CN101040102A - 用于改变内燃机换气阀门控制时间的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于改变内燃机换气阀门控制时间的装置(101)，内燃机含有液压式调节装置(102)与控制阀门(103)。按照发明的装置(101)设有用于液压式调节装置(102)的中间位置闭锁机构。另外按照发明的装置(101)保证了控制阀门(103)在调节单元(112)故障的情况下得以被调节，从而将液压式调节装置(102)闭锁在中间位置中，并将闭锁保持直到对调节单元(112)进行修理。此外，根据发明的装置(101)，内燃机可以在闭锁的中间位置起动，而在内燃机起动时液压式调节装置(102)的可移动元件(105)不与压力腔(104)的侧壁发生碰撞。还建议了用于将调节装置(102)在内燃机的重新启动时带入闭锁的中间位置并保持在那里的方法。

Description

用于改变内燃机换气阀门控制时间的装置
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1，2，3的前序部分所述的、用于改变内燃机换气阀门控制时间的装置。
背景技术
在内燃机中设有用于操作换气阀门的凸轮轴。将凸轮轴安装在内燃机中，安装在凸轮轴上的凸轮非常适合为凸轮组件，例如杯型挺杆，牵引杆或者摇杆。当凸轮轴开始旋转时，凸轮会滚落到凸轮组件上，凸轮组件再次操作换气阀门。因此，通过凸轮的位置和形式能够确定换气阀门的断开时间和断开幅度以及断开、闭合时间点。
当今的发动机方案一般是让气门机构可变地架设。另一方面应该将气门升程可变的设置，直到逐个的气缸完全被关闭。为达到这个目的提供了一些方案，诸如设置可控凸轮组件或电子液压式、电子式的气门控制机构。另外，当内燃机的运转能够影响到换气阀门的断开与闭合时间的时候，也表明了它的优点。比如说，为了定向地将指定的气门重叠进行调节，能够按照意愿让进气阀门或出气阀门的断开或闭合时间分开地受到影响。借助发动机当前的综合特性曲线区域、例如借助当前的转速或者当前的负载能够对换气阀门的断开或闭合时间进行调节，通过这种方法能够降低特殊的燃料消耗、对废气特性有益地影响，并且能提高发动机效率、最大扭矩以及最大功率。
文中提到的阀门控制时间的可变性能够通过改变凸轮轴与曲轴之间的相关相位而实现。为此，凸轮轴大多通过链传动、传动带传动、齿轮传动或者起类似作用的传动方案与曲轴保持驱动连接。被曲轴驱动的链传动或传动带传动或齿轮传动与凸轮轴之间安装有用于改变内燃机控制时间的装置，下面也称作为凸轮轴调节器，它可以把扭矩从曲轴传递到凸轮轴上。将该装置如此设置，从而在内燃机运转期间使得曲轴与凸轮轴之间的相位安全地被保持，当需要的时候，能够让凸轮轴在一个已知角度范围内相对曲轴旋转。
安装在内燃机中的每一根用于进气与出气阀门的凸轮轴都配备有凸轮轴调节器。从而能够将进气与出气阀门的断开与闭合时间点在时间上互相推移，并且能够对气门重叠定向地调节。
当今的凸轮轴调节器的配合大多位于凸轮轴的驱动侧末端。凸轮轴调节器也可以设置在中间轴或不能旋转的零件或曲轴上。它的组成中含有一个被曲轴所驱动、并与曲轴有固定位置关系的驱动轮，一个与凸轮轴保持驱动关系的驱动元件，以及一个能把扭矩从驱动轮传递到从动元件的调节机械装置。在凸轮轴调节器没有被安装在曲轴上的情况下，驱动轮能够被实施为链、传送带、或齿轮，并借助链、传动带、或齿轮驱动从而被曲轴驱动。调节机械装置能够电动式地、液压式地、或气动式地被驱动。
两个优选的液压式可调节凸轮轴调节器的实施例描绘了所谓的轴向活塞调节器以及旋转活塞调节器。
就轴向活塞调节器来说，驱动轮与活塞、活塞与从动元件各自通过斜齿啮合保持连接。从动元件与驱动轮构建的空腔被活塞分成两个轴向彼此相对安装的压力室。当另外一个压力室与水箱相连的时候，其中的一个压力室被加载压力介质，从而将活塞在轴向上推移。活塞在轴向上的移动并能够通过斜齿啮合让驱动轮相关于从动轮旋转，凸轮轴从而相对于曲轴旋转。
液压式凸轮轴调节器的第二个实施例即所谓的旋转活塞调节器。在它们之中，驱动轮与定子形成抗扭连接。转子与定子是相互同心设置的，通过将凸轮轴、凸轮轴的延长线或中间轴借助例如2级精度压配合、螺栓或焊接进行连接，从而让转子就力、形式、或材料方面都是相关的。在定子中设置有许多在圆周方向上等间距的空腔，它们从转子处径向地向外延伸。空腔在轴向上通过侧盖被并压紧限定。在每个这样的空腔中都有一个翼在延伸，翼与转子相连并将每个空腔分成两个压力室。将逐个压力室与压力介质泵或者水箱针对地连接，从而能够调节或保持凸轮轴关于曲轴的位置。
为了控制凸轮轴调节器需要让传感器捕获发动机的特征参数，例如最终状态与转速。这些参数被引入电子控制单元，在与内燃机的综合特性曲线比较过后，电子控制单元对压力介质流入或流出不同的压力室加以控制。
为了调节凸轮轴相对于曲轴的相位，让空腔中两个相互作用的压力室中的一个压力室与压力介质泵相连，另外一个压力室与水箱相连。将压力介质引入一个压力室以及将压力介质导出另外一个压力室是互相关联的，从而使得由压力室分开的活塞被推向轴的方向，这样就能够让凸轮轴相关于曲轴在轴向活塞调节器中通过斜面啮合而旋转。在旋转活塞调节器中，对一个压力室施加压力并且让另外一个压力室被压力负载，这样能够让翼被推移并直接使凸轮轴相关于曲轴开始旋转。为了使相位得以保持，或者让这两个压力室都与压力介质泵相连，或者让它们被压力介质泵与水箱分开。
流入或流出压力室的压力介质流量的控制借助控制阀门来实现，控制阀门大多为4/3比例阀门。阀套对每个压力室都设有接口(工作接口)以及通向压力介质泵的接口和至少一个通向水箱的接口。在这个本质上为空心圆柱的阀套中设置有轴向可移动的控制活塞。控制活塞能够借助电磁式控制元件以及弹簧元件的弹簧力在轴向上被带入到两个被指定终端位置的每个位置中。此外，控制活塞还配有环形槽与控制边缘，从而让逐个压力室能够有选择地与压力介质泵或水箱相连。同样也能对控制活塞的位置加以规定，使得在该位置中压力介质室既能被压力介质泵也能被压力介质水箱所分离。
