DE102018132587A1 - Method for controlling a variable valve train - Google Patents

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Oliver Popp
Michael Pribek
Christian Bauer
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines variablen Ventiltriebs (2) eines Verbrennungsmotors. Damit das Schleppmoment des Verbrennungsmotors bei einem Motorstart schon von Beginn an maximal abgesenkt ist, sieht das Verfahren vor, dass nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors und vor dem Motorstart folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: a) Umschalten oder Vorspannen von Schaltelementen (44) der schaltbaren Schlepphebel (22) mittels der Schaltvorrichtung in ihre Schaltstellung, in welcher die Hubkurven der Sekundärnocken (12a, 12b) mit den Nachhubnocken (18) auf die zugeordneten Gaswechselventile (52) übertragen werden, b) Verdrehen der Nockenwelle (4) mittels des Nockenwellenstellers aus ihrer Ruheposition in mindestens einer Drehrichtung bis in eine Drehwinkellage, bis zu der mindestens ein zuvor nicht umgeschalteter Schlepphebel (22) von einem zugeordneten Schaltfenster des Ventiltriebs erreicht oder überstrichen wird, und c) Rückdrehen der Nockenwelle (4) mittels des Nockenwellenstellers in ihre Ruheposition.The invention relates to a method for controlling a variable valve train (2) of an internal combustion engine. To ensure that the drag torque of the internal combustion engine is reduced to a maximum from the start when the engine is started, the method provides that the following procedural steps are carried out after the internal combustion engine has been switched off and before the engine is started: a) Switching over or pretensioning switching elements (44) of the switchable rocker arms ( 22) by means of the switching device into its switching position, in which the stroke curves of the secondary cams (12a, 12b) are transmitted to the associated gas exchange valves (52) with the secondary lift cams (18), b) turning the camshaft (4) from its rest position by means of the camshaft adjuster in at least one direction of rotation up to an angle of rotation position up to which at least one rocker arm (22) not previously switched over is reached or swept by an associated switching window of the valve train, and c) turning the camshaft (4) back into its rest position by means of the camshaft adjuster.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines variablen Ventiltriebs eines Verbrennungsmotors, der eine Schaltvorrichtung zur Hubumschaltung von schaltbaren Hubübertragungselementen mindestens eines funktionsgleichen Gaswechselventils pro Zylinder von einem Primärnocken einer Nockenwelle auf einen Sekundärnocken aufweist, wobei der Sekundärnocken einen Nachhubnocken aufweist, welcher im Verdichtungstakt des jeweiligen Zylinders wirksam ist, sowie mit einem Nockenwellensteller zur Phasenverstellung der betreffenden Nockenwelle gegenüber einem mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in Triebverbindung befindlichen Nockenwellenrad, mittels dem das Schleppmoment des Verbrennungsmotors beim Motorstart reduziert wird.The invention relates to a method for controlling a variable valve train of an internal combustion engine, which has a switching device for the stroke switching of switchable stroke transmission elements of at least one functionally identical gas exchange valve per cylinder from a primary cam of a camshaft to a secondary cam, the secondary cam having an after-lift cam which is in the compression stroke of the respective cylinder is effective, as well as with a camshaft adjuster for phase adjustment of the camshaft in relation to a camshaft gear that is in drive connection with the crankshaft of the internal combustion engine, by means of which the drag torque of the internal combustion engine is reduced when the engine is started.

Bei dem Verbrennungsmotor wird von einem im Viertaktbetrieb arbeitenden Verbrennungskolbenmotor ausgegangen, der separate Nockenwellen zur Betätigung seiner Gaswechselventile aufweist, also mit mindestens einer Einlassnockenwelle zur Betätigung von Einlassventilen und mit mindestens einer Auslassnockenwelle zur Betätigung von Auslassventilen versehen ist. Mindestens eine der Nockenwellen weist für mindestens ein Gaswechselventil pro Zylinder mindestens einen Primärnocken mit einem Haupthubnocken und mindestens einen Sekundärnocken mit einem Haupthubnocken und einem Nachhubnocken auf. Der Nachhubnocken ist jeweils umfangsseitig derart auf dem Sekundärnocken angeordnet oder ausgebildet, dass das jeweilige Gaswechselventil im Verdichtungstakt des betreffenden Zylinders geöffnet wird.The internal combustion engine is based on a four-stroke internal combustion engine which has separate camshafts for actuating its gas exchange valves, i.e. is provided with at least one intake camshaft for actuating intake valves and with at least one exhaust camshaft for actuating exhaust valves. At least one of the camshafts has at least one primary cam with a main lifting cam and at least one secondary cam with a main lifting cam and a post-lifting cam for at least one gas exchange valve per cylinder. The secondary lift cam is arranged or formed on the circumferential side of the secondary cam in such a way that the respective gas exchange valve is opened in the compression stroke of the relevant cylinder.

Die Schaltvorrichtung zur Hubumschaltung der schaltbaren Hubübertragungselemente weist bevorzugt einen einzigen elektrischen Aktuator auf, etwa einen Elektromotor oder einen Elektromagneten, mittels dem die Schaltelemente der Hubübertragungselemente in einem einzigen Schaltvorgang entweder in eine Schaltstellung umschaltbar sind, wenn die zugeordneten Nocken der Nockenwelle gerade in ihrem Grundkreis oder an ihren Haupthubnocken abgegriffen werden, oder mittels zugeordnete Federelemente in Schaltrichtung vorspannbar sind, wenn einer der beiden Nocken gerade außerhalb seines Grundkreises oder seines Haupthubnockens abgegriffen wird. Die Umschaltung der zunächst nicht in ihre Schaltstellung verschobenen Schaltelemente erfolgt dann bei einer weiteren Drehung der Nockenwelle. Entsprechende Schaltvorrichtungen eines variablen Ventiltriebs sind beispielsweise aus der US 2017/0198613 A1 und der DE 10 2017 101 792 B4 bekannt.The switching device for changing the stroke of the switchable stroke transmission elements preferably has a single electrical actuator, for example an electric motor or an electromagnet, by means of which the switching elements of the stroke transmission elements can be switched over to a switching position in a single switching operation if the assigned cams of the camshaft are just in their base circle or can be tapped at their main lifting cams, or can be pretensioned in the switching direction by means of assigned spring elements if one of the two cams is tapped just outside its base circle or its main lifting cam. The switching elements that are not initially shifted into their switching position are then switched over when the camshaft is rotated further. Corresponding switching devices of a variable valve train are for example from the US 2017/0198613 A1 and the DE 10 2017 101 792 B4 known.

Der Nockenwellensteller zur Phasenverstellung der Nockenwelle ist bevorzugt ebenfalls elektrisch betreibbar, also über einen Elektromotor oder einen Elektromagneten verstellbar. Ein entsprechender elektromechanischer Nockenwellensteller ist beispielsweise in der DE 11 2004 001 754 B4 beschrieben.The camshaft adjuster for phase adjustment of the camshaft is preferably also electrically operable, that is to say adjustable via an electric motor or an electromagnet. A corresponding electromechanical camshaft actuator is, for example, in the DE 11 2004 001 754 B4 described.

Gegenüber hydraulisch wirksamen Aktuatoren zur Umschaltung schaltbarer Schlepphebel und hydraulischen Nockenwellenstellern ist die Energieversorgung und die Steuerung von Elektromotoren und Elektromagneten einfacher, platzsparender sowie kostengünstiger realisierbar, da damit die Verwendung kostenintensiver Hochdruckspeicher und häufig störungsanfälliger Steuerungsventile vermieden wird.Compared to hydraulically active actuators for switching switchable rocker arms and hydraulic camshaft actuators, the energy supply and the control of electric motors and electromagnets can be implemented more easily, in a space-saving and more cost-effective manner, since this avoids the use of costly high-pressure accumulators and frequently fault-prone control valves.

