DE102005036915A1

DE102005036915A1 - Verfahren zum Betrieb eines hydraulischen Nockenwellenverstellers

Info

Publication number: DE102005036915A1
Application number: DE200510036915
Authority: DE
Inventors: Marco Dipl.-Ing. Schmitt
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2007-02-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller (11) zur Verstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine.
Erfindungsgemäß findet ein Abschaltprädikator Einsatz, der frühzeitig indiziert, wenn die Brennkraftmaschine gewollt oder ungewollt, beispielsweise durch ein "Abwürgen", abgeschaltet wird. Indiziert der Abschaltprädikator ein derartiges Abschalten, so erfolgt eine schnelle automatische Verstellung des Nockenwellenverstellers in Richtung "FRÜH". Hierdurch können definierte Betriebsbedingungen des Nockenwellenverstellers (11) für einen Neustart der Brennkraftmaschine hergestellt werden, wodurch ein Klappern des Nockenwellenverstellers vermieden ist und ein Start mit definierten Verbrennungsbedingungen und Betriebsparametern erfolgen kann.

Description

Gebiet der Erfindung

Aus der Druckschrift DE 102 53 496 A1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem ein Antriebselement als ein Außenrotor und ein Abtriebselement als ein Innenrotor ausgebildet ist. Eine Verdrehung des Abtriebselementes gegenüber dem Antriebselement zur Herbeiführung einer Stellbewegung des Nockenwellenverstellers wird dadurch ermöglicht, dass der Innenrotor Flügel aufweist, die zwischen zwei von dem Außenrotor begrenzten Hydraulikkammern hydraulisch beaufschlagbar sind. Zwei Endlagen "FRÜH" und "SPÄT" des Nockenwellenverstellers ergeben sich dadurch, dass Flügel zur radialen Anlage an Begrenzungen der Arbeitskammern kommen. Zwischen den beiden Endlagen ist eine Verriegelungsposition gegeben, in der für einen Motorstart eine Verriegelung des Abtriebselementes gegenüber dem Antriebselement möglich ist.

Gemäß dem genannten Stand der Technik ist ermöglicht, dass ein erster Verriegelungspin für Stellungen zwischen der Endlage "FRÜH" und der Verriegelungsposition in eine Umfangsnut eingreift, während ein zweiter Verrieglungspin zwischen einer Endlage "SPÄT" und der Verriegelungsposition in eine ent sprechende Umfangsnut eingreifen kann. Erst für beide Verriegelungspins in Eingriffsstellung sind Antriebselement und Abtriebselement in einer Verriegelungsstellung in beide Richtungen verriegelt.

Der genannte Stand der Technik geht davon aus, dass sich im Vorfeld eines Abstellens der Brennkraftmaschine der Nockenwellenversteller in der Nähe der Endlage "FRÜH" befindet, so dass mit dem Abstellen der Brennkraftmaschine der erste Verriegelungspin in die Umfangsnut eintreten kann. Infolge des Schleppmomentes einer mit dem Abtriebselement in Antriebsverbindung stehenden Nockenwelle und drucklosen Arbeitskammern verstellt sich für einen erneuten Start der Brennkraftmaschine mit einer Betätigung des Anlassers der Nockenwellenversteller in Richtung "SPÄT", wobei die Verstellung durch den ersten Verriegelungspin bis zur Verriegelungsposition begrenzt ist. Ist die Verriegelungsposition erreicht, kann auch der zweite Verriegelungspin in die zugeordnete Umfangsnut eintreten, so dass eine vollständige Verriegelung erfolgen kann. Mit einem Anstieg des Druckes des Hydraulikmediums löst sich der zweite Verriegelungspin wieder, so dass zunächst eine Verstellung in Richtung der Endlage "SPÄT" möglich ist. Bei einem Übergang zu einem geregelten Betrieb ist eine Entriegelung beider Verriegelungspins möglich, so dass eine freie Wahl der Position des Nockenwellenverstellers möglich ist.

Weiterer Stand der Technik ist beispielsweise aus den Druckschriften DE 199 18 910 B4 und DE 101 45 160 C2 bekannt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Nockenwellenverstellers für eine Verriegelung des Nockenwellenverstellers für ein Abschalten der Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches eine zuverlässige Verriegelung unabhängig von der Stellung des Nockenwellenverstellers vor dem Abschalten ermöglicht.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich entsprechend den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche 2 bis 9.

