EP1087106A2 - Camshaft phase changing method in an internal combustion engine - Google Patents

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EP1087106A2
EP1087106A2 EP00119893A EP00119893A EP1087106A2 EP 1087106 A2 EP1087106 A2 EP 1087106A2 EP 00119893 A EP00119893 A EP 00119893A EP 00119893 A EP00119893 A EP 00119893A EP 1087106 A2 EP1087106 A2 EP 1087106A2
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EP
European Patent Office
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angle
camshaft
value
actual
setpoint
Prior art date
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EP00119893A
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EP1087106A3 (en
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Hanno Dipl.-Ing. Jelden
Matthais Schultalbers
Michael Schnaubelt
Andreas Sprysch
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Publication of EP1087106A3 publication Critical patent/EP1087106A3/en
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    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/05—Timing control under consideration of oil condition

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting the camshaft in one Internal combustion engine, wherein the camshaft with respect to a crankshaft by means of a controller and a proportional valve operated adjuster by a predetermined Angle is pivoted, the controller an angle setpoint with an actual angle value compares, depending on this comparison, a manipulated variable in the form of a Duty cycle determined for the proportional valve and if Setpoint and actual angle value sets this manipulated variable to a stop duty cycle in such a way that the angular setpoint is maintained according to the preamble of claim 1.
  • the present invention is therefore based on the object of a method of the above.
  • Prediction angle is added in such a way that the sum of the actual angle value and Prediction angle corresponds to an angle of the camshaft, which it changes after changing the manipulated variable to the hold value until the proportional valve closes completely reached during a valve closing time.
  • the determination of the respective adjustment speed of the camshaft before each Setpoint / actual value comparison by means of edge signals from one assigned to the camshaft Quick start sensor wheel takes into account an influence of the oil pressure on the Prediction angle. For example, the higher the oil pressure, the Adjustment speed, which leads to a larger prediction angle.
  • the adjustment speed is expediently between a change in position two associated negative flank changes associated with one of the camshafts Quick start sensor wheel calculated, preferably one over all flank changes complete rotation of the quick start sensor wheel is calculated.
  • the actual angle value for a subsequent one Setpoint / actual value comparison updated using the adjustment speed. For this purpose, if there is no edge signal from the quick start sensor wheel between two arithmetic cycles with the next arithmetic cycle the new actual angle value from the actual angle value obtained at the last calculation cycle together with an angle correction determined, the angle correction from the adjustment speed and the duration of a Calculated clock is calculated.
  • valve closing time is dependent on each setpoint / actual value comparison from an engine temperature, preferably the oil temperature, from a map is determined.
  • Valve closing time From the beginning of an adjustment of the camshaft, the Valve closing time from zero to at most the maximum or minimum value using Integration changes and from the changeover of the manipulated variable to the stop duty cycle Valve closing time from the last value calculated to zero by integration.
  • the amount of the angle setpoint is determined by increases the prediction angle if the angle setpoint is greater than that Actual angle value or it becomes the amount of the angle setpoint by the prediction angle decreased if the angular setpoint is smaller than the actual angle value.
  • the stop duty cycle, the duty cycle for adjustment to a Direction and the duty cycle for adjusting in the opposite direction predetermined.
  • the larger catch area at Keep also prevents the scheme from operating in an undesirable manner Angle adjustment switches, which would lead to a restless controller behavior.
  • a precise and quiet controller characteristic achieved when holding an angle setpoint a PI control while holding an angle setpoint is performed, with an I component derived from the hold duty ratio and a P component from a setpoint deviation multiplied by a predetermined factor is calculated.
  • the exemplary camshaft arrangement shown in Fig. 1 for an adjustable Camshaft 10 includes a swivel adjuster 12, a swivel adjuster driving 4/2-way proportional valve 14, an engine control unit 16, one of the Camshaft 10 assigned quick start sensor wheel 18, one of these Quick start sensor wheel 18 scanning camshaft sensor 20 and a camshaft 10 with a chain 22 not shown connecting the crankshaft Camshaft sensor 20 scans the quick start sensor wheel 18, the latter Has elevations 24 which follow one another when the camshaft 10 rotates move past the camshaft sensor 20 and there corresponding edge signals generate, which are transmitted from the camshaft sensor 20 to the engine control unit 16 become.
  • the engine control unit 16 in turn controls the proportional valve 14 in such a way that that the swivel adjuster with the corresponding oil pressure from an oil circuit 26 is supplied. This oil pressure is generated by an engine oil pump 28.
  • Fig. 2 graphically illustrates the operation of the engine control unit 16 (Fig. 1) arranged regulator according to the invention.
  • a bit B_nwvpos set to 1, which means adjusting the camshaft to a new relative angle signaled with respect to the crankshaft.
  • the angle solitary value is set to 20 ° KW.
  • the line 30 illustrates the actual angle value of the crankshaft changing over time, which is referred to below as wnwise.
  • This valve closing time znwve is shown with line 32.
  • the valve needs to be reset of the bit B_nwvpos to zero the time period znwve until it is completely closed. In in the illustrated embodiment, this is 40 ms.
  • Swivel adjuster 12 moves further by the oil pressure, which also causes the relative angle the camshaft 10 changed to the crankshaft. This change in angle depends on essentially from the slope of curve 30, i.e. on the speed at which the actual angle value changes (adjustment speed).
  • the control of the 4/2-way proportional valve 14 is already ended when the actual angle value reaches the angle setpoint up to the prediction angle wnwpe has reached.
  • the prediction angle is calculated as the product of the current one Adjustment speed vnwde and valve closing time znwve.
  • the adjustment speed vnwde is based on the change in position of the camshaft between two negative signals of an edge of the quick start sensor signal calculated.
  • the determination of the adjustment speed vnwde takes into account the Influence of the oil pressure, so that an exact determination of the prediction angle is possible.
  • the setpoint / actual value comparison is carried out continuously in Rhythm of a calculation grid of 4 ms, for example.
  • an edge signal of the Quick start sensor wheel 18 occurs and therefore not the actual one for every computing cycle Actual angle value can be determined.
  • the actual angle value becomes the target / actual value comparison wnwise is calculated from the determined adjustment speed vnwde or updated until an edge signal of the quick start sensor wheel 18 occurs again at which an exact position determination of the crankshaft, the camshaft 10 and thus a relative angle between them (actual angle value) can be measured.
  • the current one Valve closing time znwve is also constantly dependent on the operating situation the internal combustion engine updated.
  • FIG. 3 illustrates in a block diagram a simplified structure of a three-point camshaft controller.
  • a block 34 will be closer in the following explained the current adjustment speed vnwde the camshaft is calculated.
  • This adjustment speed vnwde is fed to an integrator 36, which consists of the Adjustment speed vnwde over time an estimated actual angle wnwise ' calculated if no edge signal of the quick start sensor wheel 18 and thus none measured actual angle value is present.
  • an integrator 36 which consists of the Adjustment speed vnwde over time an estimated actual angle wnwise ' calculated if no edge signal of the quick start sensor wheel 18 and thus none measured actual angle value is present.
  • one Modeling of the proportional directional control valve in block 38 one for the current one Operating situation valid valve closing time znwve determined and output.
  • Block 38 controls a switch 40 by means of a bit B_nwvhe such that either the Output from block 34 or a value "0" is given to integrator 36.
  • This bit B_nwvhe is set to "1" if the camshaft angle is not adjusted to a new value, but the current actual value should be held. In this In this case, the actual angle value wnwise is not updated, since this is as possible should not change.
  • From the current valve closing time together with the Adjustment speed vnwde becomes the prediction angle wnwpe in a block 42 calculated.
  • the prediction angle wnwpe and the estimated one Actual angle value wnwise 'to the total angle wnwgsde for the setpoint / actual value comparison in Controller calculated.
  • This setpoint / actual value comparison between wnwgsde and the Angle setpoint for the camshaft wnwse takes place in block 46.
  • This block 46 switches by means of the bits B_nwvpos, B_nwvhe and B_nwvneg the operating mode of the controller, i.e. Holding or adjusting the relative angle between the camshaft and crankshaft.
  • the setpoint / actual value comparison shows that there is a large setpoint difference, then each after the sign of this difference, an adjustment in the positive or negative direction of the Relative angle between the camshaft and crankshaft by setting either the bit B_nwvpos or bit B_nwvneg activated to "1".
  • FIG. 4 illustrates a simplified structure of block 38 of FIG. 3, which is one Modeling of the proportional directional control valve 10 of FIG. 1 includes.
  • a parameter tmot which represents an engine temperature
  • tmot which represents an engine temperature
  • each maximum valve closing speed for an adjustment in positive or negative Direction determined and passed to an integrator 52.
  • This integrator 52 receives one Input signal to be integrated from a logic 54.
  • This logic is through verification of the bits B_nwvpos and B_nwvneg in which control situation the controller is is currently located.
  • the logic 54 via feedback 56 is the current one State of integrator 52 also known.
  • the integrator 52 increases at its output from the beginning of one positive adjustment of the camshaft angle to a new value Valve closing time increases, as can be seen from curve 32 in FIG. 2.
  • the values from The maps 48 and 50 represent the maximum valve closing times znwve for represents the positive or negative adjustment direction. This lies in the example according to FIG. 2 at 40 ms, so that the output of the integrator 52 remains constant from this point in time.
  • the current valve closing time znwve and the bit for Signaling a hold state B_nwvhe output After a corresponding sign correction in block 58, then finally from the modeling in block 38, the current valve closing time znwve and the bit for Signaling a hold state B_nwvhe output.
  • FIGS. 4 to 12 the functional sequence of the control according to the invention according to Figures 3 and 4 described.
  • FIG. 5 illustrates the camshaft regulator according to the invention in an overview. This includes the following: an observer 60, which combines the functions of blocks 36, 38, 42 and 44 according to FIG. 3, a speed calculation 62, an adaptation of the working point 64, an error handling 66 and an output of the duty cycle 68 5 camshaft controller receives as input values an angle setpoint wnwse and an actual angle value wnwise. As output value, this camshaft controller essentially outputs a manipulated variable in the form of a pulse duty factor tanwre.
  • FIG. 6 illustrates the calculation of the adjustment speed vnwde in block 62. This calculation always takes place when bit B_n is equal to "1" and thus signals that an edge signal of the quick start sensor wheel has been received.
  • operations are performed in a branch 70, these being Operations are marked with / 1 / to / 11 /, the digits being the order of Mark function execution beginning with / 1 /.
  • This is then done in block 72 Evaluation of several edge signals of the quick start sensor wheel over a full one Rotation of the same. Corresponding angles of rotation and periods between the Edge signals are recorded in shift registers 74 and 76, respectively, and in blocks 78 or 80 added up.
  • the summed angles are represented by the totaled times divided, from which the adjustment speed vnwde is averaged over a full revolution of the quick start sensor wheel. If applicable, takes place in a filter 84 filters the calculated adjustment speed vnwde, whereby the speed detection is smoothed.
  • the rotation of the quick start sensor wheel However, it does not take place at the same frequency on which the calculation grid is based. As a result, an edge signal does not necessarily occur exactly at the time of one Arithmetic clock, but usually between two arithmetic clocks. Now, however a momentary position of the crankshaft at the time the edge signal occurs evaluated.
  • the adjustment speed calculated in block 62 It is fed to an integrator 94. This calculates from the adjustment speed and the time since the last edge signal of the quick start sensor wheel an estimated actual angle wnwgse. However, if an edge signal of the Quick start sensor wheel an exact determination of the actual angle between Allows camshaft and crankshaft, the integrator 94 is adjusted via branch 96, the value of the angle determined at the time of the edge signal with the corresponding correction based on the time period between the edge signal and Calculation cycle is set as the new actual angle value wnwgse.
  • the correction takes place at the Multiplication of the adjustment speed vnwde by the time dtnwe since last edge signal in block 98 and leads to the correction angle wnwkrve which in block 100 is added to the actual angle value wnwise measured at the time of the edge signal is added.
  • the actual value wnwgse leaving the integrator is finally shown in block 102 with the prediction angle wnwpe added to wnwgsde.
  • block 104 the setpoint / actual value comparison in which the supplemented actual angle value wnwgsde and the Angle setpoint must be subtracted from each other. The result is that Control difference dwnwe.
  • FIG. 8. 8 shows the logic 54, the integrator 52, the feedback 56, the characteristic diagrams 48, 50 and the sign correction 58 again. Additionally, one at 108 and 110 Correction value for the maximum valve closing time znwvpe in the positive direction or znwvne introduced in the negative direction. The determination of these correction values znwadne and znwadpe is illustrated in FIG. 9.
  • block 112 it is checked whether a Adaption is necessary or not.
  • Block 114 it is determined how to adapt and in Block 116 is a learning value limitation.
  • the adaptation is deleted in block 118.
  • the adaptation value takes into account, for example, oil viscosity, scatter and leakage.
  • block 68 which is a respective one Outputs duty cycle tanwre to control the proportional directional control valve.
  • the controller with the function block 120 is a three-point controller.
  • a pulse duty factor is generated to register 122 or 124.
  • This is generated in the form of a PI controller and includes the duty cycle tanwpe as the P component and the hold duty cycle as the I component tanwrhfe, which are summed in block 126.
  • the P share tanwpe is that Result of a multiplication from the control difference dwnwe by a fixed factor a register 128 in function block 130.
  • FIG. 11 illustrates the structure and the mode of operation of block 64 from FIG. 5 for calculating the operating point, ie for determining the holding duty ratio tanwrhfe.
  • a check is made in block 136 as to whether or not the calculation of the operating point should be activated. Activation only takes place when the angular position of the camshaft with respect to the crankshaft is to be kept constant.
  • Block 64 then optimally adjusts the hold duty ratio tanwrhfe in such a way that a corresponding operating point for the control results.
  • the structure and function of block 136 are illustrated in FIG. 12.
  • a feedback 140 finally ensures that the calculation of the operating point remains active even if, in the absence of the desire to adjust to a new relative angle value between the camshaft and crankshaft, the actual angle value is a little further away from the desired angle value.
  • the calculation of the operating point only stops when the angle setpoint has actually been set to a new value which must now be approached.
  • any adjuster can be used, e.g. known from the prior art, with a Hydraulically operated axial piston adjusters with helical teeth.

