技术领域
[0001] 本
发明总地涉及一种用于控制
内燃机的第一
凸轮轴的相位的控制器、一种带有这样的控制器的机动车和一种用于控制内燃机的第一凸轮轴的相位的方法。
背景技术
[0002] 内燃机对所要求的
发动机功率或所要求的转矩的改变的
反应性能可借助于凸轮轴的相位的动态控制来改善。运动偏向的机动车用户看重其机动车的驱动设备的尽可能高的响应动态特性，然而也可存在重要的原因使得并非始终完全尽用驱动设备的最佳可能的响应性能。对于机动车的驱动设备的最佳可能的响应动态特性的有意识的节制而言此外可谈及下面的原因。例如可能的是，由确定的车辆用户或对于确定的车辆用户而言或在确定的天气条件下追求不激进的驾驶方式。驱动设备的响应动态特性的节制由于所行驶的每公里的较低的
燃料消耗、较少的有害物质排放和车辆部件的较少磨损还可有助于资源的保护。此外可设想，由于法律规定或由于产品或销售理念应对于确定的车辆用户和/或确定的车辆配置保留驱动设备的特别高的响应动态特性。因此存在对于以其可以可靠的方式配置或调整内燃机的响应动态特性的技术解决方案的需求。
[0003] 文件DE 10 2011 088 403 B3说明了一种用于确定用于带有多个
气缸的内燃机的单个气缸的
阀行程的值的方法。
[0004] 文件DE 10 2004 039 216 A1说明了一种用于控制带有作用到
换气阀上的凸轮轴的内燃机的方法。为了控制相位调节装置的调节元件，借助于利用测量数据记录的
迭代数值优化法来测定用于在凸轮轴与
曲轴之间的相的修正值。在测量数据记录的每个中，此外还设置有各一个用于转速和进气管压
力的值域。该优化方法计算复杂且在其作用原理上不一目了然，从而使得内燃机的响应动态特性的调整困难。
发明内容
[0005] 因此，本发明的目的在于提供一种用于控制凸轮轴的相位的控制器、机动车和/或方法，其至少部分克服上述的缺点。
[0006] 该目的通过一种根据本发明的控制器、一种根据本发明的机动车和一种根据本发明的用于控制凸轮轴的相位的方法来实现。
[0007] 本发明的另外的有利的设计方案由本发明的优选的
实施例的接下来的说明得出。
[0008] 用于控制内燃机的第一凸轮轴的相位的根据本发明的控制器具有用于测定第一凸轮轴的动态理论相位的第一特性曲线发生器和用于测定第一凸轮轴的静态理论相位的第二特性曲线发生器。此外，该控制器具有基于第一凸轮轴的由第一特性曲线发生器所测定的动态理论相位和第一凸轮轴的由第二特性曲线发生器所测定的静态理论相位测定第一凸轮轴的经修正的理论相位的第一内插器。
[0009] 第一凸轮轴可以是用于操纵进气阀的
进气凸轮轴或是用于操纵排气阀的
排气凸轮轴或是用于同时操纵内燃机的进气阀和排气阀的共同的凸轮轴。典型地，内燃机是交通工具的驱动设备。该交通工具可以是陆地交通工具、
水上交通工具或空中交通工具。陆地交通工具可例如是轿车、载货车或公交车。内燃机可以是
汽油发动机或
柴油发动机。其可具有
涡轮增压器、任意数量的气缸，例如三个、四个、五个、六个、八个或12个等等。凸轮轴的相位如通常已知的那样是可调整的，以便于改变内燃机的进气阀或者排气阀的控制时间，如同在
现有技术中已知的那样。
[0010] 内燃机相应地具有可变的阀控制部，其经由凸轮轴的相位来控制。
[0011] 在此利用特性曲线发生器表示
电子的(液压的、
气动的或机械的)线路，其被设置用于接收至少两个输入量(例如转速信息和进气管压力信息)且对于输入量的当前被输入的组合(这也就是说相对带有至少两个输入量的矢量)相应地输出相应于特性曲线发生器的特性曲线的输出值。对于输入量的输入和输出量的输出而言，特性曲线发生器可相应地具有数字的(和/或模拟的)输入和输出
接口。
[0012] 控制器可具有一个或多个在其中实施本文中所描述的功能的处理器等。