Erfindungsgemäß ist eine Verriegelungsposition zwischen Endlagen "FRÜH" und "SPÄT" vorgesehen. Diese kann mittig zwischen den vorgenannten Endlagen vorgesehen sein oder aber mit unterschiedlichen Stellwegen von diesen beabstandet sein. Eine Ermittlung einer geeigneten Verriegelungsposition erfolgt hierbei unter Berücksichtigung der Leistungswerte, der Emissionswerte, des Zündverhaltens, des Vibrationsverhaltens, der Laufruhe und Ähnlichem während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine.

Erfindungsgemäß wird ein Abschaltprädiktor eingesetzt, der möglichst frühzeitig indiziert, dass die Brennkraftmaschine zukünftig ihren Betrieb einstellt. Die Ursache einer Einstellung des Betriebes der Brennkraftmaschine kann vielfältig sein: Beispielsweise kann die Brennkraftmaschine bewusst vom Fahrer des Kraftfahrzeuges abgeschaltet werden. Alternativ kann die Einstellung des Betriebes Folge eines "Abwürgens" der Brennkraftmaschine sein, beispielsweise durch eine dem Fahrwiderstand nicht angemessene Gangstufe oder einen ungeeigneten Anfahrvorgang, beispielsweise mit falscher Gangstufe und/oder unsachgemäßer Kupplungsbedienung. Ebenfalls möglich ist ein unerwünschtes Abschalten der Brennkraftmaschine in Folge ungeeigneter Verbrennungsbedingungen oder in Folge von Bremsvorgängen an angetriebenen Fahrzeugrädern. Vorgänge der vorgenannten Art werden hier unter den Begriff "Abschalten" subsumiert.

Eine Vorhersage des Abschaltprädiktors kann auf einer oder mehreren vielfältigen Betriebsgrößen des Kraftfahrzeuges, der Brennkraftmaschine oder des Antriebsstranges beruhen. Beispielsweise kann der Betrag der Drehzahl der Brennkraftmaschine (oder unter Umrechnung unter Verwendung der Überset zungen eine Drehzahl einer Getriebe- oder Abtriebswelle) verwendet werden, die mit dem Unterschreiten eines Schwellwertes indiziert, dass sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine unterhalb einer sinnvollen Antriebs- oder Leerlaufdrehzahl befindet. Alternativ oder zusätzlich kann ein Gradient einer derartigen Drehzahl ausgewertet werden, welcher eine Tendenz der Drehzahl indiziert. Weitere zu berücksichtigende Betriebsgrößen können vielfältig sein. Lediglich beispielhaft sind hier

– Betätigungsgrößen des Fahrers wie bspw. die Stellung eines Gaspedals, eines Kupplungspedals und/oder eines Bremspedals und/oder deren Änderungsgrößen,
– Fahrzeugumgebungsparameter wie beispielsweise eine Steigung, die mit dem Fahrwiderstand korreliert,
– eine Umgebungstemperatur und/oder ein Umgebungsdruck, die Einfluss auf die Leistung der Brennkraftmaschine haben

genannt.

Weiterhin liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass, ergänzend zum eingangs genannten Stand der Technik, für ein gewolltes oder ungewolltes Einstellen des Betriebes der Brennkraftmaschine der Nockenwellenversteller nicht zwingend zwischen der Endlage "FRÜH" und der Verriegelungsposition ist, sondern sich vielmehr auch zwischen einer Verriegelungsposition und der Endlage "SPÄT" befinden kann. Ist dieses für eine Indizierung einer Einstellung des Betriebes der Brennkraftmaschine durch den Abschaltprädiktor gegeben, so beaufschlagt eine Steuereinheit automatisch den Nockenwellenversteller, um diesen auf die Abschaltung vorzubereiten und eine zuverlässige Verriegelung zu gewährleisten. Hierzu beaufschlagt die Steuereinheit den Nockenwellenversteller derart, dass von der Ausgangslage, die sich zwischen der Verriegelungsposition und der Endlage "SPÄT" liegt, der Nockenwellenversteller über die Verriegelungsposition hinaus in Richtung "FRÜH" verstellt wird, so dass sich der Nockenwellenversteller zwischen der Verriegelungsposition und der Endlage "FRÜH" befindet. Damit wird unabhängig von der ursprünglichen Aus gangslage des Nockenwellenverstellers vor einer Indizierung einer Einstellung des Betriebes eine definierte Lage des Nockenwellenverstellers herbeigeführt.

