(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角度位置の目標値が角度位置の実際値と比較される、内燃機関のカム軸調節のモニタ方法であって、前記実際値の時間線図に基づいて、少なくとも第１のエラー・タイプと第２のエラー・タイプを検出可能である、内燃機関のカム軸調節のモニタ方法において、
第１の時間測定期間の後に、記憶された前記目標値に到達しなかったとき、前記第１のエラー・タイプが検出されたものとみなされること、および
前記第１の時間測定期間より長い第２の時間測定期間の後に、前記目標値の周りの所定の値範囲に到達しなかったとき、前記第１のエラー・タイプが検出されたものとみなされること、および
さらに、スタート時（ｔ＝０）と前記第２の時間測定期間における極値を示す時との間の前記実際値の差がエラーしきい値を超えていなかったとき、前記第２のエラー・タイプが検出されたものとみなされること、
を特徴とする内燃機関のカム軸調節のモニタ方法。
【請求項２】
エラー・ケースが存在する場合に、さらに、スタート時（ｔ＝０）と前記第２の時間測定期間における極値を示す時との間の前記実際値の差が前記エラーしきい値を超えていたとき、前記第１のエラー・タイプが検出されたものとみなされることを特徴とする請求項１に記載のモニタ方法。
【請求項３】
前記カム軸調節のモニタのスタート時に、前記角度位置の前記目標値が記憶されることを特徴とする請求項１または２に記載のモニタ方法。
【請求項４】
前記目標値と前記実際値との間の差が最小値を超えたときにのみ、前記カム軸調節のモニタがスタートされることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のモニタ方法。
【請求項５】
前記カム軸調節のモニタのスタート時に、前記角度位置の前記実際値が記憶されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のモニタ方法。
【請求項６】
前記第２の時間測定期間における前記実際値の極値が記憶されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のモニタ方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のモニタ方法により作動可能なカム軸調節のモニタ装置を有する内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度位置の目標値が角度位置の実際値と比較される、内燃機関のカム軸調節のモニタ方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のカム軸調節による可変弁制御は、例えば、雑誌″ｍｏｔ  Ｐｒｏｆｉ  Ｓｐｅｚｉａｌ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖｅｎｔｉｌｓｔｅｕｅｒｕｎｇ″、Ｎｏ．３／２００２、Ｖｅｒｅｉｎｉｇｔｅ  Ｍｏｔｏｒ出版、シュツットガルトの論文「弁の踊り」並びに「可変弁制御」から既知である。
【０００３】
カム軸調節は、シリンダ室の吸気通路および排気通路における弁操作時間の機械的変化を可能にする。このために必要なカム軸の進み方向または遅れ方向の調節は、例えば、ベーン・セル調節装置（Ｆｌuｇｅｌｚｅｌｌｅｎｖｅｒｓｔｅｌｌｅｒ）等を介して油圧により行われる。個々の室内の油圧制御は電磁弁により行われ、電磁弁は制御装置からのパルス幅変調信号を介して操作される。この場合、カム軸は、所定の時間内に十分正確に目標値に到達しなければならない。これが達成されなかった場合、それはエラー調節である。可変カム軸調節の間におけるエラー調節により、特に、燃焼ミスファイヤに至る非最適燃焼によって排気ガス性状が低下される。さらに、ドライバは、不良カム軸位置およびこれに基づくシリンダ・ブロック間の充填量差により発生する、トルク不足ないし出力不足および回転規則性の低下、例えばノッキングを受けるであろう。
【０００４】
