DE102018123649A1 - Systeme und verfahren zur schätzung von verbrennungsmotoröltemperatur - Google Patents

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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zu Schätzen von Verbrennungsmotoröltemperatur während Bedingungen bereitgestellt, wenn Sensoren, die zur Messung von Verbrennungsmotoröltemperatur verwendet werden, nicht funktionieren oder nicht zuverlässig sind. Es wird ein Nullarbeitszyklus eines Magnetkolbenventils eines Mechanismus zur variablen Nockensteuerung geschätzt. Dann wird eine kalibrierte Beziehung zwischen dem Arbeitszyklus, einer Winkelgeschwindigkeit des assoziierten Nockens und der Verbrennungsmotoröltemperatur verwendet, um eine Verbrennungsmotoröltemperatur zu schätzen, wenn bestehende Sensoren, die bei der Berechnung der Verbrennungsmotoröltemperatur verwendet werden, unzuverlässig werden.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Schätzen einer Verbrennungsmotoröltemperatur in einem Verbrennungsmotorsystem, das mit einem öldruckbetätigten VCT-Mechanismus konfiguriert ist.
  • Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
  • Ein Verbrennungsmotorsteuersystem verwendet mehrere Variablen zum Einstellen von verschiedenen Verbrennungsmotoroperationen. Zum Beispiel kann ein Schätzwert einer Verbrennungsmotoröltemperatur (EOT) zum Berechnen von Gesamtreibungs- und - pumpverlusten an einem Verbrennungsmotor verwendet werden, was wiederum zur Drehmomentsteuerung verwendet wird. Als ein anderes Beispiel wird EOT für Antriebsstrangbegrenzung verwendet, wobei eine Verbrennungsmotorleerlaufdrehzahl, sowie eine maximale und minimale zulässige Verbrennungsmotordrehzahl beschränkt werden, um den Verbrennungsmotor vor extremen Temperaturbedingungen (wie etwa solche, die auftreten können, wenn die EOT zu hoch oder zu niedrig ist) zu schützen. EOT-Werte können auch zum Einstellen von variabler Nockenwellensteuerung, Steuerung von positiver Kurbelgehäusebelüftung und Überwachung von Verbrennungsmotoröllebensdauer verwendet werden.
  • Verschiedene Ansätze zur EOT-Schätzung wurden entwickelt. Einige Ansätze beruhen auf einer direkten EOT-Schätzung über einen Temperatursensor, der mit einer Verbrennungsmotorölwanne gekoppelt ist. Noch andere Ansätze beruhen auf einer (indirekten) EOT-Ableitungslogik, wobei Signale von verschiedenen Verbrennungsmotorsensoren, wie etwa einem Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (ECT)-Sensor, einem fertigen Luftmassenstrom (MAF)-Sensor, einem Luftladungstemperatur (ACT)-Sensor usw., mit einem letzten abgeleiteten EOT-Wert, der in einem Speicher einer Verbrennungsmotorsteuerung (z. B. in einem Keep-Alive-Speicher oder KAM) gespeichert ist, kombiniert werden, um abgeleitete Werte während des Verbrennungsmotorbetriebs zu generieren.
  • Die hierin enthaltenen Erfinder haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Ansätzen erkannt. Als ein Beispiel kann bei dem Ansatz mit direkter Schätzung Degradation des Temperatursensors dazu führen, dass die EOT-Messungen ungenau werden. Als ein anderes Beispiel kann bei dem Ansatz mit indirekter Schätzung Degradation von einem beliebigen von dem KAM, ECT-Sensor, MAF-Sensor und ACT-Sensor (oder einem beliebigen anderen der Sensoren, die in der EOT-Ableitungslogik verwendet werden) dazu führen, dass der abgeleitete EOT-Wert unzuverlässig ist. Selbst wenn die Sensoren funktionieren, können Bedingungen vorhanden sein, bei denen der Eingang von einem oder mehreren Sensoren für EOT-Schätzung nicht zuverlässig ist. Als ein Beispiel kann, während warmen Verbrennungsmotorstarts, das Verbrennungsmotorkühlmittel signifikant wärmer als das Verbrennungsmotoröl sein. Die Verbrennungsmotorsteuerung kann eine Abkühlzeit (das heißt, die Gesamtmenge von Zeit, die seit dem Moment des Ausschaltens des Verbrennungsmotors abgelaufen ist), die durch den ECT-Sensor geschätzte Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur und einen letzten geschätzten EOT-Wert, bevor der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wurde, nutzen, um einen anfänglichen EOT-Schätzwert für die EOT-Ableitungslogik während des nachfolgenden Verbrennungsmotorstarts zu berechnen. Wenn entweder die Abkühlzeit oder der letzte geschätzte EOT-Wert aufgrund eines KAM-Fehlers korrupt ist, dann kann der anfängliche EOT-Schätzwert zumindest über die ersten Minuten des Fahrzeugbetriebs ungenau sein. Dadurch können Ungenauigkeiten bei der EOT-Schätzung zu suboptimaler Verbrennungsmotorleistung führen. Zusätzlich kann Überhitzung des Verbrennungsmotoröls zu Verschlechterung von Verbrennungsmotorkomponenten und Reduzierung der Nutzungsdauer des Verbrennungsmotors führen.
  • Die Erfinder hierin haben erkannt, dass eine Temperaturabhängigkeit eines Ölsteuerventils (OCV) von einem Mechanismus zur variablen Nockenwellensteuerung (VCT) für eine zuverlässige EOT-Schätzung vorteilhafterweise ausgenutzt werden kann. Zum Beispiel kann die Beziehung genutzt werden, um EOT abzuleiten, wenn ein bei der EOT-Schätzung verwendeter Sensor beeinträchtigt ist und/oder wenn Verbrennungsmotorbedingungen den Sensorausgang weniger zuverlässig machen. In einem Beispiel kann Verbrennungsmotoröltemperatur durch ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor geschätzt werden, umfassend: Einstellen eines Verbrennungsmotordrehmomentaktors als Reaktion auf Verbrennungsmotoröltemperatur, wobei die Verbrennungsmotoröltemperatur aus einer zugeordneten Beziehung, gespeichert in Speicher, von Nockenwellenmagnetspulen-Arbeitszyklus und Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit einer Vorrichtung zur variablen Nockenwellensteuerung gebildet wird.
  • Als ein Beispiel kann ein Verbrennungsmotor mit einer öldruckbetätigten VCT-Vorrichtung konfiguriert sein, die durch ein Magnetspulen-Ölsteuerventil (OCV) betätigt wird. Die VCT-Vorrichtung kann einen Einlassnocken und einen Auslassnocken beinhalten. Als Antwort darauf, dass die EOT-Schätzbedingungen erfüllt sind und ein oder mehrere EOT-Fehler eingestellt sind, kann EOT-Schätzung über eine zugeordnete Beziehung zwischen Nockenwellen-Magnetspulenarbeitszyklus und Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit angewendet werden. Der eine oder die mehreren EOT-Fehler können Degradation eines Sensors, der zum Messen von EOT verwendet wird (wie etwa EOT-Sensor, einen ECT-Sensor, einen ACT-Sensor usw.), beinhalten. Der eine oder die mehreren EOT-Fehler können alternativ Bedingungen beinhalten, bei denen der Sensorausgang nicht zuverlässig ist, wie etwa wenn der KAM korrupt ist und während eines Verbrennungsmotorwarmstarts. Während dieser Bedingungen kann die Steuerung einen Erregungsimpuls für einen von dem Einlass- und dem Auslassnocken anwenden. Zum Beispiel kann die Steuerung einen Strom mit einer definierten Arbeitszyklusimpulsbreite durch eine Magnetspule des OCV, das die Nocken steuert, leiten. Der Arbeitszyklus kann so ausgewählt sein, dass das Kolbenventil in eine Position bewegt wird, die Verbrennungsmotoröl zu Nockenraddruckkammern leitet, wodurch das Nockenrad (in einer Frühverstellungs- oder Spätverstellungsrichtung, so wie auf Grundlage der gewählten Steuerung erforderlich) in Bezug auf die Nockenwelle gedreht wird. Die Steuerung kann eine Änderung von Nockenwellendrehzahl oder -geschwindigkeit (zum Beispiel über einen Nockenwellenpositionssensor) entsprechend des angewendeten Arbeitszyklus messen und einen Nullarbeitszyklus des OCV entsprechend schätzen. Auf Grundlage des geschätzten Nullarbeitszyklus und ferner auf Grundlage einer zugeordneten und kalibrierten Beziehung zwischen Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle und Magnetspulenarbeitszyklus (z. B. zugeordnet über ein umgekehrtes Modell) kann die Steuerung eine EOT ableiten. Die geschätzte EOT kann dazu verwendet werden, Verbrennungsmotordrehmoment zuverlässig zu berechnen und einen oder mehrere Drehmomentaktoren zu betätigen.
  • Auf diese Weise kann ein zuverlässiger EOT-Schätzwert während Bedingungen bereitgestellt werden, bei denen Sensoren, die regelmäßig zum Messen oder Schätzen von EOT verwendet werden, beeinträchtigt sind, oder wenn der Ausgang dieser Sensoren nicht zuverlässig ist. Der technische Effekt von Verlassen auf eine zugeordnete Beziehung zwischen einem angewendeten Arbeitszyklus für ein Ölsteuerventil (OCV) einer öldruckbetätigten VCT und Winkelgeschwindigkeit des Nockens, den das OLV betätigt, besteht darin, dass ein robusteres Verfahren von EOT-Schätzung bereitgestellt werden kann. Durch Ausnutzen der Temperaturabhängigkeit eines Widerstands des OCV beim Schätzen von EOT wird das Erfordernis für dedizierte Sensoren reduziert, was eine Reduzierung von Komponenten ermöglicht und die Robustheit des Ansatzes in Bezug auf verschiedene EOT-Fehler verbessert. Durch zuverlässigeres Schätzen von EOT werden Genauigkeit von Drehmomentschätzung und Beschränkung von Verbrennungsmotordrehmoment zum Temperaturschutz verbessert.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu vorgesehen, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile überwinden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein beispielhaftes Verbrennungsmotorsystem, das eine Vorrichtung zur variablen Nockenwellensteuerung (VCT) aufweist.
    • 2 stellt ein beispielhaftes Ölsteuerventil (OCV) der VCT dar.
    • 3 stellt ein beispielhaftes VCT-Verstellsystem dar.
    • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene zum Schätzen einer Verbrennungsmotoröltemperatur.
    • 5 stellt eine beispielhafte Nullarbeitszyklusbestimmung für das OCV dar.
    • 6 stellt eine beispielhafte Zuordnung einer Beziehung zwischen dem Nullarbeitszyklus und der EOT dar.
    • Die 7-10 stellen beispielhafte EOT-Schätzergebnisse dar.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, wobei der Verbrennungsmotor eine Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung (VCT) aufweist, das unter Verwendung von Öldruck über ein Ölsteuerventil betätigt wird, wie in den 1-2 gezeigt. Eine Verbrennungsmotorsteuerung kann ausgelegt sein, um eine Steuerroutine durchzuführen, wie zum Beispiel die beispielhafte Routine aus 4, um Verbrennungsmotoröltemperatur (EOT) während Bedingungen zu schätzen, wenn standardmäßige EOT-Schätzverfahren unzuverlässig sind, wie etwa aufgrund von Sensordegradation oder aufgrund von unzuverlässigem Sensorausgang. Die Steuerung kann ein Impulsbreitensignal anwenden, um einen Nullarbeitszyklus des Ölsteuerventils ( 5) zu lernen und dann die EOT auf Grundlage einer zugeordneten Beziehung zwischen VCT-Arbeitszyklus und EOT (6) abzuleiten. Beispielhafte EOT-Schätzungen sind in Bezug auf die Beispiele aus den 7-10 gezeigt.
  • 1 bildet eine beispielhafte Ausführungsform einer Brennkammer oder eines Zylinders eines internen Verbrennungsmotors 10 ab. 1 zeigt, dass der Verbrennungsmotor 10 Steuerungsparameter von einem Steuersystem, das die Steuerung 12 beinhaltet, sowie eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 190 über eine Eingabevorrichtung 192 empfangen kann. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 192 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 194 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP.
  • Der Zylinder (vorliegend auch „Brennraum“) 30 des Verbrennungsmotors 10 kann Brennraumwände 32 aufweisen, in denen ein Kolben 36 positioniert ist. Der Kolben 36 kann an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Getriebesystem an mindestens ein Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Verbrennungsmotors 10 zu ermöglichen. Das Gehäuse 136 ist über eine Steuerkette oder einen Steuerriemen (nicht gezeigt) hydraulisch an die Kurbelwelle 40 gekoppelt.
  • Der Zylinder 30 kann Ansaugluft über einen Ansaugkrümmer oder Luftkanäle 44 erhalten. Der Ansaugluftkanal 44 kann zusätzlich zu dem Zylinder 30 mit anderen Zylindern des Verbrennungsmotors 10 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Ansaugkanäle eine Aufladevorrichtung, wie etwa einen Turbolader oder einen Kompressor, beinhalten. Ein Drosselsystem, das eine Drosselplatte 62 aufweist, kann entlang eines Ansaugkanals des Motors zum Variieren der Durchflussrate und/oder des Drucks der Ansaugluft bereitgestellt sein, die den Zylindern des Motors bereitgestellt werden. In diesem konkreten Beispiel ist die Drosselplatte 62 an einen Elektroantrieb 94 gekoppelt, sodass die Position der elliptischen Drosselplatte 62 durch die Steuerung 12 mittels des Elektroantriebs 94 gesteuert wird. Diese Auslegung kann als elektronische Drosselsteuerung (ETC) bezeichnet werden, die auch bei einer Leerlaufdrehzahlsteuerung genutzt werden kann.
  • In der Darstellung steht der Brennraum 30 über jeweilige Einlassventile 52a und 52b (nicht gezeigt) und Auslassventile 54a und 54b (nicht gezeigt) mit dem Ansaugkrümmer 44 und Abgaskrümmer 48 in Kommunikation. Daher können, während pro Zylinder vier Ventile verwendet werden können, in einem anderen Beispiel auch ein einzelnes Einlass- und ein einzelnes Auslassventil pro Zylinder verwendet werden. In noch einem anderen Beispiel können zwei Einlassventile und ein Auslassventil pro Zylinder verwendet werden.
  • Der Abgaskrümmer 48 kann zusätzlich zu dem Zylinder 30 Abgase aus anderen Zylindern des Motors 10 aufnehmen. Ein Abgassensor 76 ist der Darstellung nach an den Abgaskrümmer 48 vor dem Katalysator 70 gekoppelt (wobei der Sensor 76 unterschiedlichen Sensoren entsprechen kann). Beispielsweise kann es sich bei dem Sensor 76 um einen beliebigen von vielen bekannten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas handeln, wie etwa eine lineare Lambdasonde, eine UEGO, eine Zweizustands-Lambdasonde, eine EGO, eine HEGO oder einen HC- oder CO-Sensor. Die Emissionssteuervorrichtung 72 ist in der Darstellung hinter dem Katalysator 70 positioniert. Bei der Emissionssteuervorrichtung 72 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator, eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen daraus handeln.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 zum Initiieren der Verbrennung eine Zündkerze 92 aufweisen. Das Zündsystem 88 kann der Brennkammer 30 als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 unter ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 92 einen Zündfunken bereitstellen. In manchen Ausführungsformen kann die Zündkerze 92 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch das Einspritzen von Kraftstoff initiieren kann, was bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ausgelegt sein, um diesem Kraftstoff zuzuführen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66A in der Darstellung direkt an den Zylinder 30 gekoppelt, um Kraftstoff im Verhältnis zur Impulsweite des Signals dfpw, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 68 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66A eine sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 30 bereit. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann zum Beispiel in der Seite der Brennkammer (wie gezeigt) oder in der Oberseite der Brennkammer (in der Nähe der Zündkerze) montiert sein. Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66A durch ein Kraftstoffsystem zugeführt werden, zu dem ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteiler gehören. In einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die im Ansaugkrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die eine sogenannte Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in den der Brennkammer 30 vorgelagerten Ansaugkanal bereitstellt.
  • Die Steuerung 12 ist als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 108, Erhaltungsspeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus beinhaltet. Für die Steuerung 12 wird gezeigt, dass sie zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen kann, einschließlich der Messung von eingeleitetem Luftmassenstrom (MAF) von einem Luftmassenstromsensor 100, der mit der Drossel 20 gekoppelt ist; der Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; und der Drosselposition TP von dem Drosselpositionssensor 20; eines Absolutkrümmerdrucksignals MAP von dem Sensor 122; einer Anzeige von Klopfen von dem Klopfsensor 182; und einer Anzeige einer absoluten oder relativen Umgebungsluftfeuchtigkeit von dem Sensor 180. Ein Verbrennungsmotordrehzahlsignal RPM wird durch die Steuerung 12 anhand des PIP-Signals auf herkömmliche Weise erzeugt, und das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor stellt eine Angabe des Vakuums oder Drucks im Ansaugkrümmer bereit. Während des stöchiometrischen Betriebs kann dieser Sensor eine Angabe der Motorlast liefern. Außerdem kann dieser Sensor gemeinsam mit der Motordrehzahl eine Schätzung der Ladung (einschließlich Luft), die in den Zylinder eingeleitet wird, bereitstellen. In einem Beispiel erzeugt der Sensor 118, der zudem als Motordrehzahlsensor verwendet wird, eine vorher festgelegte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse je Umdrehung der Kurbelwelle.
