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DE10222680A1 - Verfahren und Einrichtung zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Motorventils - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Motorventils

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DE10222680A1
DE10222680A1 DE10222680A DE10222680A DE10222680A1 DE 10222680 A1 DE10222680 A1 DE 10222680A1 DE 10222680 A DE10222680 A DE 10222680A DE 10222680 A DE10222680 A DE 10222680A DE 10222680 A1 DE10222680 A1 DE 10222680A1
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initial
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valve
value
actuation time
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Yong-Jung Park
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Original Assignee
Hyundai Motor Co
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Publication date
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Abstract

Sobald eine Soll-Ansteuerzeit bestimmt worden ist, wird ein aktuelles Tastverhältnis eines Elektromagneten zunächst aufgrund eines gelernten Anfangswerts verstellt und dann allmählich weiter verstellt, bis eine aktuelle Ventilansteuerzeit der Soll-Ansteuerzeit entspricht. Der Anfangswert wird aus einem gelernten anfänglichen Vorstellwert und einem gelernten anfänglichen Rückstellwert aus einem Kennlinienfeld gewählt, das als unabhängige Variablen die Temperatur eines Fluids und die Spannung einer Batterie umfasst.

Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum zeitlichen Steuern eines Ventils eines Motors.
  • Eine Wärmekraftmaschine ist eine Einrichtung zum Erzeugen von Leistung durch Aufnahme von Luft und Treibstoff und deren Verbrennung in einer Verbrennungskammer. Die Maschine ist mit einem Einlassventil zum Einlassen der Luft und des Treibstoffs in die Verbrennungskammer und mit einem Auslassventil zum Auslassen des verbrannten Gases aus der Verbrennungskammer versehen. Das Einlassventil und das Auslassventil werden üblicherweise durch eine oder mehrere Nockenwellen angetrieben.
  • Die bevorzugteste Ansteuerzeit des Ventils (im Folgenden als Soll-Ansteuerzeit bezeichnet) kann jedoch von der Motordrehzahl, der Motorlast usw. abhängen. Deshalb wurden in jüngerer Zeit Einrichtungen zum variablen Einstellen der Ventilansteuerzeit (VVT: variable valvetiming) entwickelt, bei denen die Drehung der Nockenwelle bezüglich der Drehung der Kurbelwelle nicht festgelegt ist und die Nockenwelle innerhalb eines vorgegebenen Bereichs eine Relativdrehbewegung vollführt.
  • Eine Einrichtung zum kontinuierlich variablen Einstellen der Ventilansteuerzeit (CVVT: continuously variable valvetiming), eine besondere Art von VVT-Einrichtung, kann innerhalb jenes Bereichs die Ventilansteuerzeit kontinuierlich verändern.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein herkömmliches Anordnungsschema für eine Einrichtung zum kontinuierlich variablen Einstellen der Ventilansteuerzeit beschrieben.
  • Eine herkömmliche Einrichtung zum kontinuierlich variablen Einstellen der Ventilansteuerzeit umfasst ein Nockenzahnrad 180, an das von einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle über eine Vorrichtung wie einen (nicht dargestellten) Zahnriemen ein Drehmoment geliefert wird.
  • Innerhalb des Nockenzahnrads 180 ist ein in Kammern 190 und 195 unterteilter Hohlbereich ausgebildet, und in dem Hohlbereich ist eine mit der (nicht dargestellten) Nockenwelle verbundene Schaufel 182 angeordnet.
  • Dementsprechend ist der Hohlbereich durch die Schaufel 182 in eine Vorstellkammer 190 und eine Rückstellkammer 195 unterteilt, und zu diesen Kammern ist jeweils ein Hydraulikkanal in der Weise ausgebildet, dass durch die Hydraulikkanäle ein hydraulisches Fluid in die Kammern 190 und 195 strömen kann.
  • Fig. 1 zeigt, dass das Nockenzahnrad 180 sich im Uhrzeigersinn dreht.
  • Wenn Hydraulikfluid in die Vorstellkammer 190 strömt, dreht sich die Schaufel 182 bezüglich der Drehung des Nockenzahnrads 180 in eine voreilende Richtung. Dementsprechend wird der Drehwinkel der mit der Schaufel 182 verbundenen Nockenwelle ebenfalls nach vorne verstellt und somit die Ventilansteuerzeit vorverlegt.
  • Wenn andererseits Hydraulikfluid in die Rückstellkammer 195 strömt, dreht sich die Schaufel 182 bezüglich der Drehung des Nockenzahnrads 180 in eine nacheilende Richtung.
  • Dementsprechend wird der Drehwinkel der Nockenwelle ebenfalls zurückverlegt und somit die Ventilansteuerzeit verzögert.
  • Hydraulikdruck, der von einer Hydraulikpumpe 175 erzeugt wird, wird der Vorstellkammer 190 und der Rückstellkammer 195 über ein Proportionalventil 160 zugeführt, durch das die Hydraulikdruckzufuhr eingestellt wird.
  • Das Proportionalventil 160 wird durch einen pulsbreitenmodulierten Elektromagneten 155 gesteuert, und der Elektromagnet 155 wird durch eine elektronische Steuereinheit (ECU: electronic control unit) 150 in der Weise gesteuert, dass durch Steuerung des Tastverhältnisses des Elektromagneten 155 die Ventilansteuerzeit kontinuierlich eingestellt werden kann.
