DE4306509C1 - Cam shaft adjusting method for IC engine - using pick=up to ascertain relative rotational torque w.r.t. crankshaft and derive instantaneous actual position - Google Patents
Cam shaft adjusting method for IC engine - using pick=up to ascertain relative rotational torque w.r.t. crankshaft and derive instantaneous actual positionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstellung ei ner Nockenwelle bei Brennkraftmaschinen nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for adjusting egg ner camshaft in internal combustion engines according to the Oberbe handle of claim 1.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der WO 91/01 435 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird die relative Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in Form einer Messung der Winkellage einer Bezugsmarke der Nockenwelle zu einer Bezugsmarke der Kur belwelle ermittelt. Diese relative Verdrehung sei im fol genden als Ist-Position der Nockenwelle bezeichnet. Von einem elektronischen Brennkraftmaschinensteuergerät wird abhängig von verschiedenen Eingangssignalen eine ge wünschte relative Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle vorgegeben, woraus sich eine Soll-Posi tion ergibt. Daraufhin wird die Differenz der Ist-Posi tion und der Soll-Position der Nockenwelle berechnet und die Ist-Position der Soll-Position in einem geschlossenen Regelkreis innerhalb eines nicht näher definierten Zeit bereiches nachgeführt. Auf welche Weise diese Nachführung vorgenommen werden soll, ist diesem bekannten Verfahren nicht zu entnehmen.Such a method is known for example from the WO 91/01 435 known. In this known method the relative rotation of the camshaft relative to the Crankshaft in the form of a measurement of the angular position of a Reference mark of the camshaft to a reference mark of the cure belwelle determined. This relative rotation is in the fol ends as the actual position of the camshaft. From an electronic engine control unit depending on different input signals a ge desired relative rotation of the camshaft given the crankshaft, from which a target Posi tion results. Then the difference of the actual posi tion and the target position of the camshaft is calculated and the actual position of the target position in a closed Control loop within an unspecified time area updated. How this tracking is to be made is this known method not to be removed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Einstellung einer vorgege benen Soll-Position der Nockenwelle zu schaffen, nachdem die Differenz der Ist- und Soll-Position ermittelt wurde.The invention has for its object a simple and cost-effective procedure for hiring a pre create the desired position of the camshaft after the difference between the actual and target position was determined.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a generic device by the characterizing features of claim 1.
Erfindungsgemäß wird bei vorgegebener Verstell geschwindigkeit eines Stellgliedes, die von der Brenn kraftmaschinendrehzahl abhängen kann, zur Verdrehung der Nockenwelle eine zu erwartende Gesamtverstellzeit zur Verstellung der Differenz zwischen Ist- und Soll-Position der Nockenwelle vorbestimmt. Nachdem der Verstellvorgang der Nockenwelle begonnen wurde, wird nach einer bestimm ten Zeit, im folgenden Teilverstellzeit genannt, die Ist- Position der Nockenwelle erneut gemessen. Die Teilver stellzeit kann ereignis- oder zeitgesteuert, z. B. durch äquidistante Abtastung, mehrmals innerhalb der Gesamtver stellzeit vorgegeben werden. Besteht eine Differenz zwi schen der erneut gemessenen Ist-Position und der nach der Teilverstellzeit zu erwartenden Soll-Position, wird die ser Differenz eine Korrekturverstellzeit zugeordnet. Die Korrekturverstellzeit wird in Abhängigkeit von der Dif ferenz der nach der Teilverstellzeit erneut gemessenen Ist-Position und der zu erwartenden Soll-Position abge leitet. Entsprechend dieser Differenz wird die Restver stellzeit, die durch Subtraktion der Teilverstellzeit von der Gesamtverstellzeit gebildet wird, um die Korrektur verstellzeit verlängert oder verkürzt.According to the invention with a predetermined adjustment speed of an actuator by the focal engine speed may depend on the rotation of the Camshaft an expected total adjustment time Adjustment of the difference between the actual and target position the camshaft predetermined. After the adjustment process the camshaft was started is determined according to a ten time, hereinafter referred to as partial adjustment time, the actual Position of the camshaft measured again. The subver positioning time can be event or time-controlled, e.g. B. by equidistant sampling, several times within the total ver positioning time can be specified. Is there a difference between the again measured actual position and after the Partial adjustment time expected target position, the a correction adjustment time is assigned to this difference. The Correction adjustment time is dependent on the Dif Reference of the measured again after the partial adjustment time Actual position and the expected target position directs. The residual ver positioning time by subtracting the partial adjustment time from of the total adjustment time is formed for the correction adjustment time extended or shortened.
