DE102014205772A1 - Method for adjusting control times of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb eines Mechanismus zur Verstellung von Steuerzeiten mindestens eines Einlassventils einer Brennkraftmaschine, wobei der Mechanismus einen Wechsel zwischen zwei Extremeinstellungen (F; S) der Steuerzeiten ermöglicht und eine erste Einstellposition (ES) des Mechanismus näher bei der ersten Extremeinstellung (S) und eine zweite Einstellposition (EF) des Mechanismus näher bei der zweiten Extremeinstellung (F) liegt, umfasst folgende Merkmalen: – Beim Starten der Brennkraftmaschine wird vor dem Zeitpunkt (T1) der ersten Zündung der Brennkraftmaschine die erste Einstellposition (ES) eingestellt, – nach der ersten Zündung der Brennkraftmaschine wird vor dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine die zweite Einstellposition (EF) eingestellt.A method of operating a mechanism for adjusting timing of at least one intake valve of an internal combustion engine, the mechanism permitting a change between two extreme settings (F; S) of the timing and a first setting position (ES) of the mechanism closer to the first extreme setting (S) and A second setting position (EF) of the mechanism is closer to the second extreme setting (F) comprises the following features: When starting the internal combustion engine before the time (T1) of the first ignition of the internal combustion engine, the first setting position (ES) is set, - first ignition of the internal combustion engine, the second adjustment position (EF) is set before reaching the idling speed of the internal combustion engine.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen von Steuerzeiten wenigstens eines Einlassventils einer Brennkraftmaschine während des Starts der Brennkraftmaschine. Die Steuerzeiten können hierbei kontinuierlich oder diskret verstellbar sein.The invention relates to a method for adjusting the timing of at least one intake valve of an internal combustion engine during the start of the internal combustion engine. The timing can be continuously or discretely adjustable.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Aus der DE 10 2008 015 152 A1 ist ein Verfahren zur Verstellung einer Nockenwelle mittels eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers bekannt. Im Rahmen dieses bekannten Verfahrens ist vorgesehen, den Nockenwellenversteller während des Abstellvorgangs der Brennkraftmaschine auf seine Endlage „früh“ zu verstellen. Dies hat den Vorteil, dass beim erneuten Start der Brennkraftmaschine der Nockenwellenversteller aufgrund gegebener Reibmomente mit geringem Energieaufwand in Richtung „spät“ verstellt werden kann. Auf diese Weise ist rasch eine gewünschte Zieleinstellung des Nockenwellenverstellers erreichbar.From the DE 10 2008 015 152 A1 a method for adjusting a camshaft by means of an electromechanical camshaft adjuster is known. In the context of this known method is provided to adjust the camshaft adjuster during the shutdown of the internal combustion engine to its end position "early". This has the advantage that when the internal combustion engine is restarted, the camshaft adjuster can be adjusted in the "late" direction with little expenditure of energy due to given friction torques. In this way, a desired target setting of the camshaft adjuster can be reached quickly.

Weitere Verfahren zum Betrieb eines Nockenwellenverstellers sind aus der DE 10 2008 039 007 A1 sowie aus der DE 10 2008 039 008 A1 bekannt. In den genannten Dokumenten wird insbesondere auf den Anlassvorgang der Brennkraftmaschine eingegangen. Beim Anlassen der Brennkraftmaschine wird der Steuertrieb vorpositioniert, was geregelt oder ungeregelt erfolgen kann. Während bei ungeregelter Vorpositionierung „blind“ in eine Richtung verstellt wird, erfolgt bei geregeltem Verstellen ein kontinuierlicher Soll-Ist-Vergleich.Other methods for operating a camshaft adjuster are from DE 10 2008 039 007 A1 as well as from the DE 10 2008 039 008 A1 known. In the cited documents, particular attention is given to the starting process of the internal combustion engine. When starting the internal combustion engine, the timing drive is pre-positioned, which can be regulated or unregulated. While "blind" is adjusted in one direction in the case of unregulated pre-positioning, there is a continuous setpoint-actual comparison during controlled adjustment.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mechanismus zur Verstellung von Steuerzeiten zumindest eines Einlassventils einer Brennkraftmaschine gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich der Eignung für Fahrzeuge mit Start-Stopp-System weiterzuentwickeln.The invention has for its object to further develop a mechanism for adjusting the timing of at least one intake valve of an internal combustion engine relative to the cited prior art, in particular with regard to the suitability for vehicles with start-stop system.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Verfahren ist anwendbar bei Mechanismen zur Verstellung der Steuerzeiten mindestens eines Einlassventils, bei welchen zwei Extremeinstellungen der Steuerzeiten voneinander unterscheidbar sind. Zwei wählbare Einstellpositionen des Verstellmechanismus liegen näher bei der ersten Extremeinstellung beziehungsweise näher bei der zweiten Extremeinstellung, wobei die voneinander unterscheidbaren Einstellpositionen auch mit den jeweiligen Extremeinstellungen identisch sein können. Insgesamt kann, je nach Bauart des Mechanismus zur Verstellung der Steuerzeiten, insbesondere Einlassventil-Schließzeiten, eine endliche oder unendliche Anzahl an Einstellmöglichkeiten gegeben sein.This object is achieved by an operating method with the features of claim 1. The method is applicable to mechanisms for adjusting the timing of at least one inlet valve, in which two extreme settings of the timing are distinguishable from each other. Two selectable adjustment positions of the adjustment mechanism are closer to the first extreme setting or closer to the second extreme setting, wherein the mutually distinguishable adjustment positions can also be identical to the respective extreme settings. Overall, depending on the design of the mechanism for adjusting the timing, in particular intake valve closing times, there may be a finite or infinite number of adjustment options.