  • Um die Ventilansteuerzeit auf die Soll-Ansteuerzeit zu stellen, muss die elektronische Steuereinheit 150 das Tastverhältnis auf einen Wert einstellen, der der Soll- Ansteuerzeit entspricht. Zu diesem Zweck verstellt die elektronische Steuereinheit 150 nach dem Stand der Technik wiederholt das Tastverhältnis des Elektromagneten 155 um einen vorgegebenen Wert, bis die Soll-Ansteuerzeit erreicht ist.
  • Gemäß dieser einfachen Methode zum Einstellen der Ventilansteuerzeit wird jedoch viel Zeit verbraucht, bis die Ventilansteuerzeit schließlich auf ihren Sollwert eingestellt ist, und wenn der vorgegebene Änderungswert als hoher Wert gewählt ist, kann eine abrupte Änderung der Ventilansteuerzeit leicht eine Fehlzündung verursachen.
  • Fig. 2 zeigt Beispiele für Kennlinien der Ventilansteuerzeit als Funktion des Tastverhältnisses des Elektromagneten 155 hinsichtlich einer Mehrzahl von Öltemperaturen.
  • In Fig. 2 bedeutet die horizontale Achse das Tastverhältnis eines Elektromagneten, und die vertikale Achse bedeutet die Ventilansteuerzeit.
  • Die Fluidmenge, die unter der Kontrolle des Elektromagneten 155 in die Vorstellkammer 190 und die Rückstellkammer 195 strömt, hängt von der Fluidtemperatur und der Batteriespannung ab.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die sich ergebende Ventilansteuerzeit nicht proportional zu dem sich ändernden Tastverhältnis des Elektromagneten 155, sondern ihre Abhängigkeit bildet eine Kurve mit einem flachen Bereich in der Nähe einer bestimmten Ventilansteuerzeit.
  • Somit können wir zum Beispiel aus der Kurve, die zu einer Fluidtemperatur von -20 Grad Celsius gehört, erkennen, dass die sich ergebende Ventilansteuerzeit sich im wesentlichen nicht ändert, wenn das Tastverhältnis wiederholt von einem Punkt A zu einem Punkt B erhöht und dann zurückgeführt wird. Dies bedeutet, dass vom Punkt A zum Punkt B und zurück die Einstellung der Ventilansteuerzeit träge reagiert.
  • Wenn wir jedoch den vorgegebenen Änderungsbetrag vergrößern, büßt die Einstellung der Ventilansteuerzeit ihre Genauigkeit ein. Und wenn das Tastverhältnis abrupt unter den Punkt 8 geändert wird, kommt es in dem Fall, dass die Soll- Ansteuerzeit in der Nähe des Punkts B liegt, zu einer plötzlichen Verzögerung, die eine Fehlzündung verursachen kann.
    • Kurzfassung der Erfindung
  • Dementsprechend gibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zum kontinuierlich variablen Einstellen der Ventilansteuerzeit an, die eine schnellere und genauere Einstellung der Ansteuerzeit eines Motorventils ermöglichen.
  • Ein Beispiel für ein Verfahren zum Einstellen einer Ventilansteuerzeit gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst folgende Schritte:
    eine aktuelle Ventilansteuerzeit wird gemessen;
    eine Sollzeit zur Ansteuerung des Ventils wird bestimmt;
    ein aktuelles Tastverhältnis eines zum Ändern der Ventilansteuerzeit ausgebildeten Stellglieds wird zunächst um einen gelernten Anfangswert verstellt; und
    das aktuelle Tastverhältnis wird allmählich verstellt, bis die aktuelle Ventilansteuerzeit der Soll-Ansteuerzeit entspricht.
  • Das allmähliche Verstellen des aktuellen Tastverhältnisses kann durch folgende Schritte erreicht werden: eine aktuelle Ventilansteuerzeit wird erfasst; es wird bestimmt, ob die aktuelle Ventilansteuerzeit der Soll-Ansteuerzeit entspricht; und das aktuelle Tastverhältnis des Stellglieds wird um einen vorgegebenen Wert verstellt, wenn die aktuelle Ventilansteuerzeit nicht der Soll-Ansteuerzeit entspricht.
  • In dem Schritt, beidem bestimmt wird, ob die aktuelle Ventilansteuerzeit der Soll-Ansteuerzeit entspricht, wird die aktuelle Ventilansteuerzeit als der Soll-Ansteuerzeit entsprechend angesehen, wenn die aktuelle Ventilansteuerzeit innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die Soll-Ansteuerzeit liegt.
  • Zum Vervollständigen der Einstellung des aktuellen Tastverhältnisses wird das Erfassen einer aktuellen Ventilansteuerzeit in der Weise durchgeführt, dass das aktuelle Tastverhältnis allmählich verstellt wird. Das allmähliche Verstellen des aktuellen Tastverhältnisses endet, sobald die Ventilansteuerzeit der Soll-Ansteuerzeit entspricht.
  • Der gelernte Anfangswert wird vorzugsweise einem Kennlinienfeld entnommen, das unabhängige Variablen aufweist, zu denen die Temperatur eines Fluids gehört, das zur Steuerung der Ventilansteuerzeit verwendet wird.
  • Der Anfangswert wird vorzugsweise aus einer Mehrzahl von Werten gewählt, die einen anfänglichen Vorstellwert und einen anfänglichen Rückstellwert umfassen, wobei der anfängliche Vorstellwert ein anfänglicher Anpassungswert für den Fall ist, dass die Soll-Ansteuerzeit vor der aktuellen Ventilansteuerzeit liegt, und der anfängliche Rückstellwert ein anfänglicher Anpassungswert für den Fall ist, dass die Soll-Ansteuerzeit nach der aktuellen Ventilansteuerzeit liegt.
