DE102016219929A1 - Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils für ein Stellglied einer Nockenwelle - Google Patents

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Abstract

Bereitgestellt ist ein Verfahren zum Konfigurieren eines Magnetventils (123) zum Stellen eines hydraulischen Stellgliedes (100) für eine Nockenwelle (101) einer Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren aufweist: Betreiben des Magnetventils (123) bei verschiedenen ersten Temperaturen; Bestimmen von ersten Tastverhältnissen (309) des Magnetventils für Haltepunkte des Stellgliedes bei dem Betrieb des Magnetventils (123) bei den ersten Temperaturen (307); Extrapolieren mindestens eines zweiten Tastverhältnisses (313) des Magnetventils (123) für einen Haltepunkt des Stellgliedes (100) für mindestens eine zweite Temperatur (311), die niedriger ist als jede der ersten Temperaturen (309), basierend auf den ersten Tastverhältnissen und den ersten Temperaturen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konfigurieren eines Magnetventils zum Einstellen eines hydraulischen Stellgliedes für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie eine Motorsteuerung, die ausgebildet ist, das Konfigurationsverfahren oder das Betriebsverfahren durchzuführen.
  • Eine Brennkraftmaschine weist zumindest einen Zylinder auf, der eine Kurbelwelle antreibt, welche mit einer Nockenwelle gekoppelt ist. In herkömmlichen Brennkraftmaschinen kann die Nockenwellenposition mit einem Stellglied auch während des Betriebs nach Bedarf hinsichtlich einer Phase je nach Betriebsbedingungen umgestellt werden. Damit kann ein verbesserter Betrieb der Brennkraftmaschine erreicht werden.
  • Die Offenlegungsschriften DE 10 2014 209 327 A1 und DE 10 2013 209 554 A1 offenbaren die prinzipielle Funktionsweise eines hydraulischen Nockenwellenstellers mit einem zugehörigen Magnetventil. Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2014 209 327 A1 ist ein Verfahren zum Einstellen eines Stellglieds für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein Moment bestimmt wird, welches eine Komponente der Brennkraftmaschine auf die Nockenwelle überträgt und wobei ein Versteller des Stellglieds basierend auf den Moment derart gesteuert wird, dass dem Moment entgegengewirkt wird und die Verstellung des Stellglieds und der Nockenwellenstellung unterbunden wird.
  • Bei dem Nockenwellenversteller kann es sich dabei konventionell um einen Flügelzellenversteller handeln mit einem Stator, der mit der Kurbelwelle verbunden ist, und einem Rotor, der mit der Nockenwelle verbunden ist. Durch Befüllen bzw. Entleeren mit Motoröl können zwei verschiedene Typen von Kammern in ihrem Volumen verändert werden, um den Rotor relativ zu dem Stator in Umfangsrichtung zu verstellen. Damit kann eine Phasenlage der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle im Betrieb der Brennkraftmaschine verändert werden.
  • Ein Magnetventil steuert dabei den Zufluss bzw. Abfluss von Öl in die beiden unterschiedlichen Ölkammern und kann z.B. durch eine Pulsweitenmodulation eines Rechtecksignals angesteuert werden. Einem Haltepunkt des Nockenwellenverstellers entspricht dabei ein bestimmtes Tastverhältnis des Rechtecksignals, welches zur Ansteuerung des Magnetventils verwendet wird.
  • Das europäische Patent EP 1 272 741 B1 offenbart ein Verfahren zur Regelung eines Stellglieds, welches über Hydraulikleitungen verfügt und durch ein Magnetventil eingestellt wird. Das Haltetastverhältnis wird so gewählt, dass der auf einen Zahnkranz wirkende Druck in einer Hydraulikleitung genau die Kraft einer Feder in einer gewünschten Lage des Zahnkranzes kompensiert. Dabei ist die Ansteuerung des Magnetventils mit einem Verhältnis pulsbreitenmoduliert. Das Haltetastverhältnis hängt von verschiedenen Betriebsgrößen wie der Temperatur und dem Druck des Hydraulikfluids, sowie der Batteriespannung für die Bestromung des Elektromagneten ab. Dabei wird das Haltetastverhältnis abhängig von diesen Betriebsparametern einem Kennfeld entnommen.