Die Erfindung beruht weiterhin auf der Erkenntnis, dass für abgeschaltete Brennkraftmaschinen mit einem erneuten Motorstart in Folge des Schleppmomentes der Nockenwelle mit dem Anlassvorgang ohne weiteres Zutun eine Verstellung des Nockenwellenverstellers in Richtung "SPÄT" erfolgt. Für die erfindungsgemäße definierte Lage zwischen der Verriegelungsposition und der Endlage "FRÜH" vor dem Motorstart bedeutet dies, dass zwingend mit einem Motorstart der Nockenwellenversteller die Verriegelungsposition passiert, in der ein Verriegelungselement eine Wirkverbindung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herstellen kann. Hierbei ist die Erfindung unabhängig davon einsetzbar, ob lediglich ein Verriegelungselement eingesetzt wird, welches ausschließlich in der Verriegelungsposition in Eingriff zwischen Antriebselement und Abtriebselement kommt, oder ob zwei Verriegelungselemente, beispielsweise entsprechend der Druckschrift DE 102 53 496 A1 Einsatz finden.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können zusätzliche Module, wie sie für bekannte Ausführungsformen für eine Verriegelung in einer mittigen Verriegelungsposition bekannt sind, eingespart werden, wobei anstelle zusätzlicher Module unter Umständen lediglich eine geringfügig veränderte Ansteuerung der Arbeitskammern des hydraulischen Nockenwellenverstellers erforderlich ist. Erfindungsgemäß kann der Nockenwellenversteller mit verringertem erforderlichem Bauraum ausgebildet werden, welcher dem Bauraum für hydraulische Nockenwellenversteller mit einer Endlagenverriegelung entsprechen kann.

Erfindungsgemäß kann vermieden werden, dass sich bei einem Motorstart der Nockenwellenversteller nicht in einer Verriegelungsposition befindet, sondern insbesondere in einer (nicht verriegelten) Position zwischen der Endlage "SPÄT" und der Verriegelungsposition. Hierdurch können folgende Nachteile vermieden werden:

a) Für einen Nockenwellenversteller zwischen der Verriegelungsposition und der Endlage "SPÄT" ist der Versorgungsdruck für das Hydraulikmedium bei einem Motorstart minimal. Dies führt dazu, dass sich Drehschwingungen des Nockenwellenverstellers ergeben, welche zu einem wiederholten Anschlag des Abtriebselementes an dem Antriebselement führen können. Dies kann zu einem unerwünschten, für den Fahrer hörbaren Klappern führen.
b) Weiterhin ist die Einspritzmenge beim Motorstart durch die vorgegebene Verriegelungsposition auf die Startsteuerzeiten abgestimmt. Befindet sich der Nockenwellenversteller abweichend zur Erfindung nicht zuverlässig in der Verriegelungsposition, so stimmen auch die Steuerzeiten beim Startvorgang nicht, was zu einem ungünstigen Lambda-Wert im Verbrennungsraum führt. Folge ist ein schlechtes Startverhalten, ungünstige Abgaswerte und eine ungünstige Leistungsentwicklung.
c) Weiterhin kalibriert beim Motorstart das Motorsteuergerät die Sensoren der Brennkraftmaschine und der Abgasanlage. Dies geschieht durch einen Soll-Ist-Abgleich. Der Soll-Wert korreliert hierbei mit einem Nockenwellenversteller in der vorgegebenen Verriegelungsposition. Der Ist-Wert ist der relative Verstellweg zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle. Befindet sich der Nockenwellenversteller nicht in der Verriegelungsposition, so nimmt das Steuergerät einen falschen Soll-Wert an und führt somit eine Kalibrierung auf falschen Annahmen durch. Die Verstellpositionen des Nockenwellenverstellers stimmen somit bis zum Zeitpunkt der nächsten Kalibrierung nicht mit denen des Kennfeldes überein, was zu einem schlechten Laufverhalten des Motors und ungünstigen Abgaswerten führt.

