EP1312773B1 - System zum Beheben der Abweichung einer verstellbaren Nockenwelle und Verfahren - Google Patents

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EP1312773B1
EP1312773B1 EP02023256A EP02023256A EP1312773B1 EP 1312773 B1 EP1312773 B1 EP 1312773B1 EP 02023256 A EP02023256 A EP 02023256A EP 02023256 A EP02023256 A EP 02023256A EP 1312773 B1 EP1312773 B1 EP 1312773B1
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EP
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signal
idling
camshaft
angle
motor
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Rolf Karcher
Gerhard Baur
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Audi AG
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34436—Features or method for avoiding malfunction due to foreign matters in oil
    • F01L2001/34443—Cleaning control of oil control valves
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    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/04—Sensors
    • F01L2820/041—Camshafts position or phase sensors

Definitions

  • the invention relates to a system for eliminating the deviation the actual angle of an adjustable, in particular continuously adjustable camshaft from one Predeterminable target angle when an engine is idling, one being Control or regulating device for controlling or regulating the Camshaft position and a control unit for Motor control is provided.
  • the camshafts are idle non-overlapping position, i.e. the entrance is open the latest and the outlet on the earliest position of the Camshaft. Different positions of the camshaft lead to restless engine running, which however should be avoided should. For convenience and consumption reasons, the Idle speed should be as low as possible. Occurs at idle however at oil temperatures from 80 ° C for example a very strong deviation of the camshafts from the target angle. This Deviation usually takes place until the late stop of the Auslassstellers. In older engines, this deviation is from the target angle only at higher oil temperatures observe.
  • DE 197 22 187 A1 describes a control method an adjustable cam spread at one Internal combustion engine in motor vehicles known.
  • a electronic control unit is from a basic map a minimal cam spread pre-controlled.
  • a smoothness monitoring unit determines whether the minimal cam spread the internal combustion engine a smooth running limit exceeds.
  • a spread adjustment unit increases the set cam spread as long as the Quiet running limit is exceeded.
  • Object of this invention is to increase fuel consumption and royalty emissions minimize.
  • the spread adjustment unit increases the set minimum cam spread in case of restless Engine running.
  • a spread map for specifying a Setpoint of the cam spread is for the cheapest Environmental conditions, for example the lowest possible Ambient pressure or for vehicle operation in larger Designed for heights.
  • valve timing control system for an internal combustion engine in which the Maintain controllability of the valve timing and the The combustion state of the internal combustion engine remains stable should.
  • the valve timing control system includes one hydraulic actuator for changing an operating angle of a Camshaft cam to set a valve timing in the Advancing or decelerating the internal combustion engine.
  • DE 197 24 609 A1 describes a method for determination an optimal idling speed of an internal combustion engine known in which by gradually changing the Idle speed and comparison of old and new idle unrest an optimal idle target speed is determined. It finds an idle idle control due to speed fluctuations instead of. The idle target speed is regulated to ensure optimal operating behavior. While the method is reaching predetermined limit values the idle speed determined. One finds each gradual increase or decrease in idle speed instead of.
  • DE 195 34 844 A1 is based on an idle idle control Speed fluctuations thereby allow the gradient the course of the actual speed of the internal combustion engine determined and the manipulated variable for controlling the Idle speed depending on the amount of Gradient is determined when the amount of the gradient exceeds a predetermined threshold.
  • the DE 40 16 099 A1 describes a device for Idle speed control, where a valve to change the intake air quantity of the internal combustion engine and, among other things. a Device for controlling the degree of opening of the valve are provided according to the machine speed.
  • the DE 196 18 403 A1 discloses a control device for the Idle speed using an appropriate Sensors. The smoothness is at least based on signals an acceleration sensor arranged on the vehicle or a noise sensor provided in the vehicle interior determined.
  • Another method for adapting the characteristic of a Idle actuator is disclosed in EP 0 399 016 B1.
  • One procedure and one Device for idle idle control is also in the DE 44 43 652 A1 discloses.
  • Based on the comparison between a setpoint and an actual value for the speed a control deviation and manipulated variable are determined, whereby a pilot control and / or an increase in the setpoint in Depending on the speed is provided.
  • a Device for setting the course of movement of the Gas exchange valves of the internal combustion engine one Camshaft has a controller that provides a control signal for an actuator of an actuator for introducing the Camshaft generated, the control signal is additive by Feedforward corrected. This serves a more comfortable Operation of the internal combustion engine also in transient operation and in the case of large dead times of the device for adjusting the Movement course of the gas exchange valves, these can be adjusted faster and the controller only Inaccuracies in feedforward control compensated.
  • EP 0 808 997 A1 and EP 0 990 775 A1 are more Adjustment options for camshafts are known. Are there first and second camshafts and means for changing the Rotation phase of the first and second camshafts provided to a change in the opening and closing time curve of the To cause intake valves.
  • EP 0 990 775 A1 Influence on a three-dimensional cam of the camshaft taken and is an actuator for changing the valve lift provided by adjusting the positions of the camshaft along the axis of rotation of the three-dimensional cam, the valve lift through this three-dimensional cam is caused. It should be a suitable one Rotational speed of the internal combustion engine are generated.
  • JP-A-11-148381 discloses an adjustable camshaft, to provide an intake valve and an exhaust valve. On Camshaft angle sensor adjusts the intake valve. In addition, first and second oil approvals are for one Camshaft adjustment provided. The intake valve will changed and based on a variable valve adjustment on the camshaft angle signal and the crankshaft angle signal. The target speed of an idle speed controller and the opening of an idle speed control valve will be on a greater value compared to the normal operation of everyone variable valve adjustments set as soon as a variable Valve adjustment shows no normal time progress.
  • JP-A-07-119526 also discloses an adjustable one Camshaft, an intake valve and an exhaust valve.
  • a bypass line is provided with a Throttle valve.
  • An idle speed control valve (ISCV) opens and closes to adjust the amount of intake air in the Middle of the bypass line to stabilize the idle.
  • ICV idle speed control valve
  • VVT variable valve timing
  • Control is based on the deviation the current valve adjustment from the target valve adjustment a correction value for the opening of the Idle speed valve calculated.
  • the present invention is therefore based on the object a system to correct the deviation of the actual angle of the adjustable camshaft from a predetermined target angle to create in the idle of an engine, being just one strong deviation when idling at higher oil temperatures no longer occurs or is remedied.
  • the invention is based on the knowledge that Raising the speed the deviation of the target and actual angle is reduced.
  • The is particularly advantageous Idle speed increased via the engine control. It This results in the advantage of a smoother engine running even at higher oil temperatures at idle, which makes the Driving comfort, but also performance, emissions and the Vehicle consumption can be significantly improved.
  • the system activates the device for increasing the engine idling speed. In doing so, the limit is exceeded the oil temperature checked to be a slowly adjustable Camshaft with cold engine not to activate one To cause idle speed increase.
  • Raising the Idle speed is preferably carried out via the control unit for engine control.
  • the system thus serves to correct the Deviation of the actual angle from the nominal angle of the camshaft by increasing idle speed. Because the actual angle of the Camshaft position queried with the specifiable setpoint compared and an adjustment of the Camshaft position by increasing idle speed is made to the actual camshaft angle again to set the target angle is thus constantly Corrected camshaft position so that a Deviation of the actual angle from the target angle not or only in an approved tolerance range occurs.
  • the system of the invention can in any position Camshaft are used, so even at maximum Overlap and with no overlap position.
  • Control signal an adjustable actuator for rotating the Camshaft adjusted in relation to the crankshaft. That too calculating control signal is from a Basic control signal that any difference between the The actual position and the target position of the camshaft are assigned is one of the oil temperature and the speed of the Internal combustion engine dependent correction value and from a Adaptation value calculated.
  • the rotation of the camshaft will therefore not dependent on the idling speed of the Motor adjusted or the deviation of the actual angle from Target angle of the camshaft position for adapting Idle boost used.
  • the twist refers directly on the control of the camshaft without further Integration of the engine idling speed in the Control system.
  • adjustable camshafts or a camshaft position control is also used in the prior art to control the Idle speed learning of an engine with internal Combustion used, as disclosed in DE 196 47 182 C2 or to control fuel injection as in the DE 196 35 042 C2.
  • the adjustable camshaft when controlling the Includes fuel injection according to DE 196 35 042 C2 also applying a compressive force to the camshaft and changing the rotational phase of the camshaft with respect to Synchronous pulley or crankshaft to a maximum Lead angle of a maximum lag angle so that the Closing control on the intake valves forward is moved.
  • the turning phase of the Camshaft with respect to the synchronous pulley maximum lag angle changed from maximum lead angle, so that the opening timing or the Opening timing of intake valves delayed is.
  • the learning value is based on the ratio real valve characteristic (actual cam angle) too the valve characteristics for the engine in full heated state compensated. So here, too, none Referenced to the engine idling speed since the Engine fuel injection is to be controlled.
  • Device for raising the idle speed a control unit and / or acts on the motor, in particular directly or via its control unit. This is not just the fastest, but also most direct way to act on given the idle speed.
  • the speed can preferably be increased continuously, as soon as a deviation of the actual angle from the target angle occured.
  • the device for Increasing the idle speed a continuous Speed increase from the speed at which the deviation occured. This increases the idle speed from a determinable value that is at least in is close to the desired idle speed. It must thus no adjustment from zero take place, what with a longer settling time would be connected.
  • a quantization of continuous Speeds is preferably freely selectable.
  • the Speed can be raised continuously.
  • an optional application-specific configurability of the system can be optionally provided.
  • angle detection device for recording the actual angle of the camshaft and delivering it of an actual angle signal is preferably an angle detection device intended. It is also preferred means for monitoring the exceeding of a Predefinable threshold value of the target angle / actual angle deviation and provided for emitting a signal.
  • the angle detection device and are particularly preferred the facility to monitor the exceeding of a Predeterminable threshold value can be coupled to one another, so that the Device for monitoring the exceeding of the Predefinable threshold value directly the current one Can query actual angle.
  • the Device for increasing the idle speed preferably an application-specific adaptive idling speed that learns emits.
  • the idle speed does not have to be fixed above the Oil temperature are stored, which would lead to that the worst engine in new condition is the idle speed specifies what a for all engines over the entire term would mean minimal speed, e.g. of 750 rpm.
  • Idle speed should be as low as possible, e.g. 560 rpm be.
  • Learning idle speed means in this Context that the condition of the camshaft from the idle speed currently approached is assessed. in the in most cases this will be the last to be approached Idle speed.
  • the states of powertrain, Brake system and motor queried by the system Before activating the active Idle speed boost the states of powertrain, Brake system and motor queried by the system. A release occurs when the drive train is without frictional connection and / or there is a brake actuation signal and the engine is in Idle. Is by clutch or gearbox, especially automatic transmission, the adhesion in Drivetrain separated, this can be done using the Detect the absence of a speed signal. is If the engine is idling, this information is System provided. The idle is defined by the There is no accelerator pedal actuation or such low accelerator pedal actuation that there is none Speed increase comes. The existence of the Brake (pedal) actuation signal to activate the Idle speed boost can be advantageously configured and leads to increased security.