  • Das in dem oben zitierten europäischen Patent offenbarte Verfahren betrachtet ein Minimum einer Durchfluss-Kennlinie, welches durch die Betriebsparameter des Magnetventils bestimmt wird. Dieses Verfahren kann auch dazu benutzt werden, Alterungseffekte und Bauteiltoleranzen zu kompensieren. Dabei können die gelernten Werte in adaptive Kennfelder übertragen werden, die auch über die Temperatur des Magnetventils aufgespannt sind und dem Basishaltetastverhältnis hinzugerechnet werden können.
  • Die Temperatur des Magnetventils kann wesentlich durch die Motoröltemperatur beeinflusst sein bzw. gegeben sein. Da sich eine Verbrennungskraftmaschine beginnend von der Starttemperatur im Betrieb erwärmt, werden wärmere Bereiche zwangsläufig wesentlich häufiger gelernt und in die adaptiven Kennfelder geschrieben als kältere. Dabei kann es passieren, dass ein kalter Betriebspunkt erst nach Jahren (z.B. in einem strengen Winter) erreicht wird und die zugehörigen Kenndaten gelernt werden. In diesem Fall wird in dem oben zitierten Verfahren das Basishaltetastverhältnis unkorrigiert ausgegeben. Ist die Komponente in der Zwischenzeit jedoch stark gealtert und/oder bewegt sich das Bauteil bereits im Neuzustand am Rande der Toleranzen, kann es vorkommen, dass im Vergleich zum Referenzbauteil der Sollwert erst nach längerer Zeit eingeregelt werden kann, was negative Auswirkungen auf Abgas und die Fahrbarkeit bzw. die Performance haben kann.
  • Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Konfigurieren eines Magnetventils zum Stellen eines hydraulischen Stellgliedes für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie eine Motorsteuerung bereitzustellen, wobei eine Einstellung eines hydraulischen Stellglieds für eine Nockenwelle zuverlässig und mit ausreichender Genauigkeit vorgenommen werden kann, insbesondere für Betriebsbedingungen, die im Normalbetrieb selten vorkommen.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche spezifizieren besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Konfigurieren eines Magnetventils zum Stellen eines hydraulischen Stellgliedes für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Betreiben des Magnetventils bei verschiedenen ersten Temperaturen, Bestimmen von ersten Tastverhältnissen des Magnetventils für Haltepunkte des Stellgliedes bei dem Betrieb des Magnetventils bei den ersten Temperaturen, und Extrapolieren mindestens eines zweiten Tastverhältnisses des Magnetventils für einen Haltepunkt des Stellgliedes für mindestens eine zweite Temperatur, die niedriger ist als jede der ersten Temperaturen, basierend auf den ersten Tastverhältnissen und den ersten Temperaturen.
  • Das Verfahren kann z.B. in Software und/oder Hardware implementiert sein und kann z.B. von einer Motorsteuerung oder einem Motorsteuerungsmodul durchgeführt werden. Das Magnetventil kann z.B. ein herkömmliches Magnetventil mit mindestens einer Spule, einem Kolben, einer Feder und einer Anzahl von Einlässen und Auslässen sein, welche Durchfluss von Öl einstellbar erlauben können. Das Magnetventil kann z.B. vom Typ eines 3-5-Magnetventils sein.
  • Durch Bestromen der Spule des Magnetventils kann der Kolben des Magnetventils gegen die Feder bewegt werden, wodurch gewisse Einlässe bzw. Auslässe verschlossen oder geöffnet werden können, um somit einen Öldurchfluss in eine bestimmte Kammer eines Nockenwellenverstellungselements hinein oder heraus zu erlauben.
  • Die Brennkraftmaschine kann z.B. einen Ottomotor oder einen Dieselmotor umfassen.
  • Die jeweiligen Temperaturen können dabei z.B. die Temperatur des Motoröls repräsentieren, welches zur Schmierung der Brennkraftmaschine und andererseits zur hydraulischen Verstellung des hydraulischen Stellglieds verwendet werden kann. In alternativen Ausführungsformen kann die Temperatur des Magnetventils direkt durch einen Temperatursensor gemessen oder bestimmt werden.
