DE102015118113A1

DE102015118113A1 - Valve train for an internal combustion engine, method for a valve train of an internal combustion engine and method for a valve clearance compensation element of a valve train

Info

Publication number: DE102015118113A1
Application number: DE102015118113.4A
Authority: DE
Inventors: Marko Hertwig; Matthias Bach
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2017-04-27
Also published as: BR102016024434A2; RU2016141141A; RU2678605C2; RU2016141141A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend eine Ventilsteuerung (12, 13, 24) und ein Ventil (5) zum Öffnen und Schließen eines durchströmbaren Kanals (4), wobei das Ventil (5) und der Kanal (4) in einem Zylinderkopf (2) der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sind, und wobei die Ventilsteuerung (12, 13, 24) eine Öffnungs- und Schließbewegung des Ventils (5) herbeiführbar ausgebildet ist, und wobei die Ventilsteuerung (12, 13, 24) zur Einstellung eines Ventilspiels des Ventils (5) ein einstellbares Ventilspielausgleichelement (27) umfasst.
Erfindungsgemäß weist zur Einstellung und Überwachung des Ventilspiels das Ventilspielausgleichelement (27) ein in seiner räumlichen Ausdehnung veränderbares elektronisches Ausdehnungselement (30) und ein Druckmesselement (31; 32) auf. The invention relates to a valve train for an internal combustion engine, comprising a valve control (12, 13, 24) and a valve (5) for opening and closing a flow-through channel (4), wherein the valve (5) and the channel (4) in one Cylinder head (2) of the internal combustion engine are arranged, and wherein the valve control (12, 13, 24) an opening and closing movement of the valve (5) can be brought about, and wherein the valve control (12, 13, 24) for adjusting a valve clearance of Valve (5) comprises an adjustable valve clearance compensation element (27).
According to the invention, for adjusting and monitoring the valve clearance, the valve clearance compensation element (27) has an electronic expansion element (30) which can be changed in its spatial extent and a pressure measuring element (31; 32).

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren für einen Ventiltrieb einer Verbrennungskraftmaschine sowie ein Verfahren für ein Ventilspielausgleichelement eines Ventiltriebs. The invention relates to a valve train for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for a valve train of an internal combustion engine and a method for a valve clearance compensation element of a valve train.

Verbrennungskraftmaschinen umfassen ein Kurbelgehäuse mit mindestens einem Zylinder, in welchem ein Kolben eine oszillierende Bewegung, einen sogenannten Kolbenhub, ausführbar aufgenommen ist. Mit Hilfe des Kolbens und einem dem Kurbelgehäuse gegenüberliegenden, den Zylinder bedeckenden Zylinderkopf kann aufgrund der Bewegung des Kolbens ein veränderbares Hubvolumen ausgebildet werden. Dieses veränderbare Hubvolumen dient bspw. bei einer Expansion eines im Hubvolumen explodierenden Luftkraftstoffgemisches einer Übertragung des Druckes des explodierenden Luftkraftstoffgemisches auf eine Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine. Des Weiteren dient dieses veränderbare Hubvolumen einem Ansaugen des Luftkraftstoffgemisches sowie einem Ausstoßen des verbrannten Luftkraftstoffgemisches, dem so genannten Abgas. Internal combustion engines comprise a crankcase with at least one cylinder, in which a piston an oscillating movement, a so-called piston stroke, is taken executable. With the aid of the piston and a cylinder head, which covers the cylinder housing, a variable displacement volume can be formed due to the movement of the piston. In the case of an expansion of an air-fuel mixture exploding in the displacement volume, for example, this variable displacement volume serves to transmit the pressure of the exploding air-fuel mixture to a crankshaft of the internal combustion engine. Furthermore, this variable displacement volume serves to suck in the air-fuel mixture as well as to eject the combusted air-fuel mixture, the so-called exhaust gas.

Zum Ansaugen und Ausstoßen, dem so genannten Ladungswechsel der Verbrennungskraftmaschine, weist der Zylinderkopf zumindest ein Ventil auf, welches in Abhängigkeit der Bewegung des Kolbens ebenfalls eine oszillierende Bewegung ausführbar im Zylinderkopf aufgenommen ist. Das Ventil dient einem Öffnen oder Schließen einer durchströmbaren Öffnung im Zylinderkopf, über die das Luftkraftstoffgemisch in den Zylinderkopf einströmen oder ausströmen kann. Im Allgemeinen weist der Zylinderkopf zumindest zwei durchströmbare Öffnungen auf, wobei eine Öffnung dem einströmenden Luftkraftstoffgemisch und die andere Öffnung dem ausströmenden Abgas zugeordnet wird. For sucking and discharging, the so-called charge change of the internal combustion engine, the cylinder head has at least one valve which, depending on the movement of the piston, is also accommodated in the cylinder head in an oscillatable movement. The valve serves to open or close a flow-through opening in the cylinder head, via which the air-fuel mixture can flow into or out of the cylinder head. In general, the cylinder head has at least two openings which can be flowed through, wherein one opening is assigned to the incoming air-fuel mixture and the other opening to the outflowing exhaust gas.

Das Ventil wird mit Hilfe einer so genannten Nockenwelle zur oszillierenden Bewegung angeregt. Da während einer Verdichtungsphase, das heißt mit anderen Worten, in der Phase des Kolbenhubes in dem die Öffnung geschlossen zu halten ist, eine gesicherte Abdichtung zwischen dem Ventil und der Öffnung ausgebildet sein muss, ist dem Ventil ein Spannelement zugeordnet, welches es in der genannten Phase gegen einen in der Öffnung ausgebildeten Ventilsitz drückt. The valve is excited by means of a so-called camshaft for oscillating movement. Since during a compression phase, that is, in other words, in the phase of the piston stroke in which the opening is to be kept closed, a secure seal between the valve and the opening must be formed, the valve is associated with a clamping element, which in the said Phase against a valve seat formed in the opening presses.

Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine kommt es aufgrund wechselnder Temperaturen sowie aufgrund eines Anschlagens bewegbarer Teile des Ventiltriebs und einem daraus resultierenden Verschleiß zu einem so genannten Ventilspiel. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass das Ventil im Betrieb sowie nach längerem Betrieb nicht mehr den erforderlichen Sitz am Ventilsitz aufweist und es zu einer Leckage zwischen dem Ventil und dem Ventilsitz kommt. Dadurch ist es erforderlich den Ventiltrieb mit einem so genannten Ventilspielausgleichelement zu versehen. Somit kann die erforderliche Dichtheit zwischen dem Ventil und dem Ventilsitzring bei sämtlichen auftretenden Betriebtemperaturen herbeigeführt werden. During operation of the internal combustion engine, a so-called valve clearance occurs as a result of changing temperatures and due to striking of movable parts of the valve drive and resulting wear. In other words, this means that the valve no longer has the required seat on the valve seat during operation and after prolonged operation and there is a leakage between the valve and the valve seat. This makes it necessary to provide the valve train with a so-called valve clearance compensation element. Thus, the required tightness between the valve and the valve seat ring at all operating temperatures occurring can be brought about.