Moderne Kraftfahrzeuge, die als Antriebsquelle nur einen Verbrennungsmotor aufweisen, sind häufig mit einer Start/Stopp-Einrichtung ausgerüstet, durch die der Verbrennungsmotor bei Fahrzeugstillstand, zum Beispiel bei Ampelstopps, sowie im Schubbetrieb und bei einer antriebslosen Vorwärtsfahrt zur Kraftstoffeinsparung sowie zur Reduzierung von Schadstoffemissionen abgeschaltet wird. Ebenso wird der Verbrennungsmotor bei Fahrzeugen mit parallelem Hybridantrieb, die wechselweise verbrennungsmotorisch oder elektromotorisch angetrieben werden können, beim Übergang in den Elektrofahrmodus, bei Fahrzeugstillstand sowie im Schubbetrieb und einer antriebslosen Vorwärtsfahrt abgeschaltet. Entsprechend häufig muss der Verbrennungsmotor auch wieder gestartet werden, welches mit einer hohen Belastung eines elektrischen Startermotors oder eines Starter-Generators verbunden ist sowie eine hohe Ladekapazität des zugeordneten elektrischen Akkumulators erfordert. Bei den Fahrzeugherstellern besteht daher ein großes Interesse daran, das Schleppmoment des Verbrennungsmotors beim Motorstart so gering wie möglich zu halten.Modern motor vehicles, which have only one internal combustion engine as the drive source, are often equipped with a start / stop device, by means of which the internal combustion engine is switched off when the vehicle is at a standstill, for example at traffic light stops, as well as in overrun mode and when driving without propulsion to save fuel and reduce pollutant emissions becomes. Likewise, the combustion engine in vehicles with a parallel hybrid drive, which can be driven alternately by internal combustion engine or electric motor, is switched off when changing to electric driving mode, when the vehicle is at a standstill and in overrun mode and when there is no drive forward. The internal combustion engine, which is associated with a high load on an electric starter motor or a starter generator and also requires a high charging capacity of the associated electric accumulator, must accordingly be started again frequently. There is therefore great interest among vehicle manufacturers in keeping the drag torque of the internal combustion engine when starting the engine as low as possible.

Aus der DE 10 2017 104 629 A1 ist ein variabler Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors bekannt, dessen Schaltvorrichtung mehrere schaltbare Schlepphebel umfasst. Die Schlepphebel weisen jeweils einen Innenhebel zum Abgriff eines Primärnockens einer Nockenwelle und einen Außenhebel zum Abgriff von zwei axial beidseitig des Primärnockens auf der Nockenwelle angeordneten Sekundärnocken auf. In einer möglichen Anwendung des Ventiltriebs weisen die Sekundärnocken jeweils zusätzlich zu einem Haupthubnocken einen Nachhubnocken auf, der umfangsseitig derart angeordnet ist, dass die zugeordneten Gaswechselventile im umgeschalteten Zustand der Schlepphebel, in dem die Außenhebel mit den Innenhebeln der Schlepphebel gekoppelt sind, im Verdichtungshub der Zylinder geöffnet werden. Die Umschaltung der Schlepphebel erfolgt vor oder zu Beginn eines Motorstarts, wobei die Nachhubnocken im Verdichtungstakt der Zylinder eine Dekompression der Arbeitsräume bewirken und somit für ein geringeres Schleppmoment des Verbrennungsmotors während des Motorstarts sorgen.From the DE 10 2017 104 629 A1 a variable valve train of an internal combustion engine is known, the switching device of which comprises a plurality of switchable rocker arms. The rocker arms each have an inner lever for tapping a primary cam of a camshaft and an outer lever for tapping two secondary cams arranged axially on both sides of the primary cam on the camshaft. In one possible application of the valve train, the secondary cams each have, in addition to a main lift cam, a secondary lift cam which is arranged on the circumferential side in such a way that the assigned gas exchange valves in the switched state of the rocker arm, in which the outer levers are coupled to the inner levers of the rocker arms, in the compression stroke of the cylinders be opened. The rocker arms are switched over before or at the start of an engine start, the post-lifting cams decompressing the work spaces in the compression stroke of the cylinders thus ensure a lower drag torque of the internal combustion engine during engine start.

Nachteilig an diesem bekannten Steuerungsverfahren ist jedoch, dass die Umschaltung der schaltbaren Schlepphebel nicht vollständig vor dem Motorstart durchgeführt werden kann, weil die betreffende Nockenwelle beim Abstellen des Verbrennungsmotors meistens in einer Drehposition stehen bleibt, in der nicht alle Primär- und Sekundärnocken von den Innenhebeln und Außenhebeln der zugeordneten Schlepphebel in ihrem Grundkreis oder an ihren Haupthubnocken abgegriffen werden, also nicht alle Schlepphebel sofort umgeschaltet werden können. Bei einem Motorstart ist daher mindestens eine volle Umdrehung der Nockenwelle beziehungsweise zwei Umdrehungen der Kurbelwelle erforderlich, bevor alle Schlepphebel umgeschaltet sind und die Dekompression im Verdichtungstakt bei allen Zylindern wirksam ist. Der Schleppwiderstand des Verbrennungsmotors ist somit zu Beginn eines Motorstarts relativ hoch und wird erst nach einigen Motorumdrehungen abgesenkt.A disadvantage of this known control method, however, is that the switchable rocker arms cannot be completely switched over before the engine is started because the camshaft in question usually remains in a rotational position when the internal combustion engine is switched off, in which not all primary and secondary cams of the inner levers and External levers of the assigned rocker arms can be tapped in their base circle or on their main lift cams, i.e. not all rocker arms can be switched over immediately. When starting the engine, at least one full revolution of the camshaft or two revolutions of the crankshaft is therefore required before all rocker arms are switched over and decompression in the compression stroke is effective for all cylinders. The drag resistance of the internal combustion engine is therefore relatively high at the start of an engine start and is only lowered after a few engine revolutions.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines variablen Ventiltriebs der eingangs genannten Art vorzustellen, mit dem der Schleppwiderstand eines Verbrennungsmotors bei einem Motorstart schon von Beginn an maximal abgesenkt ist.The present invention was therefore based on the object of presenting a method for controlling a variable valve train of the type mentioned at the outset, with which the drag resistance of an internal combustion engine is reduced to a maximum from the start when the engine is started.

Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors und vor dem Motorstart folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

  1. a) Umschalten oder Vorspannen von Schaltelementen der schaltbaren Schlepphebel mittels der Schaltvorrichtung in ihre Schaltstellung, in welcher die Hubkurven der Sekundärnocken mit den Nachhubnocken auf die zugeordneten Gaswechselventile übertragen werden,
  2. b) Verdrehen der Nockenwelle mittels des Nockenwellenstellers aus ihrer Ruheposition in mindestens einer Drehrichtung bis in eine Drehwinkellage, bis zu der mindestens ein zuvor nicht umgeschalteter Schlepphebel von einem zugeordneten Schaltfenster des Ventiltriebs erreicht oder überstrichen wird, und
  3. c) Rückdrehen der Nockenwelle mittels des Nockenwellenstellers in ihre Ruheposition.
This object is achieved in connection with the features of the preamble of claim 1 in that the following method steps are carried out after the internal combustion engine has been switched off and before the engine is started:
  1. a) switching or pretensioning of switching elements of the switchable rocker arms by means of the switching device into their switching position, in which the stroke curves of the secondary cams are transmitted to the associated gas exchange valves with the secondary lift cams,
  2. b) rotating the camshaft by means of the camshaft adjuster from its rest position in at least one direction of rotation to an angle of rotation position up to which at least one rocker arm not previously switched is reached or swept by an associated switching window of the valve train, and
  3. c) turning the camshaft back into its rest position by means of the camshaft adjuster.

Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Steuerung eines variablen Ventiltriebs eines Verbrennungsmotors, der eine Schaltvorrichtung zur Hubumschaltung von schaltbaren Hubübertragungselementen mindestens eines funktionsgleichen Gaswechselventils pro Zylinder von einem Primärnocken einer Nockenwelle auf einen Sekundärnocken aufweist, wobei der Sekundärnocken einen Nachhubnocken aufweist, welcher im Verdichtungstakt des jeweiligen Zylinders wirksam ist, sowie mit einem Nockenwellensteller zur Phasenverstellung der betreffenden Nockenwelle gegenüber einem mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in Triebverbindung befindlichen Nockenwellenrad, mittels dem das Schleppmoment des Verbrennungsmotors beim Motorstart reduziert wird.The invention accordingly relates to a method for controlling a variable valve train of an internal combustion engine, which has a switching device for switching the stroke of switchable stroke transmission elements of at least one functionally identical gas exchange valve per cylinder from a primary cam of a camshaft to a secondary cam, the secondary cam having a post-cam which is in the compression stroke of the respective one Cylinder is effective, and with a camshaft adjuster for phase adjustment of the camshaft in relation to a camshaft gear that is in drive connection with the crankshaft of the internal combustion engine, by means of which the drag torque of the internal combustion engine is reduced when the engine is started.

