JPH1073031A - 可変式弁開閉装置の位置を監視する方法および装置 - Google Patents

可変式弁開閉装置の位置を監視する方法および装置

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JPH1073031A
JPH1073031A JP9183985A JP18398597A JPH1073031A JP H1073031 A JPH1073031 A JP H1073031A JP 9183985 A JP9183985 A JP 9183985A JP 18398597 A JP18398597 A JP 18398597A JP H1073031 A JPH1073031 A JP H1073031A
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speed variation
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Dietmar Schwarzenthal
ディートマール・シユウアルツエンタール
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造的コストが低減される、可変式弁開閉装
置の位置を監視するための方法と装置を提供する。 【解決手段】 本発明は可変式弁開閉装置２の位置を監
視するための方法と装置に関する。クランク軸４の回転
ばらつきをシリンダ毎に分析し、この分析から、場合に
よっては個々のシリンダについて、弁開閉装置２の運転
状態を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変式弁開閉装置
の位置を監視するための方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】可変式弁開閉装置を備えた内燃機関の場
合には、一般的に、この可変式弁開閉装置の機能を監視
する必要がある。公知の監視方法は、弁開閉装置を調節
するために使用される部品の位置を検出し、弁開閉装置
の実際の位置を検出する。このような監視方法はしか
し、弁開閉装置が現在の時点でどのようにして制御され
るかについての全般的な判定だけしか行うことができな
い。
【０００３】更に、内燃機関において燃焼にさらされる
ことを認識する方法が知られている。この方法は、内燃
機関の１つのシリンダの作動サイクルの間のクランク軸
の角速度の経過の分析に基づいている。その際、燃焼に
さらされると、標準状態に対して特別な速度経過変更が
生じる。このような方法は例えばドイツ連邦共和国特許
出願公開第４００９２８５号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、構造
的コストが低減される、可変式弁開閉装置の位置を監視
するための方法と装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項１と請
求項８記載の特徴によって解決される。その際、本発明
は、個々のシリンダ内の燃焼過程が可変式弁開閉装置の
運転状況または運転状態にも依存するという認識に基づ
いている。特に可変式弁開閉装置の切換え過程で、個々
のシリンダの燃焼状態は大きく変化する。この燃焼過程
またはその変化は、クランク軸の角速度のそれ自体公知
の分析、正確に言うとクランク軸の回転ばらつきの分析
によって検出可能である。燃焼過程または検出された回
転ばらつきから、本発明に従って可変式弁開閉装置の運
転状態が推察される。
【０００６】本発明により、測定技術的なコストが低減
されるという効果が生じる。なぜなら、最新式の内燃機
関の場合には、そうでなくても、クランク軸の角速度の
ためのセンサが設けられているからである。本発明は更
に、可変式弁開閉装置の運転状態が、可変式弁開閉装置
によって影響を受ける内燃機関の燃焼状態に基づいて決
定されるという効果がある。これは特に、法律的に定め
られた排気ガスの値の維持を監視および証明するために
（ＯＢＤＩＩ）、可変式弁開閉装置の監視が必要である
ときに重要である。測定技術的なコストの低減のほか
に、本発明では、可変式弁開閉装置の制御および監視が
エンジン制御装置内で行われるという他の効果がある。
