DE19650249A1 - Shaft rotation angle and valve lift detection arrangement for engine - Google Patents

Shaft rotation angle and valve lift detection arrangement for engine

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Abstract

The arrangement includes a crank shaft and a cam shaft which is driven with a presettable phase by the crank shaft, and a second cam shaft which is driven by the first cam shaft over coupling devices which include at least one further shaft. The relative rotation of both cam shafts is reciprocally compatible and both cam shafts determine an open and close function, so that the lift and opening duration of the valves is adjustable through a relative rotation of both cam shafts with respect to each other. At least two of the shafts, crank shaft, first cam shaft, second cam shaft, or a shaft of the coupling devices, comprise a sensor wheel which is probed by a sensor for producing an output signal which shows the respective angle position of the concerned shafts. The angle between both cam shafts is determined from the measured angle and the predetermined angle- or phase between the concerned shafts.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung des Verdrehwinkels und/oder des Ventilhubes bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlaßventil pro Zylinder nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a device for detecting the Angle of rotation and / or the valve lift at one Multi-cylinder internal combustion engine with at least one Intake valve per cylinder according to the genus of Main claim.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem Einlaßventil pro Zylinder eine Ventilsteuerung mit Hilfe zweier Nockenwellen durchzuführen, wobei eine der beiden Nockenwellen, beispielsweise die von der Kurbelwelle angetriebene Nockenwelle die die Ventilöffnung steuert, während die zweite Nockenwelle, die mit der ersten Nockenwelle über Koppelmittel in Verbindung steht, das Schließen der Ventile steuert. Sind diese Koppelmittel so ausgestaltet, daß eine relative Verdrehung der mit gleicher Drehzahl umlaufenden Nockenwellen gegeneinander realisierbar ist, kann der Hub der Ventile in weiten Bereichen verändert werden. Eine Vorrichtung, die eine solche Nockenwellenverstellung ermöglicht, ist beispielsweise aus der Druckschrift PCT/DE 93/01248 bekannt. It is known to use multi-cylinder internal combustion engines at least one intake valve per cylinder one Valve control using two camshafts one of the two camshafts, for example that of the crankshaft driven camshaft which Valve opening controls while the second camshaft that in connection with the first camshaft via coupling means stands, controls the closing of the valves. Are these Coupling means designed so that a relative rotation the camshafts rotating at the same speed against each other, the stroke of the valves can wide areas are changed. A device that such a camshaft adjustment is possible known for example from the publication PCT / DE 93/01248.  

Bei der bekannten Vorrichtung zur Nockenwellenverstellung stehen die beiden Nockenwellen über ein vierrädriges Koppelgetriebe miteinander in Verbindung, wobei das eine Rad des Koppelgetriebes mit der von der Kurbelwelle angetriebenen ersten Nockenwelle fest verbunden ist und über die beiden Zwischenräder das Abtriebsrad und damit die zweite Nockenwelle angetrieben wird. Bei der rotatorischen Verstellung der Koppel zwischen der beiden Nockenwellen um die Achse der ersten Nockenwelle stellt sich ein Verdrehwinkel der angetriebenen Nockenwelle gegenüber der antreibenden Nockenwelle ein. Die eindeutige Zuordnung der Koppelstellung zu dem Verdrehwinkel und damit zu dem Hub der Ventile ermöglicht es, durch relative Verdrehung der beiden Nockenwellen gegeneinander den Hub und/oder die Öffnungsdauer der Ventile in weiten Bereichen zu verändern. Die Auslenkung der Koppel stellt dabei ein Maß für den Ventilhub dar. Die Auslenkung kann mit Hilfe eines Positionssensors, beispielsweise einen potentiometrischen Winkelgebers erfaßt werden und letztendlich zur Ventilhubermittlung ausgewertet werden.In the known camshaft adjustment device the two camshafts are over a four-wheeled Coupling gear in connection with each other, the one wheel of the linkage with that of the crankshaft driven first camshaft is firmly connected and over the two idler gears the driven gear and thus the second camshaft is driven. With the rotary Adjustment of the coupling between the two camshafts the axis of the first camshaft adjusts itself Angle of rotation of the driven camshaft relative to the driving camshaft. The clear assignment of the Coupling position to the angle of rotation and thus to the stroke of the Valves allow by relative rotation of the two Camshafts against each other the stroke and / or the Change the opening time of the valves in a wide range. The deflection of the coupling is a measure of the Valve stroke represents. The deflection can with the help of a Position sensor, for example a potentiometric Angle encoder can be detected and ultimately to Valve lift determination can be evaluated.