Da innerhalb von einem Regelzyklus die vorgegebene Ver stellgeschwindigkeit als konstant angenommen wird, können anstelle der Verstellzeiten analog auch Verstellwege bzw. Verstellwinkel bestimmt werden.As the specified ver positioning speed is assumed to be constant instead of the adjustment times, analog adjustment paths or Adjustment angle can be determined.
Da nach der Teilverstellzeit im Idealfall die erneut ge messene Ist-Position gleich der zu erwartenden Soll-Posi tion ist, werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zum einen bei einer starken Differenz zwischen dieser Ist- und Soll-Position das Vorliegen eines Fehlers, wie z. B. ein Defekt am Stellglied, frühzeitig erkannt und zum an deren bei Vorliegen einer vernachlässigbar kleinen Diffe renz, Abweichungen durch Umwelteinflüsse, wie z. B. geringfügige Verschleißerscheinungen oder Temperatur schwankungen, automatisch korrigiert.Ideally, after the partial adjustment time, the ge measured actual position equal to the expected target position tion, are by the inventive method for one with a strong difference between this actual and target position the presence of an error such. B. a defect in the actuator, recognized early and on whose if there is a negligible difference limit, deviations due to environmental influences, such as B. minor signs of wear or temperature fluctuations, automatically corrected.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist der Ge genstand des Patentanspruchs 2.An advantageous development of the invention is the Ge Subject matter of claim 2.
Das Nockenwellengebersystem besteht aus einem mit mehreren Zähnen versehenen Inkrementenrad und aus einem Meßaufnehmer. Die Teilverstellzeit wird erfindungsgemäß durch die Zeit zwischen den mittels des Meßaufnehmers erzeugten Signalen der jeweils aufeinander folgenden Zähne bestimmt.The camshaft sensor system consists of a multiple toothed increment wheel and from one Sensor. The partial adjustment time is according to the invention by the time between by means of the sensor generated signals of the successive Teeth determined.
Mit dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung wird die Ge samtverstellzeit in mehrere Teilverstellzeiten unter teilt, wodurch die Korrektur häufiger vorgenommen wird als bei nur einer Teilverstellzeit und dadurch geringere Regelabweichungen auftreten. Darüberhinaus stellt die Synchronisation der Teilverstellzeiten auf den zu ver stellenden Gegenstand selbst einen weiteren Vorteil dar.With this development according to the invention, the Ge total adjustment time in several partial adjustment times under divides, making the correction more common than with only a partial adjustment time and therefore less Control deviations occur. In addition, the Synchronization of the partial adjustment times to the ver represent itself another advantage.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 3.Another advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 3.
Das Verstellen der Nockenwelle wird über ein Stellglied mittels eines pulsweitenmodulierten Signals vorgenommen. Das Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Signals wird dabei proportional zur Verstellzeit festgelegt. Dabei kann das Tastverhältnis abhängig davon unterschiedlich sein, ob sich die Bezugsmarke der Nockenwelle in ihrer Winkellage zur Bezugsmarke der Kurbelwelle annähert oder entfernt. Eine erreichte Soll-Position der Nockenwelle wird durch ein vorgegebenes Tastverhältnis, insbesondere ca. 50%, gehalten. The camshaft is adjusted using an actuator by means of a pulse width modulated signal. The pulse duty factor of the pulse width modulated signal is fixed proportional to the adjustment time. Here the duty cycle may vary depending on it be whether the reference mark of the camshaft in their Approximate angular position to the reference mark of the crankshaft or away. A target position of the camshaft reached is determined by a predetermined duty cycle, in particular approx. 50%.
Mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird ein di rekter Zusammenhang zwischen der theoretisch vorbe stimmten Gesamtverstellzeit einschließlich der Korrektur verstellzeit und der realen Verstellzeit, innerhalb derer das Stellglied tatsächlich verstellt wird, geschaffen. Dadurch ist eine besonders einfache und kostengünstige Ansteuervorrichtung, sowohl in hydraulischer als auch in elektronischer Hinsicht, möglich.With this embodiment of the invention, a di right connection between the theoretically agreed total adjustment time including the correction adjustment time and the real adjustment time within which the actuator is actually adjusted. This makes it particularly simple and inexpensive Control device, both in hydraulic and in electronically, possible.
Diese Erfindung stellt ein einfaches adaptives Verfahren zur relativen Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in eine vorgegebene Soll-Position dar, wobei Störeinflüsse automatisch korrigiert werden.This invention provides a simple adaptive method for the relative rotation of the camshaft compared to the Crankshaft in a predetermined target position, where Interference can be corrected automatically.
In der Zeichnung ist eine mögliche Vorrichtung zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.In the drawing is a possible device for through leadership of the inventive method shown.
An einer Nockenwelle NW ist ein mit mehreren Zähnen ver sehenes Inkrementenrad INW angebracht, dem gegenüber ein Meßaufnehmer ANW angeordnet ist. Der Meßaufnehmer ANW ist mit einer Recheneinheit R2 verbunden. Mit der Rechen einheit R2 ist weiterhin der Meßaufnehmer AKW verbunden, der hier gegenüber einem mit der Bezugsmarke BMKW verse henen, der Kurbelwelle zugeordneten Inkrementenrad IKW angeordnet ist. Von der Recheneinheit R2 wird das Signal PIst, das die Ist-Position der Nockenwelle darstellt, an die Recheneinheit R1 übertragen. Die Recheneinheit Rl er hält darüber hinaus die Soll-Position Psoll als Eingangs signal. Das Ausgangssignal der Recheneinheit R1 sowie das Ausgangssignal der Recheneinheit R2 werden an die Rechen einheit R3 weitergegeben, in der eine Verstellzeit δt be rechnet und an die Ansteuereinheit AS weitergegeben wird. Die Steuereinheit AS ist mit einem Stellventil SV verbun den, das eine hier nicht dargestellte Verdreheinrichtung der Nockenwelle, wie sie aus dem Stand der Technik be kannt ist, antreibt. On a camshaft NW a ver with several teeth ver incremental wheel I NW is attached, opposite which a sensor A NW is arranged. The sensor A NW is connected to a computing unit R2. With the computing unit R2, the sensor A KW is also connected, which is arranged here opposite an incremental wheel I KW associated with the reference mark BM KW , assigned to the crankshaft. The signal P Ist , which represents the actual position of the camshaft, is transmitted from the computing unit R2 to the computing unit R1. The arithmetic unit Rl he also maintains the desired position P to signal as an input. The output signal of the computing unit R1 and the output signal of the computing unit R2 are passed on to the computing unit R3, in which an adjustment time δt is calculated and passed on to the control unit AS. The control unit AS is connected to a control valve SV which drives a rotating device, not shown here, of the camshaft, as is known from the prior art.
Durch den Meßaufnehmer ANW wird bei jedem Zahn des Inkre mentenrades INW ein impulsförmiges Signal erzeugt. Einer dieser Zähne wird als Bezugsmarke BMNW der Nockenwelle NW verwendet. Das durch die Bezugsmarke BMNW erzeugte Signal ist ein erstes Eingangssignal der Recheneinheit R2. Die ses erste Eingangssignal der Recheneinheit R2 wird mit dessen zweiten Eingangssignal, das der Bezugsmarke BMKW zugeordnete Signal, verglichen. Die sich durch das erste und zweite Signal ergebende Winkellage der Bezugsmarke BMNW zur Bezugmarke BMKW stellt die relative Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle dar und ist ein Maß für die Ist-Position PIst der Nockenwelle. Diese Ist- Postion PIst wird in der Recheneinheit Rl von der Soll position PSoll abgezogen, wodurch sich ein Gesamtver stellwinkel bzw. Gesamtverstellweg δsg ergibt, um den die Nockenwelle zur Erreichung der Soll-Position verstellt werden soll.The sensor A NW generates a pulse-shaped signal for each tooth of the incremental wheel I NW . One of these teeth is used as the reference mark BM NW of the camshaft NW. The signal generated by the reference mark BM NW is a first input signal of the computing unit R2. This first input signal of the computing unit R2 is compared with its second input signal, the signal assigned to the reference mark BM KW . The angular position of the reference mark BM NW relative to the reference mark BM KW resulting from the first and second signals represents the relative rotation of the camshaft relative to the crankshaft and is a measure of the actual position P Ist of the camshaft. This actual position P actual is subtracted from the target position P target in the computing unit R1, resulting in a total adjustment angle or total adjustment path δs g by which the camshaft is to be adjusted in order to achieve the target position.
