(57)【要約】【課題】  可変バルブタイミングシステムの電磁油圧弁を監視する方法および装置を提供する。【解決手段】  電磁油圧弁を用いて制御できる油圧調整可能な動弁機構を備えたレシプロピストンエンジンが提供される。この構成において、油圧弁は電磁コイルおよび可動電機子を含む。電機子は、コイルの通電に依存して、制御ポートを油圧式に高圧ポートまたは低圧ポートに接続するように設計される。制御ユニットがさらに提供される。制御ユニットは、コイルの通電に応答した電機子の移動をコイルの相互誘導に基づいて検出するように、および予想された相互誘導が起きない場合に不具合を認定するように、設計される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レシプロピストンエンジン（１１０）の油圧調整可能な動弁機構（１０５）を制御する電磁油圧弁（１３０）を監視するための方法（４００）であって、
前記油圧弁（１３０）が電磁コイル（２０５）および可動電機子（２１０）を含み、
前記電機子（２１０）が、前記コイル（２０５）の通電に応じて制御ポート（１４５）を油圧式に高圧ポート（１５５）または低圧ポート（１５０）に接続するように設計されている、方法（４００）において、
制御ユニット（１７０）により、
前記コイル（２０５）の通電に応答した前記電機子（２１０）の移動を前記コイルの相互誘導に基づいて検出し（４４０）、
予想された前記相互誘導が起きない場合に不具合を認定する（４４５）
ことを特徴とする方法（４００）。
【請求項２】
前記コイル（２０５）に電流を流すステップ（４０５）と、
前記コイル（２０５）の電圧または電流をサンプリングするステップ（４１５）と、
電流を流した後、前記電圧または前記電流の一時的な減少（３４５）がないことを検出するステップ（４４０）と、
前記不具合を検出するステップ（４４５）と
を含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項３】
電流を流した（３４０）後、前記一時的な減少（３４５）が所定の時間ウィンドウ（３２０、３２５）内で起きないことが検出される、請求項２に記載の方法（４００）。
【請求項４】
前記時間ウィンドウの開始点（３２０）は、それが前記電機子（２１０）の予想される移動開始点（３３０）の前にあるように選択される、請求項３に記載の方法（４００）。
【請求項５】
前記時間ウィンドウの終了点（３２５）は、それが前記電機子（２１０）の予想される移動終了点（３３５）の前にあるように選択される、請求項３または４に記載の方法（４００）。
【請求項６】
前記不具合が検出されたとき（４４５）、故障コードが不揮発性メモリ（１７５）に記憶される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法（４００）。
【請求項７】
レシプロピストンエンジン（１１０）の油圧調整可能な動弁機構（１０５）を制御する電磁油圧弁（１３０）を監視するための制御ユニット（１７０）であって、
前記油圧弁（１３０）が電磁コイル（２０５）および可動電機子（２１０）を含み、
前記コイル（２５０）の通電に依存して前記電機子（２１０）が制御ポート（１４５）を油圧式に高圧ポート（１５５）または低圧ポート（１５０）に接続するように設計されている、制御ユニット（１７０）において、
前記コイル（２０５）の通電に応答した前記電機子（２１０）の移動を前記コイル（２０５）の相互誘導に基づいて検出し、
予想された前記相互誘導が起きない場合に不具合を認定する
ことを特徴とする制御ユニット（１７０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レシプロピストンエンジンの油圧弁調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レシプロピストンエンジン、特に自動車を駆動するためのレシプロピストンエンジンは、吸気弁および排気弁を備えたシリンダを含み、それら弁によりシリンダ中のガス交換が制御される。吸気または排気弁のバルブリフトは、カムシャフト上の異なるカムを用いて弁の作動を可能にすることによって修正可能である。このため、例えば、それぞれカムシャフト上の１つのカムと関連付けられるいくつかのセクションを有するバケットタペットを設けることができる。各セクション間の軸方向の非ポジティブ係合を確立または解除することによって、１つまたは複数のカムを使用して弁を作動させることができる。従って、バルブタイミングを修正することが可能であり、それにより例えば、レシプロピストンエンジンの動作挙動を、運転状況または負荷要件に適合させることが可能になる。
【０００３】
一実施形態では、この種の調整可能なバケットタペットは、油圧式に制御される。例えば、ライン中の油圧が第１の低い値を取るとき、弁の第１のタイミングを起動することができ、油圧が第２のより高い値を取るとき、第２のタイミングを起動することができる。例えば電磁油圧弁を使用して、油圧を制御することができる。他の実施形態では、可変動弁機構が、電気的手段によって直接調整可能であることもできる。
