DE4340614C2

DE4340614C2 - Vorrichtung zur Verdrehung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4340614C2
Application number: DE19934340614
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schulte; Rainer Mertl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2013-11-30
Also published as: DE4340614A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verdrehung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in einer Kraftfahrzeug-Brennkraft maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 43 07 010 A1 be kannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung (Fig. 1e) entspricht funktionell ein Fehlersignal (e₀) dem Grundansteuersignal, ein Fehlerwert (e₁) dem Korrek turwert und ein Gesamtwert (U_null) dem Adaptionswert. Der Gesamtwert (U_null) entspricht der Differenz zwischen einem Schätzwert (Δ_Null) und einem Null-Nennwert (U₀). In den Schätzwert (Δ_Null) gehen Umwelt- und Betriebs größen, wie z. B. die Öltemperatur (T_Öl) und die Drehzahl der Brennkraftma schine (n_motor), ein, woraus wiederum eine Öldruck-Schätzung vorgenommen wird. Diesem Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei unterschiedli chen Umwelt- und/oder Betriebsbedingungen bei gleichem vorgegebenen elektrischen Ansteuersignal eine unterschiedlich starke Verdrehung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle verursacht wird. Da jedoch bei dem Verfahren gemäß der bekannten Vorrichtung zur Bestimmung des Ansteu ersignals in Abhängigkeit von Umwelt- oder Betriebsgrößen lediglich eine Schätzung vorgenommen wird, ist die Ansteuerung zur Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle mit nicht zu vernachlässigenden Unge nauigkeiten behaftet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Verdrehung einer Nockenwelle eingangs genannter Art derart zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln das zu berechnende elektrische Ansteuersignal zur Nockenwellen-Verdrehung zur tatsächlich gewünschten Verdrehung der Nockenwelle führt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruchs 1 gelöst.

Vorzugsweise wird zur Verdrehung einer Nockenwelle das ohnehin vorhan dene Niederdruck-Hydrauliksystem der Brennkraftmaschine verwendet. Grundsätzlich wird das zu berechnende elektrische Ansteuersignal zum ei nen aus der Differenz zwischen der Ist-Position und der Soll-Position einer Nockenwelle und zum anderen in Abhängigkeit von der Hydraulik- bzw. Öl temperatur und der Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt.

Dazu ist im Steuergerät eine Zuordnungseinheit vorgesehen, durch die jeder Differenz zwischen der Ist-Position und der Soll-Position einer Nockenwelle ein Grund-Ansteuersignal zugeordnet ist. Aus dem Grund-Ansteuersignal und aus einem von der Öltemperatur und der Drehzahl der Brennkraftma schine abhängigen Korrekturwert wird anschließend das zu berechnende Ansteuersignal bestimmt.

Durch die Abhängigkeit des zu berechnenden Ansteuersignals von der Öl temperatur und der Brennkraftmaschinendrehzahl ist eine positionsgenaue Verdrehung einer Nockenwelle auch bei nicht konstanter Förderleistung des Hydrauliksystems zur Verdrehung einer Nockenwelle erreichbar. Daher kann ein aufwendiges Hochdruck-Hydrauliksystem zur Verdrehung einer Nocken welle eingespart werden, da Ungenauigkeiten bei der Verwendung des ko stengünstigeren Niederdruck-Hydrauliksystems der Brennkraftmaschine au tomatisch kompensiert werden.

Darüber hinaus wird das zu berechnende Ansteuersignal aus dem Grund-Ansteuersignal und aus einem Adaptionswert berechnet, der durch das Ver hältnis des Grund-Ansteuersignals, das durch die Zuordnungseinheit einem bestimmten Verdrehweg zugeordnet ist, zu einem gemessenen Ansteuersi gnal, das zur tatsächlichen Verdrehung um denselben Verdrehweg führt, gebildet wird.

Dadurch werden nicht nur der Einfluß der Öltemperatur und der Drehzahl der Brennkraftmaschine auf den tatsächlichen Verdrehweg einer Nockenwelle bei der Vorgabe eines elektrischen Ansteuersignals berücksichtigt, sondern auch motorindividuelle mechanische Fertigungstoleranzen und/oder sich über der Zeit ändernde Alterungsprozeßtoleranzen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Pa tentanspruchs 2.

Sowohl die Korrektur in Abhängigkeit von der Öltemperatur und der Brenn kraftmaschinendrehzahl als auch die Adaption entsprechend der Differenz zwischen einem theoretischen und dem tatsächlichen Verdrehweg bei glei chem Ansteuersignal werden in Abhängigkeit von der Richtung der Verdre hung bestimmt.

Dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung liegt der Gedanke zugrunde, daß die Verdrehung einer Nockenwelle gegen die Richtung der Rotation der Nockenwelle einen höheren Kraftaufwand bzw. einen größeren Druck benö tigt als die Verdrehung einer Nockenwelle in Richtung der Rotation der Nockenwelle. Mit dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung entspricht der durch das Ansteuersignal verursachte Verdrehweg noch genauer dem tatsächlich gewünschten Verdrehweg.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 3.

Erfindungsgemäß wird das zu berechnende Ansteuersignal bzw. der Korrek tur- und/oder der Adaptionswert des Ansteuersignals in Abhängigkeit von der Anzahl der zu regelnden Stellglieder zur Verdrehung einer Nockenwelle bestimmt.

Wird beispielsweise nur eine Nockenwelle mit nur einem Ventil als regelba res Stellglied verdreht, wird bei unverändert konstanter Förderleistung der motoreigenen Ölversorgung ein größerer Verdrehwinkel bei gleichem An steuersignal erzielt als bei gleichzeitiger Ansteuerung mehrerer Nockenwel len-Stellglieder. Somit wird eine noch genauere Einstellung des tatsächlich gewünschten Verdrehwegs erreicht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Zuordnungseinheit zur Bestimmung des Grund-Ansteuersignals, mit einer Korrektureinheit zur Be stimmung des Korrekturwertes und einer Adaptionseinheit zur Bestimmung des Adaptionswertes.

Die Ist-Position w_ist und die Soll-Position w_soll einer Nockenwelle werden als Eingangssignale einer Vergleichseinheit 5 zugeführt. Der Ausgang der Ver gleichseinheit 5 ist mit dem Eingang einer Zuordnungseinheit 1 verbunden. Ein erster Ausgang der Zuordnungseinheit 1 führt zu einer ersten Multipli zierstelle, ein zweiter Ausgang der Zuordnungseinheit 1 ist mit einem Ein gang einer Adaptionseinheit 3 verbunden. Die Adaptionseinheit 3 enthält als weitere Eingangssignale die Öltemperatur T_Öl und die Brennkraftmaschinen drehzahl n. Ein Ausgang der Adaptionseinheit 3 führt an eine zweite Multi plizierstelle, deren Ausgang mit der ersten Multiplizierstelle verbunden ist. Weiterhin führt an die zweite Multiplizierstelle der Ausgang einer Korrek tureinheit 2. Die Korrektureinheit 2 erhält als Eingangssignale ebenfalls die Öltemperatur T_Öl und die Brennkraftmaschinendrehzahl n.

Der Ausgang der ersten Multiplizierstelle führt das zu berechnende bzw. nunmehr vorgegebene elektrische Ansteuersignal in Form einer Ansteuerzeit t_a zum Stellglied 4 zur Verdrehung einer hier nicht dargestellten rotierenden Nockenwelle.

Die Vergleichseinheit 5 bildet die Differenz zwischen der Ist-Position w_ist und der Soll-Position w_soll einer Nockenwelle. Diese Differenz (w_ist - w_soll) wird der Zuordnungseinheit 1 übermittelt. In der Zuordnungseinheit 1 wird der Diffe renz (w_ist - w_soll) ein Grund-Ansteuersignal in Form einer Grund-Ansteuerzeit t_v zugeordnet. Die Grund-Ansteuerzeit t_v ist das Ausgangssignal des ersten Ausgangs, der zur ersten Multiplizierstelle führt. Darüber hinaus ist in der Zuordnungseinheit 1 ein bestimmter Verdrehweg Delta w₀ abgespeichert, dem entsprechend einer Differenz zwischen der Ist- und der Soll-Position eine Grundansteuerzeit t_v0 zugeordnet wird. Diese dem bestimmten Ver drehweg Delta w₀ zugeordnete Grund-Ansteuerzeit t_v0 ist das Signal bzw. der Wert der über den zweiten Ausgang der Zuordnungseinheit 1 an einen Eingang der Adaptionseinheit 3 übermittelt wird. Die Adaptionseinheit 3 be rechnet einen Adaptionswert in Form eines Adaptionsfaktors F_k2 aus dem Verhältnis der dem bestimmten Verdrehweg Delta w₀ zugeordneten Grund-Ansteuerzeit t_v0 zu einer gemessenen Ansteuerzeit t_a0, die zur tatsächlichen Verdrehung um den bestimmten Verdrehweg Delta w₀ führt. Dazu wird bei spielsweise in einer Zeitspanne, in der eine kontinuierliche Verstellung er folgt, die Verdrehung der Nockenwelle um den Verdrehweg Delta w₀ ausge hend von einer Ist-Position w_ist vorgegeben und die Zeit t_a0 gemessen, die zur Verdrehung dieses Verdrehwegs Delta w₀ tatsächlich benötigt wird. Dazu ist ein hier nicht dargestellter Sensor vorgesehen, mit dem die jeweilige Ist-Position der Nockenwelle erfaßt wird. Darüber hinaus kann in der Adapti onseinheit 3 der so gewonnene Adaptionsfaktor t_v0/t_a0 in Abhängigkeit von der Öltemperatur T_Öl und der Brennkraftmaschinendrehzahl n korrigiert wer den, indem er z. B. zusätzlich mit einem von den Größen T_Öl und n abhängi gen korrigierenden Faktor K multipliziert wird (F_k2 = t_v0/_a0*K).