[0013] 本发明的理念可见于本文中，即在第一凸轮轴的动态理论相位与第一凸轮轴的静态理论相位之间的内插法。
[0014] 第一凸轮轴的动态理论相位经由第一特性曲线来测定，其鉴于内燃机的响应性能、也就是说鉴于最大的转矩输出被优化，因此此处还是使用“动态的”概念。在第一凸轮轴的动态理论相位的情况中，因此内燃机的进气阀和/或排气阀被被控制成使得内燃机提供最大的转矩。
[0015] 第一凸轮轴的静态理论相位由第二特性曲线测定，其鉴于内燃机的最佳效率被优化。在第一凸轮轴的静态理论相位的情况中，内燃机的进气阀和/或排气阀被控制成使得内燃机以较高的、尤其最大的效率来运行。
[0016] 最大的转矩此处不仅被理解为理论上可能的
最大转矩，而且被理解为利用第一(动态的、转矩优化的)特性曲线所获得的且典型地高于当内燃机利用第二(静态的、消耗优化的)特性曲线来运行时所提供的转矩的转矩。
[0017] 通过在动态的与静态的理论相位之间的内插法，当例如辨认出机动车应
加速且因此内燃机应相应地提供转矩时，凸轮轴的相位可由静态理论相位被“移动”朝向动态的相位。
[0018] 例如考虑加速期望和与此伴随的转矩要求的经修正的理论相位的测定通过在第一凸轮轴的静态的与动态的理论相位之间的内插法进行。
[0019] 该内插法在有些实施形式中可通过测定在第一凸轮轴的静态的与动态的理论相位之间的中间值进行，这非常简单。
[0020] 该内插法然而也可基于内插因子来执行。相应地，在有些实施形式中第一内插器被设置用于基于内插因子测定第一凸轮轴的经修正的理论相位，其中，内插因子无须固定，而是可以是可变的且例如可处在0与1之间。利用可变的内插因子可根据确定的运行参数、例如根据内燃机的气缸的填充偏差和/或内燃机的转速(以下也被称作“
发动机转速”)实现具有带有第一凸轮轴的内燃机的驱动设备的响应动态特性。
[0021] 在有些实施形式中，内插因子还基于内燃机的期望的理论转矩来测定。为此，内燃机的实际转矩被测定且内插因子被确定成使得通过改变第一凸轮轴的控制达到理论转矩。在此，内插因子可处在0与1之间，其中，以“1”说明在实际转矩与理论转矩之间的最大差值。
一旦达到理论转矩，第一凸轮轴的相位又可基于静态的特性曲线被控制。
[0022] 在有些实施形式中，控制器具有用于在考虑发动机转速和气缸的填充偏差下测定内插因子的第三特性曲线发生器，其中，该特性曲线发生器由第三特性曲线测定内插因子。由此，内燃机的加速性能或转速变化性能可被调整或被影响。填充偏差不仅可设为正值而且可设为负值。
[0023] 在有些实施形式中，控制器额外具有以下部件：用于测定内燃机的第二凸轮轴(例如排气凸轮轴，如果第一凸轮轴是进气凸轮轴)的动态理论相位的第四特性曲线发生器，和用于在考虑第二凸轮轴的由第四特性曲线发生器所测定的动态理论相位和第二凸轮轴的由第五特性曲线发生器所测定的静态理论相位的情况下测定第二凸轮轴的经修正的理论相位的第二内插器。
[0024] 由此，还可为第二凸轮轴测定第二凸轮轴的取决于内燃机的运行状态的最佳的动态理论相位。如果第一凸轮轴是用于操纵进气阀的进气凸轮轴，则第二凸轮轴可例如是用于操纵内燃机的排气阀的排气凸轮轴或是用于同时操纵进气阀和排气阀的共同的凸轮轴。如果第一凸轮轴是用于操纵排气阀的排气凸轮轴，则第二凸轮轴可例如是用于操纵内燃机的进气阀的进气凸轮轴或是用于同时操纵内燃机的进气阀和排气阀的共同的凸轮轴。
[0025] 在有些实施形式中，控制器额外地具有以下部件：用于测定内燃机的动态的理论
点火角度的第六特性曲线发生器和用于在考虑由内燃机的第六特性曲线发生器所测定的动态的理论点火角度和内燃机的由第七特性曲线发生器所测定的静态的理论点火角度的情况下测定经修正的理论点火角度的第三内插器。由此还可测定取决于内燃机的运行状态的最佳的动态的理论点火角度。
