DE102017205888A1

DE102017205888A1 - Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb

Info

Publication number: DE102017205888A1
Application number: DE102017205888.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Kappeller
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2018-10-11

Abstract

Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb mit einer Nockenwelle und einem Kurbeltrieb mit einer Kurbelwelle, wobei die Nockenwelle über ein Endloszugmittel von der Kurbelwelle antreibbar ist und wobei eine Phasenlage der Nockenwelle zu der Kurbelwelle veränderbar ist, wobei ein Nocken der Nockenwelle über ein Zwischenelement über zumindest eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche mit einem Gaswechselventil in Wirkverbindung ist, wobei zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche ein Druck- oder Kraftsensor angeordnet ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann in einfacher Weise die exakte Phasenlage zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle festgestellt werden und eine Zugmittellängung über die Laufzeit ausgeglichen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem, in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordneten Ventiltrieb mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2015 103 174 A1 hingewiesen. In dieser Offenlegungsschrift werden verschiedene Verfahren zum Ermitteln einer Nockenwellenposition auf Grundlage einer, von einem elektrischen Motorsteuergerät angezeigte Position, bereitgestellt. Bei einem Beispiel umfasst das Verfahren:

- Während eines Startens einer Brennkraftmaschine, Antreiben einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine mit Hilfe eines Elektromotors, der von einer im Motorsteuergerät gesteuert wird, das eine Motorposition und eine Position der Nockenwelle anzeigt;
- Ermitteln eines oder mehrerer Brennkraftmaschinenbetriebsparameter zum Steuern der Brennkraftmaschine während des Startens mit Hilfe einer Brennkraftmaschinensteuerung aus der angezeigten Nockenwellenposition und nach dem Starten Erkennen der Nockenwellenposition mit Hilfe eines mit der Nockenwelle verbundenen Sensors.