在DE 100 64 222 A1中描述过一种这样的装置。其中涉及到的是一种以旋转活塞为构造形式的装置。与凸轮轴保持驱动连接的定子可旋转地安置于转子之上，转子与凸轮轴保持抗扭连接。定子设有用于转子的敞开的空隙。在装置的轴向上设有侧盖，侧盖对装置的范围加以限定。将定子、转子以及侧盖压紧，从而使得空隙得以闭合而形成增压腔。轴向槽被安装在转子的外表面内，在槽中设置有延伸到空隙中的翼。翼将增压腔分成两个彼此相互作用的压力室。通过把压力介质从压力室中导入或导出，能够选择性地让凸轮轴相关于曲轴的相位得以保持或调节。
在侧盖中设置有两个闭锁销，借助弹簧元件使它们在转子的方向上施加一个力。在圆周方向上延伸的槽被安装在转子的端面中，转子的端面朝向闭锁销。槽被如此设置并安装，从而在所有槽都没有被加载压力介质时，两个闭锁销在确定的中间位置中各自啮合在一个槽内。转子因此卡住相关的定子并阻止相关的旋转。通过第一与第二压力介质导管能够将压力介质注入压力介质室。当压力介质注入第一压力介质室时，闭锁销的端面也被加载压力介质。从而使得对应的闭锁销被压入到侧盖的活塞裙部内缘孔中，并实现转子相关与定子向某个方向调节。同时另一个由闭锁销啮合的槽应该作如下设置，即实现一个调节使得转子从中间位置出来直到到达最大值。相应地，也可以把转子相对于定子沿着其他方向调节。装置配备有补偿弹簧，它的一端固定在转子上，另一端固定在定子上，使得凸轮轴施加给转子的牵引力矩得以平衡。
在DE 198 53 670 A1中描述了一种控制阀门，它依靠内燃机当前负载状况控制流向压力室的压力介质通量。这种控制阀门的组成包括一个调节单元、一个本质上为空心圆柱的阀套以及一个本质上为空心圆柱的控制活塞，控制活塞能够在阀套内轴向移动。在阀套上设有两个工作接口，一个是流入接口，另一个是流出接口。调节单元可以例如是电磁元件，通过施加流量，它能在弹簧力的作用下借助推杆推动控制活塞。依靠阀套内控制活塞的位置能够使流入接口与两个工作接口之一相连，并且使水箱接口与其它各个工作接口相连，或者让工作接口被流入或流出接口分开。从而在压力介质从一个压力室流出的时候能够让压力介质导入另一个压力室，这样就可以引起凸轮轴相关于曲轴的相位变化。
这种带有中间位置闭锁销的凸轮轴调节器控制阀门有重大缺点，其事实在于，在没有通电的情况下，压力介质的接口与两个工作接口中的一个接口相连。当控制元件出现故障时，压力介质被引向两个压力室的其中一个压力室，同时压力介质被引向两个闭锁销的其中一个闭锁销中。由此一来，依靠控制阀门的配置，凸轮轴调节器在调节单元出现故障之后旋转进入两个最大位置中的一个之中，并使得该相位通过内燃机全部的驱动被保持。这种情况下，由于位于中间位置的凸轮轴调节器在装置没有受压的状态下是闩上的，内燃机在凸轮轴相关于曲轴的相位中本该拥有良好的起动与运转特性，然而由于相位相关于中间位置被最大地移动，从而使内燃机的起动与运转特性变差。
发明内容
基于上述原因，本发明的任务就是要避免这些被提及的缺点并由此建议一种方法，利用该方法能够让凸轮轴相关于曲轴被带入一个相位，液压式调节装置在该相位中要么是闭锁的，要么在重新起动时凸轮轴第一次转动期间能自动地被带入闭锁位置，而活塞或翼不会碰到末端挡块。
此外还有一个方法，通过这个方法能够把处于未闭锁停放位置的调节装置带入到闭锁位置。
权利要求1的前序部分中所述的第一种方法是依次按照下面的方法步骤实施的，从而解决本发明的任务：
-起动以及保持一个指定的相位+X°KW，
-关闭点火系统，
-调节第二或第四控制位置(130，132)，使得相位+X°KW得以保持，直到转速传感装置通知转速n＝0，
-通过转速传感装置检测转速n，
-将得到的控制位置(130，132)保持预先给定的时间间隔，
-在时间间隔过后停用调节单元(112)。
通过这一方法能够让调节装置在停机过程中被带入一个相位中，这个相位与处于中间闭锁位置的曲轴(KW)偏离一个值X°。当调节装置尚未被压力介质注满时，X的符号取决于调节装置的调节方向。例如在装置未设有补偿弹簧或设有一个补偿弹簧时，只有很小的扭矩对转子定子系统加以影响，该扭矩小于自转的凸轮轴的牵引力矩，这样一来，相位相关于中间闭锁位置位于方向“超前”。通过方法步骤，当补偿弹簧的扭矩大于凸轮轴的牵引力矩并且与其相对设置时，这个相位相关于中间闭锁位置在位于方向“滞后”。在点火系统被断开后应该占据这样一个位置，该位置阻止调节单元移入中间位置，直到转速传感装置通知转速n＝0。随后，被占据的控制位置被保持一个确定的时间间隔。这之所以是必要的，是因为转速传感装置在凸轮轴/曲轴最后一次转动期间已经通知转速n＝0，并且由于交变力矩而使调节单元通过中间位置被移动到不被期望的位置中去。通过该保持时间同样可以阻止内燃机的放松影响，例如活塞松动或类似能导致占据错误位置的情况。
在权利要求2的前序部分所述的第二方法这样解决本发明的任务，即在停机期间依次实施下述方法步骤：
-起动以及保持一个指定的相位+X°KW，
-关闭点火系统，
-调节第二或第四控制位置(130，132)，使得相位+X°KW得以保持，直到转速传感装置通知转速n＝0，
-通过转速传感装置检测转速n，
-将得到的控制位置(130，132)保持预先给定的时间间隔，
-在时间间隔过后停用调节单元(112)。
并且在起动期间依次实施下述方法步骤：
-调节第一控制位置，
-检测曲轴或者凸轮轴的转速n，
-如果转速n＞0，则检测压力介质压力p，
-如果压力介质压力p大于预先给定值，则按照存储在控制单元内的综合特性曲线调节控制位置。
由此可以保证的是，在释放状态的情况下达到闭锁，并且当压力介质压力到达确定值并由此保证装置有足够的压力介质供给之后闭锁才被解除。这样能阻止装置在未被供给足够的压力介质并处于未闭锁情况时可能产生的活塞或翼的碰撞。
权利要求3的前序部分所述的方法这样解决本发明的任务，其中依次按照下述方法步骤实施：
-调节第一控制位置，
-检测曲轴或者凸轮轴的转速n，
-如果转速n＞0，则检测压力介质压力p，
-如果压力介质压力p大于预先给定值，则按照存储在控制单元内的综合特性曲线调节控制位置。
附图说明
