DE102015109654A1

DE102015109654A1 - Nockenwellenpositionierung

Info

Publication number: DE102015109654A1
Application number: DE102015109654.4A
Authority: DE
Inventors: Yan Wang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2015-12-24
Also published as: US20150369195A1; RU2015123275A; RU2693279C2; RU2015123275A3; US9683468B2; CN105201585A; CN105201585B

Abstract

Es werden verschiedene Verfahren zum Betrieb einer Nockenwelle bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Betrieb einer Nockenwelle: Einstellen der Nockenwelle basierend auf einer gewünschten Nockenwellenposition, wobei die gewünschte Nockenwellenposition basierend auf einer Nockenwellenposition, die durch einen Nockenwellensensor angezeigt wird, und einer Nockenwellenposition, die durch einen Nockenwellenaktuator angezeigt wird, bestimmt wird.

Description

Gebiet
Das Gebiet der Offenbarung betrifft eine Kraftmaschinensteuerung und ein Erkennen einer Nockenwellenposition für eine derartige Steuerung.
Hintergrund und Kurzdarstellung
Mithilfe von Kraftmaschinensteuereinrichtungen (engine controllers) werden zahlreiche Kraftmaschinenbetriebsparameter gesteuert, wie zum Beispiel Luftladung, Kraftstoffladung, Abgasrückführung, Kraftstoffdampf-Rückgewinnung, Zündzeitpunkt, Nockenwellensteuerzeiten, Ventilsteuerzeiten und so weiter. Diese Parameter werden gesteuert, um bei minimierten Emissionen eine gewünschte Motorleistung zu erzielen.
Eine Steuerung dieser Parameter erfordert eine Kenntnis einer Nockenwellenposition. Üblicherweise wird ein Zahnrad, bei dem ein oder mehrere Zähne fehlen, auf der Nockenwelle positioniert, und durch ein Erkennen der vorbeilaufenden Zähne wird eine Nockenwellenposition ermittelt.
Kraftmaschinensteuerungen sind komplizierter bei Fahrzeugen, die mit variabler Nockenwellensteuerung ausgestattet sind. Nockenwellen werden durch einen mit der Kurbelwelle verbundenen Riemen bzw. eine derartige Kette angetrieben. Bei Kraftmaschinen, die mit einer variablen Nockenwellensteuerung (Variable Cam Timing, VCT) ausgestattet sind, variiert die Steuerzeit bzw. Phase der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle. Ein Elektromotor oder hydraulischer Aktuator dreht die Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle.
Wenn eine Kraftmaschine während eines Kraftmaschinenstarts angeworfen wird, liefert ein Erkennen der vorbeilaufenden Nockenwellenzähne oder ein anderes Erkennungsverfahren möglicherweise keine genaue Messung einer Nockenwellenposition, wofür üblicherweise ein Erkennen mehrerer steigender und fallender Flanken erforderlich ist. Nichtsdestotrotz kann ein VCT-Aktuator die Phase der Nockenwelle während des Anwerfens unter Verwendung von Positions- und/oder Geschwindigkeitsmessungen, die intern erhalten werden (z. B. unter Verwendung eines in den Aktuator eingebauten Gebers), und einer standardmäßigen Nockenwellenposition bezüglich der Kurbelwelle steuern.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben bei dem oben identifizierten Ansatz ein Problem erkannt. Insbesondere kann die standardmäßige relative Position zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle mit dem Auftreten von Verschleiß bei verschiedenen Kupplungen zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle (z. B. von der Kurbelwelle zu einer Eingangswelle des VCT-Aktuators, von der Aktuatoreingangswelle zu einem Motorstator, von einer Motorrotorwelle zur Nockenwelle usw.) mit der Zeit in zunehmendem Maße ungenau werden. Als eine Folge davon ermittelt möglicherweise die Kraftmaschinensteuereinrichtung eine Nockenwellenposition während eines Anwerfens der Kraftmaschine nicht genau. Ohne genaue Kenntnis einer Nockenwellenposition kann jede Schätzung einer Luftladung in dem Brennraum fehlerhaft sein, und demzufolge kann die Luft-Kraftstoff-Ladung ungenau sein, was möglicherweise längere Startvorgänge der Kraftmaschine und höhere Emissionen zur Folge hat. Ähnliche Probleme können mit anderen gesteuerten Betriebsparametern auftreten.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die vorstehenden Probleme mit einem Verfahren zum Betrieb einer Nockenwelle gelöst, das bei einem Beispiel Folgendes umfasst: Einstellen der Nockenwelle basierend auf einer gewünschten Nockenwellenposition, wobei die gewünschte Nockenwellenposition basierend auf einer Nockenwellenposition, die durch einen Nockenwellensensor angezeigt wird, und einer Nockenwellenposition, die durch einen Nockenwellenaktuator angezeigt wird, bestimmt wird. Durch die Verwendung beider Nockenwellenpositionen, die durch den Nockenwellensensor bzw. den Nockenwellenaktuator angezeigt werden, können Ungenauigkeiten bei der Nockenwellenpositionierung, insbesondere während des Anwerfens der Kraftmaschine, reduziert werden. Nach dem Anwerfen der Kraftmaschine, wenn die Kraftmaschine gestartet hat, können nachfolgend bestimmte gewünschte Nockenwellenpositionen basierend auf Unterschieden zwischen durch den Nockenwellensensor angezeigten Nockenwellenpositionen und den durch den Nockenwellenaktuator angezeigten korrigiert werden. Auf diese Weise wird die technische Wirkung erzielt.
In einem typischen Beispiel wird die Nockenwelle während des Anwerfens der Kraftmaschine eingestellt.
In einem weiteren Beispiel ist, wenn die Ausgabe vom Nockenwellensensor kein ausreichendes Maß an Genauigkeit aufweist, die durch den Nockenwellensensor angezeigte Nockenwellenposition eine zuvor aufgezeichnete Nockenwellenposition, die bestimmt wurde, als die Ausgabe vom Nockenwellensensor ein ausreichendes Maß an Genauigkeit aufwies.
In einem weiteren Beispiel umfasst Einstellen der Nockenwelle Senden der gewünschten Nockenwellenposition von einer Kraftmaschinensteuereinrichtung zu einem Motorsteuergerät des Nockenwellenaktuators.
In einem weiteren Beispiel ist der Nockenwellenaktuator ein Elektromotor.
Die vorstehend genannten Vorteile sowie andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung sind leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung zu ersehen, wenn diese allein oder in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zur Kenntnis genommen wird.
Es sollte beachtet werden, dass die vorstehende Kurzdarstellung dazu dienen soll, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie ist nicht dafür bestimmt, Haupt- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu bezeichnen, dessen Schutzbereich durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche eindeutig definiert wird. Überdies ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Realisierungen beschränkt, durch die irgendwelche der vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Probleme gelöst werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Blockschaltbild einer turbogeladenen Kraftmaschine mit einer Nockenwelle.
2 veranschaulicht ein Beispiel für ein Ermitteln der Ausrichtung einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle, beide aus 1.
3 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern der Kraftmaschine aus 1 veranschaulicht.
4 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Korrigieren gewünschter Nockenwellenpositionen basierend auf einem Unterschied zwischen einer Motorsteuergerätnockenwellenposition und einer ECU-Nockenwellenposition veranschaulicht.
5 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern eines bürstenlosen Motors veranschaulicht.
6 zeigt ein Schaubild, das Betriebsparameter während eines Abschnitts eines beispielhaften Antriebszyklus der Kraftmaschine aus 1 veranschaulicht, die gemäß dem Verfahren aus 3 betrieben wird.
Ausführliche Beschreibung
Brennkraftmaschinen können auf Grundlage einer Mehrzahl von Betriebsparametern gesteuert werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Luftladung, Kraftstoffladung, Abgasrückführung, Kraftstoffdampf-Rückgewinnung, Zündzeitpunkt, Nockenwellensteuerzeiten, Ventilsteuerzeiten und so weiter. Insbesondere kann, um eine geeignete Menge an Kraftstoff zu ermitteln, die in einen Zylinder eingespritzt werden soll, auch die in den Zylinder angesaugte Luftmenge ermittelt werden. Bei Kraftmaschinen, bei denen die Einlass-(und/oder Auslass-)ventile mithilfe einer Nockenwelle betätigt werden, ist beim Ermitteln der angesaugten Luft die Position der Nockenwelle erforderlich. Die Position der Nockenwelle kann jedoch bei bestimmten Phasen eines Kraftmaschinenbetriebs unbekannt sein, zum Beispiel während eines Anlassens. Insbesondere ist ein Sensor, der so konfiguriert ist, dass er beim Sichdrehen der Nockenwelle vorbeilaufende Zähne erkennt, möglicherweise nicht in der Lage, genaue Messwerte zu melden, bis die Kraftmaschine eine ausreichend hohe Drehzahl erreicht oder eine ausreichende Anzahl von Umdrehungen ausgeführt hat. Daher kann eine relativ ungenaue letzte bekannte Nockenwellenposition verwendet werden, die beträchtlich von einer tatsächlichen Nockenwellenposition abweichen kann, was ein verlängertes Kraftmaschinenanwerfen und erhöhte Emissionen zur Folge haben kann. Dieses Problem kann bei Kraftmaschinen verschlimmert sein, die mit variabler Nockenwellensteuerung (variable cam timing, VCT) ausgestattet sind. Nichtsdestotrotz kann ein VCT-Aktuator, der dahingehend betrieben werden kann, die Steuerzeit oder Phase der Nockenwelle zu ändern, die Nockenwelle während des Anwerfens unter Verwendung von Positions- und/oder Geschwindigkeitsmessungen, die über einen internen Geber erhalten werden, und einer standardmäßigen Nockenwellenposition bezüglich der Kurbelwelle betätigen. Diese standardmäßige relative Position kann jedoch mit dem Auftreten von Verschleiß bei verschiedenen Kupplungen zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle (z. B. von der Kurbelwelle zu einer Eingangswelle des VCT-Aktuators, von der Aktuatoreingangswelle zu einem Motorstator, von einer Motorrotorwelle zur Nockenwelle usw.) mit der Zeit in zunehmendem Maße ungenau werden.