  • Die ersten Temperaturen können z.B. in einem Bereich von oberhalb 0°C und unterhalb 120°C liegen, insbesondere in einem Bereich zwischen 10°C und 90°C. Das Bestimmen der ersten Tastverhältnisse kann z.B. über ein Adaptionsverfahren erfolgen, wobei Istwerte mit Sollwerten verglichen werden und eine Regelung bereitgestellt ist, um einen Fehler zu minimieren. Die den ersten Temperaturen zugeordneten ersten Tastverhältnisse können in einem elektronischen Speicher vorhanden sein.
  • Eine Abhängigkeit der ersten Tastverhältnisse von den ersten Temperaturen kann z.B. in Form einer mathematischen Funktion, in Form einer Tabelle oder in anderer Weise bestimmt werden. Zum Beispiel kann eine Kurve in einem zweidimensionalen Koordinatensystem, in dem das Tastverhältnis gegen die Temperatur aufgetragen ist, gegeben sein. Insbesondere brauchen initial keine Tastverhältnisse für die zweite Temperatur vorliegen, da z.B. die Brennkraftmaschine bisher nur bei Temperaturen betrieben worden ist, welche größer sind als die zweite Temperatur. Nichtsdestotrotz kann als eine Initialisierung das zweite Tastverhältnis durch Extrapolation der bereits vorhandenen Daten auf die zweite Temperatur bestimmt bzw. abgeschätzt werden.
  • Der Haltepunkt des Stellglieds kann diejenige Einstellung des Magnetventils darstellen, bei dem ein Ölfluss aus einer Kammer des Stellglieds heraus und in eine andere Kammer des Stellglieds hinein unterbunden ist, so dass die Phasenlage der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle konstant ist. Aufgrund der Temperaturabhängigkeit von Komponenten des Magnetventils kann ein jeweiliger Haltepunkt bei verschiedenen Temperaturen bei verschiedenen Tastverhältnissen erreicht werden.
  • Insbesondere können mehrere zweite Tastverhältnisse für mehrere zweite Temperaturen extrapoliert werden. Somit kann die Verbrennungskraftmaschine (später) auch bei einer der zweiten Temperaturen betrieben werden, indem z.B. einer der zweiten Haltepunkte bzw. eines der zweiten Tastverhältnisse des Magnetventils eingestellt wird. Nach dieser initialen Einstellung des Magnetventils kann auch bei vorliegenden zweiten Temperaturen jeweils ein Adaptionsalgorithmus (z.B. laufend im weiteren Betrieb) durchgeführt werden, um fortlaufend die zweiten Tastverhältnisse bei den zweiten Temperaturen weiter zu optimieren.
  • Somit kann das oben aufgeführte technische Problem von nicht gelernten kalten Temperaturbereichen dadurch gelöst werden, dass diese Bereiche in Abhängigkeit der gelernten wärmeren Bereiche initialisiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Extrapolieren des zweiten Tastverhältnisses ein Bestimmen einer Regressionskurve, insbesondere Regressionsgerade, an die ersten Tastverhältnisse und die ersten Temperaturen auf und ferner ein Anwenden der Regressionskurve auf die zweite Temperatur, um das zugeordnete zweite Tastverhältnis zu ermitteln.
  • Die Regressionskurve kann z.B. durch das Gaußsche Verfahren der Minimierung der Fehlerquadrate zwischen der aus den für die ersten Temperaturen bereits adaptierten Tastverhältnissen bestimmt werden. Andere Anpassungsverfahren können angewendet werden. Die Regressionskurve kann z.B. ein Polynom eines beliebigen Grades darstellen, wobei der Grad insbesondere so gewählt werden kann, dass abhängig von der Anzahl der gegebenen Datenpunkte, eine Bestimmung der Polynom-Koeffizienten durchgeführt werden kann. Die Wahl einer Regressionsgerade kann das Verfahren vereinfachen, wobei dabei eine zumindest approximativ vorliegende Annahme gemacht wird, dass Betriebsparameter des Magnetventils zumindest annähernd linear mit der Temperatur variieren. Damit kann das zweite Tastverhältnis auf einfache Weise bestimmt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Magnetventil Bauteile auf, insbesondere eine Feder und eine Spule mit einem elektrischen Widerstand, deren Betriebsparameter sich im Wesentlichen linear mit der Temperatur ändern. Zum Beispiel kann der Widerstandswert linear mit der Temperatur von einem ursprünglichen Widerstandswert abweichen. Ändern sich die Betriebsparameter des Magnetventils im Wesentlichen linear mit der Temperatur, so kann durch eine Regressionsgerade in zuverlässiger Weise ein Zusammenhang zwischen Tastverhältnis und Temperatur aufgefunden werden.
