KR20180038547A - 캠축의 위상 위치 예측 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 향후의 캠축 위치(y pred )를 예측하는 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 하나 이상의 조정 장치(9)를 포함하는 제어 회로 또는 제어 회로의 일부가 전달 함수(G)에 의해 근사되고, 상기 전달 함수(G)에 기반하여 향후의 캠축 위치(y pred )가 결정된다.

Description

캠축의 위상 위치 예측 방법
본 발명은 캠축의 위상 위치를 예측하기 위한 방법, 컴퓨터 프로그램, 및 엔진 제어 장치에 관한 것이다.
조정 없는 캠축 구동 시, 캠축은 톱니 벨트, 체인, 또는 톱니 기어와 같은 고정 연결부를 통해 크랭크축에 의해 절반 회전수로 구동된다. 캠축이 크랭크축에 고정 결합되면 당연히 실린더 충전이 무효화되고, 다시 말해 연소실 내 신선 공기 분율이 최적이 아닌 상태가 된다. 그러므로, 오토 엔진의 경우, 연소실 내 신선 공기 분율이 엔진 제어 장치에서 충전 검출 함수를 통해 검출된다. 이러한 연소실 내 신선 공기 분율은 결정적으로 차지 변경 밸브의 개방 시점 및 폐쇄 시점의 영향을 받는다. 모든 회전수 영역에서 가급적 효과적인 실린더 충전을 달성하기 위해, 캠축 조정을 이용하여 흡기 제어 시간 및 배기 제어 시간이 회전수 및 스로틀 밸브 위치에 따라 변동된다. 캠축 조정을 위해, 조정 유닛, 예컨대 엔진 오일 압력으로 구동되는 유압식 위상 조정기가 사용되며, 이 위상 조정기는 회전 모터 위상 조정기라고도 지칭되고, 통상 힘 전달 경로 내에서 캠축 단부들에 배치된다.
충전 검출 함수의 계산은, 차지 변경 밸브의 개방 및 폐쇄 이전 시점에 놓인 정의된 크랭크축 각도에서 실시된다. 상기 계산과, 밸브의 개방 또는 폐쇄 사이의 시간 내에 캠축은 조정 유닛에 의해 계속해서 크랭크축에 대해 상대적으로 조정된다. 이로부터, 충전 검출의 계산에서 이용되었던 것과 실제로 다른 개방각 및 폐쇄각이 도출된다. 계산과, 밸브의 실제 개방각 및 폐쇄각 사이의 이러한 각도차는 충전 계산에서 오류를 야기할 수 있다.
충전 에러를 최소화하기 위해, 충전 검출 함수의 계산 시점에 개방 및 폐쇄 시점의 캠축 위치를 알고 있어야 한다. 따라서 향후의 캠축 위치의 예측이 필요하다.
독일특허출원 DE 10 2012 213 539 A1호는, 센서 휠 및 캠축 조정기를 포함하는 내연기관의 조정 가능한 캠축의 위상 위치를 결정하는 방법을 개시하고 있다. 캠축의 위상 위치는 센서 휠에 의해 트리거된 위상 에지 인터럽트에 따라, 그리고 캠축 조정기의 하나 이상의 작동 특성값에 좌우되는 모델에 따라 결정된다. 이 방법은 조정 가능 캠축의 위상 위치의 정확한 결정을 가능케 하지만, 충전 검출 함수의 계산 최적화는 제공하지 못한다.
본 발명의 과제는, 전술한 단점들을 적어도 부분적으로 극복하는, 캠축 위치 예측을 위한 새로운 접근법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항에 명시된 본 발명에 따른 방법, 제9항에 명시된 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램, 및 제10항에 명시된 본 발명에 따른 엔진 제어 장치를 통해 해결된다.
본 발명의 그 외 바람직한 구성들은 종속 청구항들 및 본 발명의 바람직한 실시예들의 하기 설명을 참조한다.
본 발명에 따른 향후의 캠축 위치 예측 방법에서는, 하나 이상의 조정 장치를 포함하는 제어 회로 또는 제어 회로의 일부가 전달 함수에 의해 근사되고, 상기 전달 함수에 기반하여 향후의 캠축 위치가 결정된다.