Für den Fall, dass der Abschaltprädiktor indiziert, dass die Brennkraftmaschine ihren Betrieb einstellt, kann eine Beaufschlagung des Nockenwellenverstellers in Richtung der Endlage "FRÜH" lediglich dann erfolgen, wenn sich der No ckenwellenversteller in der Ausgangslage zwischen der Verriegelungsposition und der Endlage "SPÄT" befindet. Der Steuerungs- oder Regelungsaufwand kann allerdings erfindungsgemäß dadurch verringert werden, wenn unabhängig von der Stellung des Nockenwellenverstellers in der Ausgangslage immer eine Beaufschlagung des Nockenwellenverstellers in Richtung "FRÜH" erfolgt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Ventil, welches für die Beaufschlagung mindestens einer Arbeitskammer, die für eine Verstellung des Nockenwellenverstellers in Richtung "FRÜH" verantwortlich ist, in eine vollständig geöffnete Stellung gebracht. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Abschalten oder Abwürgen der Brennkraftmaschine unter Umständen verhältnismäßig schnell erfolgt, insbesondere innerhalb von 2 Sekunden. Um eine möglichst schnelle Stellbewegung des Nockenwellenverstellers zu erzielen, wird das verantwortliche Ventil vollständig geöffnet, so dass in der zugeordneten Arbeitskammer eine schnelle Befüllung und ein Druckanstieg bewirkt werden kann. Andererseits kann, je schneller die Befüllung und der Druckanstieg bewirkt werden kann, desto später eine Einleitung des Stellvorganges herbeigeführt werden. Dieses bedeutet, dass unter Umständen der Abschaltprädiktor nicht bereits bei geringfügigen Indizien, die zu einer unsicheren Vorhersage führen können, davon ausgehen muss, dass die Brennkraftmaschine ihren Betrieb einstellt – vielmehr können für den Abschaltprädiktor Kriterien eingesetzt werden, für die die Vorhersage des Abschaltprädiktors eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.

Vorzugsweise ist das genannte Ventil als elektrisch gesteuertes oder geregeltes Ventil ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass das Ventil auf besonders einfache Weise ohne Zwischenschaltung eines Hydraulikkreises von einer oder der Steuereinheit angesteuert oder geregelt werden kann. Hierbei ist es möglich, dass für die Ansteuerung oder Regelung des elektrisch geregelten Ventils ein Temperaturgang für das Ventil in dem Steuergerät berücksichtigt ist, so dass die Bestromung des elektrischen Ventils von einer Temperatur abhängig gestaltet werden kann. Hierdurch kann das Regelungsverhalten für das elektrische Ventil und damit der Befüllungs- und Druckaufbauvorgang in der dem Ventil zugeordneten Arbeitskammer verbessert werden.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß ermöglicht, dass der Abschaltprädiktor eine mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine korrelierende Drehzahl auswertet. Dieser Ausgestaltung liegt einerseits zugrunde, dass eine Drehzahl der Brennkraftmaschine oder einer mit dieser rotierenden Getriebewelle oder Abtriebswelle ohnehin in einem (Motor-)Steuergerät oder auf einem CAN-Bussystem vorliegt und somit einfach zur Verfügung gestellt werden kann. Andererseits korreliert die Drehzahl der Brennkraftmaschine unmittelbar mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, da für ein Abschalten der Brennkraftmaschine die Drehzahl verringert wird, bis diese Null erreicht.

Entsprechend einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird als Indiz dafür, dass die Brennkraftmaschine ihren Betrieb einstellt, durch den Abschaltprädiktor überprüft, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine unterhalb eines Schwellwertes liegt. Der Schwellwert ist hierbei kleiner als die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine, da derart niedrige Drehzahlen als Indiz für ein Abschalten der Brennkraftmaschine gewertet werden können. Der Schwellwert wird hierbei derart vorgegeben oder aus einem Kennfeld ermittelt, dass die nach einem Unterschreiten des Schwellwertes verbleibende Zeit bis zu einem Erreichen der Drehzahl Null ausreicht, um den Nockenwellenversteller in eine Stellung zu überführen, die zwischen der Verriegelungsposition und der Endlage "FRÜH" liegt. Andererseits muss der Schwellwert weit genug von der Leerlaufdrehzahl entfernt sein, damit nicht fälschlicherweise für Einkuppelvorgänge oder andere grenzwertige Antriebszustände des Antriebsstranges davon ausgegangen wird, dass ein Abwürgen der Brennkraftmaschine gegeben ist, obwohl tatsächlich ein weiterer Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgt. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung liegt der Schwellwert zwischen 25 % und 90 % der Leerlaufdrehzahl, bspw. zwischen 40 und 70 % der Leerlaufdrehzahl und insbesondere zwischen 45 und 60 % der Leerlaufdrehzahl.