  • Das zweite Tastverhältnis kann eine Initialisierung des Tastverhältnisses für die zweite Temperatur darstellen. In diesem Fall ist also die Brennkraftmaschine bisher noch nicht bei der zweiten Temperatur betrieben worden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren ferner auf: Speichern, insbesondere als ein Kennfeld, der ersten Tastverhältnisse in Assoziation mit den ersten Temperaturen und des zweiten Tastverhältnisses in Assoziation mit der zweiten Temperatur in einem elektronischen Speicher, wobei die ersten Tastverhältnisse und das zweite Tastverhältnis insbesondere ferner in Assoziation mit weiteren Betriebsparametern der Verbrennungsmaschine gespeichert werden.
  • Die ersten Tastverhältnisse und die zweiten Tastverhältnisse in Assoziation mit den ersten Temperaturen bzw. den zweiten Temperaturen können in irgendeiner geeigneten Datenstruktur, wie etwa Feld, verkettete Liste, Hashtabelle, etc. gespeichert sein. Während der Durchführung des Verfahrens kann dabei das Kennfeld immer weiter mit Daten gefüllt werden oder bereits darin enthaltenen Einträge können aktualisiert werden. Zum Beispiel kann das zweite Tastverhältnis, welches der zweiten Temperatur zugeordnet ist, durch das Adaptionsverfahren weiter verfeinert werden. Ferner kann das verfeinerte zweite Tastverhältnis im weiteren Verlauf des Verfahrens zum Extrapolieren eines anderen zweiten Tastverhältnisses für eine andere zweite Temperatur verwendet werden, welche noch geringer ist als die zweite Temperatur. Somit kann das Kennfeld (oder irgendeine beliebig andere Datenstruktur, welche Tastverhältnisse in Assoziation mit Temperaturen hält) fortlaufend vergrößert bzw. vervollständigt bzw. aktualisiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren ferner auf: Durchführen, insbesondere im normalen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, eines Adaptionsalgorithmus bei Betrieb des Magnetventils bei den ersten Temperaturen und/oder der zweiten Temperatur, um ein Tastverhältnis des Magnetventils beginnend bei einem initialen Tastverhältnis für einen jeweiligen Haltepunkt des Stellgliedes laufend anzupassen.
  • Der Adaptionsalgorithmus kann fortlaufend angewendet werden, um ein Tastverhältnis für einen Haltepunkt zu bestimmen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Adaptionsalgorithmus das Messen einer Ist-Lage des Magnetventils, ein Vergleichen der Ist-Lage mit einer Soll-Lage, um daraus eine Anpassung des Tastverhältnisses zu ermitteln, wobei insbesondere die ersten Tastverhältnisse für die ersten Temperaturen durch Anwenden des Adaptionsalgorithmus bestimmt wurden.
  • Die Ist-Lage des Magnetventils kann z.B. durch Messen von Öldurchflüssen bestimmt werden. Zum Beispiel kann eine Differenz zwischen Ist-Lage und Soll-Lage gebildet werden, um ein Fehlersignal zu erhalten. Das Fehlersignal kann einer Steuerung, z.B. einer PID-Steuerung zugeführt werden, welches wiederum ein derartiges Tastverhältnis bestimmt, so dass das Fehlersignal minimiert wird. Andere Steuerungen können zur Anwendung kommen. Das Minimum der Durchflusskennlinie kann diejenige Einstellung des Magnetventils repräsentieren, die dem Haltepunkt des Stellglieds entspricht.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren aufweist: Durchführen eines Verfahrens gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen, Betreiben des Magnetventils bei der zweiten Temperatur, wobei das Magnetventils vorher nur bei höheren Temperaturen als der zweiten Temperatur betrieben wurde, Ansteuern des Magnetventils gemäß dem zweiten Tastverhältnis. Das Verfahren kann insbesondere ferner ein Durchführen des Adaptionsalgorithmus für die zweite Temperatur aufweisen.