제어 회로는 예컨대 폐쇄 제어 회로일 수 있다. 한 바람직한 실시예에서 제어 회로는 캠축 위치 조정기 및 조정 장치로 구성된 폐쇄 제어 회로이다. 또는 폐쇄 제어 회로의 대안으로, 제어 회로의 일부만, 예를 들어 정확하게는 조정 장치(위상 위치)만 근사될 수도 있다.
조정 속도가 일정한 선형 보간에 반해, 제어 회로 또는 제어 회로의 일부의, 전달 시스템으로서 모델링은, 조정 속도의 결정으로부터의 위상 오프셋이 존재하지 않는 장점이 있다.
본 발명에 따른 방법에서는 캠축 조정 유닛의 제어가 고려되기 때문에, 특히 높은 전체 정확도의 예측이 도출된다.
하기에 상세히 기술된 한 실시예에 따라, 전달 함수는 PT1 전달 요소이다. PT1 전달 요소로서의 제어 회로의 재현은 잡음이 매우 적고 양호한 결과를 제공한다. 또한, PT1 전달 요소로서의 제어 회로의 재현은 구현 비용이 낮다.
PT1 전달 함수에 기초하여, 예측되는 향후의 캠축 위치는 예컨대 하기 방정식에 따라 산출된다:
Figure pct00001
여기서 y pred 는 예측되는 캠축 위치를 나타내고, u soll 은 캠축 위치의 목표값을 나타내고, y는 마지막 플랭크에서 측정된 캠축 위치를 나타내고, A 및 B는 PT1 전달 요소의 시간 이산 상태 공간 모델의 상수들이며, n은 예측 단계의 개수를 나타낸다.
예측 단계의 개수(n)는 임의로 선택될 수 있다. 한 바람직한 실시예에서 예측 단계의 개수(n)는 n = 5이다. 이러한 예측 단계의 수로써, 적은 수의 계산으로도 충분히 정확한 결과가 달성될 수 있다.
대안 전달 함수들로서, PT2 전달 요소 또는 IT1 전달 요소도 사용될 수 있다.
상기 방법은 특히, 차지 변경 밸브의 개방 시점 및/또는 폐쇄 시점에서 예측되는 향후 캠축 위치를 산출하는 데 이용될 수 있다.
산출된, 밸브의 개방 시점 또는 폐쇄 시점에서의 예측 캠축 위치는 바람직하게 충전 검출 함수에서 자동차 연소실 내 신선 공기 비율의 최적화를 위해 사용될 수 있다. 실제 충전 레벨과의 편차 보정에 의해 특히 연료 질량의 계산이 개선될 수 있고, 그럼으로써 유해 물질 방출이 저감될 수 있다. 나아가, 실제 충전 레벨과의 편차 보정은 주행 거동에도 긍정적으로 작용할 수 있다.
전달 함수의 필터링 시간은 특성도를 이용하여 결정될 수 있다. 그 대안으로, 필터링 시간이 계산될 수도 있다.
또한, 본 발명은 본원에 기술된 방법을 실행하도록 설계된 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 이 컴퓨터 프로그램은 본원 방법을 실행하기 위해 예컨대 엔진 제어 장치 내에 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예들을 첨부 도면들을 참고로 설명한다.
도 1은 전달 함수의 일 실시예의 개략도이다.
도 2는 향후의 캠축 위치를 예측하는 방법의 일 실시예의 개략도이다.
도 3은 향후의 캠축 위치를 예측하는 엔진 제어 장치의 일 실시예의 개략도이다.
향후의 캠축 위치를 예측하는 본 발명에 따른 방법에서는 캠축 위치 제어기 및 조정 장치를 포함하는 제어 회로가 전달 함수에 의해 근사되고, 상기 전달 함수에 기반하여 향후의 캠축 위치가 결정된다.
전달 함수의 일 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 전달 함수(G)는 시스템의 거동을 근사한다. 전달 함수(G)는 입력 변수(u) 및 출력 변수(y)를 갖는다. 전달 함수(G)는 시스템 거동을 모델링하는데, 다시 말해 시스템의 입력 변수(u)의 변동에 대해 시스템의 출력 변수(y)가 어떻게 반응하는지를 모델링한다.
하기에 기술되는 실시예들에서 전달 함수는 특히, 자동차의 캠축 위치 제어기 및 조정 장치로 구성된 제어 회로를 기술한다.
