DE4235796C2 - Verfahren zur Überwachung des Schaltvorgangs einer Koppelvorrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Schalt­ vorganges einer Koppelvorrichtung zur Betätigung von Ein- und Auslaßventilen einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beziehungsweise 2.

Aus der EP 0 265 281 A1 ist eine derartige Koppelvorrichtung bekannt, wobei eine Überwachungseinrichtung zur Erfassung der Stellung der Kopplungsvorrichtung vorgesehen ist. Hierzu ist eine zweite Druckleitung, in der ein Drucksensor angeordnet ist, eine Öffnung, die die zweite Druckleitung mit der Bohrung der Kopplungseinrichtung verbindet, und Ausnehmungen an dem Kolben der Kopplungsvorrichtung vorgesehen, wobei der Kolben in einer entkoppelten Stellung der Kopplungsvorrichtung ein Abströmen von Druckmittel aus der zweiten Druckleitung über die Ausnehmungen freigibt und in der Koppelstellung die Öffnung abdichtet. Somit kann aus dem anliegenden Druck die Stellung der Kopplungs­ vorrichtung ermittelt werden.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß eine zweite Druckleitung notwendig ist. Außerdem kann bei einer Mehrzylinder-Brennkraft­ maschine nicht festgestellt werden, bei welcher Kopplungs­ vorrichtung ein Fehler auftritt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren zur Überwachung einer Kopplungsvorrichtung zu schaffen, mit dem sicher erkannt werden kann, ob der Bolzen die Koppelstellung erreicht hat.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 beziehungsweise 2 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß keine zusätzliche Druckleitung und auch keine zusätzlichen Bohrungen und Ausnehmungen an der Kopplungsvorrichtung notwendig sind. Im Vergleich zu den bereits bekannten Kopplungsvorrichtungen muß nur ein Drucksensor, der an einer gut zugänglichen Stelle in der zur Steuerung der Kopplungseinrichtung notwendigen Druckleitung ange­ ordnet werden kann und eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung des erfaßten Drucksignals vorgesehen werden. Die Auswerteein­ richtung erkennt dabei das Erreichen der Koppelstellung durch das Auftreten eines Druckstoßes in der Steuerleitung, den das Anschlagen des Bolzens am Anschlag hervorruft.

Eine weitere Vereinfachung besteht auch darin, daß mehrere Kopplungsvorrichtungen, die auch in verschiedenen Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnet sein können, durch einen einzigen Drucksensor und eine einzige Auswerteeinrichtung überwacht werden können.

Da das Freigeben der Steuerleitung und das Anschlagen des entsprechenden Bolzens am Anschlag zeitlich korreliert sind, können dadurch, daß das Drucksignal nur innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Freigeben der Steuerdruckleitung ausgewertet wird, Störsignale, die beispielsweise durch Reflexion der Druckstöße entstehen können, reduziert werden. Dabei kann der Einfluß, den die Temperatur des Hydraulikmediums auf die Zeit, die der Bolzen zum Erreichen der Koppelstellung benötigt, durch die Bereitstellung von temperaturabhängigen Zeit spannen T₁ und T₂ berücksichtigt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher be­ schrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 den im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeord­ neten Ventiltrieb mit einer Koppelvorrichtung zum Kop­ peln eines Kipphebels mit einem Koppelhebel in einer Draufsicht,

Fig. 2 den Ventiltrieb aus Fig. 1 teilweise im Schnitt und

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Auswer­ teeinrichtung für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine.

