DE102022110573A1

DE102022110573A1 - Pumpenversteller mit vorschubverriegeltem wegeventil mit hydraulischem verriegelungsventil

Info

Publication number: DE102022110573A1
Application number: DE102022110573.3A
Authority: DE
Inventors: Anand Barve
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2022-11-03
Also published as: US20210324771A1; CN115263484A; US11396831B2

Abstract

Ein Versteller, der beim Starten während des Anlassens drei Nockenwellenstartpositionen aufweist, bevor der Motor zünden kann. Durch drei mögliche Startpositionen des Verstellers ergibt sich eine Erhöhung der Flexibilität der Nockenposition beim Starten während des Anlassens. Die drei Startpositionen können ebenso in offener Schleife erreicht werden, was die Komplexität des Steuersystems beim Anlassen reduziert.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung, und insbesondere einen Versteller in Endposition mit einer verriegelten Wegeventilpumpe (SVP) mit einem hydraulischen Verriegelungsventil.
Verbrennungsmotoren haben verschiedene Mechanismen eingesetzt, um die relative Zeitsteuerung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle zu variieren, um die Motorleistung zu verbessern oder die Emissionen zu reduzieren. Der Großteil dieser variablen Nockenwellensteuerungs- (VCT-) Mechanismen verwendet einen oder mehrere „Schaufelversteller“ auf der Motornockenwelle (oder den Nockenwellen in einem Mehrnockenwellenmotor). Schaufelversteller weisen eine Rotorbaugruppe mit einer oder mehreren Schaufeln auf, die an dem Ende der Nockenwelle montiert sind und von einer Gehäusebaugruppe mit den Schaufelkammern umgeben sind, in die die Schaufel passen. Es ist möglich, die Schaufeln an der Gehäusebaugruppe und ebenso die Kammern in der Rotorbaugruppe zu montieren. Der Außenumfang des Gehäuses oder ein anderer Abschnitt der Gehäusebaugruppe bildet das Kettenrad, die Rolle oder das Zahnrad, das die Antriebskraft über eine Kette, einen Riemen oder ein Zahnradgetriebe aufnimmt, in der Regel von der Kurbelwelle oder möglicherweise von einer anderen Nockenwelle in einem Mehrnockenmotor.
In nockendrehmomentbetätigten (CTA) variablen Nockenwellensteuerungs- (VCT-) Systemen werden Nockenddrehmomente von dem Motor verwendet, um die eine oder die mehreren Schaufeln zu bewegen, und Fluid wird zwischen den Arbeitskammern rezirkuliert, ohne das Fluid zu Sumpf zu verbrauchen. Ein Verriegelungsstift zum Verriegeln und Entriegeln der Bewegung zwischen der Gehäusebaugruppe und der Rotorbaugruppe kann durch ein Steuerventil gesteuert werden. Während der Motorabschaltung wird das Steuerventil in eine Position bewegt, in der das Fluid durch Rezirkulation in den Kammern aufrechterhalten wird, und jedes Fluid, das dem Verriegelungsstift zugeführt wird, wird durch das Steuerventil aus dem Kreislauf entlüftet.
Während des Anlassens des Motors oder kurz danach kann es sein, dass kein ausreichender Öldruck vorhanden ist, um den Verriegelungsstift zu lösen, da die Öldurchlässe des Motors, einschließlich derjenigen, die zu dem Versteller führen, möglicherweise abgelassen haben. Es wird Zeit benötigt, bis die Ölpumpe, die durch die Drehung des Motors angetrieben wird, den Ölkreislauf des Motors wieder auffüllt und Druck aufbaut.
Abgesehen von den nockendrehmomentbetätigten (CTA) variablen Nockenwellensteuerungs- (VCT-) Systemen arbeiten die meisten hydraulischen VCT-Systeme nach zwei Prinzipien, der Öldruckbetätigung (OPA) oder der Torsionsunterstützung (TA). In den öldruckbetätigten VCT-Systemen leitet ein Steuerventil den Motoröldruck zu einer Arbeitskammer in dem Schaufelversteller, während gleichzeitig die gegenüberliegende Arbeitskammer entlüftet wird, die durch die Gehäusebaugruppe, die Rotorbaugruppe und die eine oder die mehreren Schaufeln definiert ist. Dies erzeugt eine Druckdifferenz über eine oder mehrere der Schaufeln, um den Schaufelversteller hydraulisch in die eine oder andere Richtung zu drücken. Das Neutralisieren oder Bewegen des Steuerventils in eine Nullposition wendet den gleichen Druck auf gegenüberliegende Seiten der einen oder der mehreren Schaufeln an und hält den Schaufelversteller in einer beliebigen Zwischenposition. Wenn sich der Schaufelversteller in eine Richtung bewegt, sodass sich Ventile des Motors früher öffnen oder schließen, wird gesagt, dass sich der Schaufelversteller vorschiebt, und wenn sich der Schaufelversteller in eine Richtung bewegt, sodass sich Ventile später öffnen oder schließen, wird gesagt, dass sich der Schaufelversteller verzögert.
Die Torsionsunterstützungs- (TA-) Systeme arbeiten nach einem ähnlichen Prinzip, mit der Ausnahme, dass es ein oder mehrere Rückschlagventile aufweist, um zu verhindern, dass sich der Schaufelversteller in eine Richtung bewegt, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der er befohlen wird, falls er eine entgegengesetzte Kraft, wie ein Drehmoment, aufbringt.
Das Problem bei OPA- oder TA-Systemen besteht darin, dass das Steuerventil standardmäßig in eine Position versetzt wird, in der das gesamte Öl entweder aus der Vorschub- oder der Verzögerungsarbeitskammer aufgebraucht wird und die gegenüberliegende Kammer gefüllt wird. In diesem Modus bewegt sich der Schaufelversteller standardmäßig in eine Richtung zu einem extremen Anschlag, an dem ein Verriegelungsstift eingreift, der die Bewegung der Rotorbaugruppe relativ zu der Gehäusebaugruppe verriegelt. Die OPA- oder TA-Systeme können den Schaufelversteller während des Motorstartzyklus nicht in eine andere Position richten, wenn der Motor keinen Öldruck entwickelt. Dies beschränkt den Schaufelversteller auf die Möglichkeit, sich nur in einer Richtung in dem Motorstillstand bewegen zu können. In der Vergangenheit war dies akzeptabel, da beim Abstellen des Motors und während des Motorstarts der Schaufelversteller angewiesen wurde, an einer der extremen Hubgrenzen (entweder voller Vorschub oder volle Verzögerung) zu verriegeln.
Die meisten Motoren mit einem Ansaugversteller versetzen den Versteller bei der Motorabschaltung in die Verzögerungsposition unter Verwendung eines Verriegelungsstifts oder einer Reihe von Verriegelungsstiften, als Vorbereitung auf den nächsten Start eines „Stopp-Start-Modus“, der den Verbrennungsmotor automatisch stoppt und automatisch neu startet, um die Zeit zu reduzieren, die der Motor im Leerlauf verbringt, wenn das Fahrzeug angehalten wird, beispielsweise an einer Ampel oder im Verkehr. Dieses Abstellen des Motors unterscheidet sich von einer „Schlüssel-Aus“-Position oder einem manuellen Abstellen durch Deaktivieren des Zündschalters, bei dem der Benutzer des Fahrzeugs den Motor abstellt oder das Auto in die Parkstellung bringt und das Fahrzeug abschaltet. In dem „Stopp-Start-Modus“ stoppt der Motor, wenn das Fahrzeug gestoppt wird, und startet dann automatisch auf eine Weise, die für den Benutzer des Fahrzeugs nahezu nicht erkennbar ist. In der Vergangenheit wurden Fahrzeuge vor allem mit Blick auf Kaltstarts gestaltet, da dies die häufigste Situation ist. Bei einem Stopp-Start-System erfolgt der automatische Neustart, da der Motor bis zu der automatischen Abschaltung gelaufen ist, wenn sich der Motor in einem heißen Zustand befindet. Es ist seit langem bekannt, dass „Heißstarts“ manchmal ein Problem darstellen, weil die für den üblichen Kaltstart erforderlichen Motoreinstellungen - beispielsweise eine bestimmte Ventilsteuerposition - für einen warmen Motor ungeeignet sind.