Weiter wird zum technischen Umfeld auf die Deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 060 435 A1 hingewiesen. Aus dieser ist ein adaptives Phasensteller-Steuerhaltetastverhältnissystem für eine Brennkraftmaschine bekannt. Ein Nockenwellensteller-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine umfasst einen Nockenwellenpositionssensor, der auf Grundlage der Position er Nockenwelle ein Signal für eine momentane Nockenwellenposition erzeugt. Ein erster Komparator erzeugt auf Grundlage des Signals für die momentane Nockenwellenposition und einer Kurbelwellenposition ein Nockenwellenpositionssignal. Der zweite Komparator erzeugt auf Grundlage des Signals für eine relative Nockenwellenposition und eines Signals für eine befohlene Nockenwellenposition ein Fehlersignal. Ein Steuermodul bestimmt auf Grundlage eines Brennkraftmaschinenzustandsparameters ein momentanes Steuerhaltetastverhältnis für einen Nockenwellensteller. Das Steuermodul erzeugt außerdem auf Grundlage des Fehlersignals ein Korrektursignal, gleicht auf Grundlage des Korrektursignals das momentane Steuerhaltetastverhältnis ab, um ein Signal für ein befohlenes Tastverhältnis zu erzeugen und erzeugt auf Grundlage des Signals für das befohlene Tastverhältnis ein weiteres Steuerhaltetastverhältnis.
Weiter ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 062 038 A1 eine Vorrichtung zur Fehlererfassung für ein System zur Steuerung/Regelung variabler Ventilsteuerzeiten und -hübe einer Brennkraftmaschine bekannt. Es wird eine Vorrichtung zur Fehlererfassung beschrieben, um eine fehlerhafte Erfassung wegen einer Verschlechterung eines Sensors zu verhindern und dadurch eine Fehlererfassung eines Systems zur Steuerung variabler Ventilsteuerzeiten und -hübe durchzuführen. Die Vorrichtung zur Fehlererfassung erfasst eine Schwingung im Inneren eines Zylinders, erfasst die Schallkomponente eines Setzgeräusches des Ventils aus dem Ausgabesignal des Sensors, bestimmt eine tatsächliche Setzzeit des Ventils aus der Schallkomponente des Setzgeräusches und berechnet eine Sollsetzzeit des Ventils basierend auf einem Wert aus einem erforderlichen Hubbetrag, einem erforderlichen Vorlaufwinkel und einem erforderlichen Öffnungswinkel abhängig von den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine. Die Vorrichtung zur Erfassung korrigiert die tatsächliche Setzzeit hinsichtlich einer stationären Abweichung zwischen der tatsächlichen Setzzeit und der Sollsetzzeit, welche durch eine Verschlechterung des Sensors verursacht wird. Die Vorrichtung zur Erfassung bestimmt einen Fehler des Systems zur Steuerung variabler Ventilsteuerzeiten und -hübe in dem die korrigierte tatsächliche Setzzeit mit der Sollsetzzeit verglichen wird.
Die oben aufgeführten Verfahren zur Ermittlung einer Verdrehstellung einer Nockenwelle bezüglich einer Kurbelwelle sind indirekte Messverfahren. Ein elektrisches Signal kann jedoch funktionsbedingt fehlerbehaftet sein. Somit kann es nicht ohne weiteres zu einer Soll/Ist-Korrekturabweichung nach einer Initialisierung (Start) der Brennkraftmaschine verwendet werden, sprich ein Aufbaufehler in der Winkelzuordnung von Kurbelwelle zu Nockenwelle bzw. eine Kettenlängung kann nicht korrigiert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der in einfacher Weise eine exakte Zuordnung der Drehwinkellage der Nockenwelle zu der Kurbelwelle bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
In vorteilhafter Weise ist das gewonnene Signal ausreichend genau, um basierend darauf aktiv die Steuerzeiten per Nockenwellenversteller zu korrigieren und somit eine Kettenlängung des Nockenwellenantriebs über die Laufzeit auszugleichen. Weiter verschlechtert sich die Performance, der Verbrauch, usw. nicht über die Laufzeit der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Ferner kann dadurch die Steuerzeiteneinstellung ab Herstellwerk, sowie im After-Sales einfacher erfolgen, da die Notwendigkeit der sehr exakten Ersteinstellung entfeinert werden kann.
Drei vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen beschrieben.
So kann der Druck- oder Kraftsensor gemäß Patentanspruch 2 zwischen dem Spielausgleichselement und dem Zwischenelement angeordnet sein.
Weiter kann der Druck- oder Kraftsensor gemäß Patentanspruch 3 zwischen einer Lauffläche des Nockens und dem Zwischenelement angeordnet sein.
In einer dritten Ausführungsvariante kann der Druck- oder Kraftsensor gemäß Patentanspruch 4 zwischen dem Zylinderkopf und einem unteren Federteller angeordnet sein.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer einzigen Figur näher erläutert.

1 zeigt schematisch einen Ventiltrieb mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung.

