-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entriegeln eines hydraulischen Nockenwellenverstellers mit zugehörigem Magnetventil.
-
Der prinzipielle Aufbau bzw. die prinzipielle Funktionsweise eines hydraulischen Nockenwellenverstellers mit zugehörigem Magnetventil ist in der
DE 10 2013 209 554 A1 beschrieben. Mit diesem bekannten Nockenwellenversteller kann eine Verstellung generell nur dann erfolgen, wenn ein druckbeaufschlagtes Fluid (Druckmittel) zur Verfügung steht. Dies ist üblicherweise dann der Fall, wenn einige Zeit nach dem Start des zugehörigen Verbrennungsmotors der Druck innerhalb des hydraulischen Nockenwellenverstellers durch die vom Motor angetriebene Ölpumpe aufgebaut ist. Bis zu diesem Zeitpunkt verhindert ein Verriegelungsmechanismus unkontrollierte Bewegungen des Verstellers, die durch die Nockenwellenwechselmomente verursacht werden.
-
Der Verriegelungsmechanismus besteht üblicherweise aus einer Bolzen/Feder-Konstruktion. Im drucklosen Fall wird der Bolzen durch die Feder in eine Passung gedrückt und der Versteller somit blockiert. Bei steigendem Druck wird am Bolzen eine Kraft aufgebaut, die der Kraft der Feder entgegenwirkt und somit ein Entriegeln ermöglicht.
-
Es sind Nockenwellenversteller bekannt, bei denen diese Entriegelung rein mechanisch funktioniert. Bei neueren Konstruktionen neigen die Versteller jedoch zum Klemmen, wenn sie beispielsweise aus der verriegelten Position mit dem maximal im System zur Verfügung stehenden Druck beaufschlagt werden. Dies führt dazu, dass der Versteller im ungünstigsten Fall dem vorgegebenen Sollwert nicht folgen kann. Dies hat Einfluss auf das Abgas und die Fahrbarkeit.
-
Es ist ferner bekannt, zur Entriegelung eines derartigen Nockenwellenverstellers das Ansteuersignal des den Fluidfluss steuernden Magnetventils zu limitieren oder einen festgelegten Verlauf vorgesteuert aufzuprägen, bevor der Versteller dann dem Lagesollwert folgt.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, das eine besonders sichere Entriegelung des Nockenwellenverstellers ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art durch die folgenden Schritte gelöst:
Überprüfen, ob der Versteller verriegelt ist;
wenn der Versteller verriegelt ist, Ermittlung und Ausgabe eines zeitbasierten Nockenwellenlagesollwertes, der nahe am der verriegelten Position entsprechenden Lagewert liegt;
in Abhängigkeit von der dann vorliegenden geringen Regelabweichung Durchführen einer geringen Aussteuerung des Reglers zur Erzeugung eines geringen Hubes des Magnetventils aus der Halteposition heraus und eines geringen Druckmittelflusses; und
dadurch schonendes Entriegeln des Nockenwellenverstellers.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Versteller sicher durch Nutzung der im System vorhandenen Regelschleife entriegelt. Fehldiagnosen können prinzipbedingt ausgeschlossen werden, da Lagesollwert und Ansteuersignal fest gekoppelt sind.
-
Zur Entriegelung wird somit anstelle einer Vorsteuerung die existierende Regelschleife nach dem vorstehend beschriebenen Schema verwendet, wenn eine Nockenwellenlagesollwertanforderung ungleich der verriegelten Nockenwellenposition vorliegt. Wenn festgestellt wird, dass der Versteller verriegelt ist, erfolgt die Ermittlung und Ausgabe eines entsprechenden Nockenwellenlagesollwertes, der nahe an der verriegelten Position liegt. Hierdurch wird nur eine kleine Regelabweichung generiert, was wiederum nur einen geringen Hub des Magnetventils aus der Halteposition heraus und einen geringen Fluidfluss zur Folge hat. Dieser Fluidfluss reicht aber aus, dass eine ausreichend große Kraft am Verriegelungsmechanismus entsteht und der Versteller entriegeln kann. Wird dann eine Positionsänderung der Nockenwellenphase erkannt, ist der Steller entriegelt und es kann der Zielsollwert ausgegeben werden.