Die in der Zeichnung dargestellte Koppelvorrichtung 1, die beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten DE 42 21 135 C1 bereits bekannt ist, wird im folgenden nur noch kurz beschrieben. Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Zylinder­ kopf 2 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine, in dem pro Zylinder zwei Einlaßventile 3 angeordnet sind, die je­ weils mittels Übertragungsgliedern 4, 5 von einer Nockenwelle 6 angetrieben werden. Zur Betätigung der Einlaßventile 3 sind auf der Nockenwelle 6 je Einlaßventil 3 zwei Nocken 7, 8 angeord­ net, wobei der eine Nocken 7 mittels eines als Kipphebel 4 ausgebildetes Übertragungsglieds das Einlaßventil 3 direkt an­ treibt, während der andere Nocken 8 auf ein als Koppelhebel 5 ausgebildetes Übertragungsglied einwirkt. Der Kipphebel 4 und der Koppelhebel 5 sind auf einer gemeinsamen Schwenkachse 9 drehbar gelagert, wobei der Koppelhebel 5 mit Hilfe der Kopp­ lungsvorrichtung 1 mit dem Kipphebel 4 in Wirkverbindung ge­ bracht werden kann. In dieser Koppelstellung können beide Hebel 4, 5 nur noch gemeinsame Drehbewegungen ausführen. Während der Grundkreisdurchmesser beider Nocken 7, 8 gleich groß ist, weist der dem Koppelhebel 5 zugeordnete Nocken 8 gegenüber dem dem Kipphebel 4 zugeordneten Nocken 7 eine andere Nockenerhebung auf, so daß in der Koppelstellung die Nockenerhebung des Nockens 7 wirkungslos ist.

Die Kopplungsvorrichtung 1 besteht aus einem Bolzen 10, der in zwei parallel zur Schwenkachse 9 verlaufenden Bohrungen 11, 12 beweglich geführt ist, wobei die Kipphebelbohrung 11 derart am Kipphebel 4 und die Koppelhebelbohrung 12 derart am Koppelhebel 5 angeordnet sind, daß sich die Öffnungen der beiden Bohrungen 11, 12 dann, wenn die Übertragungsglieder 4, 5 am jeweiligen Nockengrundkreis anliegen, fluchtend gegenüberliegen. In die Kipphebelbohrung 11 ist eine Feder 13, die auf der dem Koppel­ hebel 5 zugewandten Seite mit einer in den Bohrungen 11, 12 längsverschiebbar geführten Führungstasse 14 versehen ist, eingesetzt. Im entkoppelten Zustand drückt die Feder 13 den Bolzen 10 bis zur Anlage an einen Anschlag 15 in die Koppelhe­ belbohrung 12 hinein. Der Bolzen 10 ist dabei so bemessen, daß das dem Kipphebel 4 zugewandte Ende bei Anlage des Bolzens 10 am Anschlag 15 mit der Berührungsebene abschließt, so daß im entkoppelten Zustand weder die Führungstasse 14 in die Koppel­ hebelbohrung 12, noch der Bolzen 10 in die Kipphebelbohrung 11 hineinragt.

Um die Kopplungsvorrichtung 1 in die Koppelstellung zu über­ führen, kann die dem Kipphebel 4 abgewandte Seite des Bolzens 10 mit einem Druckmittel beaufschlagt werden. Hierzu ist auf der dem Kipphebel 4 abgewandten Stirnfläche der Koppelhebel­ bohrung 12 eine Druckkammer 16, die über eine Steuerdruckleitung 17 und ein 3/2 Wege-Ventil 18 mit einer Druckölquelle 19 in Strömungsverbindung steht, vorgesehen. Die Druckkammer 16 wird dadurch gebildet, daß entweder am Bolzen 10 oder an der Stirnseite der Koppelhebelbohrung 12 eine Nase 20 angeordnet ist, die verhindert, daß der Bolzen 10 direkt an der Stirnseite der Koppelhebelbohrung 12 zur Anlage kommt. Durch die Zufuhr von Druckmittel zur Druckkammer 16 kann somit der Bolzen 10 gegen die Kraft der Feder 13 soweit in die Kipphe­ belbohrung 11 gedrückt wird, bis die Führungstasse 14 an einem zweiten Anschlag 21 zur Anlage kommt. Dabei ist der zweite An­ schlag 21 derart in der Kipphebelbohrung 11 angeordnet, daß der Bolzen 10 nicht vollständig in die Kipphebelbohrung 11 hinein­ gedrückt werden kann, sondern noch teilweise, z. B. hälftig, in der Koppelhebelbohrung 12 verbleibt und somit eine Kopplung der beiden Übertragungsglieder 4, 5 bewirkt.

In dieser Kuppelstellung sind die beiden Übertragungsglieder 4, 5 drehfest miteinander verbunden, so daß aufgrund der anderen Nockenerhebung des dem Kipphebel 4 zugeordneten Nockens 7 die Ventilbetätigungskurve des Einlaßventils 3 nur noch durch den dem Koppelhebel 5 zugeordneten Nocken 8 bestimmt wird.