  • In diesem bestimmten Beispiel wird die Temperatur Tcat1 des Katalysators 70 durch den Temperatursensor 124 bereitgestellt, und die Temperatur Tcat2 der Emissionssteuervorrichtung 72 wird durch den Temperatursensor 126 bereitgestellt. In einer alternativen Ausführungsform können die Temperatur Tcatl und die Temperatur Tcat2 vom Verbrennungsmotorbetrieb abgeleitet werden.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 1 ist ein System zur variablen Nockenwellensteuerung (VCT) 19 gezeigt. In diesem Beispiel ist ein System mit obenliegenden Nocken dargestellt, obwohl auch andere Ansätze angewendet werden können. Konkret steht die Nockenwelle 130 des Verbrennungsmotors 10 in der Darstellung mit Kipphebeln 132 und 134 in Kommunikation, um die Einlassventile 52a, 52b und Auslassventile 54a, 54b anzusteuern. In dem dargestellten Beispiel ist das VCT-System 19 öldruckbetätigt (OPA), wobei die Betätigung eines Nockenwellenverstellers des VCT-System über Öldruck aus Ölstrom durch ein Kolbenventil ermöglicht wird. In alternativen Beispielen kann das VCT-System 19 Nockendrehmoment-betätigt (CTA) sein, wobei die Betätigung des Nockenwellenverstellers über Nockendrehmomentimpulse ermöglicht wird. Durch Einstellen einer Vielzahl von hydraulischen Ventilen, um dadurch ein Hydraulikfluid, konkret Verbrennungsmotoröl, in den Hohlraum (wie etwa eine Frühverstellungskammer oder eine Spätverstellungskammer) eines Nockenwellenverstellers zu leiten, kann die Ventilsteuerzeit geändert werden, d. h. nach früh oder nach spät verstellt werden. Wie vorliegend weiter erarbeitet wird, kann der Betrieb der Hydraulikregelventile durch jeweilige Magnetschalter gesteuert werden. Insbesondere kann eine Motorsteuerung ein Signal an die Magnete übertragen, um ein Kolbenventil (hierin auch bezeichnet als ein Ölsteuerventil, OCV) zu bewegen, welches den Ölstrom durch den Hohlraum des Nockenwellenverstellers leitet. Im hier verwendeten Sinne beziehen sich die vorgestellte und nachgestellte Nockensteuerung insofern auf relative Nockensteuerungen, als eine vollständig nach vorgestellte Stellung in Bezug auf den oberen Totpunkt dennoch eine verzögerte Einlassventilöffnung bereitstellen kann, um nur ein Beispiel zu nennen. Ein Beispiel des Betriebs des OCV des VCT-Systems 19 ist in Bezug auf die 2-3 gezeigt.
  • Die Nockenwelle 130 ist hydraulisch an das Gehäuse 136 gekoppelt. Das Gehäuse 136 bildet ein Zahnrad, das eine Vielzahl von Zähnen 138 aufweist. Im Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 136 über eine Steuerkette oder einen Steuerriemen (nicht gezeigt) mechanisch an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Dadurch drehen sich das Gehäuse 136 und die Nockenwelle 130 mit einer Geschwindigkeit, die in Bezug aufeinander im Wesentlichen äquivalent und in Bezug auf die Kurbelwelle synchron ist. In einer alternativen Ausführungsform, wie in einem Viertaktmotor, können das Gehäuse 136 und die Kurbelwelle 40 beispielsweise mechanisch an die Nockenwelle 130 gekoppelt sein, sodass sich das Gehäuse 136 und die Kurbelwelle 40 bei einer Geschwindigkeit synchron drehen können, die von jener der Nockenwelle 130 abweicht (bspw. mit einem Verhältnis von 2:1, wobei sich die Kurbelwelle zweimal so schnell wie die Nockenwelle dreht). In der alternativen Ausführungsform können die Zähne 138 mechanisch an die Nockenwelle 130 gekoppelt sein. Durch das Manipulieren der Hydraulikkopplung, wie hier beschrieben, kann die relative Stellung der Nockenwelle 130 zur Kurbelwelle 40 durch Hydraulikdrücke in der Spätverstellungskammer 142 und Frühverstellungskammer 144 variiert werden. Indem man Hochdruck-Hydraulikfluid in die Spätverstellungskammer 142 eintreten lässt, wird das relative Verhältnis zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 nach spät verstellt. Somit öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und Auslassventile 54a, 54b später, als im Verhältnis zur Kurbelwelle 40 normalerweise der Fall. Indem man Hochdruck-Hydraulikfluid in die Frühverstellungskammer 144 eintreten lässt, wird das relative Verhältnis zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 analog dazu nach früh verstellt. Somit öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und Auslassventile 54a, 54b früher, als im Verhältnis zur Kurbelwelle 40 normalerweise der Fall.
  • Zwar zeigt dieses Beispiel ein System, in welchem die Einlass- und Auslassventilzeitsteuerung zeitgleich gesteuert werden, doch können auch eine variable Einlassnockensteuerung, eine variable Auslassnockensteuerung, eine duale unabhängige variable Nockensteuerung, eine duale gleiche variable Nockensteuerung oder eine andere Art der variablen Nockensteuerung verwendet werden. Ferner kann auch ein variabler Ventilhub verwendet werden. Ferner kann ein Nockenwellenprofilwechsel verwendet werden, um verschiedene Nockenprofile unter verschiedenen Betriebsbedingungen bereitzustellen. Darüber hinaus kann es sich bei dem Ventiltrieb um einen Rollenschwinghebel, einen direktwirkenden mechanischen Becherstößel, elektrohydraulische oder andere Alternativen zu Kipphebeln handeln.
  • Mit dem System zur variablen Nockensteuerung fortsetzend ermöglichen die Zähne 138, die sich synchron mit der Nockenwelle 130 drehen, eine Messung der relativen Nockenstellung anhand des Nockensteuerungssensors 150, welcher der Steuerung 12 eine Signal-VCT bereitstellt. Die Zähne 1, 2, 3 und 4 können zur Messung der Nockensteuerung verwendet werden und sind gleichmäßig voneinander beabstandet (zum Beispiel in einem V-8-Verbrennungsmotor mit zwei Banken mit einem Abstand von 90 Grad voneinander), während der Zahn 5 zur Zylindererkennung verwendet werden kann. Zusätzlich sendet die Steuerung 12 Steuersignale (LACT, RACT) an herkömmliche Magnetventile (nicht gezeigt), um den Strom von Hydraulikfluid entweder in die Spätverstellungskammer 142, die Frühverstellungskammer 144 oder keine davon zu steuern.
  • Es gibt eine Vielzahl an Möglichkeiten, die relative Nockensteuerung zu messen. Allgemein formuliert, liefert der Takt, oder Drehwinkel, zwischen der steigenden Flanke des PIP-Signals und dem Empfangen eines Signals von einem aus der Vielzahl von Zähnen 138 an dem Gehäuse 136 ein Maß für die relative Nockensteuerung. Im konkreten Beispiel eines V-8-Verbrennungsmotors, der zwei Zylinderbänke und ein Rad mit fünf Zähnen aufweist, wird ein Maß für die Nockensteuerung für eine jeweilige Bank viermal pro Umdrehung empfangen, wobei das zusätzliche Signal zur Zylindererkennung verwendet wird.
  • Wie zuvor beschrieben zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors und, dass jeder Zylinder über seinen eigenen Satz Einlass-/Auslassventile, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Zündkerzen usw. verfügt.
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Ölsteuerventil (OCV) 200 des VCT-Systems 19 aus 1. Das OCV 200 ist als ein Kolbenventil konfiguriert (und kann hierin als ein Kolbenventil bezeichnet sein), das einen Kolben 212 aufweist, der innerhalb des Gehäuses 210 positioniert ist. Wie dargestellt, ist der Kolben 212 innerhalb des Gehäuses 210 über eine Feder 216 federgespannt. Eine Position des Kolbenventils wird durch eine Verbrennungsmotorsteuerung durch Senden eines PWM-Arbeitszyklusbefehls 202 an eine Treiberschaltung 219 eingestellt, die zwischen der Batterie 218, die die Versorgungsspannung bereitstellt, und der Magnetspule 214 platziert ist. Die Treiberschaltung wendet PWM-Spannung für die Magnetspule 214 an, die einen Strom durch die Magnetspule 214 antreibt, und die Magnetspule übt eine externe Kraft auf das Kolbenventil aus, wobei die Größe der Kraft proportional zu der Größe des Stroms ist, der durch die Magnetspule 214 läuft. Somit ist die Größe des Stroms und dadurch auch die Kraft, die auf das Kolbenventil ausgeübt wird, von dem Widerstand der Magnetspule, der Versorgungsspannung und dem befohlenen PWM-Arbeitszyklus abhängig. Die Position des Kolbenventils wird somit durch Einstellen des PWM-Arbeitszyklus gesteuert, da der Widerstand der Magnetspule und die Versorgungsspannung nicht einstellbare Größen sind.
  • Durch Variieren der Position des Kolbenventils wird Öl in die oder aus den Druckkammern, die das Nockenrad antreiben, um sich in Frühverstellungs- oder Spätverstellungsrichtung zu drehen, geleitet, und dadurch ist die Drehgeschwindigkeit des Nockenrads proportional zu dem Öldruck in der Kammer. Zum Beispiel kann durch Einstellen der Position des Kolbenventils Öl über die Ölzufuhr 204 bzw. den Ölkanal 232 an die Frühverstellungskammer 220 bereitgestellt bzw. aus der Spätverstellungskammer 222 abgelassen werden, um die Ventilsteuerung frühzuverstellen. Als ein anderes Beispiel kann durch Einstellen der Position des Kolbenventils Öl aus der Ölzufuhr 204 in die Frühverstellungskammer 222 bereitgestellt und aus der Spätverstellungskammer 220 über einen Ölkanal 230 abgelassen werden, um die Ventilsteuerung spätzuverstellen. Schlussendlich können durch Einstellen der Position des Kolbenventils die Ölkanäle 230, 232 zu den Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern blockiert werden, sodass die Ventilsteuerung stationär bleibt. Der Arbeitszyklus, die angewendet werden muss, um das Kolbenventil in dieser Position zu halten, wird als der Nullarbeitszyklus bezeichnet.
  • 3 zeigt einen VCT-Versteller 300 in einer frühverstellten Position. In einem Beispiel kann der VCT-Versteller 300 den VCT-Versteller 19 aus 1 beinhalten. 3 stellt ferner ein Magnetspulen-betriebenes Kolbenventil 309 dar, das mit dem VCT-Versteller 300 gekoppelt ist. Das Kolbenventil 309 ist in einer Frühverstellungsregion des Kolbens als ein nicht beschränkendes Beispiel gezeigt. Es versteht sich, dass das Kolbenventil eine unendliche Anzahl von Zwischenpositionen aufweisen kann, wie etwa Positionen in der Frühverstellungsregion, der Nullregion und der Feststellregion des Kolbens (wie nachfolgend ausgearbeitet). Die Position des Kolbenventils kann nicht nur eine Richtung von Bewegung des VCT-Verstellers steuern, sondern kann in Abhängigkeit von der einzelnen Kolbenposition auch die Rate der Bewegung des VCT-Verstellers steuern.
  • Interne Verbrennungsmotoren verwenden verschiedene Mechanismen, um den Winkel zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle für verbesserte Verbrennungsmotorleistung oder reduzierte Emissionen zu variieren. Der Großteil dieser Mechanismen zur variablen Nockenwellensteuerung (VCT) verwendet einen oder mehrere „Flügelversteller“ an der Verbrennungsmotornockenwelle (oder den Nockenwellen in einem Verbrennungsmotor mit mehreren Nockenwellen), wie etwa den VCT-Versteller 300. Der VCT-Versteller 300 kann einen Rotor 305 mit einem oder mehreren Flügeln 304 aufweisen, befestigt an dem Ende einer Nockenwelle 326, umgeben von einer Gehäusebaugruppe 340 mit den Flügelkammern, in die die Flügel passen. In einem alternativen Beispiel können die Flügel 304 an der Gehäusebaugruppe 340 befestigt sein und die Kammern können in der Rotorbaugruppe 305 befestigt sein. Dier äußere Umfang 301 des Gehäuses bildet das Kettenrad, die Riemenscheibe oder das Zahnrad, das Antriebskraft über eine Kette, einen Riemen oder Zahnräder aufnimmt, normalerweise von der Kurbelwelle oder von einer anderen Nockenwelle in einem Verbrennungsmotor mit mehreren Nocken.
  • Der VCT-Versteller 300 ist als ein öldruckbetätigter Versteller abgebildet. Darin wird Öldruck über die Druckkammern 302 und 303 auf die Nockenwelle angewendet, um den Flügel 304 zu bewegen. Die Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 302, 303 sind so angeordnet, dass sie Druckimpulsen an der Nockenwelle 326 widerstehen und sind abwechselnd durch die Öldruckimpulse mit Druck beaufschlagt. Das Kolbenventil 309 ermöglicht es dem Flügel 304 in dem Versteller, sich zu bewegen, indem in Abhängigkeit von der gewünschten Bewegungsrichtung Fluidstrom von der Frühverstellungskammer 302 zu der Spätverstellungskammer 303 oder umgekehrt ermöglicht wird. Zum Beispiel, wenn die gewünschte Bewegungsrichtung in der Spätverstellungsrichtung liegt, ermöglicht es das Kolbenventil 309 dem Flügel, sich zu bewegen, indem Fluidstrom von der Spätverstellungskammer zu der Frühverstellungskammer ermöglicht wird. Im Gegensatz dazu, wenn die gewünschte Bewegungsrichtung in der Frühverstellungsrichtung liegt, ermöglicht es das Kolbenventil 309 dem Flügel, sich zu bewegen, indem Fluidstrom von der Frühverstellungskammer zu der Spätverstellungskammer ermöglicht wird.
  • Die Gehäusebaugruppe 340 des VCT-Verstellers 300 weist einen äußeren umfang 301 zum Aufnehmen von Antriebskraft auf. Die Rotorbaugruppe 305 ist mit der Nockenwelle 326 verbunden und befindet sich koaxial innerhalb der Gehäusebaugruppe 340. Die Rotorbaugruppe 305 verfügt über einen Flügel 304, der eine Kammer, die zwischen der Gehäusebaugruppe 340 und der Rotorbaugruppe 305 gebildet ist, in eine Frühverstellungskammer 302 und eine Spätverstellungskammer 303 trennt. Der Flügel 304 ist drehbar, um die relative Winkelposition der Gehäusebaugruppe 340 und der Rotorbaugruppe 305 zu verschieben. Zusätzlich sind auch eine hydraulische Feststellschaltung 333 und eine Verriegelungsstiftschaltung 323 vorhanden. Die hydraulische Feststellschaltung 333 und die Verriegelungsstiftschaltung 323 sind fluidgekoppelt, sodass sie im Wesentlichen eine Schaltung sind, wie vorstehend erörtert, werden aber zur Vereinfachung und für eine bessere Unterscheidung von deren jeweiligen Funktionen getrennt erörtert. Die hydraulische Feststellschaltung 333 beinhaltet ein durch eine Feder 331 vorgespanntes vorgesteuertes Ventil 330, eine Frühverstellungsfeststellleitung 328, die die Frühverstellungskammer 302 mit dem vorgesteuerten Ventil 330 und einer gemeinsamen Leitung 314 verbindet, und eine Spätverstellungsfeststellleitung 334, die die Spätverstellungskammer 303 mit dem vorgesteuerten Ventil 330 und der gemeinsamen Leitung 314 verbindet. Die Frühverstellungsfeststellleitung 328 und die Spätverstellungsfeststellleitung 334 befindet sich einen vorbestimmten Abstand oder eine vorbestimmte Länge von dem Flügel 304 entfernt. Das vorgesteuerte Ventil 330 befindet sich in der Rotorbaugruppe 305 und ist über eine Verbindungsleitung 332 fluidisch mit der Verriegelungsstiftschaltung 323 und der Versorgungsleitung 319 verbunden. Die Verriegelungsstiftschaltung 323 beinhaltet einen Verriegelungsstift 325, die Verbindungsleitung 332, das vorgesteuerte Ventil 330, eine Versorgungsleitung 319a und eine Auslassleitung 322.
  • Das vorgesteuerte Ventil kann zwischen zwei Positionen betätigt werden, wobei eine erste Position einer geschlossenen Position oder Aus-Position entsprechen kann und eine zweite Position einer offenen Position oder Ein-Position entsprechen kann. Das vorgesteuerte Ventil kann durch das Kolbenventil in diese Positionen befohlen werden. In der ersten Position ist das vorgesteuerte Ventil durch Verbrennungsmotor-generierten Öldruck in der Leitung 332 mit Druck beaufschlagt, was das vorgesteuerte Ventil so positioniert, dass Fluid daran gehindert wird, zwischen der Frühverstellungs- und der Spätverstellungskammer durch das vorgesteuerte Ventil und die Feststellschaltung 333 zu strömen. In der zweiten Position liegt kein Verbrennungsmotor-generierter Öldruck in der Leitung 332 an. Das Nichtvorhandensein von Druck in der Leitung 332 ermöglicht es der Feder 331, das vorgesteuerte Ventil so zu positionieren, dass Fluid zwischen der Feststellleitung von der Frühverstellungskammer und der Feststellleitung von der Spätverstellungskammer durch das vorgesteuerte Ventil und eine gemeinsame Leitung strömen kann, sodass die Rotorbaugruppe in die Verriegelungsposition bewegt und dort gehalten wird.
  • Der Verriegelungsstift 325 ist verschiebbar in einer Bohrung in der Rotorbaugruppe 305 angeordnet und weist einen Endabschnitt auf, der durch eine Feder 324 in Richtung einer Vertiefung 327 in der Gehäusebaugruppe 340 vorgespannt ist und in diese passt. Alternativ kann der Verriegelungsstift 325 in der Gehäusebaugruppe 340 angeordnet sein und kann durch die 324 in Richtung einer Vertiefung 327 in der Rotorbaugruppe 305 vorgespannt sein. Das Öffnen und Schließen der hydraulischen Feststellschaltung 333 und die Druckbeaufschlagung der Verriegelungsstiftschaltung 323 sind beide durch das Umschalten/Bewegen des Kolbenventils 309 gesteuert.
  • Das Kolbenventil 309 beinhaltet einen Kolben 311 mit zylindrischen Stegen 311a, 311b und 311c, die verschiebbar in einer Hülse 316 innerhalb einer Bohrung in dem Rotor 305 aufgenommen sind, und stellt Steuerung in der Nockenwelle 326 bereit. Ein Ende des Kolbens berührt eine Feder 315 und das gegenüberliegende Ende des Kolbens berührt eine Impulsbreiten-modulierte Magnetspule mit variabler Kraft (NTS) 307. Die Magnetspule 307 kann auch durch Variieren von Arbeitszyklus, Strom, Spannung oder andere Verfahren, wie zutreffend, linear gesteuert sein. Zusätzlich kann das gegenüberliegende Ende des Kolbens 311 einen Elektromotor oder andere Aktoren berühren oder durch diese beeinflusst sein.
