WO2012139614A1 - Verfahren und vorrichtung zum überprüfen einer stelleinheit für ein variables verdichtungsverhältnis - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum überprüfen einer stelleinheit für ein variables verdichtungsverhältnis Download PDF

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WO2012139614A1 PCT/EP2011/006164 EP2011006164W WO2012139614A1 WO 2012139614 A1 WO2012139614 A1 WO 2012139614A1 EP 2011006164 W EP2011006164 W EP 2011006164W WO 2012139614 A1 WO2012139614 A1 WO 2012139614A1
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combustion engine
adjusting
compression ratio
state
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PCT/EP2011/006164
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Martin Bechtold
Jochen Betsch
Klaus Fieweger
Gregor KRÖNER
Markus Lengfeld
Alexander SCHEINDLIN
Dietmar Schröer
Georg Seidel
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Daimler AG
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle specified in the preamble of claim 1 and a method for
  • EP 1 307 642 B1 discloses a reciprocating internal combustion engine with a piston displaceably arranged in a cylinder.
  • the piston is pivotally coupled to a connecting rod whose movement is transferable to a crank of a crankshaft.
  • a transmission member is provided, the movement of which is manipulable via a control lever, with the aim of a controllable movement of the
  • Transmission member is formed as a cross lever which is coupled via a hinge to the crank, said hinge is located in the intermediate region between a bearing point of the transverse lever to the control lever and a bearing point of the transverse lever to the connecting rod.
  • the joint is between the cross lever and crank at a distance from
  • DE 102 51 493 A1 discloses a method for a diagnostic operation of an internal combustion engine as known.
  • the internal combustion engine has several compression ratio operating states.
  • the method determines a change in spark timing that is required to avoid knocking when the engine is operating in certain compression ratio operating conditions. Further, the operation of the internal combustion engine is at least partially evaluated based on the change of the ignition adjustment.
  • DE 199 55 250 A1 discloses a method for monitoring the function of a device for variably adjusting the cylinder compression in a reciprocating internal combustion engine as known. It is provided that in each case before and after an activation of the device for changing the cylinder compression, an engine operating parameter that responds to a change in the cylinder compression is determined and that both values of the engine operating parameter are compared with each other to determine whether a change in the engine operating parameter has occurred , A change in the engine operating parameter is an indication of a correct operation of the device for the variable adjustment of the cylinder compression. This method has further potential to better verify the operation of the actuator.
  • the first aspect of the invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle, with at least one adjusting device.
  • the adjusting device By means of the adjusting device, at least one compression ratio of the internal combustion engine is variably adjustable.
  • at least one detection device is provided, by means of which at least one actuating effort to be expended by the adjusting device or a signal for setting the compression ratio to be expended actual energy quantity for setting the compression ratio can be detected signal. This makes it possible to record the operating effort for setting or for adjusting the compression ratio or the actual amount of energy to be expended as the actual operating effort. By this detection, it is possible to determine an actual state, in particular with regard to wear, the adjusting device with a high quality and high significance.
  • Compaction ratio can not or can not be adjusted with such a high precision, as would be possible without the wear of the actuator.
  • an undesired state of the adjusting device for example an undesired wear of the latter
  • appropriate countermeasures can be initiated.
  • One of these measures may be, for example, an indication which is communicated to a user, in particular a driver, of the motor vehicle in the form of a visually and / or acoustically perceptible signal or the like.
  • Setting device can be communicated and this can be encouraged, for example, to visit a workshop and / or for maintenance, repair and / or replacement of the actuator.
  • the detection device to save.
  • a temporal development of the state of the actuating device are documented and reconstructed.
  • Compression ratio can be adjusted or adjusted, can no longer meet. Possibly. can cause a particularly strong wear of the actuator to a failure desselbigen. Such a failure may possibly pollutant emissions of
  • Internal combustion engine may have undesirable high pollutant emissions.
  • Stelldynamik can no longer meet and thus has an undesirable condition. This is the case, since by the detection device and the detection of the state of the actuator of the undesirable state and thus the increased wear, whereby the dynamic range of the actuator may be adversely affected, can be detected.
  • a limit state can be detected, in which the
  • the adjusting device will have a future state in which it can no longer fulfill the dynamic response.
  • the adjusting device already in time before reaching the undesirable state in which the adjusting device can no longer have the desired and required dynamic response, and in particular temporally before an imminent or probable failure, maintained and / or repaired and / or if necessary . can be exchanged.
  • Compression ratio adapted to different operating points and thus can be operated with only low fuel consumption and low C0 2 emissions.
  • Detection device which, for example, a control and / or
  • Control device of the internal combustion engine is assigned, the detected signal with a predetermined target value, desired signal or the like comparable.
  • desired value and / or the desired signal wherein in the following only the term desired signal is used in the following, can be used for example in a
  • Memory device of the detection device in particular in a map, be deposited. This makes it possible to compare the signal detected as the actual signal with the desired signal. If the comparison shows that the actual signal deviates from the desired signal, for example, the deviation exceeds a predefinable one
  • Threshold or a predefinable threshold signal it can be inferred an unwanted state, such as the limit state, the actuator and this determined.
  • This comparison allows a particularly precise and meaningful determination of the current and actual state of the actuator.
  • the adjusting device can only be maintained and / or repaired and / or replaced if this is actually necessary. Unnecessary maintenance and / or repairs can be avoided.
  • the target signal to be compared with the detected actual signal refers to the same predefinable defined state of the internal combustion engine when the actuating device still has no or very little wear. This desired signal is determined, for example, such that the compression ratio is adjusted in the defined state, the actual operating effort for it is determined when the internal combustion engine is still in its new state.
  • the desired signal is detected or determined in time at least substantially immediately after the production of the internal combustion engine and / or of the motor vehicle. It is also possible to detect or determine the desired signal in a different way. It can be provided that the desired signal is determined and / or calculated, for example, in the context of the development of the internal combustion engine. As a result, can be inferred particularly precisely to an undesirable condition, for example due to increased wear of the actuator.
  • Detecting means at least one torque and / or at least one temporal torque curve and / or at least one force and / or at least one temporal force curve than that the operating effort for adjusting the
  • the adjusting device has, for example, a rotatable shaft. To set or adjust the
  • Compression ratio for example, a torque from an actuator, in particular an electric motor, the adjusting device introduced into the adjusting shaft.
  • the detection device which includes, for example, a torque sensor and / or a Dehnmessst Shape
  • the introduced torque which is necessary for adjusting or adjusting the compression ratio and applied by the actuator, at least in amount are detected as the actual torque.
  • the actual torque can be compared with a target torque as the target signal. If the actual torque is at least greater in magnitude than the setpoint torque, this can, for example, an increased wear and thus a corresponding state, in particular the limit state, the
  • the detection it is also possible for the detection to be effected in the case of another transmission element for transmitting forces and / or torques
  • Transmission element of the actuating device at least substantially translationally is movable. Then by means of the detection device, for example, as the actual signal, a force and / or a temporal force curve can be detected, which is applied to set the compression ratio and thus to move the control element.
  • the adjusting device can be deduced.
  • countermeasures can be taken at an early stage to avoid an error or an error message on-board diagnostics and an undesirable malfunction of the actuator.
  • Control device at least one electric motor for adjusting the
  • the electric motor comprises, for example, a rotationally and / or translationally movable moving part, by means of which the setting of the compression ratio can be effected. It is provided that as the expended for setting the compression ratio of actual energy
  • an electrical current consumption of the electric motor by means of the detection device can be detected. It is also possible that a time profile of the power consumption is detected as the signal. Based on the current consumption can be particularly reliable and at least substantially directly inferred to the current and actual present or given state of the actuating device. Furthermore, the state is thereby determined in a particularly simple and cost-effective manner, at least substantially without additional sensors.
  • Compaction ratio to be expended target amount of energy as a function of a calculated based on the model electric current consumption of the electric motor by means of the computing device can be calculated. This also allows the particularly precise and meaningful determination of the current and actually present state of the adjusting device, so that undesirable high pollutant emissions and an undesirably high fuel consumption of the internal combustion engine can be avoided. In this case, a temporal course of the current consumption can be calculated using the model. To determine the state of the internal combustion engine, for example, the detected current consumption is compared with the calculated current consumption. As already described, this comparison shows that the actual amount of energy differs from the desired amount of energy, and the deviation exceeds or falls below one. predefinable threshold, so may indicate an undesirable state of
  • Actuator or on the limit state of these are deduced.
  • appropriate countermeasures can be taken to avoid the failure and / or an undesirable negative impact on the functionality of the control device and possibly prevent this by maintenance and / or repairs.
  • the second aspect of the invention relates to a method for checking a
  • a state of the adjusting device is determined.
  • the characterizing signal is detected by at least one detection device. Furthermore, the actual amount of energy is determined on the basis of the detected signal by means of at least one computing device. In addition, one for adjusting the
  • Compaction ratio expended calculated amount of energy using a model of at least one physical property of the internal combustion engine model.
  • Advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.
  • the inventive method allows for improved checking of
  • the adjusting device can be quickly and in particular with regard to its functionality for setting the compression ratio
  • an undesired state or state of the adjusting device is determined, starting from which a future undesired state of the adjusting device in In the near future, appropriate countermeasures can be initiated at an early stage in order to prevent the actuating device from entering the undesired state and / or that the actuating device or at least one transmission element thereof fails and fails.
  • the actual amount of energy is compared with the desired amount of energy, based on this comparison, the state of the actuator is determined.
  • the state of the actuator is determined. This allows a particularly precise determination of the current and actually present state of the internal combustion engine.
  • the state can be determined in a particularly simple and cost-effective manner with only a small number of parts. This keeps the weight and the cost of the internal combustion engine particularly low.
  • the comparison reveals that the actual amount of energy is at least lower in magnitude than the desired amount of energy, for example, a failure or a failure of at least one force and / or force associated with the setting device
  • This result of the comparison states, for example, that a restoring force and / or an adjusting torque for adjusting the compression ratio, which is expended, for example, by the electric motor of the adjusting device, not or not completely to one in a combustion chamber, in particular a cylinder
  • Internal combustion engine arranged piston is transmitted to adjust by moving this piston in the combustion chamber relative to the combustion chamber, the compression ratio.
  • appropriate countermeasures can be initiated to avoid resulting from the failure operation of the internal combustion engine with an undesirably high fuel consumption and / or undesirable high pollutant emissions.
  • Impairment of the functioning of the actuator are inferred. For example, at least one transmission element of the adjusting device is jammed or otherwise adversely affected in its function. Also in this case, appropriate countermeasures should be taken very early to the
  • the detected signal is compared with a target movement of the control element in supplying the actuator with the predetermined amount of energy characterizing desired signal.
  • the desired signal is stored, for example, in a memory device of the adjusting device and characterizes the movement of the actuating element in an at least substantially or only slightly worn
  • the desired signal is determined, for example, at least immediately after the production of the adjusting device or the internal combustion engine, for example, by being detected by means of a corresponding detection device.
  • the desired signal is calculated in the context of the development of the internal combustion engine or the adjusting device. In this method, therefore, the movement of the actuating element as a result of the supply of the adjusting device with the predetermined amount of energy with the desired movement
  • the target movement adjusts itself when the actuator is not or only slightly worn.
  • Rotary movement in particular a rotation angle and / or a rotational speed of the actuating element about a corresponding axis of rotation as a result of supplying the actuating device with the signal prescribable amount of energy is detected as the signal (actual signal). It can be particularly precise and meaningful on the condition of
  • a time characteristic of a variable or the value of the actuating element characterizing the operating effort for setting the compression ratio is detected as the signal. This size or value allows the state of the actuator particularly precise and
  • Detection device when detecting the signal identified and possibly compensated. In other words, in this embodiment, a very high quality of the signal can be realized.
  • the current consumption serves as a measure of the operating costs.
  • the signal can be particularly simple and inexpensive and in particular without additional, cost and space-consuming
  • the adjusting device comprises, for example, at least one transmission element by means of which forces and / or torques for setting the compression ratio can be transmitted. To set the compression ratio is
  • Transmission element for example via at least one bearing rotationally and / or translationally movable on a component, in particular a housing, the
  • the bearing can in this case comprise two bearing parts, which allow for a relative movement of the
  • Transmission element to the component or the housing are movable relative to each other.
  • Bearing parts which are then moved relative to each other in time to this rest, are characterized, especially when they are lubricated with a lubricant such as lubricating oil, that for transferring the parts (the bearing parts) from the rest in the relative movement initially overcome a stiction state is.
  • a lubricant such as lubricating oil
  • breakaway forces and / or breakaway torques To overcome the state of stiction and transfer this into the sliding friction state, it is necessary to apply so-called breakaway forces and / or breakaway torques. Since the static friction is greater than the sliding friction, the breakaway forces and / or the breakaway torques are at least greater in magnitude than applied forces and / or torques to the
  • set at least substantially constant actuating forces and / or actuating torques which consist for example predominantly of frictional forces and / or friction moments and which are dependent on the state of the actuator, can be a particularly precise and reliable statement about the state of the actuator to be hit. In other words, thereby the current and actually present state of the adjusting device can be determined particularly precise and meaningful.
  • the actual amount of energy is compared with the desired amount of energy, based on this comparison, the state of
  • Setting device is determined. This allows a particularly precise determination of the current and actually present state of the internal combustion engine. Furthermore, the state can be determined in a particularly simple and cost-effective manner with only a small number of parts. This keeps the weight and the cost of the internal combustion engine particularly low.
  • the comparison reveals that the actual amount of energy is at least lower in magnitude than the desired amount of energy, for example, a failure or a failure of at least one force and / or force associated with the setting device
  • This result of the comparison states, for example, that a restoring force and / or an adjusting torque for adjusting the compression ratio, which is expended, for example, by the electric motor of the adjusting device, not or not completely to one in a combustion chamber, in particular a cylinder
  • Internal combustion engine arranged piston is transmitted to adjust by moving this piston in the combustion chamber relative to the combustion chamber, the compression ratio.
  • appropriate countermeasures can be initiated to avoid resulting from the failure operation of the internal combustion engine with an undesirably high fuel consumption and / or undesirable high pollutant emissions.
  • Impairment of the functioning of the actuator are inferred.
  • at least one transmission element of the adjusting device is jammed or otherwise adversely affected in its function.
  • appropriate countermeasures should be taken very early to the
  • the method is performed in time after triggering a deactivation of the activated internal combustion engine. This is, for example, a so-called
  • the method according to the invention can be carried out, in particular, when the internal combustion engine is in an unfired overrun operating state. This means that in the at least one combustion chamber of the
  • coasting state the internal combustion engine is driven by at least one rotating wheel of the motor vehicle. This also influences, in particular forces and / or moments that can result from the combustion processes in the combustion chamber, can be avoided.
  • the method is carried out when the internal combustion engine is in an idle operating state. This means that in the combustion chamber no
  • Burning processes take place.