Ein besonders geringer Bauaufwand für eine Ermöglichung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich, wenn als Steuereinheit zur automatischen Ein leitung der Verstellung des Nockenwellenverstellers das zentrale Steuergerät des Kraftfahrzeugs eingesetzt wird. Dieses ist ohnehin vorhanden und weist geeignete elektronische Bauteile auf, um eine Regelung des Ventils zu ermöglichen. Weiterhin liegt im zentralen Steuergerät ohnehin ein zur Auswertung durch den Abschaltprädiktor geeigneter Messwert, beispielsweise für die Drehzahl der Brennkraftmaschine, vor. Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass die Steuereinheit separat von dem zentralen Steuergerät vorgesehen ist, beispielsweise als dezentrale Steuereinheit, die unmittelbar dem Nockenwellenversteller zugeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
1 einen Hydraulikplan zur erfindungsgemäßen Beaufschlagung eines hydraulischen Nockenwellenverstellers;
2 einen Signal- und Druckverlauf bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens während eines Abschaltens der Brennkraftmaschine und
3 ein Blockschaltbild für ein erfindungsgemäßes Verfahren.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt eine Beaufschlagung eines hydraulischen Stellaggregates 10 für einen nicht im Detail dargestellten Nockenwellenversteller 11 über einen Hydraulikkreislauf 12. Das Stellaggregat 10 ist in 1 schematisch dargestellt für eine Durchführung einer translatorischen Stellbewegung, wobei die Erfindung entsprechend beispielsweise auf eine rotatorische Stellbewegung übertragbar ist.
Das Stellaggregat 10 besitzt ein Antriebselement 54 und ein Abtriebselement 55, die über eine erste Arbeitskammer 13 und eine zweite Arbeitskammer 14 in hydraulischer Wirkverbindung stehen. Beispielsweise werden erste Arbeitskammern 13 nach außen von Flügelzellenkammern eines Nockenwellenverstellers oder zylindrischen Ausnehmungen eines Antriebselements des Nockenwellenverstellers gebildet, wobei das Antriebselement in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine steht. Beweglich in den Arbeitskammern 13, 14 angeordnet ist ein Stellkolben 15, der über einen ersten Verriegelungspin 16 und einen zweiten Verriegelungspin 17 in seiner Stellbewegung begrenzt werden kann. Mit Beaufschlagung der ersten Arbeitskammer 13 erfolgt eine Stellbewegung in Richtung "FRÜH", während mit Beaufschlagung der zweiten Arbeitskammer 14 eine Stellbewegung in Richtung "SPÄT" erfolgt. In verriegelter Stellung des ersten Verriegelungspins 16 ist eine Bewegung des Stellkolbens 15 zwischen der dargestellten Verriegelungsposition 18 und der Endlage "FRÜH" 19 möglich, während für den zweiten Verriegelungspin 17 in verriegelter Lage eine Bewegung zwischen der Verriegelungsposition 18 und der Endlage "SPÄT" 20 möglich ist.
Die erste Arbeitskammer 13 ist über eine Leitung 21 mit einem Anschluss A eines 4/4-Proportionalventils 22 verbunden, während die zweite Arbeitskammer 14 über eine Leitung 23 mit einem Anschluss B des Proportionalventils 22 verbunden ist. Von der Leitung 23 zweigt eine Verriegelungsleitung 24 ab, über die eine Beaufschlagung des ersten Verriegelungspins 16 derart erfolgt, dass mit einer Druckbeaufschlagung der erste Verriegelungspin 16 in entriegelte Stellung verbracht wird oder ist.
Von der Leitung 21 zweigt entsprechend eine Verriegelungsleitung 25 ab, über die der Verriegelungspin 17 in entriegelte Stellung verbracht werden kann. Bei Druckabfall in den Verriegelungsleitungen 24, 25 werden infolge einer Federbeaufschlagung der Verriegelungspins 16, 17 diese in Richtung einer verriegelten Stellung beaufschlagt.
Das Proportionalventil 22 weist einen Pumpenanschluss P auf, der von einem Versorgungstank 26 über eine Pumpeneinheit 27 und ein Rückschlagventil 28 mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbar ist. Die Tätigkeit der Pumpeneinheit 27 ist von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängig. Weiterhin besitzt das Proportionalventil 22 einen Ablassanschluss T, über welchen Hydraulikmittel dem Versorgungstank 26 zugeführt werden kann und ein bestehender Druck des Hydraulikmittels verringert werden kann. Das Proportionalventil 22 wird, insbesondere elektrisch, von einer Steuereinheit 29 geeignet angesteuert, der Betriebs-, Umgebungs- oder Fahrersignale 30, 31, 32 zur Durchführung eines Abschalt-Prädiktorverfahrens zugeführt werden.
In einer ersten Betriebsstellung 22a, die der in 1 dargestellten Schaltstellung entspricht, ist in dem Proportionalventil 22 die Verbindung B-P gesperrt, während die Verbindung A-T freigegeben ist. Demgemäß ist die hydraulische Beaufschlagung der Arbeitskammer 14 und des Verriegelungspins 16 gesperrt, während ein Druckabbau in der Arbeitskammer 13 und hinsichtlich des Verriegelungspins 17 erfolgt.
In einer zweiten Betriebsstellung 22b des Proportionalventils 22 ist der Anschluss P mit Anschluss A verbunden sowie der Anschluss A mit dem Anschluss T, so dass über die Pumpeneinheit 27 die hydraulische Beaufschlagung der Arbeitskammer 14 und des Verriegelungspins 16 erhöht werden kann, während die hydraulische Beaufschlagung der Arbeitskammer 13 und des Verriegelungspins 17 abgebaut wird. In dieser Betriebsstellung erfolgt somit eine Bewegung des Stellaggregats 10 in Richtung "SPÄT".
In einer dritten Betriebsstellung 22c des Proportionalventils 22 sind sämtliche Anschlüsse P, B, A, T gesperrt. Dies hat zur Folge, dass die hydraulischen Zustände des Verriegelungspins 16, der Arbeitskammern 13, 14 und des Verriegelungspins 17 festgelegt sind und die Stellung des Nockenwellenverstellers 11 fixiert ist.
In einer vierten Betriebsstellung 22d des Proportionalventils 22 sind einerseits die Anschlüsse B und T sowie andererseits die Anschlüsse A und P miteinander verbunden. Über die Pumpeneinheit 27 kann damit die hydraulische Beaufschlagung der Arbeitskammer 13 und des Verriegelungspins 17 verstärkt werden, während der Verriegelungspin 16 und die Arbeitskammer 14 hydraulisch verringert beaufschlagt werden und u. U. in einen drucklosen Zustand überführt werden. In dieser Betriebsstellung erfolgt somit eine Bewegung des Stellaggregats 10 in Richtung "FRÜH".
