WO2016004938A1 - Verfahren zum betrieb eines nockenwellenverstellers und regelvorrichtung für einen nockenwellenversteller - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines nockenwellenverstellers und regelvorrichtung für einen nockenwellenversteller Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for the controlled operation of a camshaft adjuster, which comprises an actuator, in particular an electric motor, and a co-ordinating gearbox cooperating with the actuator. Furthermore, the invention relates to a control device for such a Nockenweilverstelier.
  • Oer invention is based on the object, the control of one of the phase adjustment between Nockenweile and crankshaft of an internal combustion engine serving camshaft adjuster .. especially at low speeds of the internal combustion engine, to develop over the cited prior art.
  • the Nockenweilverstelier has an actuator, and an adjusting with an adjustable shaft by the actuator.
  • it is the transmission of the camshaft adjuster about a three-shaft gear, for example, a fan pulley or a wave gear.
  • An actuator is preferably provided as an electric motor; In principle, this control strategy can also be used on hydraulic cam system adjustment systems.
  • the camshaft divider is part of a control loop, in the control loop is given a mechanical vibration capability, which is preventively counteracted by the regulation of the mechanical vibration.
  • the magnitude of the amplitude of the precipitate preferably reaches a maximum before a maximum of the oscillation that can be set in the control loop occurs.
  • the measure which counteracts the vibration to be understood as disturbance thus leads the disturbance ahead.
  • the variation of the manipulated variable can take place with a frequency which corresponds to the frequency of the mechanical oscillation in the control loop.
  • the phase shift between the periodically changing steep variable and the mechanical oscillation in the control loop is, for example, 2 to
  • a simple and yet effective model which is based on the elimination of vibrations, is the model of a mass oscillator, in particular a one-way or two-mass oscillator
  • a particularly simple control strategy with which mechanical mechanical vibrations in the control loop are preventively counteracted, provides that a manipulated variable generated by the control, based on at least approximately known properties of the control loop, is automatically corrected using at least one fixed correction parameter.
  • a correction parameter can for example be added directly to a manipulated variable to be output or indirectly act on a gain factor.
  • a reference model which reflects the physical properties of the camshaft adjuster.
  • Results generated using the reference model which permit conclusions about an anticipated change in the vibration condition of the camshaft adjuster and thus directly or indirectly connected mechanical components, are fed into the control loop in order to counteract mechanical vibrations in a preventive manner.
  • Another strategy that can be combined with the reference model-based regeneration strategy takes into account vibrations measured during control processes, which were detected in a period before the control process.
  • a prediction of a vibration can already be based on a single preceding oscillation period.
  • a plurality of oscillation periods with respect to phase, amplitude and / or frequency is evaluated in order to control the actuator of the camshaft adjuster in the immediately following period in such a way that further oscillations are wiped out as far as possible.
  • a frequency analysis which includes, for example, a Laplace transformation and / or a Fourier transformation, can be linked to the vibration measurement. This makes it possible, in particular, to tune the frequency of a correction signal fed into the control loop exactly to the frequency of a mechanical oscillation to be suppressed.
  • Nockenwefienversteller according to Fig. 1 comprehensive mechanical system and a preventive this vibrations counteracting, an actuator of the camshaft adjuster driving signal.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a camshaft adjuster 1 of an internal combustion engine, namely a diesel or gasoline engine, which comprises an actuator 2, namely an electric motor, and an adjusting gear 3.
  • actuator 2 namely an electric motor
  • adjusting gear 3 is a three-shaft gear, such as a swash plate gear or a wave gear.
  • the actuator 2 is linked to a Verstellwelie 4 with the Versteilgetriebe 3.
  • the adjusting mechanism 3 is connected on the output side to a camshaft 5, namely intake or exhaust camshaft, of the internal combustion engine, not shown further.
  • a camshaft 5 namely intake or exhaust camshaft, of the internal combustion engine, not shown further.
  • mechanical elasticities are given, which are symbolized in Fig. 1 m form a separate oscillatory component 6.
  • the elastic properties which occur during operation of the camshaft adjuster 1 spread over a plurality of functional components of the camshaft adjuster 1 and associated components including the camshaft 5.
  • a cam 7 on the camshaft 5 is used in a conventional manner of Operation of a gas exchange valve of the internal combustion engine Wester a donor wheel 8 is mounted on the camshaft 5: which is scanned by a sensor 9 to detect the rotation and Winkelsteliung the camshaft 5.