Im Fall einer ausschließlich diskreten Umschaltmöglichkeit zwischen zwei Ventilerhebungskurven, welche zum Beispiel durch ein Schiebenockensystem realisierbar ist, ist jede von zwei möglichen Einstellpositionen des Mechanismus zur Verstellung des Steuerzeiten einer bestimmten Ventilerhebungskurve und damit einer jeweils charakteristischen Wahl der Steuerzeiten der Gaswechselventile, insbesondere Einlassventile, zugeordnet. Entsprechendes gilt für Brennkraftmaschinen mit schaltbaren Nockenfolgern, beispielsweise Schalttassen oder schaltbaren Schlepphebeln.In the case of an exclusively discrete switching possibility between two valve lift curves, which can be realized for example by a sliding cam system, each of two possible adjustment positions of the mechanism for adjusting the timing of a particular valve lift curve and thus a respective characteristic choice of the timing of the gas exchange valves, in particular intake valves assigned. The same applies to internal combustion engines with switchable cam followers, such as switching cups or switchable drag levers.

Im Unterschied hierzu kann beispielsweise bei einem Raumnockensystem ein Kontinuum möglicher Einstellpositionen zwischen zwei Extremeinstellungen der Steuerzeiten gegeben sein. Ebenso ist bei einem System zur Verstellung der Phasenlage einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine in Relation zur Kurbelwelle, insbesondere bei einem elektrischen Nockenwellenversteller, keine grundsätzliche Limitierung der Anzahl der Einstellpositionen, welche zwischen zwei Extremeinstellungen der Steuerzeiten liegen, gegeben. Grundsätzlich gilt dies auch für hydraulische Nockenwellenversteller.By contrast, in the case of a space cam system, for example, there may be a continuum of possible setting positions between two extreme settings of the control times. Similarly, in a system for adjusting the phase position of a camshaft of the internal combustion engine in relation to the crankshaft, in particular in an electric camshaft adjuster, no fundamental limitation of the number of setting positions, which lie between two extreme settings of the control times given. Basically, this also applies to hydraulic camshaft adjuster.