  • Bei Ansteuern des Magnetventils gemäß dem zweiten Tastverhältnis kann zumindest approximativ eine für die zweite Temperatur optimale Einstellung des Stellgliedes hinsichtlich der Phasenverschiebung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle erreicht werden.
  • Es sollte verstanden werden, dass Merkmale, welche individuell oder in irgendeiner Kombination im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Konfigurieren eines Magnetventils zum Stellen eines hydraulischen Stellglieds für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine oder im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine erwähnt, bereitgestellt oder angewendet wurden, ebenso gut auf eine Motorsteuerung, individuell oder in irgendeiner Kombination, angewendet werden können und umgekehrt, gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuerung bereitgestellt, die ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen auszuführen.
  • Ferner ist ein Fahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine und mit einer Motorsteuerung gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen bereitgestellt.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die illustrierten oder beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
    • 1 illustriert schematisch einen Flügelzellenversteller zum Verstellen einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine relativ zu einer Kurbelwelle sowie ein Motorsteuergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches zum Stellen des Flügelzellenverstellers ausgebildet ist;
    • 2 illustriert schematisch verschiedene Zustände eines Magnetventils, welches gemäß einem Verfahren zum Konfigurieren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert wird; und
    • 3 illustriert Schritte eines Verfahrens zum Konfigurieren eines Magnetventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 1 zeigt schematisch ein hydraulisches Stellglied 100 zum Verstellen eines Phasenwinkels einer Nockenwelle 101 relativ zu einer nicht illustrierten Kurbelwelle, sowie ein Motorsteuergerät 103, welches zur Steuerung des Stellgliedes 100, sowie insbesondere zum Konfigurieren eines Magnetventils 123 des Stellgliedes 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
  • Die Nockenwelle weist einen oder mehrere Nocken 119 auf, mit Hilfe derer verschiedene Komponenten einer Verbrennungskraftmaschine, wie z.B. Einlassventil und/oder Auslassventil gesteuert werden können.
  • Das hydraulische Stellglied 100 ist als ein Flügelradversteller ausgebildet und umfasst einen Rotor 105, welcher fest mit der Nockenwelle 101 verbunden ist. Der Flügelradversteller 100 weist ferner einen Stator 107 auf, welcher fest mit einer nicht illustrierten Kurbelwelle verbunden ist und somit in einer Richtung 109 von der Kurbelwelle angetrieben und rotiert wird. Der Stator 107 weist radial nach innen weisende Wandelemente 111 auf und der Rotor 105 weist radial nach außen weisende Wandelemente 113 auf, wobei zwischen den Wandelementen 111, 113 Raumbereiche bzw. Kammern A bzw. B gebildet sind. Die Raumbereiche A, B stehen in Kommunikation mit jeweiligen Ölleitungen 115, welche in die Raumbereiche A führen, und 117, welche in die Raumbereiche B führen.
  • Durch Befüllen bzw. Entleeren (Volumenänderung) der Raumbereiche A, B über die Ölleitungen 115, 117, welche durch ein in 2 illustriertes Magnetventil mit einer Ölhydraulikquelle bzw. mit einem Ölauslass verbunden werden, kann ein Phasenwinkel bzw. eine relative Verdrehung 110 des Rotors relativ zum Stator 107 bewirkt werden. Dadurch ist eine Verstellung eines Phasenwinkels 110 der Nockenwelle 101 gegenüber der nicht illustrierten Kurbelwelle ermöglicht.
  • Die Motorsteuerung 103 ist ausgebildet, ein Verfahren zum Konfigurieren eines Magnetventils zum Stellen des hydraulischen Stellgliedes 100 auszuführen, sowie im Allgemeinen das Stellglied 100 zu steuern, wozu die Motorsteuerung 103 Ansteuersignale 121 an ein Magnetventil 123 ausgibt, welches den Durchfluss durch die Ölleitungen 115, 117 steuert, wie in 2 erläutert wird.