  • the function may stop Security reasons should preferably be blocked.
  • a vehicle with an automatic transmission that from the transmission transmitted driving force increases with the engine speed, the vehicle standing on a slope could Put the gear into motion without applying the brake.
  • the activation of the idle speed increase can therefore then configurable, preferably user-specific take place when there is a brake actuation signal, regardless of the presence or absence of one Grip of the engine with the wheels - not gear "N" or "P" for an automatic transmission - regardless of the brake application.
  • Accelerator pedal actuation can be advantageous be excluded by querying idle.
  • an adaptation according to the invention can also in an area in which the speed due to the accelerator pedal actuated is greater than the idle speed, however still too low to hold the camshaft position. However, such a case is relatively unlikely.
  • control unit of the engine and / or the Device for increasing the idle speed before activation the idle boost the presence of a Engine system function signal and an allowable Engine status signal in the form of an enable signal. This ensures that there is no error in the Engine system is present and the engine status is set in this way is that acting on the idle speed is safe is possible.
  • An engine system function signal is preferably at There is no error signal in the brake actuation detection, in the absence of an error signal in the camshaft control, if there is one Release signal of the camshaft control issued.
  • On permissible engine status signal is preferred if present an engine idle signal and an engine speed signal below a predefinable speed threshold, in particular, 800 rpm. Because the idle speed boost is then active for security reasons, if there is no fault in the system and the engine is in the individual is in a predefinable state System and motor function parameters and their parameters Condition queried. To make sure that a Brake actuation signal is actually present is one Query provided that no electrical There is an error in the detection of the brake application.
  • the idle boost is preferably adapted Exceeding the deviation of the actual angle from the target angle the camshaft by a predeterminable value, in particular a value of 7 ° and when the actual angle runs away from Target angle and / or when the camshaft is close to your End stop and / or its late position, especially in an angle of 5 ° and when an error signal occurs over a predeterminable period of time, in particular longer than 0.1 seconds.
  • the system thus advantageously has one Query about adapting the idle boost to determine if there is actually a target angle / actual angle deviation the camshaft angle, especially permanent.
  • Threshold set depending on the selected application and in a particularly preferred embodiment can be 7 °.
  • the actual angle may run away from the target angle by providing a filtered actual angle and comparison of the filtered actual angle with the current one Actual angle.
  • a suitable filter is, for example a PT1 link.
  • this angle can be a value of 5 °. In other applications this can Value can be varied.
  • this angle can be a value of 5 °. In other applications this can Value can be varied.
  • an error signal via a predeterminable period of time occurs. This too it is recognized whether the target angle / actual angle deviation of the Camshaft angle a unique phenomenon or a is permanent condition that could be remedied.
  • a learned idle speed increase be reset, particularly preferred if present an oil temperature signal at engine start that is smaller as a predefinable and / or critical oil temperature threshold, e.g. less than 100 ° C and / or if the Power supply and / or erasing the fault memory of the Engine control unit.
  • a predefinable and / or critical oil temperature threshold e.g. less than 100 ° C and / or if the Power supply and / or erasing the fault memory of the Engine control unit.
  • a query as to whether at engine start the oil temperature is less than the critical oil temperature threshold is preferably with another query linked, which goes that a time delay of the Starting signal until the oil temperature signal is present takes place in order to ensure that the reset condition can be recognized reliably to ensure.
  • the critical oil temperature threshold can be selected for the specific application.
  • a break the voltage supply preferably also leads to a Resetting the system or at least the device for Raising the engine idle speed. In the event of an interruption the voltage supply can otherwise be caused by this Malfunctions and errors in the idle speed increase, in particular in relation to the learned values that it is safer to interrupt the Power supply the learned speed increase completely reset. Because for security reasons Error signals are also queried by the engine advantageous when deleting the fault memory of the engine control unit the learned speed increase is also reset.
  • the idle speed increase is carried out by everyone conditions described above preferably after following scheme:
  • a target idle speed value and the device to increase the idle speed preferably lifts the Idle speed value continuously with the specifiable Speed increase speed on.
  • this can Speed increase speed can be selected to 20 U / s.
  • Means for generating defined are preferred Speeds provided, in particular a quantization of the continuously raised idle speed over a Curve. This allows the idle speed only assume defined speeds, for example from the Noise development can be advantageous here.
  • Means for avoiding a conspicuous are also preferred gradually ramping up the idle target speed after the Quantization provided, especially slowed down Raise the idle speed via a ramp with a predetermined speed. This will make smoothing the quantized values of the idle speed, resulting in better driving comfort and more pleasant Noise leads.
  • the object underlying the invention is also achieved by a method for controlling an adjustable, in particular continuously adjustable camshaft one Internal combustion engine with a control or Control device for controlling or regulating the camshaft position is provided, solved when exceeding one Predeterminable value of the deviation of the actual angle of the Camshaft from the predetermined target angle, the device for Fix the deviation is activated and where the Installation on a control unit for controlling the engine acts to increase the idle speed.
  • the task is accomplished through a regulation process idle oil pressure using an adjustable, in particular continuously adjustable camshaft
  • an adjustable, in particular continuously adjustable camshaft one Internal combustion engine with a control or Control device for controlling or regulating the camshaft position is provided, solved when exceeding one Predeterminable value of the deviation of the actual angle of the Camshaft from the predetermined target angle, the device for Fix the deviation is activated and where the Installation on a control unit for controlling the engine acts to increase the idle oil pressure.
  • the position of the camshaft is an advantageous indicator for oil pressure.
  • a control device for controlling the Speed of an internal combustion engine especially for Use in a aforementioned system and / or in a the above methods, the object is achieved by that an input for capturing manipulated values of a adjustable camshaft, an input for the signal of the Cooling water temperature of a cooling water temperature sensor Input for the signal of the oil temperature Oil temperature sensor, an input for entering Speed values of a speed sensor, a means of Evaluate, an input for querying one or more other signal sources and at least one means for Affect the idle speed and / or the Engine idle oil pressure are provided.
  • This can by providing only one control unit Advantages of the invention can be achieved.
  • the signal source of the Idle operating state and / or the accelerator pedal position and / or an idle signal, especially one Engine management system is.
  • the signal from the setpoint generator can preferably be a map. This is one greater variability and therefore better adaptation to changing operating conditions possible.
  • Figure 1 shows two diagrams to illustrate the Speed curve if the camshaft position deviates an adjustable camshaft from a definable one Target angle. This is included in this embodiment constant 0 °. The actual angle initially increases over time weak, subsequently after a threshold value is exceeded SW strong.
  • the speed in revolutions shown in the second diagram per minute over time is at a camshaft angle of minus 20 ° at 560 rpm, which is an idle speed with smooth engine running and therefore good comfort and low Represents consumption.
  • the deviation Camshaft position no consequences regarding the Idle speed.
  • the deviation of the actual angle of the adjustable camshaft of the predetermined target angle represents the invention System to increase the idle speed determines that this Threshold was exceeded and the actual angle steadily increased in a less favorable position. He also receives especially from a limit switch, the information whether the camshaft position is close to its End stop, i.e. the late position. In the in Figure 1 embodiment achieved Camshaft position almost the end stop of 22 °. It is also queried whether the deviation of the target angle of the actual angle is greater than the predefinable threshold value. This can be done after the threshold value SW and the increase in the deviation over time is affirmed become.
  • Time period ⁇ t persists. This is also in the Given embodiment of Figure 1.
  • the time period ⁇ t can be set to 0.1 seconds, for example. she can have different values depending on the engine and application accept.
  • Idle speed increased in quantized steps after exceeding the time period ⁇ t Idle speed increased in quantized steps, initially to a specifiable speed of 650 rpm and below to a predetermined speed of 700 rpm.
  • the transition in the higher speed level occurs continuously via a ramp so as not to negatively affect driving comfort influence.
  • the idle speed increases from the speed at which the deviation occurred, that is in the application from 560 rpm.
  • the speed of the Increase in idle speed between the quantized stages, So the 650 and 700 U / min, can be set freely become. There is also a continuous increase in Idle speed possible.
  • the respective type of raising is freely adjustable depending on the application.
  • the idle speed is increased until the Camshaft position back to the original one Setpoint reached, in the case shown to one Angle drops from 0 °. This in turn becomes the threshold SW exceeded, but now towards the given one Target angle.
  • the system also queries this or recognized, whereby the continuous lifting of the Idle speed set and the idle speed to the meanwhile reached value, here 700 rpm, is held.
  • a control device 1 has an input 2 for Acquisition of the control values of an adjustable camshaft in particular by a phase encoder 11, an input 3 for the signal of the cooling water temperature, an input 4 for that Oil temperature signal, an input 5 for entering Speed values and an input 6 for detecting Signals from one or more other signal sources.
  • the Control unit receives via sensors, such as the phase encoder 11 adjustable camshaft 15, a speed sensor 14 of the Motors, a cooling water temperature sensor 12 and one Oil temperature sensor 13 signals and prepares them.
  • One in the control device 7 included for evaluation evaluates the prepared values and acts on actuators 10, which is an idle speed boost of an engine 9 effect such as an idle speed control device.
  • the implementation of the processed and evaluated values can control unit 1 via the throttle valve actuators, Ignition, injection (for idle speed control) and camshaft control valves.
  • a signal source for entering further signals via the input 6 of the control unit 1 can, for example, the Accelerator pedal position, an idle signal and the Idle operating state can be queried.
  • Speed sensor 14 for recording and delivering the idle speed values, Cooling water temperature sender 12, Oil temperature sensor 13 and phase sensor 11 of the adjustable Camshaft 15 are only indicated in FIG. 2. Instead of a single target angle, a is preferably used Set target angle map.
  • Figure 3 shows a flow diagram of the operation of a inventive system for increasing the idle speed of an internal combustion engine.
  • a first step continuously asking whether a deviation of the Actual angle from the target angle is greater than one predefined threshold value SW. Exceeds the deviation the threshold value is not exceeded, the query is continued. If the deviation exceeds the specified threshold, follows the query of a release signal. Is this also before, the idle speed increase is activated. However, the release signal is only available when a positive motor function signal and a permissible one Motor status signal present.
  • a fourth step initialize an idle speed value and then in a fifth step this continuously with a specified speed increase speed raised.
  • a sixth step is a quantization of the continuously increased speed via a characteristic curve performed.
  • the release signal is given when both a Engine system function signal as well as an allowable Engine status signal present. What factors these signals form, can be seen better in Figure 4a and b, the together represent a query scheme.
  • a process is shown in which the factors of Forming a release signal and determining one Deviation of the actual angle from the target angle of the camshaft, the A predetermined threshold value is exceeded Deviation and resetting of the control unit or Systems for increasing the idle speed are reproduced.
  • FIG. 4a it is for the presence of the release signal and thus to activate the idle speed increase required that either no traction in the driveline which is e.g.