このエンジン制御装置がクランク軸角度のセンサの信号
を容易に得ることができるので、本発明はエンジン制御
装置内で実施することができ、制御装置の付加的な線や
ピンが不要である。
【０００７】従属請求項には本発明に有利な実施形が記
載してある。クランク軸の回転ばらつきの分析をシリン
ダ毎に実施および評価することにより、燃焼状態をシリ
ンダ毎に決定し、他のシリンダの燃焼状態と比較するこ
とができる。すべてのシリンダ内の燃焼状態の平均値に
対する個々のシリンダの燃焼状態の偏差から、個々のシ
リンダに関する可変式弁制御装置のエラー状態について
判断することができる。
【０００８】検出された回転数ばらつきを、内燃機関の
負荷と回転数に依存して標準値または基準値としてメモ
リに格納された限界値と比較することによって、クラン
ク軸角度センサの信号を評価すると、本発明の実施が容
易になる。クランク軸角度センサの信号を評価するため
に、回転数ばらつきの経過を検出し、予め定めた経過と
比較することが提案される。回転数ばらつきの経過が重
要であるので、この評価は外的擾乱の影響を受けにく
い。一層簡単にするために、可変式弁開閉装置の位置が
変化するときにのみ、この評価を行うことができる。そ
れによって、残りの時間の間制御装置はこの監視課題か
ら解放される。
【０００９】可変式弁開閉装置の本発明による監視は、
車両のプログラム制御される制御装置の一部として（方
法）および個別的な回路として（装置）で実施可能であ
り、同じ利点を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、図に示した実施の形態に基
づいて本発明を詳しく説明する。図１は可変式弁開閉装
置２を備えた内燃機関１を概略的に示している。この可
変式弁開閉装置の場合には、クランク軸４の角度位置に
対するカム軸３、ここでは吸気カム軸の角度位置が調節
器５によって変更可能である。調節器５は制御装置６に
よって制御される。この制御装置は図示していない他の
信号のほかに、クランク軸センサ７からクランク軸４の
角度位置の信号ＫＷを、スロットル弁センサ８から内燃
機関の負荷に一致する信号ＤＫを得る。表示装置９は同
様に、制御装置６によって制御される。
【００１１】第１の実施の形態では、制御装置６は特に
弁制御装置１０、評価装置１１および監視装置１２を備
えている。評価装置１１と監視装置１２は、クランク軸
４の回転数ばらつき（回転数むら、回転数不均一性）を
検出するためのセンサ装置として作用するクランク軸セ
ンサ７と共に、可変式弁開閉装置２の位置を監視するた
めの装置を形成する。
【００１２】図２のブロック線図には、評価装置１１と
監視装置１２が詳しく示してある。評価装置１１はクラ
ンク軸センサ７から、クランク軸４の角度位置に一致す
る信号ＫＷを得る。本実施の形態では、この信号はパル
ス列からなっている。この場合、各々のパルス列はクラ
ンク軸４が通過する所定の角度区間に一致する。クラン
ク軸の所定の位置にマーク１３が取付けられ、このマー
クは特別なパルスを発生し、従ってクランク軸の絶対位
置を決定することができる。
【００１３】ディスクリミネータ（弁別器）１４はクラ
ンク軸信号ＫＷによってクランク軸４の位置を評価し、
内燃機関１のシリンダ１５内で燃焼が進行するときにそ
の都度信号を発生する。ディスクリミネータ１４に対し
て平行に、微分器１６によってクランク軸信号ＫＷが微
分される。それによって、クランク軸４の角運動のばら
つきを示す信号ＤＮが得られる。ばらつき信号ＤＮはス
イッチ１７を経て平均値演算器１８に供給される。この
場合、スイッチ１７はディスクリミネータ１４の出力信
号によって制御され、ディスクリミネータ１４が燃焼を
認識するときにのみ閉じる。それによって、平均値演算
器１８の出力側には信号ＭＤＮが生じる。この信号は、
シリンダ１５内で燃焼が発生する時点に対するクランク
軸４の角運動のばらつきの平均値を示す。監視装置１２
は平均値ＭＤＮの信号とクランク軸信号ＫＷのほかに、
スロットル弁センサ８の信号ＤＫも得る。メモリ１９内
では、スロットル弁センサ８の信号ＤＫに依存しておよ
びクランク軸センサ７の信号ＫＷに依存して、回転数ば
らつきＭＤＮの平均値の標準値が記憶される。比較器２
０は回転数ばらつきＭＤＮの実際の平均値と、回転数ば
らつきＮＤＮの前もって検出された標準値とを比較し、