  • the internal combustion engine is not, for example, by a moving wheel of the motor vehicle
  • the piston in the combustion chamber in particular in the cylinder, does not move relative thereto.
  • this undriven Operating state is, for example, a deactivated operating state of the internal combustion engine.
  • components assigned to the internal combustion engine for example at least one regulating device for controlling and / or regulating the internal combustion engine and / or the adjusting device, may be at least substantially activated in order to be able to carry out the method according to the invention.
  • Operating state of the internal combustion engine has the advantage that neither from combustion processes resulting influences, in particular forces and / or moments, nor from a movement of the piston in the combustion chamber relative to this can affect the determination of the state or the detection of the state characterizing signal negative , As a result, the actual and currently present state of the adjusting device can be determined particularly precisely and meaningfully.
  • the described countermeasures for avoiding or canceling the undesired state of the actuating device can be carried out in a particularly demand-oriented manner and in fact only when this is actually necessary, i. if the actuator actually the
  • Motor vehicle resulting influences may be, for example
  • Performing the method in at least one predeterminable triggering event is advantageous in that as a result the method is carried out under particularly defined conditions.
  • the method is carried out several times over the life of the actuator. If the method is then carried out in the case of the tripping event which is at least substantially the same, then it can be ensured that at least almost always identical and defined conditions and thus also influences on the determination of the condition are present when the method is carried out.
  • At least a plurality of results, ie states which are obtained by the method according to the invention can be meaningfully and reliably compared with one another. As a result, it is possible, for example, to ascertain, store, document and evaluate a time profile of the state of the actuating device over a specific period of time.
  • the method is carried out when the internal combustion engine is in a fired operating state. This means that combustion processes take place in at least one combustion chamber, in particular a cylinder, of the internal combustion engine.
  • the method is carried out at defined and thus known conditions.
  • defined and known influences in particular from the combustion processes resulting forces and / or moments, act on the adjusting device and thus on the determination of their condition. Since these influences are known and always at least substantially equal when the method is repeated several times, the quality and significance of the detected signal for determining the state is not adversely affected. On the contrary, it is possible to conclude the state of the adjusting device with particular precision and with a high quality on the basis of the detected signal.
  • the method is carried out when the internal combustion engine in a predefinable
  • Speed range in particular at a predetermined speed, is operated.
  • the predeterminable speed range is, for example, the idling speed at operating-warming internal combustion engine.
  • the method is carried out when the internal combustion engine is operated in a predefinable load range, in particular in a predefinable load point. This will be the
  • Fig. 1 shows a time course of a current consumption of an electric motor of a
  • Fig. 2 is a schematic diagram of a model through which physical
  • Fig. 3 shows a time course of a current consumption of the electric motor according to
  • Fig. 1; 4 is a diagram illustrating detected and calculated
  • Fig. 5 is a desired time course and an actual time course of a
  • Fig. 6 shows a time course of an electric current for checking the
  • Fig. 7 shows two time courses of a rotational movement of an adjusting the
  • An adjusting device for variably setting the compression ratio of the internal combustion engine, based on which a state of the adjusting device can be determined;
  • Fig. 8 shows a desired course and an actual course of a rotation angle of a
  • Electric motor of the adjusting device for variably setting a
  • Fig. 9 shows a time course of a control torque, which it from the
  • Applying adjusting means for variably adjusting the compression ratio of the internal combustion engine applies to adjust the compression ratio.
  • Such an internal combustion engine is designed for example as a reciprocating piston engine and has at least one cylinder, in which a corresponding piston is received translationally movable.
  • the adjusting device is provided, by means of which the piston in the cylinder is movable relative to the cylinder.
  • the adjusting device comprises, for example, a Electric motor with a rotatable about a rotation axis rotor.
  • the adjusting device comprises an adjusting shaft, which is formed for example as an eccentric shaft and is rotatable about an axis of rotation. The eccentric shaft is connected to the rotor of the
  • Electric motor rotatably coupled or for adjusting or adjusting the
  • Compression ratio rotatably coupled.
  • Adjusting shaft and an additional adjusting shaft are provided, which are rotatably coupled to each other for adjusting the compression ratio.
  • a torque for adjusting the compression ratio can be initiated by the electric motor on or in the shaft or waves.
  • This torque is also called the control torque.
  • the actuating torque is transmitted to the piston, whereby it is moved in the combustion chamber relative thereto.
  • These transmission elements are, for example, a transmission with at least two gears, which each have a toothing. The gears are engaged with each other.
  • the electric motor has a corresponding power consumption and thus a corresponding electrical current consumption.
  • FIG. 1 shows a diagram 10, on the abscissa 12 of which the time is continuously plotted in accordance with a directional arrow 14.
  • the electrical current consumption or the electric current of the electric motor according to a directional arrow 17 is applied increasing.
  • a time course 18 of the electrical current consumption of the electric motor is entered.
  • the course 18 has a first area 20 and a second area 22.
  • the actuator In the first region 20, the actuator is in a stiction state.
  • the adjusting device In the second region 22, the adjusting device is in a sliding friction state.
  • the eccentric shaft and / or the adjusting shaft, as well as any further transmission elements of the adjusting device, which are optionally present, are rotatable and / or translationally movable on a component, in particular via at least one bearing a housing part, the internal combustion engine or the adjusting device relative to this component movably mounted.
  • the respective bearing comprises at least two bearing parts movable relative to each other. Are the bearing parts initially relative to each other at rest, and the bearing parts are converted into a relative movement to each other, so the bearing of the stiction state, in which static friction between the bearing parts prevails as a result of relative rest, in a
  • the state described for the state of stiction and the state of sliding friction applies in particular to plain bearings which are to be supplied with a lubricant, in particular lubricating oil. Also, this may apply to intermeshing gears of two gears.
  • the actuating torque for overcoming the static friction or the state of stiction is also referred to as breakaway torque.
  • the eccentric shaft (adjusting shaft) of the adjusting device rotates about the axis of rotation in accordance with a predefinable desired position.
  • the adjusting device can have a plurality of adjusting shafts. In particular, in a torque and / or power flow from the electric motor to the piston last of
  • the adjusting torque acts on this adjusting shaft (eccentric shaft) and is at least essentially responsible for the actuating torques to be expended by the electric motor
  • the actuating torque to be used by the electric motor to set the compression ratio can be used for a diagnosis of the actuating device become.
  • the adjusting device is in terms of their actual and currently present state, depending on the, applied by the electric motor actuating torque for adjusting or adjusting the
  • Epsilonü is applied by the adjusting device to a necessary amount of energy to represent the necessary actuating torque.
  • This amount of energy is dependent on the Epsilonajien to which the compression ratio is adjusted, and of a load and / or a speed of the internal combustion engine.
  • the load and / or the speed and the Epsilonikien to be adjusted influence at least in terms of amount to be expended adjusting torque to its expenditure or application of a corresponding amount of energy is needed.
  • This amount of energy necessary for adjusting or adjusting the compression ratio can be determined via the
  • a real-time simulation model by which at least one physical property of the internal combustion engine is simulated with the adjusting device, to calculate an amount of energy that is expended for setting or adjusting the compression ratio.
  • the input variables of the simulation model are the Epsilon units to be adjusted and the load and / or the rotational speed of the internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows such a simulation model 24 by means of which the amount of energy to be expended is to be calculated as the desired amount of energy.
  • Simulation model 24 the eccentric shaft is modeled by a simulation block 26.
  • a directional arrow 28 represents an input variable of the simulation model.
  • the input variable indicated by the directional arrow 28 is the load M motor of the internal combustion engine.
  • a further input variable of the simulation model 24 is indicated by an arrow 30, where it is at the currently set compression ratio is Eps.
  • Further input variables of the simulation model 24 may be a torque curve M Ex center on the eccentric shaft, which is represented by a directional arrow 32.
  • Another input may be an actual angular position a is the eccentric shaft, which represents the current angular position of the eccentric shaft. This input is by a directional arrow 34th shown.
  • By a simulation block 36 of the simulation model 24 further transmission elements such as at least one transmission of the actuator are modeled.
  • the simulation block 36 By the simulation block 36, a transmission ratio and / or a transmission type and / or inertias and / or elasticities of the transmission elements are modeled.
  • the simulation block 36 receives the input represented by the directional arrow 32 input.
  • An indicated by a directional arrow 38 output of the simulation block 36 is a speed n Exzen ter the eccentric shaft, which the
  • Simulation block 36 is supplied. Another output of the simulation block 36 is a torque M S teiiweiie on the adjusting shaft. This output is represented by a directional arrow 40.
  • the modeling of the adjusting shaft is shown schematically in FIG. 2 and designated 42. In this case, a torque curve on the adjusting shaft and / or an adjustment angle is modeled on it.
  • the output variable of the simulation block 36 represented by the directional arrow 40 is fed to a simulation block 44 of the simulation model 24.
  • Simulation block 44 the electric motor is modeled. This modeling of the
  • Electric motor is shown schematically in FIG. 2 and designated 46.
  • a torque characteristic and / or a dynamic requirement of the electric motor is modeled.
  • a direction arrow 48 represents an output variable of the simulation block 44. This output variable is a speed n e motor of the electric motor and this is fed to the simulation block 36.
  • Output variable of the simulation block 50 is an electrical power P e iektrisch. by which the current consumption of the electric motor is characterized.
  • the simulation model 24 also has a further simulation block 54, by means of which a controller for regulating the setting device and thus setting the compression ratio is modeled.
  • This modeling is shown schematically in FIG. 2 and designated by 56. In this case, a position regulation of the adjustment angle of the eccentric shaft and / or a sensor resolution are modeled.
  • An input of the simulation block 54 is represented by a directional arrow 58. This input quantity is a target compression ratio, which is to be adjusted and should be present after the compression ratio has been set.
  • An output of the simulation block 54 is represented by a directional arrow 60. This output is by a desired rotation angle a so n, by which the adjusting shaft for adjusting the
  • the directional arrows 30, 34, 58 and 60 indicate an information flow, while the remaining directional arrows 28, 32, 38, 40, 48 and 52 indicate an energy flow.
  • FIG. 3 shows the diagram 10, in which a further time profile 62 of the current consumption of the electric motor is entered.
  • the curve 62 is measured as the curve 18 and characterizes the amount of energy as the actual amount of energy that is actually spent by the actuator or was to the
  • the curve 62 is lower in magnitude than the curve 18. In other words, this means that in a
  • the adjusting device has applied or consumed a small actual amount of energy to adjust the
  • FIG. 4 shows an energy bar 64, which characterizes the actual energy quantity, which is determined on the basis of the measured curve 18.
  • FIG. 4 also shows an energy bar 66 which characterizes the actual amount of energy which is determined on the basis of the measured profile 62.
  • Fig. 4 also shows another
  • Energy bar 68 which characterizes the calculated using the simulation model 24 target amount of energy.
  • the desired amount of energy represents the amount of energy that needs to be spent on fully functional and at least virtually unspotted setting device in order to set the compression ratio.
  • a comparison of the energy bar 64 with the energy bar 68 and thus the determined by the course 18 actual amount of energy with the determined by the simulation model 24 target amount of energy allows the conclusion that the actuator in the measurement process for determining the course 18 at least substantially full is functional or was, has no or only a very low wear and that the actuator can fulfill its function to adjust the compression ratio. This is the case since the actual amount of energy characterized by the energy bar 64 at least substantially coincides with the desired energy quantity characterized by the energy bar 68.
  • Transmission elements are determined particularly precise and meaningful. In the event of failure of one of the transmission elements, in particular the last adjusting shaft of the adjusting device is not rotated. As can be seen from the synopsis of Fig. 1 with Fig. 3, thus missing the control moments on the adjusting. As a result, a load of the electric motor to be rotated is reduced so that it becomes smaller
  • the electric motor is operated position-controlled, ie, that the electric motor is operated such that its rotor and thus the coupled via a transmission adjusting shaft performs a predetermined movement.
  • the given movement is a rotation angle of the adjusting shaft.
  • the electric motor is operated so long and such that and until its rotor and thus the coupled via a transmission adjusting the predetermined
  • Rotation angle starting from a rotational position, have covered.
  • FIG. 5 shows a diagram 70, on the abscissa 72 of which time is continuously plotted in accordance with a directional arrow 74.
  • the angle of rotation of the rotor of the electric motor and thus of the adjusting shaft according to a directional arrow 78 is applied increasing.
  • a desired curve 80 of the rotation angle is entered.
  • the desired course 80 characterizes the rotational movement of the motor and thus of the adjusting shaft during operation of the electric motor, when the adjusting device is idealized frictionless or would be.
  • the electric motor is operated position-controlled and, for example, at least a complete revolution of the rotor and thus the adjusting is carried out in order to overcome a so-called breakaway torque of the adjusting device.
  • the breakaway torque characterizes the expended by the electric motor torque to the actuator of a
  • Bearing parts of the bearing of the adjusting shaft which are initially relative to each other at rest, is initially the state of static friction and thus the static friction too
  • Stellmoment determined at least substantially only by frictional forces between the parts. If the static friction state is overcome, only an at least substantially constant actuating force or an at least substantially constant actuating torque is required in the sliding friction state to move the parts in relative motion to hold each other. This applies in particular to plain bearings, which with a
  • Lubricating lubricants especially lubricating oil.
  • an actual course of the rotational angle shown in FIG. 5 deviates from the ideal desired course 80.
  • a time Z is shown, which takes it to overcome the breakaway torque.
  • the rotor and thus the adjustment shaft coupled via a transmission device are then moved in a position-controlled manner until they have a desired setpoint rotation angle D.
  • this setpoint rotational angle D has, for example, at least substantially 360 °, so that at least one complete revolution of the rotor is performed.
  • the electric motor For operating the electric motor and thus for rotating the rotor and the adjustment shaft coupled via a transmission device, the electric motor is supplied with electric current.
  • the current with which the electric motor is supplied is proportional to the control torque, which is expended by the electric motor and transmitted to the adjusting shaft.
  • the expended electric current to overcome the breakaway torque can also be used to testify about the state of the actuator. The higher the power needed to overcome the
  • Losbrechmoments is, the higher are present in the actuator friction. This indicates a relatively high wear of the actuator.
  • This current which is necessary to overcome the breakaway torque, can be compared with a stored and stored for example in a map stream.
  • the stored stream characterizes the adjusting device in a state in which it has at least substantially no or only a slight amount of friction or wear. If the stored current is less than the current required to overcome the breakaway torque, this indicates the increased wear of the adjusting device.
  • Directional arrow 90 is applied continuously.
  • the electric current with which the electric motor is operated for adjusting or adjusting the compression ratio is ascended according to a directional arrow 94.
  • the method for determining the state of the adjusting device is carried out, for example, in a defined state of the internal combustion engine.
  • This defined state is, for example, a run-on mode of a control device for controlling and / or regulating the internal combustion engine.
  • the control unit In this follow-up mode, the control unit is operated in terms of time after triggering a deactivation of the internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is deactivated. The control unit is not yet deactivated. In this deactivated state of the internal combustion engine run none
  • Losbrechmoments adjusts a control torque, which is at least substantially proportional to the current and thus the current waveform 84.