도입부에 기술한 바와 같이, 연소실 내 신선 공기 비율은 캠축에 의해 제어되는 차지 변경 밸브의 개방 시점 및 폐쇄 시점에 의해 상당한 영향을 받는다. 이 시점들은 크랭크축 각도 위치와 대등한 것으로서 이해될 수 있다. 크랭크축 조정을 통해 상기 각도가 변동한다. 캠축 제어는, 최적의 충전량 결정 및 그에 상응하는, 캠축에 의해 제어되는 차지 변경 밸브의 개방 시점 및 폐쇄 시점의 제어를 통해, 자동차 연소실 내 신선 공기 비율을 최적화한다.
이제 기술하는 본 발명의 실시예에서는, 캠축 위치 제어기, 및 PT1 전달 요소(1차 저역통과 필터)로서의 조정 장치로 구성된 폐쇄형 제어 회로가 근사되고, 상기 PT1 전달 요소는 하기의 형태, 즉:
Figure pct00002
의 시간 이산 상태 공간 모델에 기반하며, 여기서 x(k)는 시스템 상태이고, y(k)는 제어 변수, 여기서는 시점(k)에서의 캠축 위치이며, u(k)는 조정 변수, 즉, 여기서는 시점(k)에서의 캠축 위치의 목표값이다.
PT1 전달 요소를 위해, C = 1이고, D = 0인 상태 공간 표시가 선택될 수 있음으로써, 상태 공간 모델은 하기와 같이 간소화된다:
Figure pct00003
이로써, PT1 예시의 경우에는 시스템 상태(x)가 제어 변수(y), 즉, 여기서는 캠축 위치와 일치한다.
이러한 시간 이산 상태 공간 모델에 기반하여, PT1 전달 요소의 향후의 캠축 위치(y)는 n개의 예측 단계에서 하기 방정식,
Figure pct00004
에 기반하여 산출될 수 있다.
이는, 예측 기간에 걸쳐 캠축 위치에 대한 일정한 목표값 u(k) = u soll 이라고 가정하면, 하기와 같이 간소화된다:
Figure pct00005
위 식에서, y(k + n)은 n개의 예측 단계에 따라 예측되는 캠축 위치를 나타내고, y(k)는 마지막 플랭크에서 측정된 캠축 위치이다.
PT1 전달 요소의 시간 이산 상태 공간 모델의 상수들(A 및 B)은 이 실시예에서 하기와 같이 결정된다:
Figure pct00006
여기서 w pred 는 마지막으로 측정된 캠축 센서 휠의 플랭크와 밸브 개방 시점 또는 밸브 폐쇄 시점 사이의 각 거리를 나타낸다. T 1은 PT1 전달 요소의 시간 상수를 나타내고, n mot 는 엔진 회전수, 즉, 엔진 제어 장치에 의해 공급되는 것과 같은 크랭크축의 회전수이며, n은 예측 단계들의 개수를 나타내는 미리 정해진 정수이다. h는 예측 단계 지속 시간으로서 이해될 수 있다.
캠축의 캠 윤곽부에 걸쳐 차지 변경 밸브의 개방 및 폐쇄 각도가 정의되기 때문에, 플랭크와 개방각 사이의 크랭크 각 거리에 따라 엔진 회전수(n mot )를 통해 등가 예측 시간이 산출될 수 있고, 이 기간 동안 PT1 거동이 외삽될 수 있다.
필터링 시간, 예컨대 전술한 PT1 전달 요소의 시간 상수(T 1)는 캠축 조정 유닛의 제어 시간, 즉, 상응하는 캠축 조정 유닛의 제어 밸브의 최종단이 제어되는 듀티 사이클에 의해 좌우될 수 있을 뿐만 아니라, 프로세스 거동에 영향을 미치는 오일 온도 또는 오일 압력과 같은 변수들에 의해서도 좌우될 수 있다. 상기 변수들은 예컨대 엔진 제어 장치에 의해 공급된 프로세스 변수들을 토대로 특성맵을 이용해서 결정될 수 있다. 그 대안으로, 시간 상수(T 1)는 공급되는 프로세스 변수들로부터 방정식을 이용해서도 도출될 수 있다.