Heutige Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere schnelllaufende und hochdrehende Verbrennungskraftmaschinen weisen überwiegend einen so genannten hydraulischen Ventilspielausgleich auf. Dieser hydraulische Ventilspielausgleich wird über einen Ölkreislauf der Verbrennungskraftmaschine mit dem notwendigen Öl versorgt. Allerdings ist der Nachteil dieses hydraulischen Ventilspielausgleichs, dass es nur eine geringe Steifigkeit aufweist, aufgrund einer möglichen so genannten Ölverschäumung bzw. einem Aufschäumen des Öls im Kreislauf der Verbrennungskraftmaschine. Ebenso kann ein ungünstiges Schwingungsverhalten, insbesondere bei einem Einsatz von Schlepphebeln, zu einem so genannten Aufpumpen des Öls im Ventilspielausgleich führen, wodurch das Ventilspiel mitunter vollständig eliminiert wird und dementsprechend eine hohe Reibleistung der Verbrennungsmaschine zur Folge hat. Auch führt ein zu geringes oder eliminiertes Ventilspiel zu unangenehmen, störenden Kaltstartgeräuschen. Ein Abstimmen einer Absinkrate der hydraulischen Ventilspielausgleiche sind sehr aufwendig. Today's internal combustion engines, in particular high-speed and high-speed internal combustion engines have predominantly on a so-called hydraulic valve clearance compensation. This hydraulic valve clearance compensation is supplied via an oil circuit of the internal combustion engine with the necessary oil. However, the disadvantage of this hydraulic valve clearance compensation that it has only a low rigidity, due to a possible so-called oil foaming or foaming of the oil in the cycle of the internal combustion engine. Likewise, an unfavorable vibration behavior, in particular when using rocker arms, can lead to a so-called inflating of the oil in the valve play compensation, as a result of which the valve clearance is sometimes completely eliminated and accordingly a high friction loss of the combustion engine results. Also, too little or eliminated valve clearance leads to unpleasant, annoying cold-start noises. Tuning a sinking rate of the hydraulic valve clearance compensation are very expensive.

Aus der Offenlegungsschrift KR 10 2002 0058109 A geht eine Vorrichtung zum Ventilspielausgleich für eine Verbrennungskraftmaschine hervor, welche ein Dehnelement in Form eines elektro-rheologischen Fluids und ein Piezoelement zur Bereitstellung einer Spannung zum Steuern des elektro-rheologischen Fluids vorsieht. From the publication KR 10 2002 0058109 A is a device for valve clearance compensation for an internal combustion engine forth, which provides an expansion element in the form of an electro-rheological fluid and a piezoelectric element for providing a voltage for controlling the electro-rheological fluid.

Die Offenlegungsschrift JP H0452405 Y2 offenbart ein Piezoelement, welches zwischen einem Nocken und einem Ventil der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. The publication JP H0452405 Y2 discloses a piezoelectric element which is arranged between a cam and a valve of the internal combustion engine.

Aus der Offenlegungsschrift DE 20 38 675 A1 geht ein elektrisch beheizbarer Dehnungskörper hervor, der als Ventilspielausgleichelement einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist. Mit Hilfe einer Heizvorrichtung wird der Dehnungskörper in Abhängigkeit von Betriebszuständen in seiner Ausdehnung zur Bereitstellung eines entsprechend notwendigen Ventilspiels geregelt. From the publication DE 20 38 675 A1 is an electrically heatable expansion body, which is provided as a valve clearance compensation element of an internal combustion engine. With the help of a heating device, the expansion body is regulated as a function of operating conditions in its extent to provide a correspondingly necessary valve clearance.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen. Weitere Aufgaben sind es ein Verfahren für einen Ventiltrieb einer Verbrennungskraftmaschine und ein Verfahren für ein Ventilspielausgleichelement eines Ventiltriebs bereitzustellen. It is the object of the present invention to provide an improved valve train for an internal combustion engine. Other tasks include a method for a valve train an internal combustion engine and a method for a valve clearance compensation element of a valve train to provide.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weiteren Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren für einen Ventiltrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und ein Verfahren für ein Ventilspielausgleichelement eines Ventiltriebs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung ist in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by a valve train for an internal combustion engine with the features of claim 1. The further objects are achieved by a method for a valve train of an internal combustion engine with the features of claim 11 and a method for a valve clearance compensation element of a valve train having the features of claim 17. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims.

Ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine umfasst eine Ventilsteuerung und ein Ventil zum Öffnen und Schließen eines durchströmbaren Kanals, wobei das Ventil und der Kanal in einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sind. Die Ventilsteuerung ist eine Öffnungs- und Schließbewegung des Ventils herbeiführbar ausgebildet und weist zur Einstellung eines Ventilspiels des Ventils ein einstellbares Ventilspielausgleichelement auf. Zur Einstellung und Überwachung des Ventilspiels weist das Ventilspielausgleichelement ein in seiner räumlichen Ausdehnung veränderbares elektronisches Ausdehnungselement und ein Druckmesselement auf. Der Vorteil ist, dass das Ventilspielausgleichelement als elektronisches Bauteil ausgebildet ist und somit sämtliche aus der Hydraulik resultierenden Nachteile eines hydraulischen Ventilspielausgleichelements, wie bspw. ein Aufpumpen oder Setzen, eliminiert sind. Des Weiteren besteht die Möglichkeit einer vollständigen Regelbarkeit und Diagnostizierbarkeit. An inventive valve drive for an internal combustion engine comprises a valve control and a valve for opening and closing a flow-through channel, wherein the valve and the channel are arranged in a cylinder head of the internal combustion engine. The valve control is designed to be able to be brought about an opening and closing movement of the valve and has an adjustable valve clearance compensation element for setting a valve clearance of the valve. To set and monitor the valve clearance, the valve clearance compensation element has a variable in its spatial extent electronic expansion element and a pressure measuring element. The advantage is that the valve clearance compensation element is designed as an electronic component and thus all the disadvantages resulting from the hydraulic system of a hydraulic valve clearance compensation element, such as, for example, inflation or settling, are eliminated. Furthermore, there is the possibility of complete controllability and diagnosability.

Die vollständige Regelbarkeit bringt weiter den Vorteil, dass ein nahezu spielfreies Betreiben des Ventiltriebes möglich ist. D.h. mit anderen Worten, dass die Ventile nicht außerhalb ihrer vorgegebenen Öffnungs- und Schließzeitpunkten die ihnen zugeordnete Kanäle freigeben. Dies wiederum führt zu einem höheren Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine und zu einer geringeren Abgasemission. The complete controllability further brings the advantage that an almost backlash-free operation of the valve train is possible. That In other words, the valves do not release their assigned channels outside of their predetermined opening and closing times. This in turn leads to a higher efficiency of the internal combustion engine and to a lower exhaust emission.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Druckmesselement in Form eines Dehnungsmessstreifen ausgebildet. Der Vorteil gegenüber einem üblichen Drucksensor ist seine kompakte, platzsparende Bauweise. Des Weiteren ist der Dehnungsmessstreifen gegenüber dem üblichen Drucksensor kostengünstig. In one embodiment of the invention, the pressure measuring element is designed in the form of a strain gauge. The advantage over a conventional pressure sensor is its compact, space-saving design. Furthermore, the strain gauge over the conventional pressure sensor is inexpensive.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventiltriebs ist in einer geringen Reibleistung zu sehen, da keine Flächenpressung an der Nockenwelle in ihrem Grundkreis erzeugt wird. Another advantage of the valve drive according to the invention is to be seen in a low friction, since no surface pressure is generated on the camshaft in its base circle.