  • the gear selector lever can be determined regardless of the actuation of the Brake pedal, or the brake pedal is operated, which e.g. queried by a sensor in the area of the brake pedal regardless of whether it is loaded or not one speed step. So it will be the correct state of the Speed step and brake queried.
  • the engine status signal such as it is also indicated in FIG. 3, is formed by that the engine is idling, so on Idle signal is present and that the engine speed is up is below a predetermined speed threshold. Likewise, the activity of idle speed control queried.
  • the engine system function signal is generated by the presence of a release signal from Camshaft control, that is an adjustment of the Camshaft is possible.
  • the idle speed increase is only activated when the deviation of the actual angle ⁇ actual from the target angle ⁇ target of the camshaft position exceeds a predefined threshold value SW. It is determined here whether the deviation has fundamentally exceeded this predetermined threshold value, that is to say is at least briefly higher than the predetermined threshold value. It is also checked whether the actual angle ⁇ actual runs away from the target angle ⁇ target . This is recognized by comparing the current actual angle with a filtered actual angle. A PT1 filter is suitable here as a filter. Alternatively, it can be checked whether the actual angle is greater than a predetermined limit angle.
  • the idle speed increase is activated.
  • the idle speed increase is adapted as long as there is a deviation of the actual camshaft angle from the desired camshaft angle. The system learns how far the increase has to be made in order to adjust the actual camshaft angle back to the originally specified nominal camshaft angle. If such an error occurs later when you continue driving, a corresponding camshaft angle control can be carried out directly. If the deviation of the actual camshaft angle from the target camshaft angle does not last longer than the specifiable time period ⁇ t, an idle speed reduction can be activated after a waiting period, provided the oil temperature is lower than at the idle adaptation start.
  • the adaptation also includes quantizing the values in order to mitigate a gradation of the values. Alternatively, one continuous speed increase. It will therefore asked whether the quantization is active.
  • the goal of the adaptation or learning and possibly quantization is that Reaching a target idle speed.
  • the adaptation is like this continued for a long time as there is no reset signal. On such is given if, as indicated in Figure 4b, at Engine start the oil temperature is less than a specifiable Oil temperature threshold or a limit value.
  • a start signal is awaited and additionally a further predetermined period of time, so that the Starting signal is delayed and that of the sensor measured oil temperature is present.
  • Another reset condition is the interruption of the voltage supply as well as deleting the fault memory of the engine control unit, because then the release signal is no longer problem-free can be given, for example, electrical Error signals in the brake and the control of the Camshafts can be present.
  • each with an increase in Engine idle speed occurs when a Deviation of the actual angle of an adjustable camshaft is determined from a predetermined target angle.
  • This also forms an oil pressure control adjust the idle oil pressure so that a steady one Engine running becomes possible.
  • Exceeding the deviation of the Actual angle from the target angle of the camshaft with respect to a the predetermined threshold basically occurs if a compensation with the in the control device of adjustable camshaft provided actuator no longer is possible.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Beheben der Abweichung des Istwinkels einer verstellbaren, insbesondere kontinuierlich verstellbaren Nockenwelle von einem vorgebbaren Sollwinkel im Leerlauf eines Motors, wobei eine Steuer- oder Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln der Nockenwellenposition und eine Steuereinheit zur Motorsteuerung vorgesehen ist.
Bei Motoren, insbesondere Fahrzeugmotoren mit Nockenwellen sind solche bekannt, die eine kontinuierlich verstellbare Nockenwelle aufweisen. Die Verstellung wird dabei über ein ölhydraulisches System oder einen Elektromotor bewerkstelligt. Die Regelung der Nockenwellenposition erfolgt über Stellventile, die von der Steuereinheit zur Motorsteuerung angesteuert werden. Die Nockenwellenverstellung erfolgt dabei über den gesamten Drehzahl- und Lastbereich. Abweichungen von den ermittelten Sollstellungen der Nockenwellen führen zu Einbußen im Fahrkomfort sowie der Leistung und zur Verschlechterung der Abgaswerte und des Verbrauchs.
Im Leerlauf befinden sich die Nockenwellen auf überschneidungsfreier Position, d.h. der Einlass liegt auf der spätesten und der Auslaß auf der frühesten Stellung der Nockenwelle. Davon abweichende Stellungen der Nockenwelle führen zu unruhigem Motorlauf, der jedoch vermieden werden soll. Aus Komfort- und Verbrauchsgründen soll die Leerlaufdrehzahl möglichst gering sein. Im Leerlauf tritt jedoch bei Öltemperaturen ab beispielsweise 80°C eine sehr starke Abweichung der Nockenwellen vom Sollwinkel auf. Diese Abweichung erfolgt in der Regel bis zum Spätanschlag des Auslassstellers. Bei älteren Motoren ist diese Abweichung vom Sollwinkel erst bei höheren Öltemperaturen zu beobachten. Die Abweichung vom Sollwinkel im Leerlauf wird dadurch erklärt, dass bei heißem Öl diese eine Folge von dem bei höheren Temperaturen dünnflüssiger werdenden Öl, dem geringen Öldruck im Leerlauf und den zunehmenden Reibmomenten der Nockenwellen zu sein scheint, die die Stellkraft der Einlass- und Auslasssteller überschreiten.
Zur Lösung des allgemeinen Problems einer Leerlaufeinstellung bei Brennkraftmaschinen werden im Stand der Technik einige Wege aufgezeigt. Beispielsweise beschreibt die DE 44 33 299 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren, die es ermöglichen, die Leerlaufdrehzahl zu erhöhen, um eine ausreichende Schmierung des Motors zu gewährleisten, wenn der Betriebszustand eines sogenannten Heißleerlaufs erreicht ist, in dem ein geringer Öldruck und hohe Öltemperatur aufzutreten drohen. Im Normalbetrieb bildet eine Sollwertbildungseinheit abhängig von den zugeführten Betriebsgrößen einen Leerlaufdrehzahlsollwert, der von einer Regeleinheit unter Vergleich mit einer Ist-Drehzahl durch Betätigen eines Stellelements eingestellt wird. Im sogenannten Heißleerlauf wird der Drehzahlsollwert auf einen gegenüber dem Normalbetrieb betragsmäßig höheren Wert umgeschaltet, wenn ein Absinken des Öldrucks auf niedrige Werte droht. Dies wird erkannt, wenn ein Ansteigen der Öltemperatur über einen Schwellwert berechnet wird. Ein Umschalten erfolgt im Heißleerlauf durch ein vorgesehenes Schaltmittel. Die Soll-Leerlaufdrehzahl im Heißleerlaufzustand ist in einem separaten Speicherelement gespeichert. Ein Umschaltsignal wird dann gebildet, wenn der Motor für eine vorgegebene Zeit mit einer Drehzahl oberhalb einer Grenzdrehzahl und/oder in einem hohen Lastzustand betrieben wird und gegebenenfalls die Motortemperatur und die Ansauglufttemperatur oberhalb vorgegebener Grenzwerte liegen.
Aus der DE 197 22 187 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer verstellbaren Nockenspreizung bei einer Brennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen bekannt. Mittels eines elektronischen Steuergerätes wird aus einem Grundkennfeld eine minimale Nockenspreizung vorgesteuert. Eine Laufruheüberwachungseinheit stellt fest, ob bei eingestellter minimaler Nockenspreizung die Brennkraftmasehine eine Laufruhegrenze überschreitet. Eine Spreizungsverstelleinheit vergrößert die eingestellte Nockenspreizung, solange die Laufruhegrenze überschritten ist. Aufgabe dieser Erfindung ist es, den Kraftstoffverbrauch und die Abgabenemissionen zu minimieren. Die Spreizungsverstelleinheit vergrößert die eingestellte minimale Nockenspreizung bei unruhigem Motorlauf. Ein Spreizungskennfeld für die Vorgabe eines Sollwertes der Nockenspreizung wird für die günstigsten Umgebungsbedingungen, beispielsweise den niedrigstmöglichen Umgebungsdruck oder für ein Fahrzeugbetrieb in größeren Höhen ausgelegt.
In der DE 100 02 352 A1 ist ein Ventilzeitablaufsteuersystem für einen Verbrennungsmotor offenbart, bei dem die Steuerbarkeit des Ventilzeitablaufs aufrechterhalten und der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors stabil bleiben soll. Das Ventilzeitablaufsteuersystem umfasst u.a. einen hydraulischen Aktor zum Ändern eines Betriebswinkels eines Nockens einer Nockenwelle, um einen Ventilzeitablauf in dem Verbrennungsmotor vorzurücken oder zu verzögern.
Aus der DE 197 24 609 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer optimalen Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der durch schrittweise Veränderung der Leerlaufdrehzahl und Vergleich von alter und neuer Leerlauf-Unruhe eine optimale Leerlaufsolldrehzahl ermittelt wird. Es findet eine Leerlaufruheregelung aufgrund Drehzahlschwankungen statt. Die Leerlaufsolldrehzahl wird geregelt, um ein optimales Betriebsverhalten sicherzustellen. Während des Verfahrens wird das Erreichen vorbestimmter Grenzwerte der Leerlaufdrehzahl bestimmt. Es findet jeweils eine schrittweise Leerlaufdrehzahlerhöhung oder -verringerung statt.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Steuern bzw. Überwachen der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine bekannt, insbesondere aus der DE 195 34 844 A1, der DE 40 16 099 A1 und DE 196 18 403 A1. Bei der DE 195 34 884 A1 wird eine Leerlaufruheregelung aufgrund Drehzahlschwankungen dadurch ermöglicht, dass der Gradient des Verlaufs der Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt und die Stellgröße zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von dem Betrag des Gradienten bestimmt wird, wenn der Betrag des Gradienten einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Die DE 40 16 099 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlregelung, bei der ein Ventil zum Verändern der Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine und u.a. eine Einrichtung zum Steuern des Öffnungsgrades des Ventils entsprechend der Maschinendrehzahl vorgesehen sind. Die DE 196 18 403 A1 offenbart eine Regeleinrichtung für die Leerlaufdrehzahl unter Verwendung einer entsprechenden Sensorik. Die Laufruhe wird anhand von Signalen zumindest eines am Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensors oder eines im Fahrzeuginnenraum vorgesehenen Geräuschsensors ermittelt.
Ein weiteres Verfahren zum Adaptieren der Kennlinie eines Leerlaufstellers ist in der EP 0 399 016 B1 offenbart. Hierbei wird eine Adaption einer Leerlaufregelung über einen Ansaugluftmassenstrom erzielt. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Leerlaufruheregelung ist auch in der DE 44 43 652 A1 offenbart. Ausgehend von dem Vergleich zwischen einem Sollwert und einem Istwert für die Drehzahl werden eine Regelabweichung und Stellgröße ermittelt, wobei eine Vorsteuerung und/oder eine Anhebung des Sollwerts in Abhängigkeit von der Drehzahl vorgesehen ist. Durch eine Einrichtung zum Einstellen des Bewegungsverlaufs der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine, wobei eine Nockenwelle einen Regler aufweist, der ein Stellsignal für ein Stellglied einer Stelleinrichtung zum Vorstellen der Nockenwelle erzeugt, wird das Stellsignal additiv durch die Vorsteuerung korrigiert. Dies dient einem komfortableren Betrieb der Brennkraftmaschine auch im instationären Betrieb und bei großen Totzeiten der Einrichtung zum Einstellen des Bewegungsverlaufs der Gaswechselventile, wobei diese schneller verstellt werden können und der Regler nur noch Ungenauigkeiten der Vorsteuerung kompensiert.