1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1. Der Ventiltrieb 1 ist in einem Zylinderkopf 8 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, bevorzugt für ein Kraftfahrzeug angeordnet wobei unter Kraftfahrzeug auch ein Einspurfahrzeug verstanden wird. Der Ventiltrieb 1 weist eine Nockenwelle 2 und einen nicht dargestellten Kurbeltrieb mit einer Kurbelwelle auf. Die Nockenwelle 2 ist über ein nicht dargestelltes Endloszugmittel, einer Kette, von der Kurbelwelle antreibbar. Weiter ist eine Phasenlage der Nockenwelle 2, beispielsweise mittels eines Phasenschiebers, wie zum Beispiel eines bekannten Vanossystems, zu der Kurbelwelle veränderbar. Die Nockenwelle 2 weist einen Nocken 3 auf, der über ein Zwischenelement 4 über zumindest eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche mit einem Gaswechselventil 5 in Wirkverbindung steht. Das Zwischenelement 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Rollenschlepphebel, der zylinderkopfseitig auf einem Spielausgleichselement 7, vorzugsweise einem hydraulischen Spielausgleichselement 7 abgestützt ist. Auf der dem Spielausgleichselement 7 abgewandten Seite des Zwischenelements 4 drückt der Nocken 3 der Nockenwelle 2 auf ein Gaswechselventil 5 gegen die Federkraft eines Federelements 11, wobei die Ventilfeder 11 von einem oberen Federteller 10 und einem unteren Federteller 9 gegenüber dem Zylinderkopf 8 abgestützt ist.
Um eine exakte Phasenlage der Nockenwelle 2 gegenüber der nicht dargestellten Kurbelwelle zu detektieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche ein Druck- oder Kraftsensor 6 angeordnet ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Kontaktfläche gemäß Patentanspruch 4 auf dem Zylinderkopf 8 und die zweite Kontaktfläche auf einem unteren Federteller 9 angeordnet. Dies bedeutet, dass der Druck- oder Kraftsensor 6 zwischen dem Zylinderkopf 8 und dem unteren Federteller 9 angeordnet ist. Aufgrund einer Druck- oder Kraftmessung, die beispielsweise von einem nicht dargestellten elektronischen Steuergerät ausgewertet wird, ist nun die exakte Phasenlage zwischen der Nockenwelle 2 und der Kurbelwelle darstellbar.
In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die erste Kontaktfläche gemäß Patentanspruch 2 auf dem Spielausgleichselement 7 und die zweite Kontaktfläche auf dem Zwischenelement 4 angeordnet sein. Dies heißt wiederum dass der Druck- oder Kraftsensor 6 zwischen dem Spielausgleichselement 7 und dem Zwischenelement 4 angeordnet ist.
In einem weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die erste Kontaktfläche gemäß Patentanspruch 3 auf einer Lauffläche des Nockens 3 und die zweite Kontaktfläche auf dem Zwischenelement 4 angeordnet sein. Für diesen Fall bedeutet es, dass der Druck- oder Kraftsensor 6 zwischen dem Nocken 3 und dem Zwischenelement 4 angeordnet ist.
Das elektrische Signal des Druck- oder Kraftsensors 6 ist ausreichend genau, um basierend darauf aktiv die Steuerzeiten mit einem Phasenschieber, wie beispielsweise eines Vanossystems, zu korrigieren und somit eine Kettenlängung über die Laufzeit der Brennkraftmaschine auszugleichen. Damit verschlechtert sich die Performance der Brennkraftmaschine nicht, ebenso der Verbrauch usw.. Ferner kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Steuerzeiteneinstellung des Ventiltriebs im Herstellwerk sowie im After-Sales einfacher erfolgen und die Notwendigkeit der sehr exakten Ersteinstellung entfeinert werden.
Bezugszeichenliste

1.: Ventiltrieb
2.: Nockenwelle
3.: Nocke
4.: Zwischenelement
5.: Gaswechselventil
6.: Druck- oder Kraftsensor
7.: Spielausgleichselement
8.: Zylinderkopf
9.: unterer Federteller
10.: oberer Federteller
11.: Ventilfeder

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 102015103174 A1 [0002]
DE 102008060435 A1 [0003]
DE 102006062038 A1 [0004]

Claims

Brennkraftmaschine mit einem, in einem Zylinderkopf (8) der Brennkraftmaschine angeordneten Ventiltrieb (1) mit einer Nockenwelle (2) und einem Kurbeltrieb mit einer Kurbelwelle, wobei die Nockenwelle (2) über ein Endloszugmittel von der Kurbelwelle antreibbar ist und wobei eine Phasenlage der Nockenwelle (2) zu der Kurbelwelle veränderbar ist, wobei ein Nocken (3) der Nockenwelle (2) über ein Zwischenelement (4) über zumindest eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche mit einem Gaswechselventil (5) in Wirkverbindung ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche ein Druck- oder Kraftsensor (6) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche auf einem Spielausgleichselement (7) und die zweite Kontaktfläche auf dem Zwischenelement (4) ist.
Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche auf einer Lauffläche des Nockens (3) und die zweite Kontaktfläche auf dem Zwischenelement (4) ist.
Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche auf dem Zylinderkopf (8) und die zweite Kontaktfläche auf einem unteren Federteller (9) ist.