Die dargestellte erste Betriebsstellung 22a entspricht einer Ruhestellung für abgeschaltete Brennkraftmaschine, da ohne elektrische Beaufschlagung des Proportionalventils 22 eine Druckfeder 33 das Proportionalventil 22 in die erste Betriebsstellung 22a überführt.
In 2 sind über der Zeitachse 34 Verläufe eines Verstellwinkels des Nockenwellenverstellers 11, eines Tastverhältnisses eines Ventils und Drehzahlen dargestellt. Ein Drehzahlverlauf 35, welcher mit der Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine korreliert, zeigt zunächst einen konstanten Verlauf bis zu einem Zeitpunkt 36, für den ein Abschalten, insbesondere ein Abwürgen, der Brennkraftmaschine erfolgt. Hieran anschließend fällt die Drehzahl gemäß dem Drehzahlverlauf 35 ab, beispielsweise wie dargestellt linear oder mit einem beliebigen Verlauf bis auf die Drehzahl 0 zum Zeitpunkt 37.
Ebenfalls aus 2 ersichtlich ist ein Drehzahl-Schwellwert 38, der für das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel konstant über die Zeit ist, aber auch zeitveränderlich sein kann oder von Betriebsparametern, Umgebungsparametern oder von Signalen des Fahrers abhängig sein kann. Für einen Zeitpunkt 39 ist die Drehzahl auf den Drehzahl-Schwellwert 38 abgefallen. Ein Verstellwinkelsignal 40 ist konstant bis zu dem Zeitpunkt 39. Für den Fall, dass ein Abschalt-Prädiktorverfahren indiziert, dass eine Einstellung des Betriebs der Brennkraftmaschine erfolgt, beispielsweise zum Zeitpunkt 39 mit einem Unterschreiten des Drehzahlverlaufs 35 unter den Drehzahlschwellwert 38, wird der Nockenwellenversteller 11 durch die Steuereinheit 29 geeignet beaufschlagt, so dass der Verstellwinkel gemäß dem Verstellwinkelsignal 40 vom Zeitpunkt 39 an ansteigt, insbesondere kontinuierlich mit der Zeit, bis ein maximaler Verstellwinkel erreicht ist. Dieser kann der Endlage "FRÜH" entsprechen oder durch den Zeitpunkt 37 vorgegeben sein vor Erreichung der Endlage "FRÜH". Die Gerade 41 kennzeichnet die Verriegelungsposition. Zum Zeitpunkt 42 durchläuft der Verstellwinkel 40 die Gerade 41 mit Veränderung in Richtung "FRÜH". Vor dem Zeitpunkt 42 befindet sich der Nockenwellenversteller 11 damit bezüglich der Verriegelungsposition bei einem Verstellwinkel in Richtung "SPÄT", während nachfolgend an den Zeitpunkt 42 eine Verstellung in Richtung "FRÜH" gegeben ist.
Für den Fall, dass alternativ oder zusätzlich zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel für eine Beaufschlagung des Stellaggregats 10 in Richtung "FRÜH" ein pulsweitenmoduliertes Ventil zum Einsatz kommt, ist mit dem Tastverhältnisverlauf 43 die Beaufschlagung eines derartigen Ventils in 2 dargestellt. Von einem gegebenen Tastverhältnis 44 mit 100-x % steigt zum Zeitpunkt 39 das Tastverhältnis auf einen Maximalwert 45 mit 100 %, so dass das pulsweitenmodulierte Ventil vollständig geöffnet ist, so dass eine möglichst schnelle Stellbewegung in Richtung "FRÜH" erfolgen kann.
3 zeigt eine besonders einfache Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine und des Nockenwellenverstellers 11 erfolgt ständig oder in zeitlich eng beabstandeten Intervallen in der Steuereinheit 29 in einem Verfahrensschritt 46 eine Überprüfung eines Kriteriums eines Abschaltprädiktors 56. Im einfachsten Fall wird hier überprüft, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine gemäß Drehzahlverlauf 35 kleiner ist als der Drehzahlschwellwert 38. Damit, dass in Verfahrensschritt 46 das Kriterium erfüllt ist, dass der Drehzahlschwellwert 38 unterschritten wird, ist somit der Zeitpunkt 39 erkannt. Wie eingangs angedeutet, sind beliebige alternative Prüfungen mittels des Abschaltprädiktors 56 möglich, bei denen mindestens eine Betriebsgröße, mindestens eine Fahrergröße und/oder mindestens eine Umgebungsgröße Einsatz findet. Für den Fall, dass sich in Verfahrensschritt 46 herausstellt, dass das Kriterium für ein Erkennen eines Abschaltens nicht erfüllt ist, verzweigt das Verfahren zurück zu dem Anfang.
Anderenfalls wird in einem Verfahrensschritt 47 der Nockenwellenversteller 11 in Richtung "FRÜH" verstellt. Dieses kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Proportionalventil 22 in die Betriebsstellung 22d überführt wird und/oder dass das Tastverhältnis gemäß Tastverhältnisverlauf 43 auf den Maximalwert 45 eingestellt wird. Hieran anschließend erfolgt eine Verstellung in Richtung "FRÜH" über die Verriegelungsposition 41 hinaus.
In einem Verfahrensschritt 48 wird dann die Abschaltung der Brennkraftmaschine vervollständigt.
Nach Maßgabe des Fahrers erfolgt zu einem späteren Zeitpunkt ein Motorstart in einem Verfahrensschritt 49. Zum Zeitpunkt des Motorstarts befindet sich der Verriegelungspin 16 in verriegelter Stellung Der Verriegelungspin 17 ist nicht mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt ist und ist von einer zugeordneten Feder in Richtung der verriegelten Stellung beaufschlagt. Allerdings kann der Verriegelungspin 17 nicht in die zugeordnete Verriegelungsnut eingreifen, da sich der Nockenwellenversteller 11 zwischen der Verriegelungsposition 41 und der Endlage "FRÜH" befindet. Mit dem Motorstart in Verfahrensschritt 49 verstellt sich für drucklosen Zustand oder bei geringem Druck in dem Stellaggregat 10 das Stellaggregat 10 während eines Anlassvorgangs in Richtung "SPÄT". Bereits für eine geringfügige Umdrehung kommt das Stellaggregat 10 in die Verriegelungsposition 18, in der neben dem ersten Verriegelungspin 16 nun auch der zweite Verriegelungspin 17 einrasten kann.
Die Verriegelungsposition ist in Verfahrensschritt 50 erreicht.
Hieran anschließend erfolgt in einem Verfahrensschritt 51 eine Zündung, mit der die Brennkraftmaschine in Gang gesetzt wird.
Zeitlich anschließend erfolgt ein Druckaufbau in dem Verfahrensschritt 52 in dem in 1 dargestellten Hydraulikkreis.
Ist ein hinreichender Druck gegeben, erfolgt in einem Verfahrensschritt 53 die Überführung mindestens eines Verriegelungspins 16, 17 in die entriegelte Stellung, so dass eine Verstellung des Nockenwellenverstellers 11 nach Maßgabe der Drücke in den Arbeitskammern 13, 14 erfolgen kann.
Hieran anschließend verzweigt das Verfahren wieder an den Anfangspunkt.