  • a signal supplied by the sensor 9 is detected and processed by a control unit 10.
  • the actuator 2 With the aid of the control unit 10, the actuator 2 is actuated in order to carry out a specific adjustment of the camshaft adjuster 1. The result of this adjustment is in turn detected by means of the sensor 9, so that a closed loop is formed.
  • this control loop is designed in such a way that mechanical vibration conditions which can occur in the arrangement shown in FIG. 1 are actively and proactively suppressed.
  • FIGS. 2 to 5 Each of the control devices shown in FIGS. 2 to 5 has an engagement, the basic features of which are illustrated in FIG. 6, depending on the crankshaft angle of the internal combustion engine in FIG. 6, below, a mechanical oscillation of the mechanical system illustrated in simplified form as sinusoidal oscillation 1, which includes the camshaft adjuster 1, recognizable in this oscillation is an undesirable, if possible suppressed vibration.
  • the actuator 2 is acted upon by the control unit 10 with a likewise oscillating signal, which is shown in Fig. 6 above.
  • the correction signal applied to the actuator 2 has an absolute minimum. Oer amount of the amplitude of the correction signal, with which the actuator 2 is driven, is thus at time T 1 maximum.
  • the time T 1 is well before a designated T 2 time at which the mechanical vibration amplitude is maximum.
  • the frequency of the correction signal generated by the control unit 10 coincides with the frequency of the mechanical vibration to be suppressed. While the correction signal of the mechanical oscillation would lag behind with conventional controls, the correction signal of the mechanical oscillation applied to the actuator 2 acts preventively as shown in FIG achieved mechanical vibrations. This is true even if the vibrations, unlike in Fig. 6, are not sinusoidal.
  • FIG. 1 A simple variant of a control circuit that can be realized within the arrangement according to FIG. 1 is shown in FIG.
  • the control unit 10 in this case comprises a controller designated 11 and a correction element designated 12.
  • the designated in Fig. 2 with 13 controlled system includes the electric camshaft adjuster 1 a.
  • Time-dependent quantities are denoted by w (t), y (t), e (t), p (t), z (t) and ⁇ (0 in Fig. 2.
  • the reference variable w (t) of the control loop is one Angle of the camshaft 5 or by a size in which the angular position and / or angle change of the cam 5 enters.
  • the reference variable w (t) is not fed directly to the controller 11. Rather, a dashed line in Fig.
  • the regulating devices according to FIGS. 3 to 5 can also be used in the entire rotational speed range of the internal combustion engine having the camshaft adjuster 1.
  • a link is established between the reference variable w (t) and a reference module 16, softer as well the controller 11 may be realized within the control unit 10.
  • the output value y * (t) calculated using the reference model should correspond to the actual controlled variable y (t) present at the output of the controlled system 13.
  • the quantities y * (t) and y (t) are fed to a comparison element 17.
  • the quantity s (t) output by the compensation element 17 is fed to an adaptation device 18, which represents a further component of the control unit 10.
  • the adaptation device 18 is. comparable to the correction element 12 of FIG. 2, associated with the controller 11.
  • the control according to FIG. 3 is operated such that the differential value e (t) processed by the adaptation device 18 is minimal.
  • the reference model stored in the reference block 16 can in the simplest case a simple undamped
  • the signal e (t) output by the subtractor 15 is supplied not only to the controller 11 but also to an observation module 19, which is integrated in the control unit 10.
  • an observation module 19 which in particular evaluates the phase, amplitude and frequency of the signal e (t)
  • a vibration signal v (t) is fed to a further difference former 21 via a feedforward control 20, which is connected between the controller 11 and the controlled system 13.
  • the signal x (t) output by the difference former 21 and fed to the controlled system 13 as a manipulated variable acts on an undesired oscillating signal z (t) ; which also acts on the controlled system 13, contrary, so that the output side of the controlled system 13 detectable signal y (t) is largely free of unwanted vibrations.
  • the variant of the control according to FIG. 5 differs from the variant according to FIG. 4 in that, starting from the feedforward control 20, a feedback to the observation module 19 is established via an overlay element 22.
  • the overlaying element 22 thus outputs the output signal from the feedforward control 20 , oscillating signal v (t) with the controller 11 supplied signal e (t) linked.
