EP2591215A1 - Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung - Google Patents

Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung

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EP2591215A1
EP2591215A1 EP11726343.4A EP11726343A EP2591215A1 EP 2591215 A1 EP2591215 A1 EP 2591215A1 EP 11726343 A EP11726343 A EP 11726343A EP 2591215 A1 EP2591215 A1 EP 2591215A1
Authority
EP
European Patent Office
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camshaft
kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung
angle range
operating mode
opening angle
Prior art date
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Granted
Application number
EP11726343.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2591215B1 (de
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Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
Thomas Stolk
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
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Publication of EP2591215B1 publication Critical patent/EP2591215B1/de
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    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
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    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
    • F01L2001/3522—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear with electromagnetic brake

Definitions

  • the invention relates to a Kraft mecanicalkenwellenverstellvortechnische according to the preamble of claim 1.
  • the invention is in particular the object of improving a starting behavior of a motor vehicle internal combustion engine. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.
  • the invention is based on a Kraft mecanicalkenwellenverstellvorraum with a control and / or regulating unit, which is intended to set a phase angle of at least one camshaft in a normal operating mode to an at least temporarily constant phase position.
  • control and / or regulating unit has an engine start operating mode, which is intended to set a valve opening angle range which is smaller than a geometric normal opening angle range.
  • an advantageous valve opening angle range for a motor vehicle engine start can be set largely independently of the actual geometric shape of the cam.
  • a starting behavior of a motor vehicle internal combustion engine can also be improved.
  • a "control and / or regulating unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit having at least one control unit, in particular a unit having a processor unit. unit and with a memory unit as well as with an operating program stored in the memory unit.
  • control and / or regulating unit can have a plurality of interconnected control units, which are preferably provided to communicate with one another via a bus system, in particular a CAN bus system.
  • a bus system in particular a CAN bus system.
  • "Provided” is to be understood in particular as specially programmed, equipped and / or designed.
  • a motor start operating mode is to be understood as meaning, in particular, a mode of the control and / or regulating unit in which or control unit deposited engine start control and / or engine start control program for the motor vehicle camshaft adjusting device is executed.
  • a "constant phase position” should be understood to mean, in particular, a phase position that is constant over at least one revolution of the camshaft.
  • a “valve opening angle range” should be understood to mean, in particular, a crankshaft angle range around which a crankshaft rotates about its main axis of rotation, while an intake valve of an automotive internal combustion engine is deflected by the camshaft the crankshaft rotates while the intake valve is deflected by the continuously rotating camshaft.
  • a “geometric normal-fold angle range” should be understood to mean, in particular, the normal-fold-angle range given by the geometric shape of the cam
  • the valve-opening angle range in the engine start operating mode is preferably less than 95% of the geometric normal-opening angle range.
  • control and / or control unit is provided to switch from the engine start operating mode to the normal operating mode at the earliest at an engine start time.
  • This can advantageously be switched only at a time at which a constant phase position of the camshaft is required.
  • an "engine start time” is understood to mean, in particular, a point in time at which a first cylinder of a motor vehicle engine ignited
  • all the cylinders of the motor vehicle internal combustion engine have ignited exactly once. that an ignitable fuel mixture in the cylinder is caused to burn by a spark and / or an auto-ignition process.
  • an "idling speed” should be understood to mean, in particular, a rotational speed of the crankshaft, from which a motor vehicle internal combustion engine can automatically be kept running by igniting the fuel mixture, without it being necessary to support rotation of the crankshaft, for example by a starter motor, from outside Idle speed is a drive train of a motor vehicle load-free and no torque is transmitted from the motor vehicle drive machine to drive wheels.
  • a "normal operating mode” is to be understood in particular as an operating mode in which the motor vehicle internal combustion engine is operated at an idling speed.
  • the KraftGermannockenwellenverstellvorraum has a highly dynamic camshaft adjuster, which is intended to adjust the phase angle of the camshaft.
  • a valve opening area can be changed particularly easily and quickly.
  • a "highly dynamic camshaft adjuster” is to be understood as meaning, in particular, a variable-speed and / or low-damping camshaft adjuster, the high-dynamic camshaft adjuster having a possible adjustment speed with which it can adjust the phase position of the camshaft by at least 95% of its adjustment range during one revolution of the camshaft.
  • the camshaft adjuster has a camshaft adjusting range which comprises a crankshaft angle range of at least 120 degrees.
  • a camshaft adjuster with particularly advantageous adaptation options can be provided, whereby in particular both good starting behavior and good running in the normal operating mode of the motor vehicle internal combustion engine can be ensured.
  • the term "camshaft adjustment range” should be understood to mean, in particular, an angular range by which the camshaft can be rotated from a normal position relative to the crankshaft 100 degrees, under a crankshaft angle range is intended in particular be understood an angular range by which the crankshaft rotates about its Hauptrotationsachse in a defined time.
  • the camshaft adjuster is designed as an electromagnetic camshaft adjuster.
  • a structurally simple, highly dynamic camshaft adjuster can be provided in a particularly simple manner.
  • the camshaft adjuster is provided in the engine start operating mode to set the valve opening angle range to a value that corresponds to the normal opening angle range minus one half of the camshaft setting range.
  • a valve opening region can be set by which a particularly advantageous filling of cylinders of the motor vehicle internal combustion engine is achieved in the engine starting operating mode, as a result of which, in particular, starting behavior can be further improved.
  • the valve opening angle range corresponds to a value which corresponds to the normal opening angle range minus almost the entire camshaft setting range.
  • camshaft control range is to be understood as meaning 80% of the camshaft adjusting range, in an advantageous embodiment 90% of the camshaft actuating range and, in a particularly advantageous embodiment, 98% of the camshaft actuating range.
  • the camshaft adjuster has an adjustment unit that is provided to actively set the valve opening angle range in the engine start operating mode.
  • an adjustment of the valve opening angle range can advantageously be set precisely and simply.
  • a rapid adjustment of the valve opening area can be achieved.
  • control and / or regulating unit is provided for cyclically activating the setting unit in the engine start operating mode.
  • FIG. 2 shows a graph with a valve lift curve 43 for a geometric normal opening angle range .beta., In which h is plotted in a valve lift h over a crankshaft angle .phi.