Die bekannte Vorrichtung stellt ein System mit variabler Ventilhub-Mechanik (VVH) dar, mit der die Einlaßventile mittels einer für alle Ventile gemeinsamen Verstellwelle verstellt werden. Aufgabe der Erfindung ist die Erfassung des Ventilhubes ohne Positionssensor.The known device represents a system with variable Valve lift mechanism (VVH), with which the intake valves by means of an adjustment shaft common to all valves be adjusted. The object of the invention is the detection of the valve stroke without position sensor.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erfassung des Verdrehwinkels und/oder des Ventilhubes bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlaßventil pro Zylinder, mit den Merkmalen des Anspruchs l hat den Vorteil, daß kein Positionssensor zur Erfassung der Auslenkung der Koppel erforderlich ist, sondern daß die ohnehin vorhandenen Geber zur Ermittlung der Winkellage der Kurbelwelle und der Nockenwelle zur Verdrehwinkelerfassung ausgewertet werden. Aus dem Verdrehwinkel zwischen den beiden Nockenwellen läßt sich in Folge der vorgebbar bekannten Kopplung der Ventilhub ermitteln. Erzielt wird dieser Vorteil durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs l. Bei dieser Einrichtung wird der Verdrehwinkel bzw. der Ventilhub bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlaßventil pro Zylinder ermittelt, indem die Winkelstellung der Kurbelwelle durch Abtastung eines mit der Kurbelwelle verbundenen Geberrades ermittelt wird. Weiterhin befindet sich an der zweiten Nockenwelle ein Geberrad, das mit Hilfe eines zweiten Sensors abgetastet wird, zur Ermittlung der Winkellage der zweiten Nockenwelle. Da die Zusammenhänge und Phasenbedingungen zwischen Kurbelwelle, erster und zweiter Nockenwelle und gegebenenfalls einer Welle eines Koppelmittels zwischen erster und zweiter Nockenwelle vorgebbar bekannt sind, läßt sich der Verdrehwinkel zwischen den Nockenwellen aus den ermittelten Winkellagen von Kurbel- und zweiter Nockenwelle berechnen. Da weiterhin bekannt ist, wie die erste Nockenwelle die Öffnetfunktion der Einlaßventile und die zweite Nockenwelle die Schließtfunktion steuert, kann aus dem Verdrehwinkel eindeutig auf den Ventilhub geschlossen werden.The inventive device for detecting the Angle of rotation and / or the valve lift at one Multi-cylinder internal combustion engine with at least one Inlet valve per cylinder, with the features of claim l has the advantage that no position sensor for detecting the  Deflection of the coupling is necessary, but that the anyway existing encoder for determining the angular position of the Crankshaft and the camshaft for detecting the angle of rotation be evaluated. From the twist angle between the As a result, the two camshafts can be specified determine the known coupling of the valve lift. Is achieved this advantage by a device with the features of Claim l. With this device, the twist angle or the valve lift in a multi-cylinder Internal combustion engine with at least one intake valve per Cylinder determined by the angular position of the crankshaft by scanning one connected to the crankshaft Encoder wheel is determined. Furthermore is located at the second camshaft, a sender wheel, which with the help of a second sensor is scanned to determine the Angular position of the second camshaft. Because the relationships and Phase conditions between crankshaft, first and second Camshaft and possibly a shaft of a Coupling means between the first and second camshafts are known known, the angle of rotation between the camshafts from the determined angular positions of crank and calculate the second camshaft. Since it is still known like the first camshaft, the opening function of the Intake valves and the second camshaft Closes function controls, can from the twist angle clearly conclude the valve stroke.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich mit den in den Unteransprüchen aufgeführten Ausgestaltungen. Dabei kann in erster vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung anstelle des Kurbelwellengeberrades ein zweites Phasengeberrad auf der ersten Nockenwelle angeordnet werden und von einem entsprechenden Sensor abgetastet werden. Die gemeinsame Auswertung der Ausgangssignale der beiden Nockenwellengeber läßt eine vorteilhafte Erfassung des Verdrehwinkels und des Ventilhubes zu.Further advantages of the invention result with the in the Refinements listed subclaims. Here, in first advantageous embodiment of the invention instead of the crankshaft sensor wheel a second phase sensor wheel the first camshaft and be arranged by one corresponding sensor can be scanned. The common Evaluation of the output signals of the two camshaft sensors  allows an advantageous detection of the angle of rotation and the Valve stroke too.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befindet sich auf der zweiten Nockenwelle ein erstes Geberrad, das von einem Geber abgetastet wird, und das zweite Geberrad steht mit dem als Antrieb der Nockenwelle arbeitenden Antriebsrad eines Koppelgetriebes in Verbindung und weist wenigstens eine Marke auf, die mit Hilfe eines eigenen Gebers ausgewertet wird.In a further advantageous embodiment of the invention there is a first on the second camshaft Encoder wheel that is scanned by an encoder, and that second encoder wheel is used to drive the camshaft working drive wheel of a linkage in connection and has at least one mark that can be obtained using a own donor is evaluated.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung entfällt das Kurbelwellengeberrad, dafür ist ein weiteres Phasengeberrad auf der ersten Nockenwelle vorhanden, weiterhin ist dann am Antriebsrad des Koppelgetriebes eine Marke angebracht, die mit Hilfe eines zusätzlichen Gebers abgetastet wird. Eine besonders vorteilhafte Lösung ergibt sich insbesonders bei instationärem Betrieb der Brennkraftmaschine, wenn zusätzlich mit einem weiteren Geber die Zähne des Abtriebsrades des Getriebes erfaßt werden und damit der momentane Drehwinkel gemessen werden kann.In a further advantageous embodiment, this is not necessary Crankshaft encoder wheel, this is another phase encoder wheel on the first camshaft, then is still on Drive wheel of the linkage a brand attached is sensed with the help of an additional encoder. A particularly advantageous solution arises in particular transient operation of the internal combustion engine if the teeth of the Output gear of the transmission can be detected and thus the current angle of rotation can be measured.