Vorteilhafterweise weist das Ausdehnungselement ein Piezoelement auf. Der Vorteil ist eine einfache Einstellung des Ventilspiels, da durch Anlegen einer elektrischen Spannung das Piezoelement eine mechanische Bewegung in Form einer Ausdehnung oder einer Zusammenziehung ausführt. Das bedeutet, dass bei Anlegen einer bestimmten Spannung an das Ausdehnungselement die Einstellung des Ventilspiels aufgrund der mechanischen Bewegung des Ausdehnungselementes erfolgt. Advantageously, the expansion element has a piezoelectric element. The advantage is a simple adjustment of the valve clearance, since by applying an electrical voltage, the piezoelectric element performs a mechanical movement in the form of an expansion or a contraction. This means that when a certain voltage is applied to the expansion element, the valve clearance is adjusted due to the mechanical movement of the expansion element.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Ausdehnungselement in Form eines Piezostapels, bestehend aus einer Mehrzahl von Piezoelementen, ausgebildet. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben einen größeren Arbeitsweg des Ausdehnungselementes zu erzielen. In a further embodiment, the expansion element in the form of a piezo stack, consisting of a plurality of piezo elements, is formed. This gives the possibility to achieve a longer working path of the expansion element.

Mit Hilfe einer parallelen Kopplung der Mehrzahl der Piezoelemente miteinander kann eine Änderung der räumlichen Erstreckung bzw. der Ausdehnung des Ventilspielausgleichelements in sehr kurzer Zeit erfolgen, da die Piezoelemente unmittelbar auf das Anlegen einer Spannung reagieren. Aufgrund der parallelen Kopplung reagiert somit jedes einzelne Piezoelement zeitgleich mit den anderen. With the aid of a parallel coupling of the plurality of piezoelectric elements with each other, a change in the spatial extent or the expansion of the valve clearance compensation element can take place in a very short time, since the piezoelectric elements react directly to the application of a voltage. Due to the parallel coupling, each individual piezo element reacts simultaneously with the others.

Vorteilhafterweise ist das Druckmesselement an einer Außenfläche des Piezoelementes angeordnet. Dadurch besteht die Möglichkeit bei einem Tausch des Druckmesselementes das möglicherweise funktionstüchtige Piezoelement beizubehalten und lediglich das Druckmesselement zu tauschen. Advantageously, the pressure measuring element is arranged on an outer surface of the piezoelectric element. As a result, it is possible to maintain the potentially functional piezoelectric element when changing the pressure measuring element and to exchange only the pressure measuring element.

Sofern das Druckmesselement innerhalb des Piezoelementes ausgebildet ist, ist ein Schutz des Druckmesselementes gegenüber Beschädigung von Außen, bspw. beim Einbau, gegeben. If the pressure measuring element is formed within the piezoelectric element, a protection of the pressure measuring element against damage from the outside, for example. During installation, given.

In einer weiteren Ausgestaltung sind das Ausdehnungselement und/oder das Druckmesselement mit einer Steuer- und Regelungseinheit der Verbrennungskraftmaschine verbunden. Ein Vorteil ist darin gegeben, dass das Ausdehnungselement direkt von der Steuer- und Regeleinheit der Verbrennungskraftmaschine geregelt werden kann. Dadurch verkürzt sich die Einstellzeit des Ventilspiels. Ein weiterer Vorteil ist, dass kontinuierlich der Druck an der Nockenwelle gemessen, das Ventilspiel geprüft und dieses bei Bedarf eingestellt werden kann. In a further embodiment, the expansion element and / or the pressure measuring element are connected to a control and regulating unit of the internal combustion engine. An advantage is that the expansion element can be controlled directly by the control unit of the internal combustion engine. This shortens the response time of the valve clearance. Another advantage is that the pressure on the camshaft is continuously measured, the valve clearance checked and this can be adjusted if necessary.

Vorteilhafterweise umfasst die Ventilsteuerung einen Kipphebel, da bei der Betätigung des Ventils mit Hilfe des Kipphebels das Ventilspielausgleichelement selbst nahezu keine weitere Bewegung ausführt. Advantageously, the valve control comprises a rocker arm, since upon actuation of the valve by means of the rocker arm, the valve play compensation element itself performs almost no further movement.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Ausdehnungselement einen Arbeitsweg auf, der in einem Wertebereich zwischen 0,3mm und 0,4mm liegt. Somit kann eine schnelle Einstellung des Ventilspiels erfolgen. In a further embodiment, the expansion element has a working path which lies in a value range between 0.3 mm and 0.4 mm. Thus, a quick adjustment of the valve clearance can take place.

Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren für einen Ventiltrieb einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Verbrennungskraftmaschine einen Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist. Es werden Eingangsgrößen zur Ermittlung von Kenngrößen herangezogen und mit Hilfe dieser Kenngrößen eine Ausgangsgröße in Abhängigkeit des Ventilspielausgleichelements des Ventiltriebs bestimmt. The second aspect of the invention relates to a method for a valve train of an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine comprises a valve train according to one of claims 1 to 10. Input variables are used to determine parameters and, with the aid of these parameters, an output variable is determined as a function of the valve clearance compensation element of the valve train.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Signal des Druckmesselements des Ventilspielausgleichelementes zur Bestimmung der Ausgangsgröße eingesetzt. Der Vorteil ist, dass das Druckmesselement im Bereich eines Grundkreises der Nockenwelle, welcher sich zumindest über 180° eines Umfangs der Nockenwelle erstreckt, ein zuverlässiges Drucksignal bezüglich des Druckes an der Nockenwelle bereitstellt. In one embodiment of the method according to the invention, a signal of the pressure measuring element of the valve clearance compensation element is used to determine the output variable. The advantage is that the pressure measuring element in the region of a base circle of the camshaft, which extends at least over 180 ° of a circumference of the camshaft, provides a reliable pressure signal with respect to the pressure at the camshaft.

Bei der Ermittlung des aktuellen Ventilspiels ergibt sich die Ausgangsgröße als Bezugsgröße für eine dem Ventilspielausgleichelement des Ventiltriebs zuzuführende Spannung. When determining the current valve clearance, the output variable is the reference value for a voltage to be supplied to the valve clearance compensation element of the valve train.