  • FIG. 3 shows a graph with a Ventilhubkurve 43 for a Ventilö Stammswinkel- range, at lowest engine speed, in which in a valve lift h is plotted against a crankshaft angle ⁇ and
  • valve lift curve 43 for a valve opening angle range, at an engine start and a starter speed at which a valve lift h is plotted against a crankshaft angle ⁇ .
  • FIG 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine device with a Kraftchristnockenwellenverstellvortechnischigan for a motor vehicle internal combustion engine.
  • the Kraftmedinockenwellenverstellvortechnisch comprises a camshaft 12 and a camshaft adjuster 14, which is provided for an adjustment of a phase angle of the camshaft 12.
  • the camshaft 12 is driven by means of a crankshaft 37 of the motor vehicle internal combustion engine.
  • the engine device For connecting the camshaft 12 to the crankshaft 37, the engine device comprises a chain drive 38 operatively connecting the crankshaft to the phaser 14.
  • the camshaft 12 is formed as an intake camshaft and has at least one cam 15.
  • the chain drive 38 has a transmission ratio of 0.5.
  • the phaser 14, which is configured as a highly dynamic phaser, has a camshaft staging area 40 that includes a 50 degree camshaft angle range. Due to the transmission ratio of the chain drive 38, the camshaft adjustment range 40 of the camshaft adjuster 14 thus includes a crankshaft angle range of 00 degrees.
  • the phaser 14 is designed as an electromechanical phaser.
  • the adjusting 16 is designed as a 3-shaft minus summation. It comprises three adjusting gear elements 17, 18, 19 by means of which the phase position of the camshaft 12 can be adjusted.
  • the adjusting mechanism 16 is designed as a planetary gear trained.
  • the adjusting mechanism 16 comprises a main axis of rotation 20 about which the three adjusting gear elements 17, 18, 19 are rotatably arranged. In principle, however, other 3-wave minus summation are conceivable.
  • the camshaft adjuster 14 comprises a drive unit 21, which comprises the first adjusting gear element 17.
  • the adjusting element 17 is designed as a planet carrier, the planetary gears 22, 23 of the adjusting leads on a circular path.
  • the drive unit 21 further has a sprocket 24 which is non-rotatably connected to the Verstellgetriebeelement 17.
  • the sprocket 24 is formed as part of the chain drive 38, by means of which the camshaft 12 is connected to the crankshaft 37.
  • the camshaft adjuster 14 comprises an output unit 25, which comprises the second adjusting gear element 18.
  • the adjusting element 18 is designed as a ring gear, which meshes with the guided by the planet carrier planetary gears 22, 23.
  • the adjusting element 18 is rotatably connected to the camshaft 12.
  • a setting unit 26 which includes the third Verstellgetriebeelement 19.
  • the Verstellgetriebeelement 19 is formed as a sun gear, which also meshes with the guided by the planet carrier planetary gears 22, 23.
  • the camshaft adjuster 14 comprises an actuating unit 27.
  • the actuating unit 27 is designed as a brake unit.
  • the adjusting unit 27 has an actuating direction, which is oriented parallel to the main axis of rotation 20.
  • the adjusting unit 27 comprises a stationary stator 28 and a rotatably arranged rotor 29.
  • the rotor 29 is non-rotatably connected to the third Verstellgetriebeelement 19. It is arranged axially movable on the third Verstellgetriebeelement.
  • the actuating unit 27 comprises a first coupling element 30 connected in a rotationally fixed manner to the stator 28, and a second coupling element 31 connected in a rotationally fixed manner to the rotor 29.
  • the coupling elements each have a friction surface 32, 33.
  • the two coupling elements 30, 31 are frictionally connected to each other.
  • the stator 28 has a magnetic coil unit 34.
  • the solenoid unit 34 generates a magnetic field by which the actuator 27 is actuated. If the magnetic coil unit 34 generates a magnetic field, the coupling element 31 of the rotor 29 is pressed against the coupling element 30 of the stator 28. As a result, a braking torque generated by the friction surfaces 32, 33 arises between the coupling elements 30, 31.
  • the braking torque which can be provided by the actuating unit 27 acts on the third adjusting element 19. By means of the adjusting unit 27, a rotational speed of the adjusting element 19 can be set defined.
  • a braking torque is generated by means of the adjusting unit 27, which is so large that rotational speeds of the Verstellgetriebeelements 17 of the drive unit 21 and the Verstellgetriebeelements 19 of the setting 26 are the same size.
  • the camshaft 12 thus rotates exactly at half the crankshaft speed due to the transmission ratio of the chain drive 38.
  • the adjusting gear element 18 is accelerated.
  • the braking torque is reduced compared to the braking torque at a constant phase angle. As a result, the adjusting element 18 is braked.
  • the camshaft adjuster has an early stop and a late stop.
  • the early stop is designed as a mechanical stop which limits an adjustment of the phase position after early to a maximum advance 41.
  • the late stop is a mechanical stop, which limits an adjustment of the phase position after late to a maximum retardation 42.
  • the motor vehicle camshaft adjusting device comprises a cylinder device 35 with at least one inlet valve 13.
  • the cylinder device 35 comprises at least one cylinder and a cylinder head.
  • the intake valve 13 is disposed in an intake passage of the cylinder device 35 and, in a closed state, spatially separates a combustion chamber defined by the cylinder device 35 from the intake passage.
  • the inlet valve 13 is seated in a valve seat 36 which is formed by the cylinder device 35.
  • the inlet valve 13 seals the combustion chamber against the inlet channel.
  • the cylinder device 35 further comprises a valve spring 39.
  • the valve spring 39 is formed as a coil spring which is supported against the cylinder head. The valve spring 39 pushes the inlet valve 13 into the valve seat 36.
  • the valve spring 39 generates a valve force with which the inlet valve 13 is pressed into the valve seat 36.
  • the automotive internal combustion engine comprises a plurality of analog cylinder devices, each having at least one inlet valve.
  • the inlet valves are always designed analogously and have the same function. In the following, therefore, reference will be made only to the one inlet valve 13 and its function.
  • the intake valve 13 is actuated by the camshaft 12.
  • the camshaft forms the cam 15, which is functionally in contact with the inlet valve 13.
  • the camshaft 12 presses the intake valve 3 from the valve seat 36 by means of the cam 15.
  • the valve force of the valve spring 39 counteracts the force generated by the cam 15.
  • the combustion chamber is fluidically connected to the inlet channel.
