DE10055770A1 - Method for operation of a valve for a hydraulic adjustment unit - Google Patents
Method for operation of a valve for a hydraulic adjustment unitInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb eines Ventils für eine hydraulische Verstelleinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for operating a valve for a Hydraulic adjustment unit according to the preamble of claim 1.
Hydraulische Verstelleinheiten, bei denen zwei, zumindest in einer Position miteinander verriegelbare Teileinheiten gegeneinander über Druckbeauf schlagungen verstellt werden können, sind allgemein bekannt. Die vorliegen de Erfindung betrifft allgemein solche hydraulische Verstelleinheiten, wird jedoch anhand einer hydraulischen Nockenwellenverstelleinheit näher erläutert.Hydraulic adjustment units, in which two, at least in one position interlocking sub-units against each other via Druckbeauf strokes can be adjusted are generally known. The present de Invention relates generally to such hydraulic adjustment units however, closer using a hydraulic camshaft adjustment unit explained.
Bei einer Nockenwellenverstelleinheit wird ein äußerer Zahnradkranz gegenüber einer koaxial dazu angeordneten Welle oder Scheibe verstellt, wodurch die Relativlage einer Nockenwelle bezüglich der Kurbelwelle verändert werden kann. Dadurch lassen sich andere Restgas-Mengen erzielen, die sich bezüglich Verbrauch, Drehmoment, Emission und Leistung des Verbrennungsmotors auswirken.In the case of a camshaft adjustment unit, an outer gear rim adjusted relative to a shaft or disk arranged coaxially to it, whereby the relative position of a camshaft with respect to the crankshaft can be changed. This allows other amounts of residual gas achieve that in terms of consumption, torque, emissions and performance of the internal combustion engine.
Bei einer hydraulischen Nockenwellenverstelleinheit ist überdies eine Verriegelung in einer Ruheposition für den sicheren und von Nebengeräuschen freien Motorstart erforderlich. Eine hydraulische Nockenwellenverstelleinheit ist von der Firma Aisin bekannt, wobei die Verstelleinheit zwei relativ zueinander verstellbare Teileinheiten sowie einen Aktor zur Verstellung der Teileinheiten relativ zueinander umfasst. Die Verstellung der beiden Teileinheiten zueinander erfolgt durch eine Druckbeaufschlagung des Aktuators über zumindest zwei mit verschiedenen Drücken versorgbare Kanalsysteme, wobei beispielsweise Kanäle eines Kanalsystems jeweils auf einer bestimmten Seite eines Flügels Druck ausüben.In the case of a hydraulic camshaft adjustment unit, there is also one Lock in a rest position for safe and secure Noise free engine start required. A hydraulic one Camshaft adjustment unit is known from the Aisin company, the Adjustment unit two partial units adjustable relative to each other and one Actuator for adjusting the subunits relative to each other. The The two subunits are adjusted relative to one another by a Pressurizing the actuator via at least two with different ones Press supplyable channel systems, for example channels one Channel system pressure on each side of a wing exercise.
Die Verriegelungseinrichtung besteht bei einer konkreten Ausführungsform aus einem federbeaufschlagtem Pin, der in einer Teileinheit aufgenommen ist und in der Ruheposition in einer Ausnehmung der anderen Teileinheit einrastet. Durch die Druckbeaufschlagung des Pins über einen Kanal, der mit einem der beiden Druckkanalsysteme verbunden ist, kann er in seine Entriegelungsposition verschoben werden, so dass beide Teileinheiten frei gegeneinander verdrehbar sind. Bei dem bisherigen Verfahren zum Betrieb der Nockenwellenverstelleinheit wurde ein Magnetventil so angesteuert, dass sofort 100% des zur Verstellung der beiden Teileinheiten gegeneinander angeforderten Druckes bereitgestellt worden ist. Damit wurden die beiden Teileinheiten bereits vor der Entriegelung mit großer Kraft relativ zueinander beaufschlagt, was zu einer Verkantung des Verriegelungspins mit der Folge einer Fehlfunktion führen konnte. Der Verriegelungspin muss bei der gerade beschriebenen Ausführungsform einen Weg von etwa 5 mm zurücklegen, und es sollte sichergestellt werden, dass eine Entriegelung der Verriegelungseinrichtung vorliegt, bevor die beiden Teileinheiten mit großer Kraft gegeneinander beaufschlagt werden.The locking device exists in a specific embodiment from a spring-loaded pin, which is included in a subunit is and in the rest position in a recess of the other sub-unit locks. By pressurizing the pin through a channel that is connected to one of the two pressure channel systems, it can be in its Unlocking position can be moved, so that both units are free are rotatable against each other. With the previous method of operation the camshaft adjustment unit, a solenoid valve was activated so that immediately 100% of the adjustment of the two units against each other requested print has been provided. That made the two Subunits with great force relative to each other even before unlocking acts, which leads to a tilting of the locking pin could cause a malfunction. The locking pin must be straight described embodiment cover a distance of approximately 5 mm, and it should be ensured that an unlocking of the Locking device is present before the two sub-units with large Force against each other.
Dies ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.This is the object of the present invention.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in claim 1.
Demgemäss liegt ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung darin, den Druck, mit dem nicht nur die beiden Teileinheiten aus einer Ruheposition zueinander verstellt werden, sondern auch die Verriegelungseinrichtung in ihre Entriegelungsstellung beaufschlagt wird, nicht gleich sprunghaft auf den maximal angeforderten Wert, sondern vielmehr langsam oder schrittweise zu erhöhen. Durch die langsame oder schrittweise Erhöhung des Ansteuerdrucks für die Entriegelung kann sichergestellt werden, dass die Verriegelungseinrichtung zunächst in die entriegelte Position gebracht wird und erst danach ein signifikantes Verstellen der beiden Teileinheiten zueinander durchgeführt wird. Der Druck wird daher zunächst kleiner gewählt, als es die normale Druckanforderung vorsieht und zwar so, dass er für eine Entriegelung der Verriegelungseinrichtung ausreichend ist. Nach einer vollständigen Entriegelung wird zur normalen Druckregelung der hydraulischen Verstelleinheit übergegangen.Accordingly, a key concept of the present invention is that Pressure with which not only the two sub-units from a rest position are adjusted to each other, but also the locking device in their unlocked position is applied, not immediately on the maximum requested value, but rather slowly or gradually increase. By slowly or gradually increasing the Control pressure for the unlocking can be ensured that the Locking device is first brought into the unlocked position and only then a significant adjustment of the two subunits to each other. The pressure is therefore initially reduced chosen than the normal printing requirement and in such a way that he is sufficient for unlocking the locking device. To a complete unlocking becomes the normal pressure regulation of the hydraulic adjustment unit passed.
Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird der Druck in einer ersten Phase auf einen Wert gesetzt, der im Wesentlichen zum Halten der beiden Teileinheiten in ihrer aktuellen Position zueinander notwendig ist. Dadurch wird die Verriegelungseinrichtung bereits in Entriegelungsrichtung vorgespannt oder aber betätigt, die beiden Einheiten jedoch nicht in Bezug zueinander in Bewegung gesetzt. Dann wird der Druck kontinuierlich derart erhöht, dass die Verriegelungseinrichtung sicher entriegelt ist. Um eine Bewegung der beiden Teileinheiten zueinander in der ersten Phase auch tatsächlich zu vermeiden, kann ein Haltedruck mit einem Sicherheitsabschlag gewählt werden.According to a preferred embodiment of the invention, the pressure in a first phase set to a value that is essentially at Hold the two subunits in their current positions to each other necessary is. As a result, the locking device is already in Unlocking direction biased or actuated, the two units but not set in motion in relation to each other. Then the pressure continuously increased such that the locking device is secure is unlocked. In order for the two subunits to move in relation to one another To actually avoid the first phase, a holding pressure with a Safety discount can be chosen.
Vorzugsweise wird zu einer normalen Druckregelung dann übergegangen, wenn ein Verstellmaß der beiden Teileinheiten zueinander erreicht ist, bei dem eine Verriegelung nicht mehr möglich ist.It is then preferred to proceed to normal pressure control when an adjustment dimension of the two sub-units to each other is reached, at a lock is no longer possible.
Die hydraulische Verstelleinheit kann insbesondere mit einem Magnetventil angesteuert werden, welches pulsweitenmoduliert betrieben wird.The hydraulic adjustment unit can in particular be equipped with a solenoid valve can be controlled, which is operated pulse width modulated.
Wie oben bereits angegeben, eignet sich diese Vorrichtung insbesondere zum Einsatz bei einer hydraulischen Nockenwellenverstelleinheit. Eine solche Verstelleinheit umfasst üblicherweise einen äußeren Zahnkranz und eine andere, koaxial dazu angeordnete Verstelleinheit oder Welle, die mit Druckkanälen versehen ist. In diesem Fall kann auf eine normale Druckregelung dann vorzugsweise übergegangen werden, wenn eine Drehzahl erreicht ist, bei der die Verriegelungseinheit aufgrund der Fliehkräfte bereits selbst entriegelt.As already stated above, this device is particularly suitable for use with a hydraulic camshaft adjustment unit. A such an adjustment unit usually comprises an outer ring gear and another, coaxially arranged adjustment unit or shaft that with Pressure channels is provided. In this case it can be normal Pressure control should then preferably be switched over when a Speed is reached at which the locking unit due to Centrifugal forces already unlocked themselves.
Die vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen inThe present invention is based on a Embodiment and with reference to the accompanying drawings explained in more detail. The drawings show in
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer bekannten, hydraulischen Verstelleinheit, Fig. 1 is a sectional view of a known hydraulic adjusting unit,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm einer besonders einfachen Ausführungs form der vorliegenden Erfindung und Fig. 2 is a flowchart of a particularly simple embodiment of the present invention and
Fig. 3 ein Diagramm, welches die Ansteuerung der hydraulischen Verstelleinheit zeigt. Fig. 3 is a diagram showing the control of the hydraulic adjustment unit.
In Fig. 1 ist ein Beispiel einer hydraulischen Verstelleinheit für eine hydraulische Nockenwellenverstellung dargestellt. Die Verstelleinheit 10 umfasst einen äußeren Zahnkranz 12, auf dem eine nicht dargestellte Kette abläuft und eine koaxial in einer Bohrung gelagerte Welle 14. Die Welle 14 ist beispielsweise die Nockenwelle. Der Zahnkranz 12 wird über eine nicht dargestellte Kette von der Kurbelwelle angetrieben. Durch eine Relativdrehung von Zahnkranz 12 und Welle 14, die nachfolgend als Teileinheiten bezeichnet werden, kann die Nockenwelle winkelmäßig gegenüber der Kurbelwelle verstellt werden. Auf diese Weise können andere Restgasmengen realisiert werden, was sich insgesamt - je nach Verstellung - auf den Verbrauch, das Drehmoment, die Emission oder die Leistung eines Verbrennungsmotors auswirkt.In Fig. 1 an example of a hydraulic adjustment unit is illustrated for a hydraulic camshaft adjustment. The adjustment unit 10 comprises an outer ring gear 12 , on which a chain (not shown) runs and a shaft 14 mounted coaxially in a bore. The shaft 14 is, for example, the camshaft. The ring gear 12 is driven by the crankshaft via a chain, not shown. The camshaft can be angularly adjusted relative to the crankshaft by means of a relative rotation of ring gear 12 and shaft 14 , which are referred to below as partial units. In this way, other amounts of residual gas can be realized, which overall - depending on the adjustment - affects the consumption, the torque, the emission or the performance of an internal combustion engine.
In der Welle 14 sind verschiedene Ölkanäle ausgebildet, die sich in zwei Gruppen einteilen lassen, nämlich die Gruppe A und die Gruppe B. Im aussenliegenden Zahnkranz 12 sind vorliegend vier ringsegmentartige Ausnehmungen angeordnet, in denen in der Welle 14 gelagerte Flügel 16 aufgenommen sind. In der vorliegenden Darstellung sind die mit Bezugszeichen 16 bezeichneten Flügel in einer Endposition dargestellt. Eine andere Endposition ist durch die gestrichelt eingezeichneten Flügel angege ben, die mit dem Bezugszeichen 16' bezeichnet sind. Die verschiedenen Hydraulikführungskanäle münden jeweils in die äußeren Ausnehmungen ein und beaufschlagen die Flügel 16 von einer (Gruppe der Kanäle A) und von der anderen (Gruppe der Kanäle B) Seite. Wird somit das Hydraulikmittel in den Kanälen A mit einem höheren Druck beaufschlagt, so werden die Flügel 16 im Uhrzeigersinn gegenüber dem Zahnkranz 12 bewegt, liegt dagegen in den Kanälen B ein größerer Druck vor, so bewegen sich die Flügel im Gegenuhrzeigersinn gegenüber dem Zahnkranz 12. Auf diese Weise kann je nach eingestellten Druckverhältnissen in den Kanalsystemen A und B eine Relativverdrehung der beiden Teileinheiten 12 und 14 zueinander stattfinden.Various oil channels are formed in the shaft 14 , which can be divided into two groups, namely the group A and the group B. In the outer ring gear 12 , four ring segment-like recesses are arranged here, in which wings 16 mounted in the shaft 14 are received. In the present illustration, the wings designated by reference number 16 are shown in an end position. Another end position is indicated by the dashed wings, which are denoted by the reference numeral 16 '. The various hydraulic guide channels each open into the outer recesses and act on the wings 16 from one (group of channels A) and from the other (group of channels B) side. If a higher pressure is thus applied to the hydraulic medium in the channels A, the vanes 16 are moved clockwise with respect to the ring gear 12 , whereas if there is a greater pressure in the channels B, the vanes move counterclockwise with respect to the ring gear 12 . In this way, depending on the pressure conditions set in the channel systems A and B, the two sub-units 12 and 14 can rotate relative to one another.
Überdies ist eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen. Die Verriegelungs einrichtung umfasst einen im Zahnkranz 12 gelagerten, in Axialrichtung verschiebbaren und in Richtung der zweiten Teileinheit 14 mit der Feder 32 vorgespannten Verriegelungsstift 34. Der Verriegelungsstift 34 ist in der verriegelten Stellung in einer Ausnehmung der zweiten Teileinheit 14 aufgenommen, so dass beide Teileinheiten relativ zueinander drehfixiert sind.A locking device is also provided. The locking device comprises a toothed ring mounted in the 12, displaceable in the axial direction and in the direction of the second partial unit 14 with the spring 32 biased locking pin 34th The locking pin 34 is received in the locked position in a recess of the second sub-unit 14 , so that both sub-units are rotationally fixed relative to one another.
Die Entriegelung des Verriegelungsstifts 34 wird nun dadurch herbeigeführt, dass ein Kanal aus der Gruppe der Kanäle A mit der Unterseite des Verriegelungspins 34 fluidverbunden ist. Durch eine Druckbeaufschlagung über den Kanal A wird der Verriegelungspin 34 damit von dem Hydraulikmittel in seine Entriegelungsstellung beaufschlagt. Bei entsprechend großem Druck, die von der Federstärke der Vorspannfeder 32 abhängt, findet eine Entriegelung statt, wodurch sich beide Teileinheiten, nämlich Zahnkranz 12 und Welle 14, frei gegeneinander verdrehen lassen.The unlocking of the locking pin 34 is now brought about in that a channel from the group of channels A is fluidly connected to the underside of the locking pin 34 . By applying pressure via the channel A, the locking pin 34 is thus acted upon by the hydraulic medium in its unlocked position. With a correspondingly high pressure, which depends on the spring strength of the biasing spring 32 , an unlocking takes place, as a result of which both sub-units, namely ring gear 12 and shaft 14 , can be freely rotated relative to one another.
Findet vor der Entriegelung eine maximale Druckbeaufschlagung in den mit A bezeichneten Kanälen statt, so führt dies zu einer sofortigen maximalen Beaufschlagung der beiden Teileinheiten 12 und 14, wodurch sich der Stift 34 verklemmen kann. Da es sich bei einer Nockenwellenverstelleinrichtung um ein abgasrelevantes System handelt, ist bei einer Fehlfunktion der Fahrer zu informieren, was einen Werkstattaufenthalt des Fahrzeugs zur Folge haben kann.If there is a maximum pressurization in the channels labeled A before unlocking, this leads to an immediate maximum pressurization of the two sub-units 12 and 14 , as a result of which the pin 34 can jam. Since a camshaft adjustment device is an exhaust gas-relevant system, the driver must be informed in the event of a malfunction, which may result in the vehicle being in the workshop.
Um nun eine sichere Entriegelung des Verriegelungspin 34 zu gewährleisten, wird ein nicht dargestelltes Magnetventil, welches pulsweitenmoduliert betrieben wird, in ersten Phase derart angesteuert, dass im Kanalsystem A ein Druck erzeugt wird, der die beiden Teileinheiten, also den Zahnkranz 12 und Welle 14 gerade nicht in Bewegung versetzt (Schritt S60).In order to ensure safe unlocking of the locking pin 34 , a solenoid valve (not shown), which is operated in a pulse-width-modulated manner, is activated in the first phase in such a way that a pressure is generated in the channel system A which just straightens the two sub-units, i.e. the ring gear 12 and shaft 14 not set in motion (step S60).
Wichtig dabei ist auch das Verhältnis der beiden Öldrücke in den Ölkanälen A und B. Um wirklich sicherzustellen, dass eine Bewegung gerade nicht erfolgt, wird das Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation so eingestellt, dass ein Sicherheitsabschlag gegenüber dem tatsächlichen Haltedruck vorliegt. Ist dieser Haltedruck erreicht, so wird der Druck langsam kontinuierlich erhöht, so dass der Verriegelungspin 34 sicher entriegelt (Schritt S70). Nach dieser Entriegelung können die Teileinheiten (Zahnkranz und Welle) gegeneinander verstellt werden und es wird auf die normale Druckregelung umgeschaltet.The ratio of the two oil pressures in oil channels A and B is also important here. In order to really ensure that a movement is not taking place, the pulse duty factor of the pulse width modulation is set in such a way that there is a safety discount compared to the actual holding pressure. If this holding pressure is reached, the pressure is slowly increased continuously, so that the locking pin 34 unlocks safely (step S70). After unlocking, the sub-units (ring gear and shaft) can be adjusted against each other and the system switches to normal pressure control.
Dreht sich die in Fig. 1 dargestellte Einheit jedoch mit einer Drehzahl, bei der der Verriegelungspin 34 aufgrund der Fliehkräfte selbst in seine entriegelte Position gebracht ist, so kann sofort zur normalen Druckregelung übergegangen werden.However, if the unit shown in FIG. 1 rotates at a speed at which the locking pin 34 itself is brought into its unlocked position due to the centrifugal forces, the normal pressure control can be started immediately.
Ist der Verriegelungspin 34 in seiner entriegelten Position, so kann durch eine Wahl der Druckverhältnisse in den Kanälen A und B eine gewünschte Verschiebung der beiden verstellbaren Teileinheiten, Zahnkranz 12 und Welle 14 zueinander erreicht werden.If the locking pin 34 is in its unlocked position, a desired displacement of the two adjustable partial units, ring gear 12 and shaft 14 relative to one another can be achieved by a choice of the pressure conditions in channels A and B.
Durch eine geeignete Wahl des Tastverhältnisses über die Zeit kann ein entsprechender Anstieg des Öldrucks in den Kanälen A wie oben beschrieben erreicht werden. Damit ist eine sichere Entriegelung möglich, ohne dass es zu einer Verklemmung des Verriegelungspin 34 kommt.By a suitable choice of the duty cycle over time, a corresponding increase in the oil pressure in the channels A can be achieved as described above. A secure unlocking is thus possible without the locking pin 34 becoming jammed.
In Fig. 3 ist ein geeignetes Tastverhältnis PWM in Prozent mit der Kurve 85 und der daraus resultierende Öldruck in den Kanälen A mit der Kurve 90 über der Zeit angegeben. Aus dieser Darstellung kann man entnehmen, wie der Öldruck in den Kanälen A schrittweise angehoben wird, so dass es nicht zu einer Verklemmung der beiden Teileinheiten, nämlich des Zahnkranzes 12 und der Welle 14 kommt.In Fig. 3, a suitable duty cycle PWM in percent with the curve 85 and the resulting oil pressure in the passages A to the curve 90 is shown over time. From this illustration, it can be seen how the oil pressure in the channels A is gradually increased, so that there is no jamming of the two sub-units, namely the ring gear 12 and the shaft 14 .
Die obige Strategie ermöglicht immer einen sicheren Betrieb der hydraulischen Verstelleinheit und ist unabhängig vom Alterungszustand des Motors, der Ölqualität und der Öltemperatur. Durch die Einstellung in einer ersten Phase auf den Haltedruck wird das zum Verstellen aus der Verriegelungsposition heraus benötigte Tastverhältnis bei jedem Motorbetrieb neu adaptiert. Überdies ist die vorliegende Erfindung durch eine einfache Implementierung ohne aufwendige Hardwarekosten umzusetzen.The above strategy always enables safe operation of the hydraulic adjustment unit and is independent of the aging condition of the Motors, the oil quality and the oil temperature. By hiring in one The first phase on the holding pressure is used to adjust the Locking position required duty cycle at each Engine operation newly adapted. Furthermore, the present invention is characterized by a simple implementation without complex hardware costs.
Claims (7)
zwei relativ zueinander verstellbare Teileinheiten (12, 14) sowie einen Aktor (16) zur Verstellung der Teileinheiten (12, 14) relativ zueinander umfasst, wobei die Verstellung in eine Richtung durch eine Druckbeaufschlagung des Aktors (16) über einen ersten Druckkanal (A) und die Verstellung in die an dere Richtung durch eine Druckbeaufschlagung des Aktors (16) über einen anderen Druckkanal (B) erfolgt, und
die eine Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung der beiden Teileinheiten relativ zueinander in zumindest einer Position umfasst, wobei eine Entriege lung der Verriegelungseinrichtung mittels Druckbeaufschlagung aus dem er sten Druckkanal (A) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Verstellung der beiden Teileinheiten (12, 14) aus der verriegelten Lage das Hydraulikmittel im ersten Druckkanal (A) zunächst mit einem Druck (p1, p2) beaufschlagt wird, der kleiner ist als der Druck der normalen Druckanforderung, jedoch zur Entriegelung der Verriegelungseinrichtung ausreicht, und
dass nach der Entriegelung zu einer normalen Druckregelung übergegangen wird. 1. Method for operating a valve for a hydraulic adjustment unit ( 10 ), the
comprises two subunits ( 12 , 14 ) adjustable relative to one another and an actuator ( 16 ) for adjusting the subunits ( 12 , 14 ) relative to one another, the adjustment in one direction by pressurizing the actuator ( 16 ) via a first pressure channel (A) and the adjustment in the other direction is carried out by pressurizing the actuator ( 16 ) via another pressure channel (B), and
which comprises a locking device for locking the two subunits relative to one another in at least one position, unlocking of the locking device by means of pressurization from the first pressure channel (A),
characterized by
that to adjust the two sub-units ( 12 , 14 ) from the locked position, the hydraulic medium in the first pressure channel (A) is initially subjected to a pressure (p1, p2) that is lower than the pressure of the normal pressure request, but to unlock the locking device is sufficient, and
that after the release to normal pressure control.
dass der Druck in der ersten Phase auf einen ersten Wert (p1) gesetzt wird, der im wesentlichen zum Halten der beiden Teileinheiten in ihrer aktuellen Position zueinander (Haltedruck) notwendig ist, und
dass der Druck in einer zweiten Phase kontinuierlich erhöht wird, bis die Ver riegelungseinrichtung (34) vollständig entriegelt ist.2. The method according to claim 1, characterized in that
that the pressure in the first phase is set to a first value (p1) which is essentially necessary for holding the two subunits in their current position relative to one another (holding pressure), and
that the pressure is continuously increased in a second phase until the locking device ( 34 ) is completely unlocked.
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