In der Recheneinheit R3 findet allgemein eine Verstellweg (δs) - Verstellzeit (δt) - Zuordnung statt. Zu Beginn der Verstellung einer Nockenwelle, d. h. zum Zeitpunkt t=0 wird zunächst dem Gesamtverstellweg δsg eine Gesamtverstellzeit δsg zugeordnet. Diese Gesamtverstell zeit δtg wird der Verstellzeit δt gleichgesetzt, mit der, umgesetzt in ein Tastverhältnis eines pulsweitenmodulier ten Signals, das Stellventil SV zur Verstellung der Nockenwelle NW angesteuert wird. Im folgenden wird diese Verstellzeit reale Verstellzeit δt genannt.An adjustment path (δs) - adjustment time (δt) - assignment generally takes place in the computing unit R3. At the start of adjustment of a camshaft, that is at time t = 0 is initially the Gesamtverstellweg .DELTA.S g .DELTA.S assigned a Gesamtverstellzeit g. This total adjustment time δt g is set equal to the adjustment time δt, with which, when converted into a pulse duty factor of a pulse width modulated signal, the control valve SV is actuated to adjust the camshaft NW. In the following this adjustment time is called real adjustment time δt.
Nachdem die Verstellung der Nockenwelle begonnen hat, d. h. für t<0, wird in der Recheneinheit R3 auf den näch sten Impuls des Meßaufnehmers ANW, verursacht durch den nächstfolgenden Zahn des Inkrementenrades INW, gewartet. Durch diesen folgenden (ersten) Impuls wird die Teilverstellzeit t=δtteil bestimmt. Zum Zeitpunkt t=δtteil, d. h. nach der Teilverstellzeit, wird in der Re cheneinheit R3 eine zu erwartende Soll-Position Psoll(teil) ermittelt, die sich aus dem Verhältnis der Gesamtverstellzeit δtg zum Gesamtverstellweg δsg und dem Verhältnis der Gesamtverstellzeit δtg zur Teilverstell zeit δtteil ergibt. Von dieser zu erwartenden Soll-Posi tion PSoll(teil) wird die zum Zeitpunkt t=δtteil erneut gemessene Ist-Position PIst(teil) der Nockenwelle abgezo gen. Aus dieser Differenz ergibt sich ein Korrekturver stellweg δsk. Diesem Korrekturverstellweg δsk wird wie derum eine Korrekturverstellzeit δtk zugeordnet.After the adjustment of the camshaft has begun, ie for t <0, the next pulse of the sensor A NW caused by the next tooth of the incremental wheel I NW is waited in the computing unit R3. By any of the following (first) pulse is the Teilverstellzeit t = delta partially determined. At time t = delta partially, ie after the Teilverstellzeit is unit area in the Re R3 an expected target position P is to (partly) determines the .delta.t from the ratio of the Gesamtverstellzeit g for Gesamtverstellweg .DELTA.S g and the ratio of Gesamtverstellzeit .delta.t g .delta.t time to Teilverstell some results. From this the expected target Posi tions P target (part) of the camshaft is at the time t = delta partially re-measured actual position P (partial) gene abgezo. This difference results in a travel range Korrekturver .DELTA.S k. This Korrekturverstellweg .DELTA.S k as derum .delta.t k assigned a Korrekturverstellzeit.