[0026] 在有些实施形式中，第二内插器被设置用于在测定第二凸轮轴的经修正的理论相位的情况中考虑内插因子。与此独立地可适宜的是，当第三内插器被设置用于在测定经修正的理论点火角度的情况中考虑内插因子。上述两种措施中的每种适合用于调整或影响内燃机的响应动态特性，例如还根据转矩要求。
[0027] 在有些实施形式中，第一和/或第二和/或第四和/或第五和/或第六和/或第七特性曲线发生器被设置用于在考虑发动机转速和进气管压力的情况下测定由其分别提供的输出值。发动机转速和进气管压力的值对(Wertepaare)适合用于将内燃机的运行状态彼此区别开且测定凸轮轴的取决于该区别的最佳的静态的和动态的理论相位和取决于该区别的最佳的静态的和动态的理论点火角度。
[0028] 在有些实施形式中，控制器被设置用于根据取决于发动机类型或车辆类型的参数选出内插因子和/或第一特性曲线发生器的第一特性曲线和/或第二特性曲线发生器的第二特性曲线和/或第三特性曲线发生器的第三特性曲线和/或第四特性曲线发生器的第四特性曲线和/或第五特性曲线发生器的第五特性曲线和/或第六特性曲线发生器的第六特性曲线和/或第七特性曲线发生器的第七特性曲线。由此，控制装置可被设置成使得其适用于对于不同类型的内燃机或在不同类型的车辆或车辆配置中的使用。取决于发动机类型的参数可例如对于内燃机的类型而言是独特的，其例如通过冲程空间、进气阀或者排气阀的形式或数量、
涡轮增压器的存在等等来定义。类似的适用于取决于车辆类型的参数，其例如对于相应的对于内燃机的控制重要的特征数据而言是独特的。
[0029] 用于控制内燃机的第一凸轮轴的相位的根据本发明的方法包括以下步骤：例如借助于第一特性曲线发生器测定第一凸轮轴的动态理论相位，例如借助于第二特性曲线发生器测定第一凸轮轴的静态理论相位，以及借助于在第一凸轮轴的经测定的动态理论相位与第一凸轮轴的经测定的静态理论相位之间的内插法测定第一凸轮轴的经修正的理论相位。
[0030] 在有些实施形式中，该方法还包括其它步骤，如其在上面所实施的那样。
[0031] 该方法可在控制器的有些实施形式中被实施，如其在上面所说明的那样。
附图说明
[0032] 现在示例性地且在参照附图的情况下说明本发明的实施例，其中：
[0033] 图1示意性地显示了用于控制第一凸轮轴的相位和第二凸轮轴的相位和内燃机的点火角度的控制器的一实施例；
[0034] 图2示意性地显示了用于控制内燃机的凸轮轴的方法的流程。
具体实施方式
[0035] 在图1中所显示的用于控制此处是进气凸轮轴的第一凸轮轴的相位和用于控制此处是排气凸轮轴的第二凸轮轴的相位和用于控制内燃机的点火角度的控制器SG，包括用于测定第一凸轮轴的动态理论相位dSP1的第一特性曲线发生器KG1。第一特性曲线发生器KG1具有用于接受当前的发动机转速值MD且用于接受内燃机的当前的进气管压力值SD的输入接口。第一特性曲线发生器KG1被设置用于由这些值MD,SD测定进气凸轮轴的动态理论相位dSP1。
[0036] 此外，控制器SG包括第二特性曲线发生器KG2、第三特性曲线发生器KG3、第四特性曲线发生器KG4、第五特性曲线发生器KG5、第六特性曲线发生器KG6和第七特性曲线发生器KG7。特性曲线发生器KG1、KG2和KG4至KG7中的每个具有关联于其的特有的特性曲线KF1、KF2、KF4...、KF7。第二KG2、第四KG4、第五KG5、第六KG6和第七KG7特性曲线发生器相应地具有用于接受当前的发动机转速MD和用于接受内燃机的当前的进气管压力值SD的输入接口。