  • known frequency analysis methods such as Laplace transformation or Fourier transformation can be used.
  • the frequency which can be taken from the signal e (t) and which reproduces an oscillation within the controlled system 13 is available in order to use

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Abstract

Verfahren zum geregelten Betrieb eines Nockenwellenverstellers (1), welcher einen Aktor (2), insbesondere Elektromotor, und ein Verstellgetriebe (3) umfasst, wobei der Nockenwellenversteller (1) Bestandteil eines Regelkreises ist und die Regelung einer mechanischen Schwingung im Regelkreis präventiv entgegenwirkt.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Nockenweltenverstellers und Regelvorrichtung für einen Nockenweilenverstelier
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum geregelten Betrieb eines Nockenwellenvers- tellers, welcher einen Aktor, insbesondere Etektromotor, sowie ein mit dem Aktor zusammenwirkendes Versteilgetriebe umfasst. Weiter betrifft die Erfindung eine Regel- vorrichtung für einen solchen Nockenweilenverstelier.
Verfahren zum geregelten Betrieb von elektrischen Nockenwellenverstellern sind zum Beispiel aus der WO 2005/047657 A2 sowie aus der EP 1 573 177 B1 bekannt. Beim Betrieb eines Nockenwellenverstellers sind danach beispielsweise Posttionssignale sowie Signale, welche eine Winkelgeschwindigkeit wiedergeben, in einem Regelkreis ruckfuhrbar. Ein beispielsweise als Taumelscheibengetriebe ausgebildetes Getriebe eines Nockenwellenverstellers fungiert hierbei als Regelstrecke innerhalb des Regel- kreises, Bei der Regelung kann es sich zum Beispiel um eine Zustandsregelung handeln.
Oer Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelung eines der Phasenverstellung zwischen Nockenweile und Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine dienenden No- ckenwellenverstellers.. insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, gegenober dem genannten Stand der Technik weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Nockenwellenverstellers gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Regelvorrichtung für ei- nen solchen Nockenweilenverstelier gemäß Anspruch 10. Im Folgenden im Zusammenhang mit der Regelvorrichtung erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für das Betriebsverfahren und umgekehrt.
Der Nockenweilenverstelier weist einen Aktor auf, sowie ein Verstellgetriebe mit einer durch den Aktor verstellbaren Welle. Insbesondere handelt es sich bei dem Getriebe des Nockenwellenverstellers um ein Drei-Wellen-Getriebe, beispielsweise ein Tau- melscheibengetriebe oder ein Wellgetriebe. Ais Aktor ist vorzugsweise ein Elektromotor vorgesehen; prinzipiell kann diese Regelstrategie auch an hydraulischen Nocken- welienverstellsystemen eingesetzt werden.
in jedem Fall ist der Nockenwelienversteiler Bestandteil eines Regelkreises, im Regelkreis ist eine mechanische Schwingungsfähigkeit gegeben, wobei durch die Rege- lung der mechanischen Schwingung präventiv entgegengewirkt wird.
In Verfahrensvarianten, bei denen eine Stellgröße im Regelkreis periodisch variiert wird, erreicht der Betrag der Amplitude der Steilgröl!« vorzugsweise ein Maximum, bevor ein Maximum der im Regelkreis feststeilbaren Schwingung auftritt. Die Maßnahme, weiche der als Störung zu verstehenden Schwingung entgegenwirkt, eilt somit der Störung voraus. Hierbei kann die Variation der Stellgröße mit einer Frequenz er- folgen, weiche der Frequenz der mechanischen Schwingung im Regelkreis entspricht. Die Phasenverschiebung zwischen der sich periodisch ändernden Steilgröße und der mechanischen Schwingung im Regelkreis beträgt dabei beispielsweise 2 bis
180 Grad. Ein einfaches und dennoch wirksames Modell, welches der Tilgung von Schwingungen zugrunde gelegt wird, ist das Modell eines Massenschwingers, insbe- sondere eines Einmassenschwingers oder Zweimassenschwingers
Eine besonders einfache Regelstrategie, mit weicher mechanischen Schwingungen im Regelkreis präventiv entgegengewirkt wird, sieht vor, dass eine von der Regelung generierte Stellgröße, basierend auf zumindest annähernd bekannten Eigenschaften des Regelkreises, unter Anwendung mindestens eines festen Korrekturparameters automatisch korrigiert wird. Ein Korrekturparameter kann hierbei beispielsweise direkt zu einer auszugebenden Stellgröße addiert werden oder indirekt auf einen Verstärkungsfaktor einwirken.