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Abstract

The camshaft position is adjusted by an actuator controlled by a controller and proportional valve. From a comparison of an actual (wnwise) and desired angle a manipulated variable in the form of a pulse duty factor for the valve is determined. Before the comparison a predicted angle (wnwpe) is added to the actual shaft angle the sum corresponding to the final shaft angle. This is reached after changing the duty factor to the holding value until the valve has completely closed i.e. for the period (znwve).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nockenwellenverstellung in einer Brennkraftmaschine, wobei die Nockenwelle bzgl. einer Kurbelwelle mittels eines von einem Regler und einem Proportionalventil betätigten Verstellers um einen vorbestimmten Winkel verschwenkt wird, wobei der Regler einen Winkelsollwert mit einem Winkelistwert vergleicht, in Abhängigkeit von diesem Vergleich eine Stellgröße in Form eines Tastverhältnisses für das Proportionalventil bestimmt und bei Übereinstimmung von Winkelsoll- und Winkelistwert diese Stellgröße auf ein Haltetastverhältnis derart einstellt, daß der Winkelsollwert gehalten wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for adjusting the camshaft in one Internal combustion engine, wherein the camshaft with respect to a crankshaft by means of a controller and a proportional valve operated adjuster by a predetermined Angle is pivoted, the controller an angle setpoint with an actual angle value compares, depending on this comparison, a manipulated variable in the form of a Duty cycle determined for the proportional valve and if Setpoint and actual angle value sets this manipulated variable to a stop duty cycle in such a way that the angular setpoint is maintained according to the preamble of claim 1.

Zur Anpassung der Ventilsteuerung an verschiedene Betriebssituationen einer Brennkraftmaschine ist es bekannt, mittels eines Schwenkverstellers und unter Verwendung des Öldruckes einen relativen Winkel zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle zu verstellen. Hierdurch ergeben sich Vorteile bzgl. Leistungsabgabe, Verbrauch sowie Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine. Bezüglich des Schwenkverstellers ergeben sich jedoch folgende Nachteile: Die maximalen Verstellgeschwindigkeiten des Nockenwellenstellers sind nicht konstant und für einen positiven bzw. negativen Sprung unterschiedlich. Es existieren Betriebspunkte, bei denen der Öldruck zum Verstellen nicht ausreicht. Der Winkelistwert ist im statischen Bereich häufig unruhig.To adapt the valve control to different operating situations Internal combustion engine is known by means of a swivel adjuster and under Using the oil pressure a relative angle between the camshaft and the Adjust crankshaft. This results in advantages in terms of power delivery, Consumption and pollutant emissions of the internal combustion engine. Regarding the However, the swivel adjuster has the following disadvantages: The maximum Adjustment speeds of the camshaft adjuster are not constant and for one positive or negative jump different. There are operating points at which the oil pressure is not sufficient for adjustment. The actual angle value is in the static range often restless.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der o.g. Art mit folgenden Eigenschaften zur Verfügung zu stellen: Gleichbleibend hohe Regelgüte unter allen Betriebsbedingungen, Vereinfachung der Applikation und Auffangen von Streuungen und Toleranzen durch intelligente Adaptionsstrategie.The present invention is therefore based on the object of a method of the above. Art available with the following properties: Consistently high control quality under all operating conditions, simplification of the application and collection of Scattering and tolerances through intelligent adaptation strategy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by a method of the above. Kind of with the in Characteristics characterized claim 1 solved. Advantageous embodiments of the Invention are specified in the dependent claims.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß während einer Verstellung der Nockenwelle vor einem jeweiligen Soll-/Istwert-Vergleich dem Winkelistwert ein Prädiktionswinkel derart hinzuaddiert wird, daß die Summe aus Winkelistwert und Prädiktionswinkel einem Winkel der Nockenwelle entspricht, den diese nach Umstellen der Stellgröße auf den Haltewert bis zum vollständigen Schließen des Proportionalventils während einer Ventilschließzeit erreicht.For this purpose, it is provided according to the invention that during an adjustment of the Camshaft before an actual setpoint / actual value comparison Prediction angle is added in such a way that the sum of the actual angle value and Prediction angle corresponds to an angle of the camshaft, which it changes after changing the manipulated variable to the hold value until the proportional valve closes completely reached during a valve closing time.

Dies hat den Vorteil, daß eine präzise Nockenwellenverstellung ohne wesentliches Überschwingen erzielt wird, da ein weiteres Verschwenken der Nockenwelle während der Ventilschließzeit bereits beim Soll-/Istwertvergleich berücksichtigt wird. Ferner ergibt sich eine vereinfachte Applikation, da statt einer aufwendigen Bedatung wichtige Größen berechnet werden.This has the advantage that a precise camshaft adjustment without essential Overshoot is achieved because a further pivoting of the camshaft during the Valve closing time is already taken into account in the setpoint / actual value comparison. It also follows a simplified application, because instead of time-consuming data, important sizes be calculated.

Die Ermittlung der jeweiligen Verstellgeschwindigkeit der Nockenwelle vor jedem Soll-/Istwertvergleich mittels Flankensignalen von einem der Nockenwelle zugeordneten Schnellstartgeberrad berücksichtigt einen Einfluß des Öldruckes auf den Prädiktionswinkel. Beispielsweise erhöht sich bei größerem Öldruck die Verstellgeschwindigkeit, was zu einem größeren Prädiktionswinkel führt.The determination of the respective adjustment speed of the camshaft before each Setpoint / actual value comparison by means of edge signals from one assigned to the camshaft Quick start sensor wheel takes into account an influence of the oil pressure on the Prediction angle. For example, the higher the oil pressure, the Adjustment speed, which leads to a larger prediction angle.

Zweckmäßigerweise wird die Verstellgeschwindigkeit aus einer Lageänderung zwischen zwei zugehörigen negativen Flankenwechseln eines der Nockenwelle zugeordneten Schnellstartgeberrades berechnet, wobei bevorzugt über alle Flankenwechsel einer vollständigen Umdrehung des Schnellstartgeberrades gerechnet wird.The adjustment speed is expediently between a change in position two associated negative flank changes associated with one of the camshafts Quick start sensor wheel calculated, preferably one over all flank changes complete rotation of the quick start sensor wheel is calculated.

Sofern jedoch über eine Zeitspanne größer als dem Rechenraster kein Flankensignal des Schnellstartgeberrades auftritt, wird der Winkelistwert für einen nachfolgenden Soll-/Istwertvergleich unter Verwendung der Verstellgeschwindigkeit fortgeschrieben. Hierzu wird bei Ausbleiben eines Flankensignals vom Schnellstartgeberrad zwischen zwei Rechentakten beim nächstfolgenden Rechentakt der neue Winkelistwert aus dem beim letzten Rechentakt erhaltenen Winkelistwert zusammen mit einer Winkelkorrektur bestimmt, wobei die Winkelkorrektur aus der Verstellgeschwindigkeit und der Dauer eines Rechentaktes berechnet wird.If, however, no edge signal of the Quick start sensor wheel occurs, the actual angle value for a subsequent one Setpoint / actual value comparison updated using the adjustment speed. For this purpose, if there is no edge signal from the quick start sensor wheel between two arithmetic cycles with the next arithmetic cycle the new actual angle value from the actual angle value obtained at the last calculation cycle together with an angle correction determined, the angle correction from the adjustment speed and the duration of a Calculated clock is calculated.