  • the rotor and thus the adjusting shaft coupled via a transmission device carry a number of revolutions through or the rotor and via a transmission device coupled adjusting shaft move a certain rotation angle, depending on the height, ie the amount, and the duration of the current (current 84).
  • the adjusting device has a state with a relatively low wear and thus a relatively low friction, then the rotor and the one guide over one another
  • Transmission device coupled adjusting a relatively high number
  • the detected number of revolutions and / or the detected rotation angle thus represent a respective measurand, on the basis of which the state of the adjusting device and thus the presence of a certain, relatively high wear and a certain, relatively high friction can be deduced.
  • a measurement, evaluation and diagnosis of a kinematic variable of the adjusting device can be carried out in a simple and cost-effective manner. There are no additional sensors and / or actuators needed. This keeps the weight, the space requirements and the cost of
  • the self-adjusting angle of rotation of the rotor or the control shaft can be detected by means of a corresponding detection device and with a in one
  • Memory device stored target rotation angle can be compared.
  • Fig. 7 shows a diagram 96 on the abscissa 98, the time according to a
  • Directional arrow 100 is applied continuously.
  • the rotation angle is plotted according to a direction arrow 104 in ascending order.
  • an actual curve 106 of a detected rotational angle of the rotor and thus the adjusting shaft is entered.
  • the actual course 106 characterizes a state of the adjusting device in which the adjusting device has a relatively low wear.
  • a tolerance band 108 is also entered, which is delimited by an upper threshold profile 110 and a lower threshold profile 112. If there is a detected course of the rotation angle within the tolerance band 108 or at least on the threshold curves 110 or 112, then the
  • a further method is illustrated with reference to FIGS. 8 and 9, by means of which additionally or alternatively the state of the adjusting device can be determined in a particularly precise and meaningful manner.
  • the electric motor is controlled position-controlled at a defined and specifiable speed. This means that the electric motor is operated such that it performs a predeterminable movement in the form of the rotational speed. Likewise it can be provided that the electric motor is operated in such a way that the rotor and thus the coupled via a transmission device
  • Adjusting a predefinable, defined rotation angle D perform.
  • the electric motor is supplied with a magnitude of such a high current for such a long period while supplying the electric motor until the rotor and thus the adjusting shaft coupled via a transmission device have traveled the predefinable angle of rotation D.
  • FIG. 8 shows the diagram 70 with the ideal desired course 80.
  • An actual course 116 is now also entered in the diagram 70.
  • the electric motor is operated in such a way until the actual curve 116 has reached the predefinable target rotational angle D of the desired profile 80.
  • a current necessary for carrying out this predefinable defined movement (rotational speed and / or nominal rotational angle D) is applied to a corresponding detection device. This gives rise to the possibility of the amount of current to overcome the breakaway torque and then the amount of current for adjusting or setting the time
  • FIG. 9 shows a diagram 118, on the abscissa 120 of which time is continuously plotted according to a directional arrow 122.
  • the setting torque is plotted according to a directional arrow 126.
  • a curve 128 of the actuating torque is entered.
  • the trace has a first region 130 that characterizes the stiction state.
  • the curve 28 in the region 30 characterizes the breakaway torque which has to be applied in order to move the actuator from the stiction state into the static friction state
  • the course 128 has a second area 132, which characterizes the sliding friction state of the adjusting device.
  • the adjusting torque In the sliding friction state, the adjusting torque has an at least substantially constant course.
  • the state of the actuator can be determined very precise and meaningful.
  • Another way to determine the state of the actuator is to operate the electric motor position-controlled at a maximum allowable current. This means that the maximum permissible current is supplied to the electric motor. This sets a maximum speed of the stator and thus the adjusting a. The maximum setting speed allows a statement about the state of the actuator
  • the limit speed can be assigned via a speed - torque - characteristic of the electric motor in this state of the actuator required actuating torque, so that particularly precise and meaningful conclusions of the actuator can be made.
  • the methods illustrated with reference to FIGS. 5 to 9 are preferably carried out when the internal combustion engine is in an unfired and non-driven operating state.
  • the determination of the state of the adjusting device is not influenced by the effects of burns, such as forces and / or moments.
  • the determination of the state of the actuator is not affected by the moving in the combustion chamber relative to this piston.
  • the current and actually present state of the adjusting device can be determined particularly precisely and meaningfully. In particular, no additional torque acts on the adjusting shaft as a result of combustion processes and as a result of rotation of the crankshaft.
  • the methods illustrated and illustrated with reference to FIGS. 5 to 9 can also preferably be carried out when the internal combustion engine is operated in a fired operating state. As a result, the methods are carried out in a defined operating point of the internal combustion engine. In this defined operating state acts an additional defined and known moment and / or an additional defined and known force due to
  • a defined load point of the internal combustion engine is stored with the corresponding adjusting torque in a memory device of the control unit of the internal combustion engine. It can thereby be provided that the methods are carried out at idling of the internal combustion engine and / or at otherwise defined load points of the internal combustion engine.
  • the method can also in dependence on at least one predetermined temperature of a lubricant, in particular of lubricating oil, for
  • Lubricating the adjusting device and / or the internal combustion engine are performed. Additionally or alternatively, it is possible, the method depending on at least one temperature of a cooling medium, in particular a cooling liquid for cooling the adjusting device and / or the internal combustion engine
  • the methods are carried out when the at least one temperature (of the lubricant and / or of the cooling medium) does not exceed or falls below at least one predefinable threshold value. It can also be provided that the methods are carried out when the at least one temperature is within a predeterminable temperature range.
  • Adjusting device are performed. This means that the processes are carried out in the presence of defined and known conditions. Thus, the determination of the state of the actuator possibly influencing effects are known. These effects can then not adversely affect the determination of the state of the actuator, so that the state of the actuator can be determined particularly precise, meaningful and at least substantially without measurement error.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, mit wenigstens einer Stelleinrichtung, mittels welcher wenigstens ein Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine variabel einstellbar ist, wobei wenigstens eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher zumindest ein einen Betätigungsaufwand zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses charakterisierendes Signal (20, 22) erfassbar ist, sowie ein Verfahren zum Überprüfen einer Stelleinrichtung einer solchen Verbrennungskraftmaschine.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ÜBERPRÜFEN EINER STELLEINHEIT FÜR EIN VARIABLES VERDICHTUNGSVERHÄLTNIS
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum
Überprüfen einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines
Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 5 angegebenen Art.
Die EP 1 307 642 B1 offenbart eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einem in einem Zylinder verschieblich angeordneten Kolben. Der Kolben ist mit einem Pleuel gelenkig gekoppelt, dessen Bewegung auf eine Kurbel einer Kurbelwelle übertragbar ist. Zwischen dem Pleuel und der Kurbel ist ein Übertragungsglied vorgesehen, dessen Bewegung über einen Steuerhebel manipulierbar ist, mit dem Ziel, eine steuerbare Bewegung des
Kolbens zu gewährleisten. Insbesondere soll dadurch eine Variierung des
Verdichtungsverhältnisses und des Kolbenhubs ermöglicht werden. Das
Übertragungsglied ist dabei als Querhebel ausgebildet, der über ein Gelenk mit der Kurbel gekoppelt ist, wobei dieses Gelenk im zwischenliegenden Bereich zwischen einem Lagerpunkt des Querhebels zum Steuerhebel und einem Lagerpunkt des Querhebels zum Pleuel liegt. Das Gelenk ist zwischen Querhebel und Kurbel mit Abstand zur
Verbindungslinie zwischen den beiden Lagerpunkten des Querhebels zum Steuerhebel bzw. zum Pleuel angeordnet.
Dabei ist vorgesehen, dass die Seitenlänge zwischen dem Steuerhebel-Lagerpunkt und dem Pleuel-Lagerpunkt und die Seitenlänge zwischen dem Steuerhebel-Lagerpunkt und dem Kurbel-Gelenkpunkt bezogen auf den Kurbelradius auf bestimmte Weise hinsichtlich ihrer Maße ausgebildet sind. Der DE 102 51 493 A1 ist ein Verfahren für einen Diagnosebetrieb einer Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Die Brennkraftmaschine weist dabei mehrere Kompressionsverhältnis-Betriebszustände auf. Bei dem Verfahren wird eine Änderung der Zündanpassung bestimmt, die zur Vermeidung eines Klopfens erforderlich ist, wenn der Motor in bestimmten Kompressionsverhältnis-Betriebszuständen betrieben wird. Ferner wird der Betrieb bzw. der Zustand der Brennkraftmaschine wenigstens teilweise basierend auf der Änderung der Zündanpassung bewertet.
Der DE 199 55 250 A1 ist ein Verfahren zum Funktionsüberwachung einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Zylinderverdichtung bei einer Hubkolben- Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Dabei ist vorgesehen, dass jeweils vor und nach einer Ansteuerung der Vorrichtung zur Veränderung der Zylinderverdichtung ein Motorbetriebsparameter, der auf eine Veränderung der Zylinderverdichtung reagiert, ermittelt wird und dass beide Werte des Motorbetriebsparameters miteinander verglichen werden, um festzustellen, ob eine Veränderung des Motorbetriebsparameters eingetreten ist. Eine Veränderung des Motorbetriebsparameters stellt ein Indiz für eine korrekte Funktion der Vorrichtung zur variablen Einstellung der Zylinderverdichtung dar. Dieses Verfahren weist weiteres Potential auf, die Funktion der Stellvorrichtung besser zu überprüfen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen sowie ein Verfahren zum Überprüfen einer Stelleinrichtung einer solchen Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, durch welche eine verbesserte Überprüfung der Stelleinrichtung zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Überprüfen einer Stelleinrichtung einer solchen Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Der erste Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, mit wenigstens einer Stelleinrichtung. Mittels der Stelleinrichtung ist wenigstens ein Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine variabel einstellbar. Erfindungsgemäß ist wenigstens eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher zumindest ein einen durch die Stelleinrichtung aufzuwendenden Betätigungsaufwand oder eine zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses aufzuwendende Ist- Energiemenge zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses charakterisierendes Signal erfassbar ist. Dadurch ist es möglich, den Betätigungsaufwand zum Einstellen bzw. zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses oder die aufzuwendende Ist-Energiemenge als Ist-Betätigungsaufwand zu erfassen. Durch diese Erfassung ist es möglich, einen tatsächlichen Zustand, insbesondere hinsichtlich eines Verschleißes, der Stelleinrichtung mit einer hohen Qualität und einer hohen Aussagekraft zu ermitteln. So kann besser und äußerst präzise auf den aktuellen und tatsächlichen Zustand der Stelleinrichtung rückgeschlossen werden. Dadurch ist eine besonders präzise An-Bord-Diagnostik (OBD - On Board Diagnostic) des Kraftwagens möglich. In der Folge kann dann auf eine etwaige, unerwünschte Fehlfunktion bzw. darauf rückgeschlossen werden, dass die
Stelleinrichtung zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses nicht bzw. nicht mehr vollständig ihre gewünschte und optimale Funktionalität aufweist, sodass das
Verdichtungsverhältnis nicht bzw. nicht mehr mit einer solch hohen Präzision eingestellt werden kann, wie es ohne den Verschleiß der Stelleinrichtung möglich wäre.
Ist ein unerwünschter Zustand der Stelleinrichtung, beispielsweise ein unerwünschter Verschleiß dieser, ermittelt, so können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Bei einer dieser Maßnahmen kann es sich beispielsweise um einen Hinweis handeln, welcher einem Nutzer, insbesondere einem Fahrer, des Kraftwagens in Form eines optisch und/oder akustisch wahrnehmbaren Signals oder dergleichen mitgeteilt wird. Dadurch kann dem Nutzer des Kraftwagens der unerwünschte Zustand der
Stelleinrichtung mitgeteilt werden und dieser kann beispielsweise zum Aufsuchen einer Werkstatt und/oder zur Wartung, Reparatur und/oder Austausch der Stelleinrichtung angeregt werden.
Handelt es sich bei dem ermittelten Zustand der Stelleinrichtung um einen gewünschten Zustand derselben, in welchem die Stelleinrichtung ihre gewünschte Funktion zum
Einstellen des Verdichtungsverhältnisses erfüllen kann, so kann auch dies entsprechend dem Nutzer mitgeteilt werden.
Alternativ oder ergänzend ist es möglich, den entsprechenden Zustand der
Stelleinrichtung in einer Speichereinrichtung der Verbrennungskraftmaschine,
insbesondere der Erfassungseinrichtung, abzuspeichern. So kann beispielsweise eine zeitliche Entwicklung des Zustands der Stelleinrichtung dokumentiert und nachvollzogen werden.
Bei der Verbrennungskraftmaschine mit der Stelleinrichtung, welche beispielsweise als so genanntes Multilink-T riebwerk ausgebildet ist, ergeben sich während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine insbesondere abhängig von Lastpunkten dieser ggf. sehr hohe Stellkräfte und/oder Stellmomente, die von der Stelleinrichtung, insbesondere von einer beispielsweise ein Getriebe und/oder ein Stellglied umfassenden Mechanik, aufzubringen sind, um das Verdichtungsverhältnis einzustellen bzw. zu verstellen. Diese hohen Stellkräfte und/oder Stellmomente, welche z. B. den Betätigungsaufwand zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses charakterisieren, können hohe Belastungen für die Stelleinrichtung darstellen. Dadurch kann es möglich sein, dass die Stelleinrichtung insbesondere über eine sehr hohe Lebensdauer der Verbrennungskraftmaschine hinweg verschleißt und der Betätigungsaufwand zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses über die Lebensdauer hinweg höher wird. Mit anderen Worten wird das Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses schwergängiger.
Dies kann aus einer höheren Reibung beispielsweise in Lagern, Zahnrädern und/oder anderweitigen Kraft- und/oder Momentenübertragungselementen der Stelleinrichtung resultieren, als es in einem nicht oder weniger verschlissenen Zustand der
Stelleinrichtung der Fall ist. In der Folge ist es möglich, dass die Stelleinrichtung eine geforderte Stelldynamik, d. h. eine Geschwindigkeit, mit welcher das
Verdichtungsverhältnis eingestellt bzw. verstellt werden kann, nicht mehr erfüllen kann. Ggf. kann ein besonders starker Verschleiß der Stelleinrichtung zu einem Ausfall desselbigen führen. Ein solcher Ausfall kann ggf. Schadstoffemissionen der
Verbrennungskraftmaschine negativ beeinflussen, falls keine entsprechenden
Gegenmaßnahmen getroffen sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die
Verbrennungskraftmaschine unerwünscht hohe Schadstoffemissionen aufweisen kann.
Bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine kann nun vermieden werden, dass die Stelleinrichtung betrieben wird, wenn sie die geforderte und erwünschte
Stelldynamik nicht mehr erfüllen kann und somit einen unerwünschten Zustand aufweist. Dies ist der Fall, da durch die Erfassungseinrichtung und die Erfassung des Zustands der Stelleinrichtung der unerwünschte Zustand und damit der erhöhte Verschleiß, wodurch die Stelldynamik der Stelleinrichtung negativ beeinträchtig sein kann, erfassbar ist.
Insbesondere ist beispielsweise ein Grenz-Zustand erfassbar, in welchem die
Stelleinrichtung noch die erwünschte und geforderte Stelldynamik erfüllt, von dem ausgehend jedoch darauf rückgeschlossen werden kann, dass in einer gewissen
Zeitspanne, ausgehend von dem Grenz-Zustand, die Stelleinrichtung einen zukünftigen Zustand aufweisen wird, in welchem sie die Stelldynamik nicht mehr erfüllen kann.
Dadurch ist es möglich, die Stelleinrichtung bereits zeitlich vor dem Erreichen des unerwünschten Zustands, in welchem die Stelleinrichtung die erwünschte und geforderte Stelldynamik nicht mehr aufweisen kann, und insbesondere zeitlich vor einem drohenden bzw. wahrscheinlichen Ausfall, gewartet und/oder repariert und/oder ggf. ausgetauscht werden kann.
Damit einher geht die Vermeidung der unerwünschten Erhöhung der
Schadstoffemissionen sowie des Kraftstoffverbrauchs der Verbrennungskraftmaschine. Damit kann gewährleistet werden, dass die Verbrennungskraftmaschine auch über ihre hohe Lebensdauer hinweg besonders effizient durch Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses an unterschiedliche Betriebspunkte angepasst und dadurch mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch sowie geringen C02-Emissionen betrieben werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mittels der
Erfassungseinrichtung, welche beispielsweise einer Steuerungs- und/oder
Regelungseinrichtung der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist, das erfasste Signal mit einem vorgebbaren Soll-Wert, Soll-Signal oder dergleichen vergleichbar. Der Soll-Wert und/oder das Soll-Signal, wobei im Folgenden stellvertretend lediglich der Begriff Soll-Signal verwendet wird, können dabei beispielsweise in einer
Speichereinrichtung der Erfassungseinrichtung, insbesondere in einem Kennfeld, hinterlegt sein. Dadurch ist es möglich, dass als Ist-Signal erfasste Signal mit dem Soll- Signal zu vergleichen. Ergibt der Vergleich, dass das Ist-Signal von dem Soll-Signal abweicht, und überschreitet beispielsweise die Abweichung einen vorgebbaren
Schwellenwert bzw. ein vorgebbares Schwellensignal, so kann auf einen unerwünschten Zustand, beispielsweise den Grenz-Zustand, der Stelleinrichtung rückgeschlossen und dieser ermittelt werden. Dieser Vergleich ermöglicht eine besonders präzise und aussagekräftige Ermittlung des aktuellen und tatsächlichen Zustands der Stelleinrichtung. So kann die Stelleinrichtung insbesondere nur dann gewartet und/oder repariert und/oder ausgetauscht werden, wenn dies auch tatsächlich nötig ist. Unnötige Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten können dadurch vermieden werden. Das mit dem erfassten Ist-Signal zu vergleichende Soll-Signal bezieht sich dabei auf den gleichen vorgebbaren definierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine, wenn die Stelleinrichtung noch keinen oder einen sehr geringen Verschleiß aufweist. Dieses Soll- Signal wird beispielsweise derart ermittelt, dass das Verdichtungsverhältnis in dem definierten Zustand verstellt der Ist-Betätigungsaufwand dafür ermittelt wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine noch in ihrem Neu-Zustand befindet. Mit anderen Worten wird das Soll-Signal zeitlich zumindest im Wesentlichen unmittelbar nach der Fertigung der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Kraftwagens erfasst bzw. ermittelt. Ebenso möglich ist es, das Soll-Signal auf andersartige Weise zu erfassen bzw. zu ermitteln. Dabei kann vorgesehen werden, dass das Soll-Signal beispielsweise im Rahmen der Entwicklung der Verbrennungskraftmaschine ermittelt und/oder berechnet wird. Dadurch kann besonders präzise auf einen unerwünschten Zustand beispielsweise infolge eines erhöhten Verschleißes der Stelleinrichtung rückgeschlossen werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mittels der
Erfassungseinrichtung wenigstens ein Drehmoment und/oder wenigstens ein zeitlicher Drehmomentenverlauf und/oder wenigstens eine Kraft und/oder wenigstens ein zeitlicher Kraftverlauf als das den Betätigungsaufwand zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses charakterisierende Signal erfassbar. Die Stelleinrichtung weist beispielsweise eine drehbare Welle auf. Zum Einstellen bzw. Verstellen des
Verdichtungsverhältnisses wird beispielsweise ein Drehmoment von einem Stellglied, insbesondere einem Elektromotor, der Stelleinrichtung in die Verstellwelle eingeleitet. Mittels der Erfassungseinrichtung, welche beispielsweise einen Drehmomentsensor und/oder eine Dehnmessstreifeneinrichtung umfasst, kann das eingeleitete Drehmoment, welches zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses nötig und von dem Stellglied aufzubringen ist, zumindest betragsmäßig als Ist-Drehmoment erfasst werden. Anschließend kann das Ist-Drehmoment mit einem Soll-Drehmoment als das Soll-Signal verglichen werden. Ist das Ist-Drehmoment zumindest betragsmäßig größer als das Soll- Drehmoment, so kann dadurch beispielsweise auf einen erhöhten Verschleiß und damit auf einen entsprechenden Zustand, insbesondere den Grenz-Zustand, der
Stelleinrichtung rückgeschlossen und dieser ermittelt werden.
Ergänzend oder alternativ ist es möglich, die Erfassung auch bei einem anderweitigen Übertragungselement zum Übertragen von Kräften und/oder Drehmomenten zum
Einstellen des Verdichtungsverhältnisses durchzuführen. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses dieses
Übertragungselement der Stelleinrichtung zumindest im Wesentlichen translatorisch bewegbar ist. Dann ist mittels der Erfassungseinrichtung beispielsweise als das Ist-Signal eine Kraft- und/oder ein zeitlicher Kraftverlauf erfassbar, welcher zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses und damit zum Bewegen des Stellelements aufzubringen ist.
Dadurch ist eine sehr präzise und aussagekräftige Messung, Auswertung und Diagnose der Stelleinrichtung möglich, sodass eine Aussage über den aktuellen Zustand der Stelleinrichtung getroffen werden kann. Dabei kann beispielsweise auf einen Verschleiß und/oder eine Reibung und/oder das Vorliegen von Spiel, insbesondere zwischen den Übertragungselementen, der Stelleinrichtung rückgeschlossen werden. In der Folge können dann frühzeitig Gegenmaßnahmen getroffen werden, um einen Fehler bzw. eine Fehlermeldung der An-Bord-Diagnostik sowie eine unerwünschte Fehlfunktion der Stelleinrichtung zu vermeiden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die
Stelleinrichtung wenigstens einen Elektromotor zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses. Der Elektromotor umfasst beispielsweise ein rotatorisch und/oder translatorisch bewegbares Bewegungsteil, mittels welchem das Einstellen des Verdichtungsverhältnisses bewirkbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass als das die zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses aufzuwendende Ist-Energiemenge
charakterisierende Signal eine elektrische Stromaufnahme des Elektromotors mittels der Erfassungseinrichtung erfassbar ist. Ebenso ist es möglich, dass ein zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme als das Signal erfassbar ist. Anhand der Stromaufnahme kann besonders zuverlässig und zumindest im Wesentlichen direkt auf den aktuellen und tatsächlich vorliegenden bzw. gegebenen Zustand der Stelleinrichtung rückgeschlossen werden. Ferner ist der Zustand dadurch auf besonders einfache und kostengünstige Weise zumindest im Wesentlichen ohne zusätzliche Sensoren zu ermitteln.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses aufzuwendende Soll-Energiemenge in Abhängigkeit von einer anhand des Modells berechneten, elektrischen Stromaufnahme des Elektromotors mittels der Recheneinrichtung berechenbar ist. Auch dies ermöglicht die besonders präzise und aussagekräftige Ermittlung des aktuellen und tatsächlich vorliegenden Zustande der Stelleinrichtung, sodass unerwünscht hohe Schadstoffemissionen sowie ein unerwünscht hoher Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine vermeidbar sind. Dabei kann auch ein zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme anhand des Modells berechnet werden. Zur Ermittlung des Zustande der Verbrennungskraftmaschine wird beispielsweise die erfasste Stromaufnahme mit der berechneten Stromaufnahme verglichen. Ergibt, wie bereits geschildert, dieser Vergleich, dass die Ist-Energiemenge von der Soll- Energiemenge abweicht, und überschreitet oder unterschreitet die Abweichung einen . vorgebbaren Schwellenwert, so kann auf einen unerwünschten Zustand der
Stelleinrichtung bzw. auf den Grenz-Zustand dieser rückgeschlossen werden. In der Folge können geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um den Ausfall und/oder eine unerwünschte negative Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit der Stelleinrichtung zu vermeiden und diesen gegebenenfalls durch Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten vorzubeugen.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer
Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, insbesondere einen
Personenkraftwagen. Bei dem Verfahren wird ein Zustand der Stelleinrichtung ermittelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein eine zum
Einstellen des Verdichtungsverhältnisses aufzuwendende Ist-Energiemenge
charakterisierendes Signal mittels wenigstens einer Erfassungseinrichtung erfasst wird. Ferner wird die Ist-Energiemenge anhand des erfassten Signals mittels wenigstens einer Recheneinrichtung ermittelt. Darüber hinaus wird eine zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses aufzuwendende Soll-Energiemenge anhand eines wenigstens eine physikalische Eigenschaft der Verbrennungskraftmaschine nachbildenden Modells berechnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein verbessertes Überprüfen der
Stelleinrichtung und die besonders präzise und aussagekräftige Ermittlung des aktuellen und tatsächlich vorliegenden Zustands der Stelleinrichtung. Mittels des
erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Stelleinrichtung insbesondere hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses schnell und
kostengünstig überprüft werden.
Wird ein unerwünschter Zustand oder ein solcher Zustand der Stelleinrichtung ermittelt, von welchem ausgehend ein zukünftiger unerwünschter Zustand der Stelleinrichtung in naher Zukunft vorliegen wird, so können schon frühzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um zu verhindern, dass die Stelleinrichtung in den unerwünschten Zustand gelangt und/oder dass die Stelleinrichtung bzw. wenigstens ein Übertragungselement dieser versagt und ausfällt.
Dabei wird die Ist-Energiemenge mit der Soll-Energiemenge verglichen, wobei anhand dieses Vergleichs der Zustand der Stelleinrichtung ermittelt wird. Dadurch ist eine besonders präzise Ermittlung des aktuellen und tatsächlich vorliegenden Zustands der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht. Ferner kann dadurch der Zustand auf besonders einfache und kostengünstige Weise mit einer nur geringen Teileanzahl ermittelt werden. Dies hält das Gewicht sowie die Kosten der Verbrennungskraftmaschine besonders gering.
Ergibt der Vergleich, dass die Ist-Energiemenge zumindest betragsmäßig geringer ist als die Soll-Energiemenge, so wird dadurch beispielsweise ein Versagen bzw. ein Ausfall wenigstens eines der Stelleinrichtung zugeordneten Kraft- und/oder
Drehmomentenübertragungselements zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses ermittelt. Mit anderen Worten, ist die Ist-Energiemenge geringer als die Soll- Energiemenge, so ist die Wahrscheinlichkeit besonders groß, dass dies an dem Ausfall bzw. dem Versagen wenigstens eines entsprechenden Übertragungselements der Stelleinrichtung liegt.
Dieses Ergebnis des Vergleichs sagt beispielsweise aus, dass eine Stellkraft und/oder ein Stellmoment zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses, welches beispielsweise von dem Elektromotor der Stelleinrichtung aufgewendet wird, nicht oder nicht vollständig zu einem in einem Brennraum, insbesondere einem Zylinder, der
Verbrennungskraftmaschine angeordneten Kolben übertragen wird, um durch Bewegen dieses Kolbens in dem Brennraum relativ zu dem Brennraum das Verdichtungsverhältnis einzustellen. Infolge dieser Ermittlung des Ausfalls bzw. des Versagens können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um einen aus dem Versagen resultierenden Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit einem unerwünscht hohen Kraftstoffverbrauch und/oder mit unerwünscht hohen Schadstoffemissionen zu vermeiden.
Ergibt der Vergleich der Ist-Energiemenge mit der Soll-Energiemenge, dass die Ist- Energiemenge zumindest betragsmäßig größer ist als die Soll-Energiemenge, so kann daraus auf eine erhöhte Reibung und/oder auf eine anderweitige negative Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit der Stelleinrichtung rückgeschlossen werden. Beispielsweise ist wenigstens ein Übertragungselement der Stelleinrichtung verklemmt oder anderweitig in dessen Funktion negativ beeinträchtigt. Auch in diesem Fall sind entsprechende Gegenmaßnahmen besonders frühzeitig einzuleiten, um den
unerwünschten Zustand, insbesondere Betriebszustand, der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden.
Zur besonders präzisen und aussagekräftigen Ermittlung des aktuellen Zustands der Stelleinrichtung kann bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass das erfasste Signal mit einem eine Soll-Bewegung des Stellelements bei Versorgen der Stelleinrichtung mit der vorgebbaren Energiemenge charakterisierenden Soll-Signal verglichen wird. Das Soll-Signal ist beispielsweise in einer Speichereinrichtung der Stelleinrichtung abgespeichert und charakterisiert die Bewegung des Stellelements bei einer zumindest im Wesentlichen nicht oder nur sehr gering verschlissenen
Stelleinrichtung. Das Soll-Signal wird beispielsweise zumindest unmittelbar nach der Herstellung der Stelleinrichtung bzw. der Verbrennungskraftmaschine ermittelt, indem es beispielsweise mittels einer entsprechenden Erfassungseinrichtung erfasst wird.
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Soll-Signal im Rahmen der Entwicklung der Verbrennungskraftmaschine bzw. der Stelleinrichtung berechnet wird. Bei diesem Verfahren wird somit die Bewegung des Stellelements infolge der Versorgung der Stelleinrichtung mit der vorgebbaren Energiemenge mit der Soll-Bewegung
verglichen. Die Soll-Bewegung stellt sich dabei ein, wenn die Stelleinrichtung nicht oder nur sehr gering verschlissen ist.