Die Entriegelung des Verriegelungsstifts hängt von dem Motoröldruck ab, der beim Start zur Verfügung steht.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Versteller der vorliegenden Erfindung drei Nockenwellenstartpositionen auf, die beim Starten während des Anlassens verwendet werden können, bevor der Motor zünden kann. Die drei Nockenwellenstartpositionen sind Vollvorschub, Vollverzögerung und Zwischenposition. Durch drei mögliche Startpositionen des Verstellers ergibt sich eine Erhöhung der Flexibilität der Nockenposition beim Starten während des Anlassens. Die drei Startpositionen können ebenso in offener Schleife erreicht werden, was die Komplexität des Steuersystems beim Anlassen reduziert.
Die Bestimmung, zu welcher der drei Nockenwellenstartpositionen der Versteller während des Anlassens bewegt wird, wird auf Grundlage einer Reihe von Faktoren bestimmt, die Kraftstoffart, Kraftstoffqualität, Motoröltemperatur und Höhe beinhalten können.
Im Allgemeinen ist die Phasendrehzahl der Nockenwelle in einer Verzögerungsrichtung aufgrund der Nockenreibung immer größer als die Vorschubrichtung. Die Nockenreibung ist in der Regel bei kälteren Temperaturen und bei Anlassdrehzahlen viel höher, was das Vorschieben unter diesen Bedingungen schwieriger macht als das Verzögern. Daher ist es vorteilhaft, den Versteller (bei Motorabschaltung) in voller Vorschubstellung zu parken, sodass sich der Versteller bei einer beim Anlassen geforderten Betätigung nur in Verzögerungsrichtung bewegen muss und somit den Zielnockenphasenwinkel erreichen kann, bevor der Motor schnell startet. Wenn die Motorsteuereinheit (ECU) möchte, dass sich der Nockenversteller vor dem Motorstart in Vollvorschub befindet, befindet sich der Versteller bereits in der Vollvorschubposition (Parkposition). Wenn die ECU möchte, dass sich die Nockenposition vor dem Motorstart in Vollverzögerung befindet, kann sich der Versteller schnell zu dem Vollverzögerungsanschlag bewegen. Es wird ebenso angemerkt, dass der Versteller alternativ in der Vollverzögerungsposition geparkt werden kann und der Versteller in eine andere Position bewegt werden kann, wie von der ECU angefordert.
Zusätzlich kann durch das Hinzufügen des hydraulischen Verriegelungskreislaufs zu dem Versteller der Versteller beim Anlassen in eine mittlere Position in einer Verspätungsrichtung bewegt werden, was eine zusätzliche Startpositionsoption zwischen den zwei Endanschlägen ergibt. Darüber hinaus stellt das Hinzufügen einer Wegeventilpumpe ein Verfahren zum Entriegeln des Verriegelungsstiftes bei Bedarf bei Kurbeldrehzahl bereit, wenn der Motoröldruck niedrig oder nicht verfügbar ist.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers beim Anlassen, der sich durch ein Nockendrehmoment in Richtung einer Verzögerungsposition bewegt, wobei der Verriegelungsstift entriegelt ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers beim Anlassen, der sich durch ein Nockendrehmoment in Richtung einer Vorschubposition bewegt, wobei der Verriegelungsstift entriegelt ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers beim Anlassen in einer Halteposition, wobei der Verriegelungsstift entriegelt ist.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers beim Anlassen, der durch ein Nockendrehmoment in Richtung einer mittleren Position verzögert wird, wobei der Verriegelungsstift entriegelt ist.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers beim Anlassen, der während einer Nockendrehmomentumkehr in Richtung einer mittleren Position verzögert.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers beim Anlassen, der in Richtung einer mittleren Position vorschiebt, wobei der Verriegelungsstift entriegelt ist.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers beim Anlassen in Richtung einer mittleren Position während einer Nockendrehmomentumkehr.
8 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers beim Anlassen in einer Vollvorschubposition, wobei der Verriegelungsstift verriegelt und unter Verwendung der Wegeventilpumpe zum Entriegeln bereit ist.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers im Leerlauf, der sich in Richtung der Verzögerungsposition bewegt.
10 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers im Leerlauf, der sich in Richtung einer Vorschubposition bewegt.
11 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers im Leerlauf in einer Halteposition.
12 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers im Leerlauf, wobei sich der Verriegelungsstift von entriegelt zu verriegelt bewegt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung beinhaltet einen variablen Nockenwellensteuerungs- (VCT-) Versteller, der zum Zeitpunkt des Anlassens vor dem Zünden des Motors drei verschiedene Startpositionsoptionen aufweist. Die verschiedenen VCT-Verstellerpositionen ermöglichen es der Nockenwelle, an einer optimalen Position für Motorneustarts unter verschiedenen Bedingungen zu. Die Bestimmung durch die ECU, in welche Position der VCT-Versteller befohlen werden soll, basiert auf Sensordaten, die Kraftstofftyp, Kraftstoffqualität, Motoröltemperatur und Höhe beinhalten können.
Der VCT-Versteller beinhaltet einen Verriegelungsstift zum Verriegeln der Gehäusebaugruppe relativ zu der Rotorbaugruppe des VCT-Verstellers. Der Verriegelungsstift ist in Richtung einer Verriegelungsposition vorgespannt, in der der Verriegelungsstift hauptsächlich durch eine Feder in eine innere Endplatte oder eine äußere Endplatte der Gehäusebaugruppe eingreift. Der Verriegelungsstift ist in Richtung auf eine Entriegelungsposition vorgespannt, in der der Verriegelungsstift die innere Endplatte oder äußere Endplatte der Gehäusebaugruppe durch von einer Wegeventilpumpe zugeführten Öldruck außer Eingriff bringt.
Der VCT-Versteller beinhaltet zusätzlich ein Steuerventil, das in einen Verriegelungsmodus bewegt werden kann, und einen hydraulischen Verriegelungskreislauf, um den VCT-Versteller über das Verriegelungsventil in beide Richtungen zu lenken, vorzuschieben oder zu verzögern, um den Versteller in bestimmte Positionen zu bewegen.
Die Figuren zeigen die Betriebsmodi des VCT-Verstellers in Abhängigkeit von der Wegeventilposition des Steuerventils. Die in den Figuren gezeigten Positionen definieren die Richtung, in die sich der VCT-Versteller bewegt. Es versteht sich, dass das Steuerventil eine unendliche Anzahl von Zwischenpositionen aufweist, sodass das Steuerventil nicht nur die Richtung steuert, in die sich der VCT-Versteller bewegt, sondern in Abhängigkeit von der diskreten Abstandsringposition die Rate steuert, mit der der VCT-Versteller seine Positionen ändert. Es versteht sich daher, dass das Steuerventil ebenso in unendlichen Zwischenpositionen arbeiten kann und nicht auf die in den Figuren gezeigten Stellungen beschränkt ist.
Die 1-8 zeigen den VCT-Versteller beim Anlassen, der sich in Richtung verschiedener Positionen bewegt.
Die Gehäusebaugruppe 100 des Verstellers weist einen Außenumfang 101 zum Aufnehmen einer Antriebskraft auf. Alternativ erfolgt die Aufnahme der Antriebskraft durch eine Endplatte der Gehäusebaugruppe 100. Die Gehäusebaugruppe 100 des Verstellers beinhaltet eine innere Stirnplatte 100a und eine äußere Stirnplatte 100b. Die Rotorbaugruppe 105 ist mit der Nockenwelle (nicht gezeigt) verbunden und befindet sich koaxial innerhalb der Gehäusebaugruppe 100. Die Rotorbaugruppe 105 weist wenigstens eine Schaufel 104 auf, die eine Kammer 117 mit einer Vorschubwand 102a und einer Verzögerungswand 103a, die zwischen der Gehäusebaugruppe 100 und der Rotorbaugruppe 105 ausgebildet ist, in Arbeitskammern, wie eine Vorschubkammer 102 und eine Verzögerungskammer 103, trennt. Die Schaufel 104 kann sich drehen, um die relative Winkelposition der Gehäusebaugruppe 100 und der Rotorbaugruppe 105 zu verschieben.