本发明的其它特征通过下列描述以及发明实施例图得以简单地被描述。它们是：
图1是液压式调节装置的纵截面剖图，
图2是按照图1的液压式调节装置截面，
图3是用于起动内燃机的方法的流程图，其中的内燃机带有根据发明的用于改变换气阀门控制时间的装置，
图4是根据本发明用于改变内燃机换气阀门控制时间的装置的示意图，
图5a是在第一控制位置中，根据本发明的用于改变内燃机换气阀门控制时间的装置的控制阀门的纵截面剖图，
图5b是在第二控制位置中，来自于图5a的控制阀门的纵截面剖图，
图5c是在第三控制位置中，来自于图5a的控制阀门的纵截面剖图，
图5d是在第四控制位置中，来自于图5a的控制阀门的纵截面剖图，
图6是从流入接口到压力室的体积流量与控制活塞相对于阀套位置的依赖关系，
图7是用于受控地关闭内燃机的方法的流程图，该内燃机带有根据本发明的用于改变换气阀门控制时间的装置，和
图8是根据现有技术，用于改变内燃机换气阀门控制时间的装置的示意图。
具体实施方式
图1与图2展示的是用于改变内燃机换气阀门控制时间的装置1的液压式调节装置1a。调节装置1a本质上由定子2和与定子2同心设置的转子3组成。驱动轮4与定子2抗扭相连并在所示实施例中设置为链轮。同样可以想象的是，驱动轮4实施为传动带或齿轮。定子2可旋转地支承置在转子3上，在被展示的实施例中，定子2的内表面上设置有五个在圆周方向上等间距的空隙5。空隙5在径向上由定子2与转子3限定，在圆周方向上由定子2的两个侧壁6限定以及在轴向上由第一侧盖和第二侧盖7、8限定。每一个空隙5都通过这种方法被压密地闭合。第一侧盖与第二侧盖7，8借助连接元件9、例如螺栓，与定子2相连。
在转子3的外表面上设有沿轴向分布的翼形槽10，在每个翼形槽10中设置有径向延伸的翼11。翼11在每个空隙5中延伸，并且翼11在径向上贴近定子2、在轴向上贴近侧盖7，8。每个翼11将空隙5分隔成两个彼此相对工作的压力室12，13。为了保证将翼11压密地贴靠在定子2上，在翼形槽10的槽底14与翼11之间安装有板式弹簧元件15，它们在径向上对翼11施加一个力。
借助第一和第二压力介质导管16，17可以使第一和第二压力室12，13通过控制阀门与压力介质泵或者水箱相连，控制阀门和压力介质泵以及水箱没有在图中被表示出来。从而可以设置调节驱动装置，它使得定子2针对转子3的相关旋转得以实现。同时需要规定的是，要么让所有第一压力室12与压力介质泵相连，否则就让所有第二压力室13与水箱相连，即两个完全相反的配置。当第一压力室12与压力介质泵相连并且第二压力室13与水箱相连时，第一压力室12因此将延伸到第二压力室13的消耗。由此产生翼11在圆周方向上按照第一箭头21的方向的移动。通过翼11的移动，使转子3相关于定子2旋转。
在所展示的实施例中，定子2借助在驱动轮4上啮合的未示出的链传动而被曲轴驱动。同样可以设想的是，定子2的驱动可以借助传动带或者齿轮驱动。借助例如压配合或者借助中央螺栓的螺栓连接能够使转子3力封闭、形式封闭或材料封闭地与未被展示的凸轮轴相连。将压力介质导入或导出压力室12，13，使得转子3相关于定子2相对旋转，从而在凸轮轴与曲轴之间产生相位移动。通过有目的地将压力介质引入或引出压力室12，13，能够有目的地改变内燃机换气阀门的控制时间。
压力介质导管16，17在所展示的实施例中本质上被实施为径向设置的孔，它们从转子3的中央孔22向转子3的外表面延伸。在中央孔22内可以设置一个未被展示的中央阀门，通过该阀门可以有目的地使压力室12，13与压力介质泵或水箱相连。另外一个方案是，在中央孔22内设置压力介质分配装置，它通过压力介质沟道和环形槽而将压力介质导管16，17连接于被安装在外面的控制阀门的接口。
本质上径向分布的槽5的侧壁6具有凹凸体23，凹凸体23在圆周方向上伸入槽5中。凹凸体23被用作翼11的挡块，并且保证了当转子3占据它相关于定子2的两个极限位置之一的时候能够给压力室12，13供给压力介质，翼11在这两个位置中贴近于侧壁6之一。
当装置1的压力介质供给不够的时候，例如在内燃机起动过程中，凸轮轴施加给转子3的交变力矩与牵引力矩使得转子3相关于定子2失控地移动。在第一阶段中，凸轮轴的牵引力矩在与定子旋转方向相反的圆周方向上将转子相关于定子挤压，直到其挡在侧壁6上。接下来，凸轮轴施加在转子3上的交变力矩导致转子3以及槽5中的翼11来回摇摆，直到压力室12，13中的至少一个压力室完全被压力介质注满。这会导致在装置1中很高的磨损和噪音。为了将其避免而在装置1中设置了两个闭锁元件24。每个闭锁元件24由一个锅形活塞26组成，该活塞被设置在转子3的轴向孔25中。弹簧27在径向上向活塞26施加一个力。弹簧27轴向上在排气元件28的一个侧边上支撑开来并且设有一个与其分离的、在锅形活塞26之内的轴向末端。
在第一侧盖7中，每一个闭锁元件24这样构成滑槽29，从而使转子3相关于定子2在一个位置上被闭锁，该位置对应于在内燃机起动时的位置。在这一配置中，活塞26在装置1的压力介质供给不够的时候借助弹簧27被挤压到滑槽29中。然后采取措施，让活塞26在装置1的供给达到的时候被压力介质挤压回到轴向孔25中并以此取消闭锁。这一般借助压力介质来实现，它通过未被展示的压力介质导管被导入到设置于活塞26的盖子侧边正面末端的沟30中。当对应于内燃机起始位置的相位与两侧壁6之间的翼11的中间位置相对应的时候，通过应用两个闭锁元件24以及匹配的滑槽29能够使液压式调节装置1a在该位置中被闭锁。
为了将漏油从轴向孔25的弹簧空间里引出，排气元件28设置有轴向分布的槽，沿着槽能将压力介质引向第二侧盖8中的孔。
图8展示的是根据现有技术，用于改变内燃机换气阀门控制时间的装置101。它由液压式调节装置102与控制阀门103组成。
调节装置102由压力腔104组成，压力腔104通过可移动元件105被分隔成两个彼此互相作用的压力室106，107。当其他的组件与压力腔104形成抗扭连接时，可移动元件105与凸轮轴或曲轴形成抗扭连接。可移动元件不可移动地与两个滑槽108，109相连。另外描述了各自以110和111表示的闭锁销，它们被位置固定地安装于压力腔104。每个滑槽108，109分别设有各自的闭锁销110，111。作为替代，闭锁销110，111与元件105共同移动，并且滑槽108，109被设置在相对于压力腔104位置固定的组件里。