Gemäß einer verfeinerten Regeistrategie wird von einem Referenzmodell ausgegangen, weiches physikalische Eigenschaften des Nockenwellenverstellers wiedergibt. Unter Nutzung des Referenzmodells generierte Ergebnisse, die Aussagen über eine voraussichtliche Änderung des Schwingzustands des Nockenwellenverstellers sowie damit direkt oder indirekt verbundener mechanischer Komponenten zulassen, werden in den Regelkreis eingespeist, um mechanischen Schwingungen präventiv entgegen- zuwirken.
Eine weitere Regeistrategie, die mit der Referenzmodell-basierten Regeistrategie kombinierbar ist. berücksichtigt bei Regelvorgängen gemessene Schwingungen, welche in einem Zeitraum vor dem Regelvorgang delektiert wurden. Im Extremfall kann eine Prognose einer Schwingung bereits auf einer einzigen vorhergehenden Schwingungsperiode basieren. Vorzugsweise wird jedoch eine Mehrzahl von Schwingungsperioden bezüglich Phase, Amplitude und/oder Frequenz ausgewertet, um den Aktor des Nockenwellenverstellers im unmittelbar folgenden Zeitraum derart anzusteuern, dass weitere Schwingungen weitestmöglich getilgt werden. Mit der Schwingungsmes- sung kann hierbei eine Frequenzanaiyse verknüpft sein, weiche zum Beispiel eine Laplace-Transformation und/oder eine Fourier-Transformation einschließt. Hiermit ist es insbesondere möglich, die Frequenz eines in den Regelkreis eingespeisten Korrektursignals exakt auf die Frequenz einer zu unterdrückenden mechanischen Schwingung abzustimmen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung naher erläutert. Hierin zeigen, teilweise schematisiert:
Fig. 1 einen in einen Regelkreis eingebundenen elektrischen Nockenwellen- versteller,
Fig. 2 bis 5 verschiedene Ausgestaltungen der Regelung des Nockenwellenverstellers nach Fig. 1,
Fig. 6 grundsätzliche Zusammenhänge zwischen Schwingungen in einem den
Nockenwefienversteller nach Fig. 1 umfassenden mechanischen System und einem diesen Schwingungen präventiv entgegenwirkenden, einen Aktor des Nockenwellenverstellers ansteuernden Signal.
In Fig. 1 ist schematisch ein Nockenwellenversteller 1 einer Brennkraftmaschine, näm- lieh eines Diesel- oder Ottomotors, dargestellt, welcher einen Aktor 2, nämlich Elektromotor, sowie ein Verstellgetriebe 3 umfasst. Beim Versteligetriebe 3 handelt es sich um ein Drei-Wellen-Getriebe, beispielsweise ein Taumelscheibengetriebe oder ein Wellgetriebe. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Nockenwellenverstellers 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik sowie auf die WO 2004/027223 A1 verwiesen.
Der Aktor 2 ist Ober eine Verstellwelie 4 mit dem Versteilgetriebe 3 verknüpft. Das Verstellgetriebe 3 wiederum ist ausgangsseitig mit einer Nockenwelle 5, nämlich Ein- tass- oder Auslassnockenwelle, der nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine verbunden. Im Kraftfluss vom Aktor 2 über das Verstellgetriebe 3 zur Nockenwelle 5 sind mechanische Elastizitäten gegeben, welche in Fig. 1 m Form einer gesonderten schwingungsfähigen Komponente 6 symbolisiert sind. Tatsächlich verteilen sich die elastischen Eigenschaften, welche beim Betrieb des Nockenwellenverstellers 1 zu Tage treten, auf eine Mehrzahl funktionaler Komponenten des Nockenwellenverstel- lers 1 sowie damit verbundener Bauteile einschließlich der Nockenwelle 5. Ein Nocken 7 auf der Nockenwelle 5 dient in an sich bekannter Weise der Betätigung eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine Wester ist auf der Nockenwelle 5 ein Geberrad 8 befestigt: welches durch einen Sensor 9 abgetastet wird, um die Drehung und Winkelsteliung der Nockenwelle 5 zu erfassen.