Eine von einer Viskosität des Öles unabhängige präzise Nockenwellenverstellung erzielt man dadurch, daß die Ventilschließzeit vor jedem Soll-/Istwertvergleich in Abhängigkeit von einer Motortemperatur, vorzugsweise der Öltemperatur, aus einem Kennfeld bestimmt wird.A precise camshaft adjustment independent of the viscosity of the oil is achieved in that the valve closing time is dependent on each setpoint / actual value comparison from an engine temperature, preferably the oil temperature, from a map is determined.

Dadurch, daß für unterschiedliche Schwenkrichtungen der Nockenwelle die Ventilschließzeit aus unterschiedlichen Kennfeldern bestimmt wird, ist es möglich, Rückwirkungen auf die Nockenwelle, beispielsweise von Ventilstößeln, welche für unterschiedliche Schwenkrichtungen unterschiedliche Wirkung auf den Prädiktionswinkel haben, zu berücksichtigen.The fact that for different pivoting directions of the camshaft Valve closing time is determined from different maps, it is possible Effects on the camshaft, for example of valve lifters, which are used for different panning directions different effect on the prediction angle have to take into account.

Zweckmäßigerweise wird ab dem Beginn einer Verstellung der Nockenwelle die Ventilschließzeit von Null bis höchstens zum maximalen bzw. minimalen Wert mittels Integration verändert und ab dem Umstellen der Stellgröße auf das Haltetastverhältnis die Ventilschließzeit vom letzten Wert mittels Integration auf Null berechnet.From the beginning of an adjustment of the camshaft, the Valve closing time from zero to at most the maximum or minimum value using Integration changes and from the changeover of the manipulated variable to the stop duty cycle Valve closing time from the last value calculated to zero by integration.

Zur Sicherstellung der Konvergenz des Regelverfahrens an den Winkelsollwert, wird eine jeweils bestimmte Ventilschließzeit mit einem Vorzeichen derart versehen, daß der sich aus dem Produkt aus Ventilschließzeit und Verstellgeschwindigkeit ergebende Prädiktionswinkel eine solches Vorzeichen hat, daß sich bei Addition mit dem Winkelistwert eine Betragsänderung des Winkelistwertes in Richtung des Winkelsollwertes ergibt. Mit anderen Worten wird der Betrag des Winkelsollwertes durch den Prädiktionswinkel erhöht, wenn der Winkelsollwert im Betrag größer ist als der Winkelistwert bzw. es wird der Betrag des Winkelsollwertes durch den Prädiktionswinkel erniedrigt, wenn der Winkelsollwert im Betrag kleiner ist als der Winkelistwert.To ensure the convergence of the control procedure to the angle setpoint, a each given valve closing time with a sign such that the resulting from the product of valve closing time and adjustment speed Prediction angle has such a sign that when added with the Actual angle value a change in the actual angle value in the direction of the Angle setpoint results. In other words, the amount of the angle setpoint is determined by increases the prediction angle if the angle setpoint is greater than that Actual angle value or it becomes the amount of the angle setpoint by the prediction angle decreased if the angular setpoint is smaller than the actual angle value.

Beispielsweise werden das Haltetastverhältnis, das Tastverhältnis zum Verstellen in eine Richtung und das Tastverhältnis zum Verstellen in die entgegengesetzte Richtung vorbestimmt.For example, the stop duty cycle, the duty cycle for adjustment to a Direction and the duty cycle for adjusting in the opposite direction predetermined.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird oberhalb und unterhalb des Sollwertes ein Fangbereich mit vorbestimmter Breite vorgesehen, wobei bereits dann auf das Haltetastverhältnis umgeschaltet wird, wenn der um den Prädiktionswinkel ergänzte Winkelistwert in den Fangbereich hinein fällt. Hierbei wird für eine präzise Verstellung auf einen neuen Winkel ohne Über- oder Nachschwingen während der Verstellung der Nockenwelle auf einen neuen Winkel der Fangbereich kleiner gewählt als während des Haltens des Winkelsollwertes mit dem Haltetastverhältnis. Der größere Fangbereich beim Halten verhindert zudem, daß die Regelung in unerwünschter Weise in den Betrieb der Winkelverstellung umschaltet, was zu einem unruhigen Reglerverhalten führen würde.In a preferred embodiment, one is above and below the target value Capture area provided with a predetermined width, already then on the Stop duty cycle is switched if the supplemented by the prediction angle Actual angle value falls into the capture range. This is for a precise adjustment a new angle without overshoot or ringing while adjusting the Camshaft chosen to a new angle the capture range smaller than during the Holding the angle setpoint with the hold duty cycle. The larger catch area at Keep also prevents the scheme from operating in an undesirable manner Angle adjustment switches, which would lead to a restless controller behavior.

Eine präzise und ruhige Reglercharakteristik beim Halten eines Winkelsollwertes erzielt man dadurch, daß während des Haltens eines Winkelsollwertes eine PI-Regelung durchgeführt wird, wobei ein I-Anteil aus dem Haltetastverhältnis abgeleitet und ein P-Anteil aus einer Sollwertabweichung multipliziert mit einem vorbestimmten Faktor berechnet wird.A precise and quiet controller characteristic achieved when holding an angle setpoint a PI control while holding an angle setpoint is performed, with an I component derived from the hold duty ratio and a P component from a setpoint deviation multiplied by a predetermined factor is calculated.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in

Fig. 1
eine schematische Übersicht einer Nockenwellenanordnung, welche das erfindungsgemäße Verfahren ausführt,
Fig. 2
eine graphische Darstellung des Verhaltens des tatsächlichen Winkelistwertes, des um einen Prädiktionswinkel korrigierten Winkelistwertes und der Verschließzeit des Proportionalventils über die Zeit;
Fig. 3
ein schematisches Blockschaltbild einer das erfindungsgemäße Verfahren ausführenden Reglervorrichtung,
Fig. 4
ein schematisches Blockschaltbild der Modellbildung des Ventils gemäß Fig. 3,
Fig. 5
einen schematischen, blockschaltbildartigen Ablaufplan einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 6
einen schematischen, blockschaltbildartigen Ablaufplan der Berechnung der Nockenwellengeschwindigkeit gemäß der Ausführungsform von Fig. 5,
Fig. 7
einen schematischen, blockschaltbildartigen Ablaufplan des Beobachters mit Modellbildung des Ventils, Prädikation und Berechnung des Winkelistwertes mittels Integration,
Fig. 8
einen schematischen, blockschaltbildartigen Ablaufplan der Modellbildung des 4/2-Proportionalventiles gemäß Fig. 7,
Fig. 9
einen schematischen, blockschaltbildartigen Ablaufplan der Adaption der Ventilschließzeit gemäß Fig. 7,
Fig. 10
einen schematischen, blockschaltbildartigen Ablaufplan der Ausgabe des Tastverhältnisses mittels eines 3-Punkt-Reglers gemäß der Ausführungsform von Fig. 5,
Fig. 11
einen schematischen, blockschaltbildartigen Ablaufplan der Berechnung des Betriebspunktes gemäß der Ausführungsform von Fig. 5,
Fig. 12
einen schematischen, blockschaltbildartigen Ablaufplan der Freigabe der Berechnung des Betriebspunktes gemäß Fig. 11.
Further features, advantages and advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims and from the following description of the invention with reference to the accompanying drawings. These show in
Fig. 1
1 shows a schematic overview of a camshaft arrangement which carries out the method according to the invention,
Fig. 2
a graphic representation of the behavior of the actual actual angle value, the actual angle value corrected by a prediction angle and the closing time of the proportional valve over time;
Fig. 3
2 shows a schematic block diagram of a controller device which carries out the method according to the invention,
Fig. 4
3 shows a schematic block diagram of the modeling of the valve according to FIG. 3,
Fig. 5
2 shows a schematic, block diagram-like flow chart of a preferred embodiment of the method according to the invention,
Fig. 6
5 shows a schematic, block diagram-type flowchart for calculating the camshaft speed according to the embodiment of FIG.
Fig. 7
a schematic, block diagram-like flow chart of the observer with modeling of the valve, predication and calculation of the actual angle value by means of integration,
Fig. 8
7 shows a schematic, block diagram-like flow chart of the model formation of the 4/2 proportional valve according to FIG. 7,
Fig. 9
7 shows a schematic, block diagram-type flow chart of the adaptation of the valve closing time according to FIG. 7,
Fig. 10
2 shows a schematic, block diagram-type flow chart of the output of the duty cycle by means of a 3-point controller according to the embodiment from FIG. 5,
Fig. 11
3 shows a schematic, block diagram-like flowchart of the calculation of the operating point according to the embodiment of FIG. 5,
Fig. 12
11 shows a schematic, block diagram-type flow chart of the release of the calculation of the operating point according to FIG. 11.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft für die Einlaßnockenwelle beschrieben, was durch den Index "e" in den jeweiligen Bezeichnungen für Signale, Parameter bzw. Bits ersichtlich ist. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft. Die dargestellten Erläuterungen gelten sinngemäß auch für die Auslaßnockenwelle.The method according to the invention is described below with reference to the accompanying drawings for the intake camshaft described by what the index "e" in the respective names for signals, parameters or bits can be seen. However, this is only an example. The explanations shown apply analogously also for the exhaust camshaft.

Die in Fig. 1 beispielhaft dargestellte Nockenwellenanordnung für eine verstellbare Nockenwelle 10 umfaßt einen Schwenkversteller 12, ein diesen Schwenkversteller ansteuerndes 4/2-Proportionalwegeventil 14, ein Motorsteuergerät 16, ein der Nockenwelle 10 zugeordnetes Schnellstartgeberrad 18, einen dieses Schnellstartgeberrad 18 abtastenden Nockenwellensensor 20 und eine die Nockenwelle 10 mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle verbindende Kette 22. Der Nockenwellensensor 20 tastet das Schnellstartgeberrad 18 ab, wobei letzteres Erhebungen 24 aufweist, die sich bei Drehung der Nockenwelle 10 aufeinander folgend an dem Nockenwellensensor 20 vorbei bewegen und dort entsprechende Flankensignale erzeugen, die von dem Nockenwellensensor 20 an das Motorsteuergerät 16 übertragen werden. Das Motorsteuergerät 16 steuert wiederum das Proportionalventil 14 derart an, daß den Schwenkversteller mit entsprechendem Öldruck aus einem Ölkreislauf 26 versorgt wird. Dieser Öldruck wird von einer Motorölpumpe 28 erzeugt. The exemplary camshaft arrangement shown in Fig. 1 for an adjustable Camshaft 10 includes a swivel adjuster 12, a swivel adjuster driving 4/2-way proportional valve 14, an engine control unit 16, one of the Camshaft 10 assigned quick start sensor wheel 18, one of these Quick start sensor wheel 18 scanning camshaft sensor 20 and a camshaft 10 with a chain 22 not shown connecting the crankshaft Camshaft sensor 20 scans the quick start sensor wheel 18, the latter Has elevations 24 which follow one another when the camshaft 10 rotates move past the camshaft sensor 20 and there corresponding edge signals generate, which are transmitted from the camshaft sensor 20 to the engine control unit 16 become. The engine control unit 16 in turn controls the proportional valve 14 in such a way that that the swivel adjuster with the corresponding oil pressure from an oil circuit 26 is supplied. This oil pressure is generated by an engine oil pump 28.