하기의 표는, 예를 들어 3000rpm 및 지각(retarded) 조정 조건에서 주어진 오일 온도로부터 시간 상수(T 1)가 유도될 수 있는 한 예시를 보여준다.
오일 온도 시간 상수(T 1)
-15℃ 0.02677
30℃ 0.02616
60℃ 0.02497
105℃ 0.01702
130℃ 0.01628
상기 표에서 알 수 있듯이, 여기서 시간 상수(T 1)는 오일 온도에 반비례하도록 선택된다. 그 이유는, 저온에서는 오일이 여전히 상대적으로 점성이 있어서 조정 속도가 낮기 때문이다. 특성맵에는 가변 영향 인자들의 상응하는 값들도 저장될 수 있다.
그럼으로써 향후의 캠축 위치는 예컨대 5개의 예측 단계를 거쳐 하기의 방정식,
Figure pct00007
에 기반하여 산출될 수 있으며, 여기서 y pred 는 5개의 예측 단계에 따라 예측된 캠축 위치를 나타내고, y는 마지막 플랭크에서 측정된 캠축 위치이다.
w pred 에 대해, 마지막으로 측정된 캠축 센서 휠의 플랭크와 밸브 개방 시점 또는 밸브 폐쇄 시점 사이의 각 거리가 사용될 지의 여부에 따라, 상기 함수를 이용하여 흡기 밸브의 개방 또는 폐쇄에 대한 예측 캠축 위치들이 산출될 수 있다. 이와 동일하게, 배기 밸브의 폐쇄에 대한 캠축 센서 휠의 향후 예측을 위한 예측도 결정될 수 있다.
이와 같이 도출된 예측 캠축 위치들은 충전 검출 함수에 공급될 수 있고, 이 충전 검출 함수는 캠축에 의해 제어되는 차지 변경 밸브의 개방 시점 또는 폐쇄 시점을 더 정확하게 도출할 수 있다.
도 2는 향후의 캠축 위치를 예측하기 위한 방법의 일 실시예를 개략적으로 보여준다. 단계 S1에서, 예컨대 엔진 제어 유닛에 의해 공급되는 상응하는 프로세스 변수들 및 특성맵의 평가를 통해, 전달 함수의 시간 상수(T 1)가 결정된다. 단계 S2에서, 캠축 제어 장치에 의해 캠축 위치의 목표값(u soll )이 호출된다. 단계 S3에서, 마지막으로 측정된 캠축 위치 센서 휠의 플랭크와 밸브 개방 시점 사이의 각 거리(w pred )가 산출된다. 단계 S4에서, 엔진 제어 장치에 의해 현재 엔진 회전수(n mot )가 호출된다. 단계 S5에서, 상기 엔진 회전수(n mot )와 각 거리(w pred )를 토대로 상수 h가 계산된다. 단계 S6 및 S7에서, 예측 단계 지속 시간(h) 및 시간 상수(T 1)를 토대로 전달 함수의 2개의 매개변수(A, B)가 계산된다. 단계 S8에서, 상기 계산된 매개변수(A, B)와, 캠축 위치의 목표값(u soll )과, 현재 캠축 위치(y)를 토대로, 예측되는 향후의 캠축 위치(y pred )가 계산된다. 단계 S9에서, 상기 예측되는 향후의 캠축 위치(y pred )가 충전 검출 함수에 공급된다.
도 3은 향후의 캠축 위치를 예측하기 위한 엔진 제어 장치의 한 실시예를 개략적으로 보여준다. 엔진 제어 장치(1)는 캠축 제어 유닛(2), 충전 검출 함수 유닛(3), 그리고 캠축 예측 유닛(4)을 포함한다. 캠축 예측 유닛(4)은 전술한 방법에 따라 예측되는 향후 캠축 위치(y pred )를 산출하여, 이를 충전 검출 함수 유닛(3)에 공급한다. 캠축 제어 유닛(2)은 충전 검출 함수 유닛(3)의 출력에 기반하여 캠 축 위치를 제어하고, 상응하는 제어 신호를 캠축 조정기(9)에 송출한다. 상응하는 센서를 구비한 캠축 센서 휠(5)이 캠축의 현재 위치에 대한 추론을 가능케 하는 측정 신호들을 엔진 제어 장치에 공급한다. 상응하는 센서를 구비한 크랭크축 센서 휠(6)이 크랭크축의 현재 위치에 대한 추론을 가능케 하는 측정 신호들을 엔진 제어 장치(1)에 공급한다. 엔진 제어 장치(1)는 상기 신호들을 토대로 예컨대 현재 엔진 회전수(n mot )를 결정할 수 있다. 오일 온도 센서(7) 및 오일 압력 센서(8)와 같은 추가 구성요소들은 예컨대 오일 온도 및 오일 압력과 같이 프로세스 거동에 영향을 미치는 변수들을 엔진 제어 장치에 공급한다. 이 변수들에 기반하여 예컨대 캠축 예측 유닛(4)이 전달 함수의 시간 상수를 결정할 수 있다.