控制阀门103由调节单元112、第一弹簧元件113和阀体114组成。调节单元112可以设置成例如电子的或者是液压的调节单元112的形式。下面并不作为限定地设定一个电子调节单元112，它被实施为电磁元件。在阀体114处设置有第一工作接口A、第二工作接口B、流入接口P和流出接口T。第一工作接口A通过第一压力介质导管115与第一压力室106相连，第二工作接口B通过第二压力介质导管116与第二压力室107相连。另外，流出接口T与压力介质容器117相连。流入接口P通过压力介质泵118将压力介质加入过滤器119和止回阀120。第一滑槽108通过第三压力介质导管121与第一压力介质导管115相连。同样，第二滑槽109通过第四压力介质导管122与第二压力介质导管116相连。第一和第二滑槽108，109分别被设置为槽，它们的尺寸在可移动元件105的移动方向上大于各自的闭锁销110，111的尺寸。这两个闭锁销110，111在所展示的可移动元件105位于中间位置时啮合在各自的滑槽108，109中，并且在可移动元件105的移动方向上被设置在各自槽的末端。
借助调节单元112，能将阀门在第一弹簧元件113的弹簧力作用下带入到第二、第三和第四控制位置130、131、132。当阀门在第二控制位置130的时候，也就是调节单元的电流从小到无的时候，第二工作接口B只与流入接口P相连，并且第一工作接口A只与流出接口T相连。
当阀门在第三控制位置131的时候，也就是调节单元的电流从小到中等的时候，两个工作接口A，B既不与流入接口P相连也不与流出接口T相连。可以替换的是，让两个工作接口A，B只与流入接口P相连，从而补偿泄漏损失。
当阀门在第四控制位置132的时候，也就是调节单元的电流从中等到最大的时候，第一工作接口A只与流入接口P相连并且第二工作接口B只与流出接口T相连。
在内燃机被调节的操作中，控制阀门103被带入到第二控制位置130中，从而让可移动元件105被调节到方向“滞后”上，方向“滞后”如第二箭头126所示。压力介质从流入接口P通过第二工作接口B和第二压力介质导管116被引向第二压力室107。与此同时，压力介质通过第四压力介质导管122被引入第二滑槽109中。从而第二闭锁销111在第二弹簧129的作用力下从第二滑槽109中被挤出。同时，第一压力室106通过第一压力介质导管115和流出接口T连接压力介质容器117。通过压力介质从第一压力室106中的流出以及到第二压力室107的流入使得可移动元件105被移动到方向“滞后”上。同时，第一与第二滑槽108，109同样被移动到方向“滞后”上。当第二闭锁销111位于第二滑槽109之外时，第一闭锁销110在第一滑槽108内移动。
为了保持液压式调节装置102的相位，控制阀门103被带入到第三控制位置131中。两个工作接口A，B既不与流入接口P也不与流出接口T相连。压力室106，107中没有压力介质流入或流出，且相位是保持恒定的。
为了实现把可移动元件105调节到方向“超前”上，将控制阀门103带入第四控制位置132中，其中以第三箭头128表示方向“超前”。压力介质从流入接口P通过第一工作接口A和第一压力介质导管115被引向第一压力室106。与此同时，压力介质通过第三压力介质导管121被引入到第一滑槽108中。从而使第一闭锁销110在第一弹簧127力的作用下从第一滑槽108中被挤压出来。同时，第二压力室107通过第二压力介质导管116和流出接口T连接压力介质容器117。压力介质从第二压力室107的流出并且流入第一压力室106，从而使得可移动元件105被移动到方向“超前”上。同时，第一与第二滑槽108，109同样被移动到方向“超前”上。当第一闭锁销110位于第一滑槽108之外时，第二闭锁销111在第二滑槽109内移动。
当可移动元件105偏离图8所示的中间位置时应对中间位置进行调节，从而使未加载压力介质的闭锁销110，111被插入到各自的滑槽108，109中。同时给另一闭锁销110，111加载压力介质，让它位于滑槽108，109之外。移动只受被插入的闭锁销110，111的限制。
如果液压式调节装置102位于图8所展示的中间位置，并且装置101没有被供给足够的压力介质，比如在内燃机起动的时候，两个闭锁销110，111被插入在各自的滑槽108，109中。同时，这样设置闭锁销110，111并且这样实施滑槽108，109，使得闭锁销110，111位于滑槽108，109彼此距离最远的末端。由此将可移动元件105相对于相关压力腔104固定。可以替代的是，让闭锁销110，111位于滑槽108，109的最近的末端。在这一替代实施例中，第一滑槽108必须被第二压力介质导管116、并且第二滑槽109必须被第一压力介质导管115加载压力介质。同样可以想到的是，例如借助蜗形槽，通过各个压力室106，107给滑槽108，109加载压力介质。
在内燃机的停机过程中存在以下可能，即可移动元件105被定位在相关于中间位置靠后的位置中。在重新起动时，装置101还没有充分地被压力介质注满。由于凸轮轴的牵引力矩，元件105在后挡块133的方向上被驱动并在碰撞到那里。这导致了部件磨损被提高以及令人不快的噪音。
当控制阀门103的调节单元112通过例如电磁元件的损坏、供电或是电连接的中断而无法起作用时，控制阀门103将被设置在第二控制位置130里。这会导致第二闭锁销111脱开并且凸轮轴相关于曲轴被调节到方向“滞后”上。这样的结果是，使得在图8中所展示的具有最优中间位置的内燃机在起动以及运转时候的性能变差。
示意性的液压式调节装置102涉及例如轴向活塞调节器或旋转活塞调节器。下面仅涉及旋转活塞调节器的实施例，其并不构成限制。压力腔104与图1中的槽5相对应。可移动元件105与翼11相对应。闭锁销110，111能够在该实施例中按照图1设置在旋转活塞调节器的侧盖中，或者设置在孔(优选为盲孔)内的旋转活塞调节器的转子中。各个滑槽108，109逐一设置在其他组件里。