【０００４】
バルブタイミングの変化は、レシプロピストンエンジンの他の動作パラメータに従って実行されなければならない。さもなければ、修正されたタイミングによってレシプロピストンエンジンが損傷する危険がある。例えば、弁作動時間が延長されかつレシプロピストンエンジン速度が高い場合にピストンと開放弁が衝突する危険がある場合である。
【０００５】
（特許文献１）は、吸気側の可変バルブタイミングを監視するために、レシプロピストンエンジンの排気ダクトにおけるラムダプローブの信号の使用を示している。この種の解決策は、複数のシリンダを有し、それらの弁が異なるタイミングを有するレシプロピストンエンジンに適していない。これは、例えば、２つ以上のシリンダバンクを使用し、シリンダからの排気ガスが共通の排気セクションに送られるときに必要であり得る。
【０００６】
（特許文献２）は、弁の電機子の軸方向位置を決定するために、センサを用いて電気油圧式切換弁の磁界を監視することを提案している。しかしながら、分離センサの使用は、費用および信頼性の理由のため問題であることが多い。
【０００７】
（特許文献３）は、コイルおよび電機子を有する電気油圧弁の監視に関する。コイルが起動されると、コイルは電機子を移動し、その後電機子は永久磁石によってその位置に保持される。バルブリフトの調整の後、電機子は機械的にコイルに押し戻され、それにより、監視される電圧をコイルに誘導する。予想される電圧が出現できない場合、弁の不具合が認定される。しかしながら、そのような解決策は、コイルのあらゆる磁化を消散するために、コイルの通電の終了と電機子の機械的な戻りとの間に十分に長い時間が経過したことを前提としている。さもなければ、コイルを横切って観察される電圧は、電機子の移動の確実性と関連付けることができない。さらに、この方法は、永久磁石を有する電磁切換弁だけに適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９７  ３６  ０６４  Ａ１号明細書
【特許文献２】独国実用新案第２０  ２００９  ００６  ９４０  Ｕ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０  ２００４  ０３０  ７７９  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の基礎となる目的は、レシプロピストンエンジンの可変バルブタイミングシステムの電磁油圧弁を監視する方法および装置を特定することである。本発明は、独立請求項の特徴を有する方法および装置を用いて、これら目的を達成する。従属項は好ましい実施形態を示す。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
電磁油圧弁を用いて制御できる油圧調整可能な動弁機構を備えたレシプロピストンエンジンが提供される。この構成において、油圧弁は電磁コイルと可動電機子とを含む。電機子は、コイルの通電に依存して、制御ポートを油圧式に高圧ポートまたは低圧ポートに接続するように設計される。制御ユニットがさらに提供される。制御ユニットは、コイルの通電に応答した電機子の移動をコイルの相互誘導に基づいて検出するように、および予想された相互誘導が起きない場合に不具合を認定するように、設計される。
【００１１】
このようにして、電磁式に作動される油圧弁が確実に油圧プロセスを開始したことを保証することが可能である。結果として、レシプロピストンエンジンの制御を改良することができる、またはより高い信頼性をもって実行することができる。それによりエンジンの損傷を防ぐことができる。制御の信頼性に関連する法的要件を満たすことができる。さらに本方法は、分離したシリンダバンクを有するエンジンにも使用可能であり、その弁はバンクごとに調整可能である。記載される方法に専用の追加センサが必要ないことが特に有利である。
【００１２】
方法は好ましくは、コイルに電流を流すステップと、コイルの電圧または電流をサンプリングするステップと、電流を流した後、電圧または電流の一時的な減少がないことを検出するステップと、不具合を検出するステップとを含む。この場合、コイルの通電および相互に誘導された電圧のサンプリングは、時間の観点で互いにより良く適合させることができる。このようにして、方法を実行するためにコイルおよび監視装置の起動の一体化を支持することが可能である。
【００１３】
好ましくは、電流を流した後、所定の時間ウィンドウ内で一時的な減少が起きないことがさらに検出される。これにより、時間ウィンドウ外にある偽パルスを無視することが可能になる。従って、実行された、または実行されなかった切替えプロセスの間違った判定を回避することが可能である。
【００１４】
時間ウィンドウの開始点は、それが電機子の予想される移動開始点の前にあるように、好ましくは選択される。相互誘導は、移動する電機子によって引き起こされることが可能であり、従って電機子の移動開始点前のコイルの電気的事象を無視することが可能になる。