In allen genannten Fällen unterscheidet sich die erste Einstellposition von der ersten Extremeinstellung der Steuerzeiten weniger als von der zweiten Extremeinstellung der Steuerzeiten. Dagegen unterscheidet sich die zweite Einstellposition weniger von der zweiten Extremeinstellung der Steuerzeiten als von der ersten Extremeinstellung der Steuerzeiten. Beim Starten der Brennkraftmaschine erfolgt eine Verstellung von einer der genannten Einstellpositionen in die andere Einstellposition, bevor die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine erreicht ist. Die Verstellung der Steuerzeiten kann während des Anlassens der Brennkraftmaschine entweder in eine einzige Richtung oder mit wechselnden Richtungen erfolgen.In all the above cases, the first setting position differs from the first extreme setting of the timing less than the second extreme setting of the timing. In contrast, the second setting position differs less from the second extreme setting of the timing than from the first extreme setting of the timing. When starting the internal combustion engine, an adjustment of one of said setting positions in the other setting position, before the idling speed of the internal combustion engine is reached. The adjustment of the timing can be done during the cranking of the engine either in a single direction or with changing directions.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass sowohl ein frühes Schließen der Einlassventile während des Startvorgangs als auch ein spätes Schließen der Einlassventile während des Startvorgangs spezifische Vor- und Nachteile mit sich bringt. Bei sehr niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, wie sie beim Startvorgang gegeben sind, wird eine bessere Zylinderfüllung tendenziell durch frühe Steuerzeiten der Einlassnockenwelle erreicht, sofern das Einlassventil nach dem unteren Totpunkt schließt. In Fällen, in denen das Einlassventil vor dem unteren Totpunkt schließt, wird eine gute Füllung des Zylinders ebenfalls mit einem Schließzeitpunkt des Einlassventils nahe des unteren Totpunkts erreicht. Die gute Füllung des Zylinders ist in jedem Fall mit einem zügigen Anstieg der Drehzahl gleichbedeutend. Nachteilig ist hierbei jedoch die Tatsache, dass mit der schnellen Zunahme der Drehzahl starke Drehzahlschwankungen einhergehen, welche als Schwingungen oder als Rütteln im Fahrzeug wahrnehmbar sind. Um diesen Effekt zu verringern, kann mit einer Einstellung der Steuerzeiten auf „spät“ beziehungsweise – sofern das Einlassventil bereits vor dem unteren Totpunkt schließ – auf extrem „früh“, das heißt ebenfalls weit vom unteren Totpunkt entfernt, dafür gesorgt werden, dass weniger starke Drehmomentspitzen auf die Kurbelwelle einwirken, was als sanfterer Motoranlauf wahrgenommen wird. Nachteilig hierbei ist jedoch der langsamere Anstieg der Drehzahl, das heißt die längere Dauer des Motorstarts.The invention is based on the consideration that both early closing of the intake valves during start-up and late closing of the intake valves during start-up brings with it specific advantages and disadvantages. At very low speeds of the internal combustion engine, as given during the starting process, a better cylinder charge tends to be achieved by early timing of the intake camshaft, as long as the intake valve closes after bottom dead center. In cases where the inlet valve before the Close bottom dead center, a good filling of the cylinder is also achieved with a closing timing of the intake valve near bottom dead center. The good filling of the cylinder is always synonymous with a rapid increase in speed synonymous. The disadvantage here, however, is the fact that associated with the rapid increase in speed strong speed fluctuations, which are perceptible as vibrations or as shaking in the vehicle. To reduce this effect, with a setting of the control times to "late" or - if the inlet valve already close before bottom dead center - to extremely "early", that is also far away from bottom dead center, be ensured that less strong Torque peaks act on the crankshaft, which is perceived as a smoother engine start. The disadvantage here, however, is the slower increase in speed, that is, the longer duration of the engine start.

Um dem beschriebenen Zielkonflikt effizient entgegenzuwirken, wird gemäß der Erfindung der Mechanismus zur Verstellung der Steuerzeiten während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine signifikant verstellt. In bevorzugter Ausgestaltung beginnt der Verstellvorgang im Zeitraum zwischen dem Schließen des Einlassventils und der ersten Zündung der Brennkraftmaschine. Abweichend hiervon kann der Verstellvorgang auch bereits vor dem Schließen des Einlassventils, nach dem Andrehen der Kurbelwelle, beginnen. In beiden Fällen unterscheidet sich, sofern die Steuerzeiten mittels eines Nockenwellenverstellers verstellt werden, die Phasenlage der Nockenwelle zum Zeitpunkt der ersten Zündung deutlich von der Phasenlage, welche zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils desselben Zylinders gegeben war.In order to counteract the described target conflict efficiently, the mechanism for adjusting the control times during the starting process of the internal combustion engine is significantly adjusted according to the invention. In a preferred embodiment of the adjustment process begins in the period between the closing of the intake valve and the first ignition of the internal combustion engine. Notwithstanding this, the adjustment process can also begin before the intake valve is closed, after the crankshaft has been started up. In both cases, if the timing is adjusted by means of a camshaft adjuster, the phase angle of the camshaft at the time of the first ignition differs significantly from the phase position which was given at the time of closing the intake valve of the same cylinder.

Besonders kommen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bei mehrzylindrigen, beispielsweise vierzylindrigen, Brennkraftmaschinen zum Tragen. Während des Zeitraums, in dem nacheinander in allen vier Zylindern die erste Zündung stattfindet, erfolgt eine signifikante Änderung der Steuerzeiten der Einlassventile, insbesondere mit einem Wechsel der Verstellrichtung. Der Übergang von der ersten Einstellposition der Steuerzeiten in die zweite Einstellposition der Steuerzeiten ist vorzugsweise innerhalb von zwei Arbeitszyklen nach der ersten Zündung der Brennkraftmaschine abgeschlossen. Durch die gezielte Variierung der Steuerzeiten während des Anlassvorgangs sind bei Motoren mit einer einzigen Einlassnockenwelle pro Zylinderbank Vorteile realisierbar, welche ansonsten nur bei Motoren mit zylinderselektiver Ventilsteuerung erreichbar sind.In particular, the advantages of the method according to the invention in multi-cylinder, for example, four-cylinder, internal combustion engines come into play. During the period in which successively takes place in all four cylinders, the first ignition, there is a significant change in the timing of the intake valves, in particular with a change in the adjustment. The transition from the first setting position of the timing to the second setting position of the timing is preferably completed within two working cycles after the first ignition of the engine. By selectively varying the timing during the starting process, advantages can be realized in engines with a single intake camshaft per cylinder bank, which otherwise can only be achieved in engines with cylinder-selective valve control.