カム軸制御の診断は、現在、カム軸調節角度のモニタリングにより行われる。このために、目標値と実際値との間の差の絶対値が、設定可能なしきい値と比較される。所定時間の間にしきい値を超過ないし下回ったとき、カム軸調節ユニットのエラーが想定される。安定化時間の経過後に実際角度位置が許容範囲外にあるときには常に、カム軸の調節エラーが想定される。従来技術によるカム軸診断においては、カム軸の全般調節エラーが診断されるにすぎない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の課題は、内燃機関のカム軸調節のモニタ方法において、より細分化されたエラー診断を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、角度位置の目標値が角度位置の実際値と比較される、内燃機関のカム軸調節のモニタ方法において、実際値の時間線図に基づいて、少なくとも２つのエラー・タイプを検出可能である。
【０００７】
エラー・タイプは、第１のエラー・タイプおよび第２のエラー・タイプに細分される。カム軸調節装置が最悪の場合に許容されるよりもさらに緩慢に応答するとき（緩慢応答）、第１のエラー・タイプが存在する。カム軸調節装置が目標値変化に応答しないかまたは到達されるべき目標値への途中でロックされたとき（目標エラー）、第２のエラー・タイプが存在する。
【０００８】
本方法の一形態においては、最大時間（第１のタイマ時間＝Ｔｍａｘ１）後に、記憶された目標値に十分正確に到達しなかったとき、第１のエラー・タイプが検出されたものとみなされるように設計されている。この場合、最大時間後に目標値の周りのある値範囲に到達しなかったとき、第１のエラー・タイプが検出されたものとみなされるときにそれは有利である。したがって、正確な値への到達を要求する代わりに、許容範囲への到達で十分であるとみなされる。
【０００９】
本方法の他の形態においては、既にエラーが検出された場合にさらに実際値がエラーしきい値を超えていたとき、第１のエラー・タイプが検出されたものとみなされるように設計されている。
【００１０】
本方法の他の形態においては、スタート時間と、最大時間との間の実際値の差がさらにエラーしきい値を超えていなかったとき、第２のエラー・タイプが検出されたものとみなされるように設計されている。スタート時間は、しきい値より大きい目標／実際差の変化が特定された時点である。最大時間は、目標／実際差を形成するもとになる記憶目標値が、その時間後には本来十分正確に到達されていなければならない時間値である。エラーしきい値は差の値であり、この差の値を下回っているときには、相前後する２つの角度位置測定値は２つの値の間に顕著な差を与えていないことが想定され、これは２つの実際値の比較であっても、または実際値と目標値との比較であってもよい。
【００１１】
本方法の他の形態においては、調節装置モニタリングのスタート時に角度位置の目標値が予め記憶されるように設計されている。目標値と実際値との間の差が最小値を超えたときにのみ、調節装置モニタリングがスタートされる。検査サイクルは常に十分に大きな目標／実際差があるときにスタートされる。
【００１２】
本方法の他の形態においては、調節装置モニタリングのスタート時に角度位置の実際値が記憶されるように設計されている。したがって、診断システムによりさらに評価するために、記憶実際値および記憶目標値が利用可能である。
【００１３】
本方法の他の形態においては、最大時間（第２のタイマの時間＝Ｔｍａｘ２）が経過するまでの間の実際値の極値が記憶されるように設計されている。この手段により、診断システムによりさらに自動評価するために、全てのエラー値ないし診断値が利用可能である。
【００１４】