  • Die vorliegende Erfindung kann ferner in der Weise ausgeführt werden, dass sie folgende weitere Schritte aufweist: es wird bestimmt, ob eine Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist; der anfängliche Vorstellwert wird erlernt, wenn die Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist; der anfängliche Rückstellwert wird erlernt, wenn die Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist; und der anfängliche Vorstellwert und der anfängliche Rückstellwert werden gespeichert, so dass der Anfangswert vorzugsweise gelernt ist.
  • In dem Schritt, bei dem bestimmt wird, ob eine Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist, wird die Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts als erfüllt angesehen, wenn: die Temperatur eines Fluids, das zur Steuerung der Ventilansteuerzeit verwendet wird, innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt; eine Batteriespannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs liegt; und die aktuelle Ventilansteuerzeit innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereichs liegt.
  • Das Erlernen des anfänglichen Vorstellwerts kann umfassen, dass das aktuelle Tastverhältnis des Stellglieds iterativ um einen inkrementellen Vorstellwert verstellt wird, bis die Ventilansteuerzeit um mehr als einen vorgegebenen Zeitbetrag vorverlegt ist; und in diesem Fall wird der anfängliche Vorstellwert vorzugsweise gelernt als Differenz zwischen dem anfänglichen aktuellen Tastverhältnis vor der iterativen Anpassung und demjenigen iterativ eingestellten aktuellen Tastverhältnis, bei dem die Ventilansteuerzeit gerade noch nicht um mehr als den vorgegebenen Zeitbetrag vorverlegt ist.
  • Das Erlernen des anfänglichen Rückstellwerts kann umfassen, dass das aktuelle Tastverhältnis des Stellglieds iterativ um einen inkrementellen Rückstellwert verstellt wird, bis die Ventilansteuerzeit um mehr als einen vorgegebenen Zeitbetrag verzögert ist; und in diesem Fall wird der anfängliche Rückstellwert vorzugsweise gelernt als Differenz zwischen dem anfänglichen aktuellen Tastverhältnis vor der iterativen Anpassung und demjenigen iterativ eingestellten aktuellen Tastverhältnis, bei dem die Ventilansteuerzeit gerade noch nicht um mehr als den vorgegebenen Zeitbetrag verzögert ist.
  • Beim Speichern des anfänglichen Vorstellwerts und des anfänglichen Rückstellwerts werden die Anfangswerte vorzugsweise aufgrund von Parametern gespeichert, die die Fluidtemperatur und die Batteriespannung umfassen.
  • Ein Beispiel für eine im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nützliche Einrichtung zum Einstellen einer Ventilansteuerzeit weist folgende Merkmale auf:
    einen Ventilansteuerzeitsensor zum Erfassen einer Ventilansteuerzeit;
    eine Vorstellkammer und eine Rückstellkammer zum Vorverlegen bzw zum Verzögern der Ventilansteuerzeit durch Einströmen von Hydraulikfluid;
    eine Hydraulikpumpe zum Erzeugen von Hydraulikdruck entsprechend dem Lauf des Motors;
    ein Proportionalventil zum Steuern eines Anteils des erzeugten Hydraulikdrucks, der der Vorstellkammer und der Rückstellkammer zugeführt wird;
    ein Stellglied zum Steuern des Betriebs des Proportionalventils; und
    eine elektronische Steuereinheit zum Durchführen von vorgegebenen Anweisungen zum Steuern des Tastverhältnisses des Stellglieds, wobei die vorgegebenen Anweisungen zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrensbeispiels ausgebildet sind.
  • Die Einrichtung zum Einstellen einer Ventilansteuerzeit weist vorzugsweise folgende weitere Merkmale auf: einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur eines Fluids, das zur Einstellung der Ventilansteuerzeit verwendet wird; und einen Spannungssensor zur Erfassung einer Batteriespannung.
  • Die elektronische Steuereinheit kann durch einen oder mehrere Mikroprozessoren verwirklicht sein, in denen ein Programm zum Durchführen der vorgegebenen Anweisungen implementiert ist.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungsfiguren
  • Die beiliegenden Zeichnungen, die in die Anmeldungsunterlagen aufgenommen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundsätze der Erfindung:
  • Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum kontinuierlich variablen Einstellen der Ventilansteuerzeit nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 ist eine Darstellung von Beispielen für Kennlinien der Ventilansteuerzeit als Funktion des Tastverhältnisses eines zur Änderung der Ventilansteuerzeit ausgebildeten Elektromagneten, und zwar hinsichtlich einer Mehrzahl von Fluidtemperaturen; und
  • Fig. 3 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum kontinuierlich variablen Einstellen der Ventilansteuerzeit nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der 1b vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält eine Einrichtung zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Motorventils nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
    einen Temperatursensor 105 zum Erfassen der Temperatur eines Fluids, das zum Einstellen der Ventilansteuerzeit verwendet wird;
    einen Spannungssensor 110 zum Erfassen der Spannung einer Batterie 130;
    einen Ventilansteuerzeitsensor 115 zum Erfassen der Ventilansteuerzeit;
    eine Vorstellkammer 190 zum Vorverlegen der Ventilansteuerzeit durch Einströmen von Hydraulikfluid;
    eine Rückstellkammer 195 zum Verzögern der Ventilansteuerzeit durch Einströmen von Hydraulikfluid;
    eine Hydraulikpumpe 175 zum Erzeugen von Hydraulikdruck entsprechend dem Lauf des (nicht dargestellten) Motors;
    ein Proportionalventil 160 zum Steuern eines Anteils des erzeugten Hydraulikdrucks, der der Vorstellkammer 190 und der Rückstellkammer 195 zugeführt wird;
    einen Elektromagneten 155 zum Steuern des Betriebs des Proportionalventils 160; und
    eine elektronische Steuereinheit (ECU) 150 zum Steuern des Tastverhältnisses des Elektromagneten 155 aufgrund der Signale aus den Sensoren 105, 110 und 115.