在图4中展示的是一个示意性的、与图8相似的按照发明的装置101。它的大部分可以通过图8中所示的内容来识别，这就是为何对同样的组件应用了同样的附图标记。这个按照发明的装置101的区别在于，控制阀门103还具有第一控制位置140。当调节单元112处于电流从小到无的状态时，第一控制位置140被激活。在这种情况下，第一弹簧元件113使得第一控制位置140得以到达。在该位置中，流入接口P既不与第一工作接口A也不与第二工作接口B相连。按照液压式调节装置102的配置情况，可以把流出接口T与第一工作接口A或者与第二工作接口B相连，而另一工作接口A，B不与流出接口T相通。同样可以想到的实施例是，在第一控制位置140中，第一和第二工作接口A，B既不与流入接口P也不与流出接口T相通，或者两个工作接口A，B仅仅与流出接口T相连。
除了第一控制位置140外，控制阀门103还拥有在图8中所展示的第二、第三和第四控制位置130、131、132，其中，调节单元112的电流从小到中等时占据第二控制位置130，从中等到大时占据第三控制位置131，从大到最大时占据第四控制位置132。
当调节单元112有故障或者在它内部的电流引入出现错误的时候，控制阀门103会自动到达第一控制位置140，同时控制阀门103将该位置保持住，直到调节单元112或者它的供电得以修理。在内燃机重新起动之后，由于液压式调节装置102的压力介质供给不够，可移动元件105在内燃机被关闭的时候与其位置无关地由于牵引力矩与交变力矩而驶入中间位置。在那里可以将两个闭锁销110，111闭锁在各自的滑槽108，109中，并由此固定可移动元件105在压力腔104内的位置。由于第一控制位置140的配置，使得在内燃机运转期间不会有压力介质被引入到压力室106，107和对应的滑槽108，109中。这样的结果是，可移动元件105相关于压力腔104保持位置固定，并且凸轮轴与曲轴之间的相位被恒定地保持在自润滑位置，在自润滑位置中，内燃机拥有良好的起动特征和运转特征。
图5a至5d示例性地展示了按照发明的装置101的控制阀门103的阀体114。阀体114由阀套141与控制活塞142组成。阀套141在本质上实施为空心圆柱形，在它的外表面内设置有三个轴向等间距的环形槽143，144，145。环形槽143至145中的每个环形槽代表阀门的一个接口，在轴向上，外面的环形槽143，145构成工作接口A，B，中间的环形槽144构成流入接口P。流出接口T通过一个开口被设置在阀套141的端面里。环形槽143至145中的每个环形槽通过第一径向开口146与阀套141的内部相连。阀套141内轴向可移动地设置有一本质上是空心圆柱的控制活塞142。控制活塞142的一个端面被第二弹簧元件147施加有一个力，另一个端面被调节单元112的推杆148施加一个力。通过给调节单元112通电能够让控制活塞142在第二弹簧元件147的力的作用下被移动到位于第一和第二末端挡块149，150之间的任一位置中。
控制活塞142设有第一与第二活塞环岸151，152。活塞环岸151，152的外径与阀套141的内径相匹配。另外在控制活塞142内，控制活塞的其上抓握推杆148的端面末端与活塞环岸152之间设置有第二径向开口146a，从而实现控制活塞142的内部与阀套141的内部相连。第一与第二活塞环岸151，152按照这样的形式设置并被安装在控制活塞142的外表面上，使得控制边缘153至156依赖于控制活塞142相对于阀套141的位置分离或者闭合流入接口P与工作接口A，B之间的连接，并且分离或者闭合工作接口A，B与流出接口T之间的连接。控制活塞142的外径在推杆148与第二活塞环岸152之间以及第一活塞环岸151与第二活塞环岸152之间的范围内被设置为小于阀套141的内径。由此就可以在第一与第二活塞环岸151，152之间设置第四环形槽157。在第四环形槽157内设置有第三活塞环岸158。第三活塞环岸158的外径与阀套141的内径相匹配。另外将第三活塞环岸158这样定位，即让它在控制阀门103的第一控制位置140中使得流入接口P与第二工作接口B之间的连接得以闭合。
图5a展示的是控制阀门103的第一控制位置140，在该位置中，控制活塞142被调节单元112通过推杆148施加给一个在最小力与较小力F1之间的力。控制活塞142推杆侧的端面位于第一末端挡块149(移动路径＝0毫米)与移动路径s1之间的范围内。流入接口P与第二工作接口B之间的连接通过第三活塞环岸158闭合，流入接口P和第一工作接口A之间的连接通过第一活塞环岸151闭合。另外，第二工作接口B与流出接口T之间的连接借助第二活塞环岸152闭合，而压力介质从第一工作接口A流向流出接口T。由于压力介质流向两个闭锁销110，111以及两个压力室106，107被阻滞，所以在第一控制位置140中不用进行主动的调节。通过第一压力室106与容器11的连接将第一压力室106排空。依靠液压式调节装置102的位置能够将可移动元件105立刻、或者在一个确定的时间之后借助凸轮轴的牵引或交变力矩被驱动到中间位置并被持久地闭锁在那里，之所以需要这个确定的时间，是为了将第二压力室107基于泄漏而倒空。
该控制位置对应于控制阀门103在调节单元112未被供电时的配置，因而控制活塞142借助第二弹簧元件147被移动到第一末端挡块149处，移动路径为零。当调节单元112出现故障或者它的供电被中断时，阀门位于该位置中。
图5b展示的是控制阀门103的第二控制位置130，在该位置中，控制活塞142被调节单元112通过推杆148施加一个在较小力F1与中等力F2之间的力，并且F2＞F1。由此，控制活塞142距离推杆侧边的第一末端挡块149移动一个S1至S2的路径，并且S2＞S1。第一活塞环岸151进一步阻滞第一工作接口A与流入接口P之间的连接，而压力介质从第一工作接口继续流向流出接口T。此外，第二活塞环岸152阻滞第二工作接口B与流出接口T之间的连接，而第二以及第三活塞环岸152，158将流入接口P与第二工作接口B之间的连接解除。在该位置中，压力介质通过第二工作接口B被引导给第二压力室107与第二滑槽109的第二与第四压力介质导管116，122，从而使第二闭锁销111脱开并且将液压式调节装置102向方向“滞后”调节。与此同时压力介质通过第一压力介质导管115从第一压力室106流向第一工作接口A并从那里流向流出接口T。