Mit dem Abstellen des Verbrennungsmotors bleiben der Ventiltrieb und die Nockenwelle mit den Primär- und Sekundärnocken in einer beliebigen Ruheposition stehen, in welcher die meisten schaltbaren Schlepphebel umschaltbar sind. Die genaue Lage der Ruheposition der Nockenwelle ist jedoch absolut und relativ zu dem Nockenwellenrad unbekannt, weil die üblichen Nockenwellen- und Kurbelwellensensoren eine Mindestdrehzahl der jeweiligen Welle erfordern und bei einem Motorstillstand nicht wirksam sind. Die Schlepphebel sind dann schaltbar, wenn die Primär- und Sekundärnocken der Nockenwelle gerade von den Abgriffelementen der Primär- und Sekundärhebel der Schlepphebel jeweils an ihrem Grundkreis oder an ihrem Haupthubnocken abgegriffen werden. Somit werden diese Schlepphebel mit der Umschaltung der Schaltvorrichtung durch die Verschiebung jeweils eines Schaltelementes in seine Schaltstellung sofort umgeschaltet, und bei einer Drehung der Nockenwelle werden dann die Hubkurven des jeweiligen Sekundärnockens mit dem Nachhubnocken auf die zugeordneten Gaswechselventile übertragen.When the internal combustion engine is switched off, the valve train and the camshaft with the primary and secondary cams remain in any rest position in which most of the switchable rocker arms can be switched. The exact position of the rest position of the camshaft is however absolutely and relative to the camshaft sprocket unknown, because the usual camshaft and crankshaft sensors require a minimum speed of the respective shaft and are not effective when the engine is stopped. The rocker arms are switchable when the primary and secondary cams of the camshaft are being tapped off by the tapping elements of the primary and secondary levers of the rocker arms on their base circle or on their main lift cam. Thus, these rocker arms are immediately switched with the switching device by shifting one switching element into its switching position, and when the camshaft rotates, the lift curves of the respective secondary cam are then transferred to the associated gas exchange valves with the lift cam.

Mindestens einer der schaltbaren Schlepphebel kann aber in der Ruheposition der Nockenwelle gerade nicht umschaltbar sein, weil der zugeordnete Sekundärnocken der Nockenwelle durch den Sekundärhebel des Schlepphebels gerade an seinem Nachhubnocken abgegriffen wird und somit an dem Schlepphebel ein Differenzhub zwischen dem Primärhebel und dem Sekundärhebel vorliegt. Dieser Differenzhub wird erfindungsgemäß zumindest zeitweise dadurch aufgehoben, dass die Nockenwelle mittels des Nockenwellenstellers aus ihrer Ruheposition in mindestens einer Drehrichtung bis in eine Drehwinkellage verdreht wird, bis zu welcher der zuvor nicht umgeschaltete Schlepphebel von einem zugeordneten Schaltfenster des Ventiltriebs erreicht oder überstrichen wird. Wenn das Schaltfenster den betreffenden Schlepphebel erreicht oder durchfährt erfolgt die Umschaltung des Schlepphebels durch ein beim Umschalten der Schaltvorrichtung gespanntes, auf das zugeordnete Schaltelement wirksames Federelement. Abschließend wird die Nockenwelle mittels des Nockenwellenstellers wieder in ihre Ruheposition zurückgedreht, damit diese eine bezüglich der Stillstandposition des Kurbeltriebs des Verbrennungsmotors günstige Startposition für den nächsten Motorstart aufweist.At least one of the switchable rocker arms may not be switchable in the rest position of the camshaft because the assigned secondary cam of the camshaft is being tapped by its secondary lift cam by the secondary lever of the rocker arm and thus there is a differential stroke between the primary lever and the secondary lever on the rocker arm. This differential stroke is at least temporarily canceled according to the invention in that the camshaft is rotated by means of the camshaft adjuster from its rest position in at least one direction of rotation to an angle of rotation position up to which the rocker arm not previously switched is reached or swept by an associated switching window of the valve train. When the switching window reaches or passes through the rocker arm in question, the rocker arm is switched over by a spring element that is tensioned when the switching device is switched over and is effective on the assigned switching element. Finally, the camshaft is turned back into its rest position by means of the camshaft adjuster so that it has a starting position for the next engine start that is favorable with respect to the standstill position of the crank mechanism of the internal combustion engine.

Da mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens alle schaltbaren Schlepphebel schon vor dem nächsten Motorstart umgeschaltet sind, werden die Arbeitsräume aller Zylinder bei einem Motorstart von Beginn an im Verdichtungstakt dekomprimiert, was zu einem niedrigeren Schleppmoment des Verbrennungsmotors und somit zu einer geringeren Belastung des Starters oder Starter-Generators sowie des Akkumulators führt. Since with the implementation of the method according to the invention all switchable rocker arms are switched over before the next engine start, the working spaces of all cylinders are decompressed in the compression stroke from the start when the engine is started, which leads to a lower drag torque of the internal combustion engine and thus to a lower load on the starter or starter Generator and the accumulator leads.

Wenn der Nockenwellensteller in beide Drehrichtungen verstellbar ist oder verstellt werden soll, ist vorgesehen, dass die Nockenwelle mittels des Nockenwellenstellers zunächst um die halbe Winkelbreite des Nachhubnockens in eine erste Drehrichtung gedreht wird, dann um die ganze Winkelbreite des Nachhubnockens in die Gegendrehrichtung gedreht wird, und abschließend um die halbe Winkelbreite des Nachhubnockens in der ersten Drehrichtung in ihre Ruheposition zurückgedreht wird. Da die ungünstigste Stillstandposition des Ventiltriebs in diesem Fall so liegt, dass der betreffende Sekundärnocken gerade in der Mitte des Nachhubnockens von dem Abgriffelement des Sekundärhebels abgegriffen wird, ist die Umschaltung des betreffenden Schlepphebels durch die Verdrehung der Nockenwelle in beide Drehrichtungen um jeweils die halbe Winkelbreite des Nachhubnockens sichergestellt.If the camshaft adjuster is adjustable or is to be adjusted in both directions of rotation, it is provided that the camshaft is first rotated by the camshaft adjuster by half the angular width of the secondary lift cam in a first direction of rotation, then rotated in the opposite direction by the entire angular width of the secondary lift cam, and is then turned back to its rest position by half the angular width of the secondary lift cam in the first direction of rotation. Since the most unfavorable standstill position of the valve drive in this case is such that the secondary cam in question is picked up by the tapping element of the secondary lever just in the middle of the secondary lift cam, the rocker arm in question is switched by rotating the camshaft in both directions of rotation by half the angular width of the Nachhubnockens ensured.

Wenn der Nockenwellensteller nur in eine Drehrichtung verstellbar ist oder verstellt werden soll, ist dagegen vorgesehen, dass die Nockenwelle mittels des Nockenwellenstellers zunächst um die Winkelbreite des Nachhubnockens in ihrer Hauptdrehrichtung, also in Richtung „spät“, gedreht wird, und abschließend um die Winkelbreite des Nachhubnockens entgegen ihrer Hauptdrehrichtung in ihre Ruheposition zurückgedreht wird. Da die ungünstigste Stillstandposition des Ventiltriebs in diesem Fall so liegt, dass der betreffende Sekundärnocken gerade am Anfang des Nachhubnockens von dem Abgriffelement des Sekundärhebels abgegriffen wird, ist die Umschaltung des betreffenden Schlepphebels durch die Verdrehung der Nockenwelle um die Winkelbreite des Nachhubnockens sichergestellt. Durch die Drehung der Nockenwelle in Richtung „spät“ und zurück wird eine Kollision eines geöffneten Gaswechselventils mit dem Kolben des betreffenden Zylinders zuverlässig verhindert.On the other hand, if the camshaft adjuster is adjustable or should only be adjusted in one direction of rotation, it is provided that the camshaft adjuster is first rotated by the angular width of the secondary lift cam in its main direction of rotation, that is to say "late", and finally by the angular width of the Nachhubnockens is rotated counter to their main direction of rotation in their rest position. Since the most unfavorable standstill position of the valve drive in this case is such that the secondary cam in question is picked up by the tapping element of the secondary lever just at the beginning of the secondary lift cam, the rocker arm concerned is switched by the rotation of the camshaft by the angular width of the secondary lift cam. The rotation of the camshaft in the "late" and back direction reliably prevents an open gas exchange valve from colliding with the piston of the relevant cylinder.

Da der Nockenwellensteller mit der Nockenwelle beim Abstellen des Verbrennungsmotors innerhalb seines durch zwei Endanschläge begrenzten Schwenkbereiches in einer beliebigen Stellposition stehen bleiben kann, ist es möglich, dass die Nockenwelle von dem Nockenwellensteller nicht in vollem Umfang über den vorgesehenen Drehwinkelbereich gedreht werden kann, sondern der Nockenwellensteller vorher einen Endanschlag erreicht. Es ist daher vorgesehen, dass die Nockenwelle jeweils nur bis zu dem betreffenden Endanschlag des Nockenwellenstellers gedreht wird, wenn dieser Endanschlag vor der Endposition des vorgesehenen Drehwinkelbereichs erreicht wird. Diese Vorgehensweise ist sinnvoll, da die der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechende Drehwinkellage beim Verdrehen der Nockenwelle dennoch von dem Schaltfenster des betreffenden Schlepphebels überstrichen oder erreicht werden kann. Falls dies nicht zutrifft, ist der Schleppwiderstand des Verbrennungsmotors zu Beginn des nachfolgenden Motorstarts zunächst um den Kompressionswiderstand dieses Zylinders erhöht.Since the camshaft adjuster with the camshaft can remain in any desired position within the swiveling range limited by two end stops when the internal combustion engine is switched off, it is possible that the camshaft adjuster cannot rotate the camshaft completely over the intended angle of rotation range, but the camshaft adjuster previously reached an end stop. It is therefore provided that the camshaft is only rotated up to the relevant end stop of the camshaft adjuster if this end stop is reached before the end position of the intended range of rotation angles. This procedure makes sense, since the rotational angle position corresponding to the standstill position of the crank drive when the camshaft is rotated can nevertheless be swept or reached by the shift window of the relevant rocker arm. If this is not the case, the drag resistance of the internal combustion engine is initially increased by the compression resistance of this cylinder at the beginning of the subsequent engine start.

