DE102013201263B4

DE102013201263B4 - Öldruckplanung auf der grundlage der kraftmaschinenbeschleunigung

Info

Publication number: DE102013201263B4
Application number: DE102013201263.2A
Authority: DE
Inventors: John Eric Rollinger; Ben Xuehai Ni; David Karl Bidner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2023-12-28
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: CN103225528A; US9260986B2; DE102013201263A1; CN103225528B; US20130192557A1; RU2609919C2; RU2013102068A

Abstract

Verfahren zum Steuern der Ölströmung in einer Kraftmaschine, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:Anpassen des der Kraftmaschine (10) zugeführten Öldrucks auf der Grundlage einer Kraftmaschinenbeschleunigung, wobei dieKraftmaschinenbeschleunigung auf einer vorhergehenden Kraftmaschinendrehzahl und auf einer gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl beruht, undErhöhen einer Abtastrate der Kraftmaschinendrehzahl in Ansprechen darauf, dass die Kraftmaschinenbeschleunigung höher als ein Schwellenwert ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Systeme und auf Verfahren zum Zuführen von Öl in einer Brennkraftmaschine mit hin- und hergehendem Kolben.
Es ist gut bekannt, für eine Kraftmaschine ein Ölzufuhrsystem bereitzustellen, das verschiedenen Komponenten in der Kraftmaschine, die eine Ölzufuhr erfordern, wie etwa Lagern, Kolben, Hydraulikventilmechanismen und Kolbenkühlstrahlen, aus einem Vorratsbehälter, häufig als ein Sumpf bezeichnet, Ölzuführt. Eine Ölzuführung ist beispielsweise aus der US 2011 / 0 046 847 A1 oder der DE 10 2008 026 308 A1 bekannt. Die JP 2009 - 209 777 A offenbart eine hydraulische Steuerungsvorrichtung. Aus der DE 10 2009 057 549 A1 ist ein Verfahren zur Kühlung eines Kolbens bekannt. Die JP S63- 272 921 A befasst sich mit einem Ölzufuhrsystem.
Es sind Zugänge bekannt, die den verschiedenen Komponenten einer Kraftmaschine zugeführten Öldruck auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl (RPM) anpassen. Zum Beispiel kann der Öldruck in Reaktion auf Zunahmen der Kraftmaschinendrehzahl erhöht werden, um Zentrifugalkräfte in der Kraftmaschinenkurbelwelle zu überwinden, während Kraftmaschinen-Schmierungsanforderungen erfüllt werden.
Allerdings haben die Erfinder erkannt, dass sich die Kraftmaschinendrehzahl während bestimmter Kraftmaschinenbetriebsbedingungen schnell ändern kann und dass Öldruckanpassungen auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl wegen der Ansprechzeit der Ölzufuhrsystemkomponenten wie etwa einer Ölpumpe oder von Ventilen zu spät ankommen können. Zum Beispiel ist die typische Kraftmaschinen-Öldruckansprechzeit je nach Ölpumpbedingungen 0,2 bis 1 Sekunde. Somit können Öldruckanpassungen auf der Grundlage einer gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl unter bestimmten Bedingungen verzögert werden, was unter bestimmten Bedingungen z. B. zur Verschlechterung von Kraftmaschinenkomponenten, die sich auf genaue Öldruckanpassungen stützen, führen kann.
Dementsprechend sind hier Systeme und Verfahren offenbart, um die obigen Probleme wenigstens teilweise zu behandeln. In einem beispielhaften Zugang wird ein Verfahren zum Steuern der Ölströmung in einer Kraftmaschine geschaffen. Das Verfahren umfasst das Einstellen des der Kraftmaschine zugeführten Öldrucks auf der Grundlage der Kraftmaschinenbeschleunigung. Zum Beispiel kann die Kraftmaschinenbeschleunigung verwendet werden, um künftige Kraftmaschinen-Schmierungsanforderungen in der Weise vorherzusagen, dass Öldruckanpassungen entsprechend geplant werden können.
Auf diese Weise können Öldruckanpassungen entsprechend geplant werden, um z. B. die Öldruckansprechzeit, die Kraftmaschinenansprechzeit und/oder die Aktuatoransprechzeit in der Weise zu berücksichtigen, dass Schmierungsanforderungen für Kraftmaschinenkomponenten unter unterschiedlichen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen erfüllt werden können. Da die gegenwärtigen Öldruckbedarfe durch die Kraftmaschine auf rechtzeitige Weise erfüllt werden, anstatt auf verzögerte Weise realisiert zu werden, kann ferner eine Verschlechterung von Kraftmaschinenkomponenten verringert werden.
Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung gegeben worden, um eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind, in vereinfachter Form einzuführen. Sie soll keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile lösen, beschränkt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt eine Teilansicht einer Kraftmaschine und verwandter Systeme.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Kraftmaschinen-Ölschmierungssystems.
3 zeigt beispielhafte Graphen der Kraftmaschinendrehzahl und der Kraftmaschinenbeschleunigung während des Kraftmaschinenbetriebs.