Eine besonders einfache Auswertung ist auch möglich, wenn die Zahl der Winkelmarken des Abtriebsrades und des Kurbelwellengeberrades übereinstimmen bzw. wenn die Zahl der Winkelmarken des Abtriebsrades ein geradzahliges Vielfaches der Winkelmarkenzahl des Kurbelwellengeberrades ist bzw. umgekehrt. Dies gilt für die übrigen Ausgestaltungen entsprechend.A particularly simple evaluation is also possible if the number of angular marks of the driven gear and Crankshaft encoder wheel match or if the number of Angle marks of the driven wheel an even multiple is the number of angular marks of the crankshaft encoder wheel or vice versa. This applies to the other configurations corresponding.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine schematische Anordnung der Kurbel- und Nockenwellen sowie der zugehörigen Koppelmittel. In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des mechanischen variablen Ventilsystems angegeben und Fig. 3 zeigt den Verlauf des Ventilhubes über dem Kurbelwellenwinkel für verschieden Verdrehwinkel zwischen den beiden Nockenwellen.An embodiment of the invention is shown in the figure and is explained in more detail in the following description. Here, FIG. 1 shows a schematic arrangement of the crankshaft and camshaft and the associated coupling means. FIG. 2 shows a block diagram of the mechanical variable valve system and FIG. 3 shows the course of the valve lift over the crankshaft angle for different angles of rotation between the two camshafts.

Beschreibungdescription

In Fig. 1 sind die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Bestandteile einer Brennkraftmaschine mit einem Doppelnockenwellen-Ventiltrieb zur Erzeugung eines variablen Ventilhubes dargestellt. Bei einer solchen Brennkraftmaschine stehen die beiden Nockenwellen 10, 11 über ein vierrädriges Koppelgetriebe 12, 13, 14, 15 miteinander in Verbindung, wobei das eine Rad 15 des Koppelgetriebes mit der von der Kurbelwelle 19 angetriebenen ersten Nockenwelle 10 fest verbunden ist und über die beiden Zwischenräder 13, 14 das Abtriebsrad 12 und damit die zweite Nockenwelle 11 antreibt. Bei der rotatorischen Verstellung der Koppel 16 um die Achse der Nockenwelle 10 stellt sich ein Verdrehwinkel der angetriebenen gegenüber der antreibenden Nockenwelle ein. Die eindeutige Zuordnung der Koppelstellung zu dem Verdrehwinkel und damit zu dem Hub der Ventile ermöglicht ist, die Auslenkung der Koppel 16 als Maß für den Ventilhub anzusetzen.In Fig. 1 are necessary for the understanding of the invention, ingredients are shown an internal combustion engine with a DOHC valve train for producing a variable valve stroke. In such an internal combustion engine, the two camshafts 10 , 11 are connected to one another via a four-wheel coupling gear 12 , 13 , 14 , 15 , one wheel 15 of the coupling gear being firmly connected to the first camshaft 10 driven by the crankshaft 19 and via the two Intermediate wheels 13 , 14 drive the driven wheel 12 and thus the second camshaft 11 . When the coupling 16 is rotated about the axis of the camshaft 10 , an angle of rotation of the driven camshaft relative to the driving camshaft is established. The clear assignment of the coupling position to the angle of rotation and thus to the stroke of the valves makes it possible to use the deflection of the coupling 16 as a measure of the valve stroke.