Fig. 2 veranschaulicht grafisch die Arbeitsweise des im Motorsteuergerät 16 (Fig. 1) angeordneten erfindungsgemäßen Reglers. In Fig. 2 ist ein Zeitabschnitt dargestellt, welcher eine Verstellung der Nockenwelle von einem Winkel 0 °KW (KW = Kurbelwelle) bis zu einem Winkel 20 °KW darstellt. Zu einem Zeitpunkt t = 0 s wird ein Bit B_nwvpos auf 1 gesetzt, was das Verstellen der Nockenwelle auf einen neuen Relativwinkel bezüglich der Kurbelwelle signalisiert. Als Winkelsoliwert ist 20°KW eingestellt. Die Linie 30 veranschaulicht den sich über die Zeit verändernden Winkelistwert der Kurbelwelle, welcher nachfolgend mit wnwise bezeichnet ist.Fig. 2 graphically illustrates the operation of the engine control unit 16 (Fig. 1) arranged regulator according to the invention. 2 shows a time period, which adjusts the camshaft from an angle of 0 ° KW (KW = crankshaft) represents up to an angle of 20 ° KW. At a time t = 0 s, a bit B_nwvpos set to 1, which means adjusting the camshaft to a new relative angle signaled with respect to the crankshaft. The angle solitary value is set to 20 ° KW. The line 30 illustrates the actual angle value of the crankshaft changing over time, which is referred to below as wnwise.

Je nach Stellung des Proportionalwegeventils 14 (Fig. 1) benötigt dieses eine vorbestimmte Zeit znwve, bis dieses wieder geschlossen ist. Diese Ventilschließzeit znwve ist mit Linie 32 dargestellt. Mit andern Worten benötigt das Ventil nach Rücksetzen des Bits B_nwvpos auf Null die Zeitspanne znwve bis es vollständig geschlossen ist. In der dargestellten Ausführungsform sind dies 40 ms. Während dieser 40 ms wird der Schwenkversteller 12 vom Öldruck weiter bewegt, wodurch sich auch der relative Winkel der Nockenwelle 10 zur Kurbelwelle verändert. Diese Winkelveränderung hängt im wesentlichen von der Steigung der Kurve 30, d.h. von der Geschwindigkeit ab, mit der sich der Winkelistwert verändert (Verstellgeschwindigkeit). Das Produkt aus dieser Verstellgeschwindigkeit vnwde und der Ventilschließzeit znwve ergibt einen Prädiktionswinkel wnwpe. Die Summe aus aktuellem Winkelistwert wnwise und Prädiktionswinkel wnwpe ergibt somit einen endgültigen Winkel der Nockenwelle 10 gegenüber der Kurbelwelle, welcher nach Beendigung der Verstellung mittels Rücksetzen des Bits B_nwvpos auf "0" von der Nockenwelle 10 letztendlich erreicht wird.Depending on the position of the proportional directional control valve 14 (FIG. 1), this requires one predetermined time znwve until it is closed again. This valve closing time znwve is shown with line 32. In other words, the valve needs to be reset of the bit B_nwvpos to zero the time period znwve until it is completely closed. In in the illustrated embodiment, this is 40 ms. During this 40 ms Swivel adjuster 12 moves further by the oil pressure, which also causes the relative angle the camshaft 10 changed to the crankshaft. This change in angle depends on essentially from the slope of curve 30, i.e. on the speed at which the actual angle value changes (adjustment speed). The product of this Adjustment speed vnwde and the valve closing time znwve result in one Prediction angle wnwpe. The sum of the current actual angle value wnwise and Prediction angle wnwpe thus results in a final angle of camshaft 10 compared to the crankshaft, which by resetting after completion of the adjustment of bit B_nwvpos to "0" is ultimately reached by camshaft 10.

Erfindungsgemäß ist es nunmehr im Regler vorgesehen, daß ein Soll-/Istwert-Vergleich nicht mit dem tatsächlichen Istwert wnwise erfolgt, sondern mit der Summe aus wnwise und dem Prädiktionswinkel wnwpe. Dementsprechend beendet der Regler die Verstellung bei t = 200 ms derart rechtzeitig, daß durch das Weiterlaufen der Nockenwelle 10 im Bereich t = 200 ms bis t = 240 ms bedingt durch die Schließzeit znwve des Proportionalwegeventils 14 möglichst genau der gewünschte Sollwinkel von 20° KW erreicht wird.According to the invention, it is now provided in the controller that a setpoint / actual value comparison not with the actual actual value wnwise, but with the sum of wnwise and the prediction angle wnwpe. The controller ends the adjustment accordingly at t = 200 ms in time such that the camshaft 10 continues to run in Range t = 200 ms to t = 240 ms due to the closing time znwve des Proportional directional control valve 14 as precisely as possible the desired target angle of 20 ° KW is achieved.

Mit anderen Worten wird zur Regelung der Nockenwellen-Istposition ein Prädiktionsregler verwendet. Übersteigt die Regeldifferenz einen Schwellwert und liegt somit ein erhöhter Stellbedarf vor, wird das Proportionalwegeventil 14 mit maximalem Tastverhältnis angesteuert, was durch Setzen des Bits B_nwvpos auf "1" erzielt wird und für die Zeitdauer von t = 0s bis t = 200 ms andauert. Entsprechende Kanäle im Proportionalwegeventil 14 geben den größtmöglichen Öffnungsquerschnitt frei und führen zu einer maximalen Verstellgeschwindigkeit vnwde. Um ein optimales Einschwingverhalten zu erreichen, wird der Prädiktionswinkel wnwpe verwendet. Diese Größe berücksichtigt den Winkel, den die Nockenwelle benötigt, um aufgrund der endlichen Ventilschließzeit znwve von der momentanen Verstellgeschwindigkeit vnwde zum Stillstand zu kommen. Die Ansteuerung des 4/2-Proportionalwegeventils 14 wird bereits beendet, wenn der Winkelistwert den Winkelsollwert bis auf den Prädiktionswinkel wnwpe erreicht hat. Der Prädiktionswinkel errechnet sich als Produkt aus der aktuellen Verstellgeschwindigkeit vnwde und der Ventilschließzeit znwve.In other words, a prediction controller is used to regulate the actual camshaft position used. If the control difference exceeds a threshold value, there is an increased one Position requirement before, the proportional directional control valve 14 with maximum duty cycle controlled what is achieved by setting bit B_nwvpos to "1" and for which Time duration from t = 0s to t = 200 ms. Corresponding channels in the Proportional directional control valve 14 release and guide the largest possible opening cross section vnwde to a maximum adjustment speed. To an optimal To achieve transient response, the prediction angle wnwpe is used. This Size takes into account the angle that the camshaft needs to move due to the finite valve closing time znwve from the current adjustment speed vnwde to come to a standstill. The control of the 4/2-way proportional valve 14 is already ended when the actual angle value reaches the angle setpoint up to the prediction angle wnwpe has reached. The prediction angle is calculated as the product of the current one Adjustment speed vnwde and valve closing time znwve.

Die Verstellgeschwindigkeit vnwde wird aus der Lageänderung der Nockenwelle zwischen zwei negativen Signalen einer Flanke des Schnellstartgeberradsignals berechnet. Die Ermittlung der Verstellgeschwindigkeit vnwde berücksichtigt hierbei den Einfluß des Öldruckes, so daß eine genaue Ermittlung der Prädiktionswinkels möglich ist.The adjustment speed vnwde is based on the change in position of the camshaft between two negative signals of an edge of the quick start sensor signal calculated. The determination of the adjustment speed vnwde takes into account the Influence of the oil pressure, so that an exact determination of the prediction angle is possible.

In dem erfindungsgemäßen Regelverfahren erfolgt der Soll-/Istwertvergleich ständig im Rhythmus eines Rechenrasters von beispielsweise 4 ms. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß nicht innerhalb eines jeden Rechenzyklus ein Flankensignal des Schnellstartgeberrades 18 auftritt und somit nicht zu jedem Rechentakt der tatsächliche Winkelistwert bestimmt werden kann. Um nun trotzdem beim nächsten Rechentakt einen Soll-/Istwertvergleich vornehmen zu können, wird erfindungsgemäß der Winkelistwert wnwise aus der bestimmten Verstellgeschwindigkeit vnwde berechnet bzw. fortgeschrieben, bis wieder ein Flankensignal des Schnellstartgeberrades 18 auftritt, bei dem eine genaue Positionsfeststellung der Kurbelwelle, der Nockenwelle 10 und somit eines relativen Winkels zwischen diesen (Winkelistwert) meßbar ist. Die momentane Ventilschließzeit znwve wird ebenfalls ständig in Abhängigkeit von der Betriebssituation der Brennkraftmaschine aktualisiert.In the control method according to the invention, the setpoint / actual value comparison is carried out continuously in Rhythm of a calculation grid of 4 ms, for example. However, it should be noted here that an edge signal of the Quick start sensor wheel 18 occurs and therefore not the actual one for every computing cycle Actual angle value can be determined. To now one at the next computing cycle According to the invention, the actual angle value becomes the target / actual value comparison wnwise is calculated from the determined adjustment speed vnwde or updated until an edge signal of the quick start sensor wheel 18 occurs again at which an exact position determination of the crankshaft, the camshaft 10 and thus a relative angle between them (actual angle value) can be measured. The current one Valve closing time znwve is also constantly dependent on the operating situation the internal combustion engine updated.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 12 eine konkrete bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Regelverfahrens beschrieben.In the following, a concrete preferred one is made with reference to FIGS. 3 to 12 Embodiment of a control method according to the invention described.