Sofern die Ausgangsgröße als Bezugsgröße für einen Verschleiß von Komponenten des Ventiltriebs ermittelt wird, besteht der Vorteil, dass ohne eine möglicherweise zerstörende Demontage der Verbrennungskraftmaschine über ein Zustand der Ventiltriebskomponenten informiert wird. Dieser kann bspw. während eines Betriebes der Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug einem Fahrer angezeigt werden oder bei einer Kontrolle in einer Werkstatt über die Steuer- und Regeleinheit ausgelesen werden. If the output variable is determined as a reference for wear of components of the valve train, there is the advantage that a state of the valve train components is informed without a potentially destructive disassembly of the internal combustion engine. This can be displayed, for example, during operation of the internal combustion engine in a motor vehicle to a driver or read out during a check in a workshop on the control unit.

Vorteilhaft kann die Ausgangsgröße als Bezugsgröße für eine Positionsbestimmung eines Nockens des Ventiltriebs ermittelt werden. Da kontinuierlich der Druck an der Nockenwelle mittels des Druckmesselementes gemessen wird, besteht die Möglichkeit der Information über eine aktuelle Ventilhubumschaltposition. Damit ist z. B. die Möglichkeit gegeben die Ventilhubumschaltposition, welche üblicherweise über die Steuer- und Regeleinheit geregelt wird, zu überwachen, damit nicht infolge eines falschen Ventilhubes eines bestimmten Betriebspunktes der Verbrennungskraftmaschine eine Beschädigung derselben herbeigeführt wird. Advantageously, the output can be determined as a reference for determining the position of a cam of the valve train. Since the pressure on the camshaft is continuously measured by means of the pressure measuring element, there is the possibility of information about a current Ventilhubumschaltposition. This is z. B. the possibility given the Ventilhubumschaltposition, which is usually controlled by the control unit, to monitor, so not as a result of a wrong valve lift of a certain operating point of the internal combustion engine damage is caused the same.

Üblicherweise soll mit Hilfe der Ventilhubumschaltung der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine in bestimmten Betriebspunkten gesteigert werden. Das bedeutet, dass Betriebspunktparameter des Betriebspunktes, wie bspw. Kraftstoffmenge, Einspritzzeitpunkt oder Zündzeitpunkt, abhängig von dem entsprechenden Ventilhub berechnet und in Kennfelder der Steuer- und Regelungseinheit abgelegt sind. Passt nun bei einem falschen Ventilhub dieser nicht zu den übrigen Betriebpunktparametern kommt es zumindest zu einem schlechten Wirkungsgrad und demgemäß einem hohen Kraftstoffverbrauch. Dies wiederum führt zu hohen Abgasemissionen, die mit Hilfe des Verfahrens zu vermeiden sind. Usually, the efficiency of the internal combustion engine should be increased in certain operating points with the help of the valve lift. This means that operating point parameters of the operating point, such as, for example, amount of fuel, injection time or ignition time, are calculated as a function of the corresponding valve lift and stored in maps of the control and regulation unit. Fits now at a wrong valve lift this not to the other operating point parameters, it comes at least to a poor efficiency and thus a high fuel consumption. This in turn leads to high exhaust emissions, which are to be avoided by means of the method.

Bei den Eingangsgrößen handelt es sich um gemessene oder berechnete Betriebspunktdaten sowie Konstruktionsdaten der Verbrennungskraftmaschine und Eigenschaftsdaten des Ventilspielausgleichelements, wobei dies Eigenschaftsdaten des Ausdehnungselementes und ein während dem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine aktuelles Signal des Druckmesselementes sind. The input quantities are measured or calculated operating point data as well as design data of the internal combustion engine and characteristic data of the valve clearance compensation element, which are characteristic data of the expansion element and a signal of the pressure measuring element that is current during operation of the internal combustion engine.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren für ein Ventilspielausgleichelement eines Ventiltriebs, wobei der Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist, und wobei das Ventilspielausgleichelement ein Ausdehnungselement und ein Druckmesselement aufweist, wobei das Ausdehnungselement und/oder das Druckmesselement geprüft werden. Somit kann die Funktionstüchtigkeit des Ventilspielausgleichelementes überwacht werden. Diese Prüfung ist hinsichtlich derzeitiger länderabhängiger sowie zukünftiger allgemeiner einzuhaltender Abgasnormen relevant. Sofern das Ventilspielausgleichelement seine Funktion nicht mehr zuverlässig durchführen kann, kann dies im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bspw. zu hohem Kraftstoffverbrauch aufgrund zu geringer Kompression oder zu Leckage von Abgas aus dem Brennraum führen. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der Abgasemission. A third aspect of the invention relates to a method for a valve lash adjuster of a valvetrain, wherein the valvetrain according to any one of claims 1 to 10 is formed, and wherein the lash adjuster comprises an expansion element and a pressure sensing element, wherein the expansion element and / or the pressure sensing element are tested. Thus, the functionality of the valve clearance compensation element can be monitored. This test is relevant to current country-specific and future general emission standards. If the valve play compensation element can no longer perform its function reliably, this can lead to high fuel consumption due to insufficient compression or to leakage of exhaust gas from the combustion chamber during operation of the internal combustion engine, for example. This in turn leads to an increase in the exhaust emission.

Insbesondere werden das Ausdehnungselement und/oder das Druckmesselement auf Signalplausibilität und/oder auf Kurzschluss und/oder MIN/MAX-Fehler und/oder auf Vertauschen geprüft. In particular, the expansion element and / or the pressure measuring element are checked for signal plausibility and / or for short circuits and / or MIN / MAX errors and / or for swapping.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Die Zeichnung zeigt in: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. Identical or functionally identical elements are assigned identical reference numerals. The drawing shows in:

1 eine semi-schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs, 1 a semi-schematic representation of a valve train according to the invention,

2 ein Verfahrensschema zur Ermittlung einer für einen Ventilspielausgleich des erfindungsgemäßen Ventiltriebs notwendigen Spannung, 2 a process diagram for determining a voltage necessary for a valve clearance compensation of the valve train according to the invention,

3 ein Verfahrensschema zur Ermittlung eines Verschleißes von Komponenten des erfindungsgemäßen Ventiltriebs, und 3 a process scheme for determining a wear of components of the valve train according to the invention, and

4 ein Verfahrensschema zur Ermittlung einer Nockenposition einer Nocke des erfindungsgemäßen Ventiltriebs mit einer Ventilhubumschaltungsvorrichtung. 4 a process scheme for determining a cam position of a cam of the valve train according to the invention with a valve lift switching device.

Ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb 1 ist gemäß 1 ausgebildet. Der Ventiltrieb 1 ist einem Zylinderkopf 2 einer Verbrennungskraftmaschine 3 zugeordnet, welche als Hubkolbenmotor ausgebildet ist. Die Verbrennungskraftmaschine 3 weist ein nicht näher dargestelltes Kurbelgehäuse auf, mit welchem der Zylinderkopf 2 fest verbunden ist. An inventive valve train 1 is according to 1 educated. The valve train 1 is a cylinder head 2 an internal combustion engine 3 assigned, which is designed as a reciprocating engine. The internal combustion engine 3 has a crankcase, not shown in detail, with which the cylinder head 2 is firmly connected.