4 zeigt einen Graphen, der darstellt, wie die Kraftmaschinenbeschleunigung auf der Grundlage einer gegenwärtigen und einer vorhergehenden Kraftmaschinendrehzahl bestimmt werden kann.
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern der Ölströmung in einer Kraftmaschine in Übereinstimmung mit der Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und auf Verfahren zum Steuern der Ölströmung in einer Kraftmaschine wie etwa in der in 1 gezeigten Kraftmaschine. Der von einem z. B. wie in 2 gezeigten Kraftmaschinenschmierungssystem zugeführte Öldruck kann z. B. wie in dem in 3 gezeigten Verfahren auf der Grundlage der Kraftmaschinenbeschleunigung angepasst werden. Auf diese Weise können wie z. B. in 4 gezeigt Änderungen der Kraftmaschinendrehzahl und -beschleunigung verwendet werden, um wie z. B. in 5 gezeigt künftige Kraftmaschinen-Schmierungsanforderungen in der Weise vorherzusagen, dass Öldruckanpassungen entsprechend geplant werden können.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Verbrennungskammer oder eines Zylinders der Brennkraftmaschine 10. 1 zeigt, dass die Kraftmaschine 10 von einem Steuersystem, das eine Steuereinrichtung 12 enthält, Steuerparameter sowie über eine Eingabevorrichtung 192 eine Eingabe von einem Fahrzeugbetreiber 190 empfangen kann. Die Steuereinrichtung 12 kann z. B. eine elektronische Steuereinheit (ECU) sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 192 ein Fahrpedal und einen Pedalstellungssensor 194 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalstellungssignals PP.
Der Zylinder (hier auch „die Verbrennungskammer“) 30 der Kraftmaschine 10 kann Verbrennungskammerwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 enthalten. Der Kolben 36 kann mit einer Kurbelwelle 40 in der Weise gekoppelt sein, dass die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Getriebesystem mit wenigstens einem Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Startbetrieb der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen. Die Kurbelwelle 40 ist mit der Ölpumpe 208 gekoppelt, um das Kraftmaschinen-Ölschmierungssystem 200 mit Druck zu beaufschlagen (wobei die Kopplung der Kurbelwelle 40 mit der Ölpumpe 208 nicht gezeigt ist). Ein Gehäuse 136 ist über eine Steuerkette oder über einen Zahnriemen (nicht gezeigt) mit der Kurbelwelle 40 hydraulisch gekoppelt. Die Ölpumpe 208 kann angepasst werden, um den Öldruck zu erhöhen oder zu verringern.
Der Zylinder 30 kann über einen Einlasskrümmer oder über Einlassluftdurchgänge 44 Einlassluft empfangen. Der Einlassluftdurchgang 44 kann außer mit dem Zylinder 30 mit anderen Zylindern der Kraftmaschine 10 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Einlassdurchlässe eine Ladedruckbeaufschlagungsvorrichtung wie etwa einen Turbolader oder einen Lader enthalten. Entlang eines Einlassdurchlasses der Kraftmaschine kann ein Drosselsystem, das eine Drosselklappe 62 enthält, bereitgestellt sein, um den Durchfluss und/oder den Druck der an die Kraftmaschinenzylinder gelieferten Einlassluft zu ändern. In diesem besonderen Beispiel ist die Drosselklappe 62 in der Weise mit einem Elektromotor 94 gekoppelt, dass die Stellung der elliptischen Drosselklappe 62 durch die Steuereinrichtung 12 über den Elektromotor 94 gesteuert wird. Diese Konfiguration kann als elektronische Drosselsteuerung (ETC) bezeichnet werden, die auch während der Leerlaufdrehzahlsteuerung genutzt werden kann.
Die Verbrennungskammer 30 ist über jeweilige Einlassventile 52a und 52b (nicht gezeigt) und jeweilige Auslassventile 54a und 54b (nicht gezeigt) mit dem Einlasskrümmer 44 und mit dem Auslasskrümmer 48 in Verbindung stehend gezeigt. Obwohl vier Ventile pro Zylinder verwendet sein können, können somit in einem anderen Beispiel ein einzelnes Einlass- und ein einzelnes Auslassventil pro Zylinder verwendet sein. In einem nochmals anderen Beispiel können zwei Einlassventile und ein Auslassventil pro Zylinder verwendet sein.