両値の偏差が所定の値を上回るときに、表示装置９の制
御のための信号ＶＣを発生する。可変式弁開閉装置２が
二つの位置にのみ調節可能である本実施の形態では、出
力信号ＶＣは、可変式弁開閉装置２がその作動位置にあ
ることを意味する。一方、出力信号ＶＣが存在しないと
きには、可変式弁開閉装置はその静止位置にあり、内燃
機関１は小さな出力を生じる。
【００１４】評価装置１と監視装置１２に供給される信
号Ｖは弁制御装置１０によって生じ、弁制御装置１０が
調節器５を制御し、それによって可変式弁開閉装置２が
その作動状態になりつつあることを示す。信号Ｖは評価
装置１１と監視装置１２を作動させるために使用され
る。すなわち、両装置は、弁制御装置１０が可変式弁開
閉装置を調節しているときにのみ作用する。
【００１５】制御装置６がプログラムメモリを有する制
御機器であるときには、前述のような個別的な構造グル
ープの代わりに、本発明をプログラム進行の一部として
示すことができる。このようなプログラム進行は図３に
おいて、フローチャートの形の第２の実施の形態として
示してある。進行はステップ３０で開始される。このス
テップでは、可変式弁開閉装置２の位置が変更されるか
どうか調べられる。変更されない場合には、プログラム
進行はすぐに終了する。そうでない場合には、ステップ
３１に続く。ステップ３１では、入力変数として、クラ
ンク軸センサ７の信号ＫＷと、スロットル弁センサ８の
信号ＤＫが検出される。それに続くステップ３２では、
第１の実施の形態の場合のように、クランク軸回転数Ｎ
と回転数ばらつきＤＮが決定される。回転数ばらつきＤ
Ｎから次のステップ３３で平均値ＭＤＮが演算される。
この演算の際、燃焼中に検出された回転数ばらつきＤＮ
の値だけが考慮される。この場合燃焼中であるか否かは
クランク軸角度ＫＷによって決定される。ステップ３４
では、スロットル弁位置ＤＫとクランク軸回転数Ｎに依
存する特性図（マッピング）から、回転数ばらつきＮＤ
Ｎの標準値が読みだされる。ステップ３５では、回転数
ばらつきＭＤＮの演算された平均値が、回転数ばらつき
ＮＤＮの標準値と次のように比較される。すなわち、平
均値ＭＤＮが標準値ＮＤＮを上回っているかどうか調べ
ることによって比較される。上回っている場合には、ス
テップ３６において、出力信号ＶＣ＝１が出力される。
これに対して、比較の結果が負であると、その代わりに
ステップ３７において出力信号ＶＣ＝０が出力される。
ステップ３６またはステップ３７でプログラムが終了す
る。
【００１６】次に、図４に示したグラフに基づいて、第
１の実施の形態で説明した装置または第２の実施の形態
で説明した方法の作用を説明する。図４のグラフには、
回転数ばらつきＤＮと、ばらつきＭＤＮの平均値と、回
転数ばらつきＮＤＮの標準値と、出力信号ＶＣが時間に
依存して記入されている。内燃機関が定常運転中であ
り、それによってスロットル弁位置の信号ＤＫとクラン
ク軸回転数Ｎが一定の値をとると仮定する。この仮定の
下では、回転数ばらつきＤＮについて脈動的な経過が生
じる。この場合、窓３８によって示すように、燃焼中に
クランク軸４に加えられるトルクに基づいて、回転数ば
らつきの値が燃焼中に増大する。回転数ばらつきＤＮが
窓３８内でのみ検出され評価されるので、回転数ばらつ
きＭＤＮの平均値として、回転数ばらつきＤＮのほぼピ
ークに一致する経過が生じる。
【００１７】時点ｔ１で、内燃機関１が大きなトルクを
生じるように弁開閉装置２が調節される。カム軸３が実
際に調節され、そしてクランク軸４に実際に大きなトル
クが生じるようにシリンダ１５内の燃焼が変更される
と、これは回転数ばらつきＤＮと回転数ばらつきＭＤＮ
の平均値の上昇によって明らかになる。時点ｔ２で、回
転数ばらつきＭＤＮの平均値が回転数ばらつきＮＤＮの
標準値を上回る。それにより、出力信号ＶＣが状態０か
ら状態１に変化する。
【００１８】この信号ＶＣは両実施の形態において異な
るように使用可能である。最も簡単な場合には、信号Ｖ
Ｃによって表示装置９が制御される。この表示装置は弁
開閉装置２が作動状態にあることを運転者に表示する。
同様に、信号ＶＣは他の制御機器によって評価可能であ
る。特に、弁開閉装置２の調節を行うためのチェックと
して、ひいては調節器５の安全機能として信号ＶＣを弁
制御装置１０によって評価できるようにすることが重要