  • the combustion chamber is fluidly separated from the inlet channel.
  • a fuel mixture from the inlet channel into the combustion chamber of the cylinder device 35 to flow.
  • only one component of the fuel mixture such as air, can flow from the inlet channel into the combustion chamber and a fuel, for example, be injected directly into the combustion chamber, for example by a direct injection.
  • the control unit 11 sets the camshaft 12 by means of the camshaft adjuster 14 to a defined phase position.
  • an operating program is deposited, which varies a magnetic field of the magnetic coil unit 34 for adjusting the phase position.
  • the control unit 11 changes the braking torque of the actuator 27.
  • the control unit 11 adjusts the phase angle of the camshaft 12 to the defined normal operation phase position after an engine start time.
  • the control and regulation unit 11 sets the phase angle of the camshaft 12 to changing operating situations.
  • the control and regulation unit 1 initially sets the camshaft 12 to a phase position designed as an idle phase position, which is designed for operation of the motor vehicle internal combustion engine at idling speed.
  • the phase angle of the camshaft 12 is constant.
  • the valve opening angle range a over which the intake valve 13 is opened, corresponds to a geometric normal angle opening range during the normal operation mode.
  • the geometric normal angle opening area is defined by a geometry of the cam 5.
  • the cam 15 takes on the camshaft 12 a defined angular range.
  • the control unit 11 first executes an initialization mode. In the initialization mode, the crankshaft 37 is rotated exactly once around its main axis of rotation to calibrate a sensor of the automotive internal combustion engine.
  • the control unit 11 has an engine start-up operating mode.
  • the engine startup bed mode controls the camshaft adjuster 14 of the vehicle camshaft adjuster before the engine start time.
  • the engine startup mode immediately follows the initialization mode.
  • the engine start-up operating mode can also be designed to overlap with the initialization mode.
  • the engine starting operation mode sets a valve opening angle range ⁇ smaller than a geometric normal opening angle range ⁇ .
  • the setting of the valve opening angle range ⁇ is speed dependent, and the valve opening angle range ⁇ becomes smaller and smaller at low speeds.
  • the Motorstartbetnebsmodus is intended to take advantage of a momentum of the Kraft mecanicalkenwellenverstellvorraum targeted. The momentum is due in particular to the valve spring 39 and the rotation of the camshaft 12.
  • the camshaft 12 is decelerated by the valve force of the valve spring 39.
  • the adjusting element 18 of the adjusting gear 16 is braked and the adjusting mechanism 16 is retarded.
  • the adjusting mechanism 16 is adjusted to a maximum late to a late stop.
  • the opening of the intake valve 13 is delayed by the momentum.
  • the engine start-up operating mode utilizes the self-dynamics-induced late adjustment to make opening the intake valve 13 as late as possible.
  • high inflow velocities are thereby achieved in the cylinder.
  • the momentum causes an acceleration of the camshaft 12.
  • the camshaft 12 is accelerated by an introduced in the valve spring 39 by the opening of the intake valve 13 energy again.
  • the valve spring 39 releases the energy by relaxing on the camshaft 12 and supports its rotation with it.
  • Due to the acceleration of the camshaft 12, the adjusting element 18 of the adjusting gear 16 is accelerated and the adjusting mechanism 16 is adjusted to early.
  • the adjusting mechanism 16 is adjusted to a maximum of one early stop after a maximum.
  • the Closing the inlet valve 3 is pushed by the momentum to early.
  • the otorstart istsmodus uses the conditional by the inherent dynamics adjustment to early to put the closing of the intake valve 13 at the earliest possible time. In an advantageous manner, a retraction of the charge or charge from the cylinder is thereby avoided. This results in a maximum filling of the cylinder and a maximum engine starting torque.
  • the first actuation of the inlet valve 3 preferably takes place only over a very small crankshaft angle range. Due to the low engine speed at engine start, the cylinder is completely filled. With the speed increasing after the first ignition, a basic position of the variable-speed transmission 16 is approached, which may be in the camshaft adjusting region 40 or at the early stop. The cylinder charge or cylinder charge is heated by the late intake start before the first ignition and gets a high turbulence, resulting in a good mixture preparation in the cylinder. This means that the late start of intake leads to a high charge movement and a temperature increase of the charge. The early intake closure results in an optimum cylinder charge for the first ignition.
  • valve opening angle range ⁇ is reduced from the normal angular opening range.
  • valve opening area is reduced to a value resulting from the difference between the normal opening angle range ⁇ and almost the camshaft setting range 40.
  • the control unit 11 actively supports the inherent dynamics of the camshaft adjuster 14 in the engine start operating mode.
  • the control unit 1 is provided to control the setting unit 26 cyclically.
  • the setting unit 26 sets the camshaft 12 at the opening of the intake valve 13 after late and the closing of the intake valve 13 after early on a defined phase position.
  • the adjusting unit 26 is provided to actively adjust the valve opening angle range ⁇ . Before opening the intake valve 13, the adjusting unit 26 actively adjusts the phase position of the camshaft 12 to late.
  • the control and regulation unit 11 reduces the braking torque of the setting unit 26 with respect to the braking torque to set a constant phase position. The braking torque is reduced to a minimum.
  • the caused by the momentum of the Kraftmilinockenwellenverstellvorraum adjustment the camshaft 12 after late is further enhanced by the reduction of the braking torque.
  • the adjusting unit 26 adjusts the phase position of the camshaft 12 actively after an early start.
  • the control unit 11 increases the braking torque of the setting unit 26 with respect to the braking torque to set a constant phase position.
  • the braking torque is increased to a maximum.
  • the control unit 11 switches to the engine start timing from the engine start operation mode to the normal operation mode. At the engine start time, all cylinders of the motor vehicle internal combustion engine have fired at least once. At the latest when reaching the idle speed, the control and regulating unit 11 switches to the normal operating mode and adjusts the phase angle of the camshaft 2 to a constant phase position, which is tuned to the idling mode.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (11), die dazu vorgesehen ist, eine Phasenlage wenigstens einer Nockenwelle (12) in einem Normalbetriebsmodus auf eine zumindest zeitweise konstante Phasenlage einzustellen. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (11) einen Motorstartbetriebsmodus aufweist, der dazu vorgesehen ist, einen Ventilöffnungswinkelbereich (a) einzustellen, der kleiner ist als ein geometrischer Normalöffnungswinkelbereich (ß).