Besonders gut zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich elektromechanische Nockenwellenversteller. Insbesondere kann es sich hierbei um Nockenwellenversteller mit Dreiwellengetriebe handeln, wie prinzipiell zum Beispiel aus der WO 2006/074734 A1 bekannt. Die Verstellung der Steuerzeiten der Brennkraftmaschine erfolgt dabei nicht notwendigerweise mit konstanter Verstellgeschwindigkeit. Vielmehr kann die Verstellung beispielsweise auch mit variierender Geschwindigkeit oder intermittierend erfolgen. Ebenso sind Wechsel der Verstellrichtung in beliebiger Anzahl während des Verstellvorgangs möglich. Unabhängig von der mechanischen Ausgestaltung des Verstellmechanismus und des Verstellmodus ist eine Drosselklappe der Brennkraftmaschine während des Startvorgangs, insbesondere im Zeitraum zwischen der ersten und der vierten Zündung, vorzugsweise auf einen Öffnungswinkel von mindestens 3°, insbesondere auf einen Öffnungswinkel von mindestens 10°, beispielsweise einen Öffnungswinkel von mindestens 15°, eingestellt.Particularly suitable for the realization of the method according to the invention are electromechanical camshaft adjuster. In particular, this may be camshaft adjuster with three-shaft transmission, as in principle, for example, from WO 2006/074734 A1 known. The adjustment of the timing of the internal combustion engine is not necessarily carried out at a constant adjustment speed. Rather, the adjustment can be done, for example, with varying speed or intermittently. Likewise, changing the adjustment in any number during the adjustment are possible. Regardless of the mechanical configuration of the adjusting mechanism and the adjustment mode, a throttle valve of the internal combustion engine during the starting process, in particular in the period between the first and the fourth ignition, preferably to an opening angle of at least 3 °, in particular to an opening angle of at least 10 °, for example one Opening angle of at least 15 °, set.

Sofern die beiden voneinander unterscheidbaren Einstellpositionen der Steuerzeiten mit jeweils einer Phasenlage der Nockenwelle korrespondieren, beträgt der Differenzwinkel zwischen den als Phasenwinkel der Nockenwelle ausdrückbaren Einstellpositionen, die während des Motorstarts, vor dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl, zu verschiedenen Zeitpunkten eingenommen werden, vorzugsweise mindestens 10°, beispielsweise mindestens 20°, insbesondere mindestens 30°. Die genannten Winkelangaben beziehen sich jeweils auf die Winkellage der Kurbelwelle, wobei bei unterschiedlichen Einstellungen des Nockenwellenverstellers, eine jeweils spezifische Winkelstellung der Kurbelwelle mit dem Schließzeitpunkt des Einlassventils korrespondiert. Dies gilt sowohl für Varianten des Verfahrens, bei welchen während des Motorstarts nur eine Verstellung in eine Richtung erfolgt, als auch für Verfahrensvarianten, die eine Umkehr der Verstellrichtung während des Motorstarts vorsehen. Im letztgenannten Fall kann gemäß einer möglichen Verfahrensvariante eine Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle in beide Stellrichtungen um jeweils mindestens 10° Kurbelwellenwinkel innerhalb eines Zeitfensters erfolgen, welches von der Zündung des ersten Zylinders bis zur Zündung des letzten Zylinders dauert.If the two mutually distinguishable setting positions of the control times correspond in each case to a phase position of the camshaft, the difference angle between the setting positions that can be expressed as phase angles of the camshaft, which are assumed at different times during engine start, before reaching the idling speed, is preferably at least 10 °, for example, at least 20 °, in particular at least 30 °. The angle data given relate in each case to the angular position of the crankshaft, wherein at different settings of the camshaft adjuster, a respective specific angular position of the crankshaft corresponds to the closing time of the intake valve. This applies both to variants of the method in which only one adjustment takes place in one direction during engine start, as well as for process variants which provide for a reversal of the adjustment direction during engine startup. In the latter case, according to a possible variant of the method, an adjustment of the phasing of the camshaft in both directions of adjustment by at least 10 ° crankshaft angle within a time window takes place, which lasts from the ignition of the first cylinder to the ignition of the last cylinder.