图5c展示的是控制阀门103的第三控制位置131，在阀门中，控制活塞142被调节单元112通过推杆148施加给一个在中等力F2与较大力F3之间的力，并且F3＞F2。由此，控制活塞142距离推杆一侧的第一末端挡块149被推移一个S2至S3的路径，并且S3＞S2。在分配阀门的这一位置中，第一与第二活塞环岸151，152不仅阻滞工作接口A，B与流入接口P之间的连接而且也阻滞工作接口A，B与流出接口T之间的连接。在控制阀门103的这一位置中压力介质不能被引向压力室106，107，而且压力介质也不能从压力室106，107流出。该控制位置对应于一个保持位置，在该位置中，凸轮轴与曲轴之间的相位被恒定地保持。
图5d展示的是控制阀门103的第四控制位置132，在这一位置中，控制活塞142被调节单元112通过推杆148施加给一个在较大力F3与最大力F4之间的力，并且F4＞F3。由此，控制活塞142距离推杆侧边的第一末端挡块149移动一个S3至S4的路径，并且S4＞S3。在该配置中，第一活塞环岸151阻滞第一工作接口A与流出接口T之间的连接，而流入接口P与第一工作接口A的连接被第一活塞环岸151以及第三活塞环岸158分离。随后，流入接口P与第二工作接口B之间的连接被第二活塞环岸152阻滞，而压力介质通过第二工作接口B以及第二径向开口146a到达控制活塞142的内部并从那里流向流出接口T。在控制阀门103的这一位置中，压力介质通过第二压力介质导管116从第二压力室107导向第二工作接口B并从那里导向流出接口T。与此同时，压力介质通过第一工作接口A、第一压力介质导管115以及第三压力介质导管121被导向第一压力室106和第一滑槽108。由此让第一闭锁销110脱开并将液压式调节装置102向前调节。
使用4/4旁通阀门103作为发明中装置101的控制阀门103，从而不需要附加的模块(例如附加的控制阀门)来描述带有自动在闭锁的中间位置起动的中间位置闭锁机构的装置101，其中元件105(在翼调节器中的翼)在挡块处停止碰撞。与现有技术上描述的实施例相比，既没有增大构造空间也没有增加制造或安装费用。同时在调节单元112出现故障的时候，装置101被带入中间位置并闭锁在那里直到调节单元112被修理。
图6展示的是从流入接口T到压力室106，107的体积流量与调节单元112的占空比的依赖关系。调节单元112被施加有零伏特或者是最大值的电压。占空比表明了调节单元112被施加电压最大值的时间部分。占空比越大，从调节单元112通过推杆148施加给控制活塞142的力越大。因此占空比是阀套141内部的控制活塞142相对于第一末端挡块149的移动的量度。
在占空比从零到第一个值TV1之间的第一区域内，控制阀门103占据第一控制位置140。在这个控制位置140中，流入接口P与工作接口A，B之间的连接被闭合，从泄漏通量看出体积流量为0。
当占空比在第一个值TV1与第二个值TV2之间时，控制阀门103位于第二控制位置130中。压力介质能够从流入接口P流向第二工作接口B，而流入接口P与第一工作接口A之间的连接被闭合。当占空比从第一个值TV1向第三个值TV3提高的时候，体积流量持续增加，当它继续向第二个值TV2提高的时候，体积流量持续减少并在最终到达值TV2的时候近似为零。优选的方法是，对于第二控制位置130只使用TV3与TV2之间的区域。
在值TV2与值TV4之间的第三区域中的占空比在下面被称为保持占空比，体积流量近似为零。这个区域对应于控制阀门103的第三控制位置131，在该位置中，两个工作接口A，B都不与流入接口P相连。
其后，当占空比值从值TV4继续提高一直到100％的时候，从流入接口P流向压力室106，107的体积流量持续增大。体积流量能够持续升高到100％的占空比，不过始终被限定在设计的最大值之内。这个区域对应于控制阀门103的第四控制位置132，在这一位置中，压力介质从流入接口P流向第一工作接口A，而流入接口P与第二工作接口B之间的连接被阻滞。
在调节单元112中断的情况下，当内燃机重新起动时，液压式调节装置102被闭锁在中间位置并保持这个闭锁，除了这一优点，按照本发明的装置101还可以在调节单元112完好时这样实现当内燃机关闭时闭锁液压式调节装置102或者这样实现液压式调节装置102的定位，使得在内燃机的重新启动的时候能够将液压式调节装置102带入中间位置并闭锁在那里。这样的优点在于，在起动过程中、装置101尚未足够地被压力介质所充满的时候，液压式调节装置102被可靠闭锁在中间位置内，从而避免可移动元件105碰撞到压力腔104的侧壁，由此能够避免磨损的增强和噪音。
为了驱动内燃机必须知道不同的占空比，尤其是TV1至TV3以及发动机控制器的保持占空比TVHalte。保持占空比可以根据标准从发动机控制器中确定并被存储在存储单元中。为了确定TV1，TV2与TV3存在两个可能。
通过设计中的注释以及其中的阀门特征能够直接依赖于保持占空比TVHalte确定TV1，TV2与TV3。差角Y1，Y2与Y3被永久存储在存储单元中。发动机控制器能够在内燃机运转的早期阶段中确定保持占空比TVHalte。对TV1，TV2与TV3而言：
           TV1＝TVHalte-Y1，
           TV2＝TVHalte-Y2，
           TV3＝TVHalte-Y3。
第二个方法是，同样在每次重新启动之后，由发动机控制器能够确定TV1与TV2并将其置于综合特性曲线内。为了确定TV1与TV3，可以使用凸轮轴角度信号与曲轴角度信号。首要利用的是两个轴的相对相位以及相位随着时间的变化。例如可以运用下面的方法。即把占空比从0％往高调节。当调节过程开始时(在这个点上，压力室106，107之一以及闭锁销110，111之一被加载压力介质，并且液压式调节装置被调节，这可以通过凸轮轴角度传感器与曲轴角度传感器检测)到达值TV1。当超过最大调节速度的时候到达值TV3。当相位保持恒定时到达值TV2。已确定的值随后被存入存储器。