Der Abgaskrümmer 48 kann außer von dem Zylinder 30 Abgase von anderen Zylindern der Kraftmaschine 10 empfangen. Einem Katalysator 70 vorgeschaltet ist ein mit dem Abgaskrümmer 48 gekoppelter Abgassensor 76 gezeigt (wobei der Sensor 76 mehreren verschiedenen Sensoren entsprechen kann). Der Sensor 76 kann z. B. irgendeiner von vielen bekannten Sensoren zum Liefern einer Angabe des Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wie etwa ein linearer Sauerstoffsensor, ein UEGO-, ein Zweizustands-Sauerstoffsensor, ein EGO-, ein HEGO- oder ein HC- oder CO-Sensor sein. Die Emissionssteuervorrichtung 72 ist dem Katalysator 70 nachgeschaltet positioniert gezeigt. Die Emissionssteuervorrichtung 72 kann ein Dreiwegekatalysator, ein NOx-Abscheider, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon sein.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 eine Zündkerze 92 zum Initiieren der Verbrennung enthalten. In ausgewählten Betriebsarten kann das Zündungssystem 88 in Reaktion auf ein Signal SA für die Verstellung des Zündfunkens nach früh von der Steuereinrichtung 12 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken für die Verbrennungskammer 30 bereitstellen. Allerdings kann die Zündkerze 92 in einigen Ausführungsformen wie etwa, wenn die Kraftmaschine 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzen von Kraftstoff initiieren kann, wie es bei einigen Dieselkraftmaschinen der Fall sein kann, weggelassen sein.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 mit einer oder mit mehreren Kraftstoffeinspritzeinrichtungen konfiguriert sein, um Kraftstoff an ihn zu liefern. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist eine direkt mit dem Zylinder 30 gekoppelte Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66A zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in ihn proportional zur Impulsbreite des von der Steuereinrichtung 12 über den elektronischen Treiber 68 empfangenen Signals dfpw gezeigt. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66A etwas bereit, das als Direkteinspritzung (hier auch als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 30 bekannt ist.
Ferner kann die Kraftmaschine 10 eine Verdichtungsvorrichtung wie etwa einen Turbolader oder einen Lader, der wenigstens einen entlang des Kompressordurchlasses 44 angeordneten Kompressor 162 enthält, der einen Ladedrucksensor zum Messen des Luftdrucks enthalten kann, enthalten. Für einen Turbolader kann der Kompressor 162 wenigstens teilweise (z. B. über eine Welle) durch ein entlang des Abgasdurchlasses 48 angeordnetes Turbinenrad 164 angetrieben werden. Für einen Lader kann der Kompressor 162 wenigstens teilweise durch die Kraftmaschine und/oder durch einen Elektromotor angetrieben werden und keine Turbine enthalten. Somit kann die Stärke der für einen oder für mehrere Zylinder der Kraftmaschine über einen Turbolader oder Lader bereitgestellten Verdichtung durch die Steuereinrichtung 12 geändert werden.
Die Steuereinrichtung 12 ist als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse 104, ein elektronisches Ablagemedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem besonderen Beispiel als Nur-Lese-Speicherchip 106 gezeigt ist, einen Schreib-LeseSpeicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus enthält. Die Steuereinrichtung 12 ist in der Weise gezeigt, dass sie außer den zuvor diskutierten Signalen verschiedene Signale von mit der Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren einschließlich eines Messwerts der eingeführten Luftmassenströmung (MAF) von einem mit der Drosselklappe 62 gekoppelten Luftmassenströmungssensor 100; der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit der Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einem Profilzündsignalabnehmer-Signal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 40 gekoppelten Hall-Effekt-Sensor 118; und der Drosselstellung TP von dem Drosselstellungssensor 20; einem Krümmerabsolutdrucksignal MAP vom Sensor 122; einer Angabe von Klopfen vom Klopfsensor 182; und einer Angabe der absoluten oder relativen Umgebungsfeuchte vom Sensor 180 empfängt. Das Kraftmaschinendrehzahlsignal RPM wird durch die Steuereinrichtung 12 auf herkömmliche Weise aus dem Signal PIP erzeugt und das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor liefert eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks in dem Einlasskrümmer. Dieser Sensor kann während des stöchiometrischen Betriebs eine Angabe der Kraftmaschinenbelastung geben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der Kraftmaschinendrehzahl einen Schätzwert der in den Zylinder eingeführten Ladung (einschließlich der Luft) liefern. In einem Beispiel erzeugt der Sensor 118, der ebenfalls als ein Kraftmaschinendrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorgegebene Anzahl äquidistanter Impulse. Wie im Folgenden beschrieben ist, können Kraftmaschinendrehzahlmesswerte von dem Kraftmaschinendrehzahlsensor dazu verwendet werden, eine Beschleunigung der Kurbelwelle zu bestimmen.
In diesem besonderen Beispiel wird die Temperatur T_cat1 des Katalysators 70 durch den Temperatursensor 124 geliefert und wird die Temperatur T_cat2 der Emissionssteuervorrichtung 72 durch den Temperatursensor 126 geliefert. In einer alternativen Ausführungsform können die Temperatur T_cat1 und die Temperatur T_cat2 aus dem Kraftmaschinenbetrieb gefolgert werden.
Weiter mit 1 ist ein System 19 für die variable Nockenwellenzeiteinstellung (VCT) gezeigt. In diesem Beispiel ist ein System mit hochliegenden Nocken dargestellt, obwohl andere Zugänge verwendet werden können. Genauer ist die Nockenwelle 130 der Kraftmaschine 10 in Verbindung mit Kipphebeln 132 und 134 zum Betätigen der Einlassventile 52a, 52b und der Auslassventile 54a, 54b gezeigt. Das VCT-System 19 kann durch den Öldruck betätigt (OPA), durch das Nockendrehmoment betätigt (CTA) oder eine Kombination davon sein. Durch Anpassen mehrerer Hydraulikventile, um dadurch ein Hydraulikfluid wie etwa Kraftmaschinenöl in einen Hohlraum (wie etwa eine Kammer für die Verstellung nach früh oder eine Kammer für die Verstellung nach spät) eines Nockenwellenphasenstellers zu leiten, kann die Ventilzeiteinstellung geändert, d. h. nach früh oder nach spät verstellt, werden. Wie hier weiter ausgearbeitet ist, kann der Betrieb der Hydrauliksteuerventile durch jeweilige Steuermagnetventile gesteuert werden. Genauer kann eine Kraftmaschinensteuereinrichtung ein Signal an Magnetventile senden, um einen Ventilschieber, der die Ölströmung durch den Phasenstellerhohlraum reguliert, zu bewegen. Wie sie hier verwendet ist, bezieht sich eine Verstellung der Nockenzeiteinstellung nach früh und nach spät nur beispielhaft dahingehend auf relative Nockenzeiteinstellungen, dass eine vollständig nach früh verstellte Stellung immer noch eine verzögerte Einlassventilöffnung hinsichtlich eines oberen Totpunkts liefern kann.
Die Nockenwelle 130 ist mit dem Gehäuse 136 hydraulisch gekoppelt. Das Gehäuse 136 bildet ein Zahnrad mit mehreren Zähnen 138. In der beispielhaften Ausführungsform ist das Gehäuse 136 über eine Steuerkette oder einen Zahnriemen (nicht gezeigt) mit der Kurbelwelle 40 mechanisch gekoppelt. Somit drehen sich das Gehäuse 136 und die Nockenwelle 130 mit Drehzahlen, die im Wesentlichen äquivalent zueinander und synchron zu der der Kurbelwelle sind. In einer alternativen Ausführungsform wie etwa in einer Viertaktkraftmaschine können z. B. das Gehäuse 136 und die Kurbelwelle 40 in der Weise mit der Nockenwelle 130 mechanisch gekoppelt sein, dass sich das Gehäuse 136 und die Kurbelwelle 40 mit einer anderen Drehzahl als die Nockenwelle 130 (z. B. in einem Verhältnis von 2:1, wobei sich die Kurbelwelle mit der doppelten Drehzahl wie die Nockenwelle dreht) synchron drehen können. In einer alternativen Ausführungsform können die Zähne 138 mit der Nockenwelle 130 mechanisch gekoppelt sein. Durch eine wie hier beschriebene Manipulation der Hydraulikkopplung kann die relative Stellung der Nockenwelle 130 zu der der Kurbelwelle 40 durch Hydraulikdrucke in der Kammer 142 für die Verstellung nach spät und in der Kammer 144 für die Verstellung nach früh (die in 3 nicht gezeigt sind, aber in 1 gezeigt sind) geändert werden. Dadurch, dass zugelassen wird, dass Hochdruckhydraulikfluid in die Kammer 142 für die Verstellung nach spät eintritt, wird die relative Beziehung zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 verzögert. Somit öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b relativ zur Drehung der Kurbelwelle 40 zu einem früheren Zeitpunkt als normal. Ähnlich wird dadurch, dass zugelassen wird, dass Hochdruckhydraulikfluid in die Kammer 144 für die Verstellung nach früh eintritt, die Relativbeziehung zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 nach früh verstellt. Somit öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b relativ zur Drehung der Kurbelwelle 40 zu einem späteren Zeitpunkt als normal.
Während dieses Beispiel ein System zeigt, in dem die Einlass- und die Auslassventilzeiteinstellung gleichzeitig gesteuert werden, können eine variable Einlassnockenzeiteinstellung, eine variable Auslassnockenzeiteinstellung, zwei unabhängige variable Nockenzeiteinstellungen, zwei gleiche variable Nockenzeiteinstellungen oder eine andere variable Nockenzeiteinstellung verwendet werden. Ferner kann außerdem ein variabler Ventilhub verwendet werden. Ferner kann eine Nockenwellenprofilumschaltung verwendet werden, um unter verschiedenen Betriebsbedingungen verschiedene Nockenprofile bereitzustellen. Nochmals weiter kann der Ventiltrieb ein Rollen-Schlepphebel, ein direkt wirkender mechanischer Tassenstößel, ein elektrohydraulischer Ventiltrieb oder andere Alternativen zu Kipphebeln sein.