Zum Lösen der Kopplung wird die Steuerdruckleitung 17 durch Schalten des 3/2 Wege-Ventils 18 mit einem Ölreservoir 22 ver­ bunden, wodurch sich der Öldruck in der Druckkammer 16 abbauen kann und dadurch die Bolzen 10 durch die Kraft der Federn 13 aus den Koppelhebelbohrungen 12 vollständig in die Kipphebel­ bohrung 11 gedrückt werden können.

Gemäß der Erfindung ist nun - wie in Fig. 3 gezeigt - ein Drucksensor 23 in der Steuerdruckleitung 17 angeordnet, dessen Signal d(t) zur Überwachung des Koppelvorgangs an eine Auswer­ teeinrichtung 24 übergeben wird. Zur Überwachung des Koppel­ vorgangs wird die Tatsache ausgenutzt, daß der Bolzen 10 beim Erreichen der vollständigen Koppelstellung durch das Anschlagen am zweiten Anschlag 21 einen Druckstoß im Druckmittelsystem erzeugt. In der Auswerteeinrichtung 24 wird nun der zeitliche Verlauf des Drucksignals d(t) überwacht und bei Auftreten eines Druckstoßes darauf geschlossen, daß einer der Bolzen 10 die Koppelstellung erreicht hat. Die Erkennung eines Druckstoßes kann dabei beispielsweise durch laufenden Vergleich des Druck­ signals d(t) oder der Druckänderung d(t) mit Schwellwerten er­ folgen. Bei einem System mit mehreren Koppelvorrichtungen 1 kann die Auswerteeinrichtung 24 bei Vorliegen einer Störung durch einen Vergleich mit einem von einem an der Kurbelwelle angeordneten Positionsgeber bereitgestellten Kurbelwinkelsignal KW die defekte Kopplungsvorrichtung 1 ermitteln.

Vorteilhafterweise kann auch eine Koppelvorrichtung 1 mit einem an das 3/2 Wege-Ventil 18 angeschlossenen-Steuergerät 25, das nur innerhalb vorgegebener Zeitspannen T₁ die Steuerdrucklei­ tung 17 freigibt, gesteuert werden, so daß die Kopplung der Übertragungsglieder 4, 5 nur zu ganz bestimmten Zeitpunkten möglich ist. Da das zu erwartende Anstoßen des Bolzens 10 an den zweiten Anschlag 21 mit dem Starten des Kopplungsvorgangs zeitlich korreliert ist, braucht in diesem Fall die Überwachung des Druckverlaufs d(t) nur innerhalb vorgegebener Zeitspannen T₂ nach dem Starten des Kopplungsvorgangs zu erfolgen. Tritt innerhalb dieser Zeit­ spanne T₂ ein Druckstoß auf, so ist die Kopplung ordnungsgemäß erfolgt. Andernfalls, das heißt wenn kein Druckstoß erkannt wird, wird eine Störung der Kopplungsvorrichtung 1 erkannt, und geeignete Maßnahmen werden getroffen.

Vorteilhaft ist die Verwendung des Steuergeräts 25 vor allem bei Anordnungen, bei denen mehrere Kopplungseinrichtungen 1 eines oder verschiedener Zylinder durch eine gemeinsame Steu­ erdruckleitung 17 gesteuert und durch eine gemeinsame Auswer­ teeinrichtung 24 überwacht werden, da in diesem Fall die Kopplungsvorgänge zeitlich versetzt werden können und somit eine zeitliche Auflösung der Druckstöße möglich ist.

Da die Schaltzeiten der Kopplungsvorrichtung 1 von der Visko­ sität des Druckmittels abhängig sind, ist es außerdem möglich, die Zeitspannen T₁ und T₂ in Abhängigkeit von der Temperatur des Druckmittels bereitzustellen.