Ergibt der Vergleich des Signals als ein Ist-Signal mit dem Soll-Signal, dass das Ist-Signal von dem Soll-Signal abweicht, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass eine Fehlfunktion und/oder eine die zumindest im Wesentlichen optimale und erwünschte Funktionalität der Stelleinrichtung negativ beeinflussende Gegebenheit vorliegt. Bei dieser Gegebenheit kann es sich beispielsweise um die bereits geschilderte unerwünscht hohe Reibung infolge des Verschleißens der Stelleinrichtung handeln. Daraus ist ersichtlich, dass der Zustand sowie eine zeitliche Entwicklung des Zustands der Stelleinrichtung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr präzise und aussagekräftig ermittelbar ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein eine
Drehbewegung, insbesondere ein Drehwinkel und/oder eine Drehzahl, des Stellelements um eine korrespondierende Drehachse infolge des Versorgens der Stelleinrichtung mit der vorgebbaren Energiemenge charakterisierendes Signal als das Signal (Ist-Signal) erfasst. Dabei kann besonders präzise und aussagekräftig auf den Zustand der
Stelleinrichtung rückgeschlossen werden. Weist das Stellelement infolge dessen Drehung eine Drehzahl und/oder einen Drehwinkel auf, welche geringer sind als eine Drehzahl und/oder ein Drehwinkel bei der Soll-Bewegung, so stellt dies ein Indiz für das Vorliegen gegenüber der Soll-Bewegung erhöhten Reibung und damit eines erhöhten Verschleißes der Stelleinrichtung dar. Dann können besonders frühzeitig entsprechende
Gegenmaßnahmen eingeleitet und getroffen werden, um ein weiteres Verschleißen der Stelleinrichtung zu vermeiden oder in geringen Grenzen zu halten. Dadurch kann vermieden werden, dass die Stelleinrichtung den unerwünschten Zustand erreicht.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als das Signal ein zeitlicher Verlauf einer den Betätigungsaufwand zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses charakterisierenden Größe bzw. Wert des Stellelements erfasst. Diese Größe bzw. dieser Wert ermöglicht es, den Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise und
aussagekräftig zu ermitteln. Dadurch können auch etwaige Messfehler der
Erfassungseinrichtung beim Erfassen des Signals identifiziert und ggf. kompensiert werden. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform eine sehr hohe Güte des Signals realisierbar.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung wird als das Signal ein zeitlicher Verlauf einer elektrischen Stromaufnahme des der Stelleinrichtung zugeordneten Elektromotors zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses erfasst. Hierbei dient die Stromaufnahme als Maß für den Betätigungsaufwand. Auf diese Art und Weise kann das Signal besonders einfach und kostengünstig und insbesondere ohne zusätzliche, kosten- und bauraumintensive
Sensoren erfasst werden und so auf den Zustand der Stelleinrichtung rückgeschlossen . werden.
Daher ist bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der zeitliche Verlauf der den Betätigungsaufwand zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses charakterisierenden Größe bzw. des Werts in einen ersten, den Haftreibungszustand der Stelleinrichtung charakterisierenden Bereich und in wenigstens einen zweiten, den Gleitreibungszustand der Stelleinrichtung
charakterisierenden Bereich unterteilt wird. Die Stelleinrichtung umfasst beispielsweise wenigstens ein Übertragungselement, mittels welchem Kräfte und/oder Drehmomente zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses übertragbar sind. Zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses ist das
Übertragungselement beispielsweise über wenigstens ein Lager rotatorisch und/oder translatorisch bewegbar an einem Bauteil, insbesondere einem Gehäuse, der
Verbrennungskraftmaschine bzw. Stelleinrichtung gelagert. Das Lager kann dabei zwei Lagerteile umfassen, welche zum Ermöglichen einer Relativbewegung des
Übertragungselements zu dem Bauteil bzw. dem Gehäuse relativ zueinander bewegbar sind.
Zwei sich zunächst relativ zueinander in Ruhe befindende Elemente wie die zwei
Lagerteile, welche zeitlich an diese Ruhe anschließend relativ zueinander bewegt werden, sind dadurch gekennzeichnet, insbesondere wenn sie mit einem Schmiermittel wie Schmieröl zu schmieren sind, dass zum Überführen der Teile (der Lagerteile) von der Ruhe in die relative Bewegung zunächst ein Haftreibungszustand zu überwinden ist. Nach Überwinden des Haftreibungszustands, in welchem Haftreibung zwischen den Lagerteilen vorliegt, liegt beim Bewegen der Lagerteile relativ zueinander ein Gleitreibungszustand vor, in welchem Gleitreibung gegeben ist. Zum Überwinden des Haftreibungszustands und Überführen dieses in den Gleitreibungszustand ist es von Nöten, so genannte Losbrechkräfte und/oder Losbrechmomente aufzubringen. Da die Haftreibung größer ist als die Gleitreibung, sind die Losbrechkräfte und/oder die Losbrechmomente zumindest betragsmäßig größer als aufzubringende Kräfte und/oder Drehmomente, um die
Lagerteile in der relativen Bewegung zueinander zu halten (wenn sie einmal in diese Relativbewegung zueinander überführt sind).
Dies ist insbesondere bei mit dem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, geschmierten Lagern, insbesondere Gleitlagern, mit entsprechenden Lagerteilen als die Lagerteile der Fall. Ebenso ist dies beispielsweise bei im Eingriff miteinander stehenden Verzahnungen zweier Zahnräder, insbesondere der Stelleinrichtung, der Fall.
In Abhängigkeit von den aufzuwendenden Stellkräften und/oder Stellmomenten im Haftreibungszustand sowie in Abhängigkeit von den sich zeitlich danach einstellenden Stellkräften und/oder Stellmomenten im Gleitreibungszustand, in welchem sich
insbesondere zumindest im Wesentlichen konstante Stellkräfte und/oder Stellmomente einstellen, die beispielsweise überwiegend aus Reibkräften und/oder Reibmomenten bestehen und welche abhängig vom Zustand der Stelleinrichtung sind, kann eine besonders präzise und belastbare Aussage über den Zustand der Stelleinrichtung getroffen werden. Mit anderen Worten kann dadurch der aktuelle und tatsächlich vorliegende Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise und aussagekräftig ermittelt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens wird die Ist-Energiemenge mit der Soll-Energiemenge verglichen, wobei anhand dieses Vergleichs der Zustand der
Stelleinrichtung ermittelt wird. Dadurch ist eine besonders präzise Ermittlung des aktuellen und tatsächlich vorliegenden Zustands der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht. Ferner kann dadurch der Zustand auf besonders einfache und kostengünstige Weise mit einer nur geringen Teileanzahl ermittelt werden. Dies hält das Gewicht sowie die Kosten der Verbrennungskraftmaschine besonders gering.
Ergibt der Vergleich, dass die Ist-Energiemenge zumindest betragsmäßig geringer ist als die Soll-Energiemenge, so wird dadurch beispielsweise ein Versagen bzw. ein Ausfall wenigstens eines der Stelleinrichtung zugeordneten Kraft- und/oder
Drehmomentenübertragungselements zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses ermittelt. Mit anderen Worten, ist die Ist-Energiemenge geringer als die Soll- Energiemenge, so ist die Wahrscheinlichkeit besonders groß, dass dies an dem Ausfall bzw. dem Versagen wenigstens eines entsprechenden Übertragungselements der Stelleinrichtung liegt.
Dieses Ergebnis des Vergleichs sagt beispielsweise aus, dass eine Stellkraft und/oder ein Stellmoment zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses, welches beispielsweise von dem Elektromotor der Stelleinrichtung aufgewendet wird, nicht oder nicht vollständig zu einem in einem Brennraum, insbesondere einem Zylinder, der
Verbrennungskraftmaschine angeordneten Kolben übertragen wird, um durch Bewegen dieses Kolbens in dem Brennraum relativ zu dem Brennraum das Verdichtungsverhältnis einzustellen. Infolge dieser Ermittlung des Ausfalls bzw. des Versagens können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um einen aus dem Versagen resultierenden Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit einem unerwünscht hohen Kraftstoffverbrauch und/oder mit unerwünscht hohen Schadstoffemissionen zu vermeiden.
Ergibt der Vergleich der Ist-Energiemenge mit der Soll-Energiemenge, dass die Ist- Energiemenge zumindest betragsmäßig größer ist als die Soll-Energiemenge, so kann daraus auf eine erhöhte Reibung und/oder auf eine anderweitige negative
Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit der Stelleinrichtung rückgeschlossen werden. Beispielsweise ist wenigstens ein Übertragungselement der Stelleinrichtung verklemmt oder anderweitig in dessen Funktion negativ beeinträchtigt. Auch in diesem Fall sind entsprechende Gegenmaßnahmen besonders frühzeitig einzuleiten, um den
unerwünschten Zustand, insbesondere Betriebszustand, der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren zeitlich nach einem Auslösen einer Deaktivierung der aktivierten Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen sogenannten
Nachlaufmodus eines Steuergeräts zum Steuern und/oder Regeln der
Verbrennungskraftmaschine. In diesem Nachlaufmodus weist die
Verbrennungskraftmaschine einen definierten Zustand auf, in dem keine
Verbrennungsvorgänge in Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine ablaufen und somit auch keine Kräfte und/oder Momente infolge von Verbrennungsvorgängen auf die Stelleinrichtung wirken. Dadurch wird das zu erfassende Signal nicht von anderweitigen Effekten beeinflusst. Das zu erfassende Signal charakterisiert dann zumindest im Wesentlichen direkt den Zustand der Stelleinrichtung ohne anderweitige Einflüsse. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch in anderweitigen definierten Zuständen der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden kann, um den Zustand der Stelleinrichtung präzise und aussagekräftig zu ermitteln.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere dann durchgeführt werden, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem ungefeuerten Schubbetriebszustand befindet. Dies bedeutet, dass in dem wenigstens einen Brennraum der
Verbrennungskraftmaschine keine Verbrennungsvorgänge ablaufen. In dem
Schubbetriebszustand wird die Verbrennungskraftmaschine jedoch von wenigstes einem sich drehenden Rad des Kraftwagens angetrieben. Auch dadurch können Einflüsse, insbesondere Kräfte und/oder Momente, die aus den Verbrennungsvorgängen in dem Brennraum resultieren können, vermieden werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren durchgeführt, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem unangetriebenen Betriebszustand befindet. Dies bedeutet, dass in dem Brennraum keine
Verbrennungsvorgänge ablaufen. Darüber hinaus wird die Verbrennungskraftmaschine auch nicht beispielsweise von einem sich bewegenden Rad des Kraftwagens
angetrieben. Dies bedeutet, dass sich der Kolben in dem Brennraum, insbesondere in dem Zylinder, nicht relativ zu diesem bewegt. In diesem unangetriebenen Betriebszustand handelt es sich beispielsweise um einen deaktivierten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine. Dabei können jedoch der Verbrennungskraftmaschine zugeordnete Komponenten, beispielsweise wenigstens eine Regelungseinrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Verbrennungskraftmaschine und/oder der Stelleinrichtung, zumindest im Wesentlichen aktiviert sein, um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können.
Das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in dem unangetriebenen
Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine birgt den Vorteil, dass dadurch weder aus Verbrennungsvorgängen resultierende Einflüsse, insbesondere Kräfte und/oder Momente, noch aus einer Bewegung des Kolbens in dem Brennraum relativ zu diesem das Ermitteln des Zustands bzw. das Erfassen des den Zustand charakterisierenden Signals negativ beeinflussen können. Dadurch ist der tatsächliche und aktuell vorliegende Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise und aussagekräftig ermittelbar.
Fehlmessungen sowie falsche Rückschlüsse auf den Zustand des Stelleinrichtung können dadurch vermieden werden. So können die geschilderten Gegenmaßnahmen zum Vermeiden oder Aufheben des unerwünschten Zustands der Stelleinrichtung besonders bedarfsgerecht und tatsächlich nur dann durchgeführt werden, wenn dies auch tatsächlich von Nöten ist, d.h. wenn die Stelleinrichtung auch tatsächlich den
entsprechenden, die Gegenmaßnahmen auslösenden Zustand aufweist.
Wird das Verfahren durchgeführt, wenn sich der Kraftwagen im Stillstand befindet, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch auch aus einer Bewegung des Kraftwagens resultierende insbesondere negative Einflüsse auf das Ermitteln des Zustands der Stelleinrichtung vermieden werden können. Bei diesem aus einer Bewegung des
Kraftwagens resultierenden Einflüssen kann es sich beispielsweise um
Relativbewegungen, Schwingungen oder dergleichen von Bauteilkomponenten und/oder dergleichen des Kraftwagens und insbesondere der Verbrennungskraftmaschine und der Stelleinrichtung handeln. Dadurch ist eine besonders präzise Ermittlung des Zustands der Stelleinrichtung mit all den damit einhergehenden Vorteilen ermöglicht.
Das Durchführen des Verfahrens bei wenigstens einem vorgebbaren Auslöseereignis ist insofern vorteilhaft, als dadurch das Verfahren bei besonders definierten Bedingungen durchgeführt wird. Vorteilhafterweise wird das Verfahren über die Lebensdauer der Stelleinrichtung hinweg mehrmals durchgeführt. Wird das Verfahren dann bei dem zumindest im Wesentlichen immer gleichen Auslöseereignis durchgeführt, so kann dadurch sichergestellt werden, dass beim Durchführen des Verfahrens zumindest nahezu immer zumindest nahezu gleiche und definierte Bedingungen und damit auch Einflüsse auf das Ermitteln des Zustande vorliegen. Zumindest kann eine Mehrzahl von Ergebnissen, d.h. Zuständen, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren erlangt werden, aussagekräftig und belastbar miteinander verglichen werden. Dadurch kann beispielsweise ein zeitlicher Verlauf des Zustande der Stelleinrichtung über eine bestimmte Zeitspanne hinweg ermittelt, abgespeichert, dokumentiert und ausgewertet werden.
Bei einem weiteren Schritt des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verfahren durchgeführt wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem gefeuerten Betriebszustand befindet. Dies bedeutet, dass Verbrennungsvorgänge in wenigstens einem Brennraum, insbesondere einem Zylinder, der Verbrennungskraftmaschine ablaufen.