Bei beiden Verfahrensvarianten, das heißt bei Verstellung mit gleichbleibender Verstellrichtung ebenso wie bei Verstellung mit wechselnder Verstellrichtung, wird vorzugsweise von einer Einstellung der Phasenlage der Einlassnockenwelle vor dem Motorstart auf „spät“ ausgegangen. In beiden Fällen kann hierbei vor der ersten Zündung der Brennkraftmaschine der Phasenwinkel der Nockenwelle entweder konstant sein oder innerhalb des Einstellbereichs „spät“ bereits Richtung „früh“ sinken. Die als erste Einstellposition bezeichnete späte Steuerzeit, welche zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils desjenigen Zylinders eingestellt ist, in dem die erste Zündung erfolgt – kurz: die Einlassventilschließzeit – entspricht vorzugsweise einem Kurbelwellenwinkel von mindestens 20°, beispielsweise mindestens 30°, insbesondere mindestens 45°, nach dem unteren Landungswechseltotpunkt der Brennkraftmaschine.In both variants of the method, that is to say in the case of adjustment with a constant adjustment direction as well as in the case of adjustment with changing adjustment direction, it is preferable to set the phasing of the intake camshaft to "late" before starting the engine. In both cases, the phase angle of the camshaft may either be constant before the first ignition of the internal combustion engine or already "early" direction within the adjustment range "late". The late control time, referred to as the first setting position, set at the time of closing the intake valve of the cylinder in which the first ignition takes place - in short: the intake valve closing time - preferably corresponds to a crankshaft angle of at least 20 °, for example at least 30 °, in particular at least 45 °, after the lower Landungswechseltotpunkt the internal combustion engine.

Gemäß einer alternativen Verstellstrategie, welche ebenfalls eine signifikante Verstellung der Steuerzeiten der Brennkraftmaschine während der Startphase, vor Erreichen der Leerlaufdrehzahl, umfasst, erfolgt die erste Zündung der Brennkraftmaschine, während die Einlassventilschließzeit auf „früh“ eingestellt ist. Mit dieser Einstellung wird eine hohe Füllung des Zylinders und damit ein hoher Energieeintrag und eine hohe initiale Beschleunigung der Kurbelwelle erreicht. Im weiteren Verlauf des Hochlaufens in Richtung Leerlaufdrehzahl, unmittelbar nach dem Schließen des ersten Einlassventils, werden die Steuerzeiten nach „spät“ verstellt, wobei der Verstellbereich einem Betrag von vorzugsweise mindestens 10°, beispielsweise mindestens 20°, insbesondere mindestens 30° Kurbelwellenwinkel entspricht. According to an alternative adjustment strategy, which also includes a significant adjustment of the timing of the internal combustion engine during the starting phase, before reaching the idling speed, the first ignition of the internal combustion engine takes place while the intake valve closing time is set to "early". With this setting, a high filling of the cylinder and thus a high energy input and a high initial acceleration of the crankshaft is achieved. In the further course of the run-up in the direction of idling speed, immediately after the closing of the first intake valve, the control times are adjusted to "late", wherein the adjustment corresponds to an amount of preferably at least 10 °, for example at least 20 °, in particular at least 30 ° crankshaft angle.

Jede der erläuterten Verstellstrategien drückt sich in einem weichen Motorstart aus, wobei dennoch schnell die Leerlaufdrehzahl erreicht wird. Die Brennkraftmaschine kann als Diesel- oder Ottomotor ausgebildet sein. Besonders im Fall eines Dieselmotors kann ein Zweimassenschwungrad in den Antriebsstrang der Brennkraftmaschine integriert sein. Gemäß einer möglichen Verfahrensführung ist das Verfahren der Steuerzeitenverstellung nach Anspruch 1 abgeschlossen, bevor ein Resonanzbereich des Zweimassenschwungrads beim Anlassen der Brennkraftmaschine durchfahren ist. Der Resonanzbereich des Zweimassenschwungrads liegt deutlich unter der Leerlaufdrehzahl des Motors. Durch die Verstellung der Steuerzeiten während des Durchfahrens des Resonanzbereichs werden Schwingungsamplituden effizient gemindert.Each of the illustrated Verstellstrategien expresses itself in a soft engine start, while still quickly reaching the idle speed. The internal combustion engine can be designed as a diesel or gasoline engine. Especially in the case of a diesel engine, a dual-mass flywheel may be integrated in the drive train of the internal combustion engine. According to a possible process control, the method of the control timing adjustment is completed according to claim 1, before a resonant region of the dual mass flywheel is passed when starting the internal combustion engine. The resonance range of the dual-mass flywheel is well below the idling speed of the engine. By adjusting the timing while passing through the resonance range, vibration amplitudes are efficiently reduced.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch gelöst durch eine Steuereinheit einer Brennkraftmaschine, welche zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ausgebildet ist.The object underlying the invention is also achieved by a control unit of an internal combustion engine, which is designed to carry out the method according to claim 1.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:Several embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

1 den Verlauf der Kurbelwellendrehzahl sowie mittels eines Nockenwellenverstellers vorgenommene Steuerzeiteneinstellungen einer Brennkraftmaschine während des Motorstarts, 1 the course of the crankshaft speed and by means of a camshaft adjuster made timing adjustments of an internal combustion engine during engine start,