Es werden verschiedene Verfahren zum Betrieb einer Nockenwelle bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Betrieb einer Nockenwelle: Einstellen der Nockenwelle basierend auf einer gewünschten Nockenwellenposition, wobei die gewünschte Nockenwellenposition basierend auf einer Nockenwellenposition, die durch einen Nockenwellensensor angezeigt wird, und einer Nockenwellenposition, die durch einen Nockenwellenaktuator angezeigt wird, bestimmt wird. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer turbogeladenen Kraftmaschine mit einer Nockenwelle; 2 veranschaulicht ein Beispiel für ein Ermitteln der Ausrichtung einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle, beide aus 1; 3 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern der Kraftmaschine aus 1 veranschaulicht; 4 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Korrigieren gewünschter Nockenwellenpositionen basierend auf einem Unterschied zwischen einer Motorsteuergerätnockenwellenposition und einer ECU-Nockenwellenposition veranschaulicht; 5 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern eines bürstenlosen Motors veranschaulicht; und 6 zeigt ein Schaubild, das Betriebsparameter während eines Abschnitts eines beispielhaften Antriebszyklus der Kraftmaschine aus 1 veranschaulicht, die gemäß dem Verfahren aus 3 betrieben wird. Die Kraftmaschine aus 1 weist auch eine Steuereinrichtung auf, die so konfiguriert ist, dass sie die in 3 bis 5 gezeigten Verfahren ausführt.
1 ist ein schematisches Schaubild, das eine beispielhafte Kraftmaschine 10 zeigt, die in einem Antriebssystem eines Personenkraftwagens enthalten sein kann. Die Kraftmaschine 10 wird mit vier Zylindern 30 gezeigt. Allerdings können gemäß der aktuellen Offenbarung andere Anzahlen von Zylindern verwendet werden. Die Kraftmaschine 10 kann zumindest zum Teil durch ein Steuersystem mit einer Steuereinrichtung 12 und durch Eingaben eines Fahrzeugbedieners 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. Bei diesem Beispiel weist die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP auf. Jeder Brennraum (z.B. Zylinder) 30 der Kraftmaschine 10 kann Brennraumwände mit einem dazwischen angeordneten Kolben (nicht gezeigt) aufweisen. Die Kolben können mit einer Kurbelwelle 40 verbunden sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein dazwischen angeordnetes Getriebesystem (nicht gezeigt) mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs verbunden sein. Außerdem kann ein Anlassermotor mit der Kurbelwelle 40 über ein Schwungrad verbunden sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
Die Brennräume 30 können über einen Ansaugweg 42 Ansaugluft aus einem Ansaugkrümmer 44 erhalten und können Verbrennungsgase über eine Abgasleitung 48 ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Austrittskrümmer 46 können über entsprechende Einlassventile und Auslassventile (nicht gezeigt) selektiv mit dem Brennraum 30 in Verbindung stehen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Brennraum 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile aufweisen. Die Einlass- und/oder Auslassventile können mithilfe entsprechender auf einer Nockenwelle 162 angeordneter Nocken 160 betätigt (z.B. geöffnet und geschlossen) werden, während die Nockenwelle eine Drehbewegung vollführt.
Die Nockenwelle 162 kann mit der Kurbelwelle 40 über eine Verbindung 164 (z.B. Steuerkette, Riemen usw.) verbunden sein und kann außerdem mit einem Elektromotor 166 verbunden und von diesem angetrieben sein, der in 1 als mit einem Antriebszahnrad 168 der Nockenwelle verbunden dargestellt wird. Der Elektromotor 166 kann dazu imstande sein, die Phase der Nockenwelle 162 und dementsprechend die Zeitsteuerung der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle 40 zu steuern, wodurch wiederum die Steuerzeiten geändert werden, an denen die Einlass- und/oder Auslassventile betätigt werden, um dadurch einen Betrieb der Kraftmaschine 10 zu optimieren (z.B. eine Kraftmaschinenleistung zu steigern und/oder Emissionen zu verringern). Daher kann der Elektromotor 166 als ein VCT-Aktuator oder ein Nockenwellenaktuator bezeichnet werden.
Der Elektromotor 166 kann mithilfe eines Motorsteuergeräts 170 gesteuert werden, das geeignete Komponenten (z.B. ein logisches Untersystem) aufweisen kann, die so konfiguriert sind, dass sie ein Ändern der Phase der Nockenwelle 162 und ihrer Zeitsteuerung relativ zu der Kurbelwelle 40 erleichtern. Der Elektromotor 166 und das Motorsteuergerät 170 können zusammen als ein VCT-Elektromotorsystem bezeichnet werden. Der Elektromotor 166 kann die Position einer sich drehenden Komponente (z.B. einer Welle) anzeigen, die innerhalb des Motors untergebracht ist oder andernfalls von diesem betätigt wird, was hier nachfolgend als eine „Motorposition“ bezeichnet wird, und/oder die Position der Nockenwelle 162 (z.B. eine Drehlage der Nockenwelle), die bei einigen Beispielen aus der Motorposition abgeleitet werden kann. Bei einigen Beispielen kann die Nockenwellenposition durch Steuern der relativen Position zwischen einem Rotor und Stator des Elektromotors 166 gesteuert werden. In diesem Fall kann der Stator mechanisch mit der Kurbelwelle 40 verbunden sein (z.B. über Riemen/Ketten), und der Rotor kann über Zahnräder mechanisch mit der Nockenwelle 162 verbunden sein. Durch ein Variieren dieser relativen Position kann die Nockenwellenposition relativ zu der Kurbelwellenposition geändert werden, was wiederum die Nockenwellenposition verändert.
1 zeigt das Motorsteuergerät 170, das die Position der Nockenwelle 162 als das an eine Kraftmaschinensteuereinrichtung 12 gesendete CAM-Signal ausgibt. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben, kann das CAM-Signal zu bestimmten Zeiten eine genauere Anzeige der Position der Nockenwelle 162 liefern, von der ein oder mehrere Kraftmaschinenbetriebsparameter abgeleitet werden können. Bei einigen Ausführungsformen können das CAM-Signal (und/oder die Motorposition) mithilfe eines Controller-Area-Netzwerk-Busses (CAN-Bus) an die Steuereinrichtung 12 weitergeleitet werden. Eine Mehrzahl von Komponenten (z.B. Aktuatoren, die Steuereinrichtung 12 usw.) können miteinander über ein den CAN-Bus umfassendes Controller-Area-Netzwerk oder ein anderes Fahrzeugnetzwerk kommunikativ gekoppelt sein. Wie im Folgenden detaillierter beschrieben wird, können von dem Motorsteuergerät 170 empfangene CAM-Signale zum Erhöhen der Genauigkeit der Nockenwellenpositionierung mit Nockenwellenpositionen verglichen werden, die durch die Steuereinrichtung 12 basierend auf einer Ausgabe eines Nockenwellenpulsradsensors bestimmt werden.
Der Elektromotor 166 kann verschiedene geeignete Formen aufweisen. Bei einem Beispiel kann der Elektromotor 166 ein bürstenloser Motor sein, der eine Motorposition durch Decodieren von Signalen von Hallsensoren ermitteln kann. Die Hallsensoren können auf eine stationäre Weise angebracht und so konfiguriert sein, dass sie einen unterschiedlichen Magnetfluss erkennen, der durch ein Vorbeidrehen eines oder mehrerer benachbarter Permanentmagneten induziert wird, die auf einem sich drehenden Abschnitt (z.B. einer Welle) des Motors angebracht sind. Alternativ können die Hallsensoren auf dem sich drehenden Abschnitt des Motors angebracht und so konfiguriert sein, dass sie einen induzierten Magnetfluss erkennen, der von einer Drehung in der Nachbarschaft eines oder mehrerer Magneten herrührt, die an einer festen, stationären Position angeordnet sind. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können drei Hallsensoren, die in einem Abstand von etwa 120° voneinander angeordnet sind, mit der Welle des Elektromotors 166 verbunden sein. Bei Ausführungsformen, bei denen der Elektromotor 166 Hallsensoren verwendet, um eine Dreherfassung (rotational sensing) zu erleichtern, kann das Motorsteuergerät 170 den Motor mithilfe einer Rückkopplungsregelung auf Grundlage einer Motorposition, ermittelt aus decodierten Signalen, die von den Hallsensoren ausgegeben wurden, und auch der gewünschten Position, in eine gewünschte Position drehen. Die von den Hallsensoren ausgegebenen, decodierten Signale können als eine Anzeige der Position der Nockenwelle 162 verwendet werden. Bei einigen Beispielen kann die gewünschte Position relativ zu der Position (z.B. Drehlage) der Kurbelwelle 40 ermittelt werden, von der eine Anzeige mithilfe von von der Steuereinrichtung 12 ausgegebenen Signalen empfangen werden kann. Diese Signale können mithilfe des vorstehend beschriebenen CAN-Busses weitergeleitet werden.