Ein Verriegelungsstift 142 ist verschiebbar in einer Bohrung 141 in der Rotorbaugruppe 105 untergebracht und weist eine Mehrzahl von zylindrischen Führungen 142a, 142b, 142c, 142d auf. Der Verriegelungsstift 142 weist eine erste, entriegelte Position, in der der erste Endabschnitt 125a des Verriegelungsstifts 142 nicht in die Aussparung 155 eingreift, und eine zweite, verriegelte Position auf, in der der erste Endabschnitt 125a des Verriegelungsstifts 142 in die Aussparung 155 eingreift, wodurch die Relativbewegung der Rotorbaugruppe 105 relativ zu der Gehäusebaugruppe 100 verriegelt wird. Das zweite Ende 125b des Verriegelungsstifts 142 steht in Fluidkommunikation mit dem Tank. Abhängig von der Position des Verriegelungsstiftes 142 steht die Aussparung 155 mit dem Steuerventil 109 und insbesondere der Wegeventilpumpe 150 sowie über die Leitung 149 mit der Einlasszufuhr 118 in Fluidkommunikation. Der Verriegelungsstift 142 weist zusätzlich einen T-förmigen internen Durchgang 170 auf. Der T-förmige interne Durchgang 170 weist einen horizontalen Abschnitt 143 und einen vertikalen Abschnitt 144 innerhalb des Verriegelungsstifts 142 auf. Abhängig von der Position des Verriegelungsstifts 142 verbindet der T-förmige interne Durchgang 170 die Leitung 146 mit dem Durchgang 147 zwischen der ersten Führung 142a und der zweiten Führung 142b des Verriegelungsstifts 142, sodass Fluid den Durchgang 147 erreichen kann, um den Verriegelungsstift gegen die Feder 145 vorzuspannen und sich in eine Entriegelungsposition zu bewegen. Die Druckbeaufschlagung des Verriegelungsstifts 142 wird daher durch das Schalten/Bewegen des Steuerventils 109 sowie der Einlasszufuhr 118 aus der Ölgalerie gesteuert. Das erste Ende 125a des Verriegelungsstifts 142 ist durch eine Feder 145 in Richtung einer Aussparung 155 in der Innenplatte 100a der Gehäusebaugruppe 100 vorgespannt und passt in diese ein, wie beispielsweise in 8 gezeigt.
Obwohl nicht gezeigt, kann der Verriegelungsstift 142 alternativ in der Gehäusebaugruppe 100 untergebracht sein und eine Feder 145 sein, die in Richtung einer Aussparung 155 in der Rotorbaugruppe 105 vorgespannt ist.
In der Regel ist während des Anlassens des Motors nach einer Motorabschaltung kein Öldruck vorhanden, um den Verriegelungsstift 142 zu entriegeln, und es kann keine Verstellung beginnen, bis der Verriegelungsstift 142 druckvorgespannt in eine entriegelte Position gebracht wurde.
Ein Steuerventil 109, vorzugsweise ein Wegeventil, beinhaltet einen Abstandsring 111 mit einer Mehrzahl von zylindrischen Führungen lila, 111b, 111c, ist in einer Hülse 116 innerhalb einer Bohrung in der Rotorbaugruppe 105 verschiebbar aufgenommen ist und führt der Nockenwelle (nicht gezeigt). Das Steuerventil 109 kann sich entfernt von dem Versteller innerhalb einer Bohrung in der Rotorbaugruppe 105 befinden, die in der Nockenwelle oder in einem Mittelbolzen des Verstellers mit oder ohne Hülse führt, sodass der Mittelriemen als die Hülse wirkt.
Die Hülse 116 des Steuerventils 109 weist eine Reihe von Öffnungen 160-166 auf. Die Öffnung 160 steht in Fluidverbindung mit dem Verriegelungsventil 130 des hydraulischen Verriegelungskreislaufs. Die Öffnung 161 steht über die Leitung 153 in Fluidkommunikation mit der Einlasszufuhr 118. Die Einfüllöffnung 162 steht in Fluidkommunikation mit der Leitung 148. Zusätzlich steht die Einfüllöffnung 162 während des Abstellens des Motors, des Anlassens des Motors und des Stoppens des Motors mit der Wegeventilpumpenkammer 150 in Kommunikation. Die Öffnung 163 steht in Fluidkommunikation mit der Vorschubleitung 112. Die Einfüllöffnung 164 steht in Fluidkommunikation mit der gemeinsamen Leitung 114. Die Einfüllöffnung 165 steht in Fluidkommunikation mit der Verzögerungsleitung 113. Die Einfüllöffnung 166 steht in Fluidkommunikation mit der Leitung 152, die sich mit der gemeinsamen Leitung 114 verbindet.
Ein Ende des Abstandsrings 111 berührt die Feder 115 und das gegenüberliegende Ende des Abstandsrings 111 berührt ein Solenoid mit variabler Kraft (VFS) 107. Das Solenoid 107 kann ebenso linear durch das Variieren des Stroms oder der Spannung oder andere Verfahren gesteuert werden. Zwischen dem Ende des Abstandsrings 111, das die Feder 115 berührt, und dem Innendurchmesser 116a der Hülse 116 ist eine Wegeventilpumpenkammer 150 ausgebildet. Die Wegeventilpumpenkammer 150 lagert während des Motorstillstands und des Motorstopps Zufuhröl, wobei die Pumpenkammer 150 gefüllt ist und der Druck des Öls in dieser Wegeventilpumpenkammer 150 durch die Bewegung des Abstandsrings 111 hochgepumpt oder erhöht wird. Die Wegeventilpumpenkammer 150 steht ebenso mit dem Verriegelungsstift 142 in Fluidkommunikation, beispielsweise über die Leitung 146 und die Leitung 148.
Der Verriegelungskreislauf bleibt eingeschaltet, wenn kein Öldruck vorhanden ist, wie beim Anlassen des Motors und Stoppen des Motors.
Ein Pumpenkammerkreislauf besteht aus einer Zuführleitung 143, 149, 148, 146, 147, 122, die mit dem Verriegelungsstift 142 in Fluidkommunikation steht, dem Verriegelungsstift 142 und der Pumpenkammer 150, wobei die Leitung 146 mit der Pumpenkammer 150 und dem Verriegelungsstift 142 in Fluidverbindung steht. Die Pumpenkammer 150 füllt sich durch das Abklingen des Öldrucks, wenn der Motoröldruck in der Leitung 148 abfällt. Die Befüllung erfolgt, sobald sich das Wegeventil 111 in eine volle Aus-Position bewegt, sodass die Einfüllöffnung 162 offen ist.
Der Pumpenkammerkreislauf ist während des Motorstillstands gefüllt (Leerlauf bis Stopp). Alles Fluid, das dem Verriegelungsstift 142 zugeordnet ist, sodass jegliches Fluid, das in den Leitungen 147 und 155 vorhanden ist, zurück in die Wegeventilpumpenkammer 150 gedrückt wird und jegliches Fluid, das in dem Versteller selbst vorhanden ist, zurück in die Pumpenkammer 150 abfließt. Der Restdruck aus dem Ölsystem füllt den Pumpenkammerkreislauf, bis entweder der Druck nicht mehr ausreicht, um Fluid in die Pumpenkammer 150 zu drücken, oder die Pumpenkammer 150 voll ist oder der Druck in dem Durchgang 148 und der Wegeventilpumpenkammer 150 gleich ist.
Die Position des Steuerventils 109 wird von einer Motorsteuereinheit (ECU) 106 gesteuert, die das Tastverhältnis des Solenoids 107 mit variabler Kraft steuert. Die ECU 106 beinhaltet vorzugsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die verschiedene Rechenprozesse zum Steuern des Motors, des Speichers und der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse, die zum Austausch von Daten mit externen Vorrichtungen und Sensoren verwendet werden, ausführt. Beispielsweise können Sensoren wenigstens eine/eines oder mehrere von Höhe, Kraftstofftyp, Motoröldrucktemperatur, Motoröldruck, Position des Verstellers, Position der Nockenwelle und Position der Kurbelwelle bereitstellen.