2 in einem Diagramm analog 1 eine weitere Variante der Verstellung von Steuerzeiten, nämlich Schließzeiten eines Einlassventils, einer Brennkraftmaschine während des Motorstarts. 2 in a diagram analog 1 a further variant of the adjustment of control times, namely closing times of an intake valve, an internal combustion engine during engine start.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In beiden Figuren ist in Abhängigkeit von der Zeit t die Drehzahl n der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, nämlich eines Vierzylinder-Hubkolbenmotors, sowie der Phasenwinkel φ einer Einlassnockenwelle desselben Motors in Relation zur Kurbelwelle dargestellt. Anstelle eines Vierzylindermotors kann es sich bei der Brennkraftmaschine auch um einen Motor mit einer höheren oder geringeren Anzahl an Zylindern handeln.In both figures, as a function of the time t, the rotational speed n of the crankshaft of an internal combustion engine, namely a four-cylinder reciprocating engine, and the phase angle φ of an intake camshaft of the same engine are shown in relation to the crankshaft. Instead of a four-cylinder engine, the internal combustion engine may also be an engine with a higher or lower number of cylinders.

Die Zeitpunkte, zu denen beim Startvorgang jeweils die erste Zündung in den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine erfolgt, sind mit T1 bis T4 bezeichnet. Mittels eines elektrischen Nockenwellenverstellers ist eine Einlassnockenwelle der Brennkraftmaschine zwischen zwei Extremeinstellungen, nämlich der Spät-Einstellung S und der Früh-Einstellung F, verstellbar. Eine erste Einstellposition EF liegt nahe der Extremeinstellung F, eine zweite Einstellposition ES nahe der Extremeinstellung S. Der zur Verstellung verwendete elektromechanische Nockenwellenversteller ist als Versteller mit Drei-Wellen-Getriebe, beispielsweise Wellgetriebe oder Taumelscheibengetriebe, ausgebildet.The times at which the first ignition takes place in the individual cylinders of the internal combustion engine during the starting process are designated T 1 to T 4 . By means of an electric camshaft adjuster, an intake camshaft of the internal combustion engine is adjustable between two extreme settings, namely the late setting S and the early setting F. A first setting position EF is close to the extreme setting F, a second setting position ES close to the extreme setting S. The electromechanical camshaft adjuster used for the adjustment is designed as a stage with three-shaft gear, for example, wave gear or swash plate gear.

Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist die Nockenwelle vor dem Motorstart auf ES eingestellt. Diese Einstellung bleibt bis kurz vor dem Zeitpunkt T1, zu welchem im ersten Zylinder eine Zündung erfolgt, unverändert. Kurz vor dem Zeitpunkt T1, nach dem Schließen des Einlassventils des entsprechenden Zylinders, wird der Phasenwinkel φ kontinuierlich in Richtung F verstellt, bis er die Einstellposition EF erreicht hat. Die zweite Einstellposition EF ist bereits erreicht, bevor zum Zeitpunkt T2 im zweiten Zylinder der Brennkraftmaschine die erste Zündung erfolgt. Auch während im dritten Zylinder zum Zeitpunkt T3 zum ersten Mal eine Zündung während des Motorstarts erfolgt, ist die Nockenwelle noch auf EF eingestellt. Die beiden Zündungen zu den Zeitpunkten T2 und T3 sorgen jeweils für einen hohen Energieeintrag in den jeweiligen Zylinder und damit für einen raschen Anstieg der Drehzahl n der Brennkraftmaschine.In the embodiment according to 1 the camshaft is set to ES before starting the engine. This setting remains unchanged until shortly before time T 1 , at which ignition takes place in the first cylinder. Shortly before the time T 1 , after closing the intake valve of the corresponding cylinder, the phase angle φ is continuously adjusted in the direction F until it has reached the setting position EF. The second adjustment position EF has already been reached before the first ignition occurs at time T 2 in the second cylinder of the internal combustion engine. Also, while in the third cylinder at the time T 3 is the first time ignition during engine start, the camshaft is still set to EF. The two ignitions at the times T 2 and T 3 provide for a high energy input into the respective cylinder and thus for a rapid increase in the speed n of the internal combustion engine.