冒頭記載の課題は、方法に関する請求項のいずれかの方法により作動可能なカム軸調節のモニタ装置を有する内燃機関によっても解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に相対角度位置αが時間ｔに対して示されている。相対角度位置αは、カム軸の基本位置に対する相対回転位置を示す。それぞれ目標値αおよび実際値βが示されている。時間ｔ＝０までは、目標値α１が設定され、時間ｔ＝０以降は、目標値α２が設定されている。ここで、図１に実際値βの時間ｔに対する時間線図が示されている。α１からα２へほぼステップ状に目標値設定変化が行われるが、実際値βの実際調節は、ステップ状には行われない。目標値α２の周りに許容範囲γが定義され、同様に、目標値α１の周りに許容範囲φが定義されている。実際角度βが許容範囲γないしφ内にあるとき、それぞれの目標値が到達されていると想定される。ここで、図１に示されている時点ｔ＝０における目標値α１から目標値α２へのステップ状変化において、実際角度βが、目標角度α２の周りの範囲γ内に到達する調節時間として必要な時間が決定される。時点ｔ＝Ｔｍａｘにおいて許容範囲γ内に到達しなかった場合、エラーが存在する。この場合、実際角度βは両方の許容範囲γおよびφ以外にあり、実際角度βは、後に目標角度α２へ変化している。
【００１６】
時点ｔ＝０を特定する十分に大きな目標値変化が存在することが重要である。時点ｔ＝０において、フィルタリングされていないそのときの実際角度が測定され、且つこれがＲＡＭセル内に記憶される。調節装置が所定の時間内に所定の目標値に到達させることができなかったとき、Ｔｍａｘに等しいタイムアウトを有するエラー・タイマがタイムアウトし、この時点において、新たにそのときの実際角度が測定され、且つこれが第２のＲＡＭセル内に記憶される。時点ｔ＝Ｔｍａｘにおいて、これらの２つの実際角度が相互に減算され、且つこの差の絶対値がエラー範囲φと比較される。決定された実際値の差がこのしきい値より大きい場合、調節の存在は検出されたが、調節装置は所定の時間内に目標値に到達させることができなかったので、いわゆる「緩慢応答」特性がエラーとして検出される。
【００１７】
図２は、「目標エラー」と呼ばれる第２のエラーを示す。ここでは、システム全体は角度α１の周りの許容範囲φを離れることはない。ここで、前記のように、時点ｔ＝０およびｔ＝Ｔｍａｘにおいて、読み込まれた実際角度値が相互に減算される。絶対値が「目標エラー」のエラーしきい値、即ち許容範囲φより小さい場合、調節の存在は検出されず、したがって、タイムアウトｔ＝Ｔｍａｘの時点において、「目標エラー」が検出され且つ関連のエラー・メモリ内に記録される。
【００１８】
図３は、調節装置は最初カム軸を十分急速に調節したが、次にカム軸は目標値α２に向かう途中でひっかかって急に動かなくなった他のエラー・ケースを示す。このケースもまた検出可能にするために、中間位置調節装置に目標値フィルタが適合される。これは、実際値が許容範囲ｚ内に存在するかぎり調節モニタリングが応答しないことを意味する。フィルタリングされ且つ許容範囲ｚに拡大された目標値が、図３においてαＺとして示されている。実際値βがαＺにより設定された範囲内に存在する場合、調節装置全体はエラーなしに作動する。実際値βが目標値範囲αＺを離れた場合、エラー・タイマが作動される。これが、図３において時点ｔ＝０の場合である。ここで、時点ｔ＝０において特定された目標値α３の周りに、図１および図２の図と同様に許容範囲φ３が定義される。時点ｔ＝Ｔｍａｘまでこの許容範囲φ３を離れなかった場合、同様に「目標エラー」、したがって第２のエラー・タイプが存在する。一方、時点ｔ＝Ｔｍａｘにおいて、許容範囲φ３を離れたが許容範囲αＺには到達しなかった場合、「緩慢応答」エラーが存在する。
【００１９】
図４は、可能なエラー・タイプを再度１つの線図内にまとめて示している。同様に調節角度αが時間ｔに対して示されている。曲線１は目標値設定に対応し、曲線２はエラーのない線図を示す。曲線３および曲線４は「目標エラー」として表わされる第２のエラー・ケースを示し、曲線３においては下部許容範囲φから全く離れず、曲線４においては確かにこれから離れているが、エラーのない調節が短時間行われたのちに第２のエラー・ケースが発生している。曲線５は「緩慢応答」として表わされる第１のエラー・ケースを示す。
【００２０】