  • Die Motorsteuerung 103 weist einen Speicher 104 auf, in dem ein Kennfeld gespeichert ist, welches ein Haltetastverhältnis in Abhängigkeit der Temperatur des Magnetventils 123 enthält.
  • 2 illustriert in schematischer Darstellung das Magnetventil 123 in drei verschiedenen Zuständen und zwar in einem Zustand 125, welcher einem Haltezustand des Stellgliedes 100 entspricht, einem Zustand 127, welcher einem maximalen Befüllungsstrom des Öls in die Raumbereiche B entspricht, und in einem Zustand 129, welcher einem maximalen Befüllungsfluss in die Raumbereiche A entspricht.
  • Das Magnetventil 123 umfasst dazu einen Elektromagneten 131, welcher über einen Steuereingang 133 bestromt werden kann, insbesondere durch pulsweite Modulationssignale 121, die von der in 1 illustrierten Motorsteuerung 103 ausgegeben werden.
  • In dem Zustand 125 beträgt das Tastverhältnis des Ansteuersignals 121 etwa 50%, wodurch ein Stab 135 aufgrund der durch den Elektromagneten 131 erzeugten Magnetkraft zu einem mittleren Grad ausgefahren ist. Der Stab 135 bewegt einen beweglichen Kolben 137 gegen eine Federkraft einer Feder 139 in der 2 nach links. Der Kolben 137 weist zwei Ringe bzw. Wandelemente 141 auf, die gewisse Öffnungen in einem Gehäuse 143 verschließen können bzw. nicht verschließen. In dem Gehäuse 143 sind fünf Öffnungen 145 vorgesehen, und zwar eine Öffnung O, welche zu einem Ölauslass führt, eine Öffnung B, welche in die Ölleitung 117 zu den Raumbereichen B führt, eine Öffnung P, welche mit einer Ölhydraulikquelle verbunden ist, eine Öffnung A, welche zu der Ölleitung 115 führt, welche in die Raumbereiche A führt, sowie eine weitere Öffnung O, welche zu einem Ölauslass führt.
  • Durch Bestromen des Elektromagneten 131 durch das Steuersignal 121 ist es ermöglicht, entweder einen Haltezustand einzunehmen (Zustand 125), oder die Raumbereiche B mit maximalem Fluss zu befüllen (Zustand 127, während gleichzeitig die Raumbereiche A mit maximaler Flussrate entleert werden) oder auch die Raumbereiche A des Flügelradverstellers 100 mit maximalem Fluss zu befüllen (Zustand 129, während gleichzeitig die Raumbereiche B mit maximaler Flussrate entleert werden). Die Ölflüsse sind in den Zuständen 127, 125 durch Pfeile 147 (Einstrom in Raumbereiche B bzw. A) und Pfeile 149 (Ausfluss aus den Raumbereichen A bzw. B) repräsentiert.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen ein Konfigurieren des Magnetventils 123 zum optimalen Ansteuern des Magnetventils 123, um einen Haltepunkt bzw. Haltepunkte des hydraulischen Stellglieds 100 bei verschiedenen Temperaturen möglichst genau einstellen zu können.
  • In dem Zustand 127 ist das Magnetventil 123 maximal bestromt, d.h. ein Tastverhältnis des Pulsbreiten-Modulationssignals 121 beträgt 100%, so dass der Stift 135 maximal ausgefahren ist, so dass gleichzeitig die Öffnung B und die Öffnung P freigegeben sind, so dass ein Einstrom von Öl in die Raumbereiche B erfolgen kann. Gleichzeitig sind sowohl die Öffnungen A als auch O frei, so dass ein Ausfluss von Öl aus den Raumbereichen A in den Ölauslass O erfolgen kann.
  • In dem Zustand 129 wird der Elektromagnet 131 nicht bestromt, d.h. das Tastverhältnis des Pulsbreiten-Modulationssignals 121 beträgt 0%. Dadurch ist der Stift 135 vollständig eingefahren, so dass die Feder den Kolben 137 so weit zurückdrückt, dass sowohl die Öffnung O als auch die Öffnung B freigegeben sind, so dass ein Ausfluss aus den Raumbereichen B von Öl erfolgen kann. Ferner sind die Öffnung P und A freigegeben, so dass ein Einstrom von Öl in die Raumbereiche A erfolgen kann. Der Zustand 129 kann insbesondere bei einem Starten einer Verbrennungskraftmaschine vorliegen.