Durch Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in dem gefeuerten
Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine wird das Verfahren bei definierten und damit bekannten Bedingungen durchgeführt. Dies bedeutet, dass auf die Stelleinrichtung und damit auf die Ermittlung ihres Zustands definierte und bekannte Einflüsse, insbesondere aus den Verbrennungsvorgängen resultierende Kräfte und/oder Momente, wirken. Da diese Einflüsse bekannt und bei mehrmaligem Durchführen des Verfahrens stets zumindest im Wesentlichen gleich sind, wird die Qualität und die Aussagekraft des erfassten Signals zum ermitteln des Zustands nicht negativ beeinflusst. Vielmehr kann anhand des erfassten Signals besonders präzise und mit einer hohen Qualität auf den Zustand der Stelleinrichtung geschlossen werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren durchgeführt, wenn die Verbrennungskraftmaschine in einem vorgebbaren
Drehzahlbereich, insbesondere bei einer vorgebbaren Drehzahl, betrieben wird. Dadurch wird das Verfahren in einem definierten und bekannten Betriebszustand der
Verbrennungskraftmaschine durchgeführt, in welchem die Ermittlung des Zustands der Stelleinrichtung beeinflussende Effekte bekannt sind. Dementsprechend wird die Ermittlung des Zustands zumindest im Wesentlichen nicht negativ beeinflusst, so dass dadurch besonders präzise und aussagekräftig auf den Zustand der Stelleinrichtung geschlossen werden kann. Der vorgebbare Drehzahlbereich ist beispielsweise die Leerlaufdrehzahl bei betriebswarmer Brennkraftmaschine.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren durchgeführt, wenn die Verbrennungskraftmaschine in einem vorgebbaren Lastbereich, insbesondere in einem vorgebbaren Lastpunkt, betrieben wird. Dadurch wird die
Verbrennungskraftmaschine in einem besonders definierten und bekannten
Betriebszustand betrieben, in welchem die Ermittlung des Zustands der Stelleinrichtung beeinflussende Effekte zumindest im Wesentlichen bekannt sind. So kann der Zustand Stelleinrichtung besonders präzise und aussagekräftig ermittelt werden. Da die Effekte bei dem definierten Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine bekannt sind, führen diese nicht zu Messfehlem oder zu falschen Schlüssen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 einen zeitlichen Verlauf einer Stromaufnahme eines Elektromotors einer
Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine;
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines Modells, durch welches physikalische
Eigenschaften der Verbrennungskraftmaschine gemäß Fig. 1 nachgebildet sind;
Fig. 3 einen zeitlichen Verlauf einer Stromaufnahme des Elektromotors gemäß
Fig. 1 ; Fig. 4 ein Schaubild zur Darstellung von erfassten und berechneten
Energiemengen, die durch den Elektromotor beim Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses gemäß den Fig. 1 bis 3 aufgewendet werden;
Fig. 5 einen zeitlichen Soll-Verlauf sowie einen zeitlichen Ist-Verlauf eines
Drehwinkels eines Elektromotors einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer
Verbrennungskraftmaschine;
Fig. 6 einen zeitlichen Verlauf eines elektrischen Stroms zum Überprüfen der
Stelleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine gemäß Fig. 1 ;
Fig. 7 zwei zeitliche Verläufe einer Drehbewegung einer Verstellwelle der
Stelleinrichtung zum variablen Einstellen des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine , anhand welchen ein Zustand der Stelleinrichtung ermittelbar ist;
Fig. 8 einen Soll-Verlauf sowie einen Ist-Verlauf eines Drehwinkels eines
Elektromotors der Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines
Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine und
Fig. 9 einen zeitlichen Verlauf eines Stellmoments, welches es von der
Stelleinrichtung zum variablen Einstellen des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine aufzuwenden gilt, um das Verdichtungsverhältnis einzustellen.
Das Streben, Kraftstoffverbräuche von Verbrennungskraftmaschinen zu reduzieren, führt dazu, Verbrennungskraftmaschinen mit wenigstens einem variabel verstellbaren
Verdichtungsverhältnis sowie mit einer Stelleinrichtung zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses zu versehen. Eine solche Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildet und weist wenigstens einen Zylinder auf, in welchem ein korrespondierender Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen ist. Zum variablen Einstellen des dem Zylinder zugeordneten Verdichtungsverhältnisses ist die Stelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher der Kolben in dem Zylinder relativ zu dem Zylinder bewegbar ist. Dazu umfasst die Stelleinrichtung beispielsweise einen Elektromotor mit einem um eine Drehachse drehbaren Rotor. Ferner umfasst die Stelleinrichtung eine Verstellwelle, welche beispielsweise als Exzenterwelle ausgebildet und um eine Drehachse drehbar ist. Die Exzenterwelle ist mit dem Rotor des
Elektromotors drehfest gekoppelt oder zum Einstellen bzw. Verstellen des
Verdichtungsverhältnisses drehfest koppelbar.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass eine zumindest im Wesentlichen gerade
Verstellwelle und eine zusätzliche Verstellwelle vorgesehen sind, welche zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses miteinander drehfest gekoppelt sind. So kann von dem Elektromotor auf bzw. in die Welle bzw. Wellen ein Drehmoment zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses eingeleitet werden. Dieses Drehmoment wird auch als Stellmoment bezeichnet. Über die Exzenterwelle und/oder die Verstellwelle und gegebenenfalls weitere vorhandene Übertragungselemente der Stelleinrichtung wird das Stellmoment auf den Kolben übertragen, wodurch dieser in dem Brennraum relativ zu diesem bewegt wird. Bei diesen Übertragungselementen handelt es sich beispielsweise um ein Getriebe mit wenigstens zwei Zahnrädern, welche jeweils eine Verzahnung aufweisen. Die Verzahnungen stehen dabei miteinander in Eingriff.
Zur Darstellung eines zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses notwendigen Stellmoments weist der Elektromotor einen entsprechenden Strombedarf und somit eine entsprechende elektrische Stromaufnahme auf. Eine solche
Stromaufnahme ist in der Fig. 1 gezeigt.
Die Fig. 1 zeigt ein Diagramm 10, auf dessen Abszisse 12 die Zeit gemäß einem Richtungspfeil 14 fortlaufend aufgetragen ist. Auf der Ordinate 16 des Diagramms 10 ist die elektrische Stromaufnahme bzw. der elektrische Strom des Elektromotors gemäß einem Richtungspfeil 17 ansteigend aufgetragen.
In das Diagramm 0 ist ein zeitlicher Verlauf 18 der elektrischen Stromaufnahme des Elektromotors eingetragen. Der Verlauf 18 weist einen ersten Bereich 20 sowie einen zweiten Bereich 22 auf. In dem ersten Bereich 20 befindet sich die Stelleinrichtung in einem Haftreibungszustand. In dem zweiten Bereich 22 befindet sich die Stelleinrichtung in einem Gleitreibungszustand.
Die Exzenterwelle und/oder die Verstellwelle sowie die gegebenenfalls vorhandenen weiteren Übertragungselemente der Stelleinrichtung sind jeweils über wenigstens ein Lager rotatorisch und/oder translatorisch bewegbar an einem Bauteil, insbesondere an einem Gehäuseteil, der Verbrennungskraftmaschine bzw. der Stelleinrichtung relativ zu diesem Bauteil bewegbar gelagert. Das jeweilige Lager umfasst dabei wenigstens zwei relativ zueinander bewegbare Lagerteile. Befinden sich die Lagerteile zunächst relativ zueinander in Ruhe, und werden die Lagerteile in eine Relativbewegung zueinander überführt, so muss das Lager von dem Haftreibungszustand, in welchem Haftreibung zwischen den Lagerteilen infolge der relativen Ruhe herrscht, in einen
Gleitreibungszustand, in welchem Gleitreibung infolge der relativen Bewegung der Lagerteile zueinander herrscht, überführt werden.
Zu diesem Überführen sind Stellkräfte und/oder Stellmomente aufzubringen. Da die Haftreibung zumindest betragsmäßig größer ist als die Gleitreibung, sind die im
Haftreibungszustand aufzuwendenden Stellkräfte und/oder Stellmomente zum
Überführen des Lagers und damit der Stelleinrichtung von dem Haftreibungszustand in den Gleitreibungszustand größer als in dem Gleitreibungszustand, in welchem sich die Lagerteile relativ zueinander zumindest im Wesentlichen konstant bewegen. In dem Gleitreibungszustand sind dabei lediglich im Wesentlichen konstante Stellkräfte und/oder Drehmomente aufzuwenden, um insbesondere Reibkräfte und/oder Reibmomente zu überwinden und die Lagerteile in der relativen Bewegung zueinander zu halten.
Das zum Haftreibungszustand und zum Gleitreibungszustand Geschilderte trifft insbesondere auf Gleitlager zu, welche mit einem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, zu versorgen sind. Auch kann dies auf miteinander im Eingriff stehende Verzahnungen zweier Zahnräder zutreffen. Das Stellmoment zum Überwinden der Haftreibung bzw. des Haftreibungszustands wird auch als Losbrechmoment bezeichnet.
Für die Funktionalität zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses der Stelleinrichtung besonders wichtig ist es, dass sich die Exzenterwelle (Verstellwelle) der Stelleinrichtung gemäß einer vorgebbaren Soll-Position um die Drehachse verdreht. Die Stelleinrichtung kann dabei eine Mehrzahl von Verstellwellen aufweisen. Insbesondere die in einem Drehmomenten- und/oder Kraftfluss vom Elektromotor zu dem Kolben letzte der
Verstellwellen spielt eine besonders wichtige Rolle für die Funktionalität der
Stelleinrichtung.
Da das Stellmoment an dieser Verstellwelle (Exzenterwelle) wirkt und zumindest im Wesentlichen maßgeblich für von dem Elektromotor aufzuwendende Stellmomente verantwortlich ist, kann für eine Diagnose der Stelleinrichtung das von dem Elektromotor zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses aufzuwendende Stellmoment verwendet werden. Mit anderen Worten, wird die Stelleinrichtung hinsichtlich ihres tatsächlichen und aktuell vorliegenden Zustands, in Abhängigkeit von dem, von dem Elektromotor aufzubringenden Stellmoment zum Einstellen bzw. Verstellen des
Verdichtungsverhältnisses, ermittelt.
Zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses von einem ersten Wert, welcher als Epsiloneinheit bezeichnet wird, zu einem zweiten, davon unterschiedlichen Wert
(Epsiloneinheit), ist von der Stelleinrichtung eine dazu notwendige Energiemenge aufzubringen, um das nötige Stellmoment darzustellen. Diese Energiemenge ist abhängig von den Epsiloneinheiten, um welche das Verdichtungsverhältnis verstellt wird, sowie von einer Last und/oder einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine. Die Last und/oder die Drehzahl und die zu verstellenden Epsiloneinheiten beeinflussen zumindest betragsmäßig das aufzuwendende Stellmoment, zu dessen Aufwenden bzw. Aufbringen eine entsprechende Energiemenge nötig ist. Diese zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses notwendige Energiemenge kann zum einen über die
Stromaufnahme des Elektromotors gemessen werden, was anhand des Verlaufs 18 der Fig. 1 dargestellt ist.
Ferner besteht die Möglichkeit, anhand eines Echtzeit-Simulationsmodells, durch welches wenigstens eine physikalische Eigenschaft der Verbrennungskraftmaschine mit der Stelleinrichtung nachgebildet ist, eine Energiemenge zu berechnen, die zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses aufzuwenden ist. Als Eingangsgrößen des Simulationsmodells dienen dabei die zu verstellenden Epsiloneinheiten sowie die Last und/oder die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine.
Die Fig. 2 zeigt ein solches Simulationsmodell 24, mittels welchem die aufzuwendende Energiemenge als Soll-Energiemenge zu berechnen ist. Im Rahmen des
Simulationsmodells 24 ist die Exzenterwelle durch einen Simulationsblock 26 modelliert. Ein Richtungspfeil 28 stellt eine Eingangsgröße des Simulationsmodells dar. Bei der durch den Richtungspfeil 28 angedeuteten Eingangsgröße handelt es sich um die Last MMotor der Verbrennungskraftmaschine. Ferner ist eine weitere Eingangsgröße des Simulationsmodells 24 durch einen Richtungspfeil 30 angedeutet, wobei es sich um das aktuell eingestellte Verdichtungsverhältnis Epsist handelt. Weitere Eingangsgrößen des Simulationsmodells 24 können ein Drehmomentverlauf MExzenter an der Exzenterwelle sein, welche durch einen Richtungspfeil 32 dargestellt wird. Eine weitere Eingangsgröße kann eine Ist-Winkelstellung aist der Exzenterwelle sein, die die aktuelle Winkellage der Exzenterwelle darstellt. Diese Eingangsgröße ist durch einen Richtungspfeil 34 dargestellt. Durch einen Simulationsblock 36 des Simulationsmodells 24 sind weitere Übertragungselemente wie beispielsweise zumindest ein Getriebe der Stelleinrichtung modelliert.
Durch den Simulationsblock 36 sind dabei ein Übersetzungsverhältnis und/oder eine Getriebeart und/oder Trägheiten und/oder Elastizitäten der Übertragungselemente modelliert. Der Simulationsblock 36 erhält die durch den Richtungspfeil 32 dargestellte Eingangsgröße. Eine durch einen Richtungspfeil 38 angedeutete Ausgangsgröße des Simulationsblocks 36 ist eine Drehzahl nExzenter der Exzenterwelle, welche dem
Simulationsblock 36 zugeführt wird. Eine weitere Ausgangsgröße des Simulationsblocks 36 ist ein Moment MSteiiweiie an der Verstellwelle. Diese Ausgangsgröße ist durch einen Richtungspfeil 40 dargestellt. Die Modellierung der Verstellwelle ist in der Fig. 2 schematisch dargestellt und mit 42 bezeichnet. Dabei wird ein Drehmomentenverlauf an der Verstellwelle und/oder ein Verstellwinkel an dieser modelliert.
Die durch den Richtungspfeil 40 dargestellte Ausgangsgröße des Simulationsblocks 36 wird einem Simulationsblock 44 des Simulationsmodells 24 zugeführt. Durch den
Simulationsblock 44 ist der Elektromotor modelliert. Diese Modellierung des
Elektromotors ist in der Fig. 2 schematisch dargestellt und mit 46 bezeichnet. Dabei wird eine Drehmomentenkennlinie und/oder eine Dynamikanforderung des Elektromotors modelliert. Ein Richtungspfeil 48 stellt eine Ausgangsgröße des Simulationsblocks 44 dar. Diese Ausgangsgröße ist eine Drehzahl ne-Motor des Elektromotors und diese wird dem Simulationsblock 36 zugeführt.
Durch einen weiteren Simulationsblock 50 ist eine Endstufe einer Leistungselektronik der Stelleinrichtung modelliert. Eine durch einen Richtungspfeil 52 angedeutete
Ausgangsgröße des Simulationsblocks 50 ist eine elektrische Leistung Peiektrisch. durch welche die Stromaufnahme des Elektromotors charakterisiert ist.
Das Simulationsmodell 24 weist ferner einen weiteren Simulationsblock 54 auf, durch welchen ein Regler zum Regeln der Stelleinrichtung und damit des Einstellens des Verdichtungsverhältnisses modelliert ist. Diese Modellierung ist in der Fig. 2 schematisch dargestellt und mit 56 bezeichnet. Dabei sind eine Positionsregelung des Verstellwinkels der Exzenterwelle und/oder eine Sensorauflösung modelliert. Eine Eingangsgröße des Simulationsblocks 54 ist durch einen Richtungspfeil 58 dargestellt. Diese Eingangsgröße ist ein Soll-Verdichtungsverhältnis, welches einzustellen ist und nach Einstellen des Verdichtungsverhältnisses vorliegen soll. Eine Ausgangsgröße des Simulationsblocks 54 ist durch einen Richtungspfeil 60 dargestellt. Bei dieser Ausgangsgröße handelt es sich um einen Soll-Drehwinkel ason, um welchen die Verstellwelle zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses verdreht werden soll.