  • Die Vorstellkammer 190 und die Rückstellkammer 195 sind wie folgt verwirklicht.
  • Ein in Kammern 190 und 195 unterteilter Hohlbereich ist in einem Nockenzahnrad 180 ausgebildet, an das von einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle über eine Vorrichtung wie einen (nicht dargestellten) Zahnriemen ein Drehmoment geliefert wird, und in dem Hohlbereich ist eine mit der (nicht dargestellten) Nockenwelle verbundene Schaufel 182 angeordnet.
  • Dementsprechend ist der Hohlbereich durch die Schaufel 182 in eine Vorstellkammer 190 und eine Rückstellkammer 195 unterteilt, und zu diesen Kammern ist jeweils ein Hydraulikkanal in der Weise ausgebildet, dass durch die Hydraulikkanäle ein Hydraulikfluid in die Kammern 190 und 195 strömen kann.
  • Fig. 1 zeigt, dass das Nockenzahnrad 180 sich im Uhrzeigersinn dreht.
  • Wenn Hydraulikfluid in die Vorstellkammer 190 strömt, dreht sich die Schaufel 182 bezüglich der Drehung des Nockenzahnrads 180 in eine voreilende Richtung. Dementsprechend wird der Drehwinkel der mit der Schaufel 182 verbundenen Nockenwelle ebenfalls nach vorne verstellt und somit die Ventilansteuerzeit vorverlegt.
  • Wenn andererseits Hydraulikfluid in die Rückstellkammer 195 strömt, dreht sich die Schaufel 182 bezüglich der Drehung des Nockenzahnrads 180 in eine nacheilende Richtung.
  • Dementsprechend wird der Drehwinkel der Nockenwelle ebenfalls zurückverlegt und somit die Ventilansteuerzeit verzögert.
  • Als Hydraulikfluid der erfindungsgemäßen Ausführungsform kann ein typisches, zum Schmieren des Motors verwendetes Motoröl eingesetzt werden.
  • Dementsprechend saugt die Hydraulikpumpe 175 Motoröl aus einer an der Motorunterseite befindlichen Ölwanne 170 an und liefert das Motoröl an das Proportionalventil 160. Der Fluidtemperatursensor 105 ist als Öltemperatursensor verwirklicht, der die Öltemperatur erfasst.
  • Der Ventilansteuerzeitsensor 115 kann als an der Nockenwelle angeordneter Hallsensor verwirklicht sein, für dessen Aufbau den Fachleuten mehrere Ausführungsformen ersichtlich sind.
  • Die elektronische Steuereinheit 150 kann als Mikroprozessor verwirklicht werden, der ein vorab geladenes Programm ausführt, wobei das vorab geladene Programm Anweisungen für ein Verfahren zum Einstellen der Ventilansteuerzeit nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Verfahren zum Einstellen der Ventilansteuerzeit nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unten näher beschrieben.
  • Die elektronische Steuereinheit 150 und das vorab geladene Programm sind vorzugsweise so leistungsfähig, dass sie eine höhere Auflösung als 0,0007 Grad der Kurbelwinkeländerung bieten, unter Berücksichtigung der Tatsache, dass der Motor im allgemeinen im Bereich von 30 bis 6000 Umdrehungen pro Minute arbeitet.
  • Die elektronische Steuereinheit 150 speichert Kennlinienfelder des anfänglichen Vorstellwerts und des anfänglichen Rückstellwerts bezüglich der unabhängigen Variablen Fluidtemperatur, Batteriespannung und aktuelles Tastverhältnis. Der anfängliche Vorstellwert ist ein Wert, um den das Tastverhältnis des Elektromagneten 155 zu Beginn geändert wird, um die Ventilansteuerzeit vorzuverlegen, und der anfängliche Rückstellwert ist ein Wert, um den das Tastverhältnis des Elektromagneten 155 zu Beginn geändert wird, um die Ventilansteuerzeit zu verzögern.
  • Das Proportionalventil 160 arbeitet in der Weise, dass wenn das Tastverhältnis des Elektromagneten 155 0% oder 100% beträgt, nur die Vorstellkammer 190 bzw nur die Rückstellkammer 195 mit Hydraulikdruck versorgt wird, und wenn das Tastverhältnis des Elektromagneten 155 innerhalb dieses Bereichs verändert wird, Hydraulikdruck sowohl an die Vorstellkammer 190 als auch an die Rückstellkammer 195 gemäß einer dem Tastverhältnis entsprechenden Aufteilung geliefert wird.
  • Einzelheiten eines solchen Proportionalventils sind dem einschlägigen Fachmann bekannt und werden daher in den vorliegenden Unterlagen nicht beschrieben.
  • Der Elektromagnet 155 kann als beliebige Art von tastverhältnisgesteuertem Elektromagneten verwirklicht werden, bevorzugt wird jedoch ein pulsbreitenmodulierbarer Typ verwendet.