Mit der hier vorgeschlagenen Erfindung wird bei der Erfassung des Ventilhubes ein anderer Weg beschritten. Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, ist mit der angetriebenen Nockenwelle 11 ein Phasengeberrad 17 fest verbunden und rotiert somit mit der Nockenwelle 11. An seinem Umfang weist das Phasengeberrad 17 eine vorgebbare Anzahl von Markierungen auf, die mit Hilfe des Phasensensors 18 abgetastet werden. Der Phasensensor 18 ist beispielsweise ein Induktivgeber oder ein Hall-Sensor oder ein optischer Sensor, der beim Vorbeilaufen einer Winkelmarke des Phasengeberrades 17 jeweils einen Spannungsimpuls abgibt. Mit dieser Geberanordnung läßt sich die Winkellage des Phasengeberrades 17 und damit der Nockenwelle 11 bestimmen.With the invention proposed here, another path is followed in the detection of the valve lift. As shown in FIG. 1, a phase sensor wheel 17 is fixedly connected to the driven camshaft 11 and thus rotates with the camshaft 11 . On its circumference, the phase encoder wheel 17 has a predeterminable number of markings which are scanned with the aid of the phase sensor 18 . The phase sensor 18 is, for example, an inductive sensor or a Hall sensor or an optical sensor, which emits a voltage pulse when an angle mark of the phase sensor wheel 17 passes by. With this encoder arrangement, the angular position of the phase encoder wheel 17 and thus of the camshaft 11 can be determined.

Parallel zum Phasengeber 18 erfaßt ein der Kurbelwelle 19 zugeordneter Drehzahlgeber 20 die Stellung der Kurbelwelle 19, beispielsweise durch Abtastung eines fest mit der Kurbelwelle verbundenen Geberrades 21, das an seiner Oberfläche eine Vielzahl gleichartiger Winkelmarken aufweist die sich in gleichem Abstand voneinander befinden, wobei eine Bezugsmarke durch eine oder zwei fehlende Winkelmarken gebildet wird. Diese sogenannte Lücke kann in bekannter Weise vom Steuergerät 22, das die Ausgangssignale der einzelnen Geber, erkannt werden. Das Steuergerät 22 nimmt im übrigen die für die Verdrehwinkelerfassung bzw. Ventilhuberfassung erforderlichen Signalauswertungen und Berechnungen vor.Parallel to the phase sensor 18, a crankshaft 19 detects associated speed sensor 20, the position of the crankshaft 19, for example by scanning an firmly connected to the crankshaft sensor wheel 21 which has on its surface a plurality of identical angular marks which are equally spaced, wherein a reference mark is formed by one or two missing angle marks. This so-called gap can be recognized in a known manner by the control unit 22 , which is the output signal of the individual sensors. The control unit 22 also performs the signal evaluations and calculations required for the detection of the angle of rotation or the valve lift.

Mittels eines Algorithmus, wie er beispielsweise aus der Regelung einer variablen Nockenwellenverstellung bekannt ist, werden die Gebersignale im Steuergerät 22 ausgewertet und die Zuordnung Nockenwellengeberrad bzw. Phasengeberrad 17 zu Kurbelwellengeberrad 21 bestimmt. Der auf diese Weise ermittelte Phasenbezug entspricht einem Verdrehwinkel zwischen der ersten Nockenwelle 10 und der zweiten Nockenwelle 11 unter der Voraussetzung, daß die Nockenwelle 10 phasenstarr mit der Kurbelwelle 19 verbunden ist. Die Zuordnung zwischen dem gemessenen Phasenbezug und dem Verdrehwinkel wird eindeutig, falls die Montage der angesprochenen Geber und Wellen in eindeutiger Weise vorgegeben ist. Diese Bedingung vorausgesetzt, gelingt es, unter Einbezug der festen und bekannten Abhängigkeit zwischen dem Verdrehwinkel zwischen den beiden Nockenwellen und dem Hub der Ventile aus der gemessenen Phasenbeziehung den Hub der Ventile zu ermitteln.Using an algorithm, as is known, for example, from the regulation of a variable camshaft adjustment, the sensor signals in the control unit 22 are evaluated and the assignment of the camshaft sensor wheel or phase sensor wheel 17 to the crankshaft sensor wheel 21 is determined. The phase reference determined in this way corresponds to an angle of rotation between the first camshaft 10 and the second camshaft 11 , provided that the camshaft 10 is connected to the crankshaft 19 in a phase-locked manner. The assignment between the measured phase reference and the angle of rotation becomes clear if the assembly of the addressed sensors and shafts is specified in a clear manner. Given this condition, it is possible to determine the stroke of the valves from the measured phase relationship, taking into account the fixed and known dependency between the angle of rotation between the two camshafts and the stroke of the valves.