Der Adaptionsfaktor F_k2 wird an der zweiten Multiplizierstelle mit dem Korrek turwert in Form eines Korrekturfaktors F_k1 multipliziert. Der Korrekturfaktor F_k1 wird in Abhängigkeit von der Öltemperatur T_Öl und der Brennkraftmaschi nendrehzahl n bestimmt. An der ersten Multiplizierstelle wird zur Bestim mung der zu berechnenden und anschließend vorgegebenen Ansteuerzeit t_a die aus der Zuordnungseinheit 1 theoretisch ermittelte Grund-Ansteuerzeit t_v mit dem Korrekturfaktor F_k1 und dem Adap tionsfaktor F_k2 multipliziert.

In Abhängigkeit von der Ansteuerzeit t_a des Stellgliedes 4 ergibt sich ein Verdrehweg bei der Verdrehung einer ro tierenden Nockenwelle, der einer gewünschten Verdrehung entsprechend eines Sollwertes w_soll sehr nahe kommt. Er findungsgemäß ist somit unter Einsatz ohnehin erfaßter Betriebsgrößen eine sehr genaue und sehr schnelle Rege lung auf eine gewünschten Soll-Position einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle oder einer anderen Nockenwelle erreichbar.

Claims

1. Vorrichtung zur Verdrehung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem durch ein zu berechnen des elektrisches Ansteuersignal (t_a) regelbaren Stellglied (4) zum Verdrehen der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle, mit einem Nockenwellengeber system, durch das die momentane Ist-Position (w_ist) der Nockenwelle erfaßt wird, und mit einem Steuergerät (1, 2, 3, 5), das in Abhängigkeit von Be triebsgrößen der Brennkraftmaschine eine Soll-Position (w_soll) für die Nockenwelle vorgibt und das die Differenz (w_ist - w_soll) zwischen der Ist-Position und der Soll-Position der Nockenwelle berechnet, wobei in dem Steuergerät eine Zuordnungseinheit (1) vorgesehen ist, durch die jeder Differenz zwi schen der Ist-Position (w_ist) und der Soll-Position (w_soll) der Nockenwelle ein Grund-Ansteuersignal (t_v) zugeordnet ist, und in dem das zu berechnende Ansteuersignal (t_a) aus dem Grund-Ansteuersignal (t_v), aus einem von der Öltemperatur (T_Öl) und der Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine abhängigen Korrekturwert (F_k1) und aus einem Adaptionswert (F_k2) berechnet wird, da durch gekennzeichnet, daß der Adaptionswert (F_k2) durch das Verhältnis ei ner vorbestimmten Grund-Ansteuerzeit (t_v0), die durch die Zuordnungsein heit (1) einem bestimmten Verdrehweg (Delta w₀) der Nockenwelle zugeord net ist, zu einem gemessenen Ansteuersignal (t_a0), das zur tatsächlichen Verdrehung der Nockenwelle um denselben Verdrehweg (Delta w₀) führt, gebildet wird.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Be stimmung des Korrekturwerts (F_k1) und/oder des Adaptionswertes (F_k2) in Abhängigkeit von der Verdrehrichtung der Nockenwelle erfolgt.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Korrekturwerts (F_k1) und/oder des Adaptionswerts (F_k2) in Abhängigkeit von der Anzahl der zu regelnden Stellglieder erfolgt.