Im Zylinderkopf 2 sind durchströmbare Kanäle 4 ausgebildet, zumindest ein Einlasskanal und ein Auslasskanal, über welche ein Frischluftgemisch und Abgas während einer so genannten Ladungswechselphase der Verbrennungskraftmaschine 3 angesaugt bzw. ausströmen kann. In 1 ist der Einlasskanal 4 des Zylinderkopfs 2 dargestellt. In the cylinder head 2 are streamable channels 4 formed, at least one inlet channel and an outlet channel, via which a fresh air mixture and exhaust gas during a so-called charge cycle phase of the internal combustion engine 3 sucked in or can flow out. In 1 is the inlet channel 4 of the cylinder head 2 shown.

Im Zylinderkopf 2 ist ein Ventil 5 angeordnet, welches eine Öffnung 6 des Einlasskanals 4 öffnet oder schließt. Die Öffnung 6 ist einem Brennraum 7 der Verbrennungskraftmaschine 3 zugewandt ausgebildet. Zum Öffnen wird das Ventil 5 mit Hilfe einer Bewegungsvorrichtung 8 des Ventiltriebs 1 zumindest teilweise in den Brennraum 7 geschoben, wobei ein Ventilteller 9 des Ventils 5 sich von einem an der Öffnung 6 ausgebildeten Ventilsitz 10 abhebt und somit einen Strömungsquerschnitt 11 der Öffnung 6 freigibt. Über diesen Strömungsquerschnitt 11 kann das Frischluftgemisch in den Brennraum 7 einströmen. Ebenso ist es möglich, dass während einer Ladungswechselphase der Verbrennungskraftmaschine 3 Abgas über die Öffnung 6 strömt und wieder angesaugt wird oder, dass zum Spülen des Brennraums 7 Frischluft über eine dem nicht näher dargestellten Auslasskanal zugeordnete weitere Öffnung in den Auslasskanal strömt. In the cylinder head 2 is a valve 5 arranged, which has an opening 6 of the intake channel 4 opens or closes. The opening 6 is a combustion chamber 7 the internal combustion engine 3 formed facing. To open the valve 5 with the help of a movement device 8th of the valve train 1 at least partially into the combustion chamber 7 pushed, with a valve disk 9 of the valve 5 from one to the opening 6 trained valve seat 10 lifts and thus a flow cross-section 11 the opening 6 releases. About this flow cross section 11 can the fresh air mixture in the combustion chamber 7 flow. It is also possible that during a charge cycle phase of the internal combustion engine 3 Exhaust gas over the opening 6 flows and is sucked back in or that for purging the combustion chamber 7 Fresh air flows via an outlet opening, not shown, further opening into the outlet channel.

Der Ventiltrieb 1 umfasst neben dem Ventil 5 eine Nockenwelle 12 mit einem Nocken 13. Die Bewegung des Ventils 5 erfolgt in Abhängigkeit der Position des Nockens 13, der drehfest mit der Nockenwelle 12 verbunden ist. Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 3 rotiert die Nockenwelle 12 um ihre Drehachse 14. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Nockenwelle 12 in Form einer obenliegenden Nockenwelle ausgebildet. The valve train 1 includes next to the valve 5 a camshaft 12 with a cam 13 , The movement of the valve 5 occurs depending on the position of the cam 13 , which rotates with the camshaft 12 connected is. In operation of the internal combustion engine 3 rotates the camshaft 12 around its axis of rotation 14 , In this embodiment, the camshaft 12 formed in the form of an overhead camshaft.

Das Ventil 5 weist einen Ventilschaft 15 auf, welcher mit dem Ventilteller 9 verbunden ist. Üblicherweise ist das Ventil 5 einstückig ausgebildet. Der Ventilschaft 15 ist an einer vom Brennraum 7 abgewandt ausgebildeten Ventilfläche 16 des Ventiltellers 9 angeordnet. Der Ventilschaft 14 durchdringt den Kanal 4 sowie den Zylinderkopf 2, wobei er im Zylinderkopf 2 in einer Aufnahmeöffnung 17 entlang seiner Längsachse 18 axial bewegbar aufgenommen ist. The valve 5 has a valve stem 15 on which with the valve plate 9 connected is. Usually, the valve 5 integrally formed. The valve stem 15 is at one of the combustion chamber 7 averted trained valve surface 16 of the valve disk 9 arranged. The valve stem 14 penetrates the channel 4 as well as the cylinder head 2 where he is in the cylinder head 2 in a receiving opening 17 along its longitudinal axis 18 is received axially movable.

An einem Ventilschaftendbereich 19 des Ventilschaftes 15, welcher vom Ventilteller 9 abgewandt ausgebildet ist, ist eine Ventilfeder 20 den Ventilschaft 15 umfassend aufgenommen, wobei sich die Ventilfeder 20 an ihrem dem Ventilteller 9 zugewandt ausgebildeten Federende 21 an einem Zylinderkopfgehäuse 22 des Zylinderkopfes 2 abstützt. Ebenso könnte auch zwischen dem Zylinderkopfgehäuse 22 und der Ventilfeder 20 ein unterer Ventilfederteller angeordnet sein. At a valve stem end area 19 of the valve stem 15 , which from the valve plate 9 is designed to be remote, is a valve spring 20 the valve stem 15 comprehensively received, wherein the valve spring 20 at her the valve plate 9 facing trained spring end 21 on a cylinder head housing 22 of the cylinder head 2 supported. Likewise, could also between the cylinder head housing 22 and the valve spring 20 be arranged a lower valve spring plate.

Zur Ausbildung einer Vorspannung ist am oberen Federende 21 ein oberer Ventilfederteller 23 am Ventilschaft 15 fixiert. Die Ventilfeder 20 ist auch im geschlossenen Zustand der Öffnung 6 gespannt. Diese Spannung wird erhöht, sobald das Ventil 5 mit Hilfe des Nockens 13 über einen Schlepphebel 24 in Richtung des Brennraumes 7 gedrückt wird. Der Schwinghebel 24 ist an seinem dem Ventilschaft 15 zugewandt ausgebildeten ersten Ende 25 mit dem Ventilschaft 15 in Kontakt bzw. er liegt auf einer dem Schlepphebel 24 zugewandt ausgebildeten Ventilschaftfläche 26 auf. To form a bias is at the upper end of the spring 21 an upper valve spring plate 23 at the valve stem 15 fixed. The valve spring 20 is also in the closed state of the opening 6 curious; excited. This voltage is increased as soon as the valve 5 with the help of the cam 13 via a drag lever 24 in the direction of the combustion chamber 7 is pressed. The rocker arm 24 is at its valve stem 15 facing the first end 25 with the valve stem 15 in contact or he lies on a drag lever 24 facing trained valve stem surface 26 on.

Der Ventiltrieb 1 weist zum Ausgleichen eines im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 3 auftretenden Ventilspiels eine Ventilspielausgleichelement 27 auf, welches mit einer Steuer- und Regelungseinheit 28 der Verbrennungskraftmaschine 3 verbunden ist. The valve train 1 has to compensate for a during operation of the internal combustion engine 3 occurring valve clearance a valve clearance compensation element 27 on, which with a control unit 28 the internal combustion engine 3 connected is.