-
Mit Halteposition ist hierbei die Position des Magnetventils gemeint, bei der der Fluidzufluss zu einer Kammer bzw. der Fluidabfluss aus der anderen Kammer des Verstellers unterbunden ist.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Überprüfung der Verriegelung des Nockenwellenverstellers vorzugsweise über eine Überprüfung der Öltemperatur und/oder der Motordrehzahl des zugehörigen Kraftfahrzeuges durchgeführt. Bei einem anderen bevorzugten Verfahren erfolgt die Überprüfung der Verriegelung des Nockenwellenverstellers über eine Zeitmessung, wie lange sich der Versteller bereits in der verriegelten Position befindet.
-
Die Überprüfung kann zyklisch durchgeführt werden. Auch ist es möglich, die Überprüfung nur einmalig nach Motorstartende durchzuführen, weil eventuell davon ausgegangen werden kann, dass ein einmaliges Entriegeln während des Motorlaufes ausreichend ist.
-
Wie erwähnt, erfolgt erfindungsgemäß eine Ermittlung und Ausgabe eines zeitbasierten Nockenwellenlagesollwertes. Dieser Sollwert kann stabil oder periodisch wechselnd ausgegeben werden. In jedem Fall muss er nahe an der verriegelten Position liegen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise nur über eine bestimmte Zeitdauer durchgeführt, um defekte Versteller von verriegelten Verstellern unterscheiden zu können.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug, das eine Steuereinheit aufweist, die zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Schrägansicht eines als Flügelzellenversteller ausgebildeten hydraulischen Nockenwellenverstellers; und
-
2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
In 1 ist ein als Flügelzellenversteller ausgebildeter hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem Rotor 1 und einem Stator 2 dargestellt. Der Stator 2 umfasst radial außen eine Verzahnung, über die der Flügelzellenversteller im Betrieb über ein Endloszugmittel angetrieben wird. Der Stator 2 selbst ist topfförmig oder als Ring mit zwei daran befestigten Deckeln ausgebildet und weist eine Vielzahl von radial nach innen ragenden Vorsprüngen 3 auf, in denen jeweils eine Befestigungsöffnung 15 zur Verschraubung des Deckels vorgesehen ist. Der Deckel und der Stator 2 bilden damit einen drehfesten Verbund. Die radial nach innen ragenden Vorsprünge 3 erstrecken sich bis zu einer ersten Dichtfläche 7 des Rotors 1 und unterteilen dadurch den zwischen dem Rotor 1 und dem Stator 2 vorhandenen Ringraum in mehrere Druckräume. Ferner sind an dem Rotor 1 eine Vielzahl von Flügeln 4 vorgesehen, welche sich bis zu einer zweiten Dichtfläche 8 des Stators 2 erstrecken und dadurch die gebildeten Druckräume in jeweils zwei entgegengesetzt wirkende Arbeitskammern 5 und 6 unterteilen. In einem der Flügel 4 ist außerdem eine Ausnehmung 12 zur Aufnahme eines als Verriegelungsstift ausgebildeten Verriegelungsmechanismus vorgesehen, mit dem der Rotor 1 in einer vorbestimmten Stellung in einer nichtdargestellten Verriegelungskulisse im Deckel verriegelbar ist. Die Arbeitskammern 5 und 6 sind durch jeweils eine Druckmittelleitung (nicht gezeigt) über einen zentralen Druckmittelkreislauf wahlweise mit einem Druckmittel beaufschlagbar, wobei das Druckmittel aus der jeweils nicht mit Druckmittel beaufschlagten Arbeitskammer 5 oder 6 in ein Druckmittelreservoir zurückströmt. Durch die Druckmittelbeaufschlagung einer der Arbeitskammern 5 oder 6 wird der Rotor 1 dann entweder gegen den Uhrzeigersinn, also in Drehrichtung des Stators 2, oder entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber dem Stator 2 