Bei anderen Ausführungsformen kann eine Dreherfassung in dem Elektromotor 166 mithilfe eines Drehgebers oder durch Messen einer Gegeninduktionsspannung (back-EMF) ausgeführt werden. Ein Ermitteln einer absoluten Motorposition kann dementsprechend an die Konfiguration des Elektromotors 166 angepasst sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann ein Potentiometer, dessen Widerstand mit einer Winkellage variiert, verwendet werden, um die absolute Drehlage des VCT-Aktuators zu ermitteln. Solch ein Potentiometer ist ein Beispiel eines internen Gebers, der im Elektromotor 166 enthalten sein kann, um seine Drehlage zu bestimmen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Motorsteuergerät 170 von der Steuereinrichtung 12 Signale empfangen, die die Drehlage der Kurbelwelle 40 anzeigen, um die Drehlage der Nockenwelle 162 zu erkennen.
Bei noch anderen Ausführungsformen kann der Elektromotor 166 ein Schrittmotor sein. Hier kann das Motorsteuergerät 170 dem Elektromotor 166 mehrere Spannungsphasen zuführen, um beispielsweise den Motor auf diese Weise gesteuert (via open loop control) in eine gewünschte Position zu drehen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 12 drei Signale auf verschiedenen Phasen erzeugen, um den Schrittmotor gesteuert zu drehen, um dadurch die gewünschte Position zu erreichen, und kann die Erzeugung der drei Signale als eine Anzeige der Position der Nockenwelle 162 nutzen.
Unabhängig von der bei dem Elektromotor 166 eingesetzten Konfiguration, steht die von dem Motor angezeigte Nockenwellenposition in Beziehung zu der Zeitsteuerung und Dauer der Öffnung eines mit einem Brennraum 30 verbundenen Einlassventils. Daher kann die Nockenwellenposition verwendet werden, um einen oder mehrere Betriebsparameter zu ermitteln, gemäß denen die Kraftmaschine 10 betrieben werden kann. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 12 die in die Brennräume 30 angesaugte Luftmenge aus den Steuerzeiten und der Öffnungsdauer des Einlassventils ermitteln, die von der Nockenwellenposition abgeleitet wurden. Eine geeignete einzuspritzende Kraftstoffladung kann anschließend auf Grundlage der angesaugten Luft ermittelt werden, um dadurch eine Kraftmaschinenleistung zu steigern und Emissionen zu verringern. Während des gesamten Kraftmaschinenbetriebs kann die Steuereinrichtung 12 dem Motorsteuergerät 170 außerdem gewünschte Motorpositionen liefern, die gewünschten Nockenwellenpositionen entsprechen.
Es sollte beachtet werden, dass die in 1 gezeigte Nockenwellenkonfiguration als ein Beispiel angeführt wird und nicht einschränkend sein soll. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Nockenwelle bereitgestellt werden, die zum Öffnen eines der Einlass- und Auslassventile imstande ist. Außerdem können zwei Nockenwellen für andere Zylinderkonfigurationen als die in 1 gezeigte bereitgestellt werden, wie beispielsweise V-6, V-8, V-10 oder V-12-Zylinderkonfigurationen.
Die Kraftmaschine 10 kann zusätzliche Mechanismen aufweisen, mit denen eine Drehung der Nockenwelle 162 erfasst werden kann. Insbesondere kann ein Impulsrad 171 mit der Nockenwelle 162 verbunden und einem Antriebsrad 168 benachbart positioniert sein. Das Impulsrad 171 kann eine Mehrzahl von Zähnen aufweisen, deren Drehung mithilfe eines Nockenwellensensors 172 erfasst werden kann, bei dem es sich um einen Sensor mit variabler Reluktanz (variable reluctance sensor, VRS) wie zum Beispiel einen Hallsensor handeln kann. Die Anzahl von auf dem Impulsrad 171 positionierten Zähnen kann abhängig von der Anzahl von Zylindern in der Kraftmaschine unterschiedlich sein; beispielsweise können drei Zähne für vier Zylinder, vier Zähne für sechs Zylinder und fünf Zähne für acht Zylinder vorhanden sein. Im Allgemeinen wird durch den Winkelabstand, in dem die Zähne angeordnet sind, der zeitliche Abstand zwischen Impulsen in einer Impulsfolge gesteuert, die von dem Nockenwellensensor 172 erzeugt wird, während sich das Impulsrad 171 dreht. Derartige Impulse können als das in 1 gezeigte VCT-Signal an die Steuereinrichtung 12 weitergeleitet werden. Insbesondere können die Zähne ungleichmäßig beabstandet sein, sodass einige Zähne nahe beieinander positioniert sind, während andere Zähne relativ weiter voneinander entfernt positioniert sind. Über das Impulsrad kann man sagen, dass es einen „fehlenden Zahn“ in den Bereichen eines größeren (oder des größten) Winkelabstands aufweist. Ungleiche zeitliche Abstände zwischen Impulsen in einer Impulsfolge sind die Folge davon, was ein Unterscheiden mindestens eines Zahns von den anderen ermöglicht. Dieser Zahn kann einer bestimmten Ausrichtung der Nockenwelle 162 entsprechen, wie zum Beispiel der TDC-Position des ersten Zylinders 30 bei einer Zündfolge. Bei einigen Beispielen kann eine Ausgabe des Nockenwellensensors 172 verwendet werden, um die absolute Position des Elektromotors 166 zu ermitteln. Zum Beispiel können von einer Ausgabe des Nockenwellensensors 172 abgeleitete Motordrehwinkel auf Grundlage eines bekannten Gangverhältnisses des Elektromotors 166 zu der Nockenwelle in eine absolute Bewegung der Nockenwelle 162 übersetzt werden.
Von einem Nockenwellensensor 172 erzeugte Impulsfolgen können mit Impulsfolgen verglichen werden, die von einem Kurbelwellensensor 118 erzeugt wurden, bei dem möglicherweise ein ähnlicher Mechanismus verwendet wird, um eine Kurbelwellendrehung zu erfassen. Bei einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als ein Kraftmaschinendrehzahlsensor verwendet werden kann, eine vorgegebene Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 40 erzeugen. Derartige Impulse können an die Steuereinrichtung 12 als ein Zündsignal (profile ignition pickup signal, PIP) weitergeleitet werden. Insbesondere kann ein Ermitteln von Zeitdauern zwischen einem VCT-Impuls und benachbarten PIP-Impulsen eine Anzeige einer Nockenwellenausrichtung relativ zu der Kurbelwelle in Grad liefern.
Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann diese relative Nockenwellenausrichtung mithilfe der folgenden Formel ermittelt werden: Θ_Nockenwelle= (720(t_VCT – t_PIP,R1))/((n)·(t_PIP,R1 – t_PIP,R0)), wobei t_VCT der Zeitpunkt ist, an dem der VCT-Impuls auftrat, t_PIP,R1 der Zeitpunkt des Auftretens der steigenden Flanke eines unmittelbar vorhergehenden PIP-Impulses ist, n die Anzahl von Zylindern in der Kraftmaschine ist und t_PIP,R0 der Zeitpunkt des Auftretens der steigenden Flanke eines PIP-Impulses ist, der dem ersten PIP-Impuls unmittelbar vorangeht.
2 veranschaulicht ein Beispiel einer Ermittlung einer Ausrichtung einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle und veranschaulicht möglicherweise insbesondere ein Verfahren, durch das zum Beispiel die Drehlage der Nockenwelle 162 relativ zu der Kurbelwelle 40 ermittelt werden kann. Es werden eine von dem Kurbelwellensensor 118 erzeugte Impulsfolge 202 und eine von dem Nockenwellensensor 172 erzeugte Impulsfolge 204 gezeigt. Die Impulsfolge 202 umfasst eine Mehrzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse, während die Impulsfolge 204 aufgrund der Winkelanordnung von Zähnen auf dem Impulsrad eine Mehrzahl asymmetrisch beabstandeter Impulse umfasst. t_VCT markiert das Auftreten eines bestimmten VCT-Impulses, der zum Beispiel den TDC des ersten Zylinders in einer Zündfolge kennzeichnen kann. 2 zeigt außerdem das Auftreten steigender Flanken entsprechender PIP-Impulse (t_PIP,R0 und t_PIP,R1), die, zusammen mit t_VCT, zum Ermitteln der Ausrichtung der Nockenwelle 162 relativ zu der Kurbelwelle 40 mithilfe der vorstehend angegebenen Formel verwendet werden können. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Impulsfolgen 202 und 204 als Beispiele angeführt werden und in keiner Weise einschränkend sein sollen. Die Impulsfolgen stellen insbesondere einen Kraftmaschinenbetrieb unter Bedingungen eines stationären Zustands dar.
Während bestimmter Betriebsbedingungen kann eine Ausgabe vom Nockenwellensensor 172 nicht verfügbar oder nicht ausreichend genau sein, um eine Bestimmung der Position der Nockenwelle 162 bezüglich der Kurbelwelle 40 zu ermöglichen. Dies kann beispielsweise während des Anwerfens der Kraftmaschine aufgrund der niedrigen Aktualisierungsrate der Messwerte vom Nockenwellensensor 172 der Fall sein. Somit kann der Elektromotor 166 die Nockenwelle 162 während solcher Bedingungen basierend auf über einen internen Geber (z. B. Potentiometer, dessen Widerstand sich mit der Winkellage ändert) erhaltenen Positions- und/oder Geschwindigkeitsmessungen und einer standardmäßigen oder geplanten relativen Position zwischen der Kurbelwelle 40 und der Nockenwelle 162 in eine gewünschte Drehlage positionieren. Durch das Auftreten von Langzeitverschleiß bei verschiedenen Kupplungen (z. B. von der Kurbelwelle zu einer Eingangswelle des VCT-Aktuators, von der Aktuatoreingangswelle zu einem Motorstator, von einer Motorrotorwelle zur Nockenwelle usw.) zwischen der Kurbelwelle 40 und der Nockenwelle 162 kann diese standardmäßige relative Position jedoch verändert und insbesondere in zunehmendem Maße ungenau werden. Suboptimaler Kraftmaschinenbetrieb kann sich aus einer ungenauen Nockenwellenpositionierung aufgrund der geänderten standardmäßigen relativen Position ergeben.