Aus der EP 0 808 997 A1 und der EP 0 990 775 A1 sind weitere Verstellmöglichkeiten für Nockenwellen bekannt. Dabei sind erste und zweite Nockenwellen und Mittel zum Ändern der Drehphase der ersten und zweiten Nockenwelle vorgesehen, um eine Änderung des Öffnungs- und Verschließzeitverlaufs der Einlassventile zu verursachen. Bei der EP 0 990 775 A1 wird Einfluss auf einen dreidimensionalen Nocken der Nockenwelle genommen und ist ein Aktuator zum Verändern des Ventilhubs vorgesehen durch Einstellen der Positionen der Nockenwelle entlang der Rotationsachse des dreidimensionalen Nockens, wobei der Ventilhub durch diesen dreidimensionalen Nocken verursacht wird. Es soll dabei eine geeignete Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine erzeugt werden.
Im vorstehenden Stand der Technik findet sich somit keine Lösung, die das starke Abweichen der verstellbaren Nockenwellen, insbesondere der Auslassnockenwellen, im Leerlauf bei Öltemperaturen ab einer bestimmten spezifischen Grenztemperatur von dem eigentlichen Sollwinkel verhindert. Eine solche Abweichung erfolgt in der Regel bis zum Spätanschlag des Auslassstellers. Bei älteren Motoren kann eine solche Abweichung vom Sollwinkel erst bei höheren Öltemperaturen beobachtet werden. Diese Abweichung im Leerlauf bei heißem Öl scheint eine Folge von dem bei höheren Temperaturen dünnflüssiger werdenden Öl, dem geringen Öldruck im Leerlauf und den zunehmenden Reibmomenten der Nockenwellen, die die Stellkraft der Steller überschreiten, zu sein. Eine Möglichkeit zur Verbesserung dieses Problems lässt sich dem vorstehenden Stand der Technik jedoch nicht entnehmen.
Die JP-A-11-148381 offenbart, eine verstellbare Nockenwelle, ein Einlassventil und ein Auslassventil vorzusehen. Ein Nockenwellenwinkelsensor stellt das Einlassventil ein. Außerdem sind erste und zweite Ölzulässe für eine Nockenwellenverstellung vorgesehen. Das Einlassventil wird durch eine variable Ventilverstellung geändert und basierend auf dem Nockenwellenwinkelsignal und dem Kurbelwellenwinkelsignal. Die Solldrehzahl eines Leerlaufdrehzahlreglers und das Öffnen eines Leerlaufdrebzahlregelventils werden auf einen größeren Wert im Vergleich zum normalen Betrieb aller variablen Ventilverstellungen gesetzt, sobald eine variable Ventilverstellung keinen normalen Zeitfortschritt zeigt.
Die JP-A-07-119526 offenbart ebenfalls eine verstellbare Nockenwelle, ein Einlassventil und ein Auslassventil. Außerdem ist eine Bypassleitung vorgesehen mit einem Drosselventil. Ein Leerlaufdrehzahlregelventil (ISCV) öffnet und schließt zum Einstellen der Einlassluftmenge in der Mitte der Bypassleitung, um den Leerlauf zu stabilisieren. Zum Ändern der Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils ist eine variable Ventilverstellung (VVT) vorgesehen. Zur Steuerung wird auf der Basis der Abweichung der aktuellen Ventilverstellung von der Soll-Ventilverstellung ein Korrekturwert für die Öffnung des Leerlaufdrehzahlventils errechnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zum Beheben der Abweichung des Istwinkels der verstellbaren Nockenwelle von einem vorgebbaren Sollwinkel im Leerlauf eines Motors zu schaffen, wobei gerade eine starke Abweichung im Leerlauf bei höheren Öltemperaturen nicht mehr auftritt bzw. behoben wird.
Diese Aufgabe wird durch ein System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass eine Einrichtung zum Anheben der Leerlaufdrehzahl des Motors vorgesehen ist, die bei Überschreiten eines vorgebbaren Wertes der Abweichung des Istwinkels der Nockenwelle vom vorgebbaren Sollwinkel aktivierbar ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Anheben der Drehzahl die Abweichung von Soll- und Istwinkel verringert wird. Besonders vorteilhaft wird die Leerlaufdrehzahl über die Motorsteuerung angehoben. Es ergibt sich somit der Vorteil eines ruhigeren Motorlaufes auch bei höheren Öltemperaturen im Leerlauf, wodurch der Fahrkomfort, aber auch die Leistung, Abgaswerte und der Verbrauch des Fahrzeugs deutlich verbessert werden. In dem Augenblick, in dem ein vorgebbarer Schwellwert der Winkelabweichung überschritten wird, aktiviert das System die Einrichtung zum Anheben der Leerlaufdrehzahl des Motors. Dabei wird zuvor das Überschreiten einer vorgebbaren Grenze der Öltemperatur überprüft, um eine langsam verstellbare Nockenwelle bei kaltem Motor nicht zum Aktivieren einer Leerlaufdrehzahlanhebung zu veranlassen. Die Anhebung der Leerlaufdrehzahl erfolgt bevorzugt über die Steuereinheit zur Motorsteuerung. Das System dient somit zur Korrektur der Abweichung des Istwinkels vom Sollwinkel der Nockenwelle durch Leerlaufdrehzahlanhebung. Da der Istwinkel der Nockenwellenposition abgefragt, mit dem vorgebbaren Sollwert verglichen und bei Abweichung eine Verstellung der Nockenwellenposition durch Leerlaufdrehzahlerhöhung vorgenommen wird, um den Nockenwellen-Istwinkel wieder auf den Sollwinkel zu stellen, wird somit ständig die Nockenwellenposition dahingehend korrigiert, dass eine Abweichung des Istwinkels vom Sollwinkel nicht oder nur in einem zugelassenen Toleranzbereich auftritt.
Das erfindungsgemäße System kann in jeder Position der Nockenwelle eingesetzt werden, also auch bei maximaler Überschneidung und bei überschneidungsfreier Position.
Eine Vorrichtung zum Verdrehen einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE 43 40 614 C2 bekannt. Hierbei wird allerdings durch ein zu berechnendes elektrisches Ansteuersignal ein regelbares Stellglied zum Verdrehen der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle verstellt. Das zu berechnende Ansteuersignal wird aus einem Grundansteuersignal, das jeder Differenz zwischen der Istposition und der Sollposition der Nockenwelle zugeordnet ist, aus einem von der Öltemperatur und der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängigen Korrekturwert und aus einem Adaptionswert berechnet. Die Verdrehung der Nockenwelle wird somit nicht in Abhängigkeit von der Leerlaufdrehzahl des Motors verstellt bzw. die Abweichung des Istwinkels vom Sollwinkel der Nockenwellenposition zur adaptierenden Leerlaufanhebung verwendet. Die Verdrehung bezieht sich direkt auf die Ansteuerung der Nockenwelle ohne weitere Einbindung der Leerlaufdrehzahl des Motors in das Regelsystem.
verstellbare Nockenwellen bzw. eine Nockenwellenpositionssteuerung wird im Stand der Technik auch zum Steuern des Leerlaufdrehgeschwindigkeitslernens eines Motors mit innerer Verbrennung verwendet, wie in der DE 196 47 182 C2 offenbart oder zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, wie in der DE 196 35 042 C2 beschrieben. Die Berücksichtigung der verstellbaren Nockenwelle bei der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung gemäß DE 196 35 042 C2 beinhaltet auch das Aufbringen einer Druckkraft auf die Nockenwelle und das Ändern der Drehphase der Nockenwelle bezüglich der Synchronriemenscheibe bzw. Kurbelwelle auf einen maximalen Voreilwinkel von einem maximalen Nacheilwinkel, so dass die Schließsteuerung bezüglich der Einlassventile vorwärts bewegt wird. Im umgekehrten Fall wird die Drehphase der Nockenwelle bezüglich der Synchronriemenscheibe auf maximalen Nacheilwinkel von maximalem Voreilwinkel geändert, so dass der Öffnungszeitablauf bzw. die Öffnungszeitsteuerung bezüglich der Einlassventile verzögert ist. Der Lernwert wird auf der Grundlage des Verhältnisses realer Ventilcharakteristik (tatsächlicher Nockenwinkel) zu der Ventilcharakteristik für den Motor im vollständig erwärmten Zustand kompensiert. Auch hier wird somit kein Bezug genommen auf die Leerlaufdrehzahl des Motors, da die Kraftstoffeinspritzung des Motors gesteuert werden soll.
Vorzugsweise ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Einrichtung zum Anheben der Leerlaufdrehzahl ein Steuergerät und/oder wirkt auf den Motor ein, insbesondere direkt oder über dessen Steuereinheit. Hierdurch ist nicht nur der schnellste, sondern auch direkteste Weg zum Einwirken auf die Leerlaufdrehzahl gegeben.
Bevorzugt kann die Drehzahlanhebung kontinuierlich erfolgen, sobald eine Abweichung des Istwinkels vom Sollwinkel aufgetreten ist. Vorzugsweise bewirkt die Einrichtung zum Anheben der Leerlaufdrehzahl eine kontinuierliche Drehzahlanhebung ab der Drehzahl, bei der die Abweichung aufgetreten ist. Hierdurch erfolgt die Leerlaufdrehzahlanhebung ab einem bestimmbaren Wert, der zumindest in der Nähe der gewünschten Leerlaufdrehzahl liegt. Es muss somit kein Einregeln von Null herauf stattfinden, was mit einer längeren Einregelzeit verbunden wäre.
Vorzugsweise erfolgt zum Erzeugen von definierten Leerlaufdrehzahlen eine Quantisierung der kontinuierlichen Drehzahlen. Hierdurch ist es möglich, nur definierte Leerlaufdrehzahlen zuzulassen. Die Geschwindigkeit des Leerlaufdrehzahlanstiegs zwischen den quantisierten Stufen ist dabei bevorzugt frei wählbar. Hierdurch kann eine Anpassung oder Adaption an den jeweiligen Anwendungsfall bzw. den jeweiligen Motortyp erfolgen. Alternativ kann die Drehzahl kontinuierlich angehoben werden. Insbesondere kann eine wahlweise anwendungsfallspezifische Konfigurierbarkeit des Systems vorgesehen sein.
zum Erfassen des Istwinkels der Nockenwelle und Abgeben eines Istwinkelsignals ist vorzugsweise eine Winkelerfassungseinrichtung vorgesehen. Außerdem ist vorzugsweise eine Einrichtung zum Überwachen des Überschreitens eines vorgebbaren Schwellwerts der Sollwinkel-/ Istwinkel-Abweichung und zum Abgeben eines Signals vorgesehen. Besonders bevorzugt sind die Winkelerfassungseinrichtung und die Einrichtung zum Überwachen des Überschreitens eines vorgebbaren Schwellwerts miteinander koppelbar, so dass die Einrichtung zum Überwachen des Überschreitens des vorgebbaren Schwellwert direkt den jeweils aktuellen Istwinkel abfragen kann.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, dass die Einrichtung zum Anheben der Leerlaufdrehzahl vorzugsweise eine anwendungsspezifisch lernende adaptive Leerlaufdrehzahl abgibt. Somit muss die Leerlaufdrehzahl nicht fix über die Öltemperatur abgelegt werden, was dazu führen würde, dass der schlechteste Motor im Neuzustand die Leerlaufdrehzahl vorgibt, was für alle Motoren über die gesamte Laufzeit eine minimale Drehzahl bedeuten würde, z.B. von 750 U/min. Aus Komfort- und Verbrauchsgründen sollte jedoch die Leerlaufdrehzahl möglichst gering sein, z.B. 560 U/min betragen. Lernende Leerlaufdrehzahl bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Zustand der Nockenwelle von der aktuell angefahrenen Leerlaufdrehzahl aus beurteilt wird. Im den meisten Fällen wird dies die zuletzt angefahrene Leerlaufdrehzahl sein. Wird während eines sog. Lernverbots die Leerlaufdrehzahl erhöht, beispielsweise durch zuschalten eines Klimakompressors etc., wird bei anschließender Lernfreigabe von dieser höheren Drehzahl aus gelernt, da kleinere Drehzahlen dann noch schlechter bezüglich der Nockenwellenabweichung sind als die höhere Drehzahl. Kommt der Motor von höheren Drehzahlen wieder in den Leerlauf, geht er im Regelfall wieder auf die zuletzt gelernte Leerlaufdrehzahl. Wird anschließend eine Nockenwellen-Abweichung festgestellt, erhöht sich die Leerlaufdrehzahl bis entweder der Lernzustand verlassen wird oder die maximal zulässige Leerlaufdrehzahlgrenze erreicht ist. Wird hingegen keine Nockenwellen-Abweichung festgestellt, tritt keine Aktivität ein, wenn keine Leerlaufdrehzahlanhebung stattgefunden hat. Alternativ wird unter einstellbaren Randbedingungen ein Rücklernversuch initiiert, wenn eine Drehzahlanhebung vorliegt. Das Rückwärtslernen ist im Wesentlichen auf die gleiche Weise möglich, wie das Anlernen einer erhöhten Drehzahl. Sinkt die Öltemperatur ab und liegt seit einer einstellbaren Zeit kein Fehler mehr vor, wird bevorzugt das Rücklernen gestartet.
Vorzugsweise werden vor Aktivieren der aktiven Leerlaufdrehzahlanhebung die Zustände von Triebsstrang, Bremssystem und Motor vom System abgefragt. Eine Freigabe erfolgt, wenn der Triebstrang ohne Kraftschluss ist und/oder ein Bremsbetätigungssignal vorliegt und sich der Motor im Leerlauf befindet. Wird durch Kupplung oder Getriebe, insbesondere Automatikgetriebe, der Kraftschluss im Triebstrang getrennt, lässt sich dies über das Nichtvorliegen eines Fahrstufensignals erkennen. Befindet sich der Motor im Leerlauf, wird diese Information vom System bereitgestellt. Der Leerlauf ist definiert durch das Nichtvorliegen einer Gaspedalbetätigung bzw. einer so geringen Gaspedalbetätigung, dass es zu keiner Drehzahlerhöhung kommt. Das Vorliegen des Brems(pedal)betätigungssignals für die Aktivierung der Leerlaufdrehzahlanhebung kann vorteilhaft konfiguriert werden und führt zu erhöhter Sicherheit. Liegt ein erkannter Fehler bei der Bremse vor, kann die Funktion aus Sicherheitsgründen vorzugsweise gesperrt werden. Da bei einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe die vom Getriebe übertragene Antriebskraft mit der Motordrehzahl zunimmt, könnte sich das an einem Hang stehende Fahrzeug bei eingelegtem Gang ohne Bremsbetätigung in Bewegung setzen. Die Aktivierung der Leerlaufdrehzahlanhebung kann daher vorzugsweise anwenderspezifisch konfigurierbar dann erfolgen, wenn ein Bremsbetätigungssignal vorliegt, unabhängig von dem Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Kraftschlusses des Motors mit den Rädern - nicht Fahrstufe "N" oder "P" bei einem Automatikgetriebe - unabhängig von der Bremsbetätigung. Die Gaspedalbetätigung kann vorteilhaft über die Abfrage des Leerlaufs ausgeschlossen werden. Grundsätzlich kann eine erfindungsgemäße Adaption zwar auch in einem Bereich erfolgen, in dem die Drehzahl aufgrund des betätigten Gaspedals größer als die Leerlaufdrehzahl ist, jedoch noch zu gering zum Halten der Nockenwellenposition. Ein solcher Fall ist jedoch relativ unwahrscheinlich.
Bevorzugt fragt die Steuereinheit des Motors und/oder die Einrichtung zum Anheben der Leerlaufdrehzahl vor Aktivieren der Leerlaufanhebung das Vorliegen eines Motorsystemsfunktionssignals und eines zulässigen Motorzustandssignals in Form eines Freigabesignals ab. Hierdurch ist sichergestellt, dass kein Fehler im Motorsystem vorliegt und der Motorzustand so eingestellt ist, dass ein Einwirken auf die Leerlaufdrehzahl sicher möglich ist.
Ein Motorsystemfunktionssignal wird vorzugsweise bei Nichtvorliegen eines Fehlersignals bei der Bremsenbetätigungserkennung, bei Nichtvorliegen eines Fehlersignals in der Nockenwellenansteuerung, bei Vorliegen eines Freigabesignals der Nockenwellenregelung abgegeben. Ein zulässiges Motorzustandssignal wird bevorzugt bei Vorliegen eines Leerlaufsignals des Motors und eines Motordrehzahlsignals unterhalb einer vorgebbaren Drehzahlschwelle, insbesondere 800 U/min, abgegeben. Da die Leerlaufdrehzahlanhebung aus Sicherheitsgründen bevorzugt dann aktiv ist, wenn kein Fehler im System vorliegt und der Motor sich in einem vorgebbaren Zustand befindet, werden die einzelnen Parameter des Systems bzw. der Motorfunktion und dessen Zustand abgefragt. Um sicherzustellen, dass ein Bremsenbetätigungssignal tatsächlich vorliegt, ist eine Abfrage dahingehend vorgesehen, dass kein elektrischer Fehler bei der Erkennung der Bremsenbetätigung vorliegt. Um zu vermeiden, dass die Sollwinkel-/Istwinkel-Abweichung der Nockenwelle aufgrund eines Systemfehlers vorliegt, wird vorteilhaft eine Abfrage vorgesehen, dass kein elektrischer Fehler in der Ansteuerung der Nockenwellen, insbesondere Auslassnockenwellen, vorliegt. Um die Nockenwellenposition beeinflussen zu können, ist bevorzugt ebenfalls eine Abfrage auf eine freigegebene Nockenwellenregelung in dem System enthalten. Ein für die Leerlaufdrehzahlanhebung geeigneter Motorzustand ist der Leerlauf und Motordrehzahlen, die sich unterhalb einer vorgebbaren Drehzahlschwelle befinden. Eine Drehzahlschwelle von 800 U/min ist hierbei lediglich beispielhaft angeführt und kann anwendungsfallspezifisch eingestellt werden.
Vorzugsweise erfolgt eine Adaption der Leerlaufanhebung bei Überschreiten der Abweichung des Istwinkels vom Sollwinkel der Nockenwelle um einen vorgebbaren Wert, insbesondere einen Wert von 7° und bei Weglaufen des Istwinkels vom Sollwinkel und/oder bei Stellung der Nockenwelle nahe ihrem Endanschlag und/oder ihrer Spätstellung, insbesondere in einem Winkel von 5° und bei Auftreten eines Fehlersignals über eine vorgebbare Zeitspanne hinweg, insbesondere länger als 0,1 Sekunden. Das System weist somit vorteilhaft eine Abfrage hinsichtlich des Adaptierens der Leerlaufanhebung auf, um festzustellen, ob tatsächlich eine Sollwinkel/Istwinkel-Abweichung des Nockenwellenwinkels vorliegt, insbesondere dauerhaft vorliegt. Um einen Wert für eine solche Abweichung zu definieren, wird bevorzugt ein Schwellwert festgelegt, der in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall gewählt wird und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform 7° betragen kann. Es ist in anderen Ausführungsformen jedoch auch jeder beliebige andere Winkelwert möglich. Vorzugsweise wird zugleich auch abgefragt, ob der Istwinkel vom Sollwinkel wegläuft, also die Abweichung der Winkel voneinander sich stetig vergrößert. Hierdurch wird vorteilhaft das längerfristige Vorliegen einer Abweichung abgefragt. Eine Erkennung des Weglaufens des Istwinkels vom Sollwinkel kann beispielsweise durch Vorsehen eines gefilterten Istwinkels und Vergleich des gefilterten Istwinkels mit dem jeweils aktuellen Istwinkel erfolgen. Ein geeigneter Filter ist beispielsweise ein PT1-Glied. Das Vorliegen einer Sollwinkel-/Istwinkel-Abweichung des Nockenwellenwinkels kann auch dadurch festgestellt werden, dass sich die Nockenwelle nahe ihrem Endanschlag, also der sogenannten Spätstellung, befindet. Auch hierbei ist ein Wert für die Endanschlagserkennung bzw. Spätstellungserkennung vorgebbar. In einem speziellen Ausführungsfall kann dieser Winkel beispielsweise einen Wert von 5° annehmen. In anderen Anwendungsfällen kann dieser Wert variiert werden. Vorzugsweise zugleich wird eine Anfrage dahingehend vorgesehen, dass ein aus den vorstehenden Bedingungen erkannter Fehler länger als eine bestimmte Zeitspanne anliegt, also ein Fehlersignal über eine vorgebbare Zeitspanne hinweg auftritt. Auch hierdurch wird erkannt, ob die Sollwinkel-/Istwinkel-Abweichung des Nockenwellenwinkels ein einmaliges Phänomen oder ein dauerhafter Zustand ist, der zu beheben wäre.