【００１５】
時間ウィンドウの終了は、それが電機子の予想される移動終了点の前にあるように、好ましくは選択される。相互誘導は再び即座に全体的に消失し、従って電機子がまだ移動している間のコイルの他の電気的効果を無視することが可能になる。
【００１６】
特に好ましい実施形態では、不具合が検出されたとき、故障コードが不揮発性メモリに記憶される。不具合の情報のさらなる処理を、その後実行可能である。特に、メモリは一般的な故障メモリであることができ、従って必要な場合、自動車上で、特定の不具合を他の不具合と相関させることが可能になる。
【００１７】
油圧弁が電磁コイルおよび可動電機子を含み、コイルの通電に依存して電機子が制御ポートを油圧式に高圧ポートまたは低圧ポートに接続するように設計された、レシプロピストンエンジンの油圧調整可能な動弁機構を制御するための電磁油圧弁を監視するための本発明による制御ユニットは、コイルの通電に応答した電機子の移動をコイルの相互誘導に基づいて検出するように、および予想された相互誘導が起きない場合に不具合を認定するように設計される。
【００１８】
特に制御ユニットは、油圧弁の電磁コイルを通電すること、またはしないことによって、動弁機構を調整するようにも設計可能である。
【００１９】
本発明は、添付された図面を用いて、以下でより詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】レシプロピストンエンジンの動弁機構を調整するためのシステムを示す。
【図２】図１のシステムの電磁油圧弁を示す。
【図３】図２の油圧弁の特性を示す。
【図４】図２の油圧弁の制御に関連する作用順序表を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、レシプロピストンエンジン１１０の動弁機構１０５を調整するためのシステム１００を示す。レシプロピストンエンジン１１０は任意の所望の構造のものであってよい。特に、レシプロピストンエンジン１１０は、複数のシリンダバンクまたは複数のカムシャフトを有することができる。動弁機構１０５は、レシプロピストンエンジン１１０のシリンダ１１５中のガス交換のためにカムシャフトの駆動を弁に伝える。特に、動弁機構１０５は、異なるバルブタイミングを可能にする油圧制御可能なバケットタペット１２０を含むことができる。この種のバケットタペット１２０は、例えば独国特許出願公開第１９６  ０６  ０５４  Ａ１号明細書から周知である。
【００２２】
バケットタペット１２０は油圧ライン１２５に接続される。１つまたは複数の油圧ライン１２５は、バケットタペット１２０が制御されるグループの数に依存して提供することができる。第１の低圧が油圧ライン１２５中に広がる場合、油圧ライン１２５に接続されたバケットタペット１２０は、関連する弁の第１のタイミングをもたらす。第２の高圧が油圧ライン１２５中に広がる場合、バケットタペット１２０は第２のタイミングをもたらす。
【００２３】
油圧ライン１２５中の圧力を制御するために、電磁油圧弁１３０が設けられる。各油圧弁１３０は３／２方弁を含み、３／２方弁は電磁石１３５によって作動し、かつばね１４０によって戻すことができる。他の実施形態では、戻りは例えばさらなる電磁石１３５によって実行することもできる。左側に示されている油圧弁１３０は第１の位置にあり、これによって関連する油圧ライン１２５に低い油圧がもたらされ、一方、右側に示された油圧弁１３０は第２の位置にあり、これによって関連する油圧ライン１２５に高い油圧がもたらされる。位置は電磁石１３５をそれぞれ通電または非通電することによって変えることができる。例えば、両方の油圧弁１３０は、関連する電磁石１３５が通電されていないとき第１の位置を取り、電磁石１３５が通電されているとき第２の位置を取ることができる。
【００２４】
第１の位置において、制御ポート１４５（油圧ライン１２５に接続されている）は油圧弁１３０によって低圧ポート１５０に接続される一方、高圧ポート１５５は遮断される。第２の位置において、制御ポート１４５は高圧ポート１５５に接続され、低圧ポート１５０は遮断される。高圧ポート１５５は油圧ポンプ１６０によって加圧油圧流体が供給される。低圧ポート１５０は貯蔵器１６５とつながり、貯蔵器１６５から油圧ポンプ１６０は流体を引き込む。
【００２５】
油圧弁１３０を監視するために、および好ましくはまた起動するために、制御ユニット１７０が提供される。制御ユニット１７０は、関連する電磁石１３５を通電したあと、油圧弁１３０がその位置を変化させたか否かを監視するように設計される。位置が変化しない場合、不具合が認定され、およびオプションとして、不具合を示す故障コードが不揮発性メモリ１７５に記憶される。ここで故障コードは、不具合の状況、たとえば油圧弁１３０の移動方向、不具合の時間または周波数を示すことができる。
【００２６】