  • Die Position des Kolbens 311 wird durch die Feder 315 und die Magnetspule 307, die durch die Steuerung 12 gesteuert ist, beeinflusst. Weitere Details in Bezug auf die Steuerung des Verstellers sind nachfolgend erörtert. Die Position des Kolbens 311 steuert die Bewegung des Verstellers, einschließlich einer Bewegungsrichtung und einer Bewegungsrate. Zum Beispiel bestimmt die Position des Kolbens, ob der Versteller in Richtung der Frühverstellungsposition, in Richtung einer Halteposition oder in Richtung der Spätverstellungsposition zu bewegen ist. Zusätzlich bestimmt die Position des Kolbens, ob die Verriegelungsstiftschaltung 323 und die hydraulische Feststellschaltung 333 offen (ein) oder geschlossen (aus) sind. In anderen Worten steuert die Position des Kolbens 311 aktiv das vorgesteuerte Ventil 330. Das Kolbenventil 309 weist einen Frühverstellungsmodus, einen Spätverstellungsmodus, einen Nullmodus und einen Feststellmodus auf. Diese Steuermodi können direkt mit Positionierungsregionen assoziiert sein. Somit können es bestimmte Regionen des Kolbenventilhubs dem Kolbenventil ermöglichen, in den Frühverstellungs-, Spätverstellungs-, Null- und Feststellmodi zu arbeiten. In dem Frühverstellungsmodus wird der Kolben 311 zu einer Position in der Frühverstellungsregion des Kolbenventils bewegt, wodurch es Fluid ermöglicht wird, aus der Spätverstellungskammer 303 durch den Kolben 311 weiter zu der Frühverstellungskammer 302 zu strömen, während Fluid daran gehindert wird, die Frühverstellungskammer 302 zu verlassen. Zusätzlich wird die Feststellschaltung 333 aus oder geschlossen gehalten. In dem Spätverstellungsmodus wird der Kolben 311 zu einer Position in der Spätverstellungsregion des Kolbenventils bewegt, wodurch es Fluid ermöglicht wird, aus der Frühverstellungskammer 302 durch den Kolben 311 weiter zu der Spätverstellungskammer 303 zu strömen, während Fluid daran gehindert wird, die Spätverstellungskammer 303 zu verlassen. Zusätzlich wird die Feststellschaltung 333 aus oder geschlossen gehalten. In dem Nullmodus wird der Kolben 311 zu einer Position in der Nullregion des Kolbenventils bewegt, wodurch das Auslassen von Fluid aus jeder von der Frühverstellungs- und der Spätverstellungskammer 302, 303 blockiert wird, während die Feststellschaltung 333 weiter aus oder geschlossen gehalten wird. In dem Feststellmodus wird der Kolben zu einer Position in der Feststellregion bewegt. In dem Feststellmodus treten drei Funktionen gleichzeitig auf. Die erste Funktion in dem Feststellmodus besteht darin, dass sich der Kolben 311 zu einer Position bewegt, in der der Kolbensaum 311b den Strom von Fluid aus der Leitung 312 zwischen den Kolbensäumen 311a und 311b daran hindert, in einer beliebige der anderen Leitungen und in die Leitung 313 einzutreten, wodurch die Steuerungsgewalt des Verstellers effektiv von dem Kolbenventil 309 genommen wird. Die zweite Funktion in dem Feststellmodus ist das Öffnen oder Einschalten der Feststellschaltung 333. Damit hat die Feststellschaltung 333 vollständige Steuerungsgewalt über die Bewegung des Verstellers zu Frühverstellungs- oder Spätverstellungspositionen bis der Flügel 304 eine Zwischenphasenwinkelposition erreicht. Die dritte Funktion in dem Feststellmodus besteht darin, die Verriegelungsstiftschaltung 323 zu belüften, was des dem Verriegelungsstift 325 ermöglicht, in die Vertiefung 327 einzurasten. Die Zwischenphasenwinkelposition, hierin auch als die Mittelverriegelungsposition und auch als die Verriegelungsposition bezeichnet, ist als eine Position definiert, bei der sich der Flügel 304 zwischen einer Frühverstellungswand 302a und einer Spätverstellungswand 303a befindet, wobei die Wände die Kammer zwischen der Gehäusebaugruppe 340 und der Rotorbaugruppe 305 definieren. Die Verriegelungsposition kann eine Position überall zwischen der Frühverstellungswand 302a und der Spätverstellungswand 303a sein und wird durch eine Position von Feststellkanälen 328 und 334 in Bezug auf den Flügel 304 bestimmt. Konkret definiert die Position der Feststellkanäle 328 und 334 in Bezug auf den Flügel 304 eine Position, bei der kein Kanal zu Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 302 und 303 ausgesetzt sein kann, wodurch Kommunikation zwischen den zwei Kammern vollständig ausgeschaltet wird, wenn sich das vorgesteuerte Ventil in der zweiten Position befindet und die Verstellungsschaltung ausgeschaltet ist. Ein Befehlen des Kolbenventils zu der Feststellregion kann in Bezug auf die Hardware-Komponente (Verriegelungsstift), die am Verriegeln des Nockenverstellers, der in der Mittelverriegelungsposition eingerastet ist, beteiligt ist auch als Befehlen einer „Festverriegelung“ oder eines „Festverriegelns“ des Nockenverstellers bezeichnet sein.
  • Auf Grundlage des Arbeitszyklus der Impulsbreiten-modulierten Magnetspule mit variabler Kraft 307 bewegt sich der Kolben 311 zu einer entsprechenden Position entlang seines Hubs. In einem Beispiel, wenn der Arbeitszyklus der Magnetspule mit variabler Kraft 307 ungefähr 30 %, 50 % oder 100 % beträgt, wird der Kolben 311 zu Positionen bewegt, die dem Spätverstellungsmodus, dem Nullmodus bzw. dem Frühverstellungsmodus entsprechen, und das vorgesteuerte Ventil 330 ist mit Druck beaufschlagt und bewegt sich aus der zweiten Position in die erste Position, während die hydraulische Feststellschaltung 333 geschlossen ist, und der Verriegelungsstift 325 ist mit Druck beaufschlagt und freigegeben. Als ein anderes Beispiel, wenn der Arbeitszyklus der Magnetspule mit variabler Kraft 307 auf 0 % gestellt ist, wird der Kolben 311 in den Feststellmodus bewegt, sodass sich das vorgesteuerte Ventil 330 entlüftet und in die zweite Position bewegt, die hydraulische Feststellschaltung 333 geöffnet ist und sich der Verriegelungsstift 325 entlüftet und in die Vertiefung 327 einrastet. Durch Wählen eines Arbeitszyklus von 0 % als die äußerste Position entlang des Kolbenhubs, um die hydraulische Feststellschaltung 333 zu öffnen, das vorgesteuerte Ventil 330 zu öffnen und den Verriegelungsstift 325 zu entlüften und in die Vertiefung 327 einzurasten, wenn Leistung oder Steuerung getrennt werden, kann der Versteller standardmäßig zu einer verriegelten Position wechseln, was die Positionssicherheit des Nockenverstellers verbessert. Es ist anzumerken, dass die vorstehend aufgeführten Prozentwerte für den Arbeitszyklus als nicht beschränkende Beispiele bereitgestellt sind und dass in alternativen Ausführungsformen andere Arbeitszyklen verwendet werden können, um den Kolben des Kolbenventils zwischen den unterschiedlichen Kolbenregionen zu bewegen. Zum Beispiel kann die hydraulische Feststellschaltung 333 bei 100 % Arbeitszyklus alternativ geöffnet sein, das vorgesteuerte Ventil 330 kann entlüftet sein und der Verriegelungsstift 325 kann entlüftet und in die Vertiefung 327 eingerastet sein. In diesem Beispiel kann sich die Feststellregion des Kolbenventils neben der Frühverstellungsregion anstelle der Spätverstellungsregion befinden. In einem anderen Beispiel kann der Feststellmodus bei einem Arbeitszyklus von 0 % liegen und Arbeitszyklen von etwa 30 %, 50 % und 100 % können den Kolben 311 zu Positionen bewegen, die dem Frühverstellungsmodus, dem Nullmodus und dem Spätverstellungsmodus entsprechen. Gleichermaßen befindet sich in diesem Beispiel die Frühverstellungsregion des Kolbenventils neben der Feststellregion.
  • Während ausgewählter Bedingungen kann eine Steuerung eine oder mehrere Regionen des Kolbens durch Variieren des Arbeitszyklus, der zu dem Kolben befohlen ist, und Korrelieren davon mit entsprechenden Änderungen in der Verstellerposition zuordnen. Zum Beispiel kann eine Durchgangsregion zwischen der Feststellregion und der Spätverstellungsregion des Kolbens, hierin auch bezeichnet als die „No-Fly-Zone“ durch Korrelieren von Bewegung des Kolbenventils aus der Feststellregion heraus in die Spätverstellungsregion mit Bewegung des Verstellers aus der Mittelverriegelungsposition in Richtung einer spätverstellten Position zugeordnet sein.
  • 3 zeigt den Versteller 300, der sich in Richtung der Frühverstellungsposition bewegt. Um den Versteller in Richtung der Frühverstellungsposition zu bewegen, wird der Arbeitszyklus des Kolbenventils auf über 50 % und gegebenenfalls auf bis zu 100 % erhöht. Daraus resultierend wird die Kraft der Magnetspule 307 auf den Kolben 311 erhöht und der Kolben 311 wird nach rechts in Richtung einer Frühverstellungsregion bewegt und in einem Frühverstellungsmodus betätigt, bis die Kraft der Feder 315 die Kraft der Magnetspule 307 ausgleicht. In dem gezeigten Frühverstellungsmodus blockiert der Kolbensaum 311a die Leitung 312, während die Leitungen 313 und 314 offen sind. In diesem Szenario sorgen Öldruckimpulse für eine Druckbeaufschlagung der Spätverstellungskammer 303, was Fluid veranlasst, sich aus der Spätverstellungskammer 303 in die Frühverstellungskammer 302 zu bewegen, wodurch der Flügel 304 in der durch den Pfeil 345 gezeigten Richtung bewegt wird. Hydraulikfluid verlässt die Spätverstellungskammer 303 zwischen den Kolbensäumen 311a und 311b durch die Leitung 313 zu dem Kolbenventil 309 und zirkuliert zurück zu der zentralen Leitung 314 und der Leitung 312, die zu der Frühverstellungskammer 302 führt. Das vorgesteuerte Ventil wird in der ersten Position gehalten und blockiert sich die Feststellleitungen 328 und 334.
  • In einem alternativen Beispiel wird der Arbeitszyklus des Kolbenventils auf unter 50 % und gegebenenfalls auf bis zu 30 % verringert, um den Versteller in Richtung der Spätverstellungsposition zu bewegen. Daraus resultierend wird die Kraft der Magnetspule 307 auf den Kolben 311 verringert und der Kolben 311 wird nach links in Richtung einer Spätverstellungsregion bewegt und in einem Spätverstellungsmodus betätigt, bis die Kraft der Feder 315 die Kraft der Magnetspule 307 ausgleicht. In dem Spätverstellungsmodus blockiert der Kolbensaum 311b die Leitung 313, während die Leitungen 312 und 314 offen sind. In diesem Szenario sorgen Öldruckimpulse für eine Druckbeaufschlagung der Frühverstellungskammer 302, was Fluid veranlasst, sich aus der Frühverstellungskammer 302 in die Spätverstellungskammer 303 zu bewegen und dadurch den Flügel 304 in einer Richtung entgegengesetzt zu der durch den Pfeil 345 gezeigten Richtung zu bewegen. Hydraulikfluid verlässt die Frühverstellungskammer 302 zwischen den Kolbensäumen 311a und 311b durch die Leitung 312 zu dem Kolbenventil 309 und zirkuliert zurück zu der zentralen Leitung 314 und der Leitung 313, die zu der Spätverstellungskammer 303 führt. Das vorgesteuerte Ventil wird in der ersten Position gehalten und blockiert sich die Feststellleitungen 328 und 334.
  • Auf diese Weise ermöglichen die Komponenten aus 1-3 ein Verbrennungsmotorsystem, umfassend eine Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung, beinhaltend einen Nocken, einen öldruckbetätigten Versteller, eine Nockenwelle, ein Kolbenventil und eine Magnetspule; einen Nockenpositionssensor, der mit dem Nocken gekoppelt ist; eine Batterie; einen Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor; einen Einlassluftladetemperatursensor; einen Luftmassenstromsensor, und eine Steuerung. Die Steuerung kann computerlesbare Anweisungen, die auf nichtflüchtigem Speicher gespeichert sind, für Folgendes umfassen: als Antwort darauf, dass zumindest ein Diagnose-Flag in Bezug auf Schätzung von Verbrennungsmotoröltemperatur gesetzt ist, Anwenden eines Erregerimpulses für die Magnetspule, um das Kolbenventil zu bewegen, wobei ein Arbeitszyklus des Erregerimpulses dazu eingestellt ist, den Nocken nach außerhalb einer Anschlagsregion zu bewegen; Messen einer Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle nach dem Anwenden über den Nockenpositionssensor; Schätzen eines Nullarbeitszyklus des Spulenventils auf Grundlage des angewendeten Arbeitszyklus; und Schätzen einer Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage einer zugeordneten Beziehung zwischen dem geschätzten Nullarbeitszyklus und der gemessenen Winkelgeschwindigkeit. Die Steuerung kann ferner Anweisungen zum Beschränken von jedem von einem oberen und einem unteren Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert auf Grundlage der geschätzten Verbrennungsmotoröltemperatur beinhalten, wobei der obere Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert verringert wird und der untere Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert angehoben wird, wenn die geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur einen Temperaturschwellenwert übersteigt. Zumindest ein Diagnose-Flag, das mit der Schätzung der Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung steht, kann als Antwort auf eines von Degradation des Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensors, Degradation des Einlassluftladetemperatursensors, Degradation des Luftmassenstromsensors, Beschädigung des Speichers und eine Verbrennungsmotor-Warmstartbedingung eingestellt sein. In einem Beispiel ist die zugeordnete Beziehung in dem Speicher gespeichert und verwendet eine letzte geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur, den geschätzten Nullarbeitszyklus und die gemessene Winkelgeschwindigkeit als Eingänge. Ferner kann der Nocken einer von einem Einlassnocken und einem Auslassnocken sein, wobei die Steuerung ferner Anweisungen zum Auswählen des Einlassnockens, wenn die Verbrennungsmotorsteuerung einen Einlassnockenverschiebebefehl bereitstellt, und zum Auswählen eines Auslassnockens, wenn die Steuerung einen Auslassnockenverschiebebefehl bereitstellt, beinhaltet. Der Nullarbeitszyklus kann eine Arbeitszyklusmenge beinhalten, die in null Winkelgeschwindigkeit für die VCT-Vorrichtung außerhalb einer Anschlags- oder einer Stiftverriegelungsposition resultiert. Ferner kann die Steuerung weitere Anweisungen für Folgendes beinhalten: als Antwort darauf, dass kein Diagnose-Flag, das mit der Schätzung der Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung steht, eingestellt ist, Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage eines Ausgangs von einem oder mehreren von dem Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor, dem Einlassluftladetemperatursensor und dem Luftmassenstromsensor.
  • Unter Bezugnahme auf 4 ist eine beispielhafte Routine 400 zum Schätzen von EOT über eine zugeordnete Beziehung zwischen befohlenem Magnetspulenarbeitszyklus und Verbrennungsmotoröltemperatur beschrieben. Die Routine 400 kann durch eine Verbrennungsmotorsteuerung, wie etwa die Steuerung 12 aus den 1-3 bei Eingabebedingungen für EOT-Schätzung ausgeführt werden, wenn EOT-Mengen, die über bestehende Verbrennungsmotorsensoren gemessen oder abgeleitet werden, nicht zuverlässig sein können.
  • Bei 402 beinhaltet die Routine Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Diese können zum Beispiel Bestimmen, ob der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist oder läuft, und Messen von Parametern wie etwa Verbrennungsmotordrehzahl, Verbrennungsmotortemperatur, Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, -druck, -luftfeuchtigkeit usw.), Drehmomentbedarf, Krümmerdruck, Krümmerluftstrom, Abgaskatalysatorbedingungen, Öltemperatur, Öldruck, Abkühlzeit (abgelaufene Zeit seit dem letzten Abschalten des Verbrennungsmotors) usw. beinhalten.
  • Bei 404 kann bestimmt werden, ob die Bedingungen für die EOT-Schätzung erfüllt wurden. In einem Beispiel kann die EOT-Schätzung als Antwort auf einen Verbrennungsmotorstart ausgelöst werden. In einem anderen Beispiel kann die EOT-Schätzung durchgeführt werden, während der Verbrennungsmotor läuft, wie etwa wenn ein Schwellenwert für die Zeit (oder die Dauer) von Fahrzeugfahrt seit einer letzten EOT-Schätzung abgelaufen ist. Somit kann EOT-Schätzung erforderlich sein, wenn ein Verbrennungsmotor läuft oder unmittelbar bevor ein Verbrennungsmotor gestartet wird (oder zu diesem Zeitpunkt), für Schätzung von (tatsächlichem) Drehmoment, Ladesteuerung, Bestimmen von variabler Steuerung der Nockenwellen (oder des Ventils), Planen und Schätzen von positive Kurbelgehäusebelüftung, Überwachung der Lebensdauer des Öls, Antriebsstrangbeschränkung und Antriebsstrangschutz. Zum Beispiel kann EOT-Schätzung als Antwort darauf ausgelöst werden, dass eine Verbrennungsmotorsteuerung die Gesamtreibungs- und -pumpdrehmomentverluste des Verbrennungsmotors berechnen muss, was dann zum Berechnen des Gesamtkurbelwellendrehmomentverlusts und danach des Verbrennungsmotordrehmomentausgangs verwendet wird. Als ein anderes Beispiel kann EOT-Schätzung nach dem Ablauf eines Schwellenwerts für die Dauer des Verbrennungsmotorbetriebs für Antriebsstrangbegrenzung und -schutz ausgelöst werden, um so Überhitzung oder Unterhitzung des Antriebsstrangs zu reduzieren.