  • Der Betriebszustand des Magnetventils 123 kann z.B. durch den Verschiebungsweg Δs1 bzw. Δs2 und Verschiebungsrichtung relativ zu dem Haltepunkt, wie er in dem Zustand 125 illustriert ist, charakterisiert werden.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können von der Annahme ausgehen, dass sowohl Bauteiltoleranzen, die abweichenden elektrischen Widerstände der Spulen (z.B. des Magnetventils 123) als auch unterschiedliche Federhärten (z.B. der Feder 139) in erster Näherung eine lineare Abweichung des Haltetastverhältnisses im gesamten Betriebsbereich erzeugen.
    1. a) Es könnte sich z.B. (abhängig von der Temperatur) ein im Vergleich zum Normalbauteil abweichender elektrischer Widerstand ergeben. Um die Auslenkung des Kolbens 137 im Magnetventil 123 gleich zu halten, muss der mittlere Strom (I) (welcher z.B. durch das Ansteuersignal 121 repräsentiert sein kann) annähernd konstant bleiben, da die magnetische Kraft Fmag proportional zum Stromfluss I sein kann. Fmag ~ I. Da sich bei ändernder Temperatur ein abweichender Widerstand ergibt und sich somit die momentane Stromstärke ändert, muss das Haltetastverhältnis in Abhängigkeit der Temperatur angepasst werden.
    2. b) Aufgrund des Einflusses der Bauteiltoleranz kann die Federhärte (D) im Vergleich zum Normalbauteil abweichen. Um die Auslenkung Δs gleich zu halten, muss der Strom I geändert werden, da Fmag != FFeder = D * Δs und Fmag ~ I. Da sich durch abweichende Federhärte bei gleichem Stromfluss die Auslenkung ändert, muss das Haltetastverhältnis korrigierend angepasst werden.
  • Aus diesen Überlegungen kann gefolgert werden, dass sich der Einregelvorgang mit hoher Wahrscheinlichkeit verbessert, wenn für die Nachbarschaft eines bereits adaptierten Temperaturbereichs der in diesem Temperaturbereich beobachtete Trend extrapoliert wird.
  • Eine Initialisierung der Tastverhältnisse für bisher nicht auftretende Temperaturen in dem Magnetventil bzw. dem Motoröl kann dadurch erfolgen, dass in Abhängigkeit der gelernten Messwerte eine Regressionsgerade ermittelt wird, z.B. nach dem Gaußschen Verfahren der Minimierung der Summe der Fehlerquadrate. Die Messwerte, die zur Bestimmung der Geraden hergenommen werden, sind frei wählbar, z.B. können Temperaturen von 10°C bis 90°C und die dazugehörigen gelernten Haltetastverhältnisse zur Ermittlung der Regressionsgeraden herangezogen werden. Dies ist in 3 als Kennfelder bzw. Tabellen 300, 305 illustriert, wobei die Pfeile 301 andeuten, dass die jeweiligen Paare der Magnetspulentemperatur und des gelernten Haltetastverhältnisses zur Ermittlung der Regressionsgerade herangezogen werden.
  • Die Tastverhältnisse 307 repräsentieren gemäß Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erste Tastverhältnisse und die Temperaturen 309 können erste Temperaturen repräsentieren. Die Temperaturen 311 können zweite Temperaturen repräsentieren und die Tastverhältnisse 313, welche aus den ersten Temperaturen 309 und den ersten Tastverhältnissen 307 abgeleitet wurden, können als zweite Tastverhältnisse angesehen werden.