Weiter mit dem System für die variable Nockenzeiteinstellung ermöglichen Zähne 138, die sich synchron zur Nockenwelle 130 drehen, über den Nockenzeiteinstellungssensor 150, der ein Signal VCT an die Steuereinrichtung 12 liefert, die Messung der relativen Nockenstellung. Die Zähne 1, 2, 3 und 4 können für die Messung der Nockenzeiteinstellung verwendet werden und sind äquidistant (z. B. in einer V8-Zweibank-Kraftmaschine um 90 Grad voneinander beabstandet), während der Zahn 5 für die Zylinderidentifizierung verwendet werden kann. Außerdem sendet die Steuereinrichtung 12 Steuersignale (LACT, RACT) an herkömmliche Magnetventile (nicht gezeigt), um die Strömung von Hydraulikfluid entweder in die Kammer 142 für die Verstellung nach spät oder in die Kammer 144 für die Verstellung nach früh oder in keine von beiden zu steuern.
Die relative Nockenzeiteinstellung kann auf eine Vielzahl von Arten gemessen werden. Allgemein gesagt, gibt die Zeit oder der Drehwinkel zwischen der steigenden Flanke des PIP-Signals und dem Empfang eines Signals von einem der mehreren Zähne 138 an dem Gehäuse 136 ein Maß für die relative Nockenzeiteinstellung. Für das besondere Beispiel einer V8-Kraftmaschine mit zwei Zylinderbänken und einem Zahnrad mit fünf Zähnen wird ein Maß für die Nockenzeiteinstellung für eine bestimmte Bank viermal pro Umdrehung mit dem für die Zylinderidentifizierung verwendeten Zusatzsignal empfangen.
Wie oben beschrieben wurde, zeigt 1 lediglich einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine und weist jeder Zylinder seinen eigenen Satz von Einlass/Auslass-Ventilen, Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, Zündkerzen usw. auf.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Kraftmaschinen-Ölschmierungssystems 200 mit einer Ölpumpe 208, die mit der Kurbelwelle 40 (nicht gezeigt) gekoppelt ist, wobei es verschiedene Ölteilsysteme 216, 218, 220 enthält. Das Ölteilsystem kann die Ölströmung zum Ausführen einer gewissen Funktion wie etwa Schmierung, Betätigung eines Aktuators usw. nutzen. Zum Beispiel können eines oder mehrere der Ölteilsysteme 216, 218, 220 Hydrauliksysteme mit hydraulischen Aktuatoren und mit hydraulischen Steuerventilen sein. Ferner können die Ölteilsysteme 216, 218, 220 Schmierungssysteme wie etwa Durchgänge, um Öl an bewegliche Komponenten wie etwa die Nockenwellen, die Zylinderventile usw. zu liefern, sein. Nochmals weitere nicht einschränkende Beispiele von Ölteilsystemen sind Nockenwellenphasensteller, Zylinderwände, verschiedene Lager usw.
Dem Ölteilsystem wird über einen Zufuhrkanal Öl zugeführt und über einen Rückkanal wird Öl zurückgeführt. In einigen Ausführungsformen kann es weniger oder mehr Ölteilsysteme geben.
Weiter mit 2 saugt die der Drehung der Kurbelwelle 40 (nicht gezeigt) zugeordnete Ölpumpe 208 über einen Zufuhrkanal 206 vom Ölvorratsbehälter 204 in der Ölwanne 202 gespeichertes Öl an. Von der Ölpumpe 208 wird Öl unter Druck durch den Zufuhrkanal 210 und durch den Ölfilter 212 an den Hauptgang 214 geliefert. Der Druck innerhalb des Hauptgangs 214 hängt von der durch die Ölpumpe 208 erzeugten Kraft und von der Strömung des über die Zufuhrkanäle 214a, 214b, 214c in dieser Reihenfolge in jedes Ölteilsystem 216, 218, 220 eintretenden Öls ab. Das Öl kehrt über den Rückführungskanal 222 zum Ölbehälter 204 unter Luftdruck zurück. Der Öldrucksensor 224 misst den Hauptgang-Öldruck und sendet die Druckdaten an die Steuereinrichtung 12 (nicht gezeigt). Der Druck innerhalb des Hauptgangs kann durch Erhöhen bzw. Verringern der durch die Ölpumpe 208 erzeugten Kraft z. B. in Reaktion auf von der Steuereinrichtung 12 empfangene Signale erhöht oder verringert werden.
Der Pegel des Hauptgang-Öldrucks kann die Leistung eines oder mehrerer der Ölteilsysteme 216, 218, 220 beeinflussen, wobei z. B. die durch einen Hydraulikaktuator erzeugte Kraft direkt proportional zu dem Öldruck in dem Hauptgang ist. Wenn der Öldruck hoch ist, kann der Aktuator schneller ansprechen; wenn der Öldruck niedrig ist, kann der Aktuator langsamer ansprechen. Ein niedriger Öldruck kann außerdem die Wirksamkeit des Kraftmaschinenöls zum Schmieren beweglicher Komponenten begrenzen. Zum Beispiel kann eine verringerte Strömung von Schmieröl geliefert werden und kann eine Verschlechterung von Komponenten auftreten, falls der Hauptgang-Öldruck unter einem Schwellendruck liegt.