  • Wenn die Bedingungen für die EOT-Schätzung bei 406 nicht erfüllt sind, wird die Verbrennungsmotorsteuerung die EOT nicht messen oder ableiten. Wenn zum Beispiel der Verbrennungsmotor abgeschaltet wurde, bleibt der Verbrennungsmotor abgeschaltet. Gleichermaßen, wen der Verbrennungsmotor läuft, wird der Verbrennungsmotor weiter laufen, ohne den letzten EOT-Schätzwert, der in dem Speicher der Verbrennungsmotorsteuerung gespeichert ist, zu aktualisieren. Ferner fährt die Verbrennungsmotorsteuerung damit fort, Verbrennungsmotoraktoren auf Grundlage der letzten geschätzten EOT, die in dem Speicher der Steuerung gespeichert ist, einzustellen. Zum Beispiel können Drehmomentausgang und Antriebsstrangbegrenzung auf Grundlage der letzten geschätzten EOT durchgeführt werden.
  • Wenn die Bedingungen für die EOT-Schätzung bei 408 erfüllt sind, prüft die Steuerung auf verschiedene Fehler-Flags, die durch entsprechende Merkmale des Verbrennungsmotorsystems generiert werden, wobei die Fehler-Flags anzeigen, ob der (letzte) gemessene/angeleitete EOT-Wert zuverlässig ist. Zum Beispiel kann die Steuerung alle Diagnose-Codes und -Flags abrufen, die eingestellt wurden, und bestimmen, ob ein beliebiger/beliebiges davon mit EOT-Schätzung verbunden ist. Somit kann EOT direkt über einen EOT-Sensor gemessen werden, der mit einer Verbrennungsmotorölwanne gekoppelt ist. Derartige EOT-Sensoren können jedoch kostspielig und verschleißanfällig sein. Daher kann bei einigen Verbrennungsmotorsystemen die EOT indirekt über einen oder mehrere andere Verbrennungsmotorsensoren abgeleitet werden, wie etwa einen Ansaugluftladetemperatur (ACT)-Sensor und/oder einen Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (ECT)-Sensor und/oder einen Ansaugluftmassenstrom (MAF)-Sensor. Dabei kann die EOT auf Grundlage des Ausgangs von einem oder mehreren von dem ACT-Sensor, dem ECT-Sensor und dem MAF-Sensor und einem letzten EOT-Schätzwert, der in dem Speicher der Steuerung gespeichert ist, wie etwa in dem KAM, abgeleitet werden.
  • Schätzen von EOT auf Grundlage von einem oder mehreren von dem ACT-Sensor, dem ECT-Sensor und dem MAF-Sensor beinhaltet.
  • Als ein Beispiel können die abgerufenen Fehler-Flags ein Fehler-Flag für einen KAM-Fehler beinhaltet, das anzeigt, dass der nichtflüchtige Speicher der Steuerung (z. B. der KAM) beschädigt ist und daher eine beliebige Variable, die in dem KAM gespeichert ist, unzuverlässig ist. In noch anderen Beispielen kann das Fehler-Flag einen fehlerhaften Zustand in dem elektronischen Steuermodul des Verbrennungsmotors anzeigen, der nicht auf den Keep-Alive-Speicher beschränkt ist.
  • Als ein anderes Beispiel kann das Fehler-Flag eine Degradation eines Sensors beinhalten, der dazu verwendet wird, die Verbrennungsmotoröltemperatur direkt oder indirekt zu messen. Zum Beispiel kann ein Fehler-Flag eines ACT-Sensors abgerufen werden, das entweder anzeigt, dass ein Luftladetemperatur (ACT)-Sensor, der mit dem Verbrennungsmotoransaugkanal gekoppelt ist, beeinträchtigt ist, dass der Ausgang des ACT-Sensor beschädigt ist, oder dass die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen so sind, dass eine auf Grundlage eines Ausgangs des ACT-Sensors geschätzte EOT nicht zuverlässig ist. ACT kann als ein Eingang für ein thermisches Modell verwendet werden, das dazu verwendet wird, die EOT abzuleiten, wobei ACT als ein Ersatz für die Umgebungstemperatur verwendet wird. Der ACT-Wert kann nicht zuverlässig sein, wenn der ACT-Sensor beeinträchtigt oder ausgefallen ist oder die Datenübertragung zwischen dem ACT-Sensor und dem PCM beschädigt ist (wie etwa aufgrund von KAM-Beschädigung). In einem Beispiel können die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen so sein, dass der Ausgang des ACT-Sensors für die ACT-Schätzung zuverlässig ist, aber für die EOT-Schätzung nicht zuverlässig ist.
  • Als noch ein anderes Beispiel kann das Fehler-Flag ein Fehler-Flag eines ECT-Sensors beinhalten, das entweder anzeigt, dass ein Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (ECT)-Sensor, der mit dem Verbrennungsmotorkühlmittelsystem gekoppelt ist, beeinträchtigt ist, dass der Ausgang des ECT-Sensor beschädigt ist, oder dass die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen so sind, dass eine auf Grundlage eines Ausgangs des ECT-Sensors geschätzte EOT nicht zuverlässig ist. In einem Beispiel können die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen so sein, dass der Ausgang des ECT-Sensors für die ECT-Schätzung zuverlässig ist (wie etwa zum Schätzen einer Verbrennungsmotortemperatur), aber für die EOT-Schätzung nicht zuverlässig ist. Als ein Beispiel kann der Ausgang des ECT-Sensors während einer Verbrennungsmotorwarmstartbedingung nicht zuverlässig sein, kann aber während einer Verbrennungsmotorkaltstartbedingung zuverlässig sein. Zum Beispiel kann der während des Fahrzeugstarts geschätzte ECT-Wert nicht ausreichend schnell an die Steuerung übertragen werden, sodass daraus resultierend die EOT-Ableitungslogik mit einem ECT-Standardwert (wie etwa einen Standardwert von 60 Grad Celsius) initialisiert werden kann. Während dies Verbrennungsmotorkaltstarts nicht beeinflusst, kann während Warmstarts, bei denen der tatsächliche ECT-Wert wesentlich höher als der Standardwert ist (z. B. wenn der tatsächliche ECT-Wert bei oder über 190 Grad Celsius liegt), die geschätzte EOT um ~50 % von ihrem wahren Wert abweichen, da der anfängliche Wert/Standardwert der ECT bei der Initialisierung des abgeleiteten thermischen EOT-Modells (anstelle des tatsächlichen ECT-Werts) verwendet wird.
  • Als noch ein anderes Beispiel kann das Fehler-Flag ein Fehler-Flag eines MAF-Sensors beinhalten, das entweder anzeigt, dass ein Luftmassenstrom (MAF)-Sensor, der mit dem Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, beeinträchtigt ist, dass der Ausgang des MAF-Sensor beschädigt ist, oder dass die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen so sind, dass eine auf Grundlage eines Ausgangs des MAF-Sensors geschätzte EOT nicht zuverlässig ist. In einem Beispiel können die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen so sein, dass der Ausgang des MAF-Sensors für die MAF-Schätzung zuverlässig ist (wie etwa zum Schätzen einer Ansaugladeluftmenge oder eines Ansaugladeluftstroms), aber für die EOT-Schätzung nicht zuverlässig ist.
  • In noch einem anderen Beispiel, bei dem das Fahrzeug mit einem EOT-Sensor ausgestattet ist, kann das Fehler-Flag ein Fehler-Flag eines EOT-Sensors beinhalten, das entweder anzeigt, dass der EOT-Sensor, der mit der Verbrennungsmotorölwanne gekoppelt ist, beeinträchtigt ist, oder dass der Ausgang des EOT-Sensors beschädigt ist.
  • In einem Beispiel, während Verbrennungsmotorstarts, kann eine Verbrennungsmotorsteuerung eine Kombination der Abkühlzeit, der gemessenen Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur und der letzten Probe der EOT vor dem Abschalten des Verbrennungsmotors, die in dem KAM gespeichert ist, verwenden, um einen anfänglichen Schätzwert für die EOT-Ableitungslogik zu berechnen. Wenn entweder der letzte EOT-Wert oder die Abkühlzeit aufgrund eines KAM-Fehlers korrupt ist, wenn der ECT-Sensor beeinträchtigt ist oder wenn das Verbrennungsmotorkühlmittel wesentlich wärmer als das Verbrennungsmotoröl ist (wie dies während Verbrennungsmotorwarmstarts auftreten kann), dann kann der anfängliche EOT-Schätzwert fehlerhaft sein. Dies kann zu einem ungenauen abgeleiteten EOT-Wert während der ersten Minuten des Fahrzeugbetriebs führen. Ein KAM-Fehler würde ebenfalls den gleichen Effekt erzielen. Wenn zum Beispiel die Batterie von dem PCM getrennt ist, sodass der KAM zurückgesetzt ist, wird der Abkühl-Timer zurückgesetzt und die Initialisierung der abgeleiteten EOT, die von der Abkühlzeit abhängt, ist ungenau. In noch anderen Beispielen kann bei 410 bestimmt werden, ob eine Verbrennungsmotorwarmstartbedingung vorhanden ist.
  • Wenn kein EOT-Fehler erkannt wird, so wie dies auftreten kann, wenn keine Fehler-Flags in Bezug auf EOT-Schätzung abgerufen sind (oder wenn eine Verbrennungsmotorwarmstartbedingung nicht bestätigt ist), dann beinhaltet die Routine bei 412 ein Schätzen oder Messen von EOT über ein beliebiges oder mehrere der Standardverfahren zur EOT-Schätzung. Zum Beispiel kann die EOT direkt auf Grundlage des Ausgangs des EOT-Sensors gemessen werden. Als ein anderes Beispiel kann die EOT von gemessener ACT oder gemessener ECT oder gemessenem MAF abgeleitet sein. Das thermische Modell für die EOT-Ableitungslogik kann gemäß der folgenden Gleichung wie folgt zusammengefasst werden: EOT = EOT_ss + K_ect * ( ect − 200 ) + k_amb * ( act − 100 )
    Figure DE102018123649A1_0001
    wobei EOT_ss ein eingestellter Endwert der EOT ist, berechnet (über eine 2-D-Lookup-Tabelle) auf Grundlage von Verbrennungsmotordrehzahl und Verbrennungsmotorlast. EOT wird dann tiefpassgefiltert, um den finalen Wert EOT_filt zu erhalten, der durch die Antriebsstrangmerkmale verwendet wird. Die Zeitkonstante dieses Tiefpassfilters ist auch von der Verbrennungsmotordrehzahl abhängig. Somit ist die EOT-Ableitungsberechnung zusätzlich zu der ECT und der ACT während des normalen Betriebs auf mehrere Arten von der Verbrennungsmotordrehzahl abhängig.
  • Dann, bei 414, kann die Steuerung einen oder mehrere Verbrennungsmotordrehmomentaktoren auf Grundlage der geschätzten EOT einstellen. Zum Beispiel kann die Steuerung den geschätzten EOT mit oberen und unteren Schwellenwerten vergleichen und auf Grundlage des Vergleichs kann die Steuerung einen Verbrennungsmotordrehmomentaktor, sowie eine Menge und eine Richtung für die Einstellung des gewählten Drehmomentaktors auswählen. Als ein Beispiel kann als Antwort darauf, dass die geschätzte EOT höher als ein oberer Schwellenwert ist, ein Verbrennungsmotorausgang beschränkt sein, ein Ladedruck kann beschränkt sein und/oder ein Verbrennungsmotordrehmoment, das auf eine Drehmomentanforderung durch eine Bedienperson bereitgestellt ist, kann beschränkt sein. Als ein anderes Beispiel kann eine Verbrennungsmotorleerlaufdrehzahl beschränkt sein, um Verbrennungsmotorüberhitzung zu reduzieren, sowie für Schutz bei niedriger Verbrennungsmotoröltemperatur. Als noch ein anderes Beispiel können obere und untere Grenzwerte von Verbrennungsmotordrehzahl eines zulässigen Verbrennungsmotordrehzahlbereichs beschränkt sein (z. B. durch Reduzieren des oberen Schwellenwerts der Verbrennungsmotordrehzahl und/oder Anheben des unteren Schwellenwerts der Verbrennungsmotordrehzahl), wenn die EOT zu niedrig ist (z. B. unter einem unteren Schwellenwert) oder zu hoch ist (z. B. über einem oberen Schwellenwert), um den Verbrennungsmotor vor extremen Temperaturbedingungen zu schützen.
  • Zurück zu 410 kann, wenn ein EOT-Fehler erkannt wird, wie etwa wenn ein Flag oder Diagnose-Code entsprechend der EOT-Schätzung gesetzt ist (oder wenn Warmstartbedingungen bestätigt sind), abgeleitet werden, dass der Speicher und/oder Sensorsignale, die bei der Berechnung von EOT relevant sind, beschädigt und unzuverlässig sind. Während dieser Bedingungen kann ein alternativer Ansatz verwendet werden, um die EOT abzuleiten, um so Steuerung von Verbrennungsmotordrehmoment und Antriebsstrangtemperatur zu ermöglichen. Wie hierin nachfolgend ausgeführt, haben die Erfinder erkannt, dass während dieser Bedingungen die Temperaturabhängigkeit des Ölsteuerventils (OCV) des Systems zur variablen Nockenwellensteuerung (VCT), konfiguriert als ein Magnetventil, ausgenutzt werden kann, um das OCV als einen EOT-Sensor zu verwenden.
  • Es versteht sich, dass, während die dargestellte Routine EOT-Schätzung durch Nutzung eines OCV eines VCT-Systems OCV zeigt, in noch anderen Beispielen das Verfahren zur EOT-Schätzung als ein Hauptwerkzeug verwendet werden kann, um die Verbrennungsmotoröltemperatur zu schätzen. Alternativ kann das Verfahren in Verbindung mit den bestehenden Werkzeugen als ein Hilfsverfahren verwendet werden, um als eine zusätzliche EOT-Quelle zu dienen, die in Situationen verwendet werden kann, in denen die durch die Sensoren bereitgestellten EOT-Mengen nicht zuverlässig sind oder wenn durch die bestehenden Werkzeuge bereitgestellte EOT-Mengen nicht zuverlässig sein können.
  • Wenn ein beliebiger EOT-Fehler erkannt wird, dann beinhaltet das Verfahren bei 416 Anwenden eines Erregungsprofils (wie etwa eines Erregungssignals oder eines Erregungsimpulses in der Form eines Nockenpositionsbefehls, einer Spannung, eines elektrischen Stroms oder eines Impulsbreiten-modulierten Arbeitszyklus) für einen Einlass- oder einen Auslassnocken der VCT-Vorrichtung. Konkret wird das Erregungssignal für das Magnetventil zur variablen Nockenwellensteuerung, das mit dem Einlass- oder dem Auslassnocken gekoppelt ist, angewendet. Das Erregungsprofil oder der Erregungsimpuls, das/der angewendet wird, kann eine Amplitude, eine Frequenz und eine Dauer der Anwendung beinhalten. Die Steuerung kann eine Batterie, die mit dem Verbrennungsmotor oder der Kraftübertragung gekoppelt ist (wie etwa eine Batterie, die mit der Lichtmaschine des Verbrennungsmotors gekoppelt ist, oder eine Batterie eines Elektromotors, gekoppelt mit dem Verbrennungsmotor) als eine Stromquelle verwenden, um einen Impulsbreitenmodulations (PWM)-Arbeitszyklus für die Magnetspule des Ölsteuer(kolben)ventils (der VCT-Vorrichtung) anzuwenden, wobei der PWM-Arbeitszyklus einen Strom durch die Magnetspule treibt, um eine Position des Kolbenventils zu variieren. Der PWM-Arbeitszyklus kann so ausgewählt sein, dass ein Nullarbeitszyklus des OCV bestimmt werden kann. Insbesondere bewegt der angewendete Arbeitszyklus den einen von dem Einlass- und Auslassnocken nach außerhalb einer Anschlagsposition (oder Stiftverriegelungsposition). So wie hierin verwendet, bezieht sich der Nullarbeitszyklus auf eine Arbeitszyklusmenge, die in null Winkelgeschwindigkeit für die VCT-Vorrichtung außerhalb der Anschlags- oder der Stiftverriegelungsposition resultiert. Zum Beispiel kann ein Nockenpositionsreferenzbefehl für eine VCT-Steuerung mit geschlossenem Kreislauf bereitgestellt sein, sodass die Nockenposition auf einem vorbestimmten Sollwert gehalten wird. Der Nullarbeitszyklus kann dann auf Grundlage des PWM-Arbeitszyklus bestimmt werden, der durch die VCT-Steuerung für die Magnetspule angewendet wird, um die Nockenposition auf dem Ort des Sollwerts zu halten. Auf diese Weise kann Anwenden des Erregungssignals ein Anwenden, über eine Steuerung mit geschlossenem Kreislauf, eines Referenzwinkelpositionsbefehls beinhalten, um die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle der VCT-Vorrichtung zu variieren. Dann kann die Steuerung die Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit und den Arbeitszyklus (oder die Spannung oder den elektrischen Strom des Erregungssignals), der durch die Steuerung mit geschlossenem Kreislauf auf die Magnetspule angewendet wird, messen. In einem anderen Beispiel kann der PWM-Arbeitszyklus direkt ohne Verwenden einer Steuerung mit geschlossenem Kreislauf eingestellt werden, um den Nullarbeitszyklus zu bestimmen. Arbeitszyklusimpulse mit schrittweise zunehmenden Größen können für das Ölsteuermagnetventil für feste Zeiträume angewendet werden und das gemessene Nockenpositionssignal kann überwacht werden, um den Nullarbeitszyklus zu bestimmen. Ferner noch kann Anwenden des Erregungssignals ein Anwenden eines/einer schrittweise zunehmenden Arbeitszyklus, Spannung oder elektrischen Stroms zu der Magnetspule des Kolbenventils und ein Messen der Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit nach jeder schrittweisen Zunahme beinhalten.