상기 실시예에서는 캠축 위치 제어기와 조정 장치로 구성된 폐쇄 제어 회로가 PT1 전달 함수에 의해 근사되었다. 그러나 전술한 사상을 토대로 본 발명에 따른 사상의 대안 실시예들도 가능하다.
예를 들어, PT1 전달 함수 대신 예컨대 PT2 등과 같은 다른 전달 함수들도 사용될 수 있다. 통상의 기술자는 이러한 경우 사용된 전달 함수에 적합하게 상태 공간 모델을 매칭시킬 것이다. 통상의 기술자는 예를 들어, 복소 전달 함수(C)에서는 일반적으로 행렬로서 표현될 것이라는 점을 알고 있다. PT1에서는, 전달 요소의 상태들을 출력부로 맵핑하는 상기 출력 행렬(output matrix)(C)이, 전술한 것처럼, 스칼라로 축소된다. SISO(Single Input, Single Output) 시스템에서는 출력 행렬(C)이 벡터로 축소된다.
또한, 대안적 실시예에서 전달 함수에 의해 완전한 제어 회로 대신 제어 회로의 일부만 근사될 수도 있다. 예컨대, 특히 조정 장치(위상 조정)가 적분 전달 거동을 갖는 I-항을 이용하여 근사될 수 있다. I-항을 이용한 조정 장치(위상 위치)의 근사의 경우에 예측은, 전술한 PT1 실시예에서와 유사하게 진행된다. 조정 속도는, 회전수 또는 오일 압력, 오일 온도, 및 위상 조정기를 위한 듀티 사이클과 같은 다양한 엔진 매개변수에 따라 특성맵 내에 저장된다. 전술한 5단계 예측 대신, 한 실시예에서는 1단계 예측만 수행되며, 다시 말해 n = 1이 된다. 입력값(u)은 이 경우 캠축 목표값이 아닌, 캠축 위치 제어기로부터 송출되는 위상 조정기용 PWM 듀티 사이클에 상응한다.
1: 엔진 제어 장치
2: 캠축 제어 유닛
3: 충전 검출 함수 유닛
4: 캠축 예측 유닛
5: 캠축 센서 휠
6: 크랭크축 센서 휠
7: 오일 온도 센서
8: 오일 압력 센서
9: 캠축 조정기
S1: 시간 상수(T 1 )의 결정
S2: 캠축 위치의 목표값(u soll )의 결정
S3: 각 거리(w pred )의 결정
S4: 엔진 회전수(n mot )의 호출
S5: PT1 전달 요소의 상수(h)의 결정
S6: PT1 전달 요소의 매개변수(A)의 결정
S7: PT1 전달 요소의 매개변수(B)의 결정
S8: 예측되는 향후의 캠축 위치(x pred )의 결정
S9: 예측되는 향후의 캠축 위치(x pred )의 출력
G: 전달 함수
n mot : 엔진 회전수
w pred : 각 거리
x: 전달 함수의 상태
y: 전달 함수의 출력값(현재 캠축 위치)
y pred : 예측되는 캠축 위치
A, B: 전달 함수의 매개변수
C, D: 전달 함수의 추가 매개변수
h: 예측 단계 지속시간
T 1: 시간 상수
u soll : 캠축 위치의 목표값

Claims (10)

  1. 향후의 캠축 위치(y pred )를 예측하는 방법으로서, 하나 이상의 조정 장치(9)를 포함하는 제어 회로 또는 제어 회로의 일부가 전달 함수(G)에 의해 근사되고, 상기 전달 함수(G)에 기반하여 향후의 캠축 위치(y pred )가 결정되는, 캠축 위치 예측 방법.