  • Die elektronische Steuereinheit 150 liefert elektrische Leistung aus der Batterie an den Elektromagneten 155, um diesen zu steuern, und dementsprechend erleichtert der Elektromagnet 155 die Einstellung des hydraulischen Steuerdrucks durch das Proportionalventil 160 in der Weise, dass das Proportionalventil 160 den Hydraulikdruck an die richtige Stelle zu leiten vermag.
  • Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zum Einstellen der Ventilansteuerzeit gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher beschrieben.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt, ermittelt die elektronische Steuereinheit 150 in einem Schritt S310 die aktuelle Ventilansteuerzeit und bestimmt aufgrund des augenblicklichen Betriebszustands des Motors eine bevorzugteste Ventilansteuerzeit (nachstehend als Soll-Ansteuerzeit bezeichnet).
  • Einzelheiten des Schritts S310 werden nicht näher beschrieben, da die Soll-Ansteuerzeit durch einen einschlägigen Fachmann ohne weiteres bestimmt werden kann und nicht als solche Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
  • Zur Bestimmung der Soll-Ansteuerzeit werden die Fluidtemperatur und die Batteriespannung gemessen, und die elektronische Steuereinheit 150 findet in Schritt S315 aufgrund der Fluidtemperatur und der Batteriespannung aus dem Kennlinienfeld einen der aktuellen Ventilansteuerzeit zugeordneten gelernten Anfangswert.
  • Die elektronische Steuereinheit 150 ändert dann in Schritt S320 das aktuelle Tastverhältnis des Elektromagneten 155 um den aufgefundenen gelernten Anfangswert.
  • Der Anfangswert wird aus einer Mehrzahl von Werten aufgefunden, die einen anfänglichen Vorstellwert und einen anfänglichen Rückstellwert umfassen, wobei der anfängliche Vorstellwert als Anfangswert der Tastverhältnisverstellung verwendet wird, wenn die Soll-Ansteuerzeit vor der aktuellen Ventilansteuerzeit liegt, und der anfängliche Rückstellwert als Anfangswert der Tastverhältnisverstellung verwendet wird, wenn die Soll-Ansteuerzeit nach der aktuellen Ventilansteuerzeit liegt.
  • In dem Fall, dass die aktuelle Fluidtemperatur -20 Grad Celsius beträgt, die aktuelle Ventilansteuerzeit dem in Fig. 2 gezeigten Punkt B entspricht und die Soll-Ansteuerzeit im Voreilungsbereich liegt, wird demgemäß die gegenwärtige Ventilansteuerzeit zum Punkt A hin eingestellt, indem unmittelbar nach Bestimmung der Soll-Ansteuerzeit das Tastverhältnis des Elektromagneten 155 um den Anfangswert verstellt wird.
  • Andererseits wird in dem Fall, dass die aktuelle Ventilansteuerzeit dem in Fig. 2 gezeigten Punkt A entspricht und eine Verzögerung der Ventilansteuerzeit erforderlich ist, die gegenwärtige Ventilansteuerzeit zum Punkt B hin verstellt, indem unmittelbar nach Bestimmung der Soll-Ansteuerzeit das Tastverhältnis des Elektromagneten 155 um den Anfangswert verstellt wird.
  • Nach den Schritten S315 und S320 zum anfänglichen Verstellen des aktuellen Tastverhältnisses verstellt die elektronische Steuereinheit 150 das aktuelle Tastverhältnis des Elektromagneten 155 allmählich weiter, bis die aktuelle Ventilansteuerzeit der Soll-Ansteuerzeit entspricht (siehe Schritte S325, S330 und S335).
  • Genauer gesagt wird die aktuelle Ventilansteuerzeit im Schritt S325 gemessen, und im Schritt S330 wird bestimmt, ob die aktuelle Ventilansteuerzeit der Soll-Ansteuerzeit entspricht.
  • Wenn die aktuelle Ventilansteuerzeit nicht der Soll- Ansteuerzeit entspricht, wird im Schritt S335 das Tastverhältnis des Elektromagneten 155 um einen vorgegebenen Wert geändert, und die aktuelle Ventilansteuerzeit wird im Schritt S325 erneut gemessen; dadurch wird die aktuelle Ventilansteuerzeit allmählich verstellt, bis diese der Soll- Ansteuerzeit entspricht.
  • Im Bestimmungsschritt S330 wird die aktuelle Ventilansteuerzeit als mit der Soll-Ansteuerzeit übereinstimmend angesehen, wenn die aktuelle Ventilansteuerzeit innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die Soll-Ansteuerzeit liegt.
  • Die in Fig. 3 gezeigten Schritt S340 bis S385 beziehen sich darauf, wie der Anfangswert (ausgewählt aus dem anfänglichen Vorstellwert und dem anfänglichen Rückstellwert) erlernt wird.
  • Zunächst bestimmt die elektronische Steuereinheit 150 in Schritt S340, ob eine Bedingung zum Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist.
  • Die Lernbedingung umfasst vorzugsweise die Tatsache, dass die Fluidtemperatur in einem vorgegebenen Temperaturbereich liegt, die Batteriespannung in einem vorgegebenen Spannungsbereich liegt und die aktuelle Ventilansteuerzeit in einem vorgegebenen Zeitbereich liegt. Dies verhindert, dass die elektronische Steuereinheit 150 den Anfangswert lernt, wenn die Fluidtemperatur und/oder die Batteriespannung abnormal sind. Dies ermöglicht auch, dass das Lernen vorzugsweise auf einen flachen Bereich der Kennlinie der Ventilansteuerzeit (siehe Fig. 2) beschränkt wird.