  • In einem Beispiel kann das angewendete Erregungsprofil (das als ein Arbeitszyklus, eine Spannung oder ein elektrischer Strom angewendet werden kann) von dem jeweiligen Ansatz oder Parameter abhängig sein, der verwendet werden soll, um die EOT abzuleiten. Zum Beispiel kann für einen Ansatz auf Grundlage eines Nullarbeitszyklus das Erregungsprofil ein Schrittreferenzbefehl sein, so wie unter Bezugnahme auf das Beispiel aus 5 (bei 504) ausgearbeitet. Das Erregungsprofil kann ein Rampenbefehl mit einer spezifischen befohlenen Nockendrehzahl sein. Darin kann der Nullarbeitszyklusansatz ein beschränkender oder spezieller Falls davon sein, wobei ein spezifischer Rampenbefehl eine befohlene Nockendrehzahl von 0 Grad pro Sekunde aufweist.
  • In einem Beispiel kann die Steuerung zwischen dem Einlassnocken und dem Auslassnocken zum Anwenden des Erregungsprofils auf Grundlage der Fähigkeit, das Erregungsprofil auf eine berührungslose Weise anzuwenden, wählen. Das heißt, ohne die Fähigkeit, einen Erregungsimpuls (der sich mit dem VCT-System für einen kurzen Zeitraum überlagert) anzuwenden und stattdessen die VCT-Befehlsprofile zu verwenden, die dem normalen Betrieb des Verbrennungsmotors innewohnen. In diesem Fall kann die Steuerung den Einlassnocken wählen, wenn der Verbrennungsmotor eine Einlassnockenbewegung anfordert, und den Auslassnocken wählen, wenn die Verbrennungsmotorsteuerung eine Auslassnockenbewegung anfordert.
  • Die Erfinder hierin haben erkannt, dass eine Beziehung oder eine definierte Zuordnung zwischen dem PWM-Arbeitszyklus (DC), der für die Magnetspule des Kolbenventils angewendet wird, und der Winkelgeschwindigkeit des Nockenrads besteht. Ferner kann diese Zuordnung durch Anwenden eines bekannten PWM-Arbeitszyklussignals und Messen der resultierenden Nockenradwinkelgeschwindigkeit, wobei ein konstanter Magnetspulenwiderstand und eine bekannte Batteriespannung angenommen werden, gekennzeichnet sein. Insbesondere ändert der PWM-Arbeitszyklus die Position des Kolbenventils, was wiederum den Öldruck innerhalb der Druckkammern des OCV einstellt, was wiederum die Winkelgeschwindigkeit des Nockenrads relativ zu der Nockenwelle antreibt. Die Winkelgeschwindigkeit des Nockenrads kann dann durch verwenden des Nockenpositionssensors gemessen werden. Da der Magnetspulenwiderstand mit der Magnetspulentemperatur variiert, ist der Magnetspulenwiderstand kein konstanter Term, sondern variiert stattdessen mit der Magnetspulentemperatur. Ferner wird der Magnetspulenwiderstand durch die Nähe des Verbrennungsmotoröls zu der Magnetspule größtenteils durch die Verbrennungsmotoröltemperatur in der Nähe des OCV bestimmt. Somit kann durch Zuordnen der Beziehung die EOT zuverlässig abgeleitet werden, ohne einen der Standardsensoren wie etwa einen EOT-Sensor, einen ECT-Sensor oder einen ACT-Sensor zu erfordern. Insbesondere kann nach dem Anwenden eines Erregungssignals auf das Magnetventil einer VCT-Vorrichtung die EOT aus einer zugeordneten Beziehung, gespeichert in nichtflüchtigem Speicher, geschätzt werden, wobei die Zuordnung Nockenwellenmagnetspulen-Arbeitszyklus und Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit der VCT-Vorrichtung mit Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung setzt. Das Zuordnen der Beziehung beinhaltet ferner ein Zuordnen einer Beziehung zwischen der EOT und dem Nullarbeitszyklus des OCV.
  • Bei 417 beinhaltet das Verfahren ein Bestimmen einer Nockenposition und/oder einer Nockendrehzahl, wenn der PWM-Arbeitszyklus angewendet wird. Zum Beispiel kann sich die Steuerung auf einen Ausgang eines Nockenpositionssensors beziehen, der mit dem erregten Einlassnocken oder Auslassnocken gekoppelt ist, um eine Änderung der Position des Nockens aus einer anfänglichen Position, bevor der PWM-Arbeitszyklus angewendet wurde, zu einer finalen Position, nachdem der Erregungsimpuls angewendet ist, zu bestimmen. In einem anderen Beispiel kann der Ausgang des Nockenpositionssensors verwendet werden, eine Richtung von Nockenbewegung und eine Änderungsrate der Nockenposition (wie etwa eine Änderungsrate der Nockenposition in entweder in Richtung einer Spätverstellungs- oder einer Frühverstellungsposition) zu bestimmen. Noch ferner kann der Nockenpositionssensor dazu verwendet werden, die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle zu messen.
  • Bei 418 beinhaltet das Verfahren ein bestimmen eines Nullarbeitszyklus entsprechend dem OCV auf Grundlage des PWM-Arbeitszyklus, der für die Magnetspule angewendet wird. Der Nullarbeitszyklus bezieht sich auf den Arbeitszyklus, der für die Magnetspule angewendet werden muss, um die Nockenposition bei einer konstanten Position zu halten (ohne die Stiftverriegelungspositionen wie etwa 0 Grad oder die Mittelverriegelungsposition, wobei der Verriegelungsmechanismus die Nockenposition konstant hält, ohne einen Arbeitszykluseingang zu benötigen). Die Nullzyklusbestimmung kann über eines von mehreren Verfahren erfolgen. Zum Beispiel wird der Nullarbeitszyklus über Tiefpassfilterung des angewendeten PWM-Arbeitszyklus bei 420 bestimmt. Als ein anderes Beispiel wird der Nullarbeitszyklus über Kalman-Filterung des PWM-Arbeitszyklus bei 422 bestimmt (hierin auch als eine rekursives Verfahren der kleinsten Quadrate bezeichnet). Insgesamt berechnet die Steuerung den Nullarbeitszyklus oder den Arbeitszyklus, der erforderlich ist, um eine befohlene Änderungsrate der Nockenposition zu erreichen.
  • Das Bestimmen des Nullarbeitszyklus durch Tiefpassfilterung des PWM-Arbeitszyklus bei 420 beinhaltet ein Anwenden eines Schrittnockenpositionsreferenzbefehls für das Nockenrad, sodass das Nockenrad zu einer Position befohlen wird, die sich von der Anschlagsposition oder der Mittelverriegelungsposition unterscheidet (wie etwa in der Frühverstellungsposition von 10-30 Grad). Die Nockenposition und/oder die Nockendrehzahl können während der Bewegung überwacht werden, wie etwa über einen Nockenpositionssensor, der mit dem einen Nockenpositionssensor, der mit dem Nocken gekoppelt ist, und wenn die Nockenposition und/oder die Nockendrehzahl einen Schwellenwert erreicht, kann der Tiefpassfilter, der auf den PWM-Arbeitszyklus einwirkt, angeschaltet werden. Alternativ kann ein Timer verwendet werden, um den Tiefpassfilter anzuschalten. Wenn ein Timer gestartet ist, kann jedoch ein Schwellenwert für den Timer konservativ ausgewählt werden, um sicherzustellen, dass sich das Nockenrad in einer stationären Position befindet, wenn der Filter angeschaltet ist. Der Tiefpassfilter kann als nicht beschränkendes Beispiel ein Mittelungsfilter, ein Filter mit gleitendem Mittelwert (FIR) oder ein IIR-Filter sein. Der Tiefpassfilter kann die Hochfrequenzkomponenten des Signals herausfiltern und kann eine DC-Verstärkung von eins aufweisen. Andere Arten von Filtern können ebenfalls verwendet werden. Nachdem eine vorbestimmte Menge von Filterungszeit, die von der Art und der Zeitkonstante des gewählten Filters abhängig sein kann (z. B. könnte die Filterungszeit auf bis zu 100 ms heruntergehen, wenn ein IIR-Filter verwendet wird, oder könnte 1 s oder mehr betragen, wenn ein FIR-Filter verwendet wird), abgelaufen ist, kann der Ausgang des Tiefpassfilters abgerufen werden und als ein Eingang verwendet werden, um einen Nullarbeitszykluswert (DC_null-Wert) zu bestimmen, der in ein Modell, eine Lookup-Tabelle oder einen Algorithmus eingegeben wird, um eine geschätzte EOT (EOT_est) anzuleiten, wie nachfolgend erörtert.
  • Das Bestimmen des Nullarbeitszyklus über Kalman-Filterung bei 422 beinhaltet ein Anwenden von rekursiver Schätzung der kleinsten Quadrate (RLS), um den PWM-Arbeitszyklus und Nockendrehzahlmessungen an einen Operator einer Lookup-Tabelle anzupassen und den DC_null-Wert über die Lookup-Tabelle zu schätzen. Ein RLS-Schätzer kann verwendet werden, um eine 1-dimensionale Lookup-Tabelle zu erhalten, die Nockendrehzahl zu dem PWM-Arbeitszyklus zuordnet. Die Lookup-Tabelle kann zumindest 2 Eingabe-Haltepunkte aufweisen und die Eingabedomäne kann eine Nockendrehzahl von null abdecken. Als ein nicht beschränkendes Beispiel können die Eingabe-Haltepunkte als [-23 0 10,5] in [°/s] ausgewählt sein, sodass die Eingabedomäne eine Nockendrehzahl von Null abdeckt. In diesem Fall können die Einträge der Lookup-Tabelle durch den RLS-Schätzer mit einem ähnlichen Schrittnockenpositionsbefehl wie bei dem Verfahren mit Tiefpassfilterung (aus 420) geschätzt sein und der Eintrag entsprechend der Nockendrehzahl von null kann einen genauen Schätzwert des DC_null-Werts bereitstellen, der dazu verwendet werden kann, EOT est abzuleiten.
  • Bei 424 beinhaltet das Verfahren ein Schätzen der EOT unter Verwendung einer Zuordnung zwischen dem bestimmten Nullarbeitszyklus und der EOT. Darin wird der berechnete Nullarbeitszyklus durch eine Zuordnungsfunktion geleitet, die eine Zuordnung auf Grundlage einer Lookup-Tabelle oder eine andere funktionale Beziehung sein kann, um die EOT zu schätzen. Die Zuordnung zwischen dem Nullarbeitszyklus und der EOT kann vorkalibriert sein, wie unten beschrieben. Das Zuordnen kann ein vorkalibriertes Zuordnen sein, das den geschätzten Nullarbeitszyklus als einen Eingang verwendet und die geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur als einen Ausgang erzeugt. In einem Beispiel ist die zugeordnete Beziehung zwischen dem Nockenwellenarbeitszyklus, der Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit und der Verbrennungsmotoröltemperatur in dem vollständigen Betriebsbereich des Verbrennungsmotors in der Form einer Lookup-Tabelle oder einer anderen mathematischen Beziehung aus einer Vorkalibrierungsprozedur, die in einem Prüffahrzeug oder einer Prüfstandumgebung ausgeführt wird, verfügbar, wobei genaue Verbrennungsmotoröltemperaturmessungen verfügbar sind.
  • Wie vorstehend erörtert, sind die PWM-Spannung, die für die Magnetspule des Kolbenventils (das OCV) angewendet wird, und der Magnetspulenwiderstand die zwei unabhängigen variablen, die die Winkelgeschwindigkeit des Nockenrads steuern. Da die Batteriespannung jedoch bekannt ist und der Magnetspulenwiderstand größtenteils durch die EOT bestimmt ist, können wir den Arbeitszyklus von PWM (DC) und EOT als die unabhängigen Variablen behandeln und eine zuordnende Beziehung bilden, um den Aktor gemäß der Gleichung (1) wie folgt zu charakterisieren: N O C K E N D R E H Z A H L = F ( E O T , D C ) .
    Figure DE102018123649A1_0002
  • Ein umgekehrtes Modell in Bezug auf EOT ist als nächstes charakterisiert, da die Winkelgeschwindigkeit des Nockenrads über einen Nockenpositionssensor messbar ist und der für die Magnetspule angewendete PWM-DC bekannt ist. Das umgekehrte Modell kann dazu verwendet werden, die EOT unter Verwendung der angewendeten PWM-DC und der gemessenen Winkelnockendrehzahl gemäß der nachfolgenden Gleichung (2) zu berechnen: E O T e s t = F − 1 ( N O C K E N D R E H Z A H L , D C )
    Figure DE102018123649A1_0003
    wobei EOTest die geschätzte EOT ist und F-1 das umgekehrte Modell ist, das in Bezug auf die EOT angewendet wird.
  • In einem Beispiel kann die EOT-Schätzung bei einer vordefinierten Nockendrehzahl ausgeführt werden, um die Berechnung zu vereinfachen und sie für die Umsetzung praktikabler zu machen. Wenn zum Beispiel die Nockendrehzahl gleich null ist, kann die Schätzung wie folgt auf die Gleichung (3) reduziert werden: E O T e s t = F n u l l − 1 ( D C n u l l ) ,
    Figure DE102018123649A1_0004
    wobei F n u l l − 1 ( X ) = F − 1 ( 0, X ) ,
    Figure DE102018123649A1_0005
    und DCnull ist der Nullarbeitszyklus (das heißt, der Arbeitszyklus produziert null Winkelgeschwindigkeit des Nockenrads). Es versteht sich, dass, obwohl das Verfahren aus 4 EOT auf Grundlage einer zugeordneten Beziehung zu einem Nullarbeitszyklus und einer Nullnockendrehzahl zuordnet, in alternativen Beispielen die Zuordnung gleichermaßen (durch Anpassen der entsprechenden Gleichungen (1) - (3)) für einen beliebigen Nockendrehzahlwert, der innerhalb der Bandbreite des Nockenpositionssensors liegt, angepasst sein kann. In anderen Worten kann die Gleichung (3) verallgemeinert sein, sodass sie andere Nockendrehzahlen als null innerhalb der Bandbreite des Nockenpositionssensors beinhaltet.
  • 5 zeigt eine Nullzyklusbestimmung bei der Zuordnung 500. Insbesondere stellen die Verläufe 502-508 aus der Zuordnung 500 eine Nullzyklusbestimmung sowohl über Tiefpassfilterung als auch über Kalman-Verfahren, erörtert bei 4 (bei 422 und 424) dar, um einen DC_null-Wert bei einem 2014er Ford KA als Prüffahrzeug mit einem 1,5-1-PFI-Sigma-Verbrennungsmotor mit einer Verbrennungsmotordrehzahl von 1500 min-1 zu erlangen. Ein Arbeitszyklus, der für einen Einlassnocken während eines Erregungsimpulses angewendet wird, ist in Verlauf 502 gezeigt. Eine entsprechende Änderung des Nockenwinkels ist in Verlauf 504 gezeigt. Nullarbeitszyklusschätzung auf Grundlage des angewendeten Arbeitszyklus und die gemessene Änderung des Nockenwinkels sind in Verlauf 506 gezeigt. Eine EOT, die auf Grundlage des geschätzten Nullarbeitszyklus über eine definierte Zuordnung abgeleitet ist, ist in Verlauf 508 gezeigt.
  • In dem Beispiel aus der Zuordnung 500, unter Bezugnahme auf die Verläufe 502-508, wird ein Schrittreferenzbefehl von -10 Grad für das Einlassnockenrad bei etwa t = 17 s angewendet und sowohl Tiefpassfilterung als auch RLS-Algorithmen werden nahe t = 25 s eingeschaltet. Ein einfacher Mittelungsfilter wird für den Tiefpassfilterungsalgorithmus verwendet. Für den RLS-Algorithmus wird ein Vergessensfaktor von 0,995 mit einer anfänglichen Kovarianzmatrix von 10*I verwendet, wobei I die 3x3-Identitätsmatrix ist. 5 Sekunden nach dem Anwenden des Schrittreferenzbefehls werden beide Algorithmen aktiviert und es werden Schätzwerte für den DC_null-Wert aus jedem Algorithmus abgerufen. In dem dargestellten Beispiel nähert sich der DC_null-Wert, der sowohl über die Tiefpassfilterung als auch über die Kalman-Filterung geschätzt wird, 0,363 an. Der zugeordnete EOT-Schätzwert beträgt etwa 91 °F.
  • Mit Schwerpunkt auf dem Nullarbeitszyklusansatz, ohne dabei die Allgemeingültigkeit zu beschränken, wird aus der Gleichung (3) geschlussfolgert, dass unter Verwendung des umgekehrten Modells ( F n u l l − 1 )
    Figure DE102018123649A1_0006
    und mit Echtzeitkenntnis des Nullarbeitszyklus DCnull die Steuerung EOTest zu jeder Zeit während des Verbrennungsmotorbetriebs berechnen kann.
  • Die Steuerung kann die zugeordnete Umkehrfunktion ( F n u l l − 1 )
    Figure DE102018123649A1_0007
    über verschiedene Ansätze modellieren. Unabhängig von dem angewendeten Ansatz kann F n u l l − 1
    Figure DE102018123649A1_0008
    für eine einfache Umsetzung in der eingebetteten Hardware als eine Lookup-Tabelle, die in dem Speicher der Steuerung (wie etwa in dem KAM) gespeichert ist, modelliert werden.