Zum Ausgleich der Änderung dieser standardmäßigen relativen Position kann die Steuereinrichtung 12 durch das Motorsteuergerät 170 angezeigte (z. B. CAM-Signale) Nockenwellenpositionen, die hier als „Motorsteuergerätnockenwellenpositionen“ bezeichnet werden, und Nockenwellenpositionen, die basierend auf der Ausgabe vom Nockenwellensensor 172 (z. B. VCT-Signale) gegenüber der Ausgabe vom Kurbelwellensensor 118 bestimmt werden, die hier als „ECU-Nockenwellenpositionen“ bezeichnet werden, empfangen und vergleichen. Insbesondere kann dieser Vergleich iterativ über den Kraftmaschinenbetrieb hinweg stattfinden, sobald die Ausgabe vom Nockenwellensensor 172 ausreichend genau ist (z. B. nach der Durchführung des Anwerfens der Kraftmaschine). Ein Unterschied zwischen einer Motorsteuergerätnockenwellenposition und einer ECU-Nockenwellenposition über einem Schwellenwert kann gespeichert werden (z. B. in ROM 106), so dass nachfolgende gewünschte Nockenwellenpositionen basierend auf diesem Unterschied korrigiert werden können. Insbesondere kann eine durch die Steuereinrichtung 12 bestimmte gewünschte Nockenwellenposition basierend auf dem Unterschied korrigiert werden, wobei die korrigierte gewünschte Nockenwellenposition dann an das Motorsteuergerät 170 weitergeleitet wird, um eine Positionierung der Nockenwelle 162 an der korrekten gewünschten Nockenwellenposition zu ermöglichen. Eine Korrektur gewünschter Nockenwellenpositionen auf diese Art und Weise kann besonders vorteilhaft bei Fällen sein, in denen eine Ausgabe vom Nockenwellensensor 172 nicht in ausreichendem Maße genau ist (z. B. während des Anwerfens der Kraftmaschine), da auf eine potenziell ungenaue standardmäßige relative Position zwischen Nockenwelle 162 und Kurbelwelle 40 nicht vertraut werden kann. In diesem Beispiel kann die Nockenwellenpositionierung während des Anwerfens der Kraftmaschine basierend auf einer Korrektur, die vor dem Anwerfen der Kraftmaschine – z. B. während eines vorhergehenden Antriebszyklus und vor einer Abstellung der Kraftmaschine, die vor dem aktuellen Anwerfen erfolgte, – bestimmt und gespeichert wurde, korrigiert werden. Auf diese Weise kann der suboptimale Kraftmaschinenbetrieb, der aus einer ungenauen Nockenwellenpositionierung während des Anwerfens resultiert, in Grenzen gehalten werden. 4 zeigt ein im Folgenden beschriebenes Verfahren 400 zum Korrigieren der Nockenwellenpositionierung auf diese Art und Weise.
Nochmals mit Bezug auf 1: Die Kraftstoffeinspritzventile 50 werden direkt mit einem Brennraum 30 verbunden gezeigt, um Kraftstoff proportional zu der Pulsbreite eines von der Steuereinrichtung 12 empfangenen Signals FPW direkt dort hinein einzuspritzen. Auf diese Weise liefert das Einspritzventil 50 das, was als Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 30 bekannt ist. Das Einspritzventil kann beispielsweise in der Seite des Brennraums oder im oberen Teil des Brennraums angebracht sein. Kraftstoff kann dem Kraftstoffeinspritzventil 50 mithilfe eines Kraftstoffsystems (nicht gezeigt) mit einem Kraftstofftank, einer Kraftstoffpumpe und einem Kraftstoffverteiler zugeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen können die Brennräume 30 alternativ oder zusätzlich ein Einspritzventil aufweisen, das in dem Ansaugkrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die das liefert, was als Kanaleinspritzung von Kraftstoff in den Ansaugkanal stromauf jedes Brennraums 30 bekannt ist.
Der Ansaugweg 42 kann eine Drossel 21 und 23 mit jeweiligen Drosselklappen 22 und 24, aufweisen. Bei diesem speziellen Beispiel kann die Position der Drosselklappen 22 und 24 von der Steuereinrichtung 12 mithilfe von Signalen variiert werden, die einem zusammen mit den Drosseln 21 und 23 angeordneten Aktuator zugeführt werden. Bei einem Beispiel kann es sich bei den Aktuatoren um elektrische Aktuatoren (z.B. Elektromotoren) handeln, eine Konfiguration, die üblicherweise als elektronische Drosselsteuerung (electronic throttle control, ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise können die Drosseln 21 und 23 so betrieben werden, dass sie dem Brennraum 30 zugeführte Ansaugluft zwischen anderen Kraftmaschinenzylindern variieren. Die Position der Drosselklappen 22 und 24 kann der Steuereinrichtung 12 durch ein Drosselpositionssignal DP geliefert werden. Der Ansaugweg 42 kann außerdem einen Luftmassensensor 120, einen Saugrohrdrucksensor 122 und einen Drosseleinlassdrucksensor 123 aufweisen, um der Steuereinrichtung 12 entsprechende Signale, MAF (Luftmassenstrom) und MAP (Saugrohrdruck), zuzuführen.
Die Abgasleitung 48 kann Abgase aus den Zylindern 30 aufnehmen. Der Abgassensor 128 wird mit der Abgasleitung 48 stromauf einer Turbine 62 und einer Abgasreinigungsvorrichtung 78 verbunden gezeigt. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Anzeige eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas ausgewählt sein, wie beispielsweise einem linearen Sauerstoffsensor oder UEGO-Sensor (universal or wide-range exhaust gas oxygen sensor, universeller oder Breitband-Abgassauerstoffsensor), einem binären Sauerstoffsensor oder EGO-Sensor, einem NOx-, HC- oder CO-Sensor. Bei der Abgasreinigungsvorrichtung 78 kann es sich um einen Drei-Wege-Katalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen davon handeln.
Eine Abgastemperatur kann mithilfe eines oder mehrerer Temperatursensoren (nicht gezeigt) gemessen werden, die sich in der Abgasleitung 48 befinden. Alternativ kann eine Abgastemperatur auf Grundlage von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen wie zum Beispiel Drehzahl, Last, Luft-Kraftstoff-Verhältnis (LKV), Spätzündung usw. gefolgert werden.
Die Steuereinrichtung 12 wird in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe/Ausgabeanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrationswerte, bei diesem speziellen Beispiel als ein Nur-Lese-Chip 106 gezeigt, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus aufweist. Die Steuereinrichtung 12 kann neben den bereits erörterten Signalen verschiedene Signale von mit der Kraftmaschine 10 verbundenen Sensoren empfangen, darunter eine Messung eines angesaugten Luftmassenstroms (MAF) von dem Luftmassensensor 120; eine Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature, ECT) von dem schematisch an einer Stelle in der Kraftmaschine 10 gezeigten Temperatursensor 112; das PIP-Signal von dem wie erörtert mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Kurbelwellensensor 118 (z.B. einem Hallsensor oder einem anderen Typ); das VCT-Signal von dem Nockenwellensensor 172, wie erörtert; die Drosselposition (DP) von einem Drosselpositionssensor, wie erörtert, und ein Saugrohrdrucksignal MAP von dem Sensor 122, wie erörtert. Ein Kraftmaschinendrehzahlsignal UPM kann von der Steuereinrichtung 12 aus dem Signal PIP erstellt werden. Das Saugrohrdrucksignal MAP von einem Saugrohrdrucksensor kann verwendet werden, um eine Anzeige eines Unterdrucks oder Drucks in dem Ansaugkrümmer 44 zu liefern. Es sollte beachtet werden, dass verschiedene Kombinationen der vorstehend angegebenen Sensoren verwendet werden können, wie beispielsweise ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während eines stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Anzeige eines Kraftmaschinendrehmoments liefern. Außerdem kann dieser Sensor zusammen mit der erkannten Kraftmaschinendrehzahl eine Schätzung einer in den Zylinder eingeführten Ladung (Luft eingeschlossen) liefern. Bei einigen Beispielen kann das Speichermedium, der Nur-Lese-Speicher 106, mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die von dem Prozessor 102 ausführbare Anweisungen zum Ausführen der nachfolgend beschriebenen Verfahren wie auch anderer Varianten darstellen, die vorausgesehen, aber nicht speziell aufgeführt werden.
