockenwellenreibung basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der dem Ventil zugeführte Öldruck als Reaktion darauf, dass ein Nockenwellenversteller eine Nockenwellenversteller-Sollposition erreicht, auf ein vorbestimmtes Ausmaß reduziert wird.
Motorverfahren, das Folgendes umfasst: als Reaktion auf eine Betriebsbedingung: Justieren eines an einen hydraulischen variablen Nockenwellensteuerungsaktuator gekoppelten Ventils zum Initiieren einer Nockenwellenverstellung; falls sich ein Nockenwellenversteller-Verriegelungsstift in einer Ausgangsposition befindet, Reduzieren des dem Ventil zugeführten Öldrucks für ein vorbestimmtes Zeitintervall auf ein Schwellwertausmaß, um den Verriegelungsstift zu entriegeln, aber nicht den Nockenwellenversteller zu bewegen; Erhöhen eines dem Ventil zugeführten Öldrucks, um den Nockenwellenversteller zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der dem Ventil zugeführte Öldruck um ein Ausmaß erhöht wird, das bestimmt wird, indem ein Höchstwert einer Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und der tatsächlichen Verstellrate und einer Differenz zwischen der modellierten Verstellrate und der gewünschten Verstellrate genommen wird.
Verfahren nach Anspruch 16, weiterhin umfassend das Erhöhen des dem Ventil zugeführten Öldrucks um ein zusätzliches Ausmaß, falls nach einem vorbestimmten Zeitintervall keine Nockenwellenversteller-Sollposition erreicht ist und die Ventiljustierung einen Schwellwert erreicht.
Motorverfahren, das Folgendes umfasst: als Reaktion auf eine Betriebsbedingung, Justieren eines an einen hydraulischen variablen Nockenwellensteuerungsaktuator gekoppelten Ventils zum Initiieren einer Nockenwellenverstellung und Reduzieren des dem Ventil zugeführten Öldrucks für ein vorbestimmtes Zeitintervall auf einen Schwellwertausmaß, um den Verriegelungsstift zu entriegeln, aber nicht den Nockenwellenversteller zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Schwellwertausmaß auf einer Fläche des Verriegelungsstifts, einer Verriegelungsstiftfederrate, einer Fläche eines Nockenwellenverstellers, einer Nockenwellenverstellerfederrate und einem Koeffizienten der Nockenwellenreibung basiert.