  • Die verschiedenen Verfahren, die zum Zuordnen der Umkehrfunktion verwendet werden, beinhalten ein erstes Verfahren, das auf bestehenden Kalibrationszuordnungen in dem Speicher der Steuerung aufbaut. Zum Beispiel kann eine erste zugeordnete Beziehung „fnvct_rate2dc_base“ eine bestehende Kalibrationszuordnung in dem Speicher der Steuerung sein, die die EOT und die Nockenwinkelgeschwindigkeit (oder „-rate“) in einem PWM-Arbeitszyklus zuordnet, wobei die Nockenrate die gleiche wie die Nockendrehzahl ist. Diese Zuordnung kann verwendet worden sein, um eine Nockenantwortzeit zu bestimmen und während einer Diagnoseroutine abzuleiten, ob ein Nocken funktioniert oder beeinträchtigt ist. Zusätzlich kann die Zuordnung auch als eine Kennzeichnungstabelle verwendet werden, die durch die vorwärtsgekoppelte VCT-Steuerung zu verwenden ist, um einen vorwärtsgekoppelten Arbeitszyklus zu berechnen. Darin wird die Zuordnung durch die VCT-Steuerfunktion verwendet, um einen vorwärtsgekoppelten VCT-Arbeitszyklus als Antwort auf einen Referenznockenpositionsbefehl zu berechnen. Der Eingang für diese Tabelle ist die angeforderte VCT-Wechselrate (oder Nockendrehzahl), die auf Grundlage der Differenz zwischen der tatsächlichen Nockenposition und der Referenznockenposition berechnet wird, und die EOT; der Ausgang ist der vorwärtsgekoppelte Arbeitszyklus, der für die Magnetspule anzuwenden ist.
  • Diese Zuordnung kann auch zum Erlangen von F n u l l − 1
    Figure DE102018123649A1_0009
    verwendet werden. Unter der Annahme, dass fnvct_rate2dc_base genau kalibriert ist und die tatsächliche Antwort des Aktors darstellt, können die Einträge dieser Zuordnung dazu verwendet werden, ein Modell F n u l l − 1
    Figure DE102018123649A1_0010
    zu erzeugen, das genau die EOT-Beziehung darstellt, die in der Gleichung (3) dargelegt ist.
  • Unter kurzer Bezugnahme auf 6 ist ein nicht beschränkendes Beispiel zum Erstellen eines Modells von F n u l l − 1
    Figure DE102018123649A1_0011
    unter Verwendung einer bestehenden Zuordnung gezeigt. Es ist eine Lookup-Tabelle 600 „fnvct_rate2dc_base“ in geringerem Ausmaß, die in 6 dargestellt ist, zu berücksichtigen, wobei angenommen wird, dass diese zum Optimieren des VCT-Steuermerkmals kalibriert ist. Die DC-Einträge in der Spalte, die mit 0 Nockenrate assoziiert ist (hervorgehoben durch den gestrichelten Block 602), können dazu verwendet werden, eine F n u l l − 1
    Figure DE102018123649A1_0012
    Lookup-Tabelle zu erzeugen, wie in Tabelle 620 gezeigt, die zur EOT-Schätzung innerhalb des Bereichs [120, 180] °F verwendet werden kann. Als ein Beispiel wird während des Fahrzeugbetriebs, wenn DCnull auf 0,41 geschätzt ist, die geschätzte EOT mit 126 °F gemäß der Tabelle 620 durch Unterpolieren zwischen den benachbarten Tabelleneinträgen, so wie durch gut bekannte Algebra im Bereich der Lookup-Tabellen vorgeschrieben, abgeleitet.
  • Ein Vorteil des Verwendens einer bestehenden Zuordnung, um die Umkehrfunktion zu modellieren, besteht darin, dass es rechentechnisch weniger intensiv und damit einfacher umzusetzen sein kann. Da dieser Ansatz die Kalibrationsanstrengungen verwendet, die bereits für die Erstellung der Referenzzuordnung (hierin „fnvct_rate2dc_base“) angefallen sind, erfordert der Ansatz fast keine Kalibrationsanstrengungen. Er beruht jedoch auf der Annahme, dass die Kalibration von fnvct_rate2dc_base genau das OCV darstellt und beruht ferner noch auf der noch einschränkenderen Annahme, dass fnvct_rate2dc_base in erster Linie in der Antriebsstrangstrategie existiert. Es können Bedingungen oder Situationen vorhanden sein, in denen die Referenzzuordnung nicht verfügbar, nicht zugänglich oder nicht zuverlässig ist.
  • Nun wird ein alternativer datengesteuerter Ansatz zum Erstellen eines Lookup-Tabellen-Modells von F n u l l − 1
    Figure DE102018123649A1_0013
    ohne Verwenden von fnvct_rate2dc_base aus dem VCT-Merkmal erörtert. Der datengesteuerte Ansatz kann während einer Kalibrationsphase eines Fahrzeugs (wenn andere Fahrzeugsoftware kalibriert wird) angewendet werden. Zusätzlich oder optional kann der alternative Ansatz erweitert werden, um die Lookup-Tabelle adaptiv (z. B. in Echtzeit) während des Fahrzeugbetriebs zu erstellen, um anfängliche Kalibrationsfehler und Umschaltzeitvariationen zu korrigieren. Die einzige erforderliche Annahme für den datengesteuerten Ansatz besteht darin, dass die EOT während der Erlangung der Daten, die zur Erstellung von F n u l l − 1
    Figure DE102018123649A1_0014
    verwendet werden, genau gemessen oder abgeleitet wird. Das heißt, es kann erst bestätigt werden, dass keiner der Fehlermodi (wie etwa die bei 410 erkannten EOT-Fehler), die die EOT-Messungen beeinträchtigen, während der Kalibration von F n u l l − 1
    Figure DE102018123649A1_0015
    anwendbar ist. Zum Beispiel kann es bestätigt sein, dass keiner von einem ECT-Sensorfehler, einem ACT-Sensorfehler und einem KAM-Steuerungsfehler die EOT-Messungen während der Kalibration beeinträchtigen kann. Wenn diese Annahme bestehen bleibt, kann die Erstellung F n u l l − 1
    Figure DE102018123649A1_0016
    durch Auswählen von einem oder mehreren DCnull-Haltepunkten für die Lookup-Tabelle durchgeführt werden. Der eine oder die mehreren DCnull-Haltepunkte, sowie die Einträge der Lookup-Tabelle entsprechend dieser Haltepunkte können auf Grundlage einer Optimierungsroutine, die die beste Anpassung der Lookup-Tabelle für die gesammelten Datenpunkte bereitstellt, ausgewählt werden, wobei die Datenpunkte gemessene EOT-Mengen, die durch die vorgenannten EOT-Messungs-/Ableitungsverfahren bereitgestellt werden, und DCnull-Werte, die durch Verwenden des Tiefpassfilterungsverfahrens oder des RLS-Verfahrens, wie vorstehend beschrieben, bestimmt werden können, beinhalten.
  • Ein Beispiel für das Auswählen des einen oder der mehreren Haltepunkte ist unter Bezugnahme auf Zuordnung 1000 aus 10 gezeigt.
  • Als ein Beispiel kann, wenn 0,363 als ein DCnull-Haltepunkt für F n u l l − 1
    Figure DE102018123649A1_0017
    gewählt ist, das in 5 dargestellte Profil dazu verwendet werden, den Eintrag der Lookup-Tabelle von F n u l l − 1
    Figure DE102018123649A1_0018
    entsprechend 0,363 auszufüllen, was dazu führen würde, dass dieser Eintrag als 91 Grad Celsius gewählt wird, wie sowohl durch Tiefpassfilterung als auch durch RLS-Verfahren vorgeschlagen. Ähnliche Profile können bei unterschiedlichen EOT angewendet werden, um eine F n u l l − 1 − Lookup − Tabelle
    Figure DE102018123649A1_0019
    auszufüllen, die einen großen Bereich von EOT, die später in der Gleichung (3) zur EOT-Schätzung verwendet werden können, abdeckt. Es versteht sich, dass der Eingang für die Tabelle ein Nullarbeitszyklus ist (wie etwa die Nullarbeitszyklus-Haltepunkte) und der Ausgang eine geschätzte EOT ist.
  • In Bezug auf 6 ist ein Modell einer Lookup-Tabelle für F n u l l − 1 ,
    Figure DE102018123649A1_0020
    erlangt durch Anwenden von EOT-Haltepunkten, in Tabelle 630 gezeigt. Die Haltepunkte wurden als [100 120 140 160 175 185 190 195] °F gewählt. Das Fahrzeug wurde für etwa 30 Minuten mit einer Kurbeldrehzahl von 1500 min-1 im Leerlauf gelassen und das schrittbefohlene Erregungsprofil ähnlich dem, das in 5 dargestellt ist, wurde in der Nähe der Haltepunkttemperaturen angewendet, um die entsprechenden DC_null-Einträge zu erlangen.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 4 kann die Steuerung bei 426 einen oder mehrere Verbrennungsmotordrehmomentaktoren auf Grundlage der geschätzten EOT einstellen. Zum Beispiel kann die Steuerung den geschätzten EOT mit oberen und unteren Schwellenwerten vergleichen und auf Grundlage des Vergleichs kann die Steuerung einen Verbrennungsmotordrehmomentaktor, sowie eine Menge und eine Richtung für die Einstellung des gewählten Drehmomentaktors auswählen. Als ein Beispiel kann als Antwort darauf, dass die geschätzte EOT höher als ein oberer Schwellenwert ist, ein Verbrennungsmotorausgang beschränkt sein, ein Ladedruck kann beschränkt sein und/oder ein Verbrennungsmotordrehmoment, das auf eine Drehmomentanforderung durch eine Bedienperson bereitgestellt ist, kann beschränkt sein. Als ein anderes Beispiel kann eine Verbrennungsmotorleerlaufdrehzahl beschränkt sein, um Verbrennungsmotorüberhitzung zu reduzieren. Als noch ein anderes Beispiel können obere und untere Grenzwerte von Verbrennungsmotordrehzahl eines zulässigen Verbrennungsmotordrehzahlbereichs beschränkt sein (z. B. durch Reduzieren des oberen Schwellenwerts der Verbrennungsmotordrehzahl und/oder Anheben des unteren Schwellenwerts der Verbrennungsmotordrehzahl), wenn die EOT zu niedrig ist oder zu hoch ist, um den Verbrennungsmotor vor extremen Temperaturbedingungen zu schützen.
  • Als nächstes kann bei 428 bestimmt werden, ob eine einmalige Schätzung der EOT erforderlich ist oder ob dauerhafte EOT-Überwachung erforderlich ist. Dies kann auf dem EOT-Fehler, der die alternative EOT-Schätzung ausgelöst hat, sowie auf dem Verbrennungsmotorparameter, der auf Grundlage der EOT-Schätzung gesteuert ist, basieren. Als ein Beispiel kann eine einmalige Schätzung der EOT erforderlich sein, um eine Robustheit für möglichen Verlust von Signalen aufgrund eines KAM-Fehlers (z. B. KAM-Beschädigung) oder niedrige Zuverlässigkeit eines funktionalen ECT-Sensors während Warmstartbedingungen bereitzustellen. In diesem Fall kann die Steuerung das Verfahren aus 4 nur einmal genau nach einem Warmstart des Verbrennungsmotors ausführen, wobei eine signifikante Temperaturdifferenz zwischen der ECT-Temperatur und der EOT-Temperatur bestehen kann. Als ein anderes Beispiel kann eine kontinuierliche Schätzung der EOT erforderlich sein, um Robustheit für einen möglichen Verlust von Sensorsignal während des Fahrzeugbetriebs aufgrund eines permanenten Sensorfehlers, wie etwa aufgrund von Beeinträchtigung des ACT-Sensors oder des ACT-Sensors oder KAM-Beeinträchtigung, bereitstellen. In diesem Fall kann die Steuerung das Verfahren kontinuierlich oder wiederholt ausführen, solange der entsprechende Sensorfehler (oder das EOT-Fehler-Flag) gesetzt ist.
  • Wenn eine einmalige Schätzung erforderlich ist, dann kann die Steuerung bei 430 den EOT-Schätzwert aktualisieren und die Routine endet. Eine andere Ableitung der Routine kann nur ausgelöst werden, wenn eine EOT-Schätzung erforderlich ist und EOT-Fehler bestimmt sind, wie vorstehend bei 404 und 410 erörtert.
  • Wenn kontinuierliche Schätzung erforderlich ist, kann die Steuerung die Routine kontinuierlich ausführen und den EOT-Schätzwert nach jeder Ableitung der Routine aktuell halten.
  • Da sich das Erregungsprofil, das für den Einlass- oder den Auslassnocken angewendet wird, mit dem VCT-Betrieb selbst während eines kurzen Zeitraums bei 432 im kontinuierlichen Modus überschneiden kann, kann die Steuerung die Routine pausieren und einen Timer starten. Durch Starten des Timers kann die Routine nur für einen vorbestimmten Zeitraum pausiert werden. Die Länge dieser Pause kann durch einen vorbestimmten Zeitschwellenwert definiert werden. Bei 434 kann bestimmt werden, ob der vorbestimmte Zeitschwellenwert seit dem Timer gestartet wurde. Falls nicht, kann die Steuerung darauf warten, dass der vorbestimmte Zeitschwellenwert abläuft. Andernfalls, wenn der vorbestimmte Zeitschwellenwert für den Timer abgelaufen ist, kehrt die Routine zu 408 zurück und startet Überwachung der relevanten Fehler-Flags, die EOT-Fehler anzeigen. Die Routine wiederholt sich dann.
  • Auf diese Weise kann eine zuverlässigere EOT-Schätzung bereitgestellt werden, insbesondere, wenn ausgewählte Fehlercodes eingestellt sind. Konkret, da die bestimmte EOT-Schätzung auf Grundlage der zugeordneten Beziehung zwischen Magnetspulenarbeitszyklus und Nockenbewegung nicht auf Sensoren wie etwa dem ECT-Sensor, dem MAF-Sensor, dem ACT-Sensor oder beliebigen variablen, die in dem KAM gespeichert sind, aufbaut, kann das Verfahren robuster in Bezug auf Sensorfehler, KAM-Beschädigung und Unzuverlässigkeit während Warmstartbedingungen des Verbrennungsmotors sein.
  • Es versteht sich, dass, obwohl das Verfahren aus 4 darstellt, dass die EOT über die zugeordnete Beziehung zwischen VCT-Magnetspulenarbeitszyklus, VCT-Winkelgeschwindigkeit und Verbrennungsmotoröltemperatur als Antwort auf ein Fehler-Flag (mit Angabe eines Fehlers an einem EOT-Sensor, einem MAF-Sensor, einem ECT-Sensor, einem ACT-Sensor und/oder einem KAM) geschätzt ist, ist dies nicht als beschränkend auszulegen. In weiteren Beispielen kann die EOT über die zugeordnete Beziehung als Antwort auf einem Fehler in einer beliebigen Verbrennungsmotorkomponente, die im Allgemeinen bei der EOT-Schätzung verwendet wird, geschätzt sein. Ferner kann die EOT-Schätzung über die zugeordnete Beziehung als ein primäres oder standardmäßiges Verfahren zur EOT-Schätzung verwendet werden, das die Abhängigkeit von Sensoren reduziert (z. B. Reduzieren des Erfordernisses für einen EOT-Sensor). In noch anderen Beispielen kann die EOT-Schätzung über die zugeordnete Beziehung verwendet werden, um die sensorbasierte EOT-Schätzung zu bestätigen oder umgekehrt, wobei die zugeordnete Beziehung das Standardverfahren der EOT-Schätzung ist und die sensorbasierte EOT-Schätzung verwendet werden kann, um den zuordnungsbasierten Ansatz zu bestätigen. In noch weiteren Beispielen kann sowohl die sensorbasierte EOT-Schätzung als auch die zuordnungsbasierte Schätzung verwendet werden, wobei eine Gewichtung von jedem Ansatz auf Grundlage der Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen variiert. Zum Beispiel kann die Gewichtung des sensorbasierten Ansatzes während eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors erhöht sein, während die Gewichtung des zuordnungsbasierten Ansatzes während eines Warmstarts des Verbrennungsmotors erhöht sein kann.
  • 7 zeigt eine EOT-Schätzung während eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors bei Zuordnung 700. Insbesondere stellen die Verläufe 702-708 aus der Zuordnung 700 eine Nullzyklusbestimmung über Kalman-Filterung dar, um DC_null-Werte bei einem Prüffahrzeug mit einem 1,5-1-PFI-Verbrennungsmotor zu erlangen. Ein Arbeitszyklus, der für einen Einlassnocken während eines Erregungsimpulses angewendet wird, ist in Verlauf 702 gezeigt (tatsächlicher angewendeter Arbeitszyklus, abgebildet mit Linie 710, gegenüber Referenzbefehl, abgebildet mit Linie 712). Eine entsprechende Änderung des Nockenwinkels ist in Verlauf 704 gezeigt. Nullarbeitszyklusschätzung auf Grundlage des angewendeten Arbeitszyklus und die gemessene Änderung des Nockenwinkels sind in Verlauf 706 gezeigt. Eine EOT, die auf Grundlage des abgeleiteten Nullarbeitszyklus über eine definierte Zuordnung abgeleitet ist, ist in Verlauf 708 gezeigt.
  • In dem Beispiel aus Zuordnung 700 ist ein Fahrzeug kaltgestartet und läuft über etwa 10 Minuten bei Leerlaufdrehzahl, bis die EOT etwa 125 °F erreicht hat. Dann wurden Daten aufgezeichnet, während Schrittreferenzbefehl von -10 Grad für das Einlassnockenrad angewendet wurde, wie unter Bezugnahme auf Verlauf 702 gezeigt. Nach etwa 10 Sekunden nach dem Schrittreferenzbefehl wurde der Schätzalgorithmus für den RLS-Nullarbeitszyklus eingeschaltet und EOT-Schätzwerte wurden nachfolgend durch Anwenden der Gleichung (3) bestimmt. Für den RLS-Algorithmus wird ein Vergessensfaktor von 0,995 mit einer anfänglichen Kovarianzmatrix von 10*I verwendet, wobei I die 3x3-Identitätsmatrix ist. 5 Sekunden nach dem Anwenden der Algorithmen werden Schätzwerte für den DC_null-Wert abgerufen. Eine F n u l l − 1 − Lookup − Tabelle ,
    Figure DE102018123649A1_0021
    die zuvor bei 630 aus 6 beschrieben wurde, wird ebenfalls erzeugt. Unter Bezugnahme auf den Verlauf 708 konvergiert die geschätzte EOT bei dem Wartstart (durchgehende Linie/rote Linie), wie über den vorstehend erörterten sensorlosen filterungs- und datengesteuerten Ansatz bestimmt, zu der abgeleiteten EOT (gestrichelte Linie/blaue Linie), bestimmt über die EOT-Ableitungslogik, die die KAM-Variablen zur Initialisierung verwendet, und die bordeigenen ACT- und ECT-Sensoren nach der Initialisierung.