Die Position des Abstandsrings 111 wird durch die Feder 115 und dem von der ECU 106 gesteuerten Solenoid 107 beeinflusst. Weitere Einzelheiten bezüglich der Steuerung des VCT-Verstellers werden im Folgenden ausführlich erläutert. Die Position des Abstandsrings 111 steuert die Bewegung (z. B. zum Bewegen in Richtung der Vorschubposition, der Halteposition oder der Verzögerungsposition) während des Leerlaufs und der anderen Position während des Anlassens des VCT-Verstellers sowie welches Fluid verwendet wird, um den Verriegelungsstift 142 zu verriegeln oder zu entriegeln.
Ein hydraulischer Verriegelungskreislauf 133 ist ebenso vorhanden und beinhaltet ein durch eine Feder 131 belastetes Verriegelungsventil 130, eine Vorschubverriegelungsleitung 128, die die Vorschubkammer 102 mit dem Verriegelungsventil 130 und der gemeinsamen Leitung 114 verbindet, wenn sich das Verriegelungsventil 130 in einer ersten Position (ein) befindet, und eine Verzögerungsverriegelungsleitung 134, die die Verzögerungskammer 103 mit dem Verriegelungsventil 130 und der gemeinsamen Leitung 114 verbindet, wenn sich das Verriegelungsventil in einer ersten Position (ein) befindet. Die Vorschubverriegelungsleitung 128 und die Verzögerungsverriegelungsleitung 134 sind innerhalb der Schaufel 104 vorhanden. In einer zweiten Position (aus) sind die Verzögerungsverriegelungsleitung 134 oder die Vorschubverriegelungsleitung 128 nicht mit der gemeinsamen Leitung 114 verbunden.
Der Versteller weist einen CTA-Verzögerungsanlassmodus, einen Verriegelungsanlassmodus, einen Vollvorschubanlassmodus, einen Vorschubmodus, einen Verzögerungsmodus und einen Nullmodus auf. Der Vorschubmodus, der Verzögerungsmodus und der Nullmodus erfolgen im Leerlauf oder höher, was nach dem Anlassen geschieht.
In dem Vorschubmodus während des Motorleerlaufs wird der Abstandsring 111 in eine Position bewegt, sodass Fluid aus der Verzögerungskammer 103 in den Abstandsring 111 und durch das Vorschubrezirkulationsrückschlagventil 110 in die Vorschubleitung 112 und in die Vorschubkammer 102 strömen kann. Fluid wird durch die Verriegelungsleitung 128 über das Verriegelungsventil 130 daran gehindert, aus der Vorschubkammer 102 auszutreten. Fluid von der Einlasszufuhr 118 wird zusätzlich zugeführt, um das Verriegelungsventil 130 in eine Position vorzuspannen, sodass die Leitung 128 blockiert ist und der Verriegelungskreislauf ausgeschaltet ist. Der Verriegelungsstift 142 ist entriegelt.
In dem Verzögerungsmodus während des Motorleerlaufs wird der Abstandsring 111 in eine Position bewegt, sodass Fluid aus der Vorschubkammer 102 durch den Abstandsring 111 und durch das Verzögerungsrezirkulationsrückschlagventil 108 in die Verzögerungsleitung 113 und in die Verzögerungskammer 103 strömen kann. Fluid wird über die Verriegelungsleitung 134 des Verriegelungsventils 130 daran gehindert, aus der Verzögerungskammer 103 auszutreten. Fluid von der Einlasszufuhr 118 wird zusätzlich zugeführt, um das Verriegelungsventil 130 in eine Position vorzuspannen, sodass die Leitung 134 blockiert ist und der hydraulische Verriegelungskreislauf ausgeschaltet ist. Der Verriegelungsstift 142 ist in einer entriegelten Position.
In dem Null- oder Haltemodus während des Motorleerlaufs wird der Abstandsring 111 in eine Position bewegt, die den Austritt von Fluid aus der Vorschub- und Verzögerungskammer 102, 103 blockiert. Fluid wird von der Einlasszufuhr 118 dem Verriegelungsventil 130 zugeführt und der Verriegelungsventilkreislauf ist ausgeschaltet. Der Verriegelungsstift 4142 ist entriegelt.
In dem Verriegelungsanlassmodus treten zwei Funktionen gleichzeitig auf. Die erste Funktion in dem Verriegelungsmodus besteht darin, dass sich der Abstandsring 111 in eine Position bewegt, in der die Abstandsringführung 111b den Fluidstrom von der Zufuhrleitung 153, Öffnung 164 blockiert (der Abstandsring ist vollständig drin).
Die zweite Funktion in dem Verriegelungsmodus ist das Öffnen oder Einschalten des Verriegelungsventilkreislaufs 133. Der Verriegelungsventilkreislauf 133 weist die vollständige Kontrolle über den Versteller auf, der sich vorschiebt oder verzögert, bis die Schaufel 104 die Zwischenphasenwinkelposition erreicht, sodass die Vorschubverriegelungsleitung 128 mit der Leitung 151 verbunden ist.
Die Zwischenphasenwinkelposition oder mittlere Position liegt vor, wenn sich die Schaufel 104 irgendwo zwischen der Vorschubwand 102a und der Verzögerungswand 103a befindet, die die Kammer zwischen der Gehäusebaugruppe 100 und der Rotorbaugruppe 105 definiert. Die Zwischenphasenwinkelposition kann sich irgendwo zwischen der Vorschubwand 102a und der Verzögerungswand 103a befinden und wird dadurch bestimmt, wo die Vorschubverriegelungsleitung 128 und die Verzögerungsverriegelungsleitung 134 relativ zu der Schaufel 104 angeordnet sind.
Vor dem Vorschubmodus, dem Verzögerungsmodus und dem Nullmodus im Leerlauf wird der Versteller während des Anlassens in eine Position bewegt, bevor der Motor startet oder feuert, um zu ermöglichen, dass der VCT-Versteller den geeigneten Modus für den Leerlauf so schnell wie möglich erreichen kann. In einer ersten Option wird der VCT-Versteller während des Anlassens über ein Nockendrehmoment entweder in einem Verzögerungs-, Vorschub- oder Nullmodus gehalten und der Verriegelungsstift wird in einem CTA-Verzögerungsanlassmodus in eine entriegelte Position bewegt. In einer zweiten Option wird der VCT-Versteller in eine mittlere Position bewegt und der Verriegelungsstift in eine entriegelte Position in einem Verriegelungsanlassmodus bewegt. In einer dritten Option wird der VCT-Versteller in eine Vollvorschubposition bewegt, wobei sich der Verriegelungsstift in einer verriegelten Position befindet und bereit ist, von der Wegeventilpumpe in einem Vollvorschubanlassmodus entriegelt zu werden.
Die 1-3 zeigen den VCT-Versteller bei einer AnlassDREHZAHL, bei der der VCT-Versteller unter Verwendung einer Nockenmomentbetätigung in einem CTA-Anlassmodus bewegt wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers beim Anlassen, der sich durch ein Nockendrehmoment in Richtung einer Verzögerungsposition bewegt, wobei der Verriegelungsstift entriegelt ist. Beim Anlassen des Motors wird der Abstandsring 111 des Steuerventils 109 durch das VFS 107 gegen die Kraft der Feder 115 zwischen der Nullposition und der vollen Position des Abstandsring in eine Position bewegt.
Während des Anlassens des Motors startet der Verriegelungsstift 142 in der Verriegelungsposition, wie in 8 gezeigt, um den Verriegelungsstift zu entriegeln. Der Versteller befindet sich in der Vollvorschubposition. In der Vollvorschubposition berührt die Schaufel 104 die Verzögerungswand 103a der Kammer 117. Das Tastverhältnis von VFS 107 beginnt bei 0 % und bewegt sich auf mehr als 60 %, um das Steuerventil 109 zu zwingen, das in der Pumpenkammer 150 vorhandene Fluid auszustoßen. In der Wegeventilpumpenkammer 150 befindliches Fluid wird aus der Kammer 150 in die Leitung 146 gedrückt. Von der Leitung 146 strömt das Fluid zwischen den Verriegelungsstiftführungen 142b und 142c in die Leitung 147 und die Aussparung 155, die den Verriegelungsstift 142 gegen die Kraft der Verriegelungsstiftfeder 145 aus der Aussparung 155 herausbewegt. Zusätzlich wird Fluid von der Einlasszufuhr 118 über das Einlassrückschlagventil 119 in die Leitung 149 bereitgestellt. Von der Leitung 149 strömt Fluid zwischen den Verriegelungsstiftführungen 142c und 142d zu der Leitung 148, die der Wegeventilpumpenkammer 150 weiteres Fluid zuführt, bis aus der Wegeventilpumpenkammer 150 über die Leitungen 146, 147 genügend Fluid in die Aussparung 155 gelangt ist.