  • Wenn die Lernbedingung erfüllt ist, wird in den Schritten S345 bis S360 der anfängliche Vorstellwert erlernt.
  • Genauer ausgeführt speichert die elektronische Steuereinheit 150 zum Erlernen des anfänglichen Vorstellwerts zuerst, im Schritt S345, das aktuelle Tastverhältnis und die aktuelle Ventilansteuerzeit.
  • Anschließend, im Schritt S350, ändert die elektronische Steuereinheit 150 das aktuelle Tastverhältnis in der Weise, dass die Ventilansteuerzeit um einen vorgegebenen inkrementellen Vorstellwert vorverlegt wird, und bestimmt im Schritt S355, ob die Ventilansteuerzeit sich in der Folge um mehr als einen vorgegebenen Zeitbetrag verstellt hat.
  • Wenn die Ventilansteuerzeit sich nicht um mehr als den vorgegebenen Zeitbetrag verstellt hat, erfolgt erneut der Schritt S345, so dass die Schritte S345 bis S355 iterativ wiederholt werden, bis die Ventilansteuerzeit sich um mehr als den vorgegeben Zeitbetrag geändert hat.
  • Wenn die Ventilansteuerzeit um mehr als den Vorgegebenen Zeitbetrag geändert worden ist, berechnet die elektronische Steuereinheit 150 in Schritt S360 den anfänglichen Vorstellwert.
  • Der anfängliche Vorstellwert wird berechnet als Differenz zwischen dem anfänglichen aktuellen Tastverhältnis vor der iterativen Anpassung und demjenigen iterativ eingestellten aktuellen Tastverhältnis, bei dem die Ventilansteuerzeit gerade noch nicht um mehr als den vorgegebenen Zeitbetrag vorverlegt wird.
  • Deshalb tritt bei einer nächsten Einstellung der Ventilansteuerzeit keine abrupte Änderung der Ventilansteuerzeit auf, wenn das Tastverhältnis zunächst um den gelernten anfänglichen Vorstellwert geändert wird.
  • Wenn die Lernbedingung erfüllt ist, wird in den Schritten S365 bis S380 auch der anfängliche Rückstellwert erlernt.
  • Genauer ausgeführt stellt die elektronische Steuereinheit 150 zum Erlernen des anfänglichen Rückstellwerts zuerst, im Schritt S365, das Tastverhältnis auf den Wert ein, der vor dem Schritt S345 herrschte, und speichert das aktuelle Tastverhältnis und die aktuelle Ventilansteuerzeit.
  • Anschließend, im Schritt S370, ändert die elektronische Steuereinheit 150 das aktuelle Tastverhältnis in der Weise, dass die Ventilansteuerzeit um einen vorgegebenen inkrementellen Rückstellwert verzögert wird, und bestimmt im Schritt S375, ob die Ventilansteuerzeit sich in der Folge um mehr als einen vorgegebenen Zeitbetrag verstellt hat.
  • Wenn die Ventilansteuerzeit sich nicht um mehr als den vorgegebenen Zeitbetrag verstellt hat, erfolgt erneut der Schritt S365, so dass die Schritte S365 bis S375 iterativ wiederholt werden, bis die Ventilansteuerzeit sich um mehr als den vorgegeben Zeitbetrag geändert hat.
  • Wenn die Ventilansteuerzeit um mehr als den vorgegebenen Zeitbetrag geändert worden ist, berechnet die elektronische Steuereinheit 150 in Schritt S380 den anfänglichen Rückstellwert.
  • Der anfängliche Rückstellwert wird berechnet als Differenz zwischen dem anfänglichen aktuellen Tastverhältnis vor der iterativen Anpassung und demjenigen iterativ eingestellten aktuellen Tastverhältnis, bei dem die Ventilansteuerzeit gerade noch nicht um mehr als den vorgegebenen Zeitbetrag verzögert wird.
  • Deshalb tritt bei einer nächsten Einstellung der Ventilansteuerzeit keine abrupte Änderung der Ventilansteuerzeit auf, wenn das Tastverhältnis zunächst um den gelernten anfänglichen Rückstellwert geändert wird.
  • Wenn der anfängliche Vorstellwert und der anfängliche Rückstellwert erlernt worden sind, speichert die elektronische Steuereinheit 150 in Schritt S385 den gelernten anfänglichen Vorstellwert und den gelernten anfänglichen Rückstellwert. Während des Speicherns der Werte im Schritt S385 misst die elektronische Steuereinheit 150 die Fluidtemperatur und die Batteriespannung und speichert die gelernten Werte als unabhängige Kennlinienfeldvariablen.
  • Wie vorstehend aufgezeigt, kann gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Ventilansteuerzeit schneller auf eine Soll-Ansteuerzeit eingestellt werden und daher die Ventilansteuerzeit genauer gesteuert werden.
  • Zwar wurde die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben, die gegenwärtig als die praktikabelste und bevorzugteste angesehen wird, jedoch versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern ganz im Gegenteil verschiedenste Abwandlungen und äquivalente Anordnungen mitumfassen soll, die im Geist und Umfang der anliegenden Ansprüche liegen.

Claims (17)

1. Verfahren zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Ventils ein Motors, mit folgenden Schritten:
eine aktuelle Ventilansteuerzeit wird gemessen;
eine Sollzeit zur Ansteuerung des Ventils wird bestimmt;
ein aktuelles Tastverhältnis eines zum Ändern der Ventilansteuerzeit ausgebildeten Stellglieds wird zunächst um einen gelernten Anfangswert verstellt; und
das aktuelle Tastverhältnis wird allmählich verstellt, bis die aktuelle Ventilansteuerzeit der Soll-Ansteuerzeit entspricht.