An seinem vom Ventilschaft 15 abgewandt ausgebildeten zweiten Ende 29 ist der Schlepphebel 24 mit dem Ventilspielausgleichelement 27, im Weiteren als Ausgleichselement bezeichnet, verbunden. Das Ausgleichselement 27 dient der Herbeiführung einer vollständigen Abdichtung der Öffnung 6 mit Hilfe des Ventiltellers 9 während einer Verdichtungs- und Verbrennungsphase des Verbrennungsmotors, in welchen sowohl die Öffnungen 6 des Einlass- als auch die des Auslasskanals durch das ihnen zugeordnete Ventil 5 geschlossen sind. At his from the valve stem 15 turned away second end 29 is the cam follower 24 with the valve clearance compensation element 27 , hereinafter referred to as compensation element connected. The compensation element 27 serves to bring about complete sealing of the opening 6 with the help of the valve plate 9 during a compression and combustion phase of the internal combustion engine, in which both the openings 6 the inlet as well as the outlet channel by their associated valve 5 are closed.

Das Ausgleichselement 27 weist ein Ausdehnungselement 30 sowie ein erstes Druckmesselement 31 und ein zweites Druckmesselement 32 auf. Ebenso könnte auch nur ein Druckmesselement ausgebildet sein. Dies ist abhängig von der Art des Druckmesselements. The compensation element 27 has an expansion element 30 and a first pressure measuring element 31 and a second pressure measuring element 32 on. Likewise, only a pressure measuring element could be educated. This depends on the type of Druckmesselements.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Ausdehnungselement 30 in Form eines so genannten Piezostapels, auch Piezostack genannt, aufgebaut, wobei eine bestimmte Anzahl von Piezoelementen parallel miteinander gekoppelt sind. Die Druckmesselemente 31, 32 sind in Form von Dehnungsmessstreifen ausgebildet. Die Dehnungsmessstreifen 31, 32, auch Dehnmessstreifen oder kurz DMS genannt, sind in orthogonaler Richtung zueinander am Piezostapel 30 an einer Außenfläche desselben angebracht. Die Dehnungsmessstreifen 31, 32 und der Piezostapel 30 sind mit der Steuer- und Regelungseinheit 28 verbunden. In this embodiment, the expansion element 30 in the form of a so-called piezo stack, also called piezo stack, constructed, wherein a certain number of piezo elements are coupled in parallel with each other. The pressure measuring elements 31 . 32 are designed in the form of strain gauges. The strain gauges 31 . 32 , also called strain gauges or short DMS, are orthogonal to each other on the piezo stack 30 attached to an outer surface thereof. The strain gauges 31 . 32 and the piezostack 30 are with the control unit 28 connected.

Der Nocken 13 weist einen so genannten Grundkreis 33, eine so genannte auflaufende Rampe 34 sowie eine abfallende Rampe 35 auf. Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 3 rotiert der Nocken 13 mit seinem Grundkreis 33 über dem Schlepphebel 24. The cam 13 has a so-called base circle 33 , a so-called ramped ramp 34 as well as a sloping ramp 35 on. In operation of the internal combustion engine 3 rotates the cam 13 with its base circle 33 over the rocker arm 24 ,

Zu Beginn einer Ventilöffnungsphase und bis zu einem maximalen Ventilhub Hmax des Ventils 5 befindet sich der Nocken 13 mit seiner auflaufenden Rampe 34 über dem Schlepphebel 24. Sobald der maximale Ventilhub Hmax erreicht ist, liegt der Nocken 13 mit seiner abfallenden Rampe 35 über dem Schlepphebel 24 und eine Ventilschließphase schließt sich an die Ventilöffnungsphase an, so lange bis das Ventil 5 die Öffnung 6 vollständig geschlossen hat. Zwischen einem Ende der Ventilschließphase und dem Beginn der Ventilöffnungsphase liegt der Nocken 13 mit seinem Grundkreis 33 über dem Schlepphebel 24. At the beginning of a valve opening phase and up to a maximum valve lift Hmax of the valve 5 is the cam 13 with its approaching ramp 34 over the rocker arm 24 , As soon as the maximum valve lift Hmax is reached, the cam is located 13 with its sloping ramp 35 over the rocker arm 24 and a valve closing phase follows the valve opening phase until the valve 5 the opening 6 completely closed. Between one end of the valve closing phase and the beginning of the valve opening phase is the cam 13 with its base circle 33 over the rocker arm 24 ,

Aufgrund der Nockenform der Nocke 13 variiert ein von der Nocke 13 auf den Schlepphebel 24 ausgeübter Druck. Dieser Druck wird mit Hilfe der Dehnungsmessstreifen 31, 32 ermittelt und als Druckwert an die Steuer- und Regelungseinheit 28 weitergeleitet. Mit Hilfe eines in der Steuer- und Regelungseinheit 28 abgelegten Berechnungsmodells kann bestimmt werden, ob sich das Ventilspiel unzulässig verändert hat und zu korrigieren ist. Des Weiteren wird dann ermittelt inwieweit sich der Piezostapel 30 auszudehnen oder zusammenzuziehen muss, damit das korrekte Ventilspiel eingestellt werden kann. Wenn notwendig wird durch Anlegen einer bestimmten Spannung der Piezostapel 30 angeregt und das korrekte bzw. erforderliche Ventilspiel eingestellt. Due to the cam shape of the cam 13 varies one of the cam 13 on the rocker arm 24 applied pressure. This pressure is measured using the strain gauges 31 . 32 determined and as a pressure value to the control unit 28 forwarded. With the help of a in the control and regulation unit 28 stored calculation model can be determined whether the valve clearance has changed inadmissible and is to be corrected. Furthermore, it is then determined to what extent the piezo stack 30 must stretch or contract so that the correct valve clearance can be adjusted. If necessary, the piezo stack is created by applying a specific voltage 30 stimulated and set the correct or required valve clearance.

Das Ausgleichelement 27 kann in Verbindung mit der Steuer- und Reglungseinheit 28 unterschiedliche Funktionen aufweisen. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass es zu verschiedenen modellbasierten Diagnosen bzw. Ermittlungen herangezogen werden kann. In den 2 bis 4 ind Verfahrensschemata für Ermittlungen von Bezugsgrößen für Einstellung des Ventilspiels, Verschleiß unterschiedlicher Komponenten bzw. Bauteile des Ventiltriebs 1 und Positionsbestimmung der Nocke 13, sofern der Ventiltrieb 1 eine Ventilhubumschaltung aufweist, dargestellt. Diese Ermittlungen sind jeweils in Abhängigkeit des Ventilspielausgleichelementes 27, insbesondere mit Hilfe der Druckmesselemente 31, 32 durchzuführen. The compensation element 27 Can in conjunction with the control unit 28 have different functions. In other words, this means that it can be used for various model-based diagnoses or investigations. In the 2 to 4 ind Procedural schemes for determinations of reference variables for adjustment of the valve clearance, wear of different components or components of the valve train 1 and position determination of the cam 13 , provided the valve train 1 having a valve lift, shown. These investigations are each dependent on the valve clearance compensation element 27 , Especially with the help of pressure measuring elements 31 . 32 perform.