Sobald der Verriegelungsstift 142 in eine entriegelte Position bewegt wurde, wie in 1 gezeigt, wird die Einfüllöffnung 162 durch die Abstandsringführung 111d blockiert, wodurch zusätzliches Fluid, das durch die Leitung 148 zugeführt wird, von der Einlasszufuhr 118 entfernt wird. Es ist anzumerken, dass sich der Abstandsring 111 bei entlüfteter Wegeventilkammer 150 in andere Positionen bewegen kann, in denen die Wegeventilkammer 150 komprimiert ist. Darüber hinaus steht jedes Fluid, das in der Leitung 146 vorhanden ist, nun über die Leitung 122 in Fluidkommunikation mit dem internen t-Durchgang 170 zwischen den Verriegelungsstiftführungen 142a, 142b und den Entlüftungen durch den Durchgang 144 durch das Ende des Abstandsrings 125b zu dem Tank.
Nachdem der Verriegelungsstift 142 entriegelt wurde, steuert die ECU 106 das VFS 107 in eine Position gegen die Kraft der Feder 115, in der die Abstandsringführung 111b die Öffnungen 160, 165 und 166 blockiert, die Abstandsringführung 111c die Einfüllöffnung 162 blockiert und die Öffnungen 163, 164 und 161 offen sind. Fluid aus der Vorschubkammer 102 tritt aus der Vorschubkammer 102 durch die Vorschubleitung 112 zu der Öffnung 163 der Hülse 116 aus. Von der Öffnung 163 strömt Fluid durch den Abstandsring 111 zwischen den Abstandsringführungen 111b und 111c durch die Öffnung 164 in die gemeinsame Leitung 114. Von der gemeinsamen Leitung 114 strömt Fluid durch das Verzögerungsrezirkulationsrückschlagventil 108 in die Verzögerungsleitung 113 zu der Verzögerungskammer 103, wobei die Schaufel 104 mit der Hilfe des Nockendrehmoments in die gleiche Richtung in Richtung der Vorschubwand 102a der Kammer 117 bewegt wird. Es ist anzumerken, dass in dieser Position durch das Vorschubrezirkulationsrückschlagventil 110 verhindert wird, dass Fluid direkt aus der Vorschubleitung 112 in die gemeinsame Leitung 114 strömt.
Da das Fluid nicht durch die Einlasszufuhr 118 zugeführt wird, wird das Verriegelungsventil 130 durch die Feder 131 in Richtung einer Ein-Position vorgespannt, in der Fluid durch das Verriegelungsventil 130 von der Leitung 151, der Vorschubverriegelungsleitung 128 und der Verzögerungsverriegelungsleitung 134 strömen kann. Es ist anzumerken, dass Fluid aus der Verzögerungskammer 103 durch die Verzögerungsverriegelungsleitung 134 und durch das Verriegelungsventil 130 strömen kann, jedoch die Vorschubverriegelungsleitung 128 durch die Rotorbaugruppe 105 und die Leitung 151, die mit der Verzögerungsverriegelungsleitung 134 verbunden ist, blockiert ist und die Vorschubverriegelungsleitung 128 durch das Verriegelungsventil 130 durch die Abstandsringführung 111b blockiert ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers beim Anlassen, der sich durch ein Nockendrehmoment in Richtung einer Vorschubposition bewegt, wobei der Verriegelungsstift entriegelt ist.
Nachdem der Verriegelungsstift 142 entriegelt wurde, steuert die ECU 106 das VFS 107 in eine Position gegen die Kraft der Feder 115, in der die Abstandsringführung 111b die Öffnungen 160 und 166 blockiert, die Abstandringführung 111c die Öffnung 163 blockiert und die Einfüllöffnung 162 teilweise blockiert und die Öffnungen 164, 165 und 161 offen sind.
Fluid aus der Verzögerungskammer 103 tritt aus der Kammer 103 durch die Verzögerungsleitung 113 zu der Öffnung 165 der Hülse 116 aus. Von der Öffnung 165 strömt Fluid durch den Abstandsring 111 zwischen den Abstandsringführungen 111b und 111c durch die Öffnung 164 in die gemeinsame Leitung 114. Von der gemeinsamen Leitung 114 strömt Fluid durch das Vorschubrezirkulationsrückschlagventil 110 in die Vorschubleitung 112 zu der Vorschubkammer 102, wobei die Schaufel 104 mit der Hilfe des Nockendrehmoments in die gleiche Richtung in Richtung der Verzögerungswand 103a der Kammer 117 bewegt wird. Es ist anzumerken, dass in dieser Position durch das Verzögerungsrezirkulationsrückschlagventil 108 verhindert wird, dass Fluid direkt aus der Verzögerungsleitung 113 in die gemeinsame Leitung 114 strömt.
Da das Fluid nicht durch die Einlasszufuhr 118 zugeführt wird, wird das Verriegelungsventil 130 durch die Feder 131 in Richtung einer Ein-Position vorgespannt, in der Fluid durch das Verriegelungsventil 130 von der Leitung 151, der Vorschubverriegelungsleitung 128 und der Verzögerungsverriegelungsleitung 134 strömen kann. Es ist anzumerken, dass Fluid aus der Vorschubkammer 102 durch die Vorschubverriegelungsleitung 128 und durch das Verriegelungsventil 130 strömen kann, jedoch die Verzögerungsverriegelungsleitung 134 durch die Rotorbaugruppe 105 und die Leitung 151, die mit der Verzögerungsverriegelungsleitung 134 verbunden ist, blockiert ist und die Vorschubverriegelungsleitung 128 durch das Verriegelungsventil 130 durch die Abstandsringführung 111b blockiert ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers beim Anlassen in einer Halteposition, wobei der Verriegelungsstift entriegelt ist.
Nachdem der Verriegelungsstift 142 entriegelt wurde, steuert die ECU 106 das VFS 107 in eine Position gegen die Kraft der Feder 115, in der die Abstandsringführung 111b die Öffnungen 166, 165, 160 blockiert und die Abstandringführung 111c die Einfüllöffnung 162 und 163 blockiert. Die Öffnungen 161 und 164 sind offen. Fluid aus der Vorschubkammer 102 wird durch die Abstandsringführung 111c daran blockiert, durch das Steuerventil 109 zu strömen, und Fluid aus der Verzögerungskammer 103 wird durch die Abstandsringführung 111b daran blockiert, durch das Steuerventil 109 zu strömen. Das Vorschub- und Verzögerungsrezirkulationsrückschlagventil 108, 110 verhindern ebenso, dass Fluid aus der Vorschubkammer 102, 103 in die gemeinsame Leitung 114 gelangt.
Da das Fluid nicht durch die Einlasszufuhr 118 zugeführt wird, wird das Verriegelungsventil 130 durch die Feder 131 in Richtung einer „Ein“-Position vorgespannt, in der Fluid durch das Vorsteuerventil 130 von der blockierten Vorschubverriegelungsleitung 128 und der blockierten Verzögerungsverriegelungsleitung 134 strömen kann.
Die 4-7 zeigen den VCT-Versteller bei einer AnlassDREHZAHL, bei der der VCT-Versteller unter Verwendung einer Nockenmomentbetätigung in Richtung einer mittleren Position in einem mittleren Positionsanlassmodus bewegt wird.
4 zeigt den VCT-Versteller bei AnlassDREHZAHL, der sich von einer Vorschubposition in Richtung der mittleren Position bewegt (Verzögerung). 5 zeigt den VCT-Versteller beim Anlassen, der sich während einer Nockenmomentumkehr von einer Vorschubposition in Richtung der mittleren Position bewegt.