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変式弁開閉装置とそのための制御機器を備え
た内燃機関の概略図である。
【図２】第１の実施の形態として、制御機器内に設けら
れた評価装置と監視装置を示すブロック線図である。
【図３】第２の実施の形態として、制御機器内で進行す
るプログラムの経過を示すフローチャートである。
【図４】作用を示すために、回転数ばらつき、回転数ば
らつきの平均値、回転数ばらつきの標準値および制御機
器の出力信号ＶＣを時間に対して示すグラフである。
【符号の説明】
１ 内燃期間 ２ 可変式弁開閉装置 ３ カム軸 ４ クランク軸 ５ 調節器 ６ 制御装置 ７ クランク軸センサ ８ スロットル弁センサ ９ 表示装置 １０ 弁制御装置 １１ 評価装置 １２ 監視装置 １３ マーク １４ ディスクリミネータ １５ シリンダ １６ 微分器 １７ スイッチ １８ 平均値演算器 １９ メモリ ２０ 比較器 ３０〜３７ ステップ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の可変式弁開閉装置の位置を監
    視するための方法において、 内燃機関のクランク軸の回転数ばらつきを検出し、 内燃機関の燃焼状態に関する回転数ばらつきを評価し、 可変式弁開閉装置の位置に燃焼状態を割り当てることを
    特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 燃焼状態の関する回転数ばらつきを評価
    するために、回転数ばらつきの平均値がすべてのシリン
    ダについて求められ、 可変式弁開閉装置の位置に燃焼状態を割り当てるため
    に、少なくとも内燃機関の回転数と負荷状態に依存する
    標準値からの平均値の偏差が求められ、偏差の程度が可
    変式弁開閉装置の実際の位置の割り当てられることを特
    徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 燃焼状態に関する回転数ばらつきを評価
    するために、回転数ばらつきの平均値がすべてのシリン
    ダについて求められ、 可変式弁開閉装置の位置に燃焼状態を割り当てるため
    に、平均値が少なくとも内燃機関の回転数と負荷状態に
    依存する限界値と比較され、限界値の超過が可変式弁開
    閉装置の制御位置に割り当てられることを特徴とする請
    求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 燃焼状態に関する回転数ばらつきを評価
    するために、先ず最初に回転数ばらつきの平均値がすべ
    てのシリンダについて求められ、続いて回転数ばらつき
    の平均値の経過がすべてのシリンダについて求められ、 可変式弁開閉装置の位置に燃焼状態を割り当てるため
    に、少なくとも内燃機関の回転数と負荷状態に依存する
    標準経過に対する偏差が求められ、実際の位置の偏差の
    程度が可変式弁開閉装置に割り当てられることを特徴と
    する請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 燃焼状態に関する回転数ばらつきを評価
    するために、先ず最初に、回転数ばらつきの平均値がす
    べてのシリンダについて求められ、次に回転数ばらつき
    の平均値の経過がすべてのシリンダについて求められ、 可変式弁開閉装置の位置に燃焼状態を割り当てるため
    に、経過が少なくとも内燃機関の回転数と負荷状態に依
    存する限界経過と比較され、限界経過の超過が可変式弁
    開閉装置の制御位置に割り当てられることを特徴とする
    請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 燃焼状態に関する回転数ばらつきを評価
    するために、各々のシリンダの回転数ばらつきがシリン
    ダ毎に検出され、回転数ばらつきの平均値がすべてのシ
    リンダについて求められ、 可変式弁開閉装置に燃焼状態を割り当てるために、個々
    のシリンダの回転数ばらつきが回転数ばらつきの平均値
    と比較され、回転数ばらつきの平均値に対する回転数ば
    らつきの偏差がシリンダ毎に求められ、少なくとも内燃