Wird anstelle des Kurbelwellengeberrades 21 ein zweites Phasengeberrad bzw. Nockenwellengeberrad 23 auf der ersten Nockenwelle 10 befestigt und mit Hilfe eines eigenen Sensors 24 abgetastet, können die Ausgangssignale dieses Sensors zur Auswertung herangezogen werden. Aus den Ausgangssignalen dieses weiteren Sensors 24 kann die Winkelstellung der ersten Nockenwelle ermittelt werden und damit unter Berücksichtigung der ebenfalls ermittelten Winkelstellung der zweiten Nockenwelle auf den Ventilhub geschlossen werden.If, instead of the crankshaft sensor wheel 21, a second phase sensor wheel or camshaft sensor wheel 23 is attached to the first camshaft 10 and sensed with the aid of a separate sensor 24 , the output signals of this sensor can be used for evaluation. The angular position of the first camshaft can be determined from the output signals of this further sensor 24 , and the valve lift can thus be concluded taking into account the likewise ascertained angular position of the second camshaft.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann das Phasengeberrad 17 mit dem als Antrieb der Nockenwelle 11 arbeitenden Abtriebsrad 12 des Koppelgetriebes kombiniert werden, indem an dieses Abtriebsrad 12 eine Winkelmarke angebracht wird, die mit Hilfe des an geeigneter Stelle anzuordnenden Phasengebers 18 oder 27 abgetastet wird, dessen Ausgangssignal im Steuergerät 22 ausgewertet werden kann. In dem Fall, in dem anstelle des Kurbelwellengeberrades 21 ein weiteres Phasengeberrad 23 auf der Nockenwelle 10 zur Auswertung herangezogen wird, die folgende Ausgestaltung möglich: Das zusätzliche Phasengeberrad 23 kann mit dem Antriebsrad 15 des Koppelgetriebes kombiniert werden, indem an dieses Antriebsrad 15 eine Marke angebracht wird, die mit dem zusätzlichen Phasengeber 24 abgetastet wird, zur Erzeugung eines Ausgangssignales, das im Steuergerät 22 ausgewertet werden kann.In another embodiment of the invention, the phase encoder wheel 17 can be combined with the driven gear 12 of the coupling gear, which drives the camshaft 11 , by attaching an angle mark to this driven wheel 12 , which is scanned with the aid of the phase transmitter 18 or 27 to be arranged at a suitable point, whose output signal can be evaluated in control unit 22 . In the event that a further phase sensor wheel 23 on the camshaft 10 is used for evaluation instead of the crankshaft sensor wheel 21 , the following configuration is possible: The additional phase sensor wheel 23 can be combined with the drive wheel 15 of the coupling gear by attaching a mark to this drive wheel 15 is, which is sampled with the additional phase generator 24 , to generate an output signal that can be evaluated in the control unit 22 .

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zusätzlich mit einem weiteren Geber 24a die Winkelmarken des Abtriebsrades 12 erfaßt. Das zugehörige Ausgangssignal ermöglicht es, daß im Steuergerät 22 damit der momentane Drehwinkel des Abtriebsrades bestimmt werden kann. Diese Vorgehensweise eignet sich besonders bei instationärem Betrieb der Brennkraftmaschine. Die Auswertung ist dabei besonders einfach möglich, wenn die Zahl der Winkelmarken von Abtriebsrad 12 und Kurbelwellengeberrad 21 übereinstimmen bzw. wenn die Zahl der Winkelmarken des Abtriebsrades 12 ein geradzahliges Vielfaches der Zahl der Winkelmarken des Kurbelwellengeberrades 21 ist bzw. umgekehrt. Dies gilt in entsprechender Weise, wenn statt des Kurbelwellengeberrades 19 das mit der Nockenwelle 10 verbundene Antriebsrad 15 des Koppelgetriebes zur Auswertung herangezogen wird.In a further embodiment of the invention, the angle marks of the driven wheel 12 are additionally detected with a further encoder 24 a. The associated output signal enables the instantaneous angle of rotation of the driven wheel to be determined in the control unit 22 . This procedure is particularly suitable for non-stationary operation of the internal combustion engine. The evaluation is particularly easily possible if the number of angular marks of the driven wheel 12 and the crankshaft encoder wheel 21 match or if the number of angular marks of the driven wheel 12 is an even multiple of the number of angular marks of the crankshaft sensor wheel 21 or vice versa. This applies in a corresponding manner if, instead of the crankshaft encoder wheel 19, the drive wheel 15 of the coupling gear connected to the camshaft 10 is used for the evaluation.