Während des Anlassens wird der VCT-Versteller aus einer anfänglichen Vollvorschubposition, in der die Schaufel 104 die Verzögerungswand 103a berührt, in eine mittlere Position zwischen der Vorschubwand 102a und der Verzögerungswand 103a in die gleiche Richtung wie das Nockendrehmoment bewegt, was in diesem Fall in Richtung der Vorschubwand 102a ist.
Zuerst steuert die ECU 106 das VFS 107 derart, dass der Abstandsring 111 des Steuerventils 109 in eine Position bewegt wird, die die Wegeventilkammer 150 pumpt und Fluid, das in der Wegeventilkammer 150 vorhanden ist, zwingt, durch die Leitung 146 durch den horizontalen Abschnitt 143 des t-Durchgangs 170 des Verriegelungsstifts 142 durch die Leitung 147 in die Aussparung 155 zu strömen, um den Verriegelungsstift 142 gegen die Feder 145 vorzuspannen, sodass der Verriegelungsstift 142 in eine entriegelte Position bewegt wird, in der der Verriegelungsstift 142 nicht mehr in die Aussparung 155 eingreift. Sobald der Verriegelungsstift 142 in eine entriegelte Position bewegt wurde, wird die Einfüllleitung 149, die mit der Einlasszufuhr 118 in Kommunikation steht, zusammen mit der Einfüllleitung 148, die mit der Einfüllöffnung 162 in Kommunikation steht, zum Einfüllen der Wegeventilpumpenkammer 150 blockiert.
Der Abstandsring 111 wird dann von dem VFS 107 über die ECU 106 in eine Position bewegt, in der alle Zufuhrleitungen, die Zufuhrleitung 153 von der Einlasszufuhr 118 und die Zufuhrleitung 148 zu der Wegeventilpumpenkammer 150 blockiert sind. Zusätzlich blockiert der Abstandsring 111 den Fluidstrom durch die gemeinsame Leitung 114 von der Öffnung 164.
Fluid, das in der Vorschubkammer 102 vorhanden ist, verlässt die Vorschubkammer 102 durch die Vorschubverriegelungsleitung 128 und strömt durch das Vorsteuerventil 130 zwischen der ersten Führung 130a und der zweiten Führung 130b. Von dem Vorsteuerventil 130 strömt Fluid zu der Rezirkulationsleitung 151 zu der Öffnung 160 des Wegeventils, zwischen den Abstandsringführungen lila und 111b zu der Öffnung 166 und zu der Leitung 152, die mit der gemeinsamen Leitung 114 verbunden ist. Von der gemeinsamen Leitung 114 strömt Fluid durch das Vorschubrezirkulationsrückschlagventil 108 in die Verzögerungsleitung 113 und die Verzögerungskammer 103, um die Schaufel 104 in Richtung der Vorschubwand 102a zu bewegen. Die Schaufel 104 bewegt sich weiterhin in Richtung der Vorschubwand 102a, bis die Vorschubverriegelungsleitung 128 nicht mehr der Vorschubkammer 102 ausgesetzt ist und durch die Gehäusebaugruppe 100 blockiert wird.
5 zeigt den VCT-Versteller aus 4 während einer Nockenmomentumkehr. Während einer Nockendrehmomentumkehr, bei der in diesem Fall das Nockendrehmoment versucht, die Schaufel 104 in Richtung der Verzögerungswand 103a zu bewegen, wird die Position des VCT-Verstellers im Wesentlichen festgehalten, wobei jegliches Fluid, das durch die Nockendrehmomentumkehr zu dem Austritt aus der Verzögerungskammer 103 bewegt wird, durch die Blockierungsleitung 113 der Abstandsringführung 111b verhindert wird.
6 zeigt den VCT-Versteller bei AnlassDREHZAHL, der sich von einer Verzögerungsposition in Richtung der mittleren Position bewegt (Vorschub). 7 zeigt den VCT-Versteller beim Anlassen, der sich während einer Nockenmomentumkehr von einer Verzögerungsposition in Richtung der mittleren Position bewegt.
Während des Anlassens wird der VCT-Versteller aus einer anfänglichen Vollverzögerungsposition, in der die Schaufel 104 die Vorschubwand 102a berührt, in eine mittlere Position zwischen der Vorschubwand 102a und der Verzögerungswand 103a in die gleiche Richtung wie das Nockendrehmoment bewegt, was in diesem Fall in Richtung der Verzögerungswand 103a ist.
Zuerst steuert die ECU 106 das VFS 107 derart, dass der Abstandsring 111 des Steuerventils 109 in eine Position bewegt wird, die die Wegeventilkammer 150 pumpt und Fluid, das in der Wegeventilkammer 150 vorhanden ist, zwingt, durch die Leitung 146 durch den horizontalen Abschnitt 143 des t-Durchgangs 170 des Verriegelungsstifts 142 durch die Leitung 147 in die Aussparung 155 zu strömen, um den Verriegelungsstift 142 gegen die Feder 145 vorzuspannen, sodass der Verriegelungsstift 142 in eine entriegelte Position bewegt wird, in der der Verriegelungsstift 142 nicht mehr in die Aussparung 155 eingreift. Sobald der Verriegelungsstift in eine entriegelte Position bewegt wurde, wird die Einfüllleitung 149, die mit der Einlasszufuhr 118 in Kommunikation steht, zusammen mit der Einfüllleitung 148, die mit der Einfüllöffnung 162 in Kommunikation steht, zum Einfüllen der Wegeventilkammer 150 blockiert.
Der Abstandsring 111 wird dann von dem VFS 107 über die ECU 106 in eine Position bewegt, in der alle Zufuhrleitungen, die Zufuhrleitung 153 von der Einlasszufuhr 118 und die Zufuhrleitung 148 zu der Wegeventilkammer 150 blockiert sind. Zusätzlich blockiert der Abstandsring 111 den Fluidstrom durch die gemeinsame Leitung 114 von der Öffnung 164.
Fluid, das in der Verzögerungskammer 103 vorhanden ist, verlässt die Verzögerungskammer 103 durch die Verzögerungsverriegelungsleitung 134 und strömt durch das Vorsteuerventil 130 zwischen der ersten Führung 130a und der zweiten Führung 130b. Von dem Vorsteuerventil 130 strömt Fluid zu der Rezirkulationsleitung 151 zu der Öffnung 160 des Wegeventils, zwischen den Abstandsringführungen lila und 111b zu der Öffnung 166 und zu der Leitung 152, die mit der gemeinsamen Leitung 114 verbunden ist. Von der gemeinsamen Leitung 114 strömt Fluid durch das Verzögerungsrezirkulationsrückschlagventil 110 in die Vorschubleitung 112 und die Vorschubkammer 102, um die Schaufel 104 in Richtung der Verzögerungswand 103a zu bewegen. Die Schaufel 104 bewegt sich weiterhin in Richtung der Verzögerungswand 103a, bis die Verzögerungsverriegelungsleitung 134 nicht mehr der Verzögerungskammer 103 ausgesetzt ist und durch die Gehäusebaugruppe 100 blockiert wird.
7 zeigt den VCT-Versteller aus 6 während einer Nockenmomentumkehr. Während einer Nockendrehmomentumkehr, bei der in diesem Fall das Drehmoment versucht, die Schaufel 104 in Richtung der Vorschubwand 102a zu bewegen, wird die Position des VCT-Verstellers im Wesentlichen festgehalten, wobei jegliches Fluid, das durch die Nockendrehmomentumkehr zu dem Austritt aus der Vorschubkammer 102 bewegt wird, durch die Blockierungsleitung 112 der Abstandsringführung 111b verhindert wird.
Die 9-12 zeigen die VCT-Verstellermodi im Leerlauf. 9 zeigt den VCT-Versteller, der sich in dem Verzögerungsmodus in Richtung einer Verzögerungsposition bewegt. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers im Leerlauf, der sich in Richtung einer Vorschubposition bewegt. 11 zeigt eine schematische Darstellung eines VCT-Verstellers im Leerlauf in einer Halteposition. 12 zeigt ein Schema eines VCT-Verstellers im Leerlauf, wobei sich der Verriegelungsstift von entriegelt zu verriegelt bewegt.