Ein vom Sensor 9 geliefertes Signal wird von einer Steuerungseinheit 10 erfasst und verarbeitet- Mit Hilfe der Steuerungseinheit 10 wird der Aktor 2 angesteuert, um eine bestimmte Einstellung des Nockenwellenverstellers 1 vorzunehmen. Das Ergebnis dieser Einstellung wird wiederum mittels des Sensors 9 erfasst, sodass ein geschlos- sener Regelkreis gebildet ist. Dieser Regelkreis ist, wie im Folgenden anhand der Fig. 2 bis 6 beispielhaft erläutert wird, derart gestaltet, dass mechanische Schwingun- gen, welch© in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung auftreten können, aktiv und vorausschauend unterdrückt werden.
Jede der in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Regelungsvorrichtungen weist ein Verhaften auf, dessen Grundzüge in Fig. 6 veranschaulicht sind, in Abhängigkeit vom Kurbelwei- ienwinkel der Brennkraftmaschine ist in Fig. 6 unten eine vereinfacht als Sinusschwingung dargestellte mechanische Schwingung des mechanischen Systems nach Fig. 1 , welches den Nockenwellenversteller 1 umfasst, erkennbar Bei dieser Schwingung handelt es sich um eine unerwünschte, nach Möglichkeit zu unterdrückende Schwin- gung. Um dies zu erreichen, wird mit Hilfe der Steuerungseinheit 10 der Aktor 2 mit einem ebenfalls oszillierenden Signal beaufschlagt, welches in Fig. 6 oben gezeigt ist.
Zum Zeitpunkt T1 weist das auf den Aktor 2 aufgegebene Korrektursignal ein absolutes Minimum auf. Oer Betrag der Amplitude des Korrektursignals, mit welchem der Aktor 2 angesteuert wird, ist damit zum Zeitpunkt T1 maximal. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, liegt der Zeitpunkt T1 deutlich vor einem mit T2 bezeichneten Zeitpunkt, zu welchem die mechanische Schwingungsamplitude maximal ist Die Frequenz des durch die Steuerungseinheit 10 erzeugten Korrektursignals stimmt mit der Frequenz der zu unterdrückenden mechanischen Schwingung überein. Während mit herkömmlichen Regelungen das Korrektursignal der mechanischen Schwingung hinterherhinken würde, wirkt das «n der Vorrichtung nach Fig. 1 auf den Aktor 2 aufgebrachte Korrektursignal der mechanischen Schwingung, wie aus Fig. 6 hervorgeht, präventiv entgegen Auf diese Weise wird eine besonders effiziente Unterdrückung von mechanischen Schwingungen erreicht. Dies gilt auch dann, wenn die Schwingungen, anders als in Fig. 6 gezeigt, nicht sinusförmig sind.
Eine einfache Variante eines innerhalb der Anordnung nach Fig. 1 realisierbaren Regelkreises ist in Fig. 2 dargestellt. Die Steuerungseinheit 10 umfasst hierbei einen mit 11 bezeichneten Regler sowie ein mit 12 bezeichnetes Korrekturelement. Die in Fig. 2 mit 13 bezeichnete Regelstrecke schließt den elektrischen Nockenwellenversteller 1 ein. Zeitabhängige Größen sind in Fig. 2 mit w(t), y(t), e(t), p(t), z(t) und ξ(0 bezeichnet. Bei der Führungsgröße w(t) des Regelkreises handelt es sich um einen Winkel der Nockenwelle 5 oder um eine Größe, in die die Winkelstellung und/oder Winkeländerung der Nockenweife 5 eingeht Die Führungsgröße w(t) wird nicht direkt dem Regler 11 zugeführt. Vielmehr ist eine in Fig. 2 gestrichelt angedeutete Verknüpfung zwischen der Führungsgröße w(t) und dem Korrekturelement 12 hergestellt. Ein Ausgangssignai des Korrekturelementes 12. in Fig. 2 ebenfalls gestrichelt dargestellt, wird zusammen mit der Führungsgröße w(t) einem Summenbildner 14 zugeführt. Auf diese Weise wird eine modifizierte Führungsgröße bereitgestellt, weiche einem Differenzbildner 15 zugeführt wird, der in an sich üblicher Weise mit dem Regler 11 verknüpft ist. Die Ausgabe des Korrekturelementes 12 ist weiter abhängig von zeitabhän- gigen Größen z(t) und ξ(t), die auch auf die Regelstrecke 13 wirken. Im Übrigen wirkt die vom Regier 11 ausgegebene Größe u(t) auf die Regelstrecke 13 ein. Die mit y(t) bezeichnete Regelgröße, weiche mittels des Sensors 9 erfassbar ist, wirkt in prinzipiell bekannterWeise über den Differenzbildner 15 auf den Regler 11 ein, sodass der Regelkreis geschlossen ist.