Im Idealfall ist die Korrekturverstellzeit δtk=0. In die sem Idealfall ist die noch verbleibende reale Verstell zeit δt gleich der erwarteten Restverstellzeit, die durch Subtraktion der Teilverstellzeit δtteil von der Gesamt verstellzeit δtg gebildet wird. Ergibt sich jedoch für die Korrekturverstellzeit δtk ein Wert, der ungleich Null ist, wird die Restverstellzeit entsprechend dieser Kor rekturverstellzeit geändert. Zeigt die Differenz der er neut gemessenen Ist-Position PIst(teil) und der er warteten Soll-Position PSoll(teil) an, daß die Nocken welle weniger als erwartet verstellt wurde, wird die Restverstellzeit um den Betrag der Korrekturverstellzeit δtk vergrößert; d. h. δt=δtg-δtteil+δtk. Anderenfalls wird die Korrekturverstellzeit δtk von der Restverstellzeit abgezogen.Ideally, the correction adjustment time δt k = 0. The remaining real adjustment is in the sem ideally equal to the expected time .DELTA.t Restverstellzeit that .delta.t by subtracting the Teilverstellzeit part of the overall adjustment time .DELTA.t is formed g. However, if there is a value for the correction adjustment time δt k that is not equal to zero, the remaining adjustment time is changed in accordance with this correction adjustment time. If the difference between the newly measured actual position P actual (part) and the expected nominal position P nominal (part) indicates that the camshaft was adjusted less than expected, the remaining adjustment time is increased by the amount of the correction adjustment time δt k ; ie δt = δt g -δt part + δt k . Otherwise the correction adjustment time δt k is subtracted from the remaining adjustment time.
Ist noch vor dem durch den nächstfolgenden (zweiten) Zahn erzeugten Impuls des Meßaufnehmers ANW die Soll-Position erreicht, wird keine weitere Teilverstellzeit bestimmt. Anderenfalls wird die nach der ersten Teilverstellzeit ermittelte reale Verstellzeit δt zur neuen Gesamtver stellzeit δtg*. Weiterhin wird eine neue Teilverstellzeit δtteil* abgewartet, die sich aus der Zeit zwischen dem ersten und zweiten Impuls des Meßaufnehmers ANW ergibt. If the target position is reached before the pulse of the sensor A NW generated by the next (second) tooth, no further partial adjustment time is determined. Otherwise, the real adjustment time δt determined after the first partial adjustment time becomes the new total adjustment time δt g *. Furthermore, a new partial adjustment time δt part * is waited for, which results from the time between the first and second pulse of the sensor A NW .
Bei Erreichen der nächsten Teilverstellzeit δtteil* wird derselbe Algorithmus wie bei der ersten Teilverstellzeit δtteil durchgeführt.When the next partial adjustment time δt partial * is reached, the same algorithm as for the first partial adjustment time δt partial is carried out.
Die Teilverstellzeiten sind nicht nur durch die Abstände der aufeinanderfolgenden Zähne des Inkrementenrades sondern auch durch eine beliebige andere Ereignis und/oder Zeitsteuerung bestimmbar. Beispielsweise ist es möglich, in kürzeren äquidistanten Zeitabschnitten Stör einflüsse schneller zu korrigieren.The partial adjustment times are not only due to the distances of the successive teeth of the increment wheel but also by any other event and / or time control can be determined. For example it is possible to disturb in shorter equidistant periods to correct influences faster.
Durch diese erfindungsgemäße Regelstrategie wird die au tomatische Korrektur von Fehlern, die aufgrund von Um welteinflüssen und/oder aufgrund von mechanischer Ermü dung entstehen, erreicht.Through this control strategy according to the invention, the au automatic correction of errors caused by Um world influences and / or due to mechanical exhaustion development, achieved.
Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die erfindungs gemäße Regelstrategie für die Einlaß- und/oder die Aus laßnockenwelle anwendbar ist.In conclusion, it should be noted that the fiction according control strategy for the inlet and / or the Aus camshaft is applicable.
Darüberhinaus kann diese erfindungsgemäße Regelstrategie in einem eigens dafür vorgesehenen Steuergerät realisiert oder in ein bereits vorhandenes Brennkraftmaschinen-Steu ergerät integriert werden.In addition, this control strategy according to the invention can implemented in a control unit specially designed for this purpose or in an existing engine control device can be integrated.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |