DE102004048070B4 - Method for operating a hydraulically operated device - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer hydraulisch betätigten Nockenwellenverstellvorrichtung (1) oder einer hydraulisch betätigten Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine durch eine Fahrzeugelektrik bzw. -elektronik (2) gesteuert bzw. geregelt wird und wobei die Vorrichtung mindestens ein elektrisch angesteuertes hydraulisches Ventil (3) zur Beeinflussung des Flusses von Hydrauliköl durch die Vorrichtung (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventil (3) beim Start der Brennkraftmaschine bereits vor dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl mit einem vorgegebenen Strom (IA) beaufschlagt wird, wobei ein Öldruck des Hydrauliköles unterhalb des Betriebsöldruckes liegt, den die Nockenwellenverstellvorrichtung (1) zum Betrieb braucht.Method for operating a hydraulically operated camshaft adjusting device (1) or a hydraulically operated device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine of a vehicle, wherein the internal combustion engine is controlled by vehicle electronics (2) and wherein the device comprises at least one electrically controlled hydraulic valve (3) for influencing the flow of hydraulic oil through the device (1), characterized in that the at least one valve (3) at start of the internal combustion engine before reaching the idle speed with a predetermined current (IA) acted upon is, wherein an oil pressure of the hydraulic oil is below the operating oil pressure that the camshaft adjusting device (1) needs to operate.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulisch betätigten Nockenwellenverstellvorrichtung oder einer hydraulisch betätigten Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine durch eine Fahrzeugelektrik bzw. -elektronik gesteuert bzw. geregelt wird und wobei die Vorrichtung mindestens ein elektrisch angesteuertes hydraulisches Ventil zur Beeinflussung des Flusses von Hydrauliköl durch die Vorrichtung aufweist.The invention relates to a method for operating a hydraulically actuated camshaft adjusting device or a hydraulically operated device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine of a vehicle, wherein the internal combustion engine is controlled by a vehicle electrical system or electronics and wherein the device at least one electrically controlled Hydraulic valve for influencing the flow of hydraulic oil through the device.
Nockenwellenverstellvorrichtungen dieser Art sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, wobei exemplarisch auf die
Das Ventil weist ein Gehäuse auf, in das eine Ventilbohrung eingebracht ist. Ein Steuerkolben kann sich in eine Verschieberichtung relativ zum Gehäuse bewegen, wofür ein elektromagnetisch betätigtes Linearverschiebeelement eingesetzt wird.The valve has a housing into which a valve bore is introduced. A control piston can move in a direction of displacement relative to the housing, for which purpose an electromagnetically actuated linear displacement element is used.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird das Linearverschiebelement des Ventils von der Fahrzeugelektrik bzw. -elektronik mit einem solchen Steuerstrom beaufschlagt, dass – in Abhängigkeit der Motorparameter – eine gewünschte Nockenwellenverstellung bzw. Verstellung der Gaswechselventile bewerkstelligt wird.During operation of the internal combustion engine, the linear displacement element of the valve is acted upon by the vehicle electrics or electronics with such a control current that - depending on the engine parameters - a desired camshaft adjustment or adjustment of the gas exchange valves is accomplished.
Die üblicherweise zum Einsatz kommenden Hydraulikventile bereiten bei sehr tiefen Temperaturen Probleme. Bei tiefen Temperaturen ist die Viskosität des Arbeitsmediums relativ hoch. Der Anker im Betätigungsmagneten des elektromagnetisch betätigten Linearverschiebeelements des Ventils kann bei diesen Umgebungsbedingungen durch Adhäsionskräfte fest kleben. Die Bewegungsfähigkeit und die erreichbare Bewegungsgeschwindigkeit des Ventils, das von dem noch zähen Arbeitsmedium geschmiert wird, sind dadurch sehr eingeschränkt. Die ersten Bewegungen des Ventils nach dem Start der Brennkraftmaschine sind daher in nachteiliger Weise verzögert bzw. sie weisen eine störende Totzeit auf. Dies führt zu einer verschlechterten Arbeitsweise der Brennkraftmaschine, da die Funktion der Nockenwellenverstellvorrichtung bzw. der Vorrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten beeinträchtigt ist.The commonly used hydraulic valves cause problems at very low temperatures. At low temperatures, the viscosity of the working medium is relatively high. The armature in the actuating magnet of the solenoid-operated linear displacement element of the valve can stick firmly at these environmental conditions by adhesion forces. The ability to move and the achievable speed of movement of the valve, which is lubricated by the still tough working fluid, are thereby very limited. The first movements of the valve after the start of the internal combustion engine are therefore delayed in a disadvantageous manner or they have a disturbing dead time. This leads to a deteriorated operation of the internal combustion engine, since the function of the camshaft adjusting device or the device for changing the valve timing is impaired.
Die Probleme tiefer Temperaturen beim Start von Brennkraftmaschinen sind im Stand der Technik bekannt. In der
Bei der
Ein weiteres System zum Steuern eines Ventilmechanismus einer Brennkraftmaschine ist aus der
Die
Die
Alle vorbekannten Maßnahmen sind jedoch nicht geeignet, die obigen Probleme abzustellen, die durch die temperaturbedingte Trägheit der Betätigungsmagnete der hydraulischen Ventile bedingt sind.However, all the previously known measures are not suitable to remedy the above problems, which are caused by the temperature-induced inertia of the actuating magnets of the hydraulic valves.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem bzw. mit der die bestehenden Nachteile behoben werden können. Es soll also möglich sein, auch bei tiefen Temperaturen beim Start der Brennkraftmaschine möglichst schnell einen Betriebszustand der Maschine zu erreichen, in dem eine präzise Betätigung der Nockenwellenverstellvorrichtung bzw. der Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten der Gaswechselventile möglich ist. Das Ansprechverhalten der zum Einsatz kommenden Hydraulikventile soll verbessert werden.The present invention is therefore based on the object to propose a method of the type mentioned, with or with which the existing disadvantages can be solved. It Thus, it should be possible to reach an operating state of the machine as quickly as possible, even at low temperatures at the start of the internal combustion engine, in which a precise actuation of the camshaft adjusting device or the device for changing the timing of the gas exchange valves is possible. The response of the hydraulic valves used is to be improved.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrisch angesteuerte hydraulische Ventil beim Start bzw. beim Anlassen der Brennkraftmaschine bereits vor dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl mit einem vorgegebenen Strom beaufschlagt wird, wobei ein Öldruck des Hydrauliköles unterhalb des Betriebsöldruckes liegt, den die Nockenwellenverstellvorrichtung (
Der dem Ventil vorgegebene Strom kann dabei über der Zeit konstant sein.The valve current can be constant over time.
Er kann auch über der Zeit variabel sein. Dabei kommt als eine bevorzugte Möglichkeit in Betracht, dass der Zeitverlauf des vorgegebenen Stroms demjenigen im späteren Betrieb bei der Verstellung der Nockenwelle bzw. beim Verändern der Steuerzeiten der Gaswechselventile entspricht. Möglich ist es weiterhin, dass der Zeitverlauf des vorgegebenen Stroms demjenigen eines PWM-Signals (pulse width modulation) entspricht; diesem Zeitverlauf kann ein zeitvariabler Strom mit einer zweiten Frequenz überlagert sein.It can also be variable over time. It is considered as a preferred possibility that the time course of the predetermined current corresponds to that in later operation during the adjustment of the camshaft or when changing the timing of the gas exchange valves. It is also possible that the time course of the predetermined current corresponds to that of a PWM signal (pulse width modulation); This time course, a time-variable current can be superimposed with a second frequency.
Die Beaufschlagung des Ventils mit dem vorgegebenen Strom kann beendet werden, sobald die Brennkraftmaschine eine vorgegebene Drehzahl erreicht hat, wobei dann das Ventil ab diesem Zeitpunkt mit dem Betriebsstrom bei der Verstellung der Nockenwelle bzw. beim Verändern der Steuerzeiten der Gaswechselventile beaufschlagt wird.The loading of the valve with the predetermined current can be terminated as soon as the internal combustion engine has reached a predetermined speed, in which case the valve is acted upon from this point on the operating current during the adjustment of the camshaft or when changing the timing of the gas exchange valves.
Alternativ oder additiv kann vorgesehen werden, dass die Beaufschlagung des Ventils mit dem vorgegebenen Strom beendet wird, sobald eine vorgegebene Zeit verstrichen ist, und dass das Ventil ab diesem Zeitpunkt mit dem Betriebsstrom beaufschlagt wird.Alternatively or additionally, it can be provided that the admission of the valve with the predetermined current is terminated as soon as a predetermined time has elapsed, and that the valve is acted upon by the operating current from this point in time.
Schließlich besteht eine weitere Möglichkeit darin, dass die Beaufschlagung des Ventils mit dem vorgegebenen Strom beendet wird, sobald ein vorgegebener Öldruck in der Brennkraftmaschine erreicht ist; auch daran schießt sich dann wieder die Beaufschlagung mit dem Betriebsstrom an.Finally, another possibility is that the admission of the valve with the predetermined current is terminated as soon as a predetermined oil pressure is reached in the internal combustion engine; also then shoots again to the admission of the operating current.
Eine weitere Verbesserung der Aufwärmung des Ventils und damit die Herstellung eines guten Betriebsverhaltens kann erreicht werden, wenn weiterbildungsgemäß, aber auch isoliert für sich betrachtet, das Ventil zumindest in vorgegebenen Zeitabschnitten immer dann, wenn eine Endposition der Nockenwellenverstellvorrichtung oder der Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten der Gaswechselventile erreicht ist, mit einem vorgegebenen Zusatzstrom beaufschlagt wird. Der Zusatzstrom erwärmt das Ventil, ohne – wegen der erreichten Endlage – eine mechanische Wirkung zu erzeugen. Der vorgegebene Zusatzstrom kann dabei aus kurzen Stromimpulsen bestehen. Die Stromimpulse des vorgegebenen Zusatzstroms werden bevorzugt also so gewählt, dass die Nockenwellenverstellvorrichtung oder die Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten der Gaswechselventile keine Verstellung bewirkt.A further improvement in the warming of the valve and thus the production of a good performance can be achieved if further training, but also isolated considered, the valve at least in predetermined periods whenever an end position of the camshaft adjusting device or the device for changing the timing of the Gas exchange valves is reached, with a predetermined additional current is applied. The additional flow heats the valve without - due to the reached end position - producing a mechanical effect. The predetermined additional current can consist of short current pulses. The current pulses of the predetermined additional flow are therefore preferably chosen so that the camshaft adjusting device or the device for changing the timing of the gas exchange valves causes no adjustment.
Die zum erfindungsgemäßen Verfahren zugehörige hydraulisch betätigte Nockenwellenverstellvorrichtung bzw. die hydraulisch betätigte Vorrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten zeichnet sich dadurch aus, dass sie Mittel zum Aufbringen eines vorgegebenen Stroms beim Start der Brennkraftmaschine bereits vor dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl auf mindestens ein elektrisch angesteuertes hydraulisches Ventil zur Beeinflussung des Flusses von Hydrauliköl durch die Vorrichtung aufweist.The hydraulically actuated camshaft adjusting device associated with the method according to the invention or the hydraulically operated device for varying the valve timing is characterized in that it comprises means for applying a predetermined current at the start of the internal combustion engine to at least one electrically controlled hydraulic valve before the idling speed is reached comprising the flow of hydraulic oil through the device.
Durch den Erfindungsvorschlag wird erreicht, dass das hydraulische Ventil bereits erstmals betätigt wird, wenn der Motor noch nicht gestartet ist bzw. während er sich in der Anlass- und der darauf folgenden Drehzahlhochlaufphase befindet.The proposed invention ensures that the hydraulic valve is already actuated for the first time when the engine is not yet started or while it is in the start-up and the subsequent speed-up phase.
Die ersten Bewegungen des Ankers im Betätigungsmagneten des elektromagnetisch betätigten Linearverschiebeelements des Ventils werden bereits veranlasst, bevor es auf eine präzise Betätigung des Ankers für die Steuerung der Nockenwellenverstellvorrichtung bzw. der Vorrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten ankommt. Durch diese Bewegung wird ein Losbrecheffekt des im noch viskosen Arbeitsmedium befindlichen Bauteils erzeugt, so dass die besonders lange Totzeit in der Ventilmechanik zu einem Zeitpunkt vorliegt, wo ohnehin – in Folge der noch nicht komplett erfolgten Füllung des Ölsystems durch die Motorölpumpe – noch kein Öldruck aufgebaut ist, den der Nockenwellenversteller bzw. der Ventilversteller zum Betrieb braucht. Die Vorab-Betätigung des Ventils hat daher keinen nachteiligen Einfluss auf den Lauf der Brennkraftmaschine.The first movements of the armature in the actuating magnet of the solenoid-operated linear displacement element of the valve are already caused before it comes to a precise actuation of the armature for the control of the camshaft adjusting device or the device for varying the valve timing. This movement generates a breakaway effect of the component still in the viscous working medium, so that the particularly long dead time in the valve mechanism is present at a time when no oil pressure is built up in any case due to the not yet completely filled oil system by the engine oil pump is that the camshaft adjuster or the valve adjuster needs to operate. The Vorab actuation of the valve therefore has no adverse effect on the running of the internal combustion engine.
Weiterhin wird in vorteilhafter Weise durch die frühe Bestromung des Ventils eine Vorab-Erwärmung des magnetischen Teils des Ventils vorgenommen. Durch diese Erwärmung wird auch das dem Anker schmierende Arbeitsmedium (Öl) erwärmt, wodurch dessen Viskosität sinkt. Dadurch ist es weniger zäh, wodurch sich der Anker leichter und schneller bewegen kann.Furthermore, it is advantageously carried out by the early energization of the valve Vorab-heating of the magnetic part of the valve. As a result of this heating, the working medium (oil) lubricating the armature is also heated, as a result of which its viscosity decreases. As a result, it is less tough, which makes the anchor easier and faster to move.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the invention is shown. Show it:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
In
Die für die Steuerung bzw. Regelung der Brennkraftmaschine vorgesehene Fahrzeugelektrik bzw. -elektronik ist mit
Damit im kalten Zustand der Brennkraftmaschine möglichst schnell ein optimaler Betrieb erreicht wird, ist folgendes Vorgehen vorgesehen:
In
In
Die Bestromung des Ventils
Zum Zeitpunkt tC des Anlassens des Motors liegt immer noch der konstante Strom IA am Ventil
Bevorzugt erfolgt die Beaufschlagung des Ventils
In
Eine besondere, in
Ein erstes Beispiel für die verfahrensgemäße Abfolge der einzelnen Schritte beim Hochfahren einer Brennkraftmaschine sieht wie folgt aus:
- 1. Die Zündung wird eingeschaltet,
- 2. gleichzeitig beginnt die Beauschlagung mit vorgegebenem Strom IA;
- 3. Der Anlasser wird betätigt und
- 4. der Motor wird gestartet (cranking);
- 5 Es erfolgt der Drehzahlhochlauf des Motors;
- 6. Nach Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl und/oder einer vorgegebenen Zeit und/oder eines vorgegebenen Öldruckschwellwerts wird der vorgegebene Strom IA abgeschaltet;
- 7. Der Motor wird in normalem Betrieb mit Nockenwellenversteller und/oder Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten betrieben, d. h. der übliche Betriebsstrom IB wird dem Ventil aufgegeben.
- 1. The ignition is switched on,
- 2. at the same time the Beauschlagung begins with predetermined current I A ;
- 3. The starter is actuated and
- 4. the engine is started (cranking);
- 5 The speed of the engine starts up;
- 6. After reaching a predetermined speed and / or a predetermined time and / or a predetermined oil pressure threshold, the predetermined current I A is turned off;
- 7. The engine is operated in normal operation with camshaft adjuster and / or means for varying the timing, ie the usual operating current I B is given to the valve.
Ein erweitertes zweites Beispiel für die verfahrensgemäße Abfolge sieht wie folgt aus:
- 1. Die Zündung wird eingeschaltet,
- 2. gleichzeitig beginnt die Beauschlagung mit vorgegebenem Strom IA;
- 3. Der Anlasser wird betätigt und
- 4. der Motor wird gestartet (cranking);
- 5. Es erfolgt der Drehzahlhochlauf des Motors;
- 6. Nach Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl und/oder einer vorgegebenen Zeit und/oder eines vorgegebenen Öldruckschwellwerts wird der vorgegebene Strom IA abgeschaltet;
- 7. Der Betrieb des Motors wird noch ohne Nockenwellenversteller und/oder Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten betrieben;
- 8. Es erfolgt eine Impulsbestromung mit Zusatzstrom IZ, der so gewählt ist, dass er keinen Einfluss auf die mechanische Bewegung des Nockenwellenverstellers und/oder der Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten hat;
- 9. Der Motor wird in normalem Betrieb mit Nockenwellenversteller und/oder Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten betrieben, d. h. der übliche Betriebsstrom IB wird dem Ventil aufgegeben.
- 1. The ignition is switched on,
- 2. at the same time the Beauschlagung begins with predetermined current I A ;
- 3. The starter is actuated and
- 4. the engine is started (cranking);
- 5. The speed start-up of the motor takes place;
- 6. After reaching a predetermined speed and / or a predetermined time and / or a predetermined oil pressure threshold, the predetermined current I A is turned off;
- 7. The operation of the engine is still operated without camshaft adjuster and / or device for varying the timing;
- 8. There is a pulse current with additional current I Z , which is chosen so that it has no influence on the mechanical movement of the camshaft adjuster and / or the device for changing the timing;
- 9. The engine is operated in normal operation with camshaft adjuster and / or means for varying the timing, ie the usual operating current I B is given to the valve.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- NockenwellenverstellvorrichtungCamshaft adjusting device
- 22
- Fahrzeugelektrik bzw. -elektronikVehicle electrics or electronics
- 33
- hydraulisches Wegeventilhydraulic directional valve
- 44
- Mittel zum Aufbringen des vorgegebenen StromsMeans for applying the predetermined current
- 55
- Innenrotorinner rotor
- 66
- Außenrotorouter rotor
- 77
- Hochdruckpumpehigh pressure pump
- 88th
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 99
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 1010
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- II
- Stromelectricity
- IA I A
- vorgegebener Stromgiven current
- IB I B
- Betriebsstromoperating current
- IZ I Z
- Zusatzstromadditional power
- tt
- ZeitTime
- tI t i
- Zeitpunkt des Einschaltens (Zündung an)Time of switching on (ignition on)
- tC t C
- Zeitpunkt des Anlassens (cranking)Timing of cranking
- tB t B
- Zeitpunkt des NormalbetriebsTime of normal operation
- nn
- MotordrehzahlEngine speed
- n0 n 0
- vorgegebene Drehzahlspecified speed
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