insgesamt werden mit der Regelvorrichtung nach Fig. 2 auf Basis eines bekannten Systemverhaltens feste Parameter dem Regler 11 überlagert. Durch diese mit Hilfe des Korrekturelementes 12 vorgenommene Überlagerung wird ein sich periodisch änderndes Korrektursignal p(t). weiches Einfluss auf die vom Regler 11 ausgegebene Stellgröße u(t) hat, derart generiert, dass korrigierende Eingriffe des Reglers 11 innerhalb des Regelkreises zeitlich vorgezogen werden, um vorauseilend einer
Aufschwingung mechanischer Komponenten in der Anordnung nach Fig. 1 entgegenzuwirken. Diese präventive Schwingungsbekämpfung wirkt besonders effizient bei niedrigen Drehzahlen der den Nockenwellenversteller 1 aufweisenden Brennkraftma- schine.
Ebenso wie die Regelvorrichtung nach Fig. 2 sind auch die Regelvorrichtungen nach den Fig. 3 bis 5 im gesamten Drehzahlbereich der den Nockenwellenversteller 1 aufweisenden Brennkraftmaschine nutzbar.
In der Variante des Regelkreises nach Fig. 3 ist eine Verknüpfung hergestellt zwischen der Führungsgröße w(t) und einem Referenzbaustein 16, weicher ebenso wie der Regler 11 innerhalb der Steuerungseinheit 10 realisiert sein kann. Eine zeitabhängige Ausgangsgröße des Referenzbausteins 16, der ein sogenanntes Referenzmodell abbildet, ist mit y*(t) bezeichnet. Idealerweise sollte der unter Nutzung des Referenzmodells berechnete Ausgangswert y*(t) der tatsächlich am Ausgang der Regelstre- cke 13 vorliegenden Regelgröße y(t) entsprechen. Um festzustellen, inwieweit dies gegeben ist, werden die Größen y*(t) und y(t) einem Vergleichselement 17 zugeführt. Die vom Vergieichselement 17 ausgegebene Größe s(t) wird einer Adaptionseinrich- tung 18 zugeführt, welche eine weitere Komponente der Steuerungseinheit 10 darstellt. Die Adaptionseinrichtung 18 ist. vergleichbar mit dem Korrekturelement 12 nach Fig. 2, mit dem Regler 11 verknüpft.
Die Regelung nach Fig. 3 wird derart betrieben, dass der von der Adaptionseinrichtung 18 verarbeitete Differenzwert e(t) minimal ist. Das im Referenzbaustein 16 hinterlegte Referenzmodell kann im einfachsten Fall ein einfacher ungedämpfter
Einmassenschwinger sein.
im Unterschied zu den Regelungen nach den Fig. 2 und 3 weiche von bekannten, festen Eigenschaften des den Nockenwellenverstelier 1 aufweisenden schwingungsfähigen Systems ausgehen, wird bei den Anordnungen nach den Fig. 4 und 5 das tat- sächliche Verhalten des gegebenen schwingungsfähigen Systems ausgewertet.