Zwischen dem Zeitpunkt T3 und dem Zeitpunkt T4, zu welchem im letzten der vier Zylinder der Brennkraftmaschine die erste Zündung während des Startvorgangs erfolgt, wird die Nockenwelle zurück in Richtung „spät“ verstellt, wobei bereits zum Zeitpunkt T4 die Position S eingenommen ist. Die Kurbelwelle hat dabei bereits eine Drehzahl n erreicht, bei welcher ein weiterer, sanfter Hochlauf in Richtung Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine mit später Nockenwelleneinstellung erfolgen kann. Durch den zweifachen Wechsel der Verstellrichtung des Nockenwellenverstellers wird insgesamt sowohl ein rasches als auch ein vibrationsarmes Anspringen der Brennkraftmaschine erreicht.Between the time T 3 and the time T 4 , at which takes place in the last of the four cylinders of the internal combustion engine, the first ignition during the starting process, the camshaft is moved back in the direction of "late", with the position S is already taken at time T 4 , The crankshaft has already reached a speed n, in which a further, gentle run-up in the direction of idle speed of the internal combustion engine with later Camshaft adjustment can be done. Due to the double change of the adjustment of the camshaft adjuster a total of both a quick and a low-vibration starting of the internal combustion engine is achieved.

Das Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 1 im Wesentlichen dadurch, dass während der Startphase der Brennkraftmaschine die Nockenwelle, nämlich Einlassnockenwelle, soweit überhaupt eine Verstellung erfolgt, stets in derselben Richtung verstellt wird. Wie im Ausführungsbeispiel nach 1 sind auch hierbei Zündvorgänge gegeben, bei welchen die Einlassventilschließzeit des betreffenden Zylinders auf „spät“ eingestellt ist, sowie weitere Zündvorgänge, bei welchen der betreffende Zylinder mit einer frühen Schließzeit des Einlassventils oder der Einlassventile betrieben wird.The embodiment according to 2 differs from the embodiment according to 1 essentially in that during the starting phase of the internal combustion engine, the camshaft, namely intake camshaft, as far as an adjustment takes place, is always adjusted in the same direction. As in the embodiment according to 1 In this case, too, there are ignition processes in which the intake valve closing time of the relevant cylinder is set to "late", and further ignition processes in which the relevant cylinder is operated with an early closing time of the intake valve or of the intake valves.

Ausgangspunkt des Verfahrens gemäß 2 ist eine Einstellung der Einlassnockenwelle auf extrem „spät“, das heißt auf die Extremposition S. Während der Schleppphase, vor der ersten Zündung des Motors, ist hierdurch die zu leistende mechanische Arbeit minimiert. Zum Zeitpunkt T1, das heißt bei der ersten Zündung während des Startvorgangs, ist die Einlassnockenwelle auf die Position ES eingestellt. Diese Einstellung auf „spät“ bleibt während mehrerer Umdrehungen der Kurbelwelle beibehalten, bis sie in Richtung „früh“ geändert wird, wobei die Einstellposition EF erst nach dem Zeitpunkt T4, jedoch bereits vor dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine erreicht ist.Starting point of the method according to 2 is an adjustment of the intake camshaft to extremely "late", that is to the extreme position S. During the tow phase, before the first ignition of the engine, thereby the mechanical work to be performed is minimized. At time T 1 , that is, at the first ignition during the starting operation, the intake camshaft is set at the position ES. This setting for "late" is maintained during several revolutions of the crankshaft until it is changed to "early", wherein the setting position EF is reached only after the time T 4 , but already before reaching the idling speed of the internal combustion engine.

In beiden Ausführungsbeispielen beträgt die Differenz zwischen der späten Einstellposition ES und der frühen Einstellposition EF mindestens 20° Kurbelwellenwinkel. Die Drosselklappe des Verbrennungsmotors ist im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten T1 und T4 mindestens 3°, insbesondere mindestens 10°, beispielsweise mindestens 15°, geöffnet. Die Verfahren gemäß 1 sowie 2. können insbesondere beim automatischen Anlassen eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs im Rahmen eines Start-Stopp-Systems zum Einsatz kommen.In both embodiments, the difference between the late setting position ES and the early setting position EF is at least 20 ° crankshaft angle. The throttle valve of the internal combustion engine is in the period between the times T 1 and T 4 at least 3 °, in particular at least 10 °, for example at least 15 ° open. The method according to 1 such as 2 , can be used in particular in the automatic start of an internal combustion engine of a motor vehicle in the context of a start-stop system.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

  • φφ
    Phasenwinkelphase angle
    EFEF
    erste Einstellpositionfirst setting position
    ESIT
    zweite Einstellpositionsecond adjustment position
    FF
    Extremeinstellung „Früh“Extreme setting "early"
    nn
    Drehzahlrotation speed
    SS
    Extremeinstellung „Spät“Extreme setting "late"
    tt
    ZeitTime
    T1 T 1
    Zeitpunkttime
    T2 T 2
    Zeitpunkttime
    T3 T 3
    Zeitpunkttime
    T4 T 4
    Zeitpunkttime

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • WO 2006/074734 A1 [0012] WO 2006/074734 A1 [0012]