Die Richtungspfeile 30, 34, 58 und 60 deuten dabei einen Informationsfluss an, während die übrigen Richtungspfeile 28, 32, 38, 40, 48 und 52 einen Energiefluss andeuten.
Anhand des Simulationsmodells 24 ist somit die Energiemenge als Soll-Energiemenge zu berechnen, die es von der Stelleinrichtung aufzubringen gilt, um das
Verdichtungsverhältnis von einem gegebenen zu einem davon unterschiedlichen Wert einzustellen.
Die Fig. 3 zeigt das Diagramm 10, in welchem ein weiterer zeitlicher Verlauf 62 der Stromaufnahme des Elektromotors eingetragen ist. Der Verlauf 62 wird dabei wie der Verlauf 18 gemessen und charakterisiert die Energiemenge als Ist-Energiemenge, welche von der Stelleinrichtung tatsächlich aufgewendet wird bzw. wurde, um das
Verdichtungsverhältnis von dem ersten auf den zweiten, davon unterschiedlichen Wert einzustellen.
Wie in Zusammenschau mit der Fig. 1 deutlich wird, ist der Verlauf 62 betragsmäßig geringer als der Verlauf 18. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass bei einem
Messvorgang zum Messen des Verlaufs 62 die Stelleinrichtung eine geringer Ist- Energiemenge aufgebracht bzw. verbraucht hat zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses als bei einem anderweitigen Messvorgang, bei welchem der Verlauf 18 erfasst wird bzw. wurde.
Die Fig. 4 zeigt einen Energiebalken 64, welcher die Ist-Energiemenge charakterisiert, welche anhand des gemessenen Verlaufs 18 ermittelt wird. Die Fig. 4 zeigt ferner einen Energiebalken 66, welcher die Ist-Energiemenge charakterisiert, die anhand des gemessenen Verlaufs 62 ermittelt wird. Die Fig. 4 zeigt ferner einen weiteren
Energiebalken 68, welcher die anhand des Simulationsmodells 24 berechnete Soll- Energiemenge charakterisiert. Die Soll-Energiemenge stellt dabei die Energiemenge dar, die es bei voll funktionsfähiger und zumindest nahezu unverschlissener Stelleinrichtung aufzuwenden gilt, um das Verdichtungsverhältnis einzustellen.
Ein Vergleich des Energiebalkens 64 mit dem Energiebalken 68 und damit der anhand des Verlaufs 18 ermittelten Ist-Energiemenge mit der anhand des Simulationsmodells 24 ermittelten Soll-Energiemenge erlaubt den Rückschluss, dass die Stelleinrichtung bei dem Messvorgang zum Ermitteln des Verlaufs 18 zumindest im Wesentlichen voll funktionsfähig ist bzw. war, keinen oder nur einen sehr geringen Verschleiß aufweist und dass die Stelleinrichtung ihre Funktion erfüllen kann, das Verdichtungsverhältnis einzustellen. Dies ist der Fall, da die durch den Energiebalken 64 charakterisierte Ist- Energiemenge zumindest im Wesentlichen mit der durch den Energiebalken 68 charakterisierten Soll-Energiemenge übereinstimmt.
Im Gegensatz dazu ergibt ein Vergleich des Energiebalkens 66 mit dem Energiebalken 68 und damit ein Vergleich der anhand des Verlaufs 62 ermittelten Ist-Energiemenge mit der anhand des Simulationsmodells 24 ermittelten Soll-Energiemenge, dass bei der Durchführung des Messvorgangs zum Erfassen des Verlaufs 62 die Stelleinrichtung einen unterschiedlichen Zustand aufweist als durch das Simulationsmodell 24 modelliert ist. Da die durch den Energiebalken 66 charakterisierte Ist-Energiemenge wesentlich geringer ist als die durch den Energiebalken 68 charakterisierte Soll-Energiemenge, kann anhand dieses Vergleichs darauf zurückgeschlossen werden, dass die Exzenterwelle und/oder die Verstellwelle und/oder zumindest eines der Übertragungselemente wie das Getriebe ausgefallen ist bzw. seine Funktion zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses nicht auf gewünschte Art und Weise erfüllen kann.
So kann anhand des Vergleichs der Ist-Energiemenge mit der Soll-Energiemenge der Zustand und die Funktionsfähigkeit der Stelleinrichtung und insbesondere derer
Übertragungselemente besonders präzise und aussagekräftig ermittelt werden. Bei einem Ausfall eines der Übertragungselemente wird insbesondere die letzte Verstellwelle der Versteileinrichtung nicht gedreht. Wie der Zusammenschau der Fig. 1 mit der Fig. 3 zu entnehmen ist, fehlen somit die Stellmomente an der Verstellwelle. Dadurch verringert sich eine zu drehende Last des Elektromotors, sodass dieser eine geringere
Stromaufnahme aufweist im Vergleich zum Simulationsmodell 24 und zum Verlauf 18, bei welchem die Übertragungselemente intakt sind.
Es ist außerdem wünschenswert, den Zustand der Stelleinrichtung insbesondere hinsichtlich ihres Verschleißes präzise und aussagekräftig zu ermitteln. Anhand der Fig. 5 bis 7 ist ein Verfahren veranschaulicht, mittels welchem der Zustand der Stelleinrichtung besonders aussagekräftig und präzise zu ermitteln ist.
Zunächst wird der Elektromotor positionsgeregelt betrieben, d.h., dass der Elektromotor derart betrieben wird, dass sein Rotor und damit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle eine vorgegebene Bewegung durchführt. Bei der vorgegebenen Bewegung handelt es sich um einen Drehwinkel der Verstellwelle. Mit anderen Worten wird der Elektromotor solange und derart betrieben, so dass und bis sein Rotor und damit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle den vorgebbaren
Drehwinkel, ausgehend von einer Drehstellung, zurückgelegt haben.
Zur Veranschaulichung dieses positionsgeregelten Betriebs zeigt die Fig. 5 ein Diagramm 70, auf dessen Abszisse 72 die Zeit gemäß einem Richtungspfeil 74 fortlaufend aufgetragen ist. Auf der Ordinate des Diagramms 70 ist der Drehwinkel des Rotors des Elektromotors und damit der Verstellwelle gemäß einem Richtungspfeil 78 ansteigend aufgetragen.
In dem Diagramm 70 ist ein Soll-Verlauf 80 des Drehwinkels eingetragen. Der Soll- Verlauf 80 charakterisiert die Drehbewegung des Motors und damit der Verstellwelle beim Betreiben des Elektromotors, wenn die Stelleinrichtung idealisiert reibungsfrei ist bzw. wäre.
Tatsächlich treten jedoch Reibungserscheinungen beim Betrieb der Stelleinrichtung zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses auf. So wird der Elektromotor positionsgeregelt betrieben und beispielsweise wenigstens eine vollständige Umdrehung des Rotors und damit der Verstellwelle durchgeführt ist, um ein sogenanntes Losbrechmoment der Stelleinrichtung zu überwinden. Das Losbrechmoment charakterisiert das von dem Elektromotor aufzuwendende Drehmoment, um die Stelleinrichtung von einem
Haftreibungszustand, in welchem Haftreibung vorliegt, in einen Gleitreibungszustand, in welchem Gleitreibung vorliegt, zu überführen.
Ausgehend von zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen, beispielsweise zwei
Lagerteilen des Lagers der Verstellwelle, welche sich zunächst relativ zueinander in Ruhe befinden, ist zunächst der Haftreibungszustand und damit die Haftreibung zu
überwinden, um die Teile bzw. die Lagerteile in eine Relativbewegung zueinander zu versetzen. Da die Haftreibung zumindest betragsmäßig größer ist als die Gleitreibung, ist zum Überwinden des Haftreibungszustands eine höhere Stellkraft bzw. ein höheres Stellmoment (Losbrechmoment) aufzuwenden, als es in dem Gleitreibungszustand aufzuwenden ist, um die Teile in der relativen Bewegung zueinander zu halten. Im Gleitreibungszustand wird das zum relativen Bewegen der Teile aufzuwendende
Stellmoment zumindest im Wesentlichen lediglich durch Reibungskräfte zwischen den Teilen bestimmt. Ist der Haftreibungszustand überwunden, so ist im Gleitreibungszustand lediglich eine zumindest im Wesentlichen konstante Stellkraft bzw. ein zumindest im Wesentlichen konstantes Stellmoment von Nöten, um die Teile in der relativen Bewegung zueinander zu halten. Dies trifft insbesondere auf Gleitlager zu, welche mit einem
Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, zu schmieren sind.
Aufgrund der Notwendigkeit, zunächst das Losbrechmoment zu überwinden, um die Verstellwelle aus einem ruhenden Zustand heraus in einen drehenden Zustand zu bewegen, weicht ein in der Fig. 5 gezeigter Ist-Verlauf des Drehwinkels von dem idealen Soll-Verlauf 80 ab. In dem Diagramm 70 ist eine Zeitspanne Z gezeigt, welche es dauert, um das Losbrechmoment zu überwinden. In der Folge werden dann der Rotor und damit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle positionsgeregelt bewegt, bis sie einen gewünschten Soll-Drehwinkel D aufweisen. Dieser Soll-Drehwinkel D weist dabei beispielsweise zumindest im Wesentlichen 360° auf, so dass wenigstens eine vollständige Umdrehung des Rotors durchgeführt wird.
Zum Betreiben des Elektromotors und damit zum Drehen des Rotors und der über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle wird der Elektromotor mit elektrischem Strom versorgt. Der Strom, mit welchem der Elektromotor versorgt wird, ist dabei proportional zum Stellmoment, das von dem Elektromotor aufgewendet und auf die Verstellwelle übertragen wird. Der aufzuwendende elektrische Strom zum Überwinden des Losbrechmoments kann ebenfalls zur Aussage über den Zustand der Stelleinrichtung genutzt werden. Je höher der aufzuwendende Strom zum Überwinden des
Losbrechmoments ist, desto höher sind in der Stelleinrichtung vorliegende Reibungen. Dies deutet auf einen relativ hohen Verschleiß der Stelleinrichtung hin.
Dieser Strom, der notwendig ist, um das Losbrechmoment zu überwinden, kann mit einem abgespeicherten und beispielsweise in einem Kennfeld hinterlegten Strom verglichen werden. Der abgespeicherte Strom charakterisiert dabei die Stelleinrichtung in einem Zustand, in welchen sie zumindest im Wesentlichen keine oder nur eine geringe Reibung bzw. Verschleiß aufweist. Ist der abgespeicherte Strom geringer als der zum Überwinden des Losbrechmoments notwendige Strom, so deutet dies auf den erhöhten Verschleiß der Versteileinrichtung hin. Nach dem Durchführen der vorgebbar und definierten Bewegung des Rotors in Form des vorgebbaren Soll-Drehwinkels D von zumindest im Wesentlichen 360° wird der Elektromotor mit einem vorgebbaren, definierten und in der Fig. 6 gezeigten Stromverlauf 84 angesteuert und betrieben. Bei diesem Verfahren wird somit eine vorgebbare Bewegung der Verstellwelle (und somit auch des Rotors) durchgeführt. Die Fig. 6 zeigt ein Diagramm 86, auf dessen Abszisse 88 die Zeit gemäß einem
Richtungspfeil 90 fortlaufend aufgetragen ist. Auf der Ordinate 92 des Diagramms 86 ist gemäß einem Richtungspfeil 94 aufsteigend der elektrische Strom aufgetragen, mit welchem der Elektromotor zum Verstellen bzw. Einstellen des Verdichtungsverhältnisses betrieben wird.
Das Verfahren zum Ermitteln des Zustande der Stelleinrichtung wird beispielsweise in einem definierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. Bei diesem definierten Zustand handelt es sich beispielsweise um einen Nachlaufmodus eines Steuergeräts zum Steuern und/oder Regeln der Verbrennungskraftmaschine. In diesem Nachlaufmodus wird das Steuergerät zeitlich nach einem Auslösen einer Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine betrieben, wobei die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist. Das Steuergerät ist dabei jedoch noch nicht deaktiviert. In diesem deaktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine laufen keine
Verbrennungsvorgänge in Brennräumen, insbesondere Zylindern, der
Verbrennungskraftmaschine ab. Dadurch wirken keine zusätzlichen Momente und/oder Kräfte infolge der Verbrennungsvorgänge und/oder infolge einer Rotation einer
Kurbelwelle auf die Verstellwelle. Auf die Verstellwelle wirken zumindest im Wesentlichen lediglich Trägheitsmomente und/oder Trägheitskräfte der Stelleinrichtung sowie gegebenenfalls erhöhte Reibmomente infolge des Verschleißes der Stelleinrichtung. Nach dem Überwinden des infolge der Haftreibungskraft herrschenden
Losbrechmoments stellt sich ein Stellmoment ein, welches zumindest im Wesentlichen proportional zu dem Strom und damit dem Stromverlauf 84 ist.
In Abhängigkeit von Reibkräften, insbesondere in dem wenigstens einen Lager, von Verzahnungskräften von Zahnrädern der Stelleinrichtung und/oder von anderweitigen Kräften, führen der Rotor und damit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle eine Anzahl an Umdrehungen durch bzw. der Rotor und die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle bewegen sich einen bestimmten Drehwinkel auch in Abhängigkeit von der Höhe, d.h. dem Betrag, und der zeitlichen Dauer des Stroms (Stromverlauf 84).
Weist die Stelleinrichtung einen Zustand mit einem relativ geringen Verschleiß und damit einer relativ geringen Reibung auf, so führen der Rotor und die über eine
Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle eine relativ hohe Anzahl an
Umdrehungen aus bzw. der Rotor und die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle bewegen sich einen relativ hohen Drehwinkel. Weist die Stelleinrichtung demgegenüber einen Zustand mit einem höheren Verschleiß und damit einer höheren Reibung auf, so führen der Rotor und die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle demgegenüber eine geringere Anzahl an Umdrehungen aus bzw. der Rotor und die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle bewegen sich einen geringeren Drehwinkel.
Die erfasste Anzahl an Umdrehungen und/oder der erfasste Drehwinkel stellen somit eine jeweilige Messgröße dar, anhand derer auf den Zustand der Stelleinrichtung und somit auf das Vorliegen eines gewissen, relativ hohen Verschleißes und einer gewissen, relativ hohen Reibung rückgeschlossen werden kann. Dadurch ist eine Messung, Auswertung und Diagnose einer Kinematikgröße der Stelleinrichtung auf einfache und kostengünstige Weise durchführbar. Es sind keine zusätzlichen Sensoren und/oder Stellglieder von Nöten. Dies hält das Gewicht, den Bauraumbedarf und die Kosten der
Verbrennungskraftmaschine gering.
Der sich einstellende Drehwinkel des Rotors bzw. der Stellwelle kann dabei mittels einer entsprechenden Erfassungseinrichtung erfasst und mit einem in einer
Speichereinrichtung abgespeicherten Soll-Drehwinkel verglichen werden.