In einer möglichen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors und vor dem Motorstart die Drehwinkellagen der Nockenwelle und des Nockenwellenrades oder der Kurbelwelle mittels bei Motorstillstand wirksamen Drehwinkelsensoren erfasst und abgespeichert werden. Da die erforderliche Drehrichtung und der Winkelabstand zwischen dem nächstgelegenen Schaltfenster des mindestens einen zuvor nicht umgeschalteten Schlepphebels sowie der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage dadurch ermittelbar und somit bekannt sind, wird die Nockenwelle mittels des Nockenwellenstellers zunächst um den Winkelabstand zwischen dem Schaltfenster des zuvor nicht umgeschalteten Schlepphebels und der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage in die betreffende Drehrichtung gedreht sowie abschließend um denselben Drehwinkel in der Gegendrehrichtung in ihre Ruheposition zurückgedreht. Da die der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechende Drehwinkellage durch das Drehen der Nockenwelle nun gezielt mit dem Schaltfenster des betreffenden Schlepphebels angefahren wird, ergeben sich weniger und/oder kürzere Drehwinkel der Nockenwelle durch den Nockenwellensteller, was insgesamt zu einem schnelleren Umschalten aller Schlepphebel führt.In a possible development of the method according to the invention, it is provided that after the internal combustion engine is switched off and before the engine is started, the rotational angle positions of the camshaft and the camshaft gear or the crankshaft are recorded and stored by means of rotational angle sensors which are effective when the engine is at a standstill. Since the required direction of rotation and the angular distance between the closest shift window of the at least one rocker arm not previously switched over and the angular position corresponding to the standstill position of the crank mechanism can thus be determined and are thus known, the camshaft adjuster is first adjusted by the angular distance between the shift window of the previously not shifted The rocker arm and the angle of rotation position corresponding to the standstill position of the crank mechanism are rotated in the respective direction of rotation and finally rotated back to their rest position by the same angle of rotation in the opposite direction of rotation. Since the rotational angle position corresponding to the standstill position of the crank drive is now approached specifically by the camshaft of the relevant rocker arm by turning the camshaft, there are fewer and / or shorter rotational angles of the camshaft by the camshaft adjuster, which leads to a faster changeover of all rocker arms overall.

Wenn, was zum Beispiel bei einem Reihenfünfzylindermotor möglich ist, zwei zuvor nicht umgeschaltete Schlepphebel vorliegen, deren Schaltfenster sich in derselben Drehrichtung zu der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage befinden, wird die Nockenwelle mittels des Nockenwellenstellers zunächst um den Winkelabstand des am weitesten entfernten Schaltfensters dieser Schlepphebel in die betreffende Drehrichtung gedreht und abschließend um denselben Drehwinkel in der Gegendrehrichtung in ihre Ruheposition zurückgedreht. Die der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechende Drehwinkellage wird dabei zwangsläufig von dem näherliegenden Schaltfenster des anderen Schlepphebels überstrichen, wodurch auch dieser Schlepphebel umgeschaltet wird. If, which is possible with a five-cylinder in-line engine, for example, there are two rocker arms that have not been switched before and whose shift windows are in the same direction of rotation as the angular position corresponding to the standstill position of the crank drive, the camshaft adjuster is initially moved by the angular distance of the most distant shift window of the latter Turn the rocker arm in the relevant direction of rotation and then turn it back to its rest position by the same angle of rotation in the opposite direction of rotation. The rotational angle position corresponding to the standstill position of the crank mechanism is inevitably swept over by the closer shift window of the other rocker arm, whereby this rocker arm is also switched over.

Wenn, was zum Beispiel bei einem Reihenfünfzylindermotor ebenfalls möglich ist, zwei zuvor nicht umgeschaltete Schlepphebel vorliegen, deren Schaltfenster sich in entgegengesetzten Drehrichtungen zu der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage befinden, wird die Nockenwelle mittels des Nockenwellenstellers zunächst um den Winkelabstand des in einer ersten Drehrichtung liegenden Schaltfensters des einen Schlepphebels in diese Drehrichtung gedreht, dann um diesen Drehwinkel und den Winkelabstand des in der Gegendrehrichtung liegenden Schaltfensters des anderen Schlepphebels in die Gegendrehrichtung gedreht, und abschließend um den letzten Winkelabstand in der ersten Drehrichtung in ihre Ruheposition zurückgedreht.If, which is also possible with a straight five-cylinder engine, for example, there are two rocker arms that have not previously been switched over and whose shift windows are in opposite directions of rotation to the angular position corresponding to the standstill position of the crank drive, the camshaft is first adjusted by the angular distance of the camshaft adjuster in a first direction of rotation lying switching window of one rocker arm rotated in this direction of rotation, then rotated by this angle of rotation and the angular distance of the switching window of the other rocker arm lying in the opposite direction of rotation in the opposite direction of rotation, and finally turned back to its rest position by the last angular distance in the first direction of rotation.

Falls der Winkelabstand zu dem Schaltfenster eines der betreffenden Schlepphebel außerhalb eines der Endanschläge des Nockenwellenstellers liegt, wird die jeweilige Drehung der Nockenwelle bis zum Erreichen der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage unterlassen. Der Schleppwiderstand des Verbrennungsmotors zu Beginn eines nachfolgenden Motorstarts ist dann zunächst um den Kompressionswiderstand dieses Zylinders erhöht. Wenn sich die Schaltfenster von zwei zuvor nicht umgeschalteten Schlepphebeln in derselben Drehrichtung zu der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage befinden, wird die Nockenwelle in diesem Fall mittels des Nockenwellenstellers zunächst um den Winkelabstand des nächstliegenden Schaltfensters dieser Schlepphebel zu der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage in die betreffende Drehrichtung gedreht und abschließend um denselben Drehwinkel in der Gegendrehrichtung in ihre Ruheposition zurückgedreht. Sofern sich die Schaltfenster von zwei zuvor nicht umgeschalteten Schlepphebeln in entgegengesetzten Drehrichtungen zu der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage befinden, wird die Nockenwelle in diesem Fall mittels des Nockenwellenstellers nur zunächst um den Winkelabstand des Schaltfensters des anderen Schlepphebels zu der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage in die betreffende Drehrichtung gedreht und abschließend um denselben Drehwinkel in der Gegendrehrichtung in ihre Ruheposition zurückgedreht.If the angular distance to the shift window of one of the rocker arms in question lies outside one of the end stops of the camshaft actuator, the respective rotation of the camshaft is omitted until the rotational angle position corresponding to the standstill position of the crank drive is omitted. The drag resistance of the internal combustion engine at the beginning of a subsequent engine start is then initially increased by the compression resistance of this cylinder. If the shift windows of two rocker arms not previously switched are in the same direction of rotation to the rotational angle position corresponding to the standstill position of the crank drive, in this case the camshaft is first moved by the camshaft adjuster by the angular distance of the closest shift window of these finger levers to the rotational angle position corresponding to the standstill position of the crank drive in the relevant direction of rotation rotated and finally rotated back to the rest position by the same angle of rotation in the opposite direction. If the shift windows of two rocker arms not previously switched are in opposite directions of rotation to the rotational angle position corresponding to the standstill position of the crank drive, in this case the camshaft is only moved by the camshaft adjuster by the angular distance of the shift window of the other finger lever to the rotational angle position corresponding to the standstill position of the crank drive rotated in the relevant direction of rotation and finally rotated back to the rest position by the same angle of rotation in the opposite direction of rotation.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. In dieser zeigt