[0037] 第二特性曲线发生器KG2被设置用于由这些值MD,SD测定进气凸轮轴的静态理论相位sSP1。第四特性曲线发生器KG4被设置用于由这些值MD,SD测定排气凸轮轴的动态理论相位dSP2。第五特性曲线发生器KG5被设置用于由这些值MD,SD测定排气凸轮轴的静态理论相位sSP2。第六特性曲线发生器KG6被设置用于由这些值MD,SD测定动态的理论点火角度dSZW。第七特性曲线发生器KG7被设置用于由这些值MD,SD测定静态的理论点火角度sSZW。
[0038] 此外，控制器SG包括用于测定内插因子IF的第三特性曲线发生器KG3。第三特性曲线发生器KG3具有用于接受当前的发动机转速MD和用于接受内燃机的当前的填充偏差FA的输入接口。第三特性曲线发生器KG3被设置用于由这些值借助于其被存储在其中的特性曲线KF3测定内插因子IF。
[0039] 特性曲线发生器KG1至KG7中的每个可分别具有(在附图中未示出的)模拟的和/或数字的电子线路。相应的特性曲线发生器的数字线路可例如包括
微处理器和单独关联于其的特性曲线表KF1至KF7。相应的特性曲线表可被可调用地存储在
数据库中。在特性曲线表KF1、KF2和KF4至KF7中(或在附属的数据库中)，可能的发动机转速值和进气管压力可以是关键值，借助于其可实现匹配的数据记录的快速找到(例如借助于二进制搜寻)。对于第三特性曲线KF3而言所适用的是鉴于发动机转速值MD和填充偏差FA所相应的。
[0040] 此外，控制器SG包括第一内插器IP1。第一内插器IP1具有用于接受以下值的输入接口：内插因子IF、用于进气凸轮轴的静态理论相位sSP1、进气凸轮轴的动态理论相位dSP1。进气凸轮轴的动态理论相位dSP1由第一特性曲线发生器KG1提供。进气凸轮轴的静态理论相位sSP1由第二特性曲线发生器KG2提供。第一内插器IP1被设置用于由这些值测定进气凸轮轴的经修正的理论相位kSP1。
[0041] 此外，控制器SG包括第二内插器IP2。第二内插器IP2具有用于接受以下值的输入接口：内插因子IF、用于排气凸轮轴的静态理论相位sSP2；排气凸轮轴的动态理论相位dSP2。排气凸轮轴的动态理论相位dSP2由第四特性曲线发生器KG4提供。排气凸轮轴的静态理论相位sSP2由第五特性曲线发生器KG5提供。第二内插器IP2被设置用于由这些值测定排气凸轮轴的经修正的理论相位kSP2。
[0042] 此外，控制器SG包括第三内插器IP3。第三内插器IP3具有用于接受以下值的输入接口：内插因子IF、静态的理论点火角度sSZW；动态的理论点火角度dSZW。动态的理论点火角度dSZW由第六特性曲线发生器KG6提供。静态的理论点火角度sSZW由第七特性曲线发生器KG7提供。第三内插器IP3被设置用于由这些值测定用于内燃机的经修正的理论点火角度kSZW。
[0043] 优选地，第三特性曲线发生器KG3具有选择输入AW。选择输入AW用于根据取决于发动机类型或车辆类型的参数或根据其它参数选出内插因子IF和/或第一特性曲线发生器KG1的第一特性曲线KF1和/或第二特性曲线发生器KG2的第二特性曲线KF2和/或第三特性曲线发生器KG3的第三特性曲线KF3和/或第四特性曲线发生器KG4的第四特性曲线KF4和/或第五特性曲线发生器KG5的第五特性曲线KF5和/或第六特性曲线发生器KG6的第六特性曲线KF6和/或第七特性曲线发生器KG7的第七特性曲线KF7。
[0044] 借助于选择输入AW，具有内燃机的驱动机器的响应动态特性可根据例如发动机或车辆部件的负荷能力、根据车辆的当前的
载荷、根据牵引负荷、根据有效负荷的负荷能力、根据驾驶员和/或副驾驶期望和/或根据产品设计目标被手动地或
传感器控制地调整。响应动态特性的传感器控制的调整可例如在考虑负荷能力传感器的输出、载荷传感器的输出、牵引负荷传感器的输出、有效负荷传感器的输出、车辆类型识别传感器的输出和/或用于车辆用户和/或副驾驶的个性化功能的输出的情况下实现。为了考虑各个同车乘客的兴趣，可适宜的是，当由所有同车乘客(包含驾驶员)的期望的响应动态特性选出且调整最小的(也就是最不激进的)期望的响应动态特性。相应的响应动态特性测定理念可经由上述输出的总量或经由任意的(真实的)部分量来应用。