Description

Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 41 11 153 A1 ist bereits eine Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Phasenlage wenigstens einer Nockenwelle in einem Normalbetriebsmodus auf eine zumindest zeitweise konstante Phasenlage einzustellen, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Startverhalten einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine zu verbessern. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Phasenlage wenigstens einer Nockenwelle in einem Normalbetriebsmodus auf eine zumindest zeitweise konstante Phasenlage einzustellen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit einen Motorstartbe- triebsmodus aufweist, der dazu vorgesehen ist, einen Ventilöffnungswinkelbereich einzustellen, der kleiner ist als ein geometrischer Normaloffnungswinkelbereich. Dadurch kann ein vorteilhafter Ventilöffnungswinkelbereich für einen Kraftfahrzeugbrennkraftmaschi- nenstart weitestgehend unabhängig von der tatsächlichen geometrischen Form des Nockens eingestellt werden. Dadurch kann insbesondere auch ein Startverhalten einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine verbessert werden. Unter einer„Steuer- und/oder Regeleinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem Steuergerät soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessorein- heit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden. Unter einem„Motorstartbe- triebsmodus" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Modus der Steuer- und/oder Regeleinheit verstanden werden, in dem ein auf der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegtes Motorstartsteuer- und/oder Motorstartregelprogramm für die Kraftfahr- zeugnockenwellenverstellvorrichtung ausgeführt wird. Unter einer„konstanten Phasenlage" soll dabei insbesondere eine über wenigstens eine Umdrehung der Nockenwelle konstante Phasenlage verstanden werden. Unter„zumindest zeitweise" soll dabei insbesondere ein Zeitraum verstanden werden, bei dem Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine unverändert bleiben. Unter einem„Ventilöffnungswinkelbereich" soll dabei insbesondere ein Kurbelwellenwinkelbereich verstanden werden, um den sich eine Kurbelwelle um ihre Hauptrotationsachse dreht, während ein Einlassventil einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine von der Nockenwelle ausgelenkt wird. Unter einem„Normalöfinungswinkelbereich" soll dabei insbesondere ein Kurbelwellenwinkelbereich verstanden werden, um den sich die Kurbelwelle dreht, während das Einlassventil von der kontinuierlich rotierenden Nockenwelle ausgelenkt wird. Unter einem„geometrischen Normalöfinungswinkelbereich" soll dabei insbesondere der durch die geometrische Form des Nockens vorgegebene Normalöfinungswinkelbereich verstanden werden. Der Ventilöffnungswinkelbereich ist dabei in dem Motorstartbetriebsmodus vorzugsweise kleiner als 95 % des geometrischen Normalöffnungswinkelbereichs.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/Regeleinheit dazu vorgesehen ist, frühestens zu einem Motorstartzeitpunkt von dem Motorstartbetriebsmodus in den Normalbetriebsmodus umzuschalten. Dadurch kann vorteilhaft erst zu einem Zeitpunkt umgeschaltet werden, bei dem eine konstante Phasenlage der Nockenwelle benötigt wird. Unter einem„Motorstartzeitpunkt" soll dabei insbesondere ein Zeitpunkt verstanden, zu dem ein erster Zylinder einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine gezündet hat. In einer vorteilhaften Ausgestaltung haben zu einem Umschaltzeitpunkt, an dem die Steuer- und/oder Regeleinheit von dem Motorstartbetriebsmodus in den Normalbetriebsmodus umschaltet, sämtliche Zylinder einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine zumindest einmal genzündet. Dabei haben vorteilhafterweise sämtliche Zylinder der Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine genau ein Mal gezündet. Unter„gezündet" soll dabei insbesondere Verstanden werden, dass ein zündfähiges Brennstoffgemisch in dem Zylinder durch einen Zündfunken und/oder einen Selbstzündvorgang zur Verbrennung gebracht wird.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, spätestens mit Erreichen einer Leerlaufdrehzahl von dem Motorstartbetriebsmodus in den Normalbetriebsmodus umzuschalten. Dadurch kann besonders einfach ein erfassbarer Zeitpunkt zum Umschalten genutzt werden. Unter einer„Leerlaufdrehzahl" soll dabei insbesondere eine Drehzahl der Kurbelwelle verstanden werden, ab der eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine selbsttätig durch Zündung des Kraftstoffgemisches am Laufen gehalten werden kann, ohne dass von außen eine Drehung der Kurbelwelle, beispielsweise durch einen Startermotor, unterstützt werden muss. Bei der Leerlaufdrehzahl ist ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs lastfrei und es wird kein Moment von der Kraftfahrzeugantriebsmaschine an Antriebsräder übertragen. Unter einem„Normalbetriebsmodus" soll dabei insbesondere ein Betriebsmodus verstanden werden, in dem die Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine mit einer Leerlaufdrehzahl betrieben wird.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung einen hochdynamischen Nockenwellenversteller aufweist, der dazu vorgesehen ist, die Phasenlage der Nockenwelle einzustellen. Dadurch kann ein Ventilöffnungsbereich besonders einfach und schnell verändert werden. Unter einem„hochdynamischen Nockenwellenversteller" soll dabei insbesondere ein schwingfähiger und/oder dämpfungsarmer Nockenwellenversteller verstanden werden. Der hochdynamische Nockenwellenversteller weist dabei eine mögliche Verstellgeschwindigkeit auf, mit der er die Phasenlage der Nockenwelle während einer Umdrehung der Nockenwelle um zumindest 95% seines Stellbereichs verstellen kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Nockenwellenversteller einen Nockenwellenstellbe- reich aufweist, der einen Kurbelwellenwinkelbereich von zumindest 120 Grad umfasst. Dadurch kann ein Nockenwellenversteller mit besonders vorteilhaften Adaptionsmöglichkeiten bereitgestellt werden, wodurch insbesondere sowohl ein gutes Startverhalten als auch ein guter Lauf in dem Normalbetriebsmodus der Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine gewährleistet werden kann. Unter einem„Nockenwellenstellbereich" soll dabei insbesondere ein Winkelbereich verstanden werden, um den die Nockenwelle aus einer Normalstellung gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Nockenwellenversteller einen Nockenwellenstellbereich von zumindest 80 Grad auf und in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einen Nockenwellenstellbereich von 100 Grad. Unter einem Kurbelwellenwinkelbereich soll dabei insbesondere ein Winkelbereich verstanden werden, um den sich die Kurbelwelle in einer definierten Zeit um ihre Hauptrotationsachse dreht.