verdreht. Da der Stator 2 über das Endloszugmittel drehfest mit der Kurbelwelle und der Rotor 1 drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist, wird damit auch der Drehwinkel der Nockenwelle zu der Kurbelwelle verstellt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die erste Dichtfläche 7 an dem Rotor 1 und die an der ersten Dichtfläche 7 anliegenden Stirnflächen der Vorsprünge 3 gestuft ausgeführt. Die erste Dichtfläche 7 weist mehrere durch Stufen 10 gebildete Abschnitte mit einem kleineren ersten Durchmesser 9 und mehrere Abschnitte mit einem größeren zweiten Durchmesser auf. Die gestuften Stirnflächen der Vorsprünge 3 sind so geformt, dass sie jeweils dichtend mit einem ersten Abschnitt an einem der Abschnitte der Stufen 10 und mit einem zweiten Abschnitt an einem der anderen Abschnitte anliegen. Durch die gestufte Ausführung der ersten Dichtfläche 7 und der dichtend anliegenden Stirnflächen der Vorsprünge 3 sind die in der Darstellung linksseitigen Arbeitskammern 5 in ihren radialen Erstreckungen kleiner als die Arbeitskammern 6 rechts der Flügel 4. Dadurch ergeben sich an den jeweils linken Seiten der Flügel 4 kleinere Druckflächen 13 als an den rechten Seiten der Flügel 4. Die Druckflächen 14 an den rechten Seiten sind dabei in radialer Erstreckung genau um die Durchmesserdifferenz der Abschnitte der ersten Dichtfläche 7 des Rotors 1 größer als die Druckflächen 13 an der linken Seite der Flügel 4.
-
-
Der hier dargestellte Nockenwellenversteller weist ferner ein Magnetventil (nicht gezeigt) auf, das von einer nichtgezeigten Steuereinheit zum Entriegeln des Nockenwellenverstellers angesteuert wird. Das Magnetventil öffnet dabei, was zu einem erhöhten Druckmittelfluss führt, wodurch der entsprechende Verriegelungsstift des Verriegelungsmechanismus aus der Ausnehmung 12 bewegt und dadurch der Versteller entriegelt wird. Im Einzelnen wird dabei folgendermaßen vorgegangen:
Von der Steuereinheit wird überprüft, ob der Versteller verriegelt ist. Wenn dies der Fall ist, wird ein zeitbasierter Nockenwellenlagesollwert ermittelt und ausgegeben, der nahe am der verriegelten Position entsprechenden Lagewert liegt. In Abhängigkeit von der dann vorliegenden geringen Regelabweichung wird eine geringe Aussteuerung des Reglers der Steuereinheit durchgeführt, um einen geringen Hub des Magnetventils aus der Halteposition heraus und damit einen geringen Druckmittelfluss zu erzeugen. Hierdurch wird der Verriegelungsstift auf sichere und schonende Weise aus der Ausnehmung 12 bewegt.
-
Der Versteller wird dabei auf sichere Weise durch Nutzung der zum Verstellen des Verstellers vorhandenen Regelschleife entriegelt.
-
2 zeigt die einzelnen Verfahrensschritte zum Entriegeln des Nockenwellenverstellers. Mit Schritt 20 wird überprüft, ob der Versteller verriegelt ist. Mit Schritt 21 wird ein zeitbasierter Nockenwellenlagesollwert ermittelt und ausgegeben, der nahe am der verriegelten Position entsprechenden Lagewert liegt. In Abhängigkeit von der dann vorliegenden geringen Regelabweichung wird in Schritt 22 eine geringe Aussteuerung des Reglers zum geringfügigen Öffnen des Magnetventils durchgeführt. Hierdurch wird ein sicheres und schonendes Entriegeln des Nockenwellenverstellers erreicht. Es kann dann gemäß Schritt 23 eine Verstellung des Nockenwellenverstellers durchgeführt werden. Wird nämlich eine Positionsänderung der Nockenwellenphase erkannt, ist der Steller entriegelt, und es kann der Zielsollwert ausgegeben werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102013209554 A1 [0002, 0019]