10: Stellaggregat
11: Nockenwellenversteller
12: Hydraulikkreislauf
13: erste Arbeitskammer
14: zweite Arbeitskammer
15: Stellkolben
16: erster Verriegelungspin
17: zweiter Verriegelungspin
18: Verriegelungsposition
19: Endlage "FRÜH"
20: Endlage "SPÄT"
21: Leitung
22: Proportionalventil
23: Leitung
24: Verriegelungsleitung
25: Verriegelungsleitung
26: Versorgungstank
27: Pumpeneinheit
28: Rückschlagventil
29: Steuereinheit
30: Betriebssignal
31: Umgebungssignal
32: Fahrersignal
33: Druckfeder
34: Zeitachse
35: Drehzahlverlauf
36: Zeitpunkt
37: Zeitpunkt
38: Drehzahlschwellwert
39: Zeitpunkt
40: Verstellwinkel
41: Verriegelungsposition
42: Zeitpunkt
43: Tastverhältnisverlauf
44: Tastverhältnis
45: Maximalwert
46: Verfahrensschritt
47: Verfahrensschritt
48: Verfahrensschritt
49: Verfahrensschritt
50: Verfahrensschritt
51: Verfahrensschritt
52: Verfahrensschritt
53: Verfahrensschritt
54: Antriebselement
55: Abtriebselement
56: Abschaltprädiktor