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Nockenwellenversteller als ein elektromagnetischer Nockenwellenversteller ausgebildet ist. Dadurch kann besonders einfach ein konstruktiv einfacher, hochdynamischer Nockenwellenversteller bereitgestellt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Nockenwellenversteller dazu vorgesehen ist, in dem Motorstartbetriebsmodus den Ventilöffnungswinkelbereich auf einen Wert einzustellen, der dem Normalöffnungswinkelbereich abzüglich einer Hälfte des Nockenwellenstell- bereichs entspricht. Dadurch kann ein Ventilöffnungsbereich eingestellt werden, durch den in dem Motorstartbetriebsmodus eine besonders vorteilhafte Füllung von Zylindern der Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine erreicht werden, wodurch insbesondere auch ein Startverhalten weiter verbessert werden kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung entspricht der Ventilöffnungswinkelbereich einem Wert der dem Normalöffnungswinkelbereich abzüglich fast des gesamten Nockenwellenstellbereichs entspricht. Unter fast dem gesamten Nockenwellenstellbereich soll in einer vorteilhaften Ausgestaltung 80% des Nockenwellenstellbereichs, in einer vorteilhafteren Ausgestaltung 90% des Nockenwellenstellbereichs und in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung 98% des Nockenwellenstellbereichs verstanden werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Nockenwellenversteller eine Einstelleinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, in dem Motorstartbetriebsmodus den Ventilöffnungswinkelbereich aktiv einzustellen. Dadurch kann eine Einstellung des Ventilöffnungswin- kelbereichs vorteilhaft genau und einfach eingestellt werden. Es kann insbesondere auch eine schnelle Verstellung des Ventilöffnungsbereichs erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, die Einstelleinheit in dem Motorstartbetriebsmodus zyklisch anzusteuern. Dadurch kann ein Effekt der vorteilhaften Füllung der Zylinder besonders vorteilhaft unterstützt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Brennkraftmaschinenvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung,
Fig. 2 ein Schaubild mit einer Ventilhubkurve 43 für einen geometrischen Nor- malöffnungswinkelbereich ß, bei dem in einem Ventilhub h über einem Kurbelwellenwinkel φ aufgetragen ist,
Fig. 3 ein Schaubild mit einer Ventilhubkurve 43 für einen Ventilöffnungswinkel- bereich, bei niedrigster Motordrehzahl, bei dem in einem Ventilhub h über einem Kurbelwellenwinkel φ aufgetragen ist und
Fig. 4 ein Schaubild mit einer Ventilhubkurve 43 für einen Ventilöffnungswinkel- bereich, bei einem Motorstart und eine Starterdrehzahl, bei dem ein Ventilhub h über einem Kurbelwellenwinkel φ aufgetragen ist.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschinenvorrichtung mit einer Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung für eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine. Die Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung umfasst eine Nockenwelle 12 und einen Nockenwellenversteller 14, der für eine Verstellung einer Phasenlage der Nockenwelle 12 vorgesehen ist. Die Nockenwelle 12 ist mittels einer Kurbelwelle 37 der Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine angetrieben. Zur Anbindung der Nockenwelle 12 an die Kurbelwelle 37 umfasst die Brennkraftmaschinenvorrichtung einen Kettentrieb 38, der die Kurbelwelle wirkungsmäßig mit dem Nockenwellenversteller 14 verbindet. Die Nockenwelle 12 ist als eine Einlassnockenwelle ausgebildet und weist zumindest einen Nocken 15 auf.
Der Kettentrieb 38 weist ein Übersetzungsverhältnis von 0,5 auf. Der Nockenwellenversteller 14, der als ein hochdynamischer Nockenwellenversteller ausgebildet ist, weist einen Nockenwellenstellbereich 40 auf, der einen Nockenwellenwinkelbereich von 50 Grad umfasst. Durch das Übersetzungsverhältnis des Kettentriebs 38 umfasst der Nockenwellenstellbereich 40 des Nockenwellenverstellers 14 damit einen Kurbelwellenwinkelbereich von 00 Grad. Der Nockenwellenversteller 14 ist als ein elektromechanischer Nockenwellenversteller ausgebildet.
Zur Verstellung der Phasenlage umfasst der Nockenwellenversteller 14 ein Verstellgetriebe 16. Das Verstellgetriebe 16 ist als ein 3-Wellen-Minus-Summiergetriebe ausgebildet. Es umfasst drei Verstellgetriebeelemente 17, 18, 19 mittels denen die Phasenlage der Nockenwelle 12 verstellt werden kann. Das Verstellgetriebe 16 ist als ein Planetenradge- triebe ausgebildet. Das Verstellgetriebe 16 umfasst eine Hauptrotationsachse 20, um die die drei Verstellgetriebeelemente 17, 18, 19, drehbar angeordnet sind. Grundsätzlich sind aber auch andere 3-Wellen-Minus-Summiergetriebe denkbar.
Zur Einleitung eines Drehmoments umfasst der Nockenwellenversteller 14 eine Antriebseinheit 21 , die das erste Verstellgetriebeelement 17 umfasst. Das Verstellgetriebeelement 17 ist als ein Planetenradträger ausgebildet, der Planetenräder 22, 23 des Verstellgetriebes auf einer Kreisbahn führt. Die Antriebseinheit 21 weist weiter ein Kettenrad 24 auf, das drehfest mit dem Verstellgetriebeelement 17 verbunden ist. Das Kettenrad 24 ist als Teil des Kettentriebs 38 ausgebildet, mittels dessen die Nockenwelle 12 an die Kurbelwelle 37 angebunden ist. Zur Ausleitung des Drehmoments umfasst der Nockenwellenversteller 14 eine Abtriebseinheit 25, die das zweite Verstellgetriebeelement 18 umfasst. Das Verstellgetriebeelement 18 ist als ein Hohlrad ausgebildet, das mit den von dem Planetenradträger geführten Planetenrädern 22, 23 kämmt. Das Verstellgetriebeelement 18 ist drehfest mit der Nockenwelle 12 verbunden. Zur Verstellung der Phasenlage umfasst der Nockenwellenversteller 14 eine Einstelleinheit 26, die das dritte Verstellgetriebeelement 19 umfasst. Das Verstellgetriebeelement 19 ist als ein Sonnenrad ausgebildet, das ebenfalls mit den von dem Planetenradträger geführten Planetenrädern 22, 23 kämmt.