Vorzugsweise kann eine gelernte Leerlaufdrehzahlanhebung zurückgesetzt werden, besonders bevorzugt bei Vorliegen eines Öltemperatursignals bei Motorstart, das kleiner ist als eine vorgebbare und/oder kritische Öltemperaturschwelle, z.B. kleiner als 100°C und/oder bei Unterbrechung der Spannungsversorgung und/oder Löschen des Fehlerspeichers der Motorsteuereinheit. Bei Änderung der äußeren Bedingungen kann es sich als vorteilhaft erweisen, die von dem System für die vorherigen äußeren Bedingungen gelernte Leerlaufdrehzahlanhebung zu ändern, da die gelernte Leerlaufdrehzahlanhebung gegebenenfalls für die neuen Umgebungsbedingungen nicht passend ist und ein Umlernen auf der Grundlage der neuen Bedingungen schwieriger erscheint als ein vollständiges Rücksetzen und Neustarten des Lernvorgangs. Eine Abfrage dahingehend, ob bei Motorstart die Öltemperatur kleiner als die kritische Öltemperaturschwelle ist, wird vorzugsweise mit einer weiteren Abfrage verknüpft, die dahin geht, dass eine Zeitverzögerung des Startende-Signals bis zum Vorliegen des Öltemperatursignals erfolgt, um eine sichere Erkennbarkeit der Rücksetzbedingung zu gewährleisten. Die kritische Öltemperaturschwelle kann anwendungsfallspezifisch gewählt werden. Eine Unterbrechung der Spannungsversorgung führt bevorzugt ebenfalls zu einem Rücksetzen des Systems bzw. zumindest der Einrichtung zum Anheben der Leerlaufdrehzahl des Motors. Bei Unterbrechung der Spannungsversorgung können ansonsten dadurch bedingte Störungen und Fehler bei der Leerlaufdrehzahlanhebung, insbesondere in Bezug auf die gelernten Werte, auftreten, so dass es sicherer ist, bei Unterbrechung der Spannungsversorgung die gelernte Drehzahlanhebung vollständig zurückzusetzen. Da aus Sicherheitsgründen Fehlersignale auch vom Motor abgefragt werden, wird vorteilhaft bei Löschen des Fehlerspeichers der Motorsteuereinheit auch die gelernte Drehzahlanhebung zurückgesetzt.
Die Leerlaufanhebung erfolgt bei Freigabe über alle vorstehend beschriebenen Bedingungen vorzugsweise nach folgendem Schema: Bei Vorliegen eines Drehzahlanforderungssignals und des Freigabesignals initialisiert das System bevorzugt einen Leerlaufsolldrehzahlwert und die Einrichtung zum Anheben der Leerlaufdrehzahl hebt bevorzugt den Leerlaufsolldrehzahlwert kontinuierlich mit der vorgebbaren Drehzahlanhebungsgeschwindigkeit an. Insbesondere kann diese Drehzahlanhebungsgeschwindigkeit auf 20 U/s gewählt werden. Es sind aber auch beliebige andere Werte möglich. Vorzugsweise sind Mittel zum Erzeugen von definierten Drehzahlen vorgesehen, insbesondere eine Quantisierung der kontinuierlich angehobenen Leerlaufsolldrehzahl über eine Kennlinie. Hierdurch kann die Leerlaufsolldrehzahl nur definierte Drehzahlen annehmen, was beispielsweise von der Geräuschentwicklung her vorteilhaft sein kann.
Es sind bevorzugt auch Mittel zum Vermeiden eines auffällig stufigen Hochlaufens der Leerlaufsolldrehzahl nach der Quantisierung vorgesehen, insbesondere ein verlangsamtes Anheben der Leerlaufsolldrehzahl über eine Rampe mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit. Hierdurch wird eine Glättung der quantisierten Werte der Leerlaufdrehzahl vorgenommen, was zu einem besseren Fahrkomfort und angenehmerer Geräuschentwicklung führt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Ansteuerung einer verstellbaren, insbesondere kontinuierlich verstellbaren Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, die mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln der Nockenwellenposition versehen ist, gelöst, wobei bei Überschreiten eines vorgebbaren Wertes der Abweichung des Istwinkels der Nockenwelle vom vorgebbaren Sollwinkel die Einrichtung zum Beheben der Abweichung aktiviert wird und wobei die Einrichtung auf eine Steuereinheit zur Steuerung des Motors dahingehend einwirkt, dass die Leerlaufdrehzahl erhöht wird. Außerdem wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Regelung des Leerlauföldrucks unter Verwendung einer verstellbaren, insbesondere kontinuierlich verstellbaren Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, die mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln der Nockenwellenposition versehen ist, gelöst, wobei bei Überschreiten eines vorgebbaren Wertes der Abweichung des Istwinkels der Nockenwelle vom vorgebbaren Sollwinkel die Einrichtung zum Beheben der Abweichung aktiviert wird und wobei die Einrichtung auf eine Steuereinheit zur Steuerung des Motors dahingehend einwirkt, dass der Leerlauföldruck erhöht wird. Die Stellung der Nockenwelle ist dabei vorteilhaft Indikator für den Öldruck. Durch ein Steuergerät zur Steuerung der Drehzahl eines Verbrennungsmotors, insbesondere zur Verwendung in einem vorgenannten System und/oder in einem der vorstehenden Verfahren, wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Eingang zum Erfassen von Stellwerten einer verstellbaren Nockenwelle, ein Eingang für das Signal der Kühlwassertemperatur eines Kühlwassertemperaturgebers, ein Eingang für das Signal der Öltemperatur eines Öltemperaturgebers, ein Eingang zum Eingeben von Drehzahlwerten eines Drehzahlgebers, ein Mittel zum Auswerten, ein Eingang zum Abfragen von einer oder mehreren weiteren Signalquellen und zumindest ein Mittel zum Einwirken auf die Leerlaufdrehzahl und/oder den Leerlauföldruck des Motors vorgesehen sind. Hierdurch können durch Vorsehen lediglich eines Steuergerätes die erfindungsgemäßen Vorteile erzielt werden.
Bei dem Steuergerät wird bevorzugt, dass Signalquelle der Leerlaufbetriebszustand und/oder die Fahrpedalposition und/oder ein Leerlaufsignal insbesondere eines Motormanagementsystems ist. Das Signal des Sollwertgebers kann vorzugsweise ein Kennfeld sein. Hierdurch ist eine größere Variabilität und dadurch eine bessere Anpassung an wechselnde Betriebsbedingungen möglich.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen in:
Figur 1
Diagramme einer Leerlaufdrehzahlanhebung bei Abweichung des Sollwinkels einer Auslassnockenwelle unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems,
Figur 2
eine schematische Ansicht eines Steuergerätes als erfindungsgemäße Einrichtung zum Anheben der Leerlaufdrehzahl und/oder Erhöhung des Leerlauföldrucks eines Verbrennungsmotors,
Figur 3
ein Ablaufschema zur Veranschaulichung der Anhebung der Leerlaufdrehzahl und/oder der Erhöhung des Leerlauföldrucks unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems bzw. eines erfindungsgemäßen Steuergerätes nach Figur 2, und
Figur 4a, b
zweigeteiltes Ablaufschema mit detaillierterer Angabe einzelner Abfrageschritte bei der erfindungsgemäßen Anhebung der Leerlaufdrehzahl und/oder des Leerlauföldrucks eines Verbrennungsmotors.
Figur 1 zeigt zwei Diagramme zur Veranschaulichung des Drehzahlverlaufes bei Abweichen der Nockenwellenposition einer verstellbaren Nockenwelle von einem vorgebbaren Sollwinkel. Dieser liegt in diesem Ausführungsbeispiel bei konstant 0°. Der Istwinkel steigt über die Zeit zunächst schwach, nachfolgend nach Überschreiten eines Schwellwertes SW stark an. Die Bezeichnung der Hochachse des ersten, die Nockenwellenposition angebenden Diagramms in Figur 1, °AS, bedeutet Abweichung des Sollwinkels der Nockenwelle. Die in dem zweiten Diagramm dargestellte Drehzahl in Umdrehungen pro Minute über der Zeit liegt bei einem Nockenwellenwinkel von minus 20° bei 560 U/min, was eine Leerlaufdrehzahl mit ruhigem Motorlauf und somit einen guten Komfort und geringen Verbrauch darstellt. Zunächst hat das Abweichen der Nockenwellenposition keine Konsequenzen bezüglich der Leerlaufdrehzahl. Nach dem Überschreiten des Schwellwertes der Abweichung des Istwinkels der verstellbaren Nockenwelle von dem vorgegebenen Sollwinkel stellt das erfindungsgemäße System zur Anhebung der Leerlaufdrehzahl fest, dass dieser Schwellwert überschritten wurde und der Istwinkel stetig zu einer ungünstigeren Position läuft. Außerdem erhält er, insbesondere von einem Endlagenschalter, die Information darüber, ob sich die Nockenwellenposition nahe ihrem Endanschlag, also der Spätstellung, befindet. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erreicht die Nockenwellenposition nahezu den Endanschlag von 22°. Außerdem wird abgefragt, ob die Abweichung des Sollwinkels vom Istwinkel größer als der vorgebbare Schwellwert ist. Dies kann nach Überschreiten des Schwellwertes SW und starkem Ansteigen der Abweichung über der Zeit bejaht werden. Die Abweichung des Sollwertes vom Istwert ist bei Überschreiten des Schwellwertes so groß, dass nun noch geprüft wird, ob dieser Fehler länger als eine vorgegebene Zeitspanne Δt anhält. Auch dies ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 gegeben. Die Zeitspanne Δt kann beispielsweise zu 0,1 Sekunden vorgegeben werden. Sie kann motor- und anwendungsfallspezifisch andere Werte annehmen.
Wie ebenfalls in dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 zu sehen, wird nach Überschreiten der Zeitspanne Δt die Leerlaufdrehzahl in quantisierten Stufen angehoben, zunächst auf eine vorgebbare Drehzahl von 650 U/min und nachfolgend auf eine vorgegebene Drehzahl von 700 U/min. Der Übergang in die jeweils höhere Drehzahlstufe geschieht kontinuierlich über eine Rampe, um den Fahrkomfort nicht negativ zu beeinflussen. Die Anhebung der Leerlaufdrehzahl geschieht ab der Drehzahl, bei der die Abweichung aufgetreten ist, also in dem Anwendungsfall ab 560 U/min. Die Geschwindigkeit des Leerlaufdrehzahlanstiegs zwischen den quantisierten Stufen, also den 650 und den 700 U/min, kann frei eingestellt werden. Ebenso ist eine kontinuierliche Anhebung der Leerlaufdrehzahl möglich. Die jeweilige Art der Anhebung ist anwendungsspezifisch frei einstellbar.
Die Leerlaufdrehzahl wird so lange angehoben, bis die Nockenwellenposition wieder den ursprünglich vorgegebenen Sollwert erreicht, also in dem dargestellten Fall auf einen Winkel von 0° absinkt. Hierbei wird wiederum der Schwellwert SW überschritten, nun jedoch in Richtung zu dem vorgegebenen Sollwinkel hin. Dies wird von dem System ebenfalls abgefragt bzw. erkannt, wodurch das kontinuierliche Anheben der Leerlaufdrehzahl eingestellt und die Leerlaufdrehzahl auf dem zwischenzeitlich erreichten Wert, hier 700 U/min, gehalten wird.