Die Ermittlung des Ventilhubes aus dem Verdrehwinkel zwischen den beiden Nockenwellen soll im folgenden anhand der Fig. 2 und 3 erläutert werden. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, läßt sich das mechanische, in jedem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befindliche variable Ventilsystem in zwei Teilsysteme gliedern. Es sind dies das Koppelgetriebe 25 und der Ventiltrieb 26. Die funktionelle Beziehung zwischen Koppelgetriebe 25 und Ventiltrieb 26 läßt sich anhand der in Fig. 2 angegebenen Kette darstellen. Gemäß dieser Darstellung bestimmt die Stellung der Koppel 16 am Koppelgetriebe 25 den Verdrehwinkel zwischen der ersten Nockenwelle 10 und der zweiten Nockenwelle 11. Die Koppelstellung KS beeinflußt also direkt das Koppelgetriebe 25. Der Verdrehwinkel VW stellt die Nockenkonturverläufe beider Nockenwellen zueinander ein. Im variablen Ventilhub- Ventiltrieb 26 wird der Konturverlauf von Nockenwelle 10 mit dem Konturverlauf der Nockenwelle 11 durch eine spezielle Mechanik zu einer Ventilerhebungskurve addiert. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Schar von Ventilerhebungskurven erhalten. Diese Ventilerhebungskurven sind in Fig. 3 dargestellt. The determination of the valve lift from the angle of rotation between the two camshafts will be explained below with reference to FIGS. 2 and 3. As shown in Fig. 2, the mechanical variable valve system located in each cylinder head of the internal combustion engine can be divided into two subsystems. These are the coupling gear 25 and the valve train 26 . The functional relationship between coupling gear 25 and valve train 26 can be illustrated using the chain shown in FIG. 2. According to this illustration, the position of the coupling 16 on the coupling gear 25 determines the angle of rotation between the first camshaft 10 and the second camshaft 11 . The coupling position KS thus directly influences the coupling gear 25 . The angle of rotation VW adjusts the cam contour profiles of the two camshafts to one another. In the variable valve lift valve train 26 , the contour profile of camshaft 10 is added to the contour profile of camshaft 11 by a special mechanism to form a valve lift curve. In this way, a continuous family of valve lift curves is obtained. These valve lift curves are shown in Fig. 3.

In Fig. 3 ist der Ventilhub VH in Millimeter aufgetragen über dem Kurbelwellenwinkel in °kW. Die Kurvenschar stellt Einlaßhubfunktionen dar, wobei der Scharparameter der Verdrehwinkel zwischen der ersten Nockenwelle 10 und der zweiten Nockenwelle 11 ist. Der Verdrehwinkel legt also die Ventilerhebungskurve und damit den Ventilhub eindeutig fest. Der Zusammenhang für Drehwinkel-Ventilhub läßt sich entweder formelmäßig erfassen oder wie in Fig. 3 dargestellt durch ein Kennfeld beschreiben. Die Kenntnis des Verdrehwinkels genügt somit um über eine entsprechende Formel oder ein Kennfeld den Ventilhub VH zu ermitteln. Die Berechnungen bzw. die Auswertung erfolgt im Steuergerät 22 der Brennkraftmaschine. Das für die Auswertung erforderliche Kennfeld läßt sich in einem Speicher des Prozessors des Steuergerätes ablegen.In Fig. 3, the valve lift VH is plotted in millimeters above the crankshaft angle in ° kW. The family of curves represents intake lift functions, the family of parameters being the angle of rotation between the first camshaft 10 and the second camshaft 11 . The angle of rotation thus clearly defines the valve lift curve and thus the valve lift. The relationship for the angle of rotation valve lift can either be determined in terms of the formula or, as shown in FIG. 3, described by a characteristic diagram. Knowing the angle of rotation is therefore sufficient to determine the valve lift VH using a corresponding formula or a map. The calculations or the evaluation take place in the control unit 22 of the internal combustion engine. The map required for the evaluation can be stored in a memory of the processor of the control device.

Neben der Kurvenschar der Einlaßhubfunktionen bei variabler Nockenwellenverstellung ist in Fig. 3 noch eine Einlaßhubfunktion bei konventioneller Steuerung KSt, also ohne Nockenwellenverstellung eingetragen. Außerdem ist noch der Lastwechsel-OT und der untere Totpunkt-UT eingetragen und die Ventil-Öffnungsdauer ÖD in Grad KW.In addition to the family of curves of intake stroke functions with variable camshaft adjustment, an intake stroke function with conventional control KSt, that is to say without camshaft adjustment, is also entered in FIG. 3. In addition, the load change TDC and the bottom dead center UT are entered and the valve opening duration ÖD in degrees KW.