    機関の回転数と負荷状態に依存する偏差の限界値を上回
    るときに、エラーメッセージを出力することを特徴とす
    る請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 可変式弁開閉装置の位置が変化するとき
    にのみ、方法が実施されることを特徴とする請求項１〜
    ６のいずれか一つに記載の方法。
  8. 【請求項８】 内燃機関の可変式弁開閉装置の位置を監
    視するための装置において、 内燃機関のクランク軸の回転数ばらつきを検出するため
    のセンサと、 内燃機関の燃焼状態に関する回転数ばらつきを評価する
    ための評価装置と、 可変式弁開閉装置の位置に燃焼状態を割り当てるための
    監視装置を備えていることを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 評価装置がすべてのシリンダについて回
    転数ばらつきの平均値を求める平均値演算器を備え、 監視装置が少なくとも内燃機関の回転数と負荷状態に依
    存する回転数ばらつきの標準値のためのメモリと、比較
    器を備え、この場合比較器が標準値に対する平均値の偏
    差を求め、出力ユニットが可変式弁開閉装置の実際の位
    置の偏差の程度を割り当てて出力することを特徴とする
    請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 評価装置がすべてのシリンダについて
    回転数ばらつきを求める平均値演算器を備え、 監視装置が少なくとも内燃機関の回転数と負荷状態に依
    存する回転数ばらつきの限界値のためのメモリと、比較
    器を備え、この場合比較器が平均値を限界値と比較し、
    限界値を上回っているときに、可変式弁開閉装置の制御
    位置を示す信号を出力することを特徴とする請求項８記
    載の装置。
  11. 【請求項１１】 評価装置がすべてのシリンダについて
    回転数ばらつきの平均値を求める平均値演算器と、この
    平均値演算器の後に接続配置された、回転数ばらつきの
    平均値の経過のための記録装置とを備え、 監視装置が少なくとも内燃機関の回転数と負荷状態に依
    存する回転数ばらつきの平均値の標準経過のためのメモ
    リと、比較器を備え、この場合比較器が標準経過に対す
    る平均値の経過の偏差を求め、出力ユニットが可変式弁
    開閉装置の実際の位置の偏差の程度を割り当ておよび出
    力することを特徴とする請求項８記載の装置。
  12. 【請求項１２】 評価装置がすべてのシリンダについて
    回転数ばらつきの平均値を求める平均値演算器と、この
    平均値演算器の後に接続配置された、回転数ばらつきの
    平均値の経過のための記録装置とを備え、 監視装置が少なくとも内燃機関の回転数と負荷状態に依
    存する回転数ばらつきの平均値の限界経過のためのメモ
    リと、比較器を備え、この場合比較器が平均値を限界経
    過と比較し、限界経過を上回るときに、可変式弁開閉装
    置の制御された位置を示す信号を出力することを特徴と
    する請求項８記載の装置。
  13. 【請求項１３】 評価装置が回転数ばらつきをシリンダ
    毎に検出するためにディスクリミネータと、すべてのシ
    リンダについて回転数ばらつきの平均値を求めるための
    平均値演算器を備え、 監視装置が比較器を備え、この場合比較器が個々のシリ
    ンダの回転数ばらつきの偏差を算定し、少なくとも内燃
    機関の回転数と負荷状態に依存する、記憶された偏差限
    界値を上回るときに、エラーメッセージを出力すること
    を特徴とする請求項８記載の装置。
  14. 【請求項１４】 可変式弁開閉装置の位置が変化すると
    きにのみ、起動装置が評価装置を起動することを特徴と
    する請求項８〜１３のいずれか一つに記載の装置。
JP9183985A 1996-07-10 1997-07-09 可変式弁開閉装置の位置を監視する方法および装置 Pending JPH1073031A (ja)

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