Neben der im Ausführungsbeispiel gezeigten Verwendung kann die erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung 24 selbstverständlich auch in anderen Kopplungsvorrichtungen 1 eingesetzt werden. So ist es möglich, die Druckkammer 16 in der Kipphebelbohrung 11 und die Feder 13 in der Koppelhebelbohrung 12 anzuordnen. Außerdem können durch eine Koppelvorrichtung 1 auch mehr als zwei Über­ tragungsglieder 4, 5, beispielsweise auch unterschiedlicher Zylinder, gekoppelt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Überwachung des Schaltvorgangs einer Koppelvor­ richtung, die an einem Einlaß- oder Auslaßventil einer Brenn­ kraftmaschine angeordnet ist, wobei die Brennkraftmaschine

• - mindestens zwei auf einer gemeinsamen Schwenkachse gelagerte und jeweils von einem einen Betriebsmodus charakterisierenden Nockenantrieb angetriebene Übertragungsglieder,
• - eine Koppelvorrichtung zum Koppeln benachbarter Übertragungs­ glieder, wobei an den Übertragungsgliedern in Flucht zu bringende Bohrungen vorgesehen sind, in denen ein Bolzen durch Zufuhr eines Druckmittels über eine Steuerdruckleitung in eine die Übertragungsglieder koppelnde und durch einen Anschlag gesicherte Koppelstellung überführbar gelagert ist,
• - und einen in der Steuerdruckleitung angeordneten Drucksensor

aufweist, wobei das vom Drucksensor aufgezeichnete Drucksignal in einer Auswerteeinrichtung zur Überwachung des Koppelvorgangs ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich der Amplitude (d(t)) des Drucksignals mit einem vorgegebenen, den Systemdruck übersteigenden Schwellwert (d_schwell) geprüft wird, ob in der Steuerdruckleitung (17) ein Druckstoß auftritt und daß beim Auftreten eines Druckstoßes das Erreichen der Koppelstellung erkannt wird.

2. Verfahren zur Überwachung des Schaltvorgangs einer Koppelvor­ richtung, die an einem Einlaß- oder Auslaßventil einer Brenn­ kraftmaschine angeordnet ist, wobei die Brennkraftmaschine

• - mindestens zwei auf einer gemeinsamen Schwenkachse gelagerte und jeweils von einem einen Betriebsmodus charakterisierenden Nockenantrieb angetriebene Übertragungsglieder,
• - eine Koppelvorrichtung zum Koppeln benachbarter Übertragungs­ glieder, wobei an den Übertragungsgliedern in Flucht zu bringende Bohrungen vorgesehen sind, in denen ein Bolzen durch Zufuhr eines Druckmittels über eine Steuerdruckleitung in eine die Übertragungsglieder koppelnde und durch einen Anschlag gesicherte Koppelstellung überführbar gelagert ist,
• - und einen in der Steuerdruckleitung angeordneten Drucksensor

aufweist, wobei das vom Drucksensor aufgezeichnete Drucksignal in einer Auswerteeinrichtung zur Überwachung des Koppelvorgangs ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich der zeitlichen Ableitung des Drucksignals ((t)) mit einem vorgegebenen Schwellwert (_schwell) geprüft wird, ob in der Steuerdruckleitung (17) ein Druckstoß auftritt und daß beim Auftreten eines Druckstoßes das Erreichen der Koppel­ stellung erkannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit mehreren, an verschiedenen Zylindern angeordneten Kopplungsvorrichtungen (1), die durch eine gemeinsame Steuerdruckleitung (17) betätigt und durch einen einzigen in der Steuerdruckleitung (17) angeordneten Drucksensor (23) überwacht werden, beim Ausbleiben eines Druckstoßes die defekte Kopplungsvorrichtung (1) durch die Auswertung eines Kurbelwinkelsignals (KW) ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, daß ein in der Steuerdruckleitung (17) angeordnetes Steuergerät (25) die Steuerdruckleitung (17) nur innerhalb vorgegebener Zeitspannen (T₁) freigibt, daß die Auswerteeinrichtung (24) ermittelt, ob innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne (T₂) nach der Freigabe der Steuerdruckleitung (17) ein Druckstoß auftritt und daß dann, wenn innerhalb der Zeitspanne (T₂) kein Druckstoß auftritt, eine Störung der Kopplungsvorrichtung (1) erkannt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (25) die Steuerdruckleitung (17) erst dann zur Überführung der nächsten Kopplungsvorrichtung (1) in die Koppelstellung freigibt, wenn die der vorherigen Kopplungsvor­ richtung (1) zugeordnete Zeitspanne (T₂) zur Erfassung eines Druckstoßes in der Steuerdruckleitung (17) verstrichen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspannen (T₁) und/oder (T₂) in Abhängigkeit von der Temperatur des Druckmittels veränderbar sind.