Claims

Verfahren zum Betrieb eines hydraulischen Nockenwellenverstellers (11) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit – einem Antriebselement (54), – einem über eine Stellbewegung des Nockenwellenverstellers (11) relativ zu dem Antriebselement (54) bewegbaren Abtriebselement (55) und – mindestens einem Verriegelungselement (16, 17), welches in einer zwischen einer Endlage "FRÜH" (19) und einer Endlage "SPÄT" (20) des Nockenwellenverstellers (11) angeordneten Verriegelungsposition (18) das Antriebselement (54) gegenüber dem Abtriebselement (55) verriegelt, gekennzeichnet dadurch, dass für eine Verriegelung des Nockenwellenverstellers (11) für ein Abschalten der Brennkraftmaschine a) ein Abschaltprädiktor (56) eingesetzt wird, der indiziert, dass die Brennkraftmaschine zukünftig ihren Betrieb einstellt, und b) eine Steuereinheit (29) für den Fall, dass – der Abschaltprädiktor (56) indiziert, dass die Brennkraftmaschine ihren Betrieb einstellt, und – sich der Nockenwellenversteller (11) zwischen Verriegelungsposition (18) und Endlage "SPÄT" (20) befindet, den Nockenwellenversteller (11) derart beaufschlagt, dass eine Bewegung des Nockenwellenverstellers (11) über die Verriegelungsposition (18) hinaus erfolgt, so dass sich der Nockenwellen versteller (11) zwischen der Verriegelungsposition (18) und der Endlage "FRÜH" (19) befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch in dem Fall, dass der Abschaltprädiktor (56) indiziert, dass die Brennkraftmaschine ihren Betrieb einstellt, und sich der Nockenwellenversteller (11) zwischen der Verriegelungsposition (18) und der Endlage "FRÜH" (20) befindet, die Steuereinheit (29) den Nockenwellenversteller (11) derart beaufschlagt, dass eine Bewegung des Nockenwellenverstellers (11) in Richtung Endlage "FRÜH" (20) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Abschaltprädiktor (56) indiziert, dass die Brennkraftmaschine ihren Betrieb einstellt, ein Ventil, welches für die Beaufschlagung einer Arbeitskammer (13, 14) für eine Verstellung des Nockenwellenverstellers (11) in Richtung der Endlage "FRÜH" (20) verantwortlich ist, in eine vollständig geöffnete Stellung gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als elektrisches gesteuertes oder geregeltes Ventil ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung des elektrischen Ventils zur Herbeiführung der vollständig geöffneten Ventils von einer Temperatur abhängig ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschaltprädiktor (56) eine mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine korrelierende Drehzahl (35) auswertet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abschaltprädiktor (56) als Indiz dafür, dass die Brennkraftmaschine ihren Betrieb einstellt, überprüft wird, ob die Drehzahl (35) der Brennkraftmaschine unterhalb eines Schwellwertes (38) liegt, der kleiner ist als die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (38) zwischen 25% und 90% der Leerlaufdrehzahl beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (29) von einem zentralen Steuergerät gebildet ist.