Diese Verfahrensschemata betreffen die drei Ermittlungen bzw. Berechnungen:

– Ermittlung des aktuellen Ventilspiels,
– Ermittlung eines Verstellweges des Piezostapels über eine bestimmte Laufzeit, und
– Ermittlung einer Abstützkraft auf den Dehnungsmessstreifen 31; 32 während eines maximalen Ventilhubes Hmax des Ventils 5.

These procedures relate to the three determinations and calculations:

Determination of the current valve clearance,
- Determining an adjustment path of the piezo stack over a certain period, and
- Determination of a supporting force on the strain gauge 31 ; 32 during a maximum valve lift Hmax of the valve 5 ,

Eingangsgrößen E1, E2, E3, welche über n-dimensionale Kennfelder der Steuer- und Regelungseinheit 28 bestimmt oder als Messdaten der Verbrennungskraftmaschine 3 vorliegen, sind Betriebspunktdaten sowie Konstruktionsdaten der Verbrennungskraftmaschine 3 und Eigenschaftsdaten des Ausgleichelements 27. Input variables E1, E2, E3, which via n-dimensional maps of the control and regulation unit 28 determined or as measured data of the internal combustion engine 3 are present, operating point data and design data of the internal combustion engine 3 and property data of the equalizer 27 ,

Die Betriebspunktdaten umfassen eine Motortemperatur, eine Starttemperatur, eine Umgebungstemperatur, eine Öltemperatur, eine Kühlwassertemperatur sowie den Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine. Des Weiteren eine aktuelle Kurbelwellenposition sowie eine aktuelle Nockenwellenposition. Als Konstruktionsdaten gehen in die Ermittlung Materialkonstanten des Ventiltriebs 1 bzw. seiner Bauteile und ein Übersetzungsverhältnis des Ventiltriebs 1 ein. Des Weiteren werden spezifische Eigenschaften des Piezostapels 30, bspw. seine Ausdehnungsänderung in Abhängigkeit einer angelegten Spannung sowie ein jeweiliges Signal der Dehnungsmessstreifen 31, 32 zur Ermittlung herangezogen. Selbstredend können weitere Eingangsgrößen herangezogen werden oder je nach Ermittlung die eine oder andere Eingangsgröße nicht zwingend notwendig sein. The operating point data includes an engine temperature, a starting temperature, an ambient temperature, an oil temperature, a cooling water temperature, and the operation mode of the internal combustion engine. Furthermore, a current crankshaft position and an actual camshaft position. As design data go into the determination of material constants of the valve train 1 or its components and a transmission ratio of the valve train 1 one. Furthermore, specific properties of the piezo stack 30 , For example, its expansion change in response to an applied voltage and a respective signal of the strain gauges 31 . 32 used for the determination. Of course, further input variables can be used or, depending on the determination, one or the other input variable may not be absolutely necessary.

Die Verarbeitung der Eingangsgrößen E1, E2, E3 erfolgt mit Hilfe bestimmter Kenngrößen K1, K2, K3, die in der Steuer- und Regelungseinheit 28 in Form von Kennlinien, Kennfelder und/oder Konstanten abgelegt sind. Die Verknüpfung dieser Kenngrößen K1, K2, K3 erfolgt durch mathematische und logische Operatoren. The processing of the input quantities E1, E2, E3 takes place with the aid of specific characteristic quantities K1, K2, K3 which are present in the control and regulation unit 28 are stored in the form of characteristics, maps and / or constants. The combination of these parameters K1, K2, K3 is performed by mathematical and logical operators.

Die Ermittlung des Ventilspiels erfolgt grundsätzlich in einer Position der Nockenwelle 12, in der sich der Nocken 13 zwischen der Ventilschließphase und der Ventilöffnungsphase in seinem Grundkreis 33 über dem Schlepphebel 24 befindet, da sich in der Ventilöffnungsphase, d.h. in der Phase in der sich die auflaufende Rampe 34 über dem Schlepphebel 24 befindet, der Piezostapel 30 unverändert steif bleibt und somit die an ihm zu messende Spannung konstant ist. Während der Ventilspielermittlung wird der Piezostapel 30 so lange bestromt bis ein mit Hilfe der Dehnungsmessstreifen 31, 32 zu bestimmender Druck an der Nockenwelle 12 vorliegt. The determination of the valve clearance is always in a position of the camshaft 12 in which is the cam 13 between the valve closing phase and the valve opening phase in its base circle 33 over the rocker arm 24 is located because in the valve opening phase, ie in the phase in which the incoming ramp 34 over the rocker arm 24 is located, the piezo stack 30 remains unchanged unchanged and thus the voltage to be measured on it is constant. During valve play detection, the piezo stack becomes 30 energized until one with the help of strain gauges 31 . 32 to be determined pressure on the camshaft 12 is present.

Die Einstellung des Ventilspiels erfolgt gleich bei einem Start der Verbrennungskraftmaschine 3 während einer ersten Nockenwellenumdrehung der Nockenwelle 12, damit das aktuelle Ventilspiel gemessen und gleich zu Betriebsbeginn der Verbrennungskraftmaschine 3 eingestellt werden kann. The setting of the valve clearance takes place immediately at a start of the internal combustion engine 3 during a first camshaft rotation of the camshaft 12 , so that the current valve clearance measured and equal to the beginning of operation of the internal combustion engine 3 can be adjusted.

Idealerweise liegt ein so genannter Arbeitsweg des Piezostapels 30, mit anderen Worten seine Ausdehnung oder seine Zusammenziehung in einem Wertebereich zwischen 0,3mm und 0,4mm. Des Weiteren ist bei einem Defekt des Ausgleichelementes 27 ein Notlauf mit einer Aufsetzgeschwindigkeit von bis zu 1m/s möglich. Ideally, there is a so-called work path of the piezo stack 30 in other words, its extension or contraction in a range between 0.3mm and 0.4mm. Furthermore, in case of a defect of the compensation element 27 An emergency operation with a touchdown speed of up to 1m / s possible.

Nach Ermittlung des aktuellen Ventilspiels des Ventiltriebs 1 mit Hilfe der Eingangsgrößen E1 und der Kenngrößen K1 ergibt sich als Ausgangsgröße A1 eine notwendige Spannung, die an den Piezostapel 30 zum Ausgleich des aktuellen Ventilspiels anzulegen ist. After determining the current valve clearance of the valve train 1 With the aid of the input variables E1 and the parameters K1, the output quantity A1 is a necessary voltage which is applied to the piezo stack 30 to compensate for the current valve clearance is created.