Der in der vorstehend beschriebenen Weise gemessene Ventilhub kann bei einer Einrichtung, die einen Positionssensor für den Nockenwellen-Verstellmechanismus aufweist als Referenzsignal eingesetzt werden, um diesen Positionssensor zu kalibrieren. Für einen solchen Kalibriervorgang sind bislang keine einfachen und praktikablen Lösungen bekannt. Desweiteren kann die erfindungsgemäße Erfassung des Ventilhubs als Vergleichssignal für das Positionssensorsignal im Rahmen eines Sicherheitskonzeptes dienen. Bei der Steuerung der Zylinderfüllung ausschließlich über den Ventilhub kommt der Überwachung der Ventilhub-Ist-Signale große Bedeutung zu. Diese Überwachung läßt sich in einfacher Weise realisieren, indem der aus dem Verdrehwinkel berechnete Ventilhub mit dem gemessenen Ventilhub verglichen wird und bei einer vorgebbaren Abweichung ein Fehler erkannt wird.The one measured in the manner described above Valve lift can be used in a device that has a Position sensor for the camshaft adjustment mechanism has to be used as a reference signal to this Calibrate position sensor. For one So far, calibration processes are not easy and practical solutions known. Furthermore, the detection of the valve lift according to the invention as Comparison signal for the position sensor signal in the frame serve a security concept. When controlling the The cylinder filling comes exclusively via the valve stroke  Monitoring the actual valve lift signals is of great importance. This monitoring can be implemented in a simple manner, by the valve lift calculated from the angle of rotation with the measured valve lift is compared and at a predeterminable deviation an error is detected.

Bei einem System mit Positionssensor ist ein Notfahrbetrieb bei erkanntem Ausfall des Positionssensor möglich, indem als Ist-Signal für die Lageregelung des Ventilhub- Verstellmechanismus das erfindungsgemäß ermittelte Ventilhubsignal eingesetzt wird. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Erfassung des Ventilhubs den heute üblichen Positionssensor gänzlich ersetzen. Diese Möglichkeit erlangt besondere Bedeutung, falls der Nockenwellen- Verstellmechanismus konstruktionsbedingt nur eine im Zylinderkopf befindliche Lage des Positionssensor, verbunden mit extremen Einsatzbedingungen wie hohe Temperatur und umlaufendes Motoröl zuläßt.A system with a position sensor is an emergency mode if the position sensor fails, this is possible by using Actual signal for the position control of the valve lift Adjustment mechanism that determined according to the invention Valve stroke signal is used. Of course, the detection of the valve lift according to the invention the usual today Replace the position sensor entirely. Attained this possibility of particular importance if the camshaft Adjustment mechanism only one in the design Position of the position sensor, connected to the cylinder head with extreme operating conditions such as high temperature and revolving engine oil.

