WO2010020508A1 - Verfahren zur verstellung einer nockenwelle eines verbrennungsmotors, nockenwellenverstellsystem und verbrennungsmotor mit verstellbarer nockenwelle - Google Patents

Verfahren zur verstellung einer nockenwelle eines verbrennungsmotors, nockenwellenverstellsystem und verbrennungsmotor mit verstellbarer nockenwelle Download PDF

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WO2010020508A1
WO2010020508A1 PCT/EP2009/059372 EP2009059372W WO2010020508A1 WO 2010020508 A1 WO2010020508 A1 WO 2010020508A1 EP 2009059372 W EP2009059372 W EP 2009059372W WO 2010020508 A1 WO2010020508 A1 WO 2010020508A1
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camshaft
shaft
internal combustion
combustion engine
adjustment
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PCT/EP2009/059372
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Jens Schäfer
Mike Kohrs
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Schaeffler Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting a camshaft of an internal combustion engine by means of a camshaft adjuster with a three-shaft transmission. Generic methods are used in particular in so-called start-stop concepts for internal combustion engines. In addition, the invention relates to a camshaft adjuster and an internal combustion engine with an adjustable camshaft.
  • electro-mechanical camshaft adjustment systems are known from the prior art.
  • three-shaft transmissions are commonly used in which a first shaft of the transmission, usually the camshaft, is connected to a second shaft (camshaft sprocket) of an internal combustion engine.
  • the engine crankshaft is operatively connected to the camshaft via the camshaft sprocket.
  • a third shaft, the adjusting shaft is connected to an actuator (often an electric servomotor).
  • the adjusting shaft serves to adjust the relative angular position between the camshaft and crankshaft during operation of the internal combustion engine.
  • swashplate transmissions and internal eccentric transmissions are described in WO 2006/018080. This includes the from the WO 2005/080757 known shaft gear and the transmission contained in the US 2007/0051332 A1 and US 2003/0226534 A1.
  • actuators in such three-shaft systems are often electric motors for adjusting the adjusting used.
  • electrical, mechanical or hydraulic brakes or rotationally or linearly acting electromagnets or solenoid valves to enable the phase adjustment.
  • camshaft adjuster systems are designed due to their operating principle and / or their dimensions for the phase adjustment of the camshaft during engine operation. Joint use of actuator and actuator for pre-positioning of the camshaft at engine standstill is not possible with such systems.
  • an actuating shaft is driven during the engine standstill or in a transitional phase in which at least one of the three shafts of the three-shaft gear is stationary, in order to produce a camshaft to adjust their angular position.
  • the three-shaft gearbox serves as a power split. It is subject to the following physical relationships:
  • n A is the speed of the camshaft
  • n B is the speed of the control shaft
  • n c is the speed of the camshaft sprocket
  • the drive power of the actuator must flow to the shaft to be positioned. If only one of the two shafts is to be adjusted via the control shaft, the power for the shaft that is not to be adjusted must be zero. In the simplest case, the wave has to be recorded.
  • the crankshaft torque When pre-positioning the camshaft with the engine standstill, the crankshaft torque must be greater than that of the camshaft so that part of the actuator's output does not drain into the crankshaft.
  • the torque ratio on the shafts can also be changed in favor of the camshaft adjustment by loading the control and crank mechanism, for example by a chain tensioner.
  • An inventive extended Nockenwellenverstellsystem with a three-shaft transmission comprises a control device which allows an adjustment of the control shaft when at least one of the shafts of the three-shaft transmission is stationary.
  • the camshaft adjusting system comprises a pre-reduction gear, which is arranged between the control shaft and the Nockenwellenkettenrad, and a control device for carrying out the method according to the invention.
  • the pre-gearbox is preferably uncoupled from the control shaft, because during the adjustment operation with the engine running the pretranslation is not required and would be subject to increased wear during "run along” and would cause additional power loss.
  • the adjustability of the camshaft angle in the engine standstill by means of the camshaft adjusting system according to the invention allows the pre-positioning of the phase position of the camshaft before the engine start.
  • the starting process is significantly shortened, because the period of time for the initialization of the electromechanical phase adjuster and the usual phase adjustment during or after the engine start process is eliminated. Compression and degree of filling of Cylinders can be specifically influenced by the opening and closing times.
  • Direct start or quick start concepts are particularly favored by the method according to the invention. Furthermore, benefits for exhaust emission during engine startup are expected. This is of particular importance with regard to anticipated future statutory emissions regulations.
  • an activation of the camshaft adjusting system is triggered by a switch or a message which is transmitted to the control device, for example by opening the driver's door of the vehicle, by the seat occupancy, by a signal of an interior monitoring, by the switching on, for example via a CAN bus the ignition or the like triggered to set and hold the desired camshaft angle already before the engine start.
  • the method according to the invention should also be effective in the transition areas between engine standstill and starting process, as well as between engine standstill and shutdown.
  • a transitional area is, for example, when one of the three shafts of the camshaft adjuster is already or still stationary or, in engines with several adjustment systems, individual shafts are stopped and the other shafts are still rotating.