Wie oben angemerkt wurde, kann sich die Kraftmaschinendrehzahl während bestimmter Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, z. B. in Reaktion auf Drosseländerungen, schnell ändern. Als ein Beispiel zeigt 3 bei 302 eine beispielhafte graphische Darstellung der Kraftmaschinendrehzahl und bei 304 eine entsprechende graphische Darstellung der Kraftmaschinenbeschleunigung in Abhängigkeit von der Zeit während einer beispielhaften Kraftmaschinenoperation. Zum Beispiel kann der Kraftmaschinenöldruck während im Wesentlichen konstanter Kraftmaschinendrehzahl, z. B. in den bei 306, 308 und 310 gezeigten Gebieten, im Wesentlichen konstant bleiben. Allerdings kann sich die Kraftmaschinendrehzahl unter bestimmten Bedingungen schnell ändern. Zum Beispiel nimmt die Kraftmaschinendrehzahl bei 312, z. B. in Reaktion auf eine Anforderung des Kraftmaschinenbetreibers, schnell zu und nimmt die Kraftmaschinendrehzahl bei 314 schnell ab.
Wegen der Ansprechzeit der Ölzufuhrsystemkomponenten, die in der Größenordnung einer Verzögerung von einer Sekunde liegen kann, können Öldruckanpassungen auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl, z. B. während der bei 312 und 314 angegebenen Zeitintervalle, verspätet ankommen, wenn sich die Kraftmaschinendrehzahl schnell ändert. Somit können Kraftmaschinen-Schmierungsanforderungen unter bestimmten Bedingungen nicht rechtzeitig erfüllt werden, was zu einer Verschlechterung verschiedener Kraftmaschinenkomponenten führen kann.
Somit kann es während bestimmter Kraftmaschinenbetriebsbedingungen vorteilhaft sein, den den Kraftmaschinenkomponenten zugeführten Öldruck eher auf der Grundlage der Kraftmaschinenbeschleunigung als auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl anzupassen. Zum Beispiel zeigt 4 einen Graphen 400, der darstellt, wie die Kraftmaschinenbeschleunigung auf der Grundlage einer gegenwärtigen und einer vorhergehenden Kraftmaschinendrehzahl bestimmt werden kann und wie die Beschleunigung daraufhin in der Weise zum Vorhersagen künftiger oder nachfolgender Kraftmaschinen-Schmierungsanforderungen verwendet werden kann, dass Öldruckänderungen entsprechend geplant werden können. Eine Kurve 402 in 4 zeigt die mit der Zeit zunehmende Kraftmaschinendrehzahl. Eine gegenwärtige Kraftmaschinendrehzahl zum Zeitpunkt t₁ kann mit einer vorhergehenden Kraftmaschinendrehzahl zum Zeitpunkt t₀ dazu verwendet werden, auf der Grundlage des Anstiegs 404 der Kraftmaschinendrehzahlkurve zwischen t₀ und t₁ die Kraftmaschinenbeschleunigung zu bestimmen. Daraufhin kann auf der Grundlage des Anstiegs 404 eine künftige oder nachfolgende Kraftmaschinendrehzahl bei t₂ vorhergesagt werden. Diese vorhergesagte Kraftmaschinendrehzahl kann daraufhin verwendet werden, um auf der Grundlage einer Ansprechzeit des Ölzufuhrteilsystems eine Öldruckanpassung zu planen. Falls die Ansprechzeit des Ölzufuhrteilsystems z. B. 1 Sekunde beträgt, kann eine Öldruckanpassung auf der Grundlage der aus den Kraftmaschinendrehzahlen vor t₂ bestimmten Beschleunigung so geplant werden, dass sie 1 Sekunde vor Erreichen des Zeitpunkts t₂ beginnt.
Nunmehr übergehend zu 5 ist ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Einstellen des einer Kraftmaschine zugeführten Öldrucks auf der Grundlage einer Kraftmaschinenbeschleunigung gezeigt.
Bei 502 enthält das Verfahren 500 das Bestimmen, ob Eintrittsbedingungen erfüllt sind. Die Eintrittsbedingungen können z. B. auf der Öltemperatur, auf dem Öldruck, auf dem Umgebungsdruck und/oder auf verschiedenen anderen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen beruhen. In einigen Beispielen, z. B. nach einem Kraftmaschinenkaltstart aus der Ruhe oder während des Kraftmaschinenleerlaufs, während der Abschleppbetriebsart, während der Langstreckenbetriebsart oder unter anderen Bedingungen, in denen sich die Kraftmaschinendrehzahl nicht sehr schnell ändert, kann aus dem Verfahren ausgetreten werden, da der Zustand der Kraftmaschine recht konstant ist und Öldruckbedarfe rechtzeitig vorhersagbar erfüllt werden können.
Falls die Eintrittsbedingungen bei 502 erfüllt sind, geht das Verfahren 500 zu 504 über. Bei 504 enthält das Verfahren 500 das Bestimmen der Kraftmaschinenbeschleunigung. Wie oben anhand von 4 beschrieben wurde, kann das Verfahren 500 z. B. das Bestimmen der Kurbelwellenbeschleunigung über den Sensor 118 enthalten und kann es auf einer gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl (RPM) und auf einer oder auf mehreren vorhergehenden Kraftmaschinendrehzahlen beruhen.