Unter Bezugnahme auf 9 wird, um sich in Richtung der Verzögerungsposition zu bewegen, das Tastverhältnis auf einen Bereich angepasst, der größer als 60 % der Kraft des VFS 107 auf den Abstandsring 111 ist, und der Abstandsring 111 wird in einem Verzögerungsmodus in der Figur durch das VFS 107 nach rechts bewegt, bis die Kraft des VFS 107 die Kraft der Feder 115 ausgleicht. Fluid tritt aus der Vorschubkammer 102 durch die Vorschubleitung 112 zu der Öffnung 163 aus. Von der Öffnung 163 strömt Fluid durch die Öffnung 164 zu der gemeinsamen Leitung 114. Von der gemeinsamen Leitung 114 strömt Fluid durch das Verzögerungsrezirkulationsrückschlagventil 108 in die Verzögerungsleitung 113 und die Verzögerungskammer 103.
Nachfüllöl oder -quelle wird dem Versteller von der Quelleinlasszufuhr 118 in die Einlassleitung 153 und die Verriegelungszufuhrleitung 120 zugeführt. Die Verriegelungsversorgungsleitung 120 bewegt das Vorsteuerventil gegen die Kraft der Feder 131 in eine geschlossene Position, sodass die Verriegelungsführung 130b den Fluidstrom zwischen der Vorschubverriegelungsleitung 128 und der Verzögerungsverriegelungsleitung 134 blockiert.
Das/die Nachfüllöl oder -quelle 118, das/die an die Einlassleitung 153 bereitgestellt wird, bewegt sich durch das Einlassrückschlagventil 119 und durch die Öffnung 161 der Steuerhülse 116. Von der Öffnung 161 strömt Fluid zwischen den Abstandsringführungen 111b und 111c zu der gemeinsamen Leitung 114. Von der gemeinsamen Leitung 114 strömt Fluid durch das Verzögerungsrezirkulationsrückschlagventil 108 und durch die Leitung 113 zu der Verzögerungskammer 103.
Der Verriegelungsstift 142 behält die entriegelte Position während des Anlassens bei.
10 zeigt den VCT-Versteller, der sich in Richtung der Vorschubposition bewegt. Um in die Vorschubposition zu gelangen, ist das Tastverhältnis weniger als 60 % der Kraft des VFS 107 auf den Abstandsring 111 wird geändert und der Abstandsring 111 wird in der Figur durch das VFS 107 in einem Vorschubmodus nach links bewegt, bis die Kraft des VFS 107 die Kraft der Feder 115 ausgleicht. Fluid tritt aus der Verzögerungskammer 103 durch die Verzögerungsleitung 113 zu der Öffnung 165 aus. Von der Öffnung 165 strömt Fluid durch die Öffnung 164 zu der gemeinsamen Leitung 114. Von der gemeinsamen Leitung 114 strömt Fluid durch das Vorschubrezirkulationsrückschlagventil 110 in die Vorschubleitung 112 und die Vorschubkammer 102.
Nachfüllöl oder -quelle wird dem Versteller von der Quelleinlasszufuhr 118 in die Einlassleitung 153 und die Verriegelungszufuhrleitung 120 zugeführt. Die Verriegelungsversorgungsleitung 120 bewegt das Vorsteuerventil 130 gegen die Kraft der Feder 131 in eine geschlossene Position, sodass die Verriegelungsführung 130b den Fluidstrom zwischen der Vorschubverriegelungsleitung 128 und der Verzögerungsverriegelungsleitung 134 blockiert.
Das/die Nachfüllöl oder -quelle 118, das/die an die Einlassleitung 153 bereitgestellt wird, bewegt sich durch das Einlassrückschlagventil 119 und durch die Öffnung 161 der Steuerhülse 116. Von der Öffnung 161 strömt Fluid zwischen den Abstandsringführungen 111b und 111c zu der gemeinsamen Leitung 114. Von der gemeinsamen Leitung 114 strömt Fluid durch das Vorschubrezirkulationsrückschlagventil 110 und durch die Vorschubleitung 112 zu der Vorschubkammer 102.
Der Verriegelungsstift 142 behält die entriegelte Position während des Anlassens bei.
11 zeigt den VCT-Versteller in einer Halteposition. Das/die Nachfüllöl oder - quelle 118, das/die an die Einlassleitung 153 bereitgestellt wird, bewegt sich durch das Einlassrückschlagventil 119 und durch die Öffnung 161 der Steuerhülse 116. Von der Öffnung 161 strömt Fluid zwischen den Abstandsringführungen 111b und 111c zu der gemeinsamen Leitung 114. Von der gemeinsamen Leitung 114 strömt Fluid durch das Verzögerungsrückschlagventil 110 und durch die Vorschubleitung 112 zu der Vorschubkammer 102 oder zu dem Vorschubrückschlagventil 108 und durch die Verzögerungsleitung 113 zu der Verzögerungskammer 103.
In der Halteposition wird zusätzlich Fluid von der Quelleinlasszufuhr 118 in die Einlassleitung 153 und die Verriegelungszufuhrleitung 120 zugeführt. Die Verriegelungsversorgungsleitung 120 bewegt das Vorsteuerventil gegen die Kraft der Feder 131 in eine geschlossene Position, sodass die Verriegelungsführung 130b den Fluidstrom zwischen der Vorschubverriegelungsleitung 128 und der Verzögerungsverriegelungsleitung 134 blockiert.
Der Verriegelungsstift 142 behält die entriegelte Position während des Anlassens bei.
12 zeigt den VCT-Versteller im Leerlauf, wobei sich der Verriegelungsstift von einer entriegelten Position in eine verriegelte Position bewegt.
Die Fluidverbindung durch die Einfüllöffnung 162 zwischen der Leitung 148 und der Wegeventilpumpenkammer 150 wird durch die Abstandsringführung 111d blockiert. Wenn die Einfüllöffnung 162 blockiert ist, kann kein Fluid in die Wegeventilpumpenkammer 150 eintreten und ebenso nicht zu der Aussparung 155 strömen. Daher kann keine Druckbeaufschlagung des Abstandsrings 111 oder des Verriegelungsstifts 142 auftreten, um den Verriegelungsstift 142 in eine offene Position vorzuspannen. Jegliches Fluid, das in der Aussparung, der Leitung 147 oder der Leitung 146 vorhanden ist, wird durch den internen t-Durchgang 170 des Verriegelungsstifts durch das zweite Ende 125b des Verriegelungsstifts 142 und durch die Leitung 122 zu dem Tank entlüftet. Sobald das erste Ende 125a des Verriegelungsstifts 142 an der Aussparung 155 ausgerichtet ist, spannt die Verriegelungsstiftfeder 145 den Verriegelungsstift 142 in die Aussparung 155 vor.
Dementsprechend versteht es sich, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung lediglich die Anwendung der Prinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die Bezugnahme auf Einzelheiten der dargestellten Ausführungsbeispiele soll den Umfang der Ansprüche nicht einschränken, die selbst diejenigen Merkmale wiedergeben, die als erfindungswesentlich angesehen werden.