図２は、例示的実施形態にある図１のシステム１００の油圧弁１３０を、部分的に概略的な表現において示す。電磁石１３５はコイル２０５および電機子２１０を含む。コイル２０５が通電された場合、磁界がその領域に立ち上がり、ばね１４０の力に対抗して軸方向の力を電機子２１０にかける。このプロセスの間、制御ポート１４５が低圧ポート１５０に接続される第１の位置（図示）から、制御ポート１４５が高圧ポート１５５に接続される第２の位置への切換えがある。油圧弁１３０の他の実施形態または変形構成が、同様に可能である。
【００２７】
図３は図２の油圧弁１３０の特性３００を示す。示されている特性は例および概略としてとらえるべきである。時間が水平方向に表示される。第１の特性３０５は、コイル２０５を横切る電圧、またはコイル２０５を通過する電流に関する。第２の特性３１０は、コイル２０５に対する電機子２１０の位置に関する。第３の特性３１５は、第１の特性３０５のサンプリングのイネーブル信号に関する。好ましい実施形態では、イネーブル信号が高いレベルにあるときのみ、第１の特性３０５の走査が行われる。イネーブル信号３１５は、開始点３２０および終了点３２５においてそのレベルを変化させる。第２の特性３１０は、移動の開始点３３０で変化し始め、移動の終了点３３５で終了する。
【００２８】
コイル２０５が時間３４０で通電されると、第１の特性３０５は最初に上昇し、第２の特性３１０から見ることができるように電機子２１０が移動する前は、高いレベルを保つ。電機子２１０が移動開始点３３０で移動し始めると、コイル２０５の相互誘導があり、それが、通電電流に反対するコイル２０５の電流または電圧を誘導する。相互誘導により時間３４５で一時的な減少が生じる。しかしながらこの減少は一般に、電機子２１０の移動終了点３３５に到達しないうちに、すでに終了する。
【００２９】
イネーブル信号３１５の開始点３２０および終了点３２５は、減少３４５が予想される所定の時間領域ができるだけ狭くなるように、好ましくは選択される。第１の特性３０５のサンプリングは好ましくはこの時間領域でのみ行われる。
【００３０】
図４は、図２の油圧弁１３０を制御する方法４００の作用順序表を示す。第１ステップ４０５において、これは図３の時間３４０で生じるステップであるが、コイル２０５が通電される。続くステップ４１０において、イネーブル信号３１５の開始点３２０及び終了点３２５が決定され、待機状態となる。いったん開始点３２０が検出されると、コイル２０５の電圧または電流のサンプリングが、ステップ４１５で開始される。
【００３１】
ステップ４２０において、続いて図３の第１の特性３０５が下落しているかどうかが決定され、その後、ステップ４２５において、第１の特性３０５が上昇しているかどうかが決定される。これら２つのステップは、第３の特性３１５のイネーブル信号の開始点３２０および終了点３２５の決定と平行して行われると好ましい。
【００３２】
ステップ４３０において、第３の特性３１５のイネーブル信号の終了点３２５が検出される。第１の特性３０５の上昇または下降がステップ４２０、４２５の１つで生じていない場合、方法４００はそれにもかかわらずステップ４３０に続く。ステップ４３５において、コイル２０５の電圧または電流のサンプリングは終了される。
【００３３】
ステップ４４０において、イネーブル信号３１５が開始点３２０と終了点３２５の間でサンプリングを許容していた間、一時的な減少３４５が観察されたかどうか、すなわち第１の特性３０５の減少がステップ４２０で観察されたかどうか、およびステップ４２５で第１の特性３０５の上昇が観察されたかどうかが決定される。一時的な減少３４５が観察されなかった場合、油圧弁１３０の不具合がステップ４４５において認定され、このことを示す情報が好ましくは生成されて、図１の不揮発性メモリ１７５に記憶される。他方、一時的な減少３４５が観察された場合、不具合は認定されず、方法４００はステップ４５０で終了する。ステップ４４５および４５０のあと、方法４００を再び実行することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１００  システム
１０５  動弁機構
１１０  レシプロピストンエンジン
１１５  シリンダ
１２０  バケットタペット
１２５  油圧ライン
１３０  電磁油圧弁
１３５  電磁石
１４０  ばね
１４５  制御ポート
１５０  低圧ポート
１５５  高圧ポート
１６０  油圧ポンプ
１６５  貯蔵器
１７０  制御ユニット
１７５  不揮発性メモリ
２０５  コイル
２１０  電機子
３００  特性
３０５  第１の特性
３１０  第２の特性
３１５  第３の特性
３２０  開始点
３２５  終了点
３３０  移動開始点
３３５  移動終了点
３４５  減少
４００  方法
４０５、４１０、４１５、４２０、４２５、４３０、４３５、４４０、４４５、４５０  ステップ
４４０  移動検出ステップ
４４５  不具合認定ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015040568.tif 000006
【外国語明細書】
2015040568000001.pdf