  • Nach Ermittlung der Regressionsgeraden kann auf Haltetastverhältnisse (zumindest initiale Haltetastverhältnisse) für die bisher nicht aufgetretenen Temperaturen -20°C, -10°C und 0°C geschlossen werden, wie durch die Pfeile 303 angedeutet ist. Die vervollständigte Tabelle 305 enthält gegenüber der ursprünglichen Tabelle 300 auch Initialisierungen der Haltetastverhältnisse für die Temperaturen -20°C, -10°C und 0°C, die insbesondere während des Betriebs der Brennkraftmaschine noch gar nicht aufgetreten sind.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren können nicht gelernte, kalte Temperaturbereiche in Abhängigkeit der bereits gelernten, wärmeren Stützstellen vorbelegt werden, so dass beim erstmaligen Verlagern des Betriebspunktes der Brennkraftmaschine auf eine Stützstelle, an der bisher nicht adaptiert wurde, der eigentliche Adaptionsalgorithmus wesentlich schneller zum Ziel kommt, und daher ein verzögertes Einregeln des Sollwerts verhindert werden kann.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014209327 A1 [0003]
    • DE 102013209554 A1 [0003]
    • EP 1272741 B1 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Konfigurieren eines Magnetventils (123) zum Stellen eines hydraulischen Stellgliedes (100) für eine Nockenwelle (101) einer Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren aufweist: Betreiben des Magnetventils (123) bei verschiedenen ersten Temperaturen; Bestimmen von ersten Tastverhältnissen (309) des Magnetventils für Haltepunkte des Stellgliedes bei dem Betrieb des Magnetventils (123) bei den ersten Temperaturen (307); Extrapolieren mindestens eines zweiten Tastverhältnisses (313) des Magnetventils (123) für einen Haltepunkt des Stellgliedes (100) für mindestens eine zweite Temperatur (311), die niedriger ist als jede der ersten Temperaturen (309), basierend auf den ersten Tastverhältnissen und den ersten Temperaturen.
  2. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei das Extrapolieren des zweiten Tastverhältnisses aufweist: Bestimmen einer Regressionskurve, insbesondere Regressionsgerade, an die ersten Tastverhältnissen (307) und die ersten Temperaturen (309); Anwenden der Regressionskurve auf die zweite Temperatur (311), um das zugeordnete zweite Tastverhältnis (313) zu ermitteln.
  3. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei das Magnetventil (123) Bauteile, insbesondere eine Spule mit elektrischem Widerstand (131), deren Betriebsparameter sich im Wesentlichen linear mit der Temperatur ändern, und eine Feder (139) aufweist.
  4. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Tastverhältnis (313) eine Initialisierung des Tastverhältnisses für die zweite Temperatur (311) darstellt.
  5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend: Speichern, insbesondere als ein Kennfeld, der ersten Tastverhältnisse in Assoziation mit den ersten Temperaturen und des zweiten Tastverhältnisses in Assoziation mit der zweiten Temperatur in einem elektronischen Speicher (104), wobei die ersten Tastverhältnisse (307) und das zweite Tastverhältnis (313) insbesondere ferner in Assoziation mit weiteren Betriebsparametern der Verbrennungsmaschine gespeichert werden.
  6. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend: Durchführen, insbesondere im normalen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, eines Adaptionsalgorithmus bei Betrieb des Magnetventils (123) bei den ersten Temperaturen und/oder der zweiten Temperatur, um ein Tastverhältnis des Magnetventils beginnend bei einem initialen Tastverhältnis für einen jeweiligen Haltepunkt des Stellgliedes laufend anzupassen.
  7. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei der Adaptionsalgorithmus umfasst: Messen einer Istlage (Δs1, Δs2) des Magnetventils (123); Vergleichen der Istlage (Δs1, Δs2) mit einer Solllage, um daraus eine Anpassung des Tastverhältnisses zu ermitteln, wobei insbesondere die ersten Tastverhältnisse für die ersten Temperaturen durch Anwenden des Adaptionsalgorithmus bestimmt wurden.
  8. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei im Rahmen des Adaptionsalgorithmus ein Minimum einer Durchflusskennlinie des Magnetventils aus den Betriebsparametern des Magnetventils bestimmt wird.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren aufweist: Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche; Betreiben des Magnetventils (123) bei der zweiten Temperatur (311), wobei das Magnetventils vorher nur bei höheren Temperaturen als der zweiten Temperatur betrieben wurde; Ansteuern des Magnetventils gemäß dem zweiten Tastverhältnis (313); insbesondere ferner aufweisend: Durchführen des Adaptionsalgorithmus für die zweite Temperatur.
  10. Motorsteuerung (103), die ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche auszuführen.
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