Die Fig. 7 zeigt ein Diagramm 96 auf dessen Abszisse 98 die Zeit gemäß einem
Richtungspfeil 100 fortlaufend aufgetragen ist. Auf der Ordinate 102 des Diagramms 96 ist der Drehwinkel gemäß einem Richtungspfeil 104 aufsteigend aufgetragen. In dem Diagramm 96 ist ein Ist-Verlauf 106 eines erfassten Drehwinkels des Rotors und damit der Verstellwelle eingetragen. Der Ist- Verlauf 106 charakterisiert dabei einen Zustand der Stelleinrichtung, in welchem die Stelleinrichtung einen relativ geringen Verschleiß aufweist. In dem Diagramm 96 ist auch ein Toleranzband 108 eingetragen, welches von einem oberen Schwellenverlauf 110 und einem unteren Schwellenverlauf 112 begrenzt wird. Befindet sich ein erfasster Verlauf des Drehwinkels innerhalb des Toleranzbandes 108 oder zumindest auf den Schwellenverläufen 110 oder 112, so weist die
Stelleinrichtung einen noch vorteilhaften Zustand auf, in welchem die Stelleinrichtung hohe Stelldynamiken erfüllen und das Verdichtungsverhältnis präzise einstellen kann.
In dem Diagramm 96 ist ein weiterer Ist-Verlauf 114 des erfassten Drehwinkels eingetragen. Wie der Fig. 7 zu entnehmen ist, befindet sich der Ist-Verlauf 114 außerhalb des Toleranzbandes 108. Der Ist- Verlauf 114 deutet auf einen erhöhten und
gegebenenfalls unerwünscht hohen Verschleiß der Stelleinrichtung mit erhöhten
Reibungen hin. Wird der Ist-Verlauf 114 erfasst, so können frühzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um die Stelleinrichtung zu warten und wieder in einen vorteilhaften und erwünschten, beispielsweise durch den Ist-Verlauf 46
charakterisierten, Zustand zu versetzen.
Anhand der Fig. 8 und 9 ist ein weiteres Verfahren veranschaulicht, mittels welchem zusätzlich oder alternativ der Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise und aussagekräftig ermittelt werden kann. Der Elektromotor wird positionsgeregelt bei einer definierten und vorgebbaren Drehzahl angesteuert. Dies bedeutet, dass der Elektromotor derart betrieben wird, dass er eine vorgebbare Bewegung in Form der Drehzahl durchführt. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor derart betrieben wird, so dass der Rotor und damit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte
Verstellwelle einen vorgebbaren, definierten Drehwinkel D durchführen. Mit anderen Worten wird der Elektromotor über eine solch große Zeitspanne unter Versorgung des Elektromotors mit einem betragsmäßig solch hohen Strom versorgt, bis der Rotor und somit die über eine Übertragungsvorrichtung gekoppelte Verstellwelle den vorgebbaren Drehwinkel D zurückgelegt haben.
Die Fig. 8 zeigt das Diagramm 70 mit dem idealen Soll-Verlauf 80. In dem Diagramm 70 ist nun ferner ein Ist-Verlauf 116 eingetragen. Wie der Fig. 8 zu entnehmen ist, wird der Elektromotor derart betrieben, bis der Ist-Verlauf 116 den vorgebbaren Soll-Drehwinkel D des Soll-Verlaufs 80 erreicht hat. Ein zur Durchführung dieser vorgebbaren definierten Bewegung (Drehzahl und/oder Soll-Drehwinkel D) notwendige und aufzuwendende Strom wird mit einer entsprechenden Erfassungseinrichtung gemessen. Dabei ergibt sich die Möglichkeit den Betrag des Stroms zur Überwindung des Losbrechmoments und zeitlich anschließend den Betrag des Stroms zur Verstellung bzw. Einstellung des
Verdichtungsverhältnisses bei der definierten Drehzahl zu erfassen. Da, wie geschildert, der Strom proportional zum Stellmoment ist, kann dadurch auch das Stellmoment erfasst bzw. ermittelt werden. Dies ist anhand der Fig. 9 veranschaulicht.
Die Fig. 9 zeigt ein Diagramm 118, auf dessen Abszisse 120 die Zeit gemäß einem Richtungspfeil 122 fortlaufend aufgetragen ist. Auf der Ordinate des Diagramms 118 ist das Stellmoment gemäß einem Richtungspfeil 126 ansteigend aufgetragen. In das Diagramm 118 ist ein Verlauf 128 des Stellmoments eingetragen. Der Verlauf weist einen ersten Bereich 130 auf, weicher den Haftreibungszustand charakterisiert. Somit charakterisiert der Verlauf 28 in dem Bereich 30 das Losbrechmoment, welches es aufzubringen gilt, um die Stelleinrichtung von dem Haftreibungszustand in den
Gleitreibungszustand zu überführen. Der Verlauf 128 weist einen zweiten Bereich 132 auf, welcher den Gleitreibungszustand der Stelleinrichtung charakterisiert. In dem Gleitreibungszustand weist das Stellmoment einen zumindest im Wesentlichen konstanten Verlauf auf. In dem Bereich 132 des Verlaufs 128 kann anhand des Verlaufs 128 besonders präzise das Stellmoment auf einem Strom bzw. dessen zeitlichen Stromverlauf ermittelt werden. So kann der Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise und aussagekräftig ermittelt werden.
Eine weitere Möglichkeit zum Ermitteln des Zustands der Stelleinrichtung ist, den Elektromotor positionsgeregelt bei einer maximal zulässigen Bestromung zu betreiben. Dies bedeutet, dass dem Elektromotor der maximal zulässige Strom zugeführt wird. Dabei stellt sich eine maximale Drehzahl des Stators und damit der Verstellwelle ein. Die maximal einstellende Drehzahl ermöglicht eine Aussage über den Zustand des
Stellsystems zu treffen. Je geringer die Reibung und der Verschleiß der Stelleinrichtung ist, desto höher ist die sich einstellende Maximaldrehzahl und umgekehrt. Diese sich maximal einstellende Drehzahl wird als Grenzdrehzahl bezeichnet. Der Grenzdrehzahl lässt sich über eine Drehzahl - Drehmoment - Kennlinie des Elektromotors ein bei diesem Zustand der Stelleinrichtung benötigtes Stellmoment zuordnen, so dass besonders präzise und aussagekräftige Rückschlüsse der Stelleinrichtung gemacht werden können.
Die anhand der Fig. 5 bis 9 illustrierten Verfahren werden bevorzugt dann durchgeführt, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem ungefeuerten und unangetriebenen Betriebszustand befindet. Dadurch wird die Ermittlung des Zustands der Stelleinrichtung nicht von aus Verbrennungen resultierenden Einflüssen wie beispielsweise Kräfte und/oder Momente beeinflusst. Darüber hinaus wird die Ermittlung des Zustands der Stelleinrichtung nicht von dem sich in dem Brennraum relativ zu diesem bewegenden Kolben beeinflusst. Dadurch kann der aktuelle und tatsächlich vorliegende Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise und aussagekräftig ermittelt werden. Insbesondere wirkt kein zusätzliches Moment infolge von Verbrennungsvorgängen sowie infolge einer Rotation der Kurbelwelle auf die Verstellwelle.
Die anhand der Fig. 5 bis 9 dargestellten und veranschaulichten Verfahren können aber auch bevorzugt durchgeführt werden, wenn die Verbrennungskraftmaschine in einem gefeuerten Betriebszustand betrieben wird. Dadurch werden die Verfahren in einem definierten Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. In diesem definierten Betriebszustand wirkt ein zusätzliches definiertes und bekanntes Moment und/oder eine zusätzliche definierte und bekannte Kraft infolge von
Verbrennungsvorgängen in dem Zylinder und infolge einer Rotation der Kurbelwelle. Dieses definierte Moment und/oder diese definierte Kraft wirken dabei auf Verstellwelle.
Dabei ist ein definierter Lastpunkt der Verbrennungskraftmaschine mit dem dazu korrespondierenden Stellmoment in einer Speichereinrichtung des Steuergeräts der Verbrennungskraftmaschine abgespeichert. Dadurch kann vorgesehen sein, dass die Verfahren im Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine und/oder bei anderweitigen definierten Lastpunkten der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden.
Insbesondere können die Verfahren auch in Abhängigkeit von wenigstens einer vorgebbaren Temperatur eines Schmiermittels, insbesondere von Schmieröl, zum
Schmieren der Stelleinrichtung und/oder der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden. Ergänzend oder alternativ ist es möglich, die Verfahren in Abhängigkeit von wenigstens einer Temperatur eines Kühlmediums, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, zum Kühlen der Stelleinrichtung und/oder der Verbrennungskraftmaschine
durchzuführen. Dies bedeutet, dass die Verfahren dann durchgeführt werden, wenn die zumindest eine Temperatur (des Schmiermittels und/oder des Kühlmediums) wenigstens einen vorgebbaren Schwellenwert nicht überschreitet oder unterschreitet. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Verfahren dann durchgeführt werden, wenn die zumindest eine Temperatur innerhalb eines vorgebbaren Temperaturbereichs liegt.
Daraus ist es ersichtlich, dass die Verfahren bei definierten und bekannten
Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine und insbesondere der
Stelleinrichtung durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass die Verfahren bei Vorliegen definierter und bekannter Bedingungen durchgeführt werden. So sind die Ermittlung des Zustands der Stelleinrichtung gegebenenfalls beeinflussende Effekte bekannt. Diese Effekte können dann die Ermittlung des Zustands der Stelleinrichtung nicht negativ beeinflussen, so dass der Zustand der Stelleinrichtung besonders präzise, aussagekräftig und zumindest im Wesentlichen ohne Messfehler ermittelt werden kann.

Claims

Patentansprüche
Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, mit wenigstens einer
Stelleinrichtung, mittels welcher wenigstens ein Verdichtungsverhältnis der
Verbrennungskraftmaschine variabel einstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher zumindest ein einen Betätigungsaufwand oder eine Ist-Energiemenge zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses charakterisierendes Signal (20, 22) erfassbar ist.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Recheneinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher anhand des erfassten Signals (18, 62) die Ist-Energiemenge ermittelbar ist , mittels welcher eine zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses aufzuwendende Soll-Energiemenge anhand eines wenigstens eine physikalische Eigenschaft der
Verbrennungskraftmaschine nachbildenden Modells (24) berechenbar ist und das mittels der Erfassungseinrichtung erfasste Signal (20, 22) mit einem vorgebbaren Soll-Wert, Soll-Signal (20, 26) oder dergleichen vergleichbar ist und ein Zustand, insbesondere ein Verschleiß-Zustand, der Stelleinrichtung ermittelbar ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der Erfassungseinrichtung wenigstens ein Drehmoment und/oder wenigstens ein zeitlicher Drehmomentenverlauf (20, 22) und/oder wenigstens eine Kraft und/oder wenigstens ein zeitlicher Kraftverlauf als das den
Betätigungsaufwand zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses
charakterisierende Signal (20, 22) erfassbar ist.
4. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stelleinrichtung wenigstens einen Elektromotor zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses umfasst, wobei, als das die zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses aufzuwendende Ist-Energiemenge charakterisierende Signal (18, 62), eine elektrische Stromaufnahme (18, 62) des Elektromotors mittels der Erfassungseinrichtung erfassbar ist und die zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses aufzuwendende Soll-Energiemenge in Abhängigkeit von einer anhand des Modells (24) berechneten, elektrischen Stromaufnahme des Elektromotors mittels der Recheneinrichtung berechenbar ist.
Verfahren zum Überprüfen einer Stelleinrichtung mit einem Stellelement zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer
Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, bei welchem ein Zustand der Stelleinrichtung ermittelt wird,
gekennzeichnet durch die Schritte:
Erfassen und Ermitteln eines charakterisierenden Ist-Signals (18, 62, 82, 106, 114, 116) mittels wenigstens einer Erfassungseinrichtung und wenigstens einer Recheneinrichtung,
Berechnen einer zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses
aufzuwendenden Soll-Signals (80) anhand eines wenigstens eine physikalische Eigenschaft der Verbrennungskraftmaschine nachbildenden Modells (24) und Vergleichen des Ist-Signals mit dem Soll-Signal, wobei anhand dieses
Vergleichs der Zustand der Stelleinrichtung ermittelt wird.
Verfahren nach einem Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein eine zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses aufzuwendende
Energiemenge des Stellelements als das Signal (82, 106, 114, 116) erfasst wird.
7. Verfahren nach einem Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass ein eine Drehbewegung, insbesondere ein Drehwinkel (D) und/oder eine Drehzahl, des Stellelements um eine korrespondierende Drehachse infolge des Versorgens der Stelleinrichtung mit der vorgebbaren Energiemenge charakterisierendes Signal als das Signal (82, 106, 114, 116) erfasst wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
als das (20, 80) Signal ein zeitlicher Verlauf (20, 80) einer den Betätigungsaufwand zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses charakterisierenden Größe des Stellelements erfasst wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
als das Signal (18, 62) ein zeitlicher Verlauf (18, 62) einer elektrischen
Stromaufnahme eines der Stelleinrichtung zugeordneten Elektromotors zum
Einstellen des Verdichtungsverhältnisses erfasst wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zeitliche Verlauf (20, 132) in einen ersten, einen Haftreibungszustand der Stelleinrichtung charakterisierenden Bereich (18, 62, 130) und in wenigstens einen zweiten, einen Gleitreibungszustand der Stelleinrichtung charakterisierenden Bereich (22, 128) unterteilt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Versagen wenigstens eines der Stelleinrichtung zugeordneten Kraft- und/oder Drehmomentenübertragungselements zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses ermittelt wird, wenn die Ist-Energiemenge geringer ist als die Soll-Energiemenge.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren zeitlich nach einem Auslösen einer Deaktivierung der aktivierten Verbrennungskraftmaschine durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren durchgeführt wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem ungefeuerten Betriebszustand befindet
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren durchgeführt wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem unangetriebenen Betriebszustand befindet und/oder wenn eine
Fortbewegungsgeschwindigkeit des Kraftwagens geringer als ein vorgebbarer Schwellenwert ist oder sich der Kraftwagen im Stillstand befindet.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 und 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren bei einem vorgebbaren Auslöseereignis durchgeführt ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
dass sich die Verbrennungskraftmaschine in einem gefeuerten Betriebszustand befindet.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren durchgeführt wird, wenn die Verbrennungskraftmaschine in einem vorgebbaren Drehzahlbereich betrieben wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren durchgeführt wird, wenn die Verbrennungskraftmaschine in einem vorgebbaren Lastbereich oder zumindest im Wesentlichen bei einer bestimmten Last betrieben wird.
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JP2015168686A (ja) * 2014-03-07 2015-09-28 達興材料股▲ふん▼有限公司 シロキサン含有三無水物、ポリマー、液晶配向剤、液晶配向膜、および液晶表示装置

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