Claims

Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung für einen Verbrennungsmotor, wobei der Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung umfasst: eine Gehäusebaugruppe, die dazu konfiguriert ist, Antriebskraft aufzunehmen und eine äußere Endplatte und eine innere Platte umfasst; eine Rotorbaugruppe, die dazu konfiguriert ist, mit einer Nockenwelle verbunden zu sein, die eine Mehrzahl von Schaufeln aufweist, die sich koaxial innerhalb der Gehäusebaugruppe befinden, wobei die Gehäusebaugruppe und die Rotorbaugruppe wenigstens eine Kammer definieren, die durch eine Schaufel der Mehrzahl von Schaufeln in Arbeitsfluidkammern getrennt ist, wobei eine Bewegung der Schaufel innerhalb der wenigstens einen Kammer dazu dient, eine relative Winkelposition der Gehäusebaugruppe und der Rotorbaugruppe zu verschieben; ein Steuerventil, das dazu konfiguriert ist, sich zwischen mehreren Positionen zu bewegen, um Fluid von einem Fluideingang zu und von einer Wegeventilentlüftungskammerzufuhrleitung und einer Wegeventilentlüftungskammerentlüftungsleitung zu leiten und Fluid von dem Fluideingang zu und von einer Vorschubkammer und einer Verzögerungskammer durch eine Vorschubleitung, eine Verzögerungsleitung, eine Zufuhrleitung, die an den Fluideingang gekoppelt ist, eine Verriegelungsventilleitung, eine Vorschubverriegelungsleitung und eine Verzögerungsverriegelungsleitung zu leiten, wobei das Steuerventil umfasst: einen Abstandsring, der verschiebbar in einer Hülse aufgenommen ist, die eine Pumpenkammer aufweist, um ein Fluidvolumen zu akkumulieren, das zwischen dem Abstandsring und der Hülse definiert ist, wobei das Steuerventil durch mehrere Modi bewegbar ist; ein Verriegelungsventil in Fluidkommunikation mit dem Steuerventil über die Vorschubverriegelungsleitung, die Verzögerungsverriegelungsleitung und die Verriegelungsventilleitung, wobei das Verriegelungsventil zwischen einer ersten Position, in der Fluid von dem Steuerventil von entweder der Vorschubverriegelungsleitung oder der Verzögerungsverriegelungsleitung durch das Verriegelungsventil und die Verriegelungsventilleitung zu einem Rest der Vorschubverriegelungsleitung oder der Verzögerungsverriegelungsleitung strömen kann, und einer zweiten Position bewegbar ist, in der verhindert wird, dass Fluid von dem Steuerventil durch das Verriegelungsventil zu entweder der Vorschubverriegelungsleitung oder der Verzögerungsverriegelungsleitung strömt; einen Verriegelungsstift, der sich in einer von der Rotorbaugruppe oder der Gehäusebaugruppe verschiebbar befindet, wobei der Verriegelungsstift dazu konfiguriert ist, sich von einer entriegelten Position, in der ein erster Endabschnitt des Verriegelungsstifts nicht in eine Verriegelungsstiftaussparung in einem Rest der Rotorbaugruppe oder der Gehäusebaugruppe eingreift, in eine verriegelte Position zu bewegen, in der der erste Endabschnitt des Verriegelungsstifts in die Verriegelungsstiftaussparung eingreift, wodurch die relative Winkelposition der Gehäusebaugruppe und der Rotorbaugruppe in einer verriegelten Position verriegelt wird, wobei der Verriegelungsstift umfasst: einen Körper, der den ersten Endabschnitt, einen zweiten Endabschnitt, der dem ersten Endabschnitt gegenüberliegt, und eine Mehrzahl von Führungen aufweist; einen T-förmigen Durchgang innerhalb des Körpers, wobei ein horizontaler Abschnitt des T-förmigen Durchgangs zwischen wenigstens zwei der Mehrzahl der Führungen vorhanden ist und sich ein vertikaler Abschnitt des T-förmigen Durchgangs von dem horizontalen Abschnitt zu dem zweiten Endabschnitt des Körpers erstreckt; eine Feder, die den zweiten Endabschnitt in Richtung der Aussparung vorspannt; wobei sich das Steuerventil in einem von einem nockendrehmomentbetätigten Verzögerungsanlassmodus, einem Verriegelungsanlassmodus und einem Vollvorschubanlassmodus befindet, wenn der Motor bei einem Anlassen ist, sodass: in dem nockendrehmomentbetätigten Verzögerungsanlassmodus der Abstandsring aus einer Position bewegt wird, in der Fluid, das in einer Wegeventilpumpenkammer vorhanden ist, durch die Wegeventilentlüftungskammerentlüftungsleitung durch den Verriegelungsstift und in die Aussparung strömt, um den Verriegelungsstift aus einer geschlossenen Position in eine offene Position zu bewegen, und bis sich der Abstandsring in einer Position befindet, in der eine Wegeventilentlüftungszufuhrleitung blockiert ist und Fluid aus der Vorschubkammer durch das Steuerventil zu der Verzögerungskammer strömt; in dem Verzögerungsanlassmodus der Abstandsring aus einer Position bewegt wird, in der Fluid, das in der Wegeventilpumpenkammer vorhanden ist, durch die Wegeventilentlüftungskammerentlüftungsleitung durch den Verriegelungsstift und in die Aussparung strömt, um den Verriegelungsstift aus einer geschlossenen Position in eine offene Position zu bewegen, und bis sich der Abstandsring in einer Position befindet, in der Wegeventilentlüftungszufuhrleitung blockiert ist, wobei die Verriegelungsventilleitung offen ist, sodass Fluid von entweder der Vorschubverriegelungsleitung oder der Verzögerungsverriegelungsleitung durch das Verriegelungsventil in die Vorschubkammer oder die Verzögerungskammer und das Verriegelungsventil strömen kann; und in dem Vollvorschubanlassmodus der Abstandsring aus einer Position bewegt wird, in der Fluid, das in der Wegeventilpumpenkammer vorhanden ist, durch die Wegeventilentlüftungskammerentlüftungsleitung durch den Verriegelungsstift und in die Aussparung strömt, um den Verriegelungsstift aus einer geschlossenen Position in eine offene Position zu bewegen, und bis sich der Abstandsring in einer Position befindet, in der die Wegeventilentlüftungszufuhrleitung blockiert ist und Fluid aus der Verzögerungskammer durch das Steuerventil zu der Vorschubkammer strömt.
Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung nach Anspruch 1, wobei in dem nockendrehmomentbetätigten Verzögerungsanlassmodus Fluid von dem Fluideingang durch den Verriegelungsstift und in die Wegeventilpumpenkammer über die Wegeventilentlüftungskammerzufuhrleitung zugeführt wird, bis der Abstandring die Wegeventilentlüftungskammerzufuhrleitung blockiert.
Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung nach Anspruch 1, wobei sich die Aussparung des Verriegelungsstifts in der inneren Platte oder der äußeren Platte der Gehäusebaugruppe befindet.
Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung nach Anspruch 1, wobei sich die Aussparung des Verriegelungsstifts in der Rotorbaugruppe befindet.
Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung nach Anspruch 1, wobei zum Bewegen des Verriegelungsstifts von der offenen Position in die geschlossene Position Fluid in der Aussparung in den T-förmigen Durchgang innerhalb des Körpers des Verriegelungsstifts und aus dem zweiten Endabschnitt des Verriegelungsstifts strömt, sodass die Feder den ersten Endabschnitt in Richtung der Aussparung vorspannt.
Versteller mit variabler Nockensteuerung nach Anspruch 1, wobei sich das Verriegelungsventil in dem nockendrehmomentbetätigten Verzögerungsanlassmodus und dem Vollvorschubanlassmodus in der zweiten Position befindet.
Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung nach Anspruch 1, wobei sich das Verriegelungsventil in dem Verriegelungsanlassmodus in der ersten Position befindet.
Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung nach Anspruch 1, wobei einer der mehreren Modi des Steuerventils ein Vorschubmodus ist, bei dem Fluid von der Verzögerungskammer zu der Vorschubkammer durch ein Verzögerungsrezirkulationsrückschlagventil geleitet wird und Fluid von dem Fluideingang das Verriegelungsventil in die zweite Position vorspannt.
Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung nach Anspruch 8, wobei der Vorschubmodus während des Motorleerlaufs ist.
Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung nach Anspruch 1, wobei einer der mehreren Modi des Steuerventils ein Verzögerungsmodus ist, bei dem Fluid von der Vorschubkammer zu der Verzögerungskammer durch ein Vorschubrezirkulationsrückschlagventil geleitet wird und Fluid von dem Fluideingang das Verriegelungsventil in die zweite Position vorspannt.
Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung nach Anspruch 10, wobei der Verzögerungsmodus während des Motorleerlaufs ist.
Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung nach Anspruch 1, wobei einer der mehreren Modi des Steuerventils ein Haltemodus ist, bei dem Fluid von der Einlasszufuhr zu der Vorschubkammer und der Verzögerungskammer geleitet wird und sich das Verriegelungsventil in der zweiten Position befindet.
Versteller mit variabler Nockenwellensteuerung nach Anspruch 12, wobei der Haltemodus während des Motorleerlaufs ist.