Fig. 3 veranschaulicht in einem Blockschaltbild eine vereinfachte Struktur eines Drei-Punkt-Nockenwellen-Reglers. In einem Block 34 wird in nachfolgend noch näher erläuterter Weise die aktuelle Verstellgeschwindigkeit vnwde der Nockenwelle berechnet. Diese Verstellgeschwindigkeit vnwde wird einem Integrator 36 zugeführt, welcher aus der Verstellgeschwindigkeit vnwde über die Zeit einen geschätzten Winkelistwert wnwise' berechnet, sofern kein Flankensignal des Schnellstartgeberrades 18 und somit kein gemessener Winkelistwert vorliegt. Gleichzeitig wird bei jedem Rechentakt aus einer Modellbildung des Proportionalwegeventils in Block 38 eine für die momentane Betriebssituation gültige Ventilschließzeit znwve bestimmt und ausgegeben. Des weiteren steuert Block 38 einen Schalter 40 mittels eines Bits B_nwvhe derart, daß wahlweise der Ausgang aus Block 34 oder ein Wert "0" an den Integrator 36 gegeben wird. Dieses Bit B_nwvhe ist dann auf "1" gesetzt, wenn keine Verstellung des Nockenwellenwinkels auf einen neuen Wert, sondern ein Halten des momentanen Istwertes erfolgen soll. In diesem Fall erfolgt keine Fortschreibung des Winkelistwertes wnwise, da dieser sich möglichst nicht verändern soll. Aus der momentanen Ventilschließzeit znwve zusammen mit der Verstellgeschwindigkeit vnwde wird in einem Block 42 der Prädiktionswinkel wnwpe berechnet. In Block 44 werden der Prädiktionswinkel wnwpe und der abgeschätzte Winkelistwert wnwise' zum Gesamtwinkel wnwgsde für den Soll-/Istwertvergleich im Regler berechnet. Dieser Soll-/Istwertvergleich zwischen wnwgsde und dem Winkelsollwert für die Nockenwelle wnwse erfolgt in Block 46. Dieser Block 46 schaltet mittels der Bits B_nwvpos, B_nwvhe und B_nwvneg die Betriebsart des Reglers, d.h. Halten oder Verstellen des Relativwinkels zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle. Sofern der Soll-/Istwertvergleich ergibt, daß eine große Sollwertdifferenz vorliegt, dann wird je nach Vorzeichen dieser Differenz ein Verstellen in positiver oder negativer Richtung des Relativwinkels zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle durch Setzen entweder des Bits B_nwvpos oder des Bits B_nwvneg auf "1" aktiviert. Sofern der Soll-/Istwertvergleich jedoch ergibt, daß sich der Gesamtistwert wnwgsde innerhalb eines Fangbereiches um den Sollwert wnwse befindet, wird die Betriebsart "Winkelhalten" aktiviert, indem das Bit B_nwvhe auf "1" gesetzt wird.3 illustrates in a block diagram a simplified structure of a three-point camshaft controller. In a block 34 will be closer in the following explained the current adjustment speed vnwde the camshaft is calculated. This adjustment speed vnwde is fed to an integrator 36, which consists of the Adjustment speed vnwde over time an estimated actual angle wnwise ' calculated if no edge signal of the quick start sensor wheel 18 and thus none measured actual angle value is present. At the same time, with every computing cycle, one Modeling of the proportional directional control valve in block 38 one for the current one Operating situation valid valve closing time znwve determined and output. Furthermore Block 38 controls a switch 40 by means of a bit B_nwvhe such that either the Output from block 34 or a value "0" is given to integrator 36. This bit B_nwvhe is set to "1" if the camshaft angle is not adjusted to a new value, but the current actual value should be held. In this In this case, the actual angle value wnwise is not updated, since this is as possible should not change. From the current valve closing time together with the Adjustment speed vnwde becomes the prediction angle wnwpe in a block 42 calculated. In block 44, the prediction angle wnwpe and the estimated one Actual angle value wnwise 'to the total angle wnwgsde for the setpoint / actual value comparison in Controller calculated. This setpoint / actual value comparison between wnwgsde and the Angle setpoint for the camshaft wnwse takes place in block 46. This block 46 switches by means of the bits B_nwvpos, B_nwvhe and B_nwvneg the operating mode of the controller, i.e. Holding or adjusting the relative angle between the camshaft and crankshaft. Provided the setpoint / actual value comparison shows that there is a large setpoint difference, then each after the sign of this difference, an adjustment in the positive or negative direction of the Relative angle between the camshaft and crankshaft by setting either the bit B_nwvpos or bit B_nwvneg activated to "1". If the setpoint / actual value comparison however, the total actual value wnwgsde results within a capture range the setpoint wnwse is located, the operating mode "keep angle" is activated by the bit B_nwvhe is set to "1".

Fig. 4 veranschaulicht eine vereinfachte Struktur des Blockes 38 von Fig. 3, welcher eine Modellbildung des Proportionalwegeventils 10 von Fig. 1 umfaßt. In Abhängigkeit von einem Parameter tmot, welcher eine Motortemperatur darstellt, wird für die unterschiedlichen Verstellrichtungen aus einem jeweiligen Kennfeld 48, 50 eine jeweilige maximale Ventilschließgeschwindigkeit für ein Verstellen in positiver bzw. negativer Richtung bestimmt und an einen Integrator 52 übergeben. Dieser Integrator 52 erhält ein zu integrierendes Eingangssignal von einer Logik 54. Dieser Logik ist durch Überprüfung der Bits B_nwvpos und B_nwvneg bekannt, in welcher Regelsituation sich der Regler momentan befindet. Ferner ist der Logik 54 über Rückkopplung 56 der momentane Zustand des Integrators 52 ebenso bekannt. Durch ein entsprechendes Eingangssignal aus der Logik 54 erhöht der Integrator 52 an seinem Ausgang ab dem Beginn einer positiven Verstellung des Nockenwellenwinkels auf einen neuen Wert die Ventilschließzeit steigend, wie dies aus Kurve 32 in Fig. 2 ersichtlich ist. Die Werte aus den Kennfeldern 48 bzw. 50 stellen dabei die maximalen Ventilschließzeiten znwve für die positive bzw. negative Verstellrichtung dar. Diese liegt bei dem Beispiel gemäß Fig. 2 bei 40 ms, so daß der Ausgang des Integrators 52 ab diesem Zeitpunkt konstant bleibt. Nach einer entsprechenden Vorzeichenkorrektur in Block 58 wird dann schließlich von der Modellbildung in Block 38 die aktuelle Ventilschließzeit znwve sowie das Bit zum Signalisieren eines Haltezustandes B_nwvhe ausgegeben.FIG. 4 illustrates a simplified structure of block 38 of FIG. 3, which is one Modeling of the proportional directional control valve 10 of FIG. 1 includes. In dependence of a parameter tmot, which represents an engine temperature, is used for the different adjustment directions from a respective map 48, 50 each maximum valve closing speed for an adjustment in positive or negative Direction determined and passed to an integrator 52. This integrator 52 receives one Input signal to be integrated from a logic 54. This logic is through verification of the bits B_nwvpos and B_nwvneg in which control situation the controller is is currently located. Furthermore, the logic 54 via feedback 56 is the current one State of integrator 52 also known. With an appropriate input signal from the logic 54, the integrator 52 increases at its output from the beginning of one positive adjustment of the camshaft angle to a new value Valve closing time increases, as can be seen from curve 32 in FIG. 2. The values from The maps 48 and 50 represent the maximum valve closing times znwve for represents the positive or negative adjustment direction. This lies in the example according to FIG. 2 at 40 ms, so that the output of the integrator 52 remains constant from this point in time. After a corresponding sign correction in block 58, then finally from the modeling in block 38, the current valve closing time znwve and the bit for Signaling a hold state B_nwvhe output.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 12 eine konkrete Ausgestaltung des Funktionsablaufes der erfindungsgemäßen Regelung gemäß der Figuren 3 und 4 beschrieben.A specific embodiment is described below with reference to FIGS. 4 to 12 the functional sequence of the control according to the invention according to Figures 3 and 4 described.

Fig. 5 veranschaulicht hierzu in einer Übersicht den erfindungsgemäßen Nockenwellenregler. Dieser umfaßt folgendes: einen Beobachter 60, welcher die Funktionen der Blöcke 36, 38, 42 und 44 gemäß Fig. 3 in sich vereint, eine Geschwindigkeitsberechnung 62, eine Adaption des Arbeitspunktes 64, eine Fehlerbehandlung 66 und eine Ausgabe des Tastverhältnisses 68. Der in Fig. 5 dargestellte Nockenwellenregler erhält als Eingangswerte einen Winkelsollwert wnwse sowie einen Winkelistwert wnwise. Als Ausgangswert gibt dieser Nockenwellenregler im wesentlichen einen Stellwert in Form eines Tastverhältnisses tanwre ab. Dieses Tastverhältnis tanwre wird dem Proportionalwegeventil zugeführt und stellt eine entsprechende Ventilstellung derart ein, daß entweder der Nockenwellenwinkel in negative Richtung verändert wird (Tastverhältnis tanwre = tanwne) oder der Nockenwellenwinkel in positiver Richtung verändert wird (Tastverhältnis tanwre = tanwpse) oder der momentane Winkelistwert gehalten wird (Tastverhältnis tanwre = tanwrhfe + tanwpe, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 10 noch näher erläutert wird).5 illustrates the camshaft regulator according to the invention in an overview. This includes the following: an observer 60, which combines the functions of blocks 36, 38, 42 and 44 according to FIG. 3, a speed calculation 62, an adaptation of the working point 64, an error handling 66 and an output of the duty cycle 68 5 camshaft controller receives as input values an angle setpoint wnwse and an actual angle value wnwise. As output value, this camshaft controller essentially outputs a manipulated variable in the form of a pulse duty factor tanwre. This duty cycle tanwre is fed to the proportional directional control valve and sets a corresponding valve position in such a way that either the camshaft angle is changed in the negative direction (duty cycle tanwre = tanwne ) or the camshaft angle is changed in the positive direction (duty cycle tanwre = tanwpse ) or the current actual angle value is held (duty cycle tanwre = tanwrhfe + tanwpe , as will be explained in more detail below with reference to FIG. 10).