  • 1a Ventilhubkurven eines Verbrennungsmotors mit einer ersten Stillstandposition des Kurbeltriebs in einem Diagramm,
  • 1b die Ventilhubkurven des Verbrennungsmotors gemäß 1a mit einer zweiten Stillstandposition des Kurbeltriebs in einem Diagramm,
  • 1c die Ventilhubkurven des Verbrennungsmotors gemäß 1a und 1b mit einer Verstellung der Nockenwelle mit einem Schaltfenster eines Schlepphebels in die der zweiten Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechende Drehwinkellage in einem Diagramm,
  • 2a eine Nockenwelle und einen schaltbaren Schlepphebel eines variablen Ventiltriebs in einer ersten Drehwinkellage der Nockenwelle in einer axialen Seitenansicht,
  • 2b die Nockenwelle und den schaltbaren Schlepphebel gemäß 2a in der ersten Drehwinkellage der Nockenwelle in einer radialen Seitenansicht,
  • 3a die Nockenwelle und den schaltbaren Schlepphebel gemäß 2a und
  • 2b in einer zweiten Drehwinkellage der Nockenwelle in einer axialen Seitenansicht, und
  • 3b die Nockenwelle und den schaltbaren Schlepphebel gemäß den 2a bis 3a in der zweiten Drehwinkellage der Nockenwelle in einer radialen Seitenansicht.
To further clarify the invention, the description is accompanied by a drawing with an embodiment. In this shows
  • 1a Valve lift curves of an internal combustion engine with a first standstill position of the crank mechanism in a diagram,
  • 1b the valve lift curves of the internal combustion engine according to 1a with a second standstill position of the crank mechanism in a diagram,
  • 1c the valve lift curves of the internal combustion engine according to 1a and 1b with an adjustment of the camshaft with a shift window of a rocker arm to the rotational angle position corresponding to the second standstill position of the crank drive in a diagram,
  • 2a a camshaft and a switchable rocker arm of a variable valve train in a first rotational angle position of the camshaft in an axial side view,
  • 2 B the camshaft and the switchable rocker arm according to 2a in the first angular position of the camshaft in a radial side view,
  • 3a the camshaft and the switchable rocker arm according to 2a and
  • 2 B in a second angular position of the camshaft in an axial side view, and
  • 3b the camshaft and the switchable rocker arm according to 2a to 3a in the second rotational angle position of the camshaft in a radial side view.

Die nachfolgende Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines variablen Ventiltriebs 2 erfolgt beispielhaft anhand eines Vierzylinder-Reihenmotors, dessen Einlassventile und Auslassventile über separate Nockenwellen, nämlich eine Einlassnockenwelle 4 und eine Auslassnockenwelle, betätigt werden. In den 2a bis 3b ist dieser Ventiltrieb 2 mit zwei unterschiedlichen Drehwinkellagen der Einlassnockenwelle 4 jeweils ausschnittsweise in einer axialen und einer radialen Seitenansicht abgebildet.The following explanation of the inventive method for controlling a variable valve train 2nd is carried out, for example, using a four-cylinder in-line engine, its intake valves and exhaust valves via separate camshafts, namely an intake camshaft 4th and an exhaust camshaft. In the 2a to 3b is this valve train 2nd with two different angles of rotation of the intake camshaft 4th each shown in sections in an axial and a radial side view.

Die Einlassnockenwelle 4 weist für mindestens ein Einlassventil 52 pro Zylinder jeweils einen Primärnocken 6 mit einem Grundkreis 8 und einem Haupthubnocken 10 sowie zwei axial beidseitig des Primärnockens 6 angeordnete Sekundärnocken 12a, 12b mit jeweils einem Grundkreis 14, einem Haupthubnocken 16 und einem Nachhubnocken 18 auf. Der Nachhubnocken 18 ist dem Haupthubnocken in der Hauptdrehrichtung 20 der Einlassnockenwelle 4 umfangsseitig derart nachgeordnet, dass das Einlassventil 52 im Verdichtungstakt des jeweiligen Zylinders geöffnet wird. Die Primär- und Sekundärnocken 6, 12a, 12b stehen jeweils über einen schaltbaren Schlepphebel 22 mit dem zugeordneten Einlassventil 52 in Stellverbindung beziehungsweise sind über diesen mit dem zugeordneten Einlassventil 52 in Stellverbindung bringbar.The intake camshaft 4th points for at least one inlet valve 52 one primary cam per cylinder 6 with a base circle 8th and a main lift cam 10th and two axially on both sides of the primary cam 6 arranged secondary cams 12a , 12b with one base circle each 14 , a main lifting cam 16 and a post lift cam 18th on. The post lift cam 18th is the main lifting cam in the main direction of rotation 20th the intake camshaft 4th arranged on the circumference in such a way that the inlet valve 52 is opened in the compression stroke of the respective cylinder. The primary and secondary cams 6 , 12a , 12b each have a switchable rocker arm 22 with the assigned inlet valve 52 in actuating connection or via this with the assigned inlet valve 52 connectable.

Die schaltbaren Schlepphebel 22 weisen jeweils einen als Primärhebel wirksamen Innenhebel 24 und einen als Sekundärhebel wirksamen Außenhebel 26 auf. Der Innenhebel 24 ist weitgehend rahmenförmig ausgebildet und auf seiner Unterseite endseitig an einem in eine Lagerbohrung eines hier nicht abgebildeten Zylinderkopfes eingesetzten Abstützelements 60 mit integriertem hydraulischen Ventilspielausgleichselement sowie gegenüberliegend an dem Ventilschaft 54 des zugeordneten Einlassventils 52 abgestützt. Das Einlassventil 52 ist über eine als Schraubenfeder ausgebildete Ventilfeder 58, die an einem an dem Ventilschaft 54 befestigten Federteller 56 abgestützt ist, in Schließrichtung, also in der Zeichnung nach oben, mit einer Federkraft belastet. Auf seiner Oberseite steht der Innenhebel 24 über ein als drehbar gelagerte Rolle ausgebildetem Abgriffelement 28 mit dem zugeordneten Primärnocken 6 der Nockenwelle 4 in Abgriffkontakt. Der Außenhebel 26 weist eine den Primärhebel 24 umgreifende rahmenförmige Gestalt auf und ist über einen ventilseitig angeordneten Gelenkbolzen 48 schwenkbar an dem Primärhebel 24 gelagert. Als Abgriffelemente 36a, 36b weist der Sekundärhebel 26 beidseitig jeweils einen stegförmigen Vorsprung mit jeweils einer nach oben konvex gewölbten äußeren Gleitfläche 38a, 38b auf.The switchable rocker arms 22 each have an inner lever acting as a primary lever 24th and an outer lever effective as a secondary lever 26 on. The inner lever 24th is largely frame-shaped and on its underside at its end on a support element inserted into a bearing bore of a cylinder head, not shown here 60 with integrated hydraulic valve lash adjuster and opposite on the valve stem 54 of the associated intake valve 52 supported. The inlet valve 52 is via a valve spring designed as a coil spring 58 that on one on the valve stem 54 attached spring plate 56 is supported, loaded in the closing direction, i.e. upwards in the drawing, with a spring force. The inner lever is on its top 24th via a tapping element designed as a rotatably mounted roller 28 with the assigned primary cam 6 the camshaft 4th in tap contact. The outer lever 26 has one the primary lever 24th encompassing frame-like shape and is via a valve pin arranged on the valve side 48 pivotable on the primary lever 24th stored. As tap elements 36a , 36b has the secondary lever 26 a web-shaped projection on each side, each with an upwardly convex outer sliding surface 38a , 38b on.

Durch die Federkraft von zwei axial beidseitig um den Gelenkbolzen 48 angeordneten, als Schenkelfedern ausgebildeten Anpressfedern 50a, 50b ist der Außenhebel 26 gegenüber dem Innenhebel 24 in Richtung zur Nockenwelle 4 mit eine Federkraft belastet und wird mit den erwähnten Gleitflächen 38a, 38b in Abgriffkontakt mit den zugeordneten Sekundärnocken 12a, 12b gehalten. Die Haupthubnocken 10, 16 des Primärnockens 6 und der Sekundärnocken 12a, 12b weisen zwar unterschiedliche Wölbungen auf, bewirken jedoch denselben Hub des Innen- und Außenhebels 24, 26, da sie mit unterschiedlich gewölbten Außenwänden der Rolle 28 beziehungsweise der Gleitflächen 38a, 38b der Vorsprünge 36a, 36b des Sekundärhebels 26 zusammenwirken.Due to the spring force of two axially on both sides around the hinge pin 48 arranged, designed as leg springs pressure springs 50a , 50b is the outer lever 26 opposite the inner lever 24th towards the camshaft 4th loaded with a spring force and is with the mentioned sliding surfaces 38a , 38b in tapping contact with the assigned secondary cams 12a , 12b held. The main lifting cams 10th , 16 of the primary cam 6 and the secondary cam 12a , 12b have different curvatures, but cause the same stroke of the inner and outer lever 24th , 26 , since they roll with differently curved outer walls 28 or the sliding surfaces 38a , 38b the ledges 36a , 36b of the secondary lever 26 work together.