Die Kraftmaschine 10 kann außerdem über eine Verdichtungsvorrichtung wie beispielsweise einen Turbolader oder Superlader mit mindestens einem entlang dem Ansaugkrümmer 44 angeordneten Verdichter 60 verfügen. Im Fall eines Turboladers kann der Verdichter 60 zumindest zum Teil durch eine Turbine 62 angetrieben werden, z.B. über eine Welle oder eine andere Kopplungsanordnung. Die Turbine 62 kann entlang der Abgasleitung 48 angeordnet sein und mit durch diese strömenden Abgasen in Verbindung stehen. Verschiedene Anordnungen können bereitgestellt werden, um den Verdichter anzutreiben. Im Fall eines Superladers kann der Verdichter 60 zumindest zum Teil durch die Kraftmaschine und/oder eine elektrische Maschine angetrieben werden und weist möglicherweise keine Turbine auf. Daher kann das Ausmaß an Verdichtung, dass für einen oder mehrere Zylinder der Kraftmaschine mithilfe eines Turboladers oder Superladers bereitgestellt wird, von der Steuereinrichtung 12 variiert werden. In einigen Fällen kann die Turbine 62 zum Beispiel einen elektrischen Generator 64 antreiben, um eine Batterie 66 mithilfe eines Turbotreibers 68 mit Strom zu versorgen. Strom von der Batterie 66 kann dann zum Antreiben des Verdichters 60 über einen Motor 70 verwendet werden. Außerdem kann ein Sensor 123 im Ansaugkrümmer 44 angeordnet sein, um der Steuereinrichtung 12 ein BOOST-Signal zuzuführen.
Überdies kann die Abgasleitung 48 ein Bypassventil (wastegate) 26 zum Umlenken von Abgas weg von der Turbine 62 aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Bypassventil 26 ein mehrstufiges Bypassventil sein wie zum Beispiel ein zweistufiges Bypassventil mit einer ersten Stufe, die für ein Steuern eines Ladedrucks konfiguriert ist, und einer zweiten Stufe, die für ein Erhöhen eines Wärmeflusses zur Abgasreinigungsvorrichtung 78 konfiguriert ist. Das Bypassventil 26 kann mithilfe eines Aktuators 150 betrieben werden, bei dem es sich beispielsweise um einen elektrischen oder einen pneumatischen Aktuator handeln kann. Der Ansaugweg 42 kann ein Verdichter-Bypassventil 27 aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es Ansaugluft um den Verdichter 60 herum umlenkt. Das Bypassventil 26 und/oder das Verdichter-Bypassventil 27 können von der Steuereinrichtung 12 mithilfe von Aktuatoren (z.B. dem Aktuator 150) so gesteuert werden, dass sie zum Beispiel geöffnet werden, wenn ein niedrigerer Ladedruck gewünscht wird.
Der Ansaugweg 42 kann außerdem einen Ladeluftkühler (CAC) 80 (z.B. einen Zwischenkühler) aufweisen, um die Temperatur der turbogeladenen oder aufgeladenen Ansauggase zu verringern. Bei einigen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-Luft-Wärmetauscher sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher sein.
Außerdem kann bei den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführsystem (AGR-System) über einen AGR-Kanal 140 einen gewünschten Teil des Abgases aus der Abgasleitung 48 zu dem Ansaugweg 42 leiten. Die dem Ansaugweg 42 zugeführte Menge an AGR kann von der Steuereinrichtung 12 mithilfe eines AGR-Ventils 142 variiert werden. Außerdem kann ein AGR-Sensor (nicht gezeigt) in der AGR-Leitung angeordnet sein und kann eine Anzeige eines oder mehrerer aus Druck, Temperatur und Konzentration des Abgases liefern. Alternativ kann die AGR mithilfe eines berechneten Werts auf Grundlage von Signalen des MAF-Sensors (stromauf), des MAP-(Ansaugkrümmer), MAT-(Gastemperatur im Ansaugkrümmer, manifold gas temperature) und des Kurbelwellendrehzahlsensors gesteuert werden. Außerdem kann die AGR auf Grundlage eines Abgas-O₂-Sensors und/oder eines Ansaugsauerstoffsensors (Ansaugkrümmer) gesteuert werden. Unter manchen Bedingungen kann das AGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemisches in dem Brennraum zu regeln. 1 zeigt ein Hochdruck-AGR-System, bei dem AGR von stromauf einer Turbine eines Turboladers nach stromab eines Verdichters eines Turboladers geleitet wird. Bei anderen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine zusätzlich oder alternativ ein Niederdruck-AGR-System aufweisen, bei dem AGR von stromab einer Turbine eines Turboladers nach stromauf eines Verdichters des Turboladers geleitet wird.
3 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren 300 zum Steuern der Kraftmaschine aus 1 veranschaulicht. Insbesondere kann das Verfahren 300 eine Steuerung der Kraftmaschine 10 aus 1 ermöglichen, die zum Teil auf Nockenwellenpositionen beruht, die von der Kraftmaschinensteuereinrichtung 12 mithilfe des CAM-Signals von dem Motorsteuergerät 170 empfangen wurden.
Das Verfahren kann eingeleitet werden, wenn ein Fahrzeugbediener einen Kraftmaschinenstartmodus auslöst, zum Beispiel beim Auftreten eines Schlüssel-ein-Ereignisses.
Das Verfahren kann bei 302 ein Anwerfen der Kraftmaschine beinhalten, das ein Betätigen eines mit einer Kurbelwelle der Kraftmaschine verbundenen Anlassermotors beinhalten kann, um ein Sichdrehen der Kurbelwelle auszulösen.
Als Nächstes kann das Verfahren bei 304 ein Empfangen einer Motorposition und einer entsprechenden Nockenwellenposition von einem Motorsteuergerät (z.B. dem Motorsteuergerät 170 aus 1) beinhalten, das mit einem Elektromotor (z.B. dem Motor 166) in Zusammenhang stehen kann, der zum Ändern der Phase einer Nockenwelle (z.B. der Nockenwelle 162) imstande ist. Wie vorstehend beschrieben, kann die Motorposition die Drehlage des Motors anzeigen und kann eine Grundlage für ein Ableiten der Nockenwellenposition liefern. Die Motor- und/oder die entsprechende Nockenwellenposition können mithilfe des vorstehend beschriebenen CAM-Signals an die Kraftmaschinensteuereinrichtung weitergeleitet werden.
Als Nächstes kann das Verfahren bei 306 ein Antreiben der Nockenwelle mithilfe des Elektromotorsteuergeräts beinhalten. Das Elektromotorsteuergerät kann die Nockenwelle antreiben, um eine gewünschte Nockenwellenposition zu erzielen, die von der Kraftmaschinensteuereinrichtung auf Grundlage von einer oder mehreren Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugbedingungen ermittelt und an das Motorsteuergerät gesendet werden kann. Dementsprechend kann das Verfahren bei 308 beinhalten zu ermitteln, ob sich die Motorposition an einer Position befindet, die der gewünschten Nockenwellenposition zum Starten der Kraftmaschine entspricht. Wenn sich die Motorposition an der Position befindet, die der gewünschten Nockenwellenposition entspricht (JA), schreitet das Verfahren fort zu 310. Wenn sich die Motorposition nicht an dieser Position befindet (NEIN), kehrt das Verfahren zurück zu 308. Bei Ausführungsformen, bei denen das Motorsteuergerät einen bürstenlosen Motor steuert, wobei eine Drehung mithilfe von Hallsensoren erfasst wird, können decodierte, von den Hallsensoren ausgegebene Signale analysiert werden, um zu ermitteln, ob diese Position erreicht wurde, wie vorstehend beschrieben.
Als Nächstes kann das Verfahren bei 310 beinhalten, einen oder mehrere Betriebsparameter zum Steuern der Kraftmaschine während eines Anwerfens zu ermitteln, wobei der eine oder mehrere Betriebsparameter aus der Motorposition und einer abgeleiteten Nockenwellenposition ermittelt werden. Die abgeleitete Nockenwellenposition kann aus der Motorposition auf die vorstehend beschriebenen Weisen abgeleitet werden. Als Teil eines Ermittelns des einen oder mehrerer Betriebsparameter zum Steuern der Kraftmaschine während eines Anwerfens kann das Verfahren bei 312 beinhalten, aus der abgeleiteten Nockenwellenposition und der Augenblicksdrehzahl der Kraftmaschine eine in einen Brennraum angesaugte Luftmenge zu ermitteln. Da diese Luftmenge in hohem Maße abhängig von einer Einlassventil-Steuerzeit und damit einer Nockenwellenposition sein kann, kann eine genauere Schätzung angesaugter Luft durch Ermitteln einer Nockenwellenposition aus der Motorposition erlangt werden.
Als Nächstes kann das Verfahren bei 314 ein Einspritzen einer Kraftstoffladung in den Brennraum beinhalten. Die eingespritzte Kraftstoffmenge kann auf Grundlage der bei 312 ermittelten in den Brennraum angesaugten Luftmenge ermittelt werden. Daher kann die Kraftstoffladung für Kraftmaschinenbetriebsbedingungen optimiert werden, was eine Kraftmaschinenleistung steigern und/oder Emissionen verringern kann.
Als Nächstes kann das Verfahren bei 316 beinhalten zu ermitteln, ob die aktuelle Drehzahl der Kraftmaschine eine vorgegebene Drehzahl überschreitet. Die vorgegebene Drehzahl kann einer Schwelle entsprechen oberhalb derer Kraftmaschinendrehzahlen ausreichend sind, um ein Anwerfen zu beenden. Dementsprechend schreitet das Verfahren, wenn die Kraftmaschinendrehzahl die vorgegebene Drehzahl überschreitet (JA), fort zu 318. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl die vorgegebene Drehzahl nicht überschreitet (NEIN), kehrt das Verfahren zurück zu 302.