Zur Einstellung eines Ventilöffnungswinkelbereichs α und der Phasenlage umfasst der Nockenwellenversteller 14 eine Stelleinheit 27. Die Stelleinheit 27 ist als eine Bremseinheit ausgebildet. Die Stelleinheit 27 weist eine Betätigungsrichtung auf, die parallel zu der Hauptrotationsachse 20 orientiert ist. Die Stelleinheit 27 umfasst einen ortsfest angeordneten Stator 28 und einen drehbar angeordneten Rotor 29. Der Rotor 29 ist drehfest an das dritte Verstellgetriebeelement 19 angebunden. Er ist axial beweglich auf dem dritten Verstellgetriebeelement angeordnet. Die Stelleinheit 27 umfasst ein drehfest mit dem Stator 28 verbundenes erstes Koppelelement 30, und ein drehfest mit dem Rotor 29 verbundenes zweites Koppelelement 31. Die Koppelelemente weisen jeweils eine Reibfläche 32, 33 auf. Die beiden Koppelelemente 30, 31 sind reibschlüssig miteinander verbindbar.
Der Stator 28 weist eine Magnetspuleneinheit 34 auf. Die Magnetspuleneinheit 34 erzeugt ein Magnetfeld, mittels dem die Stelleinheit 27 betätigt wird. Erzeugt die Magnetspuleneinheit 34 ein Magnetfeld, wird das Koppelelement 31 des Rotors 29 gegen das Koppelelement 30 des Stators 28 gedrückt. Dadurch entsteht zwischen den Koppelelementen 30, 31 ein durch die Reibflächen 32, 33 erzeugtes Bremsmoment. Das von der Stelleinheit 27 bereitstellbare Bremsmoment wirkt auf das dritte Verstellgetriebeelement 19. Mit- tels der Stelleinheit 27 kann eine Drehzahl des Verstellgetriebeelements 19 definiert eingestellt werden.
Soll die Phasenlage der Nockenwelle 12 konstant gehalten werden, wird mittels der Stelleinheit 27 ein Bremsmoment erzeugt, das so groß ist, dass Drehzahlen des Verstellgetriebeelements 17 der Antriebseinheit 21 und des Verstellgetriebeelements 19 der Einstelleinheit 26 gleich groß sind. Die Nockenwelle 12 dreht damit aufgrund des Übersetzungsverhältnisses des Kettentriebs 38 exakt mit halber Kurbelwellendrehzahl. Für eine Einstellung nach Früh wird das Bremsmoment gegenüber dem Bremsmoment bei dem Normalbetrieb-Phasenwinkel erhöht. Dadurch wird das Verstellgetriebeelement 18 beschleunigt. Für eine Einstellung nach Spät wird das Bremsmoment gegenüber dem Bremsmoment bei konstantem Phasenwinkel reduziert. Dadurch wird das Verstellgetriebeelement 18 abgebremst. Für eine Begrenzung der Verstellung der Phasenlage weist der Nockenwellenversteller einen Frühanschlag und einen Spätanschlag auf. Der Frühanschlag ist als ein mechanischer Anschlag ausgebildet, der eine Verstellung der Phasenlage nach Früh auf eine maximale Frühverstellung 41 begrenzt. Der Spätanschlag ist ein mechanischer Anschlag, der eine Verstellung der Phasenlage nach Spät auf eine maximale Spätverstellung 42 begrenzt.
Die Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung umfasst eine Zylindervorrichtung 35 mit zumindest einem Einlassventil 13. Die Zylindervorrichtung 35 umfasst dabei zumindest einen Zylinder und einen Zylinderkopf. Das Einlassventil 13 ist in einem Einlasskanal der Zylindervorrichtung 35 angeordnet und trennt in einem geschlossenen Zustand einen von der Zylindervorrichtung 35 begrenzten Brennraum räumlich von dem Einlasskanal. Dabei sitzt das Einlassventil 13 in einem Ventilsitz 36, der von der Zylindervorrichtung 35 ausgebildet wird. In geschlossenem Zustand dichtet das Einlassventil 13 den Brennraum gegen den Einlasskanal ab. Die Zylindervorrichtung 35 weist weiter eine Ventilfeder 39 auf. Die Ventilfeder 39 ist als eine Schraubenfeder ausgebildet, die gegen den Zylinderkopf abgestützt ist. Die Ventilfeder 39 drückt das Einlassventil 13 in den Ventilsitz 36. Die Ventilfeder 39 erzeugt eine Ventilkraft, mit der das Einlassventil 13 in den Ventilsitz 36 gedrückt wird. Die Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine umfasst mehrere analoge Zylindervorrichtungen, die jeweils zumindest ein Einlassventil aufweisen. Die Einlassventile sind grundsätzlich jeweils analog ausgebildet und haben eine gleiche Funktion. Im nachfolgenden wird deshalb nur auf das eine Einlassventil 13 und dessen Funktion Bezug genommen. Das Einlassventil 13 wird von der Nockenwelle 12 betätigt. Dazu bildet die Nockenwelle den Nocken 15 aus, der mit dem Einlassventil 13 funktionell in Kontakt steht. In einem betätigten Zustand drückt die Nockenwelle 12 mittels des Nockens 15 das Einlassventil 3 aus dem Ventilsitz 36. Dabei wirkt die Ventilkraft der Ventilfeder 39 der von dem Nocken 15 erzeugten Kraft entgegen. Ist das Einlassventil 13 geöffnet, ist der Brennraum strömungstechnisch mit dem Einlasskanal verbunden. In einem unbetätigten Zustand des Einlassventils 3 ist der Brennraum strömungstechnisch von dem Einlasskanal getrennt. Durch das geöffnete Einlassventil 13 kann ein Brennstoffgemisch aus dem Einlasskanal in den Brennraum der Zylindervorrichtung 35 einströmen. Grundsätzlich kann auch nur eine Komponente des Brennstoffgemischs, wie beispielsweise Luft, aus dem Einlasskanal in den Brennraum einströmen und ein Kraftstoff, beispielsweise durch eine Direkteinspritzung, direkt in den Brennraum gespritzt werden.