Fig. 6 veranschaulicht die Berechnung der Verstellgeschwindigkeit vnwde in Block 62. Diese Berechnung erfolgt immer dann, wenn das Bit B_nwie gleich "1" ist und damit signalisiert, daß ein Flankensignal des Schnellstartgeberrades empfangen wurde. In diesem Fall erfolgt der Ablauf von Operationen in einem Zweig 70, wobei diese Operationen mit /1/ bis /11/ gekennzeichnet sind, wobei die Ziffern die Reihenfolge der Funktionsausfuhrung beginnend mit /1/ kennzeichnen. In Block 72 erfolgt dann die Auswertung mehrerer Flankensignale des Schnellstartgeberrades über eine volle Umdrehung desselben. Entsprechende Drehwinkel und Zeitabschnitte zwischen den Flankensignalen werden in Schieberegistern 74 bzw. 76 aufgenommen und in Blöcken 78 bzw. 80 aufsummiert. In Block 82 werden die aufsummierten Winkel durch die aufsummierten Zeiten geteilt, woraus sich die Verstellgeschwindigkeit vnwde gemittelt über eine volle Umdrehung des Schnellstartgeberrades ergibt. Gegebenenfalls erfolgt in einem Filter 84 eine Filterung der berechneten Verstellgeschwindigkeit vnwde, wodurch die Geschwindigkeitserfassung geglättet wird. Die Drehung des Schnellstartgeberrades erfolgt jedoch nicht in der selben Frequenz, die dem Rechenraster zugrunde liegt. Demzufolge tritt ein Flankensignal nicht notwendigerweise exakt zum Zeitpunkt eines Rechentaktes auf, sondern in der Regel zwischen zwei Rechentakten. Nun wird jedoch zum Zeitpunkt des Eintritts des Flankensignals eine momentane Stellung der Kurbelwelle ausgewertet. Durch Vergleich mit der zugehörigen Flanke des Schnellstartgeberrades läßt sich somit zwar ein Relativwinkel zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle bestimmen, jedoch liegt dieser Zeitpunkt im Moment des Rechentaktes in der Vergangenheit, da zwischen dem Auftreten des Flankensignals und dem nächsten Rechentakt ein gewisser Bruchteil einer Rechentaktzeit vergangen ist. Die Berechnungen des in den Figuren dargestellten erfindungsgemäßen Reglers erfolgen gemäß einem in Block 86 bestimmten Zeitpunkts. Um nun aus der Lagebestimmung der Kurbelwelle zum Zeitpunkt de Flankensignals einen exakten Winkelistwert zum Zeitpunkt des (zeitlich später liegenden) Rechentaktes zu bestimmen, wird im Block 88 die Zeitspanne zwischen dem Auftreten des Flankensignals und dem nächsten Rechentakt bestimmt. Diese Zeitspanne wird bei 90 als letzte Funktion /11/ an den Beobachter 60 übergeben. Sofern jedoch seit dem letzten Rechentakt kein Flankensignal des Schnellstartgeberrades auftrat, ist das Bit B_nwie auf "0" gesetzt und es erfolgt die Ausführung des Programmzweiges 92. In diesem Zweig 92 wird lediglich eine mit /1/ bezeichnete Funktion ausgeführt, in der einem Register 94 eine Rechentaktzeit hinzu addiert wird und eine gesamt verstrichene Zeit dtnwe seit dem letzten Flankensignal an den Beobachter 60 weitergeleitet wird.6 illustrates the calculation of the adjustment speed vnwde in block 62. This calculation always takes place when bit B_n is equal to "1" and thus signals that an edge signal of the quick start sensor wheel has been received. In in this case, operations are performed in a branch 70, these being Operations are marked with / 1 / to / 11 /, the digits being the order of Mark function execution beginning with / 1 /. This is then done in block 72 Evaluation of several edge signals of the quick start sensor wheel over a full one Rotation of the same. Corresponding angles of rotation and periods between the Edge signals are recorded in shift registers 74 and 76, respectively, and in blocks 78 or 80 added up. In block 82, the summed angles are represented by the totaled times divided, from which the adjustment speed vnwde is averaged over a full revolution of the quick start sensor wheel. If applicable, takes place in a filter 84 filters the calculated adjustment speed vnwde, whereby the speed detection is smoothed. The rotation of the quick start sensor wheel However, it does not take place at the same frequency on which the calculation grid is based. As a result, an edge signal does not necessarily occur exactly at the time of one Arithmetic clock, but usually between two arithmetic clocks. Now, however a momentary position of the crankshaft at the time the edge signal occurs evaluated. By comparison with the associated flank of the quick start sensor wheel a relative angle between camshaft and crankshaft can thus be determined, however, this point in time is in the past at the time of the calculation cycle a certain amount between the occurrence of the edge signal and the next computing cycle Fraction of a computing cycle time has passed. The calculations of the in the figures The controller according to the invention shown takes place according to a determined in block 86 Time. Now from the position determination of the crankshaft at the time de Edge signal an exact actual angle value at the time of the (later) To determine arithmetic clock, in block 88 is the time between the occurrence of the edge signal and the next computing cycle. This period of time is at 90 as the last function / 11 / passed to the observer 60. Unless, however, since the last computing cycle no edge signal of the quick start sensor wheel occurred, is the bit B_n is set to "0" and program branch 92 is executed. In In this branch 92, only a function designated / 1 / is carried out, in which one Register 94 is added a computing clock time and a total elapsed time dtnwe has been forwarded to observer 60 since the last edge signal.

Fig. 7 veranschaulicht den Funktionsablauf im Beobachter 60. Sofern durch das Bit B_nwvhe signalisiert wird, daß sich der Regler im Betriebsmodus "Verstellen auf einen neuen Winkelwert" befindet, wird die in Block 62 berechnete Verstellgeschwindigkeit vnwde einem Integrator 94 zugeführt. Dieser berechnet aus der Verstellgeschwindigkeit und der seit dem letzten Flankensignal des Schnellstartgeberrades vergangenen Zeit einen geschätzten Winkelistwert wnwgse. Sofern jedoch ein Flankensignal des Schnellstartgeberrades ein exaktes Bestimmen des Winkelistwertes zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle zuläßt, erfolgt ein Abgleich des Integrators 94 über Zweig 96, wobei der zum Zeitpunkt des Flankensignals bestimmte Wert des Winkels mit der entsprechenden Korrektur aufgrund der Zeitspanne zwischen Flankensignal und Rechentakt als neuer Winkelistwert wnwgse gesetzt wird. Die Korrektur erfolgt bei der Multiplikation der Verstellgeschwindigkeit vnwde mit der Zeitspanne dtnwe seit dem letzten Flankensignal im Block 98 und führt zum Korrekturwinkel wnwkrve, der in Block 100 dem zum Zeitpunkt des Flankensignals gemessenen Winkelistwert wnwise hinzu addiert wird. Der den Integrator verlassende Istwert wnwgse wird schließlich in Block 102 um den Prädiktionswinkel wnwpe ergänzt zu wnwgsde. In Block 104 erfolgt schließlich der Soll-/Istwertvergleich in dem der ergänzte Winkelistwert wnwgsde und der Winkelsollwert wnwse voneinander abgezogen werden. Das Ergebnis ist die Regeldifferenz dwnwe.7 illustrates the functional sequence in the observer 60. Provided that the bit B_nwvhe indicates that the controller is in the "Adjust to a is the new angular value ", the adjustment speed calculated in block 62 It is fed to an integrator 94. This calculates from the adjustment speed and the time since the last edge signal of the quick start sensor wheel an estimated actual angle wnwgse. However, if an edge signal of the Quick start sensor wheel an exact determination of the actual angle between Allows camshaft and crankshaft, the integrator 94 is adjusted via branch 96, the value of the angle determined at the time of the edge signal with the corresponding correction based on the time period between the edge signal and Calculation cycle is set as the new actual angle value wnwgse. The correction takes place at the Multiplication of the adjustment speed vnwde by the time dtnwe since last edge signal in block 98 and leads to the correction angle wnwkrve which in block 100 is added to the actual angle value wnwise measured at the time of the edge signal is added. The actual value wnwgse leaving the integrator is finally shown in block 102 with the prediction angle wnwpe added to wnwgsde. Finally, in block 104 the setpoint / actual value comparison in which the supplemented actual angle value wnwgsde and the Angle setpoint must be subtracted from each other. The result is that Control difference dwnwe.

Die Bestimmung des Prädiktionswinkels wnwpe in Block 106 ist in Fig. 8 veranschaulicht. In Fig. 8 finden sich die Logik 54, der Integrator 52, die Rückkopplung 56, die Kennfelder 48, 50 sowie die Vorzeichenkorrektur 58 wieder. Zusätzlich wird bei 108 und 110 ein Korrekturwert für die maximale Ventilschließzeit znwvpe in positiver Richtung bzw. znwvne in negativer Richtung eingeführt. Die Bestimmung dieser Korrekturwerte znwadne und znwadpe ist in Fig. 9 veranschaulicht. In Block 112 wird geprüft, ob eine Adaption notwendig ist oder nicht. In Block 114 wird festgelegt wie adaptiert wird und in Blocke 116 erfolgt eine Lernwert-Begrenzung. In Block 118 wird die Adaption gelöscht. Der Adaptionswert berücksichtigt beispielsweise Ölviskosität, Streuungen und Leckagen.The determination of the prediction angle wnwpe in block 106 is illustrated in FIG. 8. 8 shows the logic 54, the integrator 52, the feedback 56, the characteristic diagrams 48, 50 and the sign correction 58 again. Additionally, one at 108 and 110 Correction value for the maximum valve closing time znwvpe in the positive direction or znwvne introduced in the negative direction. The determination of these correction values znwadne and znwadpe is illustrated in FIG. 9. In block 112 it is checked whether a Adaption is necessary or not. In block 114 it is determined how to adapt and in Block 116 is a learning value limitation. The adaptation is deleted in block 118. The adaptation value takes into account, for example, oil viscosity, scatter and leakage.

Fig. 10 veranschaulicht schließlich den Aufbau des Blockes 68, welcher ein jeweiliges Tastverhältnis tanwre zum Ansteuern des Proportionalwegeventils ausgibt. In Block 120 erfolgt in Abhängigkeit der Werte der Bits B_nwvne (= B_nwvneg) und B_nwvpe (= B_nwvpos) die Auswahl aus drei Quellen für das auszugebende Tastverhältnis tanwre. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Regler mit dem Funktionsblock 120 um einen Drei-Punkt-Regler.10 finally illustrates the structure of block 68, which is a respective one Outputs duty cycle tanwre to control the proportional directional control valve. In block 120 takes place depending on the values of the bits B_nwvne (= B_nwvneg) and B_nwvpe (= B_nwvpos) the selection from three sources for the duty cycle tanwre to be output. In other words, the controller with the function block 120 is a three-point controller.

Sofern das Bit B_nwvne oder B_nwvpe gesetzt ist, wird jeweils ein Tastverhältnis aus dem Register 122 oder 124 ausgegeben. Hierbei handelt es sich um Tastverhältnisse zur Verstellung des Relativwinkels zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle in positive oder negative Richtung. Sofern momentan kein neuer Relativwinkel für die Nockenwelle angefahren wird, befindet sich der Regler im "Haltemodus", d.h. es wird ein Haltetastverhältnis ausgegeben. Dieses wird in Form eines PI-Reglers erzeugt und umfaßt als P-Anteil das Tastverhältnis tanwpe und als I-Anteil das Haltetastverhältnis tanwrhfe, die im Block 126 aufsummiert werden. Der P-Anteil tanwpe ist dabei das Ergebnis einer Multiplikation aus der Regeldifferenz dwnwe mit einem festen Faktor aus einem Register 128 im Funktionsblock 130.If the bit B_nwvne or B_nwvpe is set, a pulse duty factor is generated to register 122 or 124. These are duty cycles for Adjustment of the relative angle between camshaft and crankshaft in positive or negative direction. Unless there is currently a new relative angle for the camshaft the controller is in "hold mode", i.e. it will be a Hold duty cycle output. This is generated in the form of a PI controller and includes the duty cycle tanwpe as the P component and the hold duty cycle as the I component tanwrhfe, which are summed in block 126. The P share tanwpe is that Result of a multiplication from the control difference dwnwe by a fixed factor a register 128 in function block 130.