Als Nächstes kann das Verfahren bei 318 ein Beenden des Startmodus und ein Beenden des Anwerfens beinhalten. Eine als „nach dem Anwerfen“ bezeichnete Zeitspanne kann eine Zeitspanne nach einem ersten Verbrennungsereignis (z.B. Zünden eines ersten Zylinders in einer Zylinderzündfolge) beinhalten, die sich ab dem Rest des Kraftmaschinenanwerfens und darüber hinaus bis nachdem sowohl der Kurbelwellen- als auch der Nockenwellensensor validiert wurden (z.B. ist ihre Ausgabe von ausreichender Qualität, um zum Ermitteln eines oder mehrerer Kraftmaschinenbetriebsparameter verwendet zu werden, wie vorstehend mit Bezug auf 2 erläutert) erklärt.
Als Nächstes kann das Verfahren bei 320 ein Erkennen der Nockenwellenposition mithilfe eines Nockenwellensensors (z.B. dem Nockenwellensensor 172) beinhalten. Die Nockenwellenposition kann zum Beispiel auf Grundlage des in 1 gezeigten VCT-Signals erkannt werden.
Als Nächstes kann das Verfahren bei 322 ein Steuern der Kraftmaschine auf Grundlage der mithilfe des Nockenwellensensors erfassten Nockenwellenposition und nicht auf Grundlage der mithilfe des Motorgebers (z.B. Hallsensoren, Drehgeber usw.) erfassten Nockenwellenposition beinhalten. Bei der Kraftmaschine 10 aus 1 können mithilfe des Motorsteuergeräts 170 erfasste und mithilfe von CAM-Signalen weitergeleitete Nockenwellenpositionen anschließend mithilfe des Nockenwellensensors 172 und von VCT-Signalen erfasst werden. Ein derartiges Übergeben einer Nockenwellenpositionserfassung kann ausgeführt werden, da bei einigen Ausführungsformen ein Impulsrad möglicherweise eine Positionserfassung mit höherer Auflösung liefert als mehrere Hallsensoren. Bei einigen Szenarios kann ein Unterschied zwischen einer über das Motorsteuergerät bereitgestellten Nockenwellenposition und einer über den Nockenwellensensor bereitgestellten Nockenwellenposition vorhanden sein. Die über den Nockenwellensensor bereitgestellte Nockenwellenposition kann gewählt werden, um die Differenz aufzulösen, obwohl bei anderen Beispielen die Differenz durch Auswählen der über das Motorsteuergerät bereitgestellten Nockenwellenposition oder durch Ausführen einer geeigneten Mittelwertbildung und/oder Filterung aufgelöst werden kann.
Das Verfahren kann außerdem als Teil einer Kraftmaschinensteuerung bei 322 ein Ermitteln einer in einen Brennraum angesaugten Luftmenge und einer entsprechenden Kraftstoffladung nach dem Startmodus zum Teil auf Grundlage einer von dem Nockenwellensensor bei 324 bereitgestellten Nockenwellenposition beinhalten. Auf diese Weise kann die Genauigkeit, mit der eine Luftansaugung und entsprechende Kraftstoffladungen ermittelt werden, durch Schätzen einer Luftansaugung mithilfe von von Motorpositionen während des Startmodus abgeleiteten Nockenwellenpositionen und mithilfe von von dem Nockenwellensensor nach dem Startmodus erlangten Nockenwellenpositionen erhöht werden. Daher können von einem VCT-Elektromotorsystem erlangte Nockenwellenpositionen verwendet werden, um eine Kraftstoffeinspritzung während eines Kraftmaschinenanwerfens anzupassen, während von Nockenwellen- und Kurbelwellensensor angezeigte andere Nockenwellenpositionen zum Anpassen einer Kraftstoffeinspritzung nach dem Anwerfen verwendet werden können. Ein Anpassen einer Kraftstoffeinspritzung kann hier ein Anpassen auf Grundlage einer geschätzten Luftladung beinhalten, was auf einem Luftmassensensor (z.B. dem Sensor 120 aus 1) und/oder einem Saugrohrdrucksensor (z.B. dem Sensor 122 aus 1) beruhen kann. Die geschätzte Luftladung kann außerdem auf Grundlage einer Nockenwellenposition geschätzt werden, die von dem VCT-Elektromotorsystem während eines Kraftmaschinenanwerfens angezeigt wird, und mithilfe einer anderen Nockenwellenposition nach dem Anwerfen.
Es sollte beachtet werden, dass das Verfahren 300 auf verschiedene geeignete Weisen abgewandelt werden kann. Bei einigen Ausführungsformen können Nockenwellenpositionen mithilfe des Motorsteuergeräts und nicht des Nockenwellensensors erkannt werden, nachdem der Startmodus geendet und ein Anwerfen aufgehört hat. Bei anderen Ausführungsformen können Nockenwellenpositionen kontinuierlich von dem Motorsteuergerät an die Kraftmaschinensteuereinrichtung weitergeleitet werden, selbst wenn die Kraftmaschine auf Grundlage von über den Nockenwellensensor erfassten Nockenwellenpositionen gesteuert wird. Bei einigen Ausführungsformen können sowohl von dem Motorsteuergerät als auch von dem Nockenwellensensor empfangene Nockenwellenpositionen zum Steuern der Kraftmaschine verwendet werden.
Außerdem kann eine gewünschte Nockenwellensteuerzeit auf Grundlage von Betriebsbedingungen und dem Nockenwellensensor an das VCT-Elektromotorsystem gesendet werden. Ein Senden der gewünschten Nockenwellensteuerzeit kann nach einem Kraftmaschinenanwerfen ausgeführt werden, und während oder vor dem Anwerfen kann das Senden der gewünschten Nockenwellenposition auf der Nockenwellenposition des VCT-Elektromotorsystems beruhen, die über ein Fahrzeugnetzwerk (z.B. CAN) übertragen wird. Ein Senden der gewünschten Nockenwellenposition kann ebenfalls über das Fahrzeugnetzwerk erfolgen.
4 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren 400 zum Korrigieren gewünschter Nockenwellenpositionen basierend auf einem Unterschied zwischen einer Motorsteuergerätnockenwellenposition und einer ECU-Nockenwellenposition veranschaulicht. Das Verfahren 400 kann als maschinenlesbare Anweisungen bei der Steuereinrichtung 12 gespeichert sein und kann beispielsweise durch die CPU 102 ausführbar sein. Des Weiteren kann das Verfahren 400 dazu eingesetzt werden, die Positionierung der Nockenwelle 162 basierend auf Unterschieden zwischen Nockenwellenpositionen, die basierend auf der Ausgabe von einem Motorsteuergerät 170 bestimmt werden, und Nockenwellenpositionen, die basierend auf einer Ausgabe vom Nockenwellensensor 172 und Kurbelwellensensor 118 bestimmt werden, zu korrigieren.
Bei 402 des Verfahrens wird bestimmt, ob die Ausgabe von einem Nockenwellensensor einen ausreichenden Grad an Genauigkeit aufweist. Die Ausgabe vom Nockenwellensensor kann als einen ausreichenden Grad an Genauigkeit aufweisend angesehen werden, wenn die Ausgabe zusammen mit anderen Daten, wie z. B. einer Ausgabe von einem Kurbelwellensensor, zur Bestimmung der Position einer Nockenwelle verwendet werden kann. Da die Genauigkeit der Ausgabe vom Nockenwellensensor zumindest teilweise von der Kraftmaschinendrehzahl abhängen kann, kann bestimmt werden, ob die Drehzahl einer Kraftmaschine eine Schwellendrehzahl überschreitet. Es können jedoch alternative oder zusätzliche Bedingungen beurteilt werden, wie z. B. ob eine Rate der Aktualisierung der Ausgabe vom Nockenwellensensor einen Schwellenwert übersteigt. Falls bestimmt wird, dass die Ausgabe vom Nockenwellensensor keinen ausreichenden Grad an Genauigkeit aufweist (NEIN), kehrt das Verfahren zu 402 zurück. Falls bestimmt wird, dass die Ausgabe vom Nockenwellensensor einen ausreichenden Grad an Genauigkeit aufweist (JA), geht das Verfahren zu 404 über.
Als Nächstes wird bei 404 des Verfahrens eine ECU-Nockenwellenposition basierend auf der Ausgabe vom Nockenwellensensor und Kurbelwellensensor bestimmt. Die ECU-Nockenwellenposition kann auf die oben mit Bezug auf 2 beschriebene Art und Weise bestimmt werden; beispielsweise kann die Bestimmung der ECU-Nockenwellenposition einen zeitweiligen Vergleich von Nockenwellensensorausgabe und Kurbelwellensensorausgabe umfassen.
Als Nächstes wird bei 406 des Verfahrens eine Motorsteuergerätnockenwellenposition von einem Motorsteuergerät eines Elektromotors, das zur Phasensteuerung der Nockenwelle konfiguriert ist, empfangen. Wie oben beschrieben kann die Motorsteuergerätnockenwellenposition zumindest teilweise basierend auf der Ausgabe eines internen Gebers des Motorsteuergeräts bestimmt werden.
Als Nächstes wird bei 408 des Verfahrens bestimmt, ob ein Unterschied zwischen dem Absolutwert der ECU-Nockenwellenposition und der Motorsteuergerätnockenwellenposition einen Schwellenunterschied übersteigt. Hier veranlassen Unterschiede zwischen diesen Nockenwellenpositionen, die den Schwellenunterschied übersteigen, eine Korrektur der Wastegatepositionierung, die andernfalls einen wesentlichen Grad an Ungenauigkeit aufweisen kann. Falls bestimmt wird, dass der Unterschied zwischen dem Absolutwert der ECU-Nockenwellenposition und der Motorsteuergerätnockenwellenposition den Schwellenunterschied nicht übersteigt (NEIN), kehrt das Verfahren zu 404 zurück. Falls stattdessen bestimmt wird, dass der Unterschied zwischen dem Absolutwert der ECU-Nockenwellenposition und der Motorsteuergerätnockenwellenposition den Schwellenunterschied übersteigt (JA), geht das Verfahren zu 410 über.