Bei 506 kann das Verfahren 500 optional das Bestimmen, ob die Kraftmaschinenbeschleunigung höher als ein Schwellenwert ist, enthalten. Zum Beispiel können die Kraftmaschinendrehzahlmesswerte über den Sensor 118 während Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, in denen sich die Kraftmaschinendrehzahl nicht schnell ändert, z. B., wenn die Kraftmaschinenbeschleunigung unter dem Schwellenwert liegt, mit einer ersten Rate abgetastet werden. Dagegen kann es in einigen Beispielen vorteilhaft sein, die Abtastrate der Kraftmaschinendrehzahl während Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, in denen sich die Kraftmaschinendrehzahl schnell ändert, z. B., wenn die Kraftmaschinenbeschleunigung über dem Schwellenwert liegt, zu erhöhen. Da die Beschleunigung wie oben beschrieben auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahlmesswerte bestimmt wird, kann das Erhöhen dieser Abtastrate die Genauigkeit von Beschleunigungsvorhersagen erhöhen, so dass künftige Öldruckanpassungen in der Weise geplant werden können, dass Schmierungsbedarfe erfüllt werden.
Somit geht das Verfahren 500 zu 508 über, um eine Abtastrate der Kraftmaschinendrehzahl zu erhöhen, falls die Kraftmaschinenbeschleunigung bei 506 höher als ein Schwellenwert ist. Falls die Beschleunigung bei 506 nicht höher als ein Schwellenwert ist oder nach einer Erhöhung der Abtastrate der Kraftmaschinendrehzahl bei 508 geht das Verfahren 500 zu 510 über.
Bei 510 enthält das Verfahren 500 das Anpassen des Öldrucks auf der Grundlage der Beschleunigung. Der Öldruck kann z. B. dadurch angepasst werden, dass ein mit einer Ölpumpe hydraulisch gekoppeltes Magnetventil angepasst wird. In einigen Beispielen kann das Anpassen ferner auf einer gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl beruhen. Wie z. B. oben anhand von 4 beschrieben wurde, kann eine gegenwärtige Kraftmaschinendrehzahl zum Zeitpunkt t₁ zusammen mit einer oder mit mehreren vorhergehenden Kraftmaschinendrehzahlen, z. B. zum Zeitpunkt t₀, verwendet werden, um die Beschleunigung zu bestimmen, auf der die Öldruckanpassung beruht.
Der Öldruck kann z. B. in Reaktion auf eine vorhergesagte Zunahme der Kraftmaschinendrehzahl erhöht werden und in Reaktion auf eine vorhergesagte Abnahme der Kraftmaschinendrehzahl verringert werden. Als ein weiteres Beispiel kann der Öldruck in Reaktion auf eine Zunahme der Beschleunigung erhöht werden und in Reaktion auf eine Abnahme der Beschleunigung verringert werden. In nochmals weiteren Beispielen kann der Öldruck in Reaktion darauf, dass eine positive Kraftmaschinenbeschleunigung (z. B. zunehmende Kraftmaschinendrehzahl) höher als eine Schwellenkraftmaschinenbeschleunigung ist, vorübergehend erhöht werden und anschließend verringert werden, während der Öldruck in Reaktion darauf, dass eine negative Kraftmaschinenbeschleunigung (z. B. eine abnehmende Kraftmaschinendrehzahl) stärker negativ als eine negative Schwellenkraftmaschinenbeschleunigung ist, nur verringert werden kann.
Ferner kann der Öldruck während unterschiedlicher Kraftmaschinenbetriebsbedingungen unterschiedlich angepasst werden. Zum Beispiel kann der Öldruck während einer ersten Kraftmaschinenbetriebsbedingung auf der Grundlage der Beschleunigung um einen ersten Betrag angepasst werden und kann der Öldruck während einer zweiten Kraftmaschinenbetriebsbedingung auf der Grundlage der Beschleunigung um einen zweiten Betrag angepasst werden, wobei der erste Betrag selbst für dasselbe Beschleunigungsniveau von dem zweiten Betrag verschieden ist. Wenn die Öltemperatur z. B. nach einem Kaltstart niedriger ist und das Öl stärker viskos ist, kann der Öldruck erhöht werden, wobei er aber weniger erhöht wird als eine Erhöhung während einer Bedingung, wenn die Kraftmaschine aufgewärmt wird und die Öltemperatur über einem Schwellenwert liegt. Somit kann der Kraftmaschinenöldruck während einer ersten Bedingung in Reaktion auf eine Kraftmaschinenbeschleunigung über einem Schwellenwert um einen ersten Betrag erhöht werden, während der Kraftmaschinenöldruck während einer zweiten Bedingung in Reaktion auf eine Kraftmaschinenbeschleunigung über dem Schwellenwert um einen zweiten, kleineren Betrag erhöht werden kann, wobei die zweite Bedingung eine Bedingung einer kälteren Kraftmaschine als die erste Bedingung repräsentiert. Als weitere Beispiele kann der Öldruck in Abhängigkeit von anderen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen wie etwa in Abhängigkeit davon, ob die Kraftmaschine mit einem Ladedruck beaufschlagt wird, von einem Umgebungsdruck usw., unterschiedlich angepasst werden. Zum Beispiel kann während einer Bedingung mit Ladedruckbeaufschlagung in Reaktion auf einen Schwellenpegel einer positiven Kraftmaschinenbeschleunigung eine aggressivere Zunahme des Kraftmaschinenöldrucks als während Bedingungen ohne Ladedruckbeaufschlagung geliefert werden.