Als Koppelelement 32 zur formschlüssigen Verbindung des Außenhebels 26 mit dem Innenhebel 24 ist ein axialbeweglich in einer Querbohrung 30 des Primärhebels 24 geführter Koppelbolzen vorgesehen, der mittels eines in einer Querbohrung 42 des Sekundärhebels 26 axialbeweglich gelagerten Schaltbolzens 44 gegen die Rückstellkraft eines als Schraubenfeder ausgebildeten Federelementes 34 in eine gegenüberliegende Koppelbohrung 40 des Sekundärhebels 26 verschiebbar ist (2b). Der Schaltbolzen 44 ragt mit seinem axial äußeren Ende 46 aus dem Sekundärhebel 26 heraus und steht an diesem über ein hier nicht abgebildetes, als eine Blattfeder ausgebildetes Verbindungselement mit einer Schaltschiene in Stellverbindung. Die ebenfalls nicht abgebildete Schaltschiene ist oberhalb der Schlepphebel 22 parallel zu der Einlassnockenwelle 4 angeordnet und mittels eines Aktuators längsverschiebbar. Der Aufbau und die Funktionsweise eines ähnlich aufgebauten variablen Ventiltriebs sind beispielsweise in der DE 10 2017 101 792 B4 ausführlich beschrieben.As a coupling element 32 for positive connection of the outer lever 26 with the inner lever 24th is an axially movable in a cross hole 30th of the primary lever 24th guided coupling bolt provided, which by means of a in a transverse bore 42 of the secondary lever 26 axially movable switching pin 44 against the restoring force of a spring element designed as a coil spring 34 in an opposite coupling hole 40 of the secondary lever 26 can be moved ( 2 B) . The shift pin 44 protrudes with its axially outer end 46 from the secondary lever 26 out and stands on this via a connection element, not shown here, designed as a leaf spring with a switching rail in an actuating connection. The shift rail, also not shown, is above the rocker arm 22 parallel to the intake camshaft 4th arranged and longitudinally displaceable by means of an actuator. The structure and mode of operation of a similarly constructed variable valve train are shown, for example, in FIG DE 10 2017 101 792 B4 described in detail.

In den 2a und 2b befindet sich die Einlassnockenwelle 4 in einer ersten Drehwinkellage, in welcher der Primärnocken 6 von der Rolle 28 des Innenhebels 24 an seinem Grundkreis 8 sowie die Sekundärnocken 12a, 12b von den Gleitflächen 38a, 38b des Außenhebels 26 jeweils an ihrem Nachhubnocken 18 abgegriffen werden. Hierdurch stellt sich zwischen dem Innenhebel 24 und dem Außenhebel 26 ein Differenzhub ein, der zu einer nicht fluchtenden Lage der Koppel- und Querbohrungen 30, 40, 42 sowie der Koppel- und Schaltbolzen 32, 44 führt. Der Schlepphebel 22 ist somit in dieser Drehwinkellage der Einlassnockenwelle 4 nicht umschaltbar. Dies gilt auch für eine Rückschaltung, wenn der Schlepphebel 22 bereits umgeschaltet und der Außenhebel 26 mit dem Innenhebel 24 gekoppelt ist, da die Koppel- und Schaltbolzen 32, 44 dann durch Querkräfte belastet und somit verklemmt sind.In the 2a and 2 B is the intake camshaft 4th in a first angular position in which the primary cam 6 off the roll 28 of the inner lever 24th on its base circle 8th as well as the secondary cams 12a , 12b from the sliding surfaces 38a , 38b of the outer lever 26 each on their post lift cam 18th be tapped. This places between the inner lever 24th and the outer lever 26 a differential stroke, which leads to a non-aligned position of the coupling and transverse bores 30th , 40 , 42 as well as the coupling and switching bolt 32 , 44 leads. The rocker arm 22 is thus in this angular position of the intake camshaft 4th not switchable. This also applies to a downshift when the rocker arm 22 already switched and the outside lever 26 with the inner lever 24th is coupled because the coupling and switching bolts 32 , 44 then loaded by transverse forces and thus jammed.

In den 3a und 3b ist die Einlassnockenwelle 4 in ihrer Hauptdrehrichtung 20 um 90° weiter gedreht worden und befindet sich nun in einer zweiten Drehwinkellage, in welcher der Primärnocken 6 von der Rolle 28 des Innenhebels 24 sowie die Sekundärnocken 12a, 12b von den Gleitflächen 38a, 38b des Außenhebels 26 jeweils an ihrem Grundkreis 8, 14 abgegriffen werden. Hierdurch ist der Differenzhub zwischen dem Innenhebel 24 und dem Außenhebel 26 aufgehoben, und die Koppel- und Querbohrungen 30, 40, 42 sowie die Koppel- und Schaltbolzen 32, 44 fluchten koaxial. Der Schlepphebel 22 ist somit in dieser Drehwinkellage der Einlassnockenwelle 4 umschaltbar. Dies gilt auch für eine Rückschaltung, wenn der Schlepphebel 22 bereits umgeschaltet und der Außenhebel 26 mit dem Innenhebel 24 gekoppelt ist, da die Koppel- und Schaltbolzen 32, 44 dann querkraftfrei und somit nicht eingeklemmt sind.In the 3a and 3b is the intake camshaft 4th in their main direction of rotation 20th rotated 90 ° further and is now in a second angular position in which the primary cam 6 off the roll 28 of the inner lever 24th as well as the secondary cams 12a , 12b from the sliding surfaces 38a , 38b of the outer lever 26 each on their base circle 8th , 14 be tapped. This is the difference in stroke between the inner lever 24th and the outer lever 26 canceled, and the coupling and cross holes 30th , 40 , 42 as well as the coupling and switching bolts 32 , 44 align coaxially. The rocker arm 22 is thus in this angular position of the intake camshaft 4th switchable. This also applies to a downshift when the rocker arm 22 already switched and the outside lever 26 with the inner lever 24th is coupled because the coupling and switching bolts 32 , 44 then free of lateral forces and therefore not trapped.

In dem Diagramm der 1a sind die Hubkurven eines Vierzylinder-Reihenmotors mit der Zündfolge 1 - 3 - 4 - 2 über dem Kurbelwinkel °KW der Kurbelwelle eingezeichnet. Beim Abstellen des Verbrennungsmotors ist der Ventiltrieb 2 mit einer Ruheposition der Einlassnockenwelle 4 stehen geblieben, in der sich eines von vier durch kreuzschraffierte vertikale Balken dargestellten Schaltfenstern befindet. Die Schaltfenster sind theoretischer Natur und kennzeichnen Drehwinkellagen der Einlassnockenwelle 4, in denen jeweils alle schaltbaren Schlepphebel 22 gleichzeitig umschaltbar sind. Dass der Ventiltrieb 2 beim Abstellen des Verbrennungsmotors genau in einem solchen Schaltfenster stehen bleibt, ist jedoch relativ unwahrscheinlich. Die der Stillstandposition des Kurbeltriebs des Verbrennungsmotors entsprechende Drehwinkellage ist durch eine dicke vertikale und gestrichelt gezeichnete Linie markiert.In the diagram of the 1a are the stroke curves of a four-cylinder in-line engine with the firing order 1 - 3rd - 4th - 2nd shown above the crank angle ° KW of the crankshaft. When the internal combustion engine is switched off, the valve train is 2nd with a rest position of the intake camshaft 4th stopped, in which there is one of four switch windows represented by cross-hatched vertical bars. The shift windows are of a theoretical nature and indicate the angular positions of the intake camshaft 4th , in which all switchable rocker arms 22 are switchable at the same time. That the valve train 2nd Stopping exactly in such a switching window when the internal combustion engine is switched off is, however, relatively unlikely. The standstill position of the crank mechanism of the internal combustion engine The corresponding angle of rotation position is marked by a thick vertical and dashed line.

Wahrscheinlicher ist dagegen, dass der Ventiltrieb 2 beim Abstellen des Verbrennungsmotors mit einer Ruheposition der Einlassnockenwelle 4 stehen bleibt, in der nicht alle Schlepphebel 22 gleichzeitig umschaltbar sind. In dem Diagramm der 1b befindet sich der Kurbeltrieb in einer Stillstandposition, in der nur die Schlepphebel 22 des zweiten, dritten und vierten Zylinders umschaltbar sind, da die Primär- und Sekundärnocken 6, 12a, 12b der Einlassnockenwelle 4 bei diesen Zylindern gerade an ihrem Grundkreis 8, 14 (Zylinder 2 und Zylinder 4) oder an ihrem Haupthubnocken 10, 16 (Zylinder 3) abgegriffen werden. Der Schlepphebel 22 des ersten Zylinders ist dagegen nicht umschaltbar, weil die zugeordneten Sekundärnocken 12a, 12b dort gerade an ihren Nachhubnocken 18 und der betreffende Primärnocken 6 an seinem Grundkreis 8 abgegriffen werden, und somit ein Differenzhub zwischen dem Innenhebel 24 und dem Außenhebel 26 vorliegt.On the other hand, it is more likely that the valve train 2nd when switching off the internal combustion engine with the intake camshaft in a rest position 4th stops, not all rocker arms 22 are switchable at the same time. In the diagram of the 1b the crank mechanism is in a standstill position, in which only the rocker arm 22 of the second, third and fourth cylinders are switchable because the primary and secondary cams 6 , 12a , 12b the intake camshaft 4th with these cylinders just on their base circle 8th , 14 (Cylinder 2nd and cylinder 4th ) or on their main cam 10th , 16 (Cylinder 3rd ) can be tapped. The rocker arm 22 the first cylinder, on the other hand, cannot be switched because the assigned secondary cams 12a , 12b right there on their lift cam 18th and the relevant primary cam 6 on its base circle 8th be tapped, and thus a differential stroke between the inner lever 24th and the outer lever 26 is present.