Mit der Leerlaufdrehzahlanhebung wird zugleich auch der Leerlauföldruck erhöht, so dass die zuvor von ihrem Sollwinkel stark abweichende Auslassnockenwelle wieder in die eigentlich angestrebte Sollwinkelposition zurückkehrt. Allein durch die Verstellung der Nockenwellenposition ohne Anheben der Leerlaufdrehzahl bzw. des Leerlauföldrucks ist kein Ausgleich mit dem bei der Regel- oder Steuereinrichtung für die Nockenwellenposition vorgesehenen Stellglied möglich. Hierzu bedarf es des zusätzlichen Vorsehens zumindest eines erfindungsgemäßen Steuergerätes, wie insbesondere in Figur 2 dargestellt, das beispielsweise auch die Nockenwellenpositions-Steuerungs- bzw. Regeleinrichtung ergänzen kann.
Gemäß Figur 2 weist ein Steuergerät 1 einen Eingang 2 zum Erfassen der Stellwerte einer verstellbaren Nockenwelle insbesondere durch einen Phasengeber 11, einen Eingang 3 für das Signal der Kühlwassertemperatur, einen Eingang 4 für das Signal der Öltemperatur, einen Eingang 5 zum Eingeben von Drehzahlwerten sowie einen Eingang 6 zum Erfassen von Signalen eines oder mehrerer weiterer Signalquellen auf. Das Steuergerät erhält über Sensoren, wie den Phasengeber 11 der verstellbaren Nockenwelle 15, einen Drehzahlgeber 14 des Motors, einen Kühlwassertemperaturgeber 12 und einen Öltemperaturgeber 13 Signale und bereitet diese auf. Eine in dem Steuergerät enthaltene Einrichtung 7 zum Auswerten wertet die aufbereiteten Werte aus und wirkt auf Aktuatoren 10 ein, die eine Leerlaufdrehzahlanhebung eines Motors 9 bewirken, wie z.B. eine Leerlaufdrehzahl-Regeleinrichtung.
Die Umsetzung der aufbereiteten und ausgewerteten Werte kann das Steuergerät 1 über die Aktuatoren Drosselklappe, Zündung, Einspritzung (für die Leerlaufdrehzahl-Regelung) und Nockenwellen-Stellventile ausführen.
Als eine Signalquelle für die Eingabe weiterer Signale über den Eingang 6 des Steuergeräts 1 kann beispielsweise die Fahrpedalstellung, ein Leerlaufsignal und der Leerlaufbetriebszustand abgefragt werden. Die Funktionen eines Motormanagementsystems können in einem oder mehreren Steuergeräten ablaufen, wobei die Verwendung lediglich eines Steuergerätes sich als kostengünstiger erweist. Drehzahlgeber 14 zur Aufnahme und Abgabe der Leerlauf-Drehzahlwerte, Kühlwassertemperaturgeber 12, Öltemperaturgeber 13 und Phasengeber 11 der verstellbaren Nockenwelle 15 sind in Figur 2 lediglich angedeutet. Anstelle eines einzelnen Sollwinkels wird vorzugsweise ein Sollwinkelkennfeld abgegeben.
Figur 3 zeigt ein Ablaufschema der Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen Systems zum Anheben der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors. In einem ersten Schritt erfolgt fortlaufend eine Abfrage dahingehend, ob eine Abweichung des Istwinkels vom Sollwinkel vorliegt, die größer als ein vorgegebener Schwellwert SW ist. Übersteigt die Abweichung den Schwellwert nicht, wird die Abfrage fortgesetzt. Übersteigt die Abweichung den vorgegebenen Schwellwert, folgt die Abfrage eines Freigabesignals. Liegt dieses ebenfalls vor, wird die Leerlaufdrehzahlanhebung aktiviert. Das Freigabesignal liegt jedoch erst dann vor, wenn ein positives Motorfunktionssignal und ein zulässiges Motorzustandssignal anliegen. In einem vierten Schritt wird ein Leerlaufsolldrehzahlwert initialisiert und anschließend in einem fünften Schritt dieser kontinuierlich mit einer vorgegebenen Drehzahlanhebegeschwindigkeit angehoben. In einem sechsten Schritt wird eine Quantisierung der kontinuierlich angehobenen Drehzahl über eine Kennlinie vorgenommen. Hierdurch werden nur definierte Leerlaufsolldrehzahlen eingestellt. In einem siebten Schritt erfolgt ein verlangsamtes Anheben der Leerlaufsolldrehzahl über eine Rampe mit einer ebenfalls vorgebbaren Geschwindigkeit. Ein auffällig stufiges Hochlaufen wird damit verhindert. In einem achten und letzten Schritt wird die erreichte Leerlaufsolldrehzahl gehalten und an eine Motorsteuereinheit ausgegeben. Das Anheben der Leerlaufsolldrehzahl wird dann beendet, wenn keine Abweichung des Istwinkels vom Sollwinkel der Nockenwellenposition mehr auftritt, die größer als der vorgegebene Schwellwert SW ist.
Das Freigabesignal wird dann gegeben, wenn sowohl ein Motorsystemfunktionssignal als auch ein zulässiges Motorzustandssignal vorliegen. Welche Faktoren diese Signale bilden, ist besser in Figur 4a und b zu erkennen, die zusammengenommen ein Abfrageschema wiedergeben. Hier ist wiederum ein Ablauf dargestellt, bei dem die Faktoren des Bildens eines Freigabesignals und des Feststellens einer Abweichung des Istwinkel vom Sollwinkel der Nockenwelle, des Überschreitens eines vorgegebenen Schwellwertes dieser Abweichung sowie des Rücksetzens des Steuergerätes bzw. Systems zum Anheben der Leerlaufdrehzahl wiedergegeben sind. Gemäß Figur 4a ist es zum Vorliegen des Freigabesignals und somit zum Aktivieren der Leerlaufdrehzahlanhebung erforderlich, dass entweder kein Kraftschluss im Triebstrang vorliegt, was z.B. durch Abfragen des Gangwahlhebels festgestellt werden kann, unabhängig von der Betätigung des Bremspedals, oder das Bremspedal betätigt ist, was z.B. durch einen Sensor im Bereich des Bremspedals abgefragt werden kann, unabhängig von dem Einlegen oder Nichteinlegen einer Fahrstufe. Es wird also der korrekte Zustand der Fahrstufe und Bremse abgefragt. Das Motorzustandssignal, wie es auch in Figur 3 angedeutet ist, wird dadurch gebildet, dass sich der Motor im Leerlauf befindet, also ein Leerlaufsignal anliegt und dass die Motordrehzahl sich unterhalb einer vorgegebenen Drehzahlschwelle befindet. Ebenso wird die Aktivität der Leerlaufdrehzahlregelung abgefragt. Das Motorsystemfunktionssignal wird gebildet durch Vorliegen eines Freigabesignals der Nockenwellenregelung, dass also eine Verstellung der Nockenwelle möglich ist. Außerdem sollte kein elektrischer Fehler in der Ansteuerung der Nockenwellen, insbesondere der Auslassnockenwellen, vorliegen, die verstellt werden sollen. Sofern hier ein elektrischer Fehler vorliegt, ist eine Ansteuerung der Nockenwellenposition nicht mehr fehlerfrei möglich, wodurch auch eine Veränderung der Leerlaufdrehzahl gegebenenfalls nicht zu einer Änderung des Istwinkels der Nockenwellenposition führt. Außerdem sollte kein elektrischer Fehler bei der Erkennung der Bremsenbetätigung vorliegen, da in einem solchen Falle die Bremsenbetätigung nicht erkannt werden kann, weswegen aus sicherheitstechnischen Gründen eine aktive Anhebung der Leerlaufdrehzahl dann nicht stattfinden sollte.
Die Leerlaufdrehzahlanhebung wird aber erst dann aktiviert, wenn auch die Abweichung des Istwinkels ϕIst vom Sollwinkel ϕSoll der Nockenwellenposition einen vorgegebenen Schwellwert SW überschreitet. Hierbei wird festgestellt, ob die Abweichung diesen vorgegebenen Schwellwert grundsätzlich überschritten hat, also zumindest kurzfristig höher ist als der vorgegebene Schwellwert. Außerdem wird überprüft, ob der Istwinkel ϕIst vom Sollwinkel ϕSoll wegläuft. Dies wird dadurch erkannt, dass der jeweils aktuelle Istwinkel mit einem gefilterten Istwinkel verglichen wird. Als Filter eignet sich hier ein PT1-Filter. Alternativ kann überprüft werden, ob der Istwinkel größer als ein vorgegebener Grenzwinkel ist. Liegt eines der beiden letztgenannten Signale vor, wird vor Abgabe eines entsprechenden Signals zur Aktivierung der Leerlaufdrehzahlanhebung überprüft, ob die Abweichung länger als eine vorgegebene Zeitspanne Δt anliegt. Dies wurde bereits zu Figur 1 näher erläutert. Ist dies der Fall, wird die Leerlaufdrehzahlanhebung aktiviert. Hierbei wird so lange eine Adaption der Leerlaufdrehzahlanhebung vorgenommen, wie eine Abweichung des Nockenwellen-Istwinkels vom Nockenwellen-Sollwinkel vorliegt. Das System lernt dabei, wie weit die Anhebung erfolgen muss, um den Nockenwellen-Istwinkel wieder auf den ursprünglich vorgegebenen Nockenwellen-Sollwinkel einzuregeln. Tritt ein solcher Fehler also bei der weiteren Fahrt später wieder auf, kann eine entsprechende Nockenwellenwinkel-Regelung direkt vorgenommen werden. Dauert die Abweichung des Nockenwellen-Istwinkels vom Nockenwellen-Sollwinkel nicht länger als die vorgebbare Zeitspanne Δt an, kann eine Leerlaufdrehzahlabsenkung nach einer Wartezeit aktiviert werden, sofern die Öltemperatur geringer als beim Leerlauf-Adaptionsstart ist.
Die Adaption enthält auch das Quantisieren der Werte, um eine Stufung der Werte abzumildern. Alternativ kann eine kontinuierliche Drehzahlanhebung erfolgen. Es wird daher abgefragt, ob die Quantisierung aktiv ist. Ziel der Adaption bzw. des Lernens und ggf. der Quantisierung ist das Erreichen einer Leerlauf-Solldrehzahl. Die Adaption wird so lange fortgesetzt, wie kein Rücksetzsignal vorliegt. Ein solches wird gegeben, wenn, wie in Figur 4b angedeutet, bei Motorstart die Öltemperatur kleiner als eine vorgebbare Öltemperaturschwelle bzw. ein Grenzwert ist. Um die Bedingung des Motorstarts genau umgrenzen zu können und dadurch zu wissen, zu welchem Zeitpunkt die von einem Sensor gemessene Öltemperatur anliegt und in welchem Temperaturbereich, wird ein Startende-Signal abgewartet und zusätzlich eine weitere vorgegebene Zeitspanne, so dass das Startende-Signal zeitverzögert ist und die von dem Sensor gemessene Öltemperatur anliegt. Eine weitere Rücksetzbedingung ist die Unterbrechung der Spannungsversorgung ebenso wie das Löschen des Fehlerspeichers der Motorsteuereinheit, da dann das Freigabesignal nicht mehr problemlos gegeben werden kann, da beispielsweise elektrische Fehlersignale bei der Bremse und der Ansteuerung der Nockenwellen vorliegen können.