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb eines Mechanismus zur Verstellung von Steuerzeiten mindestens eines Einlassventils einer Brennkraftmaschine, wobei der Mechanismus einen Wechsel zwischen zwei Extremeinstellungen (F; S) der Steuerzeiten ermöglicht und eine erste Einstellposition (ES) des Mechanismus näher bei der ersten Extremeinstellung (S) und eine zweite Einstellposition (EF) des Mechanismus näher bei der zweiten Extremeinstellung (F) liegt, mit folgenden Merkmalen: – Beim Starten der Brennkraftmaschine wird vor dem Zeitpunkt (T1) der ersten Zündung der Brennkraftmaschine die erste Einstellposition (ES) eingestellt, – nach der ersten Zündung der Brennkraftmaschine wird vor dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine die zweite Einstellposition (EF) eingestellt.Method for operating a mechanism for adjusting the timing of at least one intake valve of an internal combustion engine, the mechanism enabling a change between two extreme settings (F; S) of the control times and a first setting position (ES) of the mechanism closer to the first extreme setting (S) and a second adjustment position (EF) of the mechanism is closer to the second extreme setting (F), with the following features: When starting the internal combustion engine before the time (T1) of the first ignition of the internal combustion engine, the first setting position (ES) is set, - After the first ignition of the internal combustion engine, the second setting position (EF) is set before reaching the idle speed of the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung von der ersten Einstellposition (ES) zur zweiten Einstellposition (EF) im Zeitraum zwischen dem Andrehen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und dem Schließen des Einlassventils desjenigen Zylinders der Brennkraftmaschine, in welchem die erste Zündung stattfindet, beginnt.A method according to claim 1, characterized in that the adjustment from the first setting position (ES) to the second setting position (EF) in the period between the cranking of the crankshaft of the internal combustion engine and the closing of the intake valve of that cylinder of the internal combustion engine, in which the first ignition takes place, starts. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung von der ersten Einstellposition (ES) zur zweiten Einstellposition (EF) innerhalb von zwei Arbeitszyklen nach der ersten Zündung der Brennkraftmaschine abgeschlossen ist.A method according to claim 2, characterized in that the adjustment from the first setting position (ES) to the second setting position (EF) is completed within two working cycles after the first ignition of the internal combustion engine. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Steuerzeiten mit nicht konstanter Verstellgeschwindigkeit, insbesondere intermittierend, erfolgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adjustment of the control times with non-constant adjustment speed, in particular intermittently takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drosselklappe der Brennkraftmaschine im Zeitraum zwischen der ersten und Zündung (T1) der vierten Zündung (T4) einen Öffnungswinkel von mindestens 3° aufweist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a throttle valve of the internal combustion engine in the period between the first and ignition (T1) of the fourth ignition (T4) has an opening angle of at least 3 °. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zeitpunkt der ersten Zündung (T1) der Brennkraftmaschine eine späte Einlassventilschließzeit eingestellt ist und jede Änderung der Einlassventilschließzeit ab diesem Zeitpunkt (T1) bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl ausschließlich in Richtung früh erfolgt, wobei der Betrag der Änderung der Einlassventilschließzeit im Laufe dieses Verstellvorgangs einem Kurbelwellenwinkel der Brennkraftmaschine von mindestens 20° entspricht.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that at the time of the first ignition (T1) of the internal combustion engine, a late intake valve closing time is set and every change of the intake valve closing time from this time (T1) until reaching the idling speed takes place exclusively in the direction of early, wherein the amount of change in the intake valve closing time in the course of this adjustment operation corresponds to a crankshaft angle of the internal combustion engine of at least 20 °. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenwinkel (φ) der Nockenwelle im Zeitraum bis zur ersten Zündung der Brennkraftmaschine konstant bleibt.A method according to claim 6, characterized in that the phase angle (φ) of the camshaft in the period until the first ignition of the internal combustion engine remains constant. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Phasenwinkel (φ) der Nockenwelle in einem Zeitfenster bis zur ersten Zündung der Brennkraftmaschine in Richtung früh ändert.A method according to claim 6, characterized in that the phase angle (φ) of the camshaft changes early in a time window until the first ignition of the internal combustion engine. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine als mehrzylindriger Verbrennungsmotor ausgebildet ist und die Verstellung der Steuerzeiten der Einlassventile im Zeitraum von der ersten Zündung des ersten Zylinders bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl Verstellungen in beide Verstellrichtungen umfasst, wobei jede der Verstellungen einer Änderung des Kurbelwellenwinkels der Brennkraftmaschine von mindestens 10° entspricht.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the internal combustion engine is designed as a multi-cylinder internal combustion engine and the adjustment of the timing of the intake valves in the period from the first ignition of the first cylinder to reach the idling speed includes adjustments in both adjustment directions, each of Adjustments a change in the crankshaft angle of the internal combustion engine of at least 10 ° corresponds. Steuereinheit einer Brennkraftmaschine, ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.Control unit of an internal combustion engine, designed to carry out the method according to claim 1.
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