Um dennoch alle schaltbaren Schlepphebel 22 vor dem Motorstart umschalten und damit die als Dekompressionsnocken wirksamen Nachhubnocken 18 bei allen Zylindern aktivieren zu können, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass zunächst die Schaltbolzen 44 aller schaltbaren Schlepphebel 22 mittels der Schaltvorrichtung in ihre Schaltstellung, in welcher die Hubkurven der Sekundärnocken 12a, 12b mit den Nachhubnocken 18 auf die zugeordneten Einlassventile 52 übertragen werden, umgeschaltet oder in Schaltrichtung nach innen vorgespannt werden. In dem vorliegenden Beispiel werden somit die Schlepphebel 22 der Zylinder 2 bis 4 sofort auf die Übertragung der Hubkurven der Nachhubnocken 18 umgeschaltet. An dem zunächst nicht schaltbaren Schlepphebel 22 des ersten Zylinders wird jedoch der Schaltbolzen 44 über die Blattfeder, die zwischen der Schaltschiene und dem äußeren Ende 46 des Schaltbolzens 44 angeordnet ist, nach innen in Koppelrichtung vorgespannt. Anschließend wird die Einlassnockenwelle 4 mittels eines zugeordneten Nockenwellenstellers in Richtung der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage gedreht, bis diese durch das nächstgelegene Schaltfenster des zuvor nicht umgeschalteten Schlepphebels 22 des ersten Zylinders überstrichen oder erreicht wird.Around all switchable rocker arms 22 Switch over before starting the engine and thus the post-lift cams that act as decompression cams 18th In order to be able to activate all cylinders, the method according to the invention provides that the shift bolts are used first 44 all switchable rocker arms 22 by means of the switching device in its switching position, in which the stroke curves of the secondary cams 12a , 12b with the lift cam 18th on the assigned intake valves 52 be transferred, switched over or biased inwards in the switching direction. In the present example, the rocker arms are thus 22 the cylinder 2nd to 4th immediately to the transfer of the lift curves of the post lift cams 18th switched. On the rocker arm, which is initially not switchable 22 of the first cylinder, however, becomes the shift pin 44 via the leaf spring that is between the shift rail and the outer end 46 of the shift pin 44 is arranged, biased inwards in the coupling direction. Then the intake camshaft 4th rotated by means of an assigned camshaft adjuster in the direction of the rotational angle position corresponding to the standstill position of the crank drive until it passes through the closest shift window of the rocker arm not previously switched 22 of the first cylinder is swept or reached.

In dem Diagramm der 1c ist derjenige Moment dargestellt, in dem die Einlassnockenwelle 4 gerade eine Drehwinkellage einnimmt, in der diese zusammen mit dem betreffenden Schaltfenster und den Hubkurven der Primär- und Sekundärnocken 6, 12a, 12b so weit in Richtung „spät“ beziehungsweise in der Hauptdrehrichtung 20 der Einlassnockenwelle 4 gedreht ist, dass die der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechende Drehwinkellage innerhalb des Schaltfensters des Schlepphebels 22 des ersten Zylinders liegt und dieser somit aufgrund der Vorspannung der zugeordneten Blattfeder umgeschaltet wird. Abschließend wird die Einlassnockenwelle 4 mittels des Nockenwellenstellers wieder in ihre Ruheposition zurückgedreht, damit diese eine bezüglich der Stillstandposition des Kurbeltriebs günstige Startposition für den nächsten Motorstart aufweist.In the diagram of the 1c the moment at which the intake camshaft is shown 4th just occupies an angle of rotation position in which this together with the relevant switching window and the stroke curves of the primary and secondary cams 6 , 12a , 12b so far in the direction of "late" or in the main direction of rotation 20th the intake camshaft 4th is rotated that the angle of rotation position corresponding to the standstill position of the crank mechanism within the switching window of the rocker arm 22 of the first cylinder and is therefore switched due to the bias of the associated leaf spring. Finally, the intake camshaft 4th rotated back into its rest position by means of the camshaft adjuster so that it has a starting position for the next engine start that is favorable with respect to the standstill position of the crank mechanism.

Da mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens alle schaltbaren Schlepphebel 22 schon vor dem nächsten Motorstart umgeschaltet sind, werden die Arbeitsräume aller Zylinder bei einem Motorstart schon von Beginn an im Verdichtungstakt dekomprimiert, was zu einem niedrigeren Schleppmoment des Verbrennungsmotors und somit zu einer geringeren Belastung des Starters oder Starter-Generators sowie des Akkumulators führt.Since with the implementation of the inventive method all switchable rocker arms 22 Even before the next engine start, the working spaces of all cylinders are decompressed in the compression cycle right from the start, which leads to a lower drag torque of the internal combustion engine and thus to a lower load on the starter or starter generator and the accumulator.

BezugszeichenlisteReference symbol list

22nd
Variabler VentiltriebVariable valve train
44th
Nockenwelle, EinlassnockenwelleCamshaft, intake camshaft
66
PrimärnockenPrimary cam
88th
Grundkreis des PrimärnockensBase circle of the primary cam
1010th
HaupthubnockenMain lift cam
12a, 12b12a, 12b
SekundärnockenSecondary cam
1414
Grundkreise der SekundärnockenBase circles of the secondary cams
1616
HaupthubnockenMain lift cam
1818th
Nachhubnocken, DekompressionsnockenPost lift cam, decompression cam
2020th
Hauptdrehrichtung der NockenwelleMain direction of rotation of the camshaft
2222
Schaltbares Hubübertragungselement, SchlepphebelSwitchable stroke transmission element, rocker arm
2424th
Innenhebel, PrimärhebelInner lever, primary lever
2626
Außenhebel, SekundärhebelOuter lever, secondary lever
2828
Abgriffelement, RolleTap element, role
3030th
Querbohrung im InnenhebelCross hole in the inner lever
3232
Koppelelement, KoppelbolzenCoupling element, coupling bolt
3434
Federelement, SchraubenfederSpring element, coil spring
36a, 36b36a, 36b
Abgriffelemente, Vorsprünge am AußenhebelTapping elements, projections on the outer lever
38a, 38b38a, 38b
Gleitflächen am AußenhebelSliding surfaces on the outer lever
4040
Koppelbohrung im AußenhebelCoupling hole in the outer lever
4242
Querbohrung im AußenhebelCross hole in the outer lever
4444
Schaltelement, SchaltbolzenSwitching element, switching pin
4646
Äußeres Ende des SchaltbolzensOuter end of the shift pin
4848
GelenkbolzenHinge pin
50a, 50b 50a, 50b
Anpressfeder, SchenkelfederPressure spring, leg spring
5252
Gaswechselventil, EinlassventilGas exchange valve, inlet valve
5454
VentilschaftValve stem
5656
FedertellerSpring plate
5858
Ventilfeder, SchraubenfederValve spring, coil spring
6060
AbstützelementSupport element
°KW° KW
KurbelwinkelCrank angle
°NW° NW
NockenwellenwinkelCamshaft angle
ΔKWNH ΔKW NH
Winkelbreite des Nachhubnockens (18) in °KWAngular width of the post lift cam ( 18th ) in ° KW
ΔNWNH ΔNW NH
Winkelbreite des Nachhubnockens (18) in °NWAngular width of the post lift cam ( 18th ) in ° NW

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 2017/0198613 A1 [0003]US 2017/0198613 A1 [0003]
  • DE 102017101792 B4 [0003, 0027]DE 102017101792 B4 [0003, 0027]
  • DE 112004001754 B4 [0004]DE 112004001754 B4 [0004]
  • DE 102017104629 A1 [0007]DE 102017104629 A1 [0007]

Claims (8)