  • 8 zeigt eine EOT-Schätzung während eines Warmstarts des Verbrennungsmotors bei Zuordnung 800. Insbesondere stellen die Verläufe 802-808 aus der Zuordnung 800 eine Nullzyklusbestimmung über Kalman-Filterung dar, um einen DC_null-Wert bei einem Prüffahrzeug mit einem 1,5-1-PFI-Verbrennungsmotor zu erlangen. Ein Arbeitszyklus, der für einen Einlassnocken während eines Erregungsimpulses angewendet wird, ist in Verlauf 802 gezeigt. Eine entsprechende Änderung des Nockenwinkels ist in Verlauf 804 gezeigt. Nullarbeitszyklusschätzung auf Grundlage des angewendeten Arbeitszyklus und die gemessene Änderung des Nockenwinkels sind in Verlauf 806 gezeigt. Eine EOT, die auf Grundlage des geschätzten Nullarbeitszyklus über eine definierte Zuordnung abgeleitet ist, ist in Verlauf 808 gezeigt.
  • Gemäß der Zuordnung, die in 7 gezeigt ist, wurde der Verbrennungsmotor für etwa 5 Minuten vor dem Neustart ausgeschaltet. Während des Neustarts wird bestimmt, dass ein KAM-Fehler aufgetreten ist, was einen EOT-Fehlercode auslöst, der dazu führt, dass die Berechnungslogik für die abgeleitete EOT mit einer falschen Anfangsbedingung startet. Das führt dazu, dass der abgeleitete EOT-Wert etwa 77 °F zum Zeitpunkt des Fahrzeugneustarts beträgt. Dieser Wert ist nicht genau, da die Verbrennungsmotoröltemperatur nicht um mehr als 50 °F innerhalb von 5 Minuten abgekühlt sein kann (die Temperatur außerhalb des Fahrzeugs betrug etwa 65 °F). Ferner, da die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur mit 196 °F gemessen wurde, als der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wurde, und mit 188 °F gemessen wurde, als der Verbrennungsmotor neu gestartet wurde, wird erwartet, dass die EOT tatsächlich während der anfänglichen Minuten des Aus-Zeitraums des Verbrennungsmotors zunimmt. Unter Bezugnahme auf die Verläufe 802-808 wird etwa 10 Sekunden nach dem Neustart des Fahrzeugs ein Schrittreferenzbefehl von 10 Grad für das VCT-Einlassnockenrad angewendet und der Algorithmus für die EOT-Schätzung wird kurz danach angeschaltet. Die geschätzte EOT konvergiert nahe von 143 Grad in etwa 5 Sekunden, was ein plausibler Wert ist, da eine Zunahme der Öltemperatur von etwa 10 Grad über 5 Minuten in einer Umgebung, in der die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur etwa 190 °F beträgt, angenommen wird. Dieses Beispiel stellt eine Validierung für den beschriebenen ableitungsbasierten Ansatz bereit und zeigt eine potentielle Verwendung für den Algorithmus, um den Anfangswert der abgeleiteten EOT-Logik durch den Schätzwert, der auf Grundlage der EOT-Zuordnung während eines Warmstarts bestimmt wird, durch Ausführen eines Schnellschätzungsprofils in den ersten Sekunden der Leerlaufzeit nach dem Start des Verbrennungsmotors zu ersetzen. Unter Bezugnahme auf den Verlauf 808 ist die mit durchgehender Linie (blau) dargestellte Kurve die abgeleitete EOT, die das bestehende EOT-Signal ist, das durch die ACT- und ECT-Sensoren erzeugt wird.
  • Insbesondere wird der Verbrennungsmotor nach etwa 5 Minuten von Verbrennungsmotorabkühlzeit neu gestartet, und während des Neustarts veranlasst ein Fehler in dem Keep-Alive-Speicher (KAM) die Steuerung, die EOT-Ableitungslogik aus der falschen Anfangsbedingung zu starten. Aus diesem Grund beträgt der abgeleitete EOT-Wert etwa 80 °F durch den gesamten Lauf. Da die letzte abgeleitete EOT vor dem Ausschalten des Verbrennungsmotor 130 °F betrug und die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur etwa 190 °F beträgt, wird für die EOT erwartet, dass sie tatsächlich während einer kurzen Verbrennungsmotorabkühlzeit zunimmt. Der Schätzungsalgorithmus für die aktuelle EOT resultiert in einer geschätzten EOT von 143 °F nach dem Anschalten des Verbrennungsmotors, was den Erwartungen entspricht.
  • In Fortsetzung dieses Experiments werden der erfindungsgemäß Algorithmus zur EOT-Schätzung und der frühere/bestehende Algorithmus zur EOT-Ableitung bei Zuordnung 900 aus 9 verglichen. Insbesondere sind die aufgezeichneten EOT-Daten in den Verläufen 902-906 gezeigt. Daten wurden zu den Zeitpunkten entsprechend den Quadratzeichen gesammelt. Die Linien zwischen den Quadraten werden durch linear Interpolierung erzeugt und entsprechenden nicht den tatsächlichen Datenwerten. Der Verbrennungsmotor konnte für wenige Minuten im Leerlauf laufen, bis die abgeleitete EOT 100 °F (was t=0 entspricht) erreicht hatte. Dann wurden die EOT-Schätzwerte unter Verwendung des zuordnungsbasierten Ansatzes, der hierin erörtert ist, bei bestimmten Zeitpunkten bis etwa t = 200 Sekunden gesammelt. Dann wurde der Verbrennungsmotor ausgeschaltet und er konnte über etwa 510 Sekunden abkühlen, bevor er neu gestartet wurde. Nach dem Neustart wurde ein Sammeln von geschätzten und abgeleiteten EOT-Werten, sowie der gemessenen ECT-Werte wiederaufgenommen. Während des Neustarts des Verbrennungsmotors verursachte der gleiche/vorstehend dargelegte KAM-Fehler, dass der frühere/bestehende Algorithmus für abgeleitete EOT mit einem fehlerhaften Anfangswert von etwa 80 °F startet. Wie hierin verwendet, bezieht sich die abgeleitete EOT auf den bestehenden originalen EOT-Algorithmus, der den früheren EOT-Algorithmus darstellt, der auf dem Prüffahrzeug läuft. Diese wird abgeleitet genannt, da sie ACT/ECT-Sensoren (und keinen EOT-Sensor) verwendet, um einen EOT-Wert zu berechnen. Andererseits bezieht sich geschätzte EOT auf die EOT, die über das Zuordnen der vorliegenden Offenbarung geschätzt ist. Es wird beobachtet, dass die abgeleitete EOT und die geschätzte EOT fast gleich sind, bis der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wird. Nach dem Neustart ist die Differenz zwischen der geschätzten EOT und der abgeleiteten EOT aufgrund des KAM-Fehlers groß. Der bestehende Algorithmus zur EOT-Ableitung ist aufgrund des KAM-Fehlers fehlerhaft, wobei die EOT-Schätzwerte, die durch die Zuordnung der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt sind, auf Grundlage der Aus-Zeit (oder der Abkühlzeit) des Verbrennungsmotors, des EOT-Werts vor dem Verbrennungsmotor-Aus und des ECT-Werts vor und nach dem Verbrennungsmotor-Aus plausibel bleiben, was die Genauigkeit der Zuordnung zeigt. Insbesondere, da die EOT-Schätzung über die Zuordnung keine KAM-Parameter und ECT/ACT-Sensoren erfordert, ist die Schätzung immun gegenüber einer beliebigen Art von auftretendem Fehlermodus bei diesen Komponenten, was für einen bestimmten KAM-Fehlermodus in 9 validiert ist. Da die Auswirkungen von Initialisierungsfehler auf die bestehende EOT-Ableitungslogik im Laufe der Zeit abnehmen, wird der Algorithmus zur abgeleiteten EOT mit zunehmender Zeit genauer und der Algorithmus zur zugeordneten EOT-Schätzung und der Algorithmus zur früheren EOT-Ableitung scheinen in der Nähe zueinander im Laufe der Zeit zu konvergieren, wie in 9 gezeigt.
  • Auf diese Weise kann eine Verbrennungsmotorsteuerung während einer Kaltstartbedingung eines Verbrennungsmotors eine Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage von jedem von gemessener Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur, gemessener Umgebungstemperatur und gemessener Luftladetemperatur schätzen (oder die Verbrennungsmotoröltemperatur direkt über einen dedizierten Sensor messen). Im Vergleich dazu kann die Steuerung während einer Warmstartbedingung eines Verbrennungsmotors die Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage einer zugeordneten Beziehung zwischen Magnetspulenarbeitszyklus eines Kolbenventils einer Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung, einer Winkelgeschwindigkeit eines Nockens, der durch das Kolbenventil betätigt ist, und der Verbrennungsmotoröltemperatur schätzen. Zum Beispiel kann während der Warmstartbedingung des Verbrennungsmotors die Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage der zugeordneten Beziehung für eine erste Dauer seit einem ersten Verbrennungsereignis des Verbrennungsmotorwarmstarts geschätzt, und nach der ersten Dauer kann die Verbrennungsmotoröltemperatur dazu übergehen, auf Grundlage von jedem von gemessener Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur, gemessener Umgebungstemperatur und gemessener Luftladetemperatur geschätzt zu werden. Für die erste Dauer kann die Verbrennungsmotoröltemperatur unabhängig von der gemessenen Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur, der gemessenen Umgebungstemperatur und der gemessenen Luftladetemperatur geschätzt sein. Ferner kann die Steuerung während einer Warmstartbedingung den Magnetspulenarbeitszyklus einstellen, der für das Kolbenventil angewendet wird, um den Nocken aus einer aktuellen Position zu einer finalen Position außerhalb einer Festverriegelungsposition zu bewegen, und die Winkelgeschwindigkeit über einen Positionssensor, der mit dem Nocken gekoppelt ist, nach der Anwendung des Magnetspulenarbeitszyklus messen. Als ein Beispiel kann das Zuordnen während des Warmstarts Schätzen eines Nullarbeitszyklus des Kolbenventils auf Grundlage des eingestellten Magnetspulenarbeitszyklus und der gemessenen Winkelgeschwindigkeit; und Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur durch Leiten des geschätzten Nullarbeitszykluswerts durch eine zugeordnete Beziehung zwischen dem Nullarbeitszyklus und der Verbrennungsmotoröltemperatur beinhalten. Auf diese Weise kann eine Genauigkeit der EOT-Schätzung mit reduzierter Abhängigkeit von bestehenden Sensoren verbessert werden. Der technische Effekt des Ausnutzens der Abhängigkeit der Verbrennungsmotoröltemperatur von dem Magnetspulenwiderstand für ein VCT-Kolbenventil (oder OCV), einer definierten Zuordnung zwischen dem PWM-Arbeitszyklus (DC), der für die Magnetspule des Kolbenventils angewendet wird, und der Winkelgeschwindigkeit des Nockenrads kann erfahren werden. Durch Charakterisieren der Zuordnung durch Anwenden eines bekannten PWM-Arbeitszyklussignals und Messen der resultierenden Nockenradwinkelgeschwindigkeit kann die EOT abgeleitet werden, ohne dedizierte Sensoren zu erfordern. Durch Aufbauen auf der zugeordneten Beziehung kann die EOT-Schätzung selbst dann durchgeführt werden, wenn standardmäßige Sensoren zur EOT-Schätzung (wie etwa ein ECT-Sensor, ein ACT-Sensor oder ein EOT-Sensor) beeinträchtigt sind, sowie während Bedingungen, wenn der Ausgang der Sensoren nicht zuverlässig ist, wie etwa während Warmstarts des Verbrennungsmotors und wenn ein Steuerungsspeicher beschädigt ist. Durch Verbessern der EOT-Schätzung wird die Verbrennungsmotordrehmomentsteuerung verbessert.
  • Ein beispielhaftes Verbrennungsmotorverfahren umfasst Folgendes: Einstellen eines Verbrennungsmotordrehmomentaktors auf Grundlage von Verbrennungsmotoröltemperatur, geschätzt durch Anwenden eines Erregungssignals, beinhaltend eines von einem Impulsbreiten-modulierten Arbeitszyklus, einer Spannung und einem elektrischen Strom, auf ein Magnetventil einer Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung, und Verwenden einer zugeordneten Beziehung, gespeichert in nichtflüchtigem Speicher, die Nockenwellenmagnetspulen-Arbeitszyklus und Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit der Vorrichtung mit Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung setzt. In dem vorhergehenden Beispiel erfolgt zusätzlich oder optional das Einstellen als Antwort auf eines von Degradation eines Sensores, der dazu verwendet wird, die Verbrennungsmotoröltemperatur direkt oder indirekt zu messen, und Beschädigung des nichtflüchtigen Speichers, wobei der nichtflüchtige Speicher einen Keep-Alive-Speicher einer Verbrennungsmotorsteuerung beinhaltet, wobei der Sensor einen oder mehrere von einem Verbrennungsmotoröltemperatursensor, der mit einer Ölwanne gekoppelt ist, einem Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor, einem Luftladungstemperatursensor und einem Luftmassenstromsensor beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele erfolgt, zusätzlich oder optional, das Einstellen als Antwort auf eine Warmstartbedingung des Verbrennungsmotors. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele bewegt, zusätzlich oder optional, der angewendete Arbeitszyklus den einen von dem Einlass- und Auslassnocken nach außerhalb einer Anschlagsposition. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, zusätzlich oder optional, Schätzen von Verbrennungsmotoröltemperatur ferner Folgendes: Schätzen eines Nullarbeitszyklus der Magnetspule des Kolbenventils durch Tiefpass- oder Kalman-Filterung des angewendeten Arbeitszyklus, wobei der Nullarbeitszyklus eine Arbeitszyklusmenge beinhaltet, die in null Winkelgeschwindigkeit für die VCT-Vorrichtung außerhalb einer Anschlags- oder einer Stiftverriegelungsposition resultiert; und Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur über eine vorkalibrierte Zuordnung, die den geschätzten Nullarbeitszyklus als Eingang verwendet und die geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur als Ausgang erzeugt. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, zusätzlich oder optional, Anwenden eines Erregungssignals Folgendes: Anwenden eines/einer schrittweise zunehmenden Arbeitszyklus, Spannung oder elektrischen Stroms zu der Magnetspule und Messen der Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit nach jeder schrittweisen Zunahme. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, zusätzlich oder optional, Anwenden des Erregungssignals Folgendes: Anwenden, über eine Steuerung mit geschlossenem Kreislauf, eines Referenzwinkelpositionsbefehls, um die Winkelgeschwindigkeit einer Nockenwelle der Vorrichtung zu variieren, und Messen der Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit und eines von dem Arbeitszyklus, der Spannung und dem elektrischen Strom, der/die durch die Steuerung mit geschlossenem Kreislauf auf die Magnetspule angewendet wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, zusätzlich oder optional, Einstellen des Verbrennungsmotordrehmomentaktors auf Grundlage der geschätzten Verbrennungsmotoröltemperatur Beschränken von einem oder mehreren von einem Verbrennungsmotordrehmoment, einer Verbrennungsmotordrehzahl und einem Ladedruckausgang des Verbrennungsmotors als Antwort darauf, dass die abgeleitete Verbrennungsmotoröltemperatur höher als ein Temperaturschwellenwert ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele verwendet die Vorrichtung zur variablen Nockenwellensteuerung einen Ölsteuermagnetaktor.
  • Ein anderes beispielhaftes Verfahren umfasst Folgendes: während einer Kaltstartbedingung eines Verbrennungsmotors, Schätzen einer Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage von jedem von gemessener Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur, gemessener Umgebungstemperatur und gemessener Luftladetemperatur; und während einer Warmstartbedingung eines Verbrennungsmotors, Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage einer zugeordneten Beziehung zwischen Magnetspulenarbeitszyklus eines Kolbenventils einer Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung, einer Winkelgeschwindigkeit eines Nockens, der durch das Kolbenventil betätigt ist, und der Verbrennungsmotoröltemperatur. In dem vorhergehenden Beispiel, zusätzlich oder optional, ist während der Warmstartbedingung des Verbrennungsmotors die Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage der zugeordneten Beziehung für eine erste Dauer seit einem ersten Verbrennungsereignis des Verbrennungsmotorwarmstarts geschätzt, und nach der ersten Dauer ist die Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage von jedem von gemessener Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur, gemessener Umgebungstemperatur und gemessener Luftladetemperatur geschätzt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, ist für die erste Dauer die Verbrennungsmotoröltemperatur unabhängig von der gemessenen Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur, der gemessenen Umgebungstemperatur und der gemessenen Luftladetemperatur geschätzt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, umfasst das Verfahren ferner Folgendes während einer Warmstartbedingung: Einstellen des Magnetspulenarbeitszyklus, der für das Kolbenventil angewendet wird, um den Nocken aus einer aktuellen Position zu einer finalen Position außerhalb einer Festverriegelungsposition zu bewegen; und Messen der Winkelgeschwindigkeit über einen Positionssensor, der mit dem Nocken gekoppelt ist, nach der Anwendung des Magnetspulenarbeitszyklus. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, zusätzlich oder optional, das Zuordnen während des Warmstarts Folgendes: Schätzen eines Nullarbeitszyklus des Kolbenventils auf Grundlage des eingestellten Magnetspulenarbeitszyklus und der gemessenen Winkelgeschwindigkeit; und Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur durch Leiten des geschätzten Nullarbeitszykluswerts durch eine zugeordnete Beziehung zwischen dem Nullarbeitszyklus und der Verbrennungsmotoröltemperatur.