図５は、図１に示した図、即ち時間ｔに対する相対角度位置αを示す。ここでは、図１ないし図４に示されている本発明による方法の第１の実施形態とは異なり、時間測定期間が２つに配分される。目標値曲線Ａ並びに実際値曲線Ｂが示されている。時点ｔ＝ｔ０において、目標値Ａの実際値Ｂからの偏差が特定された場合、少なくとも第１のタイマがスタートされ、且つ時点ｔ＝Ｔｍａｘ１まで相対偏差ΔＡＢ＝Ａ−Ｂが測定される。この時点までに偏差ΔＡＢがしきい値以下に低下した場合、エラーのないケースが存在する。この時点までに偏差ΔＡＢがしきい値以下に低下しなかった場合、図６および図７に示されているようにエラー・ケースが存在する。ここで、時点Ｔｍａｘ２までの第２の時間測定期間内にエラー・タイプが決定される。即ち、時点Ｔｍａｘ１までの第１の時間測定期間内においては、エラーが存在するかどうかのみが決定され、次に、時点Ｔｍａｘ２までの第２の時間測定期間内においては、どのエラー・タイプが存在するかが決定される。図６に、例としてエラー「緩慢応答」が示され、このエラーにおいては、確かに目標値には到達していないが、スタート値の周りの範囲は離れている。図７に、目標エラーのエラー・ケースが示され、このエラー・ケースにおいては、スタート値の周りの範囲も離れていない。図５ないし図７に示す本発明による方法の第２の実施例は、第１の例とは、本質的に、Ｔｍａｘ１およびＴｍａｘ２の２つに配分された時間測定期間のみが異なっている。
【００２１】
即ち、カム軸制御のモニタリングは、カム軸調節角度の実際値および目標値の比較により行われる。このために、正負符号の関数である目標値と実際値との間の差が、オイル温度および回転速度の関数であるしきい値と比較される。本発明による方法は、切換式、即ち２つの可能な調節位置のみを有するカム軸調節および連続カム軸調節の両方の可能な調節方式を含むものである。カム軸が、所定の調節時間Ｔｍａｘ１内に、十分大きな目標値変化に基づいて発生する角度範囲を調節することができなかったとき、カム軸調節ユニットのエラーの想定が行われる。これに平行して行われる本発明による方法は、このエラー特性が目標エラー特性であるかまたは緩慢エラー特性であるかを決定する。
【００２２】
所定の調節時間Ｔｍａｘ１が経過した後、カム軸調節装置が、この時間内に、検査サイクルの開始時に存在する目標／実際差を調節することができたかどうかが検査される。モニタリングの開始時に記憶されている実際値と全診断時間の間の極値との間のカム軸実際角度差が所定のしきい値より小さい値である場合、診断エラー特性は「目標エラー」である。この差がしきい値より大きい場合、カム軸はさらに調節され、したがってエラーとして「緩慢応答」特性を有していると想定される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ステップ状カム軸調節における第１のエラー・タイプを示した、角度位置の第１の時間線図である。
【図２】第２のエラー・タイプにおける、図１に示した角度位置の時間線図である。
【図３】第３のエラー・タイプにおける、図１に示した角度位置の時間線図である。
【図４】複数のエラー・タイプを有する、図１に示した角度位置の時間線図である。
【図５】エラーがない場合の、連続カム軸調節および２つに配分された時間測定における角度位置の時間線図である。
【図６】第１のエラーにおける、図５に示した角度位置の時間線図である。
【図７】第２のエラーにおける、図５に示した角度位置の時間線図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    目標値設定曲線
２    エラーのない曲線
３    緩慢応答曲線
４、５    目標エラー曲線
Ａ    目標値曲線
Ｂ    実際値曲線
ｔ    時間
Ｔｍａｘ、Ｔｍａｘ１、Ｔｍａｘ２    時間測定期間
α    相対角度位置
α１、α２、α３、αＺ    角度位置の目標値
β    角度位置の実際値
γ、φ、φ３、ｚ    許容範囲
【図１】
0004624741.tif 000002
【図２】
0004624741.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004624741.tif 000007
【図７】
0004624741.tif 000008