图7展示的是按照发明的装置101在内燃机停机过程中的控制方法的流程图，通过它能够把液压式调节装置102带入一个位置，在这一位置中，液压式调节装置102在内燃机停止之后要么被闭锁，要么在内燃机重新启动之后直接被推入中间位置并闭锁在那里。
在内燃机的停机过程开始的同时转速n＞零。凸轮轴与曲轴之间的相位借助控制阀门103被带入停机相位中，该相位与闭锁相位Mitte偏离一个限定的值X。对于未配备补偿弹簧的装置101，停机相位相对于闭锁相位Mitte向方向“超前”移动。同样的道理适于配备了扭矩小于凸轮轴的牵引力矩的补偿弹簧的装置101。对于带有所施加的扭矩大于凸轮轴的牵引力矩的补偿弹簧的装置101来说，停机相位相对于闭锁相位Mitte向方向“滞后”移动。当达到预先指定的停机相位时，点火系统被关闭，占空比值被调节，从而可靠地保持这个相位。在将停机相位向“前”调节时，占空比在TV2与100％之间，在将停机相位相对于闭锁相位Mitte向“后”调节时，占空比在TV3与TV4之间。这一占空比将被一直保持，直到转速传感器通知转速为零。在这之后，调节单元112断电之前把被调节的占空比保持确定的时间间隔Y。Y的持续时间阻止了在内燃机最后一次转动期间、转速传感器已经通知转速n＝0时，由于通过交变力矩产生的压力波动而使得闭锁销110，111被脱开、以及可移动元件105通过中间位置被推入错误的位置中。液压式调节装置102要么因为曲轴最后一次的转动而处于闭锁状态，要么处于另外一个位置，在这个位置中，伴随内燃机的发动，它被凸轮轴的牵引力矩或者被补偿弹簧的扭矩自动并且立刻推入闭锁位置中。
图3展示的是用来起动带有按照发明的装置101的内燃机的方法的流程图，通过这一方法可以保证让已经存在的或者在曲轴第一次运转期间的可移动元件105的闭锁得以被保持，直到内燃机内部的油压上升到装置101安全运转所需的值。对于起动过程的开始来说，转速n与占空比等于零。只要转速传感器通知转速n＝零，占空比就被保持在0％与值TV1之间。如果转速传感器通知转速＞零，就可以读出油压传感器的值。只要油压p的值比可靠驱动按照发明的装置101所需的确定的最小值pmin小，占空比值就被保持在0％与值TV1之间。当油压p超过给定压力时，装置101转入被调节的传动，并且占空比按照机器的负载状态在TV3与100％之间被调节。
前面所讲述的只是一些典型的实施办法。工作接口A，B当然也是可以交换的。具有液压式调节装置102的中间位置闭锁的装置101应该都包括在保护范围之内，其中只能让一个闭锁销啮合到滑槽或梯式滑槽中。同样，在任意一个闭锁相位上具有一个或多个闭锁销的装置也在本发明的保护范围之内。在观测体积流量以及阀门不同接口之间建立连接时可以忽略因为泄漏而造成的压力损失。
附图标记
1装置
1a液压式调节装置
2定子
3转子
4驱动轮
5空隙
6侧壁
7第一侧盖
8第二侧盖
9连接元件
10翼形槽
11翼
12第一压力室
13第二压力室
14槽底
15板式弹簧元件
16第一压力介质导管
17第二压力介质导管
21第一箭头
22中央孔
23凹凸体
24闭锁元件
25轴向孔
26活塞
27弹簧
28排气元件
29滑槽
30沟
101装置
102液压式调节装置
103控制阀门
104压力腔
105元件
106第一压力室
107第二压力室
108第一滑槽
109第二滑槽
110第一闭锁销
111第二闭锁销
112调节单元
113第一弹簧元件
114阀体
115第一压力介质导管
116第二压力介质导管
117压力介质容器
118压力介质泵
119过滤器
120止回阀
121第三压力介质导管
122第四压力介质导管
126第二箭头
127第一弹簧
128第三箭头
129第二弹簧
130第二控制位置
131第三控制位置
132第四控制位置
133后挡块
140第一控制位置
141阀套
142控制活塞
143环形槽
144环形槽
145环形槽
146第一径向开口
146a第二径向开口
147第二弹簧元件
148推杆
149第一末端挡块
150第二末端挡块
151第一活塞环岸
152第二活塞环岸
153第一控制边缘
154第二控制边缘
155第三控制边缘
156第四控制边缘
157第四环形槽
158第三活塞环岸
P流入接口
T流出接口
A第一工作接口
B第二工作接口
相位
mitte闭锁相位
X值
Y1差角
Y2差角
Y3差角
TVHalte保持占空比
pmin油压

Claims (3)

1.用于改变在内燃机停机过程中内燃机换气阀门的控制时间的装置(101)的控制方法，该内燃机配有
-液压式调节装置(102)，其具有两个互相作用的压力室(106，107)，
-其中通过将压力介质导入及到处压力室(106，107)，能够保持或有目的地改变凸轮轴相对于曲轴的相位()；
-内燃机还配有一个带有两个工作接口(A，B)、一个流出接口(T)以及一个流入接口(P)的控制阀门(103)，其中第一工作接口(A)与第一压力室(106)相通，第二工作接口(B)与第二压力室(107)相通，流出接口(T)与水箱相通，流入接口(P)被加载压力介质；
-其中控制阀门(103)能够被利用调节单元(112)带入四种控制位置(130，131，132，140)；
-其中在控制阀门(103)的第一控制位置(140)，流入接口(P)既不与第一工作接口(A)相通也不与第二工作接口(B)相通；
-在控制阀门(103)的第二控制位置(130)，第一工作接口(A)与流出接口(T)相通，并且第二工作接口(B)与流入接口(P)相通；
-在控制阀门(103)的第三控制位置(131)，第一与第二工作接口(A，B)既不与流出接口(T)相通也不与流入接口(P)相通，或者第一与第二工作接口(A，B)只与流入接口(P)相通；
-在控制阀门(103)的第四控制位置(132)，第二工作接口(B)与流出接口(T)相通，第一工作接口(A)与流入接口(P)相通；其特征在于，依次实施下述方法步骤：
-起动以及保持一个指定的相位+X°KW，