Gemäß Fig. 4 wird das vom Differenzbildner 15 ausgegebene Signal e(t) nicht nur dern Regier 11, sondern auch einem Beobachtungsmoduf 19 zugeleitet, weiches in die Steuerungseinheit 10 integriert ist. Mit Hilfe des Beobachtungsmoduls 19. welches insbesondere Phase, Amplitude und Frequenz des Signais e(t) auswertet, wird Über eine Vorsteuerung 20 ein Schwingungssignal v(t) einem weiteren Differenzbildner 21 zugeführt, der zwischen den Regler 11 und die Regelstrecke 13 geschaltet ist. Das vom Differenzbildner 21 ausgegebene, der Regelstrecke 13 als Stellgröße zugeführte Signal x(t) wirkt einem unerwünschten oszillierenden Signal z(t); welches ebenfalls auf die Regelstrecke 13 einwirkt, entgegen, sodass das ausgangsseitig der Regelstrecke 13 detektierbare Signal y(t) weitgehend frei von nicht erwünschten Schwingungen ist. Die Variante der Regelung gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von der Variante gemäß* Fig. 4 dadurch, dass ausgehend von der Vorsteuerung 20 über ein Überlagerungselement 22 eine Rückkopplung zum Beobachtungsmodul 19 aufgebaut ist Durch das Überlager ungselement 22 wird somit das von der Vorsteuerung 20 ausgegebene, oszillierende Signal v(t) mit dem dem Regler 11 zugeführten Signal e(t) verknüpft. Zur Frequenzbestimmung mittels des Beobachtungsmoduls 19 können an sich bekannte Frequenzanalyseverfahren wie Laplace-Transformation oder Fourier-Transformation genutzt werden.
Solange die von der Vorsteuerung 20 ausgegebene Größe v(t) noch eine unbekannte oder falsch gewählte Frequenz aufweist, steht die dem Signal e(t) entnehmbare Frequenz, welche eine Schwingung innerhalb der Regelstrecke 13 wiedergibt, zur Verfügung, um mit Hilfer des Beobachtungsmoduis 19 Parameter des als Korrektursignals verwendeten Signals v(t) zu bestimmen. Jede Änderung des störenden: auf die Regeistrecke 13 einwirkenden Signais z(t) zieht eine Änderung des Signals e(t) und damit auch eine Änderung des präventiv eingespeisten, korrigierenden Signals v(t) nach sich. Insgesamt werden damit Schwingungen tn der Regelstrecke 13 sehr wirksam unterdrückt, was sich insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine vorteilhaft auf die Eigenschaften des Nockenwellenverstellers 1 auswirkt.
Bezuqgzelchenliate
T1, T2 Zeitpunkte
e(t). p(t), v(t), w(t), y(t), y*(t), z(t), ε(t), ξ(t) Größen (zeitabhängig)
1 Nockenwellenversteller
2 Aktor
3 Verstellgetriebe
4 Versteltwelle
5 Nockenwelle
6 Komponente
7 Nocken
8 Geberrad
9 Sensor
10 Steuerungseinheit
11 Regler
12 Korrekturelement
13 Regelstrecke
14 Summenbildner
16 Differenzbildner
16 Referenzbaustein
17 Vergletchsetement
18 Adaptionseinrichtung
19 Beobachtungsmodui
20 Vorsteuerung
21 Differenzbildner
22 Öberlagerungselement

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Nockenwellenverstellers (1), welcher einen
Aktor (2) und ein Versteilgetriebe (3) umfasst, wobei der Nockenwellen versteller (1) Bestandteil eines Regelkreises ist. dadurch gekennzeichnet, dass durch die Regelung einer mechanischen Schwingung im Regelkreis präventiv entgegengewirkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude einer sich periodisch ändernden Steilgröße (x(t)) bereits vor Erreichen einer maximalen, im Regelkreis auftretenden Schwingungsamplitude maximiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße (x(t)) mit einer Frequenz variiert wird, welche der Frequenz der mechanischen Schwingung im Regelkreis entspricht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass die Phasenverschiebung zwischen der sich periodisch ändernden Stellgröße (x(t)) und der mechanischen Schwingung im Regelkreis mindestens 2° und höchstens 180° beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße (x(t)) auf Basis eines Modells eines Massenschwingers generiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Regelung generierte Stellgröße (x(t)}. basierend auf bekannten Eigenschaften des Regelkreises, unter Anwendung mindestens eines festen Korrekturparameters automatisch korrigiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Regelung generiertes Korrektursignal (p(t)), basierend auf einem physikalische Eigenschaften des Nockenwellenverstellers (1) wiedergebenden Referenzmodell, automatisch korrigiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Regelung generiertes Korrektursignal (p(t): v(t)). basierend auf ei- nem gemessenen Verhalten des Nockenwellenverstellers (1), automatisch korrigiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Verhaltens des Nockenwellenverstellers (1) eine Schwingungsmessung um- fasst und auf Basis dieser Schwingungsmessung eine Frequenzanalyse durchgeführt wird.
10. Regelvorrichtung für einen Nockenwellenversteller (1), ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.
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