Des Weiteren weist die Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung eine Steuer- und Regeleinheit 11 auf. Die Steuer- und Regeleinheit 11 stellt die Nockenwelle 12 mittels des Nockenwellenverstellers 14 auf eine definierte Phasenlage ein. In der Steuer- und Regeleinheit 11 ist ein Betriebsprogramm hinterleget, das zur Einstellung der Phasenlage ein Magnetfeld der Magnetspuleneinheit 34 variiert. Durch die Variation des Magnetfelds der Magnetspuleneinheit 34 verändert die Steuer- und Regeleinheit 11 das Bremsmoment der Stelleinheit 27. Die Steuer- und Regeleinheit 11 stellt die Phasenlage der Nockenwelle 12 nach einem Motorstartzeitpunkt auf die definierte Normalbetrieb-Phasenlage ein. Während eines Betriebs der Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine stellt die Steuer- und Regeleinheit 11 die Phasenlage der Nockenwelle 12 auf sich ändernde Betriebssituationen ein.
Für einen Normalbetriebsmodus stellt die Steuer- und Regeleinheit 1 die Nockenwelle 12 zunächst auf eine als eine Leerlaufphasenlage ausgebildete Phasenlage ein, die auf einen Betrieb der Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine bei Leerlaufdrehzahl ausgelegt ist. In dem Normalbetriebsmodus ist die Phasenlage der Nockenwelle 12 konstant. Der Ventil- öffnungswinkelbereich a, über den das Einlassventil 13 geöffnet ist, entspricht während dem Normalbetriebsmodus einem geometrischen Normalwinkelöffnungsbereich. Der geometrische Normalwinkelöffnungsbereich ist durch eine Geometrie des Nockens 5 definiert. Der Nocken 15 nimmt auf der Nockenwelle 12 einen definierten Winkelbereich ein. Durch das Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle 37 und der Nockenwelle 12 ist damit der Ventilöffnungswinkelbereich α definiert, während dem das Einlassventil 13 bei konstanter Phasenlage geöffnet ist. Bei einem Motorstart führt die Steuer- und Regeleinheit 11 als erstes einen Initialisierungsmodus aus. In dem Initialisierungsmodus wird die Kurbelwelle 37 genau ein Mal um ihre Hauptrotationsachse gedreht um eine Sensorik der Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine zu kalibrieren.
Für einen anschließenden Motorstart weist die Steuer- und Regeleinheit 11 einen Motorstartbetnebsmodus auf. Der Motorstartbetnebsmodus steuert bzw. regelt den Nockenwel- lenversteller 14 der Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung vor dem Motorstartzeitpunkt. Der Motorstartbetnebsmodus folgt unmittelbar auf den Initialisierungsmodus. Grundsätzlich kann der Motorstartbetnebsmodus auch zeitlich überschneidend mit dem Initialisierungsmodus ausgebildet sein.
Der Motorstartbetnebsmodus stellt einen Ventilöffnungswinkelbereich α ein, der kleiner ist als ein geometrischer Normalöffnungswinkelbereich ß. Die Einstellung des Ventilöff- nungswinkelbereiches α ist drehzahlabhängig, wobei der Ventilöffnungswinkelbereich α bei niedrigen Drehzahlen immer kleiner wird. Der Motorstartbetnebsmodus ist dabei dazu vorgesehen, eine Eigendynamik des Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung gezielt auszunutzen. Die Eigendynamik ist insbesondere durch die Ventilfeder 39 und die Drehung der Nockenwelle 12 bedingt. Beim Öffnen des Einlassventils 13 wird die Nockenwelle 12 durch die Ventilkraft der Ventilfeder 39 verzögert. Durch eine Verzögerung der Nockenwelle 12 wird das Verstellgetriebeelement 18 des Verstellgetriebes 16 abgebremst und das Verstellgetriebe 16 nach spät verstellt. Abhängig von einer Drehzahl und einer Dynamik des Nockenwellenverstellers 14 wird das Verstellgetriebe 16 dabei maximal bis an einen Spätanschlag nach spät verstellt. Das Öffnen des Einlassventils 13 wird durch die Eigendynamik nach spät verschoben. Der Motorstartbetnebsmodus nutzt die durch die Eigendynamik bedingte Verstellung nach Spät, um das Öffnen des Einlassventils 13 auf einen möglichst späten Zeitpunkt zu legen. In vorteilhafter Weise werden hierdurch hohe Einströmgeschwindigkeiten in den Zylinder erreicht.
Beim Schließen des Einlassventils 13 bewirkt die Eigendynamik eine Beschleunigung der Nockenwelle 12. Die Nockenwelle 12 wird durch eine in der Ventilfeder 39 durch das Öffnen des Einlassventils 13 eingebrachte Energie wieder beschleunigt. Die Ventilfeder 39 gibt die Energie durch Entspannen an die Nockenwelle 12 ab und unterstützt deren Rotation damit. Durch die Beschleunigung der Nockenwelle 12 wird das Verstellgetriebeelement 18 des Verstellgetriebes 16 beschleunigt und das Verstellgetriebe 16 nach früh verstellt. Abhängig von einer Drehzahl und der Dynamik des Nockenwellenverstellers 14 wird das Verstellgetriebe 16 maximal bis an einen Frühanschlag nach Früh verstellt. Das Schließen des Einlassventils 3 wird durch die Eigendynamik nach früh geschoben. Der otorstartbetriebsmodus nutzt die durch die Eigendynamik bedingte Verstellung nach Früh, um das Schließen des Einlassventils 13 auf einen möglichst frühen Zeitpunkt zu legen. In vorteilhafter Weise wird hierdurch ein Rückschieben der Füllung bzw. Ladung aus dem Zylinder vermieden. Somit ergibt sich eine maximale Füllung des Zylinders und ein maximales Motorstartmoment.