2. Verfahren zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Ventils, nach Anspruch 1, wobei das allmähliche Verstellen des aktuellen Tastverhältnisses folgende Schritte umfasst:
die aktuelle Ventilansteuerzeit wird gemessen;
es wird bestimmt, ob die aktuelle Ventilansteuerzeit der Soll-Ansteuerzeit entspricht; und
das aktuelle Tastverhältnis des Stellglieds wird um einen vorgegebenen Wert verstellt, wenn die aktuelle Ventilansteuerzeit nicht der Soll-Ansteuerzeit entspricht.
3. Verfahren zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Ventils, nach Anspruch 2, wobei in dem Schritt, bei dem bestimmt wird, ob die aktuelle Ventilansteuerzeit der Soll-Ansteuerzeit entspricht, die aktuelle Ventilansteuerzeit als der Soll- Ansteuerzeit entsprechend angesehen wird, wenn die aktuelle Ventilansteuerzeit innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die Soll-Ansteuerzeit liegt.
4. Verfahren zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Ventils, nach Anspruch 1, wobei der gelernte Anfangswert einem Kennlinienfeld entnommen wird, das unabhängige Variablen aufweist, zu denen die Temperatur eines Fluids gehört, das zur Steuerung der Ventilansteuerzeit verwendet wird.
5. Verfahren zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Ventils, nach Anspruch 1, wobei der Anfangswert aus einer Mehrzahl von Werten gewählt wird, die einen anfänglichen Vorstellwert und einen anfänglichen Rückstellwert umfassen, wobei der anfängliche Vorstellwert ein anfänglicher Anpassungswert für den Fall ist, dass die Soll-Ansteuerzeit vor der aktuellen Ventilansteuerzeit liegt, und der anfängliche Rückstellwert ein anfänglicher Anpassungswert für den Fall ist, dass die Soll- Ansteuerzeit nach der aktuellen Ventilansteuerzeit liegt.
6. Verfahren zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Ventils, nach Anspruch 5, mit folgenden weiteren Schritten:
es wird bestimmt, ob eine Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist;
der anfängliche Vorstellwert wird erlernt, wenn die Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist;
der anfängliche Rückstellwert wird erlernt, wenn die Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist; und
der anfängliche Vorstellwert und der anfängliche Rückstellwert werden gespeichert.
7. Verfahren zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Ventils, nach Anspruch 6, wobei in dem Schritt, bei dem bestimmt wird, ob eine Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist, die Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts als erfüllt angesehen wird, wenn:
die Temperatur eines Fluids, das zur Steuerung der Ventilansteuerzeit verwendet wird, innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt;
eine Batteriespannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs liegt; und
die aktuelle Ventilansteuerzeit innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereichs liegt.
8. Verfahren zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Ventils, nach Anspruch 6, wobei:
das Erlernen des anfänglichen Vorstellwerts umfasst, dass das aktuelle Tastverhältnis des Stellglieds iterativ um einen inkrementellen Vorstellwert verstellt wird, bis die Ventilansteuerzeit um mehr als einen vorgegebenen Zeitbetrag vorverlegt ist; und
bei dem Schritt, in dem der anfängliche Vorstellwert gelernt wird, der anfängliche Vorstellwert gelernt wird als Differenz zwischen dem anfänglichen aktuellen Tastverhältnis vor der iterativen Anpassung und demjenigen iterativ eingestellten aktuellen Tastverhältnis, bei dem die Ventilansteuerzeit gerade noch nicht um mehr als den vorgegebenen Zeitbetrag vorverlegt ist.
9. Verfahren zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Ventils, nach Anspruch 6, wobei:
das Erlernen des anfänglichen Rückstellwerts umfasst, dass das aktuelle Tastverhältnis des Stellglieds iterativ um einen inkrementellen Rückstellwert verstellt wird, bis die Ventilansteuerzeit um mehr als einen vorgegebenen Zeitbetrag verzögert ist; und
bei dem Schritt, in dem der anfängliche Rückstellwert gelernt wird, der anfängliche Rückstellwert gelernt wird als Differenz zwischen dem anfänglichen aktuellen Tastverhältnis vor der iterativen Anpassung und demjenigen iterativ eingestellten aktuellen Tastverhältnis, bei dem die Ventilansteuerzeit gerade noch nicht um mehr als den vorgegebenen Zeitbetrag verzögert ist.
10. Verfahren zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Ventils, nach Anspruch 6, mit folgenden weiteren Schritten:
die Temperatur eines Fluids, das zur Einstellung der Ventilansteuerzeit verwendet wird, wird erfasst; und
die Batteriespannung wird erfasst;
wobei beim Speichern des anfänglichen Vorstellwerts und des anfänglichen Rückstellwerts die Anfangswerte aufgrund von Parametern gespeichert werden, die die Fluidtemperatur und die Batteriespannung umfassen.