[0045] 在图2中所显示的用于控制内燃机的凸轮轴的相位的方法100包括以下步骤。在第一步骤101中，第一凸轮轴的动态理论相位dSP1借助于第一特性曲线发生器KG1被测定，如同还在上面结合图1所阐述的那样。
[0046] 在第二步骤102中，由第二特性曲线发生器KG2测定第一凸轮轴的静态理论相位sSP1，如同还在上面结合图1所阐述的那样。
[0047] 在第三步骤103中，第一凸轮轴的经修正的理论相位kSP1借助于在第一凸轮轴的由第一特性曲线发生器KG1所测定的动态理论相位的dSP1与第一凸轮轴的由第二特性曲线发生器KG2所测定的静态理论相位sSP1之间的内插法来确定。第一凸轮轴的动态理论相位dSP1可例如在考虑发动机转速MD和进气管压力SD的情况下被测定，如其在上面所实施的那样。同样的适用于静态理论相位sSP1的测定。
[0048] 优选地，在测定第一凸轮轴的经修正的理论相位kSP1的情况中考虑内插因子IF。内插因子IF可例如借助于第三特性曲线发生器KG3在考虑发动机转速MD和填充偏差FA的情况下被测定，如上面所阐述的那样。内插因子IF和/或第一特性曲线发生器KG1的第一特性曲线KF1和/或第二特性曲线发生器KG2的第二特性曲线KF2和/或第三特性曲线发生器KG3的第三特性曲线KF3和/或第四特性曲线发生器KG4的第四特性曲线KF4和/或第五特性曲线发生器KG5的第五特性曲线KF5和/或第六特性曲线发生器KG6的第六特性曲线KF6和/或第七特性曲线发生器KG7的第七特性曲线KF7可例如根据取决于发动机类型的参数或经由选择输入AW的输入量被选出，如在上面所实施的那样。
[0049] 对于发动机转速信息、进气管压力信息的输入和关于动态理论相位的信息的输出而言，电子线路可相应地具有数字的(或模拟的)输入和输出接口，如在上面所实施的那样。
[0050] 附图标记清单
[0051] AW 选择输入
[0052] dSP1 第一凸轮轴(进气凸轮轴)的动态理论相位
[0053] dSP2 第二凸轮轴(排气凸轮轴)的动态理论相位
[0054] dSZW 动态的理论点火角度
[0055] FA 填充偏差
[0056] IF 内插因子
[0057] kSP1 第一凸轮轴(进气凸轮轴)的经修正的理论相位
[0058] kSP2 第二凸轮轴(排气凸轮轴)的经修正的理论相位
[0059] kSZW 经修正的理论点火角度
[0060] KF1 第一特性曲线
[0061] KF2 第二特性曲线
[0062] KF3 第三特性曲线
[0063] KF4 第四特性曲线
[0064] KF5 第五特性曲线
[0065] KF6 第六特性曲线
[0066] KF7 第七特性曲线
[0067] KG1 第一特性曲线发生器
[0068] KG2 第二特性曲线发生器
[0069] KG3 第三特性曲线发生器
[0070] KG4 第四特性曲线发生器
[0071] KG5 第五特性曲线发生器
[0072] KG6 第六特性曲线发生器
[0073] KG7 第七特性曲线发生器
[0074] MD 发动机转速
[0075] SD 进气管压力
[0076] SG 控制器
[0077] dSP1 第一凸轮轴(进气凸轮轴)的静态理论相位
[0078] dSP2 第二凸轮轴(排气凸轮轴)的静态理论相位
[0079] dSZW 静态的理论点火角度
[0080] 100 用于控制内燃机的第一凸轮轴的方法
[0081] 101 第一凸轮轴的动态理论相位的测定
[0082] 102第一凸轮轴的静态理论相位的测定
[0083] 103 第一凸轮轴的经修正的理论相位的测定。