  • Ein beispielhaftes Verbrennungsmotorsystem kann eine Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung (VCT) umfassend, beinhaltend einen Nocken, einen Nockenwellenversteller, eine Nockenwelle, ein Kolbenventil und eine Magnetspule; einen Nockenpositionssensor, der mit dem Nocken gekoppelt ist; eine Batterie; einen Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor; einen Einlassluftladetemperatursensor; einen Luftmassenstromsensor; und eine Steuerung. Die Steuerung kann computerlesbare Anweisungen, die auf nichtflüchtigem Speicher gespeichert sind, für Folgendes umfassen: als Antwort darauf, dass zumindest ein Diagnose-Flag in Bezug auf Schätzung von Verbrennungsmotoröltemperatur gesetzt ist, Anwenden eines Erregerimpulses für die Magnetspule, um das Kolbenventil zu bewegen, wobei ein Arbeitszyklus des Erregerimpulses dazu eingestellt ist, den Nocken nach außerhalb einer Anschlagsregion zu bewegen; Messen einer Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle nach dem Anwenden über den Nockenpositionssensor; Schätzen eines Nullarbeitszyklus des Spulenventils auf Grundlage des angewendeten Arbeitszyklus; und Schätzen einer Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage einer zugeordneten Beziehung zwischen dem geschätzten Nullarbeitszyklus und der gemessenen Winkelgeschwindigkeit. In dem vorhergehenden Beispiel kann, zusätzlich oder optional, die Steuerung ferner Anweisungen zum Beschränken von jedem von einem oberen und einem unteren Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert auf Grundlage der geschätzten Verbrennungsmotoröltemperatur beinhalten, wobei der obere Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert verringert wird und der untere Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert angehoben wird, wenn die geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur einen Temperaturschwellenwert übersteigt. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, ist das zumindest eine Diagnose-Flag, das mit der Schätzung der Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung steht, als Antwort auf eines von Degradation des Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensors, Degradation des Einlassluftladetemperatursensors, Degradation des Luftmassenstromsensors, Beschädigung des Speichers und eine Verbrennungsmotor-Warmstartbedingung eingestellt. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, ist die zugeordnete Beziehung in dem Speicher gespeichert und verwendet eine letzte geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur, den geschätzten Nullarbeitszyklus und die gemessene Winkelgeschwindigkeit als Eingänge. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, ist der Nocken eines von einem Einlassnocken und einem Auslassnocken, der Speicher ist ein Keep-Alive-Speicher und der Nullarbeitszyklus beinhaltet eine Arbeitszyklusmenge, die in null Winkelgeschwindigkeit für die VCT-Vorrichtung außerhalb einer Anschlags- oder einer Stiftverriegelungsposition resultiert. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen als Antwort darauf, dass kein Diagnose-Flag, das mit der Schätzung der Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung steht, eingestellt ist, Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage eines Ausgangs von einem oder mehreren von dem Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor, dem Einlassluftladetemperatursensor und dem Luftmassenstromsensor.
  • In einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor Folgendes: Anwenden eines Erregungssignals auf ein Magnetventil einer Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung (VCT); Schätzen einer Verbrennungsmotoröltemperatur aus einer zugeordneten Beziehung, gespeichert in nichtflüchtigem Speicher, die Nockenwellenmagnetspulen-Arbeitszyklus und Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit der VCT-Vorrichtung mit der Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung setzt; und Einstellen eines Verbrennungsmotordrehmomentaktors auf Grundlage der geschätzten Verbrennungsmotoröltemperatur. In dem vorhergehenden Beispiel, zusätzlich oder optional, ist die VCT-Vorrichtung öldruckbetätigt. In noch einer weiteren Darstellung ist der Verbrennungsmotor in einem Hybridelektrofahrzeugsystem gekoppelt.
  • Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Verbrennungsmotorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern wird vielmehr zur einfacheren Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können je nach der konkreten eingesetzten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Zudem können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in dem nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Verbrennungsmotorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Verbrennungsmotorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, durchgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotorarten angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere in dieser Schrift offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen, wobei sie zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche im Rahmen dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche, egal, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Schutzumfang aufweisen, werden ebenfalls als in dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verbrennungsmotorverfahren bereitgestellt; Einstellen eines Verbrennungsmotordrehmomentaktors auf Grundlage von Verbrennungsmotoröltemperatur, geschätzt durch Anwenden eines Erregungssignals, beinhaltend eines von einem Impulsbreiten-modulierten Arbeitszyklus, einer Spannung und einem elektrischen Strom, auf ein Magnetventil einer Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung, und Verwenden einer zugeordneten Beziehung, gespeichert in nichtflüchtigem Speicher, die Nockenwellenmagnetspulen-Arbeitszyklus und Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit der Vorrichtung mit der Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung setzt.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Einstellen als Antwort auf eines von Degradation eines Sensors, der dazu verwendet wird, die Verbrennungsmotoröltemperatur direkt oder indirekt zu messen, und Beschädigung des nichtflüchtigen Speichers, wobei der nichtflüchtige Speicher einen Keep-Alive-Speicher einer Verbrennungsmotorsteuerung beinhaltet, wobei der Sensor einen oder mehrere von einem Verbrennungsmotoröltemperatursensor, der mit einer Ölwanne gekoppelt ist, einem Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor, einem Luftladungstemperatursensor und einem Luftmassenstromsensor beinhaltet.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Einstellen als Antwort auf eine Verbrennungsmotor-Warmstartbedingung.
  • Gemäß einer Ausführungsform bewegt der angewendete Arbeitszyklus den einen von dem Einlass- und Auslassnocken nach außerhalb einer Anschlagsposition.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Schätzen von Verbrennungsmotoröltemperatur ferner Folgendes: Schätzen eines Nullarbeitszyklus der Magnetspule des Kolbenventils durch Tiefpass- oder Kalman-Filterung des angewendeten Arbeitszyklus, wobei der Nullarbeitszyklus eine Arbeitszyklusmenge beinhaltet, die in null Winkelgeschwindigkeit für die VCT-Vorrichtung außerhalb einer Anschlags- oder einer Stiftverriegelungsposition resultiert; und Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur über eine vorkalibrierte Zuordnung, die den geschätzten Nullarbeitszyklus als Eingang verwendet und die geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur als Ausgang erzeugt.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Anwenden eines Erregungssignals Folgendes: Anwenden eines/einer schrittweise zunehmenden Arbeitszyklus, Spannung oder elektrischen Stroms zu der Magnetspule und Messen der Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit nach jeder schrittweisen Zunahme.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Anwenden des Erregungssignals Folgendes: Anwenden, über eine Steuerung mit geschlossenem Kreislauf, eines Referenzwinkelpositionsbefehls, um die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle zu variieren, und Messen der Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit und eines von dem Arbeitszyklus, der Spannung und dem elektrischen Strom, der/die durch die Steuerung mit geschlossenem Kreislauf auf die Magnetspule angewendet wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Einstellen des Verbrennungsmotordrehmomentaktors auf Grundlage der geschätzten Verbrennungsmotoröltemperatur Beschränken von einem oder mehreren von einem Verbrennungsmotordrehmoment, einer Verbrennungsmotordrehzahl und einem Ladedruckausgang des Verbrennungsmotors als Antwort darauf, dass die abgeleitete Verbrennungsmotoröltemperatur höher als ein Temperaturschwellenwert ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform verwendet die Vorrichtung zur variablen Nockenwellensteuerung einen Magnetölsteueraktor.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren bereitgestellt; während einer Kaltstartbedingung eines Verbrennungsmotors, Schätzen einer Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage von jedem von gemessener Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur, gemessener Umgebungstemperatur und gemessener Luftladetemperatur; und während einer Warmstartbedingung eines Verbrennungsmotors, Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage einer zugeordneten Beziehung zwischen Magnetspulenarbeitszyklus eines Kolbenventils einer Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung, einer Winkelgeschwindigkeit eines Nockens, der durch das Kolbenventil betätigt ist, und der Verbrennungsmotoröltemperatur.
  • Gemäß einer Ausführungsform, ist während der Warmstartbedingung des Verbrennungsmotors die Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage der zugeordneten Beziehung für eine erste Dauer seit einem ersten Verbrennungsereignis seit dem Verbrennungsmotorwarmstart geschätzt, und nach der ersten Dauer ist die Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage von einer Kombination von gemessener Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur, gemessener Umgebungstemperatur und/oder gemessener Luftladetemperatur geschätzt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist für die erste Dauer die Verbrennungsmotoröltemperatur unabhängig von der gemessenen Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur, der gemessenen Umgebungstemperatur und der gemessenen Luftladetemperatur geschätzt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet; während einer Warmstartbedingung, Einstellen des Magnetspulenarbeitszyklus, der für das Kolbenventil angewendet wird, um den Nocken aus einer aktuellen Position zu einer finalen Position außerhalb einer Festverriegelungsposition zu bewegen; und Messen der Winkelgeschwindigkeit über einen Positionssensor, der mit dem Nocken gekoppelt ist, nach der Anwendung des Magnetspulenarbeitszyklus.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Zuordnen während des Warmstarts Folgendes: Schätzen eines Nullarbeitszyklus des Kolbenventils auf Grundlage des eingestellten Magnetspulenarbeitszyklus und der gemessenen Winkelgeschwindigkeit; und Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur durch Leiten des geschätzten Nullarbeitszykluswerts durch eine zugeordnete Beziehung zwischen dem Nullarbeitszyklus und der Verbrennungsmotoröltemperatur beinhalten.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verbrennungsmotorsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist; eine Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung (VCT), beinhaltend einen Nocken, einen Nockenwellenversteller, eine Nockenwelle, ein Kolbenventil und eine Magnetspule; einen Nockenpositionssensor, der mit dem Nocken gekoppelt ist; eine Batterie; einen Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor; einen Einlassluftladetemperatursensor; einen Luftmassenstromsensor; und eine Steuerung, beinhaltend computerlesbare Anweisungen, die auf nichtflüchtigem Speicher gespeichert sind, für Folgendes: als Antwort darauf, dass zumindest ein Diagnose-Flag in Bezug auf Schätzung von Verbrennungsmotoröltemperatur gesetzt ist, Anwenden eines Erregerimpulses für die Magnetspule, um das Kolbenventil zu bewegen, wobei ein Arbeitszyklus des Erregerimpulses dazu eingestellt ist, den Nocken nach außerhalb einer Anschlagsregion zu bewegen; Messen einer Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle nach dem Anwenden über den Nockenpositionssensor; Schätzen eines Nullarbeitszyklus des Spulenventils auf Grundlage des angewendeten Arbeitszyklus; und Schätzen einer Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage einer zugeordneten Beziehung zwischen dem geschätzten Nullarbeitszyklus und der gemessenen Winkelgeschwindigkeit.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes: Beschränken von jedem von einem oberen und einem unteren Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert auf Grundlage der geschätzten Verbrennungsmotoröltemperatur, wobei der obere Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert verringert wird und der untere Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert angehoben wird, wenn die geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur einen Temperaturschwellenwert übersteigt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das zumindest ein Diagnose-Flag, das mit der Schätzung der Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung steht, als Antwort auf eines von Degradation des Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensors, Degradation des Einlassluftladetemperatursensors, Degradation des Luftmassenstromsensors, Beschädigung des Speichers und eine Verbrennungsmotor-Warmstartbedingung eingestellt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die zugeordnete Beziehung in dem Speicher gespeichert und verwendet eine letzte geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur, den geschätzten Nullarbeitszyklus und die gemessene Winkelgeschwindigkeit als Eingänge.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Nocken eines von einem Einlassnocken und einem Auslassnocken, der Speicher ist ein Keep-Alive-Speicher und der Nullarbeitszyklus beinhaltet eine Arbeitszyklusmenge, die in null Winkelgeschwindigkeit für die VCT-Vorrichtung außerhalb einer Anschlags- oder einer Stiftverriegelungsposition resultiert.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen für Folgendes: als Antwort darauf, dass kein Diagnose-Flag, das mit der Schätzung der Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung steht, eingestellt ist, Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage eines Ausgangs von einem oder mehreren von dem Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor, dem Einlassluftladetemperatursensor und dem Luftmassenstromsensor.

Claims (15)

  1. Verbrennungsmotorverfahren, umfassend: Einstellen eines Verbrennungsmotordrehmomentaktors auf Grundlage von Verbrennungsmotoröltemperatur, geschätzt durch Anwenden eines Erregungssignals, beinhaltend eines von einem Impulsbreiten-modulierten Arbeitszyklus, einer Spannung und einem elektrischen Strom, auf ein Magnetventil einer Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung, und Verwenden einer zugeordneten Beziehung, gespeichert in nichtflüchtigem Speicher, die Nockenwellenmagnetspulen-Arbeitszyklus und Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit der Vorrichtung mit der Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung setzt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen als Antwort auf eines von Degradation eines Sensors, der dazu verwendet wird, die Verbrennungsmotoröltemperatur direkt oder indirekt zu messen, und Beschädigung des nichtflüchtigen Speichers erfolgt, wobei der nichtflüchtige Speicher einen Keep-Alive-Speicher einer Verbrennungsmotorsteuerung beinhaltet, wobei der Sensor einen oder mehrere von einem Verbrennungsmotoröltemperatursensor, der mit einer Ölwanne gekoppelt ist, einem Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor, einem Luftladungstemperatursensor und einem Luftmassenstromsensor beinhaltet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen als Antwort auf eine Verbrennungsmotor-Warmstartbedingung erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der angewendete Arbeitszyklus den einen von dem Einlass- und Auslassnocken nach außerhalb einer Anschlagsposition bewegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schätzen von Verbrennungsmotoröltemperatur ferner Folgendes beinhaltet: Schätzen eines Nullarbeitszyklus der Magnetspule des Kolbenventils durch Tiefpass- oder Kalman-Filterung des angewendeten Arbeitszyklus, wobei der Nullarbeitszyklus eine Arbeitszyklusmenge beinhaltet, die in null Winkelgeschwindigkeit für die VCT-Vorrichtung außerhalb einer Anschlags- oder einer Stiftverriegelungsposition resultiert; und Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur über eine vorkalibrierte Zuordnung, die den geschätzten Nullarbeitszyklus als Eingang verwendet und die geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur als Ausgang erzeugt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Anwenden eines Erregungssignals Folgendes beinhaltet: Anwenden eines/einer schrittweise zunehmenden Arbeitszyklus, Spannung oder elektrischen Stroms zu der Magnetspule und Messen der Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit nach jeder schrittweisen Zunahme.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Anwenden des Erregungssignals Folgendes beinhaltet: Anwenden, über eine Steuerung mit geschlossenem Kreislauf, eines Referenzwinkelpositionsbefehls, um die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle zu variieren, und Messen der Nockenwellenwinkelgeschwindigkeit und eines von dem Arbeitszyklus, der Spannung und dem elektrischen Strom, der/die durch die Steuerung mit geschlossenem Kreislauf auf die Magnetspule angewendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Einstellen des Verbrennungsmotordrehmomentaktors auf Grundlage der geschätzten Verbrennungsmotoröltemperatur Beschränken von einem oder mehreren von einem Verbrennungsmotordrehmoment, einer Verbrennungsmotordrehzahl und einem Ladedruckausgang des Verbrennungsmotors als Antwort darauf, dass die abgeleitete Verbrennungsmotoröltemperatur höher als ein Temperaturschwellenwert ist, beinhaltet.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zur variablen Nockenwellensteuerung einen Magnetölsteueraktor verwendet.
  10. Verbrennungsmotorsystem, umfassend: eine Vorrichtung zur variablen Nockensteuerung (VCT), beinhaltend einen Nocken, einen Nockenwellenversteller, eine Nockenwelle, ein Kolbenventil und eine Magnetspule; einen Nockenpositionssensor, der mit dem Nocken gekoppelt ist; eine Batterie; einen Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor; einen Ansaugluftladungstemperatursensor; einen Luftmassenstromsensor; und eine Steuerung, beinhaltend computerlesbare Anweisungen, die auf nicht flüchtigen Speicher für Folgendes gespeichert sind: als Antwort darauf, dass zumindest ein Diagnose-Flag in Bezug auf Schätzung von Verbrennungsmotoröltemperatur gesetzt ist, Anwenden eines Erregerimpulses für die Magnetspule, um das Kolbenventil zu bewegen, wobei ein Arbeitszyklus des Erregerimpulses dazu eingestellt ist, den Nocken nach außerhalb einer Anschlagsregion zu bewegen; Messen einer Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle nach dem Anwenden über den Nockenpositionssensor; Schätzen eines Nullarbeitszyklus des Spulenventils auf Grundlage des angewendeten Arbeitszyklus; und Schätzen einer Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage einer zugeordneten Beziehung zwischen dem geschätzten Nullarbeitszyklus und der gemessenen Winkelgeschwindigkeit.
  11. System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes beinhaltet: Beschränken von jedem von einem oberen und einem unteren Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert auf Grundlage der geschätzten Verbrennungsmotoröltemperatur, wobei der obere Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert verringert wird und der untere Verbrennungsmotordrehzahlschwellenwert angehoben wird, wenn die geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur einen Temperaturschwellenwert übersteigt.
  12. System nach Anspruch 10, wobei das zumindest eine Diagnose-Flag, das mit der Schätzung der Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung steht, als Antwort auf eines von Degradation des Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensors, Degradation des Einlassluftladetemperatursensors, Degradation des Luftmassenstromsensors, Beschädigung des Speichers und eine Verbrennungsmotor-Warmstartbedingung eingestellt ist.
  13. System nach Anspruch 10, wobei die zugeordnete Beziehung in dem Speicher gespeichert ist und eine letzte geschätzte Verbrennungsmotoröltemperatur, den geschätzten Nullarbeitszyklus und die gemessene Winkelgeschwindigkeit als Eingänge verwendet.
  14. System nach Anspruch 10, wobei der Nocken eines von einem Einlassnocken und einem Auslassnocken ist, der Speicher ein Keep-Alive-Speicher ist und der Nullarbeitszyklus eine Arbeitszyklusmenge beinhaltet, die in null Winkelgeschwindigkeit für die VCT-Vorrichtung außerhalb einer Anschlags- oder einer Stiftverriegelungsposition resultiert.
  15. System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes beinhaltet: als Antwort darauf, dass kein Diagnose-Flag, das mit der Schätzung der Verbrennungsmotoröltemperatur in Beziehung steht, eingestellt ist, Schätzen der Verbrennungsmotoröltemperatur auf Grundlage eines Ausgangs von einem oder mehreren von dem Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor, dem Einlassluftladetemperatursensor und dem Luftmassenstromsensor.
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