In nochmals weiteren Beispielen kann die Öldruckanpassung auf dem Pegel der Kraftmaschinenbeschleunigung und auf der VCT-Betriebsbedingung beruhen. Zum Beispiel wird der Öldruck in Reaktion auf eine höhere Kraftmaschinenbeschleunigung als ein Schwellenwert und auf einen höheren Absolutwert des VCT-Fehlers (z. B. der Differenz zwischen einer Soll-VCT-Stellung und einer Ist-VCT-Stellung) als ein Schwellenwert erhöht.
Bei 512 enthält das Verfahren 500 das Anpassen weiterer Kraftmaschinenbetriebsparameter auf der Grundlage der Beschleunigung. Die Beschleunigung kann z. B. verwendet werden, um Öldruckanpassungen für andere Kraftmaschinenteilsysteme wie etwa für einen VCT-Aktuator zu planen.
Obwohl eine beispielhafte Beschreibung anhand einer oder mehrerer Ausführungsformen gegeben worden ist, wird der Fachmann auf dem Gebiet würdigen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist und dass eine oder mehrere Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen oder alternative Ausführungsformen konstruiert werden könnten, ohne von dem Umfang der wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Offenbarung abzuweichen.
Es wird angemerkt, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die spezifischen hier beschriebenen Routinen können eine oder mehrere irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen repräsentieren. Somit können verschiedene dargestellte Tätigkeiten, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen sein. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern ist diese zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung gegeben worden. Je nach der besonderen verwendeten Struktur können einige oder mehrere der dargestellten Tätigkeiten oder Funktionen wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Tätigkeiten in das computerlesbare Ablagemedium in dem Kraftmaschinensteuersystem zu programmierenden Code re graphisch präsentieren.
Es wird gewürdigt werden, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen dem Wesen nach beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungen nicht als einschränkend zu verstehen sind, da zahlreiche Änderungen möglich sind. Die obige Technologie kann z. B. auf V6-, 14-, 16-, V12- gegenüber V4-Kraftmaschinen und auf andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie weitere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche weisen insbesondere auf bestimmte als neu und nicht offensichtlich angesehene Kombinationen und Teilkombinationen hin. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder auf „ein erstes“ Element oder auf dessen Entsprechung beziehen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Aufnahme eines oder mehrerer solcher Elemente enthalten, zwei oder mehr solcher Elemente aber weder erfordern noch ausschließen. Durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder in einer verwandten Anmeldung können andere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften beansprucht werden. Solche Ansprüche, gleich, ob sie einen umfassenderen, eingeschränkteren, den gleichen oder einen anderen Umfang als die ursprünglichen Ansprüche aufweisen, werden ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten angesehen.

Claims

Verfahren zum Steuern der Ölströmung in einer Kraftmaschine, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Anpassen des der Kraftmaschine (10) zugeführten Öldrucks auf der Grundlage einer Kraftmaschinenbeschleunigung, wobei die Kraftmaschinenbeschleunigung auf einer vorhergehenden Kraftmaschinendrehzahl und auf einer gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl beruht, und Erhöhen einer Abtastrate der Kraftmaschinendrehzahl in Ansprechen darauf, dass die Kraftmaschinenbeschleunigung höher als ein Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Vorhersagen einer künftigen Kraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage der Kraftmaschinenbeschleunigung und das Planen einer künftigen Öldruckanpassung auf der Grundlage der künftigen Kraftmaschinendrehzahl umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Anpassen des der Kraftmaschine zugeführten Öldrucks das Erhöhen des Öldrucks in Reaktion auf eine vorhergesagte Zunahme der Kraftmaschinendrehzahl und das Verringern des Öldrucks in Reaktion auf eine vorhergesagte Abnahme der Kraftmaschinendrehzahl enthält.
Verfahren zum Steuern der Ölströmung in einer Kraftmaschine (10), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erhöhen des der Kraftmaschine (10) zugeführten Öldrucks in Reaktion auf eine Zunahme einer Kraftmaschinenbeschleunigung und Verringern des Öldrucks in Reaktion auf eine Abnahme der Kraftmaschinenbeschleunigung, wobei der Öldruck ferner in Reaktion auf einen Fehler bei der Nockenzeiteinstellungssteuerung angepasst wird.