-关闭点火系统，
-调节第二或第四控制位置(130，132)，以保持相位+X°KW，
直到转速传感装置通知转速n＝0，
-通过转速传感装置检测转速n，
-将得到的控制位置(130，132)保持预先给定的时间间隔，
-在时间间隔过后停用调节单元(112)。
2.用于改变在内燃机停机过程中内燃机换气阀门的控制时间的装置(101)的控制方法，该内燃机配有
-液压式调节装置(102)，其具有两个互相作用的压力室(106，107)，
-其中通过将压力介质导入及到处压力室(106，107)，能够保持或有目的地改变凸轮轴相对于曲轴的相位()；
-内燃机还配有一个带有两个工作接口(A，B)、一个流出接口(T)以及一个流入接口(P)的控制阀门(103)，其中第一工作接口(A)与第一压力室(106)相通，第二工作接口(B)与第二压力室(107)相通，流出接口(T)与水箱相通，流入接口(P)被加载压力介质；
-其中控制阀门(103)能够被利用调节单元(112)带入四种控制位置(130，131，132，140)；
-其中在控制阀门(103)的第一控制位置(140)，流入接口(P)既不与第一工作接口(A)相通也不与第二工作接口(B)相通；
-在控制阀门(103)的第二控制位置(130)，第一工作接口(A)与流出接口(T)相通，并且第二工作接口(B)与流入接口(P)相通；
-在控制阀门(103)的第三控制位置(131)，第一与第二工作接口(A，B)既不与流出接口(T)相通也不与流入接口(P)相通，或者第一与第二工作接口(A，B)只与流入接口(P)相通；
-在控制阀门(103)的第四控制位置(132)，第二工作接口(B)与流出接口(T)相通，第一工作接口(A)与流入接口(P)相通；其特征在于，依次实施下述方法步骤：
-调节第一控制位置，
-检测曲轴或者凸轮轴的转速n，
-如果转速n＞0，则检测压力介质压力p，
-如果压力介质压力p大于预先给定值，则按照存储在控制单元
内的综合特性曲线调节控制位置。
3.用于改变在内燃机停机过程中内燃机换气阀门的控制时间的装置(101)的控制方法，该内燃机配有
-液压式调节装置(102)，其具有两个互相作用的压力室(106，107)，
-其中通过将压力介质导入及到处压力室(106，107)，能够保持或有目的地改变凸轮轴相对于曲轴的相位()；
-内燃机还配有一个带有两个工作接口(A，B)、一个流出接口(T)以及一个流入接口(P)的控制阀门(103)，其中第一工作接口(A)与第一压力室(106)相通，第二工作接口(B)与第二压力室(107)相通，流出接口(T)与水箱相通，流入接口(P)被加载压力介质；
-其中控制阀门(103)能够被利用调节单元(112)带入四种控制位置(130，131，132，140)；
-其中在控制阀门(103)的第一控制位置(140)，流入接口(P)既不与第一工作接口(A)相通也不与第二工作接口(B)相通；
-在控制阀门(103)的第二控制位置(130)，第一工作接口(A)与流出接口(T)相通，并且第二工作接口(B)与流入接口(P)相通；
-在控制阀门(103)的第三控制位置(131)，第一与第二工作接口(A，B)既不与流出接口(T)相通也不与流入接口(P)相通，或者第一与第二工作接口(A，B)只与流入接口(P)相通；
-在控制阀门(103)的第四控制位置(132)，第二工作接口(B)与流出接口(T)相通，第一工作接口(A)与流入接口(P)相通；其特征在于，在停机过程期间依次实施下述方法步骤：
-起动以及保持一个指定的相位+X°KW，
-关闭点火系统，
-调节第二或第四控制位置(130，132)，以保持相位+X°KW，直到转速传感装置通知转速n＝0，
-通过转速传感装置检测转速n，
-将得到的控制位置(130，132)保持预先给定的时间间隔，
-在时间间隔过后停用调节单元(112)；
并且在起动过程期间依次实施下述方法步骤：
-调节第一控制位置，
-检测曲轴或者凸轮轴的转速n，
-如果转速n＞0，则检测压力介质压力p，
-如果压力介质压力p大于预先给定值，则按照存储在控制单元内的综合特性曲线调节控制位置。
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Free format text: FORMER NAME: SCHAEFFLER FIFTH INVESTMENT MANAGEMENT GMBH + CO., KG

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGY GMBH + CO. KG

Free format text: FORMER NAME: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH + CO. KG

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Patentee after: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG

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Patentee before: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GmbH & Co.KG

Address after: German Herzogenaurach

Patentee after: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GmbH & Co.KG

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Effective date of registration: 20150723

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