Die erste Betätigung des Einlassventils 3 erfolgt vorzugsweise nur über einen sehr kleinen Kurbelwellenwinkelbereich. Auf Grund der geringen Motordrehzahl beim Motorstart wird der Zylinder vollständig gefüllt. Mit nach der ersten Zündung zunehmender Drehzahl wird eine Grundposition des Verstellgetriebes 16 angefahren, die im Nockenwellenstellbe- reich 40 oder am Frühanschlag liegen kann. Die Zylinderladung bzw. Zylinderfüllung wird durch den späten Einlassbeginn vor der ersten Zündung erwärmt und bekommt eine hohe Turbulenz, wodurch sich eine gute Gemischaufbereitung im Zylinder ergibt. Dies bedeutet, dass der späte Einlassbeginn zu einer hohen Ladungsbewegung sowie einer Temperaturerhöhung der Ladung führt. Durch den frühen Einlassschluss ergibt sich eine für die erste Zündung optimale Zylinderfüllung.
Durch die Verstellung nach Spät beim Öffnen des Einlassventils 13 und die Verstellung nach früh beim Schließen des Einlassventils 13, wird der Ventilöffnungswinkelbereich α gegenüber dem Normalwinkeloffnungsbereich verkleinert. Durch einen sehr dynamischen Nockenwellenversteller 14 wird der Ventilöffnungsbereich auf einen Wert reduziert, der sich aus der Differenz aus dem Normalöffnungswinkelbereich ß und nahezu dem No- ckenwellenstellbereich 40 ergibt.
Die Steuer- und Regeleinheit 11 unterstützt in dem Motorstartbetriebsmodus die Eigendynamik des Nockenwellenverstellers 14 aktiv. Um die Eigendynamik zu unterstützen, ist die Steuer- und Regeleinheit 1 dazu vorgesehen, die Einstelleinheit 26 zyklisch anzusteuern. Die Einstelleinheit 26 stellt die Nockenwelle 12 bei dem Öffnen des Einlassventils 13 nach Spät und die beim Schließen des Einlassventils 13 nach Früh auf eine definierte Phasenlage ein. Die Einstelleinheit 26 ist dazu vorgesehen, den Ventilöffnungswinkelbereich α aktiv zu verstellen. Vor dem Öffnen des Einlassventils 13 verstellt die Einstelleinheit 26 die Phasenlage der Nockenwelle 12 aktiv nach Spät. Die Steuer- und Regeleinheit 11 reduziert durch Ansteuerung der Magnetspuleneinheit 34 das Bremsmoment der Einstelleinheit 26 gegenüber dem Bremsmoment zur Einstellung einer konstanten Phasenlage. Das Bremsmoment ist auf ein Minimum reduziert. Die durch die Eigendynamik des Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung hervorgerufene Verstellung der Nockenwelle 12 nach Spät verstärkt sich durch die Reduzierung des Bremsmoments zusätzlich.
Direkt nach einem Öffnen des Einlassventils 13 verstellt die Einstelleinheit 26 die Phasenlage der Nockenwelle 12 aktiv nach Früh. Die Steuer- und Regeleinheit 11 erhöht durch Ansteuerung der Magnetspuleneinheit 34 das Bremsmoment der Einstelleinheit 26 gegenüber dem Bremsmoment zur Einstellung einer konstanten Phasenlage. Das Bremsmoment ist auf ein Maximum erhöht. Die durch die Eigendynamik der Kraftfahrzeugno- ckenwellenverstellvorrichtung hervorgerufene Verstellung der Nockenwelle 12 nach Früh verstärkt sich durch die Erhöhung des Bremsmoments zusätzlich.
Die Steuer- und Regeleinheit 11 schaltet zu dem Motorstartzeitpunkt von dem Motorstart- betriebsmodus in den Normalbetriebsmodus um. Zu dem Motorstartzeitpunkt haben sämtliche Zylinder der Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine zumindest einmal gezündet. Spätestens mit erreichen der Leerlaufdrehzahl schaltet die Steuer- und Regeleinheit 11 in den Normalbetriebsmodus um und stellt die Phasenlage der Nockenwelle 2 auf eine konstante Phasenlage ein, die auf den Leerlaufbetrieb abgestimmt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (11 ), die dazu vorgesehen ist, eine Phasenlage wenigstens einer Nockenwelle (12) in einem Normalbetriebsmodus auf eine zumindest zeitweise konstante Phasenlage einzustellen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (11 ) einen Motorstartbetriebsmodus aufweist, der dazu vorgesehen ist, einen Ventilöffnungswinkelbereich (a) einzustellen, der kleiner ist als ein geometrischer Normalöffnungswinkelbereich (ß).
2. Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (11 ) dazu vorgesehen ist, frühestens zu einem Motorstartzeitpunkt von dem Motorstartbetriebsmodus in den Normalbetriebsmodus umzuschalten.
3. Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (11 ) dazu vorgesehen ist, spätestens mit Erreichen einer Leerlaufdrehzahl von dem Motorstartbetriebsmodus in den Normalbetriebsmodus umzuschalten.
4. Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch
einen hochdynamischen Nockenwellenversteller (14), der dazu vorgesehen ist, die Phasenlage der Nockenwelle (12) einzustellen.
5. Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Nockenwellenversteller (14) einen Nockenwellenstellbereich (40) aufweist, der einen Kurbelwellenwinkelbereich von zumindest 120 Grad umfasst.
6. Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Nockenwellenversteller (14) als ein elektromagnetischer Nockenwellenversteller ausgebildet ist.
7. Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung zumindest nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Nockenwellenversteller (14) dazu vorgesehen ist, in dem Motorstartbetriebsmodus den Ventilöffnungswinkelbereich (a) auf einen Wert einzustellen, der dem Nor- malöffnungswinkelbereich (ß) abzüglich einer Hälfte des Nockenwellenstelibereichs (40) entspricht.
8. Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Nockenwellenversteller (14) eine Einstelleinheit (26) aufweist, die dazu vorgesehen ist, in dem Motorstartbetriebsmodus den Ventilöffnungswinkelbereich (a ) aktiv einzustellen.
9. Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (11 ) dazu vorgesehen ist, die Einstelleinheit (26) in dem Motorstartbetriebsmodus zyklisch anzusteuern.
10. Verfahren für eine Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung, insbesondere einer Kraftfahrzeugnockenwellenverstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Steuer- und/oder Regeleinheit (11 ) eine Phasenlage wenigstens einer Nockenwelle (12) in einem Normalbetriebsmodus auf eine zumindest zeitweise konstante Phasenlage einstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (11 ) einen Motorstartbetriebsmodus aufweist, der einen Ventiloffnungswinkelbereich (a) einstellt, der kleiner ist als ein geometrischer Normalöffnungswinkelbereich (ß).
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