11. Einrichtung zum Einstellen der Ansteuerzeit eines Ventils eines Motors, mit folgenden Merkmalen:
einem Ventilansteuerzeitsensor zum Erfassen der Ventilansteuerzeit;
einer Vorstellkammer und einer Rückstellkammer zum Vorverlegen bzw zum Verzögern der Ventilansteuerzeit durch Einströmen von Hydraulikfluid;
einer Hydraulikpumpe zum Erzeugen von Hydraulikdruck entsprechend dem Lauf des Motors;
einem Proportionalventil zum Steuern eines Anteils des erzeugten Hydraulikdrucks, der der Vorstellkammer und der Rückstellkammer zugeführt wird;
einem Stellglied zum Steuern des Betriebs des Proportionalventils; und
einer elektronischen Steuereinheit zum Durchführen von vorgegebenen Anweisungen zum Steuern des Tastverhältnisses des Stellglieds, wobei die vorgegebenen Anweisungen Folgendes umfassen:
eine aktuelle Ventilansteuerzeit wird gemessen;
ein aktuelles Tastverhältnis eines zum Ändern der Ventilansteuerzeit ausgebildeten Stellglieds wird zunächst um einen gelernten Anfangswert verstellt; und
das aktuelle Tastverhältnis wird allmählich verstellt, bis die aktuelle Ventilansteuerzeit einer Soll-Ansteuerzeit entspricht.
12. Einrichtung zum Einstellen einer Ventilansteuerzeit, nach Anspruch 11, wobei der Schritt, in dem das aktuelle Tastverhältnis allmählich verstellt wird, Folgendes umfasst:
die aktuelle Ventilansteuerzeit wird gemessen;
es wird bestimmt, ob die aktuelle Ventilansteuerzeit der Soll-Ansteuerzeit entspricht; und
das aktuelle Tastverhältnis des Stellglieds wird um einen vorgegebenen Wert verstellt, wenn die aktuelle Ventilansteuerzeit nicht der Soll-Ansteuerzeit entspricht.
13. Einrichtung zum Einstellen einer Ventilansteuerzeit, nach Anspruch 11, wobei der Anfangswert aus einer Mehrzahl von Werten gewählt wird, die einen anfänglichen Vorstellwert und einen anfänglichen Rückstellwert umfassen, wobei der anfängliche Vorstellwert ein anfänglicher Anpassungswert für den Fall ist, dass die Soll-Ansteuerzeit vor der aktuellen Ventilansteuerzeit liegt, und der anfängliche Rückstellwert ein anfänglicher Anpassungswert für den Fall ist, dass die Soll- Ansteuerzeit nach der aktuellen Ventilansteuerzeit liegt.
14. Einrichtung zum Einstellen einer Ventilansteuerzeit, nach Anspruch 13, wobei die elektronische Steuereinheit weitere Anweisungen für folgende Schritte ausführt:
es wird bestimmt, ob eine Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist;
der anfängliche Vorstellwert wird erlernt, wenn die Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist;
der anfängliche Rückstellwert wird erlernt, wenn die Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts erfüllt ist; und
der anfängliche Vorstellwert und der anfängliche Rückstellwert werden gespeichert.
15. Einrichtung zum Einstellen einer Ventilansteuerzeit, nach Anspruch 14, mit folgenden weiteren Merkmalen:
einem Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur eines Fluids, das zum Einstellen der Ventilansteuerzeit verwendet wird; und
einem Spannungssensor zum Erfassen einer Batteriespannung,
wobei die Bedingung für das Erlernen des Anfangswerts als erfüllt angesehen wird, wenn:
die Temperatur des Fluids innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt;
die Batteriespannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs liegt; und
die aktuelle Ventilansteuerzeit innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereichs liegt.
16. Einrichtung zum Einstellen einer Ventilansteuerzeit, nach Anspruch 14, wobei:
das Erlernen des anfänglichen Vorstellwerts umfasst, dass das aktuelle Tastverhältnis des Stellglieds iterativ um einen inkrementellen Vorstellwert verstellt wird, bis die Ventilansteuerzeit um mehr als einen vorgegebenen Zeitbetrag vorverlegt ist;
bei dem Schritt, in dem der anfängliche Vorstellwert gelernt wird, der anfängliche Vorstellwert gelernt wird als Differenz zwischen dem anfänglichen aktuellen Tastverhältnis vor der iterativen Anpassung und demjenigen iterativ eingestellten aktuellen Tastverhältnis, bei dem die Ventilansteuerzeit gerade noch nicht um mehr als den vorgegebenen Zeitbetrag vorverlegt ist;
das Erlernen des anfänglichen Rückstellwerts umfasst, dass das aktuelle Tastverhältnis des Stellglieds iterativ um einen inkrementellen Rückstellwert verstellt wird, bis die Ventilansteuerzeit um mehr als einen vorgegebenen Zeitbetrag verzögert ist; und
bei dem Schritt, in dem der anfängliche Rückstellwert gelernt wird, der anfängliche Rückstellwert gelernt wird als Differenz zwischen dem anfänglichen aktuellen Tastverhältnis vor der iterativen Anpassung und demjenigen iterativ eingestellten aktuellen Tastverhältnis, bei dem die Ventilansteuerzeit gerade noch nicht um mehr als den vorgegebenen Zeitbetrag verzögert ist.
17. Einrichtung zum Einstellen einer Ventilansteuerzeit, nach Anspruch 14, mit folgenden weiteren Merkmalen:
einem Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur eines Fluids, das zur Einstellung der Ventilansteuerzeit verwendet wird; und
einem Spannungssensor zur Erfassung einer Batteriespannung;
wobei beim Speichern des anfänglichen Vorstellwerts und des anfänglichen Rückstellwerts der anfängliche Vorstellwert und der anfängliche Rückstellwert aufgrund von Parametern gespeichert werden, die die Fluidtemperatur und die Batteriespannung umfassen.
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