  2. 제1항에 있어서, 전달 함수는 PT1 전달 요소인, 캠축 위치 예측 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 예측되는 향후의 캠축 위치(y pred )는 방정식,
    Figure pct00008
    에 따라 산출되며, 여기서 y pred 는 예측되는 캠축 위치를 나타내고, u soll 은 캠축 위치의 목표값을 나타내고, y는 마지막 플랭크에서 측정된 캠축 위치를 나타내고, A 및 B는 PT1 전달 요소의 시간 이산 상태 공간 모델의 상수들이며, n은 예측 단계의 개수를 나타내는, 캠축 위치 예측 방법.
  4. 제3항에 있어서, 예측 단계의 개수(n)는 바람직하게 n = 5인, 캠축 위치 예측 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전달 함수는 PT2 전달 요소이거나 IT1 전달 요소인, 캠축 위치 예측 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 차지 변경 밸브의 개방 시점 및/또는 폐쇄 시점에서의 예측되는 향후 캠축 위치(y pred )가 산출되는, 캠축 위치 예측 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산출된, 밸브의 개방 시점 또는 폐쇄 시점에서의 예측 캠축 위치(y pred )는 충전 검출 함수(3)에서 자동차 연소실 내 신선 공기 비율의 최적화를 위해 사용되는, 캠축 위치 예측 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달 함수의 필터링 시간(T 1 )이 특성도를 이용하여 결정되는, 캠축 위치 예측 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 설계된 컴퓨터 프로그램.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 설계된 엔진 제어 장치.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019218869B3 (de) * 2019-12-04 2021-03-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Prädiktion der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile unter Berücksichtigung der Dynamik des Nockenwellenstellers
DE102020202892A1 (de) 2020-03-06 2021-09-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Vorsteuerung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches für mindestens einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine
DE102021214543A1 (de) 2021-12-16 2023-06-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Diagnoseverfahren, Steuergerät und Kraftfahrzeug

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6363316B1 (en) * 2000-05-13 2002-03-26 Ford Global Technologies, Inc. Cylinder air charge estimation using observer-based adaptive control
US6488008B1 (en) * 2001-05-31 2002-12-03 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for determining the variable cam timing rate-of-change in an engine
US6766775B2 (en) * 2001-11-01 2004-07-27 Ford Global Technologies, Llc Method and system for increasing the estimation accuracy of cam phase angle in an engine with variable cam timing

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB191400660A (en) * 1914-01-09 1915-01-07 Vickers Ltd Improvements in the Construction of Airships.
DE19946077A1 (de) * 1999-09-25 2001-04-19 Volkswagen Ag Verfahren zur Regelung der Lage einer Nockenwelle und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE10251347A1 (de) 2002-07-11 2004-03-11 Ina-Schaeffler Kg Regelstruktur für den Verstellmotor eines elektrischen Nockenwellenverstellers
US7584044B2 (en) * 2008-02-05 2009-09-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Camshaft phaser position control system
DE102009016206A1 (de) * 2009-04-03 2010-10-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bahnspannungseinstellung
US7984644B2 (en) * 2009-04-15 2011-07-26 GM Global Technology Operations LLC Camshaft position measurement and diagnosis
DE102012213539A1 (de) 2012-08-01 2014-02-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung einer Phasenlage einer verstellbaren Nockenwelle
US9605603B2 (en) * 2013-04-05 2017-03-28 Ford Global Technologies, Llc Position detection for lobe switching camshaft system
CN103195531A (zh) * 2013-04-12 2013-07-10 东莞市振博节能环保科技有限公司 一种发动机凸轮轴及有该发动机凸轮轴的发动机工作方法
DE102013113157A1 (de) * 2013-11-28 2015-05-28 Daimler Ag Verfahren und Vorrichtung zum Regeln einer Füllung in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6363316B1 (en) * 2000-05-13 2002-03-26 Ford Global Technologies, Inc. Cylinder air charge estimation using observer-based adaptive control
US6488008B1 (en) * 2001-05-31 2002-12-03 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for determining the variable cam timing rate-of-change in an engine
US6766775B2 (en) * 2001-11-01 2004-07-27 Ford Global Technologies, Llc Method and system for increasing the estimation accuracy of cam phase angle in an engine with variable cam timing

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