Verfahren zur Steuerung eines variablen Ventiltriebs (2) eines Verbrennungsmotors, der eine Schaltvorrichtung zur Hubumschaltung von schaltbaren Hubübertragungselementen (22) mindestens eines funktionsgleichen Gaswechselventils (52) pro Zylinder von einem Primärnocken (6) einer Nockenwelle (4) auf einen Sekundärnocken (12a, 12b) aufweist, wobei der Sekundärnocken (12a, 12b) einen Nachhubnocken (18) aufweist, welcher im Verdichtungstakt des jeweiligen Zylinders wirksam ist, sowie mit einem Nockenwellensteller zur Phasenverstellung der betreffenden Nockenwelle (4) gegenüber einem mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in Triebverbindung befindlichen Nockenwellenrad, mittels dem das Schleppmoment des Verbrennungsmotors beim Motorstart reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors und vor dem Motorstart folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: a) Umschalten oder Vorspannen von Schaltelementen (44) der schaltbaren Schlepphebel (22) mittels der Schaltvorrichtung in ihre Schaltstellung, in welcher die Hubkurven der Sekundärnocken (12a, 12b) mit den Nachhubnocken (18) auf die zugeordneten Gaswechselventile (52) übertragen werden, b) Verdrehen der Nockenwelle (4) mittels des Nockenwellenstellers aus ihrer Ruheposition in mindestens einer Drehrichtung bis in eine Drehwinkellage, bis zu der mindestens ein zuvor nicht umgeschalteter Schlepphebel (22) von einem zugeordneten Schaltfenster des Ventiltriebs erreicht oder überstrichen wird, und c) Rückdrehen der Nockenwelle (4) mittels des Nockenwellenstellers in ihre Ruheposition.Method for controlling a variable valve train (2) of an internal combustion engine, which has a switching device for switching the stroke of switchable stroke transmission elements (22) of at least one gas exchange valve (52) with the same function per cylinder from a primary cam (6) of a camshaft (4) to a secondary cam (12a, 12b ), the secondary cam (12a, 12b) having a post-lift cam (18), which is effective in the compression stroke of the respective cylinder, and with a camshaft adjuster for phase adjustment of the camshaft in question (4) relative to a camshaft wheel that is in drive connection with the crankshaft of the internal combustion engine , by means of which the drag torque of the internal combustion engine is reduced when the engine is started, characterized in that the following procedural steps are carried out after the internal combustion engine is switched off and before the engine is started: a) Switching over or preloading switching elements (44) of the switchable rocker arms (22) in the middle ls the switching device into its switching position, in which the stroke curves of the secondary cams (12a, 12b) are transmitted with the secondary lift cams (18) to the associated gas exchange valves (52), b) turning the camshaft (4) by means of the camshaft adjuster from its rest position into at least a direction of rotation up to an angular position up to which at least one rocker arm (22) not previously switched over is reached or swept by an assigned switching window of the valve drive, and c) turning the camshaft (4) back into its rest position by means of the camshaft adjuster. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (4) mittels des Nockenwellenstellers zunächst um die halbe Winkelbreite (ΔNWNH/2 = ΔKWNH/4) des Nachhubnockens (18) in eine erste Drehrichtung gedreht wird, dann um die ganze Winkelbreite (ΔNWNH = ΔKWNH/2) des Nachhubnockens (18) in die Gegendrehrichtung gedreht wird, und abschließend um die halbe Winkelbreite (ΔNWNH/2) des Nachhubnockens (18) in der ersten Drehrichtung in ihre Ruheposition zurückgedreht wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the camshaft (4) is first rotated by the camshaft adjuster by half the angular width (ΔNW NH / 2 = ΔKW NH / 4) of the secondary lift cam (18) in a first direction of rotation, then by the entire angular width (ΔNW NH = ΔKW NH / 2) of the Nachhubnockens (18) is rotated in the opposite direction, and finally by half the angular width (ΔNW NH / 2) of the Nachhubnockens (18) is rotated back to its rest position in the first direction of rotation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (4) mittels des Nockenwellenstellers zunächst um die Winkelbreite (ΔNWNH = ΔKWNH/2) des Nachhubnockens (18) in ihrer Hauptdrehrichtung (20) gedreht wird, und abschließend um die Winkelbreite (ΔNWNH) des Nachhubnockens (18) entgegen ihrer Hauptdrehrichtung (20) in ihre Ruheposition zurückgedreht wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the camshaft (4) is first rotated by the camshaft adjuster by the angular width (ΔNW NH = ΔKW NH / 2) of the secondary lift cam (18) in its main direction of rotation (20), and finally by the angular width (ΔNW NH ) of the Nachhubnockens (18) against its main direction of rotation (20) is rotated back to its rest position. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (4) jeweils nur bis zu dem betreffenden Endanschlag des Nockenwellenstellers gedreht wird, wenn dieser Endanschlag vor der Endposition des vorgesehenen Drehwinkelbereichs erreicht wird.Procedure according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the camshaft (4) is only rotated up to the relevant end stop of the camshaft adjuster if this end stop is reached before the end position of the intended range of rotation angles. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors und vor dem Motorstart die Drehwinkellagen der Nockenwelle (4) sowie des Nockenwellenrades oder der Kurbelwelle mittels bei Motorstillstand wirksamen Drehwinkelsensoren erfasst und abgespeichert werden, und dass die Nockenwelle (4) mittels des Nockenwellenstellers zunächst um den Winkelabstand zwischen dem Schaltfenster mindestens eines zuvor nicht umgeschalteten Schlepphebels (22) und der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage in die betreffende Drehrichtung gedreht sowie abschließend um denselben Drehwinkel in der Gegendrehrichtung in ihre Ruheposition zurückgedreht wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that after switching off the internal combustion engine and before starting the engine, the rotational angle positions of the camshaft (4) and the camshaft gear or the crankshaft are recorded and stored by means of rotational angle sensors effective when the engine is at a standstill, and that the camshaft (4) is initially adjusted by the camshaft adjuster Angular distance between the switching window of at least one rocker arm (22) not previously switched and the angular position corresponding to the standstill position of the crank mechanism is rotated in the relevant direction of rotation and finally rotated back to its rest position by the same angle of rotation in the opposite direction of rotation. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen von zwei zuvor nicht umgeschalteten Schlepphebeln (22), deren Schaltfenster sich in derselben Drehrichtung zu der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage befinden, die Nockenwelle (4) mittels des Nockenwellenstellers zunächst um den Winkelabstand des am weitesten entfernten Schaltfensters der betreffenden Schlepphebel (22) in diese Drehrichtung gedreht wird, und abschließend um denselben Drehwinkel in der Gegendrehrichtung in ihre Ruheposition zurückgedreht wird.Procedure according to Claim 5 , characterized in that in the presence of two rocker arms (22) not previously switched over, the shift windows of which are in the same direction of rotation as the angular position corresponding to the standstill position of the crank drive, the camshaft (4) by means of the camshaft adjuster initially by the angular distance of the most distant shift window the relevant rocker arm (22) is rotated in this direction of rotation, and is finally rotated back to its rest position by the same angle of rotation in the opposite direction of rotation. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen von zwei zuvor nicht umgeschalteten Schlepphebeln, deren Schaltfenster sich in entgegengesetzten Drehrichtungen zu der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage befinden, die Nockenwelle (4) mittels des Nockenwellenstellers zunächst um den Winkelabstand des in einer ersten Drehrichtung liegenden Schaltfensters des einen Schlepphebels (22) in diese Drehrichtung gedreht wird, dann um diesen Drehwinkel und den Winkelabstand des in der Gegendrehrichtung liegenden Schaltfensters des anderen Schlepphebels (22) in die Gegendrehrichtung gedreht wird, und abschließend um den letzten Winkelabstand in der ersten Drehrichtung in ihre Ruheposition zurückgedreht wird.Procedure according to Claim 5 , characterized in that when there are two rocker arms that have not previously been switched over and whose shift windows are located in opposite directions of rotation to the rotational angle position corresponding to the standstill position of the crank drive, the camshaft (4) is initially moved by the camshaft adjuster by the angular distance of the shift window lying in a first direction of rotation a rocker arm (22) is rotated in this direction of rotation, then rotated in the opposite direction of rotation by this angle of rotation and the angular distance of the switching window of the other rocker arm (22) lying in the opposite direction of rotation, and finally turned back to its rest position by the last angular distance in the first direction of rotation becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Drehung der Nockenwelle (4) bis zum Erreichen der der Stillstandposition des Kurbeltriebs entsprechenden Drehwinkellage unterlassen wird, wenn der Winkelabstand zu dem Schaltfenster des betreffenden Schlepphebels (22) außerhalb eines der Endanschläge des Nockenwellenstellers liegt.Procedure according to one of the Claims 5 to 7 , characterized in that the respective rotation of the camshaft (4) is omitted until the rotational angle position corresponding to the standstill position of the crank mechanism is reached, if the angular distance to the switching window of the relevant one Rocker arm (22) is outside one of the end stops of the camshaft adjuster.
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