Liegt kein Rücksetzsignal vor, wird die Adaption der Leerlaufanhebung fortgesetzt. Liegt jedoch ein Rücksetzsignal vor, führt dies zu einem Neustart des Systems unter erneuter Abfrage eines Freigabesignals und der Abweichung des Nockenwellen-Istvinkels von dem vorgegebenen Nockenwellen-Sollwinkel. Auch die laufende Quantisierung wird zurückgesetzt.
Neben den im Vorstehenden beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen können noch weitere gebildet werden, bei denen jeweils eine Anhebung der Leerlaufdrehzahl über den Motor erfolgt, wenn eine Abweichung des Istwinkels einer verstellbaren Nockenwelle von einem vorgegebenen Sollwinkel festgestellt wird. Hierdurch ist zugleich eine Öldrucksteuerung gebildet, um den Leerlauföldruck so einzustellen, dass ein ruhiger Motorlauf möglich wird. Das Überschreiten der Abweichung des Istwinkels vom Sollwinkel der Nockenwelle hinsichtlich eines vorgegebenen Schwellwertes tritt grundsätzlich dann auf, wenn ein Ausgleich mit dem in der Regeleinrichtung der verstellbaren Nockenwelle vorgesehen Stellglied nicht mehr möglich ist. Durch das Anheben der Leerlaufdrehzahl bzw. durch das Einstellen des Leerlauföldrucks unterschreitet die Soll-/Istwinkel-Abweichung der Nockenwellenposition wieder den vorgegebenen Schwellwert, wodurch der Fahrkomfort und die Leistung des Fahrzeugs sowie Abgas- und Verbrauchswerte wieder in einen optimalen Bereich gelangen.
Bezugszeichenliste
1
Steuergerät
2
Eingang
3
Eingang
4
Eingang
5
Eingang
6
Eingang
7
Auswerteeinrichtung
9
Motor
10
Aktuator
11
Phasengeber
12
Kühlwassertemperaturgeber
13
Öltemperaturgeber
14
Drehzahlgeber
15
verstellbare Nockenwelle (NW)
SW
Schwellwert
Δt
Zeitspanne
t
Zeit
ϕSoll
Sollwinkel
ϕIst
Istwinkel
TÖl
Öltemperatursignal
Tkühlwasser
Kühlwassertemperatursignal

Claims (23)

  1. System zum Beheben der Abweichung des Istwinkels einer verstellbaren, insbesondere kontinuierlich verstellbaren Nockenwelle (15) von einem vorgebbaren Sollwinkel (ϕSoll) im Leerlauf eines Motors (9), wobei eine Steuer- oder Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln der Nockenwellenposition und eine Steuereinheit zur Motorsteuerung vorgesehen ist, wobei eine Einrichtung (1) zum Anheben der Leerlaufdrehzahl des Motors (9) vorgesehen ist, die bei Überschreiten eines vorgebbaren Wertes (SW) der Abweichung des Istwinkels (ϕIst) der Nockenwelle (15) vom vorgebbaren Sollwinkel (ϕSoll) aktivierbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung (1) zum Anheben der Leerlaufdrehzahl eine anwendungsspezifisch lernende adaptive Leerlaufdrehzahl abgibt.
  2. System nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung zum Anheben der Leerlaufdrehzahl ein Steuergerät (1) ist und/oder umfasst und auf den Motor (9) einwirkt, insbesondere direkt oder über eine zusätzliche Steuereinheit.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Winkelerfassungseinrichtung zum Erfassen des Istwinkels (ϕIst) der Nockenwelle (15) und Abgeben eines Istwinkelsignals vorgesehen ist.
  4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Einrichtung zum Überwachen des Überschreitens eines vorgebbaren Schwellwerts (SW) der Sollwinkel/Istwinkel-Abweichung und zum Abgeben eines Signals vorgesehen ist.
  5. System nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuereinheit des Motors (9) und/oder die Einrichtung (1) zum Anheben der Leerlaufdrehzahl vor Aktivieren der Leerlaufdrehzahlanhebung das Vorliegen eines Motorsystemfunktionssignals und eines zulässigen Motorzustandssignals abfragt.
  6. System nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung (1) zum Anheben der Leerlaufdrehzahl eine kontinuierliche Drehzahlanhebung ab der Drehzahl bewirkt, bei der die Abweichung aufgetreten ist.
  7. System nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zum Erzeugen von definierten Leerlaufdrehzahlen eine Quantisierung der kontinuierlichen Drehzahlen erfolgt.
  8. System nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Geschwindigkeit des Leerlaufdrehzahlanstiegs zwischen den quantisierten Stufen frei wählbar ist.
  9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    vor Aktivieren der aktiven Leerlaufdrehzahlanhebung das Nichtvorliegen eines Signals des Kraftschlusses des Motors mit den Rädern und/oder das Vorliegen eines Bremsbetätigungssignals und/oder der Zustände von Triebstrang, Bremssystem und/oder Motor von dem System abgefragt wird.
  10. System nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Motorsystemfunktionssignal bei Nichtvorliegen eines Fehlersignals bei der Bremsenbetätigungserkennung, bei Nichtvorliegen eines Fehlersignals in der Nockenwellenansteuerung, bei Vorliegen eines Freigabesignals der Nockenwellenregelung abgegeben wird, und dass ein zulässiges Motorzustandsignal bei vorliegen eines Leerlaufsignals des Motors und eines Motordrehzahlsignals unterhalb einer vorgebbaren Drehzahlschwelle, insbesondere 800 U/min abgegeben wird.
  11. System nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Adaption der Leerlaufanhebung erfolgt bei Überschreiten der Abweichung des Istwinkels (ϕIst) vom Sollwinkel (ϕSoll) der Nockenwelle (15) um einen vorgebbaren Wert, insbesondere einen Wert von 7° und/oder bei Weglaufen des Istwinkels vom Sollwinkel und/oder bei Stellung der Nockenwelle (15) nahe ihrem Endanschlag und/oder ihrer Spätstellung, insbesondere in einem Winkel von 5° und bei Auftreten eines Fehlersignals über eine vorgebbare Zeitspanne (Δt) hinweg, insbesondere länger als 0,1 s.
  12. System nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Erkennung des Weglaufens des Istwinkels (ϕIst) vom Sollwinkel (ϕSoll) durch Vorsehen eines gefilterten, insbesondere PT1-gefilterten Istwinkels und Vergleich des gefilterten Istwinkels mit dem jeweils aktuellen Istwinkel vorgesehen ist.
  13. System nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine gelernte Leerlaufdrehzahlanhebung zurücksetzbar ist bei Vorliegen eines Öltemperatursignals bei Motorstart, das kleiner ist als eine vorgebbare und/oder kritische Öltemperaturschwelle, insbesondere kleiner als 100°C, und/oder bei Unterbrechung der Spannungsversorgung und/oder Löschen des Fehlerspeichers der Motorsteuereinheit.
  14. System nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Zeitverzögerung des Startende-Signals bis zum Vorliegen des Öltemperatursignals vorgesehen ist, um eine sichere Erkennbarkeit der Rücksetzbedingung zu gewährleisten.
  15. System nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei vorliegen eines Drehzahlanforderungssignals und des Freigabesignals das System einen Leerlaufsolldrehzahlwert initialisiert und die Einrichtung (1) zum Anheben der Leerlaufdrehzahl den Leerlaufsolldrehzahlwert kontinuierlich mit der vorgebbaren Drehzahlanhebungsgeschwindigkeit anhebt, insbesondere mit einer Geschwindigkeit von 20 U/s.
  16. System nach einem der Ansprüche 7 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Mittel zum Erzeugen von definierten Drehzahlen vorgesehen sind, insbesondere eine Quantisierung der kontinuierlich angehobenen Leerlaufsolldrehzahl über eine Kennlinie.
  17. System nach einem der Ansprüche 7 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Mittel zum Vermeiden eines auffällig stufigen Hochlaufens der Leerlaufsolldrehzahl nach der Quantisierung vorgesehen sind, insbesondere ein verlangsamtes Anheben der Leerlaufsolldrehzahl über eine Rampe mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit.
  18. Verbrennungsmotor mit einem System nach einem der vorstehenden Ansprüche.
  19. Verfahren zur Ansteuerung einer verstellbaren, insbesondere kontinuierlich verstellbaren Nockenwelle (15) eines Verbrennungsmotors (9), die mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln der Nockenwellenposition versehen ist, wobei bei Überschreiten eines vorgebbaren Wertes (SW) der Abweichung des Istwinkels (ϕIst) der Nockenwelle (15) vom vorgebbaren Sollwinkel (ϕSoll) eine Einrichtung (1) zum Beheben der Abweichung aktiviert wird und wobei die Einrichtung (1) auf eine Steuereinheit zur Steuerung des Motors (9) dahingehend einwirkt, dass die Leerlaufdrehzahl erhöht wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine anwendungsspezifisch lernende adaptive Leerlaufdrehzahl von einer Einrichtung zum Anheben der Leerlaufdrehzahl abgegeben wird.
  20. Steuergerät zur Steuerung der Drehzahl eines Verbrennungsmotors (9) zur Verwendung in einem System nach einem der Ansprüche 1 bis 17 und/oder mit einem Verbrennungsmotor (9) nach Anspruch 18 und/oder in einem Verfahren nach Anspruch 19,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Eingang (2) zum Erfassen von Stellwerten einer verstellbaren Nockenwelle (15), ein Eingang (3) für das Signal der Kühlwassertemperatur eines Kühlwassertemperaturgebers (12), ein Eingang (4) für das Signal der Öltemperatur eines Öltemperaturgebers (13), ein Eingang (5) zum Eingeben von Drehzahlwerten eines Drehzahlgebers (14), ein Mittel (7) zum Auswerten, ein Eingang (6) zum Abfragen von einer oder mehreren weiteren Signalquellen und zumindest ein Mittel (10) zum Einwirken auf die Leerlaufdrehzahl und/oder den Leerlauföldruck des Motors (9) vorgesehen sind.
  21. Steuergerät nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Signalquelle der Leerlaufbetriebszustand ist.
  22. Steuergerät nach Anspruch 20 oder 21,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Signalquelle die Fahrpedalposition und/oder ein Leerlaufsignal insbesondere eines Motormanagementsystems ist.
  23. Steuergerät nach einem der Ansprüche 20 bis 22,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Signal eines Sollwinkelgebers ein Kennfeld ist.
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