Die Ermittlung des Verstellweges des Piezostapels 30 über eine bestimmte Laufzeit mit Hilfe der Eingangsgrößen E2 und der Kenngrößen K2 führt zur einer Ausgangsgröße A2, die einen bestimmten Verschleiß des Ventiltriebs 1 bzw. seiner Bauteile beschreibt. Mit Hilfe der Signale der Dehnungsmessstreifen 31, 32 sowie der zum Ausgleich des Ventilspiels benötigten Spannung, ist es möglich über das eingesetzte Berechnungsmodell einen bestimmten Weg des Piezostapels 30 zu ermitteln und somit eine Aussage über den Verschleiß des Ventiltriebs 1 zu treffen. The determination of the adjustment path of the piezo stack 30 Over a certain period of time using the input variables E2 and the parameters K2 leads to an output A2, which is a certain wear of the valve train 1 or its components describes. With the help of the signals of the strain gauges 31 . 32 As well as the voltage required to compensate for the valve clearance, it is possible via the calculation model used a certain way the piezo stack 30 to determine and thus a statement about the wear of the valve train 1 hold true.

Sofern der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 eine Ventilhubumschaltung aufweist, kann mit seiner Hilfe die entsprechend aktuelle Position des Nockens 13 ermittelt werden. Dazu werden die Eingangsgrößen E3 in der Steuer- und Regeleinheit 28 mit Hilfe der Kenngrößen K3 verarbeitet, wobei eine Abstützkraft der Dehnungsmessstreifen 31; 32 während des maximalen Ventilhubs Hmax berechnet wird. Die Ausgangsgröße A3 entspricht der Position der Ventilhubumschaltung. If the valve gear according to the invention 1 Having a Ventilhubumschaltung, with its help, the corresponding current position of the cam 13 be determined. For this purpose, the input quantities E3 in the control unit 28 processed using the characteristics K3, wherein a supporting force of the strain gauges 31 ; 32 is calculated during the maximum valve lift Hmax. The output A3 corresponds to the position of the valve lift switching.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird das Ventilspielausgleichelement 27 diagnostiziert bzw. geprüft. Es werden das Ausdehnungselement 30 sowie das Druckmesselement 31; 32 jeweils unabhängig voneinander auf entweder Signalplausibilität oder ein Vertauschen oder einen Kurzschluss oder auf sogenannte MIN/MAX-Fehler geprüft. In a further method according to the invention, the valve clearance compensation element 27 diagnosed or tested. It will be the expansion element 30 and the pressure measuring element 31 ; 32 each independently tested for either signal plausibility or interchanging or shorting or so-called MIN / MAX errors.

Die Piezoelemente 30 können sich je nach Bauart durch Anlegen einer Spannung zusammenziehen oder ausdehnen. Bei der Anwendung als Ventilspielausgleichelement 27 würde sich die Variante mit einem Kipphebel gesteuerten Ventiltrieb 1 anbieten, da in dieser Einbauart das Ventilspielausgleichelement 27 selbst nahezu keine Bewegung ausführt. The piezo elements 30 can contract or expand depending on the design by applying a voltage. When used as a valve clearance compensation element 27 The variant would be with a rocker arm controlled valve train 1 offer, as in this type of installation, the valve clearance compensation element 27 even doing almost no movement.

Selbstredend ist der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 unabhängig von der Art der Ventilbetätigung. Mit anderen Worten kann der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 ebenso einen Kipphebel oder einen Tassenstößel aufweisen. Ebenso könnte er eine untenliegende Nockenwelle 12 umfassen. Of course, the valve train according to the invention 1 regardless of the type of valve operation. In other words, the valve gear according to the invention 1 also have a rocker arm or a bucket tappet. Likewise, he could an underlying camshaft 12 include.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

KR 1020020058109 A [0007]
DE 2038675 A1 [0009]

Claims

Valve train for an internal combustion engine, comprising a valve control ( 12 . 13 . 24 ) and a valve ( 5 ) for opening and closing a flow-through channel ( 4 ), whereby the valve ( 5 ) and the channel ( 4 ) in a cylinder head ( 2 ) of the internal combustion engine are arranged, and wherein the valve control ( 12 . 13 . 24 ) an opening and closing movement of the valve ( 5 ) is formed, and wherein the valve control ( 12 . 13 . 24 ) for adjusting a valve clearance of the valve ( 5 ) an adjustable valve clearance compensation element ( 27 ), characterized in that for adjusting and monitoring the valve clearance, the valve clearance compensation element ( 27 ) an expandable in its spatial extent electronic expansion element ( 30 ) and a pressure measuring element ( 31 ; 32 ) having.

Valve gear according to claim 1, characterized in that the pressure measuring element ( 31 ; 32 ) is formed in the form of a strain gauge.

Valve gear according to claim 1 or 2, characterized in that the expansion element ( 30 ) has a piezoelectric element.

Valve gear according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion element ( 30 ) in the form of a piezo stack, consisting of a plurality of piezo elements, is formed.

Valve gear according to claim 4, characterized in that the plurality of piezoelectric elements ( 30 ) are coupled in parallel with each other.

Valve gear according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure measuring element ( 31 ; 32 ) on an outer surface of the piezoelectric element ( 30 ) is arranged.

Valve gear according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure measuring element ( 31 ; 32 ) within the piezo element ( 30 ) is trained.

Valve gear according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion element ( 30 ) and / or the pressure measuring element ( 31 ; 32 ) with a control and regulation unit ( 28 ) of the internal combustion engine are connected.

Valve gear according to one of the preceding claims, characterized in that the valve control ( 12 . 13 . 24 ) comprises a rocker arm.

Valve gear according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion element ( 30 ) has a working path, which lies in a value range between 0.3 mm and 0.4 mm.

Method for a valve train of an internal combustion engine, the internal combustion engine having a valve train ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, and wherein input variables (E1, E2, E3) are used to determine characteristic quantities (K1, K2, K3) and with the aid of these characteristic quantities (K1, K2, K3) an output variable (A1, A2, A3) as a function of a valve clearance compensation element ( 27 ) of the valvetrain ( 1 ) is determined.

Method according to claim 11, characterized in that a signal of a pressure measuring element ( 31 ; 32 ) of the valve clearance compensation element ( 27 ) is used to determine the output (A1, A2, A3).

Method according to one of Claims 11 or 12, characterized in that the output variable (A1) is used as the reference variable for a valve clearance compensation element (A1). 27 ) is determined.

Method according to one of claims 11 or 12, characterized in that the output variable (A2) as a reference variable for wear of components of the valve train ( 1 ) is determined.

Method according to one of claims 11 or 12, characterized in that the output variable (A3) as a reference for a position determination of a cam ( 13 ) of the valvetrain ( 1 ) is determined.

Method according to one of claims 11 to 15, characterized in that the input variables (E1, E2, E3) operating point data and design data of the internal combustion engine ( 3 ) and property data of the lash adjuster element ( 27 ) are.

Method for a valve clearance compensation element of a valve train, wherein the valve train ( 1 ) is formed according to one of claims 1 to 10, and wherein the valve clearance compensation element ( 27 ) an expansion element ( 30 ) and a pressure measuring element ( 31 ; 32 ), wherein the expansion element ( 30 ) and / or the pressure measuring element ( 31 ; 32 ) being checked.

A method according to claim 17, characterized in that the expansion element ( 30 ) and / or the pressure measuring element ( 31 ; 32 ) on Signal plausibility and / or short circuit and / or MIN / MAX errors and / or swaps are checked.