Im Leerlauf- und im Teillastbetrieb einer Brennkraftmaschine wird erfahrungsgemäß eine Zylinderfüllungsregelung mit hohem Auflösungsvermögen benötigt. Dazu ist ein entsprechend gespreiztes Ventilhub-Ist-Signal für die Regelung des Ventilhub-Verstellmechanismus erforderlich. Genügt das Ausgangssignal des Positionssensors im betrachteten Teillastbereich nicht diesen Anforderungen, so sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, wie beispielsweise die Beaufschlagung des Ausgangssignales des Positionssensors mit einem höheren Verstärkungsfaktor. Diese zusätzlichen Maßnahmen können entfallen, wenn die erfindungsgemäße Erfassung des Ventilhubs die geforderte Auflösungsgenauigkeit bereits besitzt. Es läßt sich in diesem Fall bei der Regelung des Ventilhub- Verstellmechanismus im Leerlauf-/Teillastfall das über den Phasengeber bzw. den Verdrehmittel ermittelte Ventilhub-Ist- Signal vorteilhaft einsetzen.In idle and part-load operation of an internal combustion engine experience shows that a cylinder charge control with high Resolving power needed. There is a corresponding to this spread valve lift actual signal for the control of the Valve lift adjustment mechanism required. Is this enough Output signal of the position sensor in the considered Partial load range does not meet these requirements additional measures are required, such as the Applying the output signal of the position sensor with a higher gain factor. These additional Measures can be omitted if the invention Detection of the valve lift the required Already has resolution accuracy. It can be in in this case when regulating the valve lift Adjustment mechanism in the idle / partial load case that over the  Actuator of the phase or the actual valve lift determined Use signal advantageously.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Erfassung des Verdrehwinkels und/oder Ventilhubes bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlaßventil pro Zylinder, mit einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle, die unter vorgebbarem Phasenbezug von der Kurbelwelle angetrieben wird und mit einer zweiten Nockenwelle, die über Koppelmittel die wenigstens eine weitere Welle umfassen, von der ersten Nockenwelle angetrieben wird, wobei die relative Verdrehung der beiden Nockenwellen gegeneinander vereinbar ist und die beiden Nockenwellen die Öffnet- und die Schließt-Funktion bestimmen, so daß durch ein relatives Verdrehen der beiden Nockenwellen gegeneinander der Hub und/oder die Öffnungsdauer der Ventile veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Wellen Kurbelwelle oder erste Nockenwelle oder zweite Nockenwelle oder eine Welle der Koppelmittel ein Geberrad aufweisen, das von einem Geber abgetastet wird, zur Erzeugung eines Ausgangssignales, das die jeweilige Winkellage der betreffenden Welle erkennen läßt und der Verdrehwinkel (VW) zwischen den beiden Nockenwellen aus den gemessenen Winkel lagen und den vorgegebenen Winkel- oder Phasenbezügen zwischen den betreffenden Wellen ermittelt wird.1. Device for detecting the angle of rotation and / or valve lift in a multi-cylinder internal combustion engine with at least one intake valve per cylinder, with a crankshaft and a camshaft, which is driven by the crankshaft with a predeterminable phase relationship, and with a second camshaft, which via coupling means the at least one comprise further shaft, driven by the first camshaft, the relative rotation of the two camshafts being mutually compatible and the two camshafts determining the opening and closing functions, so that the stroke and / or the opening time of the valves is variable, characterized in that at least two of the crankshaft shafts or first camshaft or second camshaft or a shaft of the coupling means have a sensor wheel which is scanned by a sensor to generate an output signal which represents the respective angles l position of the shaft in question and the angle of rotation (VW) between the two camshafts were from the measured angles and the predetermined angle or phase relationships between the shafts in question is determined. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilhub (VH) aus dem Verdrehwinkel (VW) über eine Formel, die einen Zusammenhang zwischen Ventilhub und Verdrehwinkel angibt oder über ein Kennfeld, das den Zusammenhang zwischen Ventilhub und Verdrehwinkel angibt, ermittelt wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the valve lift (VH) from the angle of rotation (VW) over a Formula that shows a relationship between valve lift and Angle of rotation indicates or via a map that the Relationship between valve lift and angle of rotation indicates is determined. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichen Berechnungen im Steuergerät ablaufen.3. Device according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the necessary calculations in Control unit run. 4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Geberrad der Koppelmittel das Antriebsrad des Koppelgetriebs oder das Abtriebsrad des Koppelgetriebes ist, wobei das Antriebsrad oder das Abtriebsrad wenigstens eine zusätzliche Winkelmarke aufweist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the encoder wheel of the coupling means the drive gear of the coupling gear or the driven gear of the Coupling gear is, the drive wheel or the Output gear at least one additional angle mark having. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Winkelmarken des Abtriebsrades und die Zahl der Winkelmarken des Kurbelwellengeberrades übereinstimmen oder in geradzahliges Vielfaches voneinander sind.5. Device according to claim 4, characterized in that the number of angular marks of the driven gear and the number of Angle marks of the crankshaft encoder wheel match or are in even multiples of each other. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Winkelmarken auf dem Antriebsrad und des mit der ersten Nockenwelle (10) verbundenen Geberrades miteinander übereinstimmen oder ein geradzahliges Vielfaches voneinander sind.6. Device according to claim 4, characterized in that the number of angular marks on the drive wheel and the sensor wheel connected to the first camshaft ( 10 ) correspond to one another or are an even multiple of one another. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung bei einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird, die zusätzlich einen Geber zur Erfassung des Ventilhubes aufweist, daß ein Vergleich des Ausgangssignales des Gebers der den Ventilhub erfaßt mit dem aus dem Verdreherwinkel berechneten Ventilhub erfolgt und bei einer Abweichung des gemessenen Ventilhubes und des berechneten Ventilhubes ein Ausfall des Positionssensors erkannt wird und ein Notfahrbetrieb eingeleitet wird unter Verwendung des aus dem Verdrehwinkel ermittelten Ventilhubes als Ist-Signal für die Lageregelung des Ventilhub-Verstellmechanismus.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device at a Internal combustion engine is used, which additionally one  Encoder for detecting the valve lift has a Comparison of the output signal of the sensor and the valve lift recorded with the valve lift calculated from the twisting angle takes place and if the measured valve lift deviates and the calculated valve lift a failure of the Position sensor is recognized and an emergency operation is initiated using the from the twist angle determined valve stroke as an actual signal for the position control of the valve lift adjustment mechanism. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß unter vorgebbaren Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, insbesonders Leerlauf und/oder Teillastbetrieb der aus dem Verdrehwinkel ermittelte Ventilhub zur Regelung verwendet wird und bei den übrigen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine der aus dem Ventilhubsensor ermittelte Ventilhub-Istwert bei der Regelung verwendet wird.8. Device according to claim 7, characterized in that under specifiable operating conditions of Internal combustion engine, especially idling and / or Part-load operation determined from the angle of rotation Valve stroke is used for regulation and for the rest Operating conditions of the internal combustion engine from the Valve stroke sensor determined actual valve stroke value at Scheme is used.
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