Bei 410 des Verfahrens wird eine Nockenwellenpositionskorrektur basierend auf dem bei 408 bestimmten Unterschied bestimmt und gespeichert. Die Korrektur kann beispielsweise in ROM 106 von 1 gespeichert werden. In einigen Beispielen kann die Nockenwellenpositionskorrektur eine Konstante proportional zum Unterschied sein. Das Speichern der Korrektur ermöglicht den Abruf der Korrektur und die Korrektur der Nockenwellenpositionierung während Betriebsbedingungen, für die eine Korrektur nicht abgeleitet werden kann – z. B. zu Zeiten, während denen die Ausgabe vom Nockenwellen- und/oder Kurbelwellensensor nicht zur Verfügung steht oder keinen ausreichenden Grad an Genauigkeit aufweist. Beispielsweise kann eine Korrektur während eines ersten Antriebszyklus bestimmt und gespeichert werden. Ein Abschalten der Kraftmaschine kann den ersten Antriebszyklus beenden und ein nachfolgender Kraftmaschinenstart kann einen zweiten Antriebszyklus nach dem ersten Antriebszyklus auslösen. Während des zweiten Antriebszyklus (z. B. während des Anwerfens einer Kraftmaschine) kann die während des ersten Antriebszyklus bestimmte Korrektur abgerufen werden, wodurch eine Korrektur gewünschter Nockenwellenpositionen, die während des zweiten Antriebzyklus bestimmt werden, gestattet wird.
Als Nächstes wird bei 412 des Verfahrens eine gewünschte Nockenwellenposition basierend auf einer oder mehreren Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen bestimmt. Die gewünschte Nockenwellenposition kann zur Erhöhung der Kraftmaschineleistung und/oder Verringerung von Emissionen gewählt werden und kann zumindest teilweise basierend auf beispielsweise durch einen Fahrer angefordertem Drehmoment bestimmt werden.
Letztlich wird bei 414 des Verfahrens die bei 412 bestimmte gewünschte Nockenwellenposition basierend auf der bei 410 bestimmten Nockenwellenpositionskorrektur korrigiert. In einigen Beispielen kann die Korrektur Addieren oder Subtrahieren der Nockenwellenpositionskorrektur zu bzw. von der gewünschten Nockenwellenposition umfassen. Die korrigierte gewünschte Nockenwellenposition wird dann zum Motorsteuergerät gesendet, um die Nockenwelle zur Positionierung in der korrekten Position anzutreiben. Gewünschte Nockenwellenpositionskorrektur kann bei 416 Korrigieren einer oder mehrerer gewünschter Nockenwellenpositionen während des Anwerfens der Kraftmaschine nach dem Bestimmen der Nockenwellenpositionskorrektur bei 410 umfassen. Beispielsweise kann eine Nockenwellenpositionskorrektur während eines Antriebszyklus bestimmt werden, über den hinweg gewünschte Nockenwellenpositionen basierend auf der Korrektur korrigiert werden können. Die Korrektur kann gespeichert werden, so dass nach einem Abschalten und nachfolgendem Starten einer Kraftmaschine, wodurch ein neuer Antriebszyklus ausgelöst wird, während des neuen Antriebszyklus bestimmte gewünschte Nockenwellenpositionen und insbesondere die während des Anwerfens bestimmten basierend auf der gespeicherten Korrektur korrigiert werden können. Auf diese Weise können die oben beschriebenen Probleme, die sich aus einer ungenauen Nockenwellenpositionierung während des Anwerfens ergeben, reduziert werden, indem das Erfordernis des Vertrauens des Motorsteuergeräts auf eine standardmäßige relative Position zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle umgangen wird.
Es versteht sich, dass die Schritte des in 4 gezeigten Verfahrens 400 auf einer iterativen Basis durchgeführt werden können, so dass gewünschte Nockenwellenpositionen kontinuierlich über den Kraftmaschinenbetrieb hinweg korrigiert werden können. Darüber hinaus kann das Verfahren 300 von 3 modifiziert werden, um die gewünschte Nockenwellenpositionskorrektur, die durch das Ausführen von Verfahren 400 durchgeführt wird, zu nutzen. Beispielsweise kann vor dem Antreiben der Nockenwelle durch das Elektromotorsteuergerät bei 306 eine gewünschte Nockenwellenposition bestimmt und dann basierend auf einem Unterschied zwischen einer Motorsteuergerätnockenwellenposition und einer ECU-Nockenwellenposition wie oben beschrieben korrigiert werden. Die Korrektur kann Abrufen einer gespeicherten Korrektur umfassen. Das Verfahren 300 kann dann wie in 3 gezeigt bis zur Durchführung von Schritt 324 fortfahren, nach dem eine Nockenwellenposition von einem Motorsteuergerät (z. B. über das vom Motorsteuergerät 170 empfangene CAM-Signal) empfangen werden kann. Es kann dann bestimmt werden, ob ein vor 306 bestimmter Unterschied zwischen der Motorsteuergerätnockenwellenposition und der ECU-Nockenwellenposition einen Schwellenwert übersteigt, und, wenn dem so ist, die Korrektur aktualisiert und gespeichert werden und letztlich nachfolgend bestimmte gewünschte Nockenwellenpositionen über die aktualisierte Korrektur korrigiert werden. In einigen Beispielen können die Motorsteuergerät- und ECU-Nockenwellenposition iterativ verglichen und Korrekturen wie oben beschrieben über den Kraftmaschinebetrieb hinweg entsprechend abgeleitet werden. Somit kann eine Kraftmaschine basierend sowohl auf Motorsteuergerät- als auch ECU-Nockenwellenposition und nicht ausschließlich auf der einen oder der anderen gesteuert werden.
5 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren 500 zum Steuern eines bürstenlosen Motors veranschaulicht. Das Verfahren 500 kann zum Steuern des Elektromotors 166 verwendet werden, zum Beispiel bei Ausführungsformen, bei denen der Motor ein bürstenloser Motor ist. Das Verfahren kann außerdem dazu verwendet werden, um Nockenwellenpositionen zur Verwendung durch eine Kraftmaschinensteuereinrichtung (z.B. die Steuereinrichtung 12 aus 1) von Motorpositionen abzuleiten.
Das Verfahren kann bei 502 ein Empfangen von Drehsignalen des Rotors von einem oder mehreren Hallsensoren beinhalten. Wie vorstehend beschrieben, können die Hallsensoren an einer stationären, festen Position angebracht und so konfiguriert werden, dass sie eine Drehung des Rotors auf Grundlage von Änderungen in einem Magnetfluss erkennen, der durch ein Vorbeidrehen benachbarter Magnete induziert wird, die an einem sich drehenden Abschnitt (z.B. einer Welle) des Motors angebracht sind, obwohl auch Ausführungsformen in Betracht gezogen werden, bei denen die Hallsensoren mit dem sich drehenden Abschnitt verbunden sind, wobei die Magneten an einer festen Position angeordnet sind.
Als Nächstes kann das Verfahren bei 504 ein Decodieren der bei 502 empfangenen Drehsignale des Rotors beinhalten. Bei einigen Ausführungsformen kann jedes Drehsignal des Rotors ein binäres Signal sein, das einen von zwei Werten (z.B. ein oder aus/0 oder 1) annimmt. Ein Decodieren der Drehsignale des Rotors kann daher ein Verwenden einer binären Decodierung beinhalten, um zu ermitteln, welche aus dem einen oder mehreren Hallsensoren eingeschaltet sind (z.B. 1 ausgeben).
Als Nächstes kann das Verfahren bei 506 ein Ermitteln von Ansteuersignalen einer Stromversorgungsvorrichtung auf Grundlage der bei 504 decodierten Drehsignale des Rotors beinhalten. Bei einigen Beispielen können jedem decodierten Drehsignal des Rotors ein oder mehrere Ansteuersignale einer Stromversorgungsvorrichtung in einer geeigneten Datenstruktur (z.B. einer Verweistabelle) zugeordnet sein, sodass geeignete Ansteuersignale beim Decodieren der Drehsignale ermittelt werden können.
Als Nächstes kann das Verfahren bei 508 ein Ansteuern von Motorwicklungen auf Grundlage der bei 506 ermittelten Ansteuersignale der Stromversorgungsvorrichtung beinhalten. Der Motor kann eine Mehrzahl von Stromversorgungsvorrichtungen aufweisen, von denen jede elektrisch mit einer oder mehreren Wicklungen des Motors verbunden ist. Durch ein Ansteuern der Stromversorgungsvorrichtungen kann daher die Zufuhr von elektrischem Strom zu ihren zugeordneten Wicklungen ermöglicht werden, wodurch wiederum eine Drehbewegung in dem Motor induziert wird, um eine gewünschte Position zu erreichen (z.B. eine Drehlage).
Als Nächstes kann das Verfahren bei 510 ein Ableiten einer Nockenwellenposition auf Grundlage einer Motorposition beinhalten. Bei der Motorposition kann es sich um eine absolute Drehlage des Motors handeln, und sie kann auf verschiedene geeignete Weisen ermittelt werden – zum Beispiel mithilfe eines Gebers mit einem Potentiometer, dessen Widerstand sich mit dem Winkel ändert. Bei einigen Beispielen kann die Motorposition alternativ oder zusätzlich von einer Position einer Kurbelwelle (z.B. der Kurbelwelle 40 aus 1) abgeleitet werden, die mit der von dem Motor betätigten Nockenwelle (z.B. der Nockenwelle 162) verbunden ist. Die Nockenwellenposition kann dann auf die vorstehend beschriebenen Weisen auf Grundlage der Motorposition abgeleitet werden.