Das Setzen oder Zurücksetzen der Bits B_nwvne bzw. B_nwvpe, die ein Verstellen auf einen neuen Relativwinkel zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle signalisieren, erfolgt zusätzlich in Abhängigkeit von Schwellwerten WSNW und WSRNWE in Registern 132, 134, die jeweils einen Fangbereich um den Sollwert herum bilden. Hierbei ist ein größerer Fangbereich WSNW aus Register 132. aktiv, wenn sich die Regelung im Haltemodus befindet, d.h. wenn gemäß dem gesetzten Bit B_nwhe der momentane Winkel gehalten werden soll. Sofern sich jedoch der Regler in einem Betriebszustand befindet, in dem auf einen neuen relativen Winkel zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle verstellt wird, ist der kleinere Fangbereich WSRNW aus Register 134 aktiv.The setting or resetting of the bits B_nwvne or B_nwvpe, which means an adjustment to signal a new relative angle between the camshaft and crankshaft takes place additionally depending on threshold values WSNW and WSRNWE in registers 132, 134, each of which forms a capture range around the setpoint. Here is a larger one WSNW capture range from register 132. active when the control is in hold mode located, i.e. if the current angle is held according to the set bit B_nwhe shall be. If, however, the controller is in an operating state in which a new relative angle between camshaft and crankshaft is adjusted smaller catch area WSRNW from register 134 active.

Fig. 11 veranschaulicht den Aufbau und die Funktionsweise des Blockes 64 von Fig. 5 zur Berechnung des Betriebspunktes, d.h. zur Bestimmung des Haltetastverhältnisses tanwrhfe. Hierbei wird in einem Block 136 geprüft, ob die Berechnung des Betriebspunktes aktiviert werden soll oder nicht. Die Aktivierung erfolgt lediglich dann, wenn die Winkelposition der Nockenwelle bezüglich der Kurbelwelle konstant gehalten werden soll. Der Block 64 paßt dann das Haltetastverhältnis tanwrhfe in optimaler Weise derart an, daß sich ein entsprechender Betriebspunkt für die Regelung ergibt. Aufbau und Funktion des Blockes 136 sind in Fig. 12 illustriert. Hierbei wird in Block 138 ein Soll-/Istwertvergleich zwischen dem Winkelistwert wnwgse und dem Winkelsollwert wnwse ohne Hinzufügung des Prädiktionswinkels durchgeführt. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Berechnung des Betriebspunktes nicht bereits in dem Zeitintervall aktiviert wird, in dem zwar die Verstellung beendet ist, jedoch das Proportionalwegeventil noch nicht ganz geschlossen ist (Ventilschließzeit znwve). In Fig. 2 ist dies der Zeitbereich von t = 200 ms bis t = 240 ms. Erst in dem Zeitbereich nach t = 240 ms soll die Berechnung des Betriebspunktes einsetzen. Durch eine Rückkopplung 140 wird schließlich sichergestellt, daß die Berechnung des Betriebspunktes auch dann noch aktiv bleibt, wenn sich in Abwesenheit des Wunsches der Verstellung auf einen neuen relativen Winkelwert zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle der Winkelistwert etwas weiter von dem Winkelsollwert entfernt.
Erst wenn tatsächlich der Winkelsollwert auf einen neuen Wert eingestellt wurde, der nunmehr angefahren werden muß, hört die Berechnung des Betriebspunktes auf. FIG. 11 illustrates the structure and the mode of operation of block 64 from FIG. 5 for calculating the operating point, ie for determining the holding duty ratio tanwrhfe. A check is made in block 136 as to whether or not the calculation of the operating point should be activated. Activation only takes place when the angular position of the camshaft with respect to the crankshaft is to be kept constant. Block 64 then optimally adjusts the hold duty ratio tanwrhfe in such a way that a corresponding operating point for the control results. The structure and function of block 136 are illustrated in FIG. 12. In block 138, a setpoint / actual value comparison is carried out between the actual angle value wnwgse and the setpoint angle value wnwse without adding the prediction angle. This ensures that the calculation of the operating point is not already activated in the time interval in which the adjustment has ended, but the proportional directional control valve is not yet completely closed (valve closing time znwve). 2, this is the time range from t = 200 ms to t = 240 ms. The calculation of the operating point should only start in the time range after t = 240 ms. A feedback 140 finally ensures that the calculation of the operating point remains active even if, in the absence of the desire to adjust to a new relative angle value between the camshaft and crankshaft, the actual angle value is a little further away from the desired angle value.
The calculation of the operating point only stops when the angle setpoint has actually been set to a new value which must now be approached.

An Stelle des beispielhaft gezeigten Schwenkverstellers 12 kann ein beliebiger Versteller eingesetzt werden, z.B. aus dem Stand der Technik bekannte, mit einer Schrägverzahnung versehene hydraulisch betätigte Axialkolbenversteller. Instead of the swivel adjuster 12 shown as an example, any adjuster can be used be used, e.g. known from the prior art, with a Hydraulically operated axial piston adjusters with helical teeth.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SIGN LIST

B_nwcoeB_nwcoe
Bit zur Freigabe der Berechnung des BetriebspunktesBit for enabling the calculation of the operating point
B_nwieB_n like
Bit für Auftreten einer Flanke des Schnellstartgeberrades (Interrupt)Bit for occurrence of an edge of the quick start sensor wheel (interrupt)
B_nwvposB_nwvpos
Bit für Verstellung der Nockenwelle in positiver Richtung (maximales Tastverhältnis für Verstellung in positiver Richtung aktiv)Bit for adjusting the camshaft in the positive direction (maximum Duty cycle for adjustment in positive direction active)
B_nwvnegB_nwvneg
Bit für Verstellung der Nockenwelle in negativer Richtung (maximales Tastverhältnis für Verstellung in negativer Richtung aktiv)Bit for adjusting the camshaft in the negative direction (maximum Duty cycle for adjustment in negative direction active)
B_nwvheB_nwvhe
Bit für Halten des Winkelistwertes im Bereich des Bitsollwertes mit PI-Regelung (Haltetastverhältnis aktiv)Bit for holding the actual angle value in the range of the bit setpoint with PI control (Hold duty cycle active)
B_nwtveB_nwtve
Bit für Reglerberechnung aktivBit for controller calculation active
dnnwethin
Winkel zwischen zwei auszuwertenden Flanken des SchnellstartgeberradesAngle between two edges of the Quick start wheel
dnnwXednnwXe
X-ter Winkelwert, X=1,2,3Xth angle value, X = 1,2,3
dtnwedtnwe
Zeitabschnitt zwischen zwei auszuwertenden Flanken des SchnellstartgeberradesTime period between two edges of the Quick start wheel
dtnwXedtnwXe
X-te Zeitabschnitt, X=1,2,3Xth period, X = 1,2,3
dwnwedwnwe
Differenz: Winkelsollwert der Nockenwelle minus prädiktiver Winkelistwert der Nockenwelle (Soll/Ist-Abweichung)Difference: Angular setpoint of the camshaft minus predictive Actual angle value of the camshaft (target / actual deviation)
tanwnetanwne
Tastverhältnis zur Verminderung des NockenwellenwinkelsDuty cycle to reduce the camshaft angle
tanwpetanwpe
Proportional-Anteil des HaltetastverhältnissesProportional share of the stop duty ratio
tanwpsetanwpse
Tastverhältnis zur Erhöhung des NockenwellenwinkelsDuty cycle to increase the camshaft angle
tanwretanwre
Tastverhältnis für NockenwellenregelungDuty cycle for camshaft control
tanwrhfetanwrhfe
adaptiertes Haltetastverhältnis (Integralanteil)adapted stop duty cycle (integral part)
tmottmot
MotortemperaturEngine temperature
tnwielike
Zeit eines Systemtimers bei Eintreffen einer Flanke des SchnellstartgeberradesSystem timer time when an edge of the Quick start wheel
tnwtvtnwtv
RechenzeitrasterComputing time grid
ttviettvie
SystemzählerSystem counter
ttvierttvier
Übernahmewert von ttvie bei Auftreten einer Flanke des Schnellstartgeberrades (B_nwtve = TRUE)Takeover value of ttvie when an edge of the Quick start sensor wheel (B_nwtve = TRUE)
vnwdevnwde
Verstellgeschwindigkeit der Nockenwelle Adjustment speed of the camshaft
vnwdzevnwdze
Zwischenwert der Verstellgeschwindigkeit der NockenwelleIntermediate value of the adjustment speed of the camshaft
wnwgsdewnwgsde
Winkelistwert + Prädikationswinkel (voraussichtlicher Winkel der Nockenwelle, welcher erreicht würde, wenn das Bit B_nwvhe auf TRUE gehen würde)Actual angle value + prediction angle (expected angle of the Camshaft, which would be reached if bit B_nwvhe was TRUE would go)
wnwgsewnwgse
geschätzter Einlaßnockenwellenwinkelestimated intake camshaft angle
wnwkrvewnwkrve
Korrekturwert für Nockenwellenwinkel wegen Zeitspanne zwischen Auftreten der Flanke des Schnellstartgeberrades und dem Berechnungszeitpunkt des RechenrastertaktsCorrection value for camshaft angle due to time between Occurrence of the flank of the quick start sensor wheel and the Calculation time of the calculation grid clock
wnwpewnwpe
PrädikationswinkelPrediction angle
wnwisewnwise
Winkelistwert der NockenwelleActual angle value of the camshaft
wnwise'wnwise '
geschätzter Winkelistwert der Nockenwelle in Rechenrastern ohne Auftreten einer Flanke des SchnellstartgeberradesEstimated actual angle value of the camshaft in calculation grids without Occurrence of an edge of the quick start sensor wheel
wnwsewnwse
Winkelsollwert der NockenwelleAngular setpoint of the camshaft
wsnwwsnw
Wert für Fangbereich (wenn B_nwhe = TRUE, d.h. wenn der Winkel gehalten wird)Value for capture range (if B_nwhe = TRUE, i.e. if the angle is held)
wsnrwwsnrw
reduzierter Wert für Fangbereich (wenn sich wnwise an wnwse annähert)reduced value for catch area (if wnwise is on wnwse approximates)
znwadpeznwadpe
Adaptionswert für Ventilschließzeit bei positiver VerstellungAdaptation value for valve closing time with positive adjustment
znwadneznwadne
Adaptionswert für Ventilschließzeit bei negativer VerstellungAdaptation value for valve closing time with negative adjustment
znwveznwve
VentilschließzeitValve closing time
znwvpeznwvpe
Grenzwert der Ventilschließzeit bei positiver VerstellungLimit value of the valve closing time with positive adjustment
znwvneznwvne
Grenzwert der Ventilschließzeit bei negativer VerstellungLimit value of the valve closing time with negative adjustment
1010th
Nockenwellecamshaft
1212th
SchwenkverstellerSwivel adjuster
1414
4/2-Proportionalwegeventil4/2 proportional directional valve
1616
MotorsteuergerätEngine control unit
1818th
SchnellstartgeberradQuick start sensor wheel
2020th
NockenwellensensorCamshaft sensor
2222
KetteChain
2424th
Erhebungen des SchnellstartgeberradesSurveys of the quick start sensor wheel
2626
ÖlkreislaufOil circuit
2828
MotorölpumpeEngine oil pump
3030th
WinkelistwertActual angle value
3232
VentilschließzeitValve closing time
3434
Berechung der Verstellgeschwindigkeit vnwdeCalculation of the adjustment speed vnwde
3636
Integrator Integrator
3838
Modellbildung des ProportionalwegeventilesModeling of the proportional directional valve
4040
Schalterswitch
4242
Berechnung wnwpe = znwve * vnwde calculation wnwpe = znwve * vnwde
4444
Berechnung wnwpe + wnwise'Calculation wnwpe + wnwise '
4646
Soll-/IstwertvergleichSetpoint / actual value comparison
4848
KennfeldMap
5050
KennfeldMap
5252
IntegratorIntegrator
5454
Logiklogic
5656
RückkopplungFeedback
5858
VorzeichenkorrekturSign correction
6060
Beobachterobserver
6262
GeschwindigkeitsberechnungSpeed calculation
6464
Adaption des ArbeitspunktesAdaptation of the working point
6666
FehlerbehandlungError handling
6868
Ausgabe des TatsverhältnissesIssuing the factual relationship
7070
Funktionszweig, IF-Bedingung wahrFunction branch, IF condition true
7272
Block Verstellgeschw.-BerechnungBlock adjustment speed calculation
7474
Schieberegister WinkelAngle shift register
7676
Schieberegister ZeitTime shift register
7878
Block: Aufsummieren WinkelBlock: Sum up angles
8080
Block: Aufsummieren ZeitBlock: Sum up time
8282
Divisiondivision
8484
Filterfilter
8686
Berechnung RechenrasterCalculation calculation grid
8888
Bestimmung Zeitspanne zwischen Flankensignal und RechentaktDetermination of the time span between the edge signal and the computing cycle
9090
Übergabe ZeitspanneHandover period
9292
Funktionszweig, IF-Bedingung falschFunction branch, IF condition incorrect
9494
IntegratorIntegrator
9696
Zweigbranch
9898
Multiplikation für KorrekturMultiplication for correction
100100
Additionaddition
102102
Additionaddition
104104
Subtraktionsubtraction
106106
Bestimmung des PrädiktionswinkelsDetermination of the prediction angle
108108
Addition Korrekturwert Addition correction value
110110
Addition KorrekturwertAddition correction value
112112
Block: Prüfung ob Adaption notwendig istBlock: Check whether adaptation is necessary
114114
Block: wie wird adaptiertBlock: how to adapt
116116
Block: LernwertbegrenzungBlock: Learning value limitation
118118
Block: löschen der AdaptionBlock: delete the adaptation
120120
Auswahl TastverhältnisSelection of duty cycle
122122
Registerregister
124124
Registerregister
126126
Additionaddition
128128
Registerregister
130130
Multiplikationmultiplication
132132
Registerregister
134134
Registerregister
136136
Block: Freigabe der Berechnung des BetriebspunktesBlock: Release of the calculation of the operating point
138138
Block Soll-/Istwertvergleich ohne PrädiktionswinkelBlock of setpoint / actual value comparison without prediction angle
140140
RückkopplungFeedback

Claims (16)

Verfahren zur Nockenwellenverstellung in einer Brennkraftmaschine, wobei die Nockenwelle bzgl. einer Kurbelwelle mittels eines von einem Regler und einem Proportionalventil betätigten Verstellers, vorzugsweise eines Schwenkverstellers um einen vorbestimmten Winkel verschwenkt wird, wobei der Regler einen Winkelsollwert mit einem Winkelistwert vergleicht, in Abhängigkeit von diesem Vergleich eine Stellgröße in Form eines Tastverhältnisses für das Proportionalventil bestimmt und bei Übereinstimmung von Winkelsoll- und Winkelistwert diese Stellgröße auf ein Haltetastverhältnis derart einstellt, daß der Winkelsollwert gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Verstellung der Nockenwelle vor einem jeweiligen Soll-/Istwertvergleich dem Winkelistwert ein Prädiktionswinkel derart hinzuaddiert wird, daß die Summe aus Winkelistwert und Prädiktionswinkel einem Winkel der Nockenwelle entspricht, den diese nach Umstellen der Stellgröße auf den Haltewert bis zum vollständigen Schließen des Proportionalventils während einer Ventilschließzeit erreicht.Method for adjusting the camshaft in an internal combustion engine, the camshaft being pivoted by a predetermined angle with respect to a crankshaft by means of an adjuster actuated by a controller and a proportional valve, preferably a swivel adjuster, the controller comparing an angle setpoint with an actual angle value, depending on this comparison determines a manipulated variable in the form of a duty cycle for the proportional valve and, if the angle setpoint and actual angle value match, sets this manipulated variable to a stop duty cycle in such a way that the angular setpoint is maintained, characterized in that during an adjustment of the camshaft before a respective setpoint / actual value comparison, the actual angle value a prediction angle is added in such a way that the sum of the actual angle value and the prediction angle corresponds to an angle of the camshaft, which the camshaft has after converting the manipulated variable to the holding value up to vol permanent closing of the proportional valve reached during a valve closing time. Verahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prädiktionswinkel derart hinzuaddiert wird, daß durch die Prädiktion eine integrale Strecke mit Totzeit modelliert wird.Method according to claim 1, characterized in that the prediction angle is added in such a way that an integral distance with dead time is modeled by the prediction. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Soll-/Istwertvergleich eine momentane Verstellgeschwindigkeit der Nockenwelle berechnet und der Prädiktionswinkel als Produkt aus Verstellgeschwindigkeit und Ventilschließzeit bestimmt wird.Method according to claim 2, characterized in that a current adjustment speed of the camshaft is calculated before each setpoint / actual value comparison and the prediction angle is determined as the product of the adjustment speed and valve closing time. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellgeschwindigkeit aus einer Lageänderung zwischen zwei zugehörigen Flanken eines der Nockenwelle zugeordneten Schnellstartgeberrades berechnet wird. Method according to Claim 3, characterized in that the adjustment speed is calculated from a change in position between two associated flanks of a quick start sensor wheel assigned to the camshaft. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über alle Flankenwechsel einer vollständigen Umdrehung des Schnellstartgeberrades gemittelt wird.Method according to claim 4, characterized in that averaging over all flank changes of a complete revolution of the quick start sensor wheel. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundlage eines Rechenrasters bei jedem Rechentakt ein Soll-/Istwertvergleich durchgeführt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a setpoint / actual value comparison is carried out on the basis of a calculation grid for each calculation cycle. Verfahren nach Anspruch 6 und wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten eines Flankensignals vom Schnellstartgeberrad eine Position der Nockenwelle bestimmt wird und eine sich daraus ergebende Winkeldifferenz zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle als Winkelistwert gesetzt wird, wobei dieser Winkelistwert zusätzlich mit einer Winkelkorrektur versehen wird, die aus der Zeitspanne zwischen dem Auftreten des Flankensignals und dem Rechentakt sowie aus der Verstellgeschwindigkeit berechnet wird.Method according to claim 6 and at least one of claims 3 to 5, characterized in that when a flank signal from the quick start sensor wheel occurs, a position of the camshaft is determined and a resultant angular difference between the camshaft and crankshaft is set as the actual angle value, this actual angle value additionally having a Angle correction is provided, which is calculated from the time period between the occurrence of the edge signal and the arithmetic clock and from the adjustment speed. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 und wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbleiben eines Flankensignals vom Schnellstartgeberrad zwischen zwei Rechentakten der neue Winkelistwert aus dem beim letzten Rechentakt erhaltenen Winkelistwert zusammen mit einer Winkelkorrektur bestimmt wird, wobei die Winkelkorrektur aus der Verstellgeschwindigkeit und der Dauer eines Rechentaktes berechnet wird.Method according to claim 6 or 7 and at least one of claims 3 to 5, characterized in that if there is no edge signal from the quick start sensor wheel between two arithmetic cycles, the new actual angle value is determined from the actual angle value obtained at the last arithmetic cycle together with an angle correction, the angle correction from the Adjustment speed and the duration of a computing cycle is calculated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Soll-/Istwertvergleich in Abhängigkeit von einer Motortemperatur aus einem Kennfeld eine maximale Ventilschließzeit bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a maximum valve closing time is determined from a map before each setpoint / actual value comparison as a function of an engine temperature. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedliche Schwenkrichtungen der Nockenwelle die Ventilschließzeit aus unterschiedlichen Kennfeldern bestimmt wird. Method according to Claim 9, characterized in that the valve closing time is determined from different characteristic diagrams for different pivoting directions of the camshaft. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ab dem Beginn einer Verstellung der Nockenwelle die Ventilschließzeit von Null bis höchstens zum maximalen bzw. minimalen Wert mittels Integration verändert wird.Method according to claim 9 or 10, characterized in that from the beginning of an adjustment of the camshaft, the valve closing time is changed from zero to at most the maximum or minimum value by means of integration. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ab dem Umstellen der Stellgröße auf das Haltetastverhältnis die Ventilschließzeit vom letzten Wert auf Null integriert wird.A method according to claim 11, characterized in that the valve closing time from the last value to zero is integrated from the changeover of the manipulated variable to the holding key ratio. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine jeweils bestimmte Ventilschließzeit mit einem Vorzeichen derart versehen wird, daß der sich aus dem Produkt aus Ventilschließzeit und Verstellgeschwindigkeit ergebende Prädiktionswinkel eine solches Vorzeichen hat, daß sich bei Addition mit dem Winkelistwert eine Betragsänderung des Winkelistwertes in Richtung des Winkelsollwertes ergibt.Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that a respectively determined valve closing time is provided with a sign such that the prediction angle resulting from the product of valve closing time and adjustment speed has such a sign that there is a change in amount when added to the actual angle value of the actual angle value in the direction of the desired angle value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltetastverhältnis, das Tastverhältnis zum Verstellen in eine Richtung und das Tastverhältnis zum Verstellen in die entgegengesetzte Richtung vorbestimmt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the stop duty ratio, the duty ratio for adjustment in one direction and the duty ratio for adjustment in the opposite direction are predetermined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb und unterhalb des Sollwertes ein Fangbereich mit vorbestimmter Breite vorgesehen wird, wobei bereits dann auf das Haltetastverhältnis umgeschaltet wird, wenn der um den Prädiktionswinkel ergänzte Winkelistwert in den Fangbereich hinein fällt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a capture range with a predetermined width is provided above and below the setpoint value, the switchover to the holding key ratio being made when the actual angle value supplemented by the prediction angle falls within the capture range. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß während der Verstellung der Nockenwelle auf einen neuen Winkel der Fangbereich kleiner gewählt wird als während des Haltens des Winkelsollwertes mit dem Haltetastverhältnis.A method according to claim 15, characterized in that during the adjustment of the camshaft to a new angle, the capture range is chosen to be smaller than during the holding of the setpoint angle with the holding duty ratio.
EP00119893A 1999-09-25 2000-09-13 Camshaft phase changing method in an internal combustion engine Expired - Lifetime EP1087106B1 (en)

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