Als Nächstes kann das Verfahren bei 512 ein Senden der bei 510 abgeleiteten Nockenwellenposition an die Kraftmaschinensteuereinrichtung beinhalten. Ein oder mehrere Betriebsparameter zum Steuern einer Kraftmaschine können auf Grundlage der abgeleiteten Nockenwellenposition ermittelt werden, wie vorstehend beschrieben und in 3 gezeigt.
Schließlich kann das Verfahren bei 514 beinhalten zu ermitteln, ob eine gewünschte Motorposition erreicht wurde. Die gewünschte Motorposition kann beispielsweise von der Kraftmaschinensteuereinrichtung an das Motorsteuergerät gesendet worden sein. Wenn die gewünschte Motorposition erreicht wurde (YES), endet das Verfahren. Wenn die gewünschte Motorposition nicht erreicht wurde (NEIN), kehrt das Verfahren zurück zu 502.
6 zeigt ein Schaubild 600, das Betriebsparameter während eines Abschnitts eines beispielhaften Antriebszyklus der Kraftmaschine 10 aus 1 veranschaulicht, die gemäß dem Verfahren 300 aus 3 betrieben wird. Wie gezeigt, zählen zu den Betriebsparametern bei diesem Beispiel Kraftmaschinendrehzahl (UPM), Motorposition (z.B. wie von dem Motorsteuergerät 170 mithilfe des CAM-Signals angezeigt), Nockenwellenposition (z.B. wie von dem Nockenwellensensor 172 mithilfe des VCT-Signals angezeigt), die Position der Ausgangswelle eines Elektromotors (z.B. des Elektromotors 166), der mit einer Nockenwelle verbunden und so konfiguriert ist, dass er selektiv die Phase der Nockenwelle ändert, sowie die in einem Zylinder (z.B. dem Zylinder 30) der Kraftmaschine enthaltene Luftladung.
Nach einer endlichen Dauer, während der die Kraftmaschine nicht betriebsfähig ist, beginnt ein Anwerfen und dauert während einer gesamten Dauer 602 fort, was in 6 mithilfe einer Schraffur betont wird. Ab Beginn des Antriebszyklus bis zu einer Zeit 604 stehen Nockenwellenpositionen von einem Nockenwellensensor (z.B. dem Nockenwellensensor 172) nicht zur Verfügung, aber Nockenwellenpositionen von dem Motorsteuergerät schon. Daher werden ab dem Beginn des Antriebszyklus bis zur Zeit 604 verschiedene Kraftmaschinenbetriebsparameter wie zum Beispiel eine Zylinderluftladung auf Grundlage der von dem Motorsteuergerät empfangenen Nockenwellenpositionen ermittelt. Während dieser Zeit bestimmte gewünschte Nockenwellenpositionen können durch Abrufen einer gespeicherten Nockenwellenpositionskorrektur korrigiert werden. Nach der Zeit 604 werden jedoch Nockenwellenpositionen von dem Nockenwellensensor genau genug für Kraftmaschinensteuerungszwecke (in der Figur mit gestrichelten Linien gezeigt). Die Bestimmung der Kraftmaschinenbetriebsparameter kann dann sowohl von dem Motorsteuergerät empfangene Nockenwellenpositionen als auch vom Nockenwellensensor empfangene Nockenwellenpositionen einbeziehen – z. B. durch Berechnen des Unterschieds zwischen diesen Nockenwellenpositionen und Ableiten einer Korrektur, mit der nachfolgend bestimmte gewünschte Nockenwellenpositionen in der oben beschriebenen Art und Weise zu korrigieren sind.
Zu beachten ist, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert werden. Die hier beschriebenen speziellen Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen wie beispielsweise ereignisgesteuerte, interruptgesteuerte, Multitasking-, Multithreading-Verarbeitungsstrategien und dergleichen. Daher können verschiedene veranschaulichte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen entfallen. In ähnlicher Weise ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern dient zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung. In Abhängigkeit von der speziellen angewendeten Strategie können eine oder mehrere der veranschaulichten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen wiederholt ausgeführt werden. Außerdem können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinensteuersystem programmiert werden soll.
Es sollte beachtet werden, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen ihrem Wesen nach beispielhaft sind, und dass diese speziellen Ausführungsformen nicht als einschränkend betrachtet werden sollen, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehend dargelegte Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxermotor- sowie andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Durch die folgenden Ansprüche werden insbesondere bestimmte als neuartig und nicht offensichtlich angesehene Kombinationen und Teilkombinationen aufgezeigt. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes" Element oder etwas Gleichwertiges beziehen. Derartige Ansprüche sollten so aufgefasst werden, dass sie ein Einbeziehen eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, ohne dass zwei oder mehr derartige Elemente erforderlich oder ausgeschlossen sind. Weitere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Ergänzen der vorliegenden Ansprüche oder durch Darlegen neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Verhältnis zu den ursprünglichen Ansprüchen hinsichtlich des Schutzbereichs weiter, enger, gleichwertig oder anders abgefasst sind, als in den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Nockenwelle, das Einstellen der Nockenwelle basierend auf einer gewünschten Nockenwellenposition, wobei die gewünschte Nockenwellenposition basierend auf einer Nockenwellenposition, die durch einen Nockenwellensensor angezeigt wird, und einer Nockenwellenposition, die durch einen Nockenwellenaktuator angezeigt wird, bestimmt wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Nockenwelle während des Anwerfens der Kraftmaschine eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn die Ausgabe vom Nockenwellensensor kein ausreichendes Maß an Genauigkeit aufweist, die durch den Nockenwellensensor angezeigte Nockenwellenposition eine zuvor aufgezeichnete Nockenwellenposition, die bestimmt wurde, als die Ausgabe vom Nockenwellensensor ein ausreichendes Maß an Genauigkeit aufwies, ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen der Nockenwelle Senden der gewünschten Nockenwellenposition von einer Kraftmaschinensteuereinrichtung zu einem Motorsteuergerät des Nockenwellenaktuators umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Nockenwellenaktuator ein Elektromotor ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Nockenwellenposition durch einen internen Geber des Nockenwellenaktuators angegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gewünschte Nockenwellenposition ferner basierend auf einem Unterschied zwischen der durch den Nockenwellensensor angezeigten Nockenwellenposition und der durch den Nockenwellenaktuator angezeigten Nockenwellenposition bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gewünschte Nockenwellenposition ferner basierend auf einer oder mehreren Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugbetriebsbedingungen bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Nockenwellensensor ein Sensor mit variabler Reluktanz ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gewünschte Nockenwellenposition ferner basierend auf einem zeitweiligen Vergleich der durch den Nockenwellensensor angezeigten Nockenwellenposition mit der Ausgabe von einem Kurbelwellensensor bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gewünschte Nockenwellenposition ferner basierend auf einem Unterschied zwischen der durch den Nockenwellensensor angezeigten Nockenwellenposition und der durch den Nockenwellenaktuator angezeigten Nockenwellenposition bestimmt wird, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Bestimmen einer Korrektur basierend auf dem Unterschied; und Korrigieren nachfolgender gewünschter Nockenwellenpositionen basierend auf der Korrektur.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Korrektur während eines ersten Antriebszyklus bestimmt wird und die Korrektur gespeichert wird, um einen Abruf der Korrektur für das Anwerfen der Kraftmaschine während eines zweiten Antriebszyklus, der dem ersten Antriebszyklus folgt, zu ermöglichen.
Verfahren zum Betrieb einer Nockenwelle, das Folgendes umfasst: Empfangen einer durch einen Nockenwellenaktuator angezeigten ersten Nockenwellenposition; Bestimmen einer zweiten Nockenwellenposition basierend auf einer Ausgabe von einem Nockenwellensensor und einer Ausgabe von einem Kurbelwellensensor; und Bestimmen einer gewünschten Nockenwellenposition basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten und zweiten Nockenwellenposition.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner Senden der gewünschten Nockenwellenposition zu dem Nockenwellenaktuator, um dadurch eine Nockenwelle an der gewünschten Nockenwellenposition zu positionieren, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die zweite Nockenwellenposition basierend auf der Ausgabe vom Nockenwellensensor und der Ausgabe vom Kurbelwellensensor, wenn eine Aktualisierungsrate der Ausgabe vom Nockenwellensensor einen Schwellenwert übersteigt, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner Folgendes umfasst: Bestimmen einer Korrektur basierend auf dem Unterschied; und Korrigieren nachfolgend bestimmter gewünschter Nockenwellenpositionen basierend auf der Korrektur.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste Nockenwellenposition während des Anwerfens der Kraftmaschine empfangen wird.
Verfahren zum Betrieb einer Nockenwelle, das Folgendes umfasst: Einstellen der Nockenwelle gemäß einer gewünschten Nockenwellenposition während des Anwerfens der Kraftmaschine, wobei die gewünschte Nockenwellenposition basierend auf einem gespeicherten Unterschied zwischen Ausgabe von einem Nockenwellensensor und Ausgabe von einem Nockenwellenaktuator korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner Korrigieren nachfolgender gewünschter Nockenwellenpositionen basierend auf dem gespeicherten Unterschied umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Nockenwelle ferner gemäß der Ausgabe vom Nockenwellenaktuator eingestellt wird.