  • Pre-positioning of the camshaft can be controlled or unregulated. In the case of uncontrolled pre-positioning, "blind" is adjusted in one direction.
  • camshaft sprocket In an adjustment of the camshaft at engine standstill is assumed in the context of the invention that the adjustment in terms of a phase adjustment only takes place within the adjustment between two mechanical end stops of the camshaft adjuster.
  • the camshaft sprocket is assumed to be stationary. The sprocket will in practice by the timing chain and its basic tension clamped by the spring of a chain tensioner and held.
  • the drive wheel of the three-shaft transmission is always described within this description as Nockenwellenkettenrad, however, the adjustment strategy can also be applied to other drive wheels or phaser.
  • a drive wheel for example, a belt or gear in question, the geometry may also be round or polygonal.
  • the camshaft adjusting system requires a reinforced electric motor with a motor constant ke> 15 mVs / rad compared to a conventional camshaft adjuster, which is to be additionally provided with passive camshaft adjusters.
  • the internal combustion engine must provide the required electrical energy of> 100 W via a generator (alternator).
  • camshaft breakaway torque and the camshaft drag torque must each be ⁇ 30 Nm.
  • an active Nockenweil- and crankshaft sensor is used for the accurate determination of crankshaft and camshaft position, which is particularly suitable for the detection of the camshaft position at very low speeds to engine standstill.
  • Fig. 1 a partial view of a camshaft adjusting system
  • a Nockenwellenkettenrad 01 is in a known manner as an actuator of a camshaft adjuster via a chain, not shown in operative connection with a crankshaft, not shown. These components form the control drive.
  • crankshaft drives the camshaft sprocket 01 at half the crankshaft speed via a timing chain.
  • a stop washer 06 is rotatably connected to a camshaft (not shown).
  • the stop disk 06 has a cutout 07 which defines a boundary of the adjustment range.
  • the cutout 07 has radially spaced from each other an early stop 08 and a late stop 09 on.
  • a stop lug 11 on the camshaft sprocket 01 is provided such that camshaft sprocket 01 and stopper plate 06 between the stops 08, 09 can be rotated relative to each other.
  • the camshaft is now rotated within an adjustment range 12 via the setting shaft.
  • the adjustment range 12 is determined by the distance or the angle between the stop lug 11 and one of the stops 08, 09.
  • the control shaft is driven by the electric motor as a controller. During this time, the Nockenwellenkettenrad 01 and thus the crankshaft is still due to the high drag torque.
  • the angle range between the stops 08, 09 is limited to less than 180.degree. Crankshaft due to fail-safe concepts with current camshaft adjustments.
  • active crankshaft and / or camshaft sensors are required because parts of the engine stand still at the adjustment.
  • Active sensors are voltage-fed sensors that can be sensed even at low speeds until the motor stops.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstellung einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors mit einem Nockenwellenversteller. Der Nockenwellenversteller ist ein elektromechanischer Nockenwellenversteller mit einem Dreiwellengetriebe, welches eine Stellwelle, ein Nockenwellenkettenrad (01) und eine Nockenwelle umfasst, wobei die Nockenwelle durch Verstellung der Stellwelle verstellt wird. Erfindungsgemäß erfolgt ein Antrieb der Stellwelle während des Motorstillstandes oder in einer Übergangsphase, in welcher mindestens eine der drei Wellen des Dreiwellengetriebes stillsteht, nachdem eine Initiierung durch eine Botschaft erfolgte.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Verfahren zur Verstellung einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, Nocken- wellenverstellsystem und Verbrennungsmotor mit verstellbarer Nockenwelle
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstellung einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors mittels eines Nockenwellenverstellers mit einem Dreiwellengetriebe. Gattungsgemäße Verfahren kommen insbesondere bei so genannten Start-Stopp-Konzepten für Verbrennungsmotoren zum Einsatz. Daneben betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller und einen Verbrennungsmotor mit einer verstellbaren Nockenwelle.
Zur Verstellung einer Nockenwelle sind aus dem Stand der Technik u.a. elekt- romechanische Nockenwellenverstellsysteme bekannt. Bei elektromechani- schen Nockenwellenverstellsystemen werden üblicherweise Dreiwellengetriebe verwendet, bei denen eine erste Welle des Getriebes, gewöhnlich die Nockenwelle, mit einer zweiten Welle (Nockenwellenkettenrad) eines Verbrennungsmotors verbunden ist. Die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ist mit der Nockenwelle antriebswirksam über das Nockenwellenkettenrad wirksam verbunden. Eine dritte Welle, die Verstellwelle, ist mit einem Aktuator (häufig ein elektrischen Verstellmotors) verbunden. Die Verstellwelle dient der Verstellung der relativen Winkellage zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle bei Betrieb des Verbrennungsmotors. Beispiele für derartige Dreiwellengetriebe sind Taumelscheibengetriebe und Innenexzentergetriebe, welche in der WO 2006/018080 beschrieben sind. Hierzu gehören auch die aus der WO 2005/080757 bekannten Wellengetriebe und die in der US 2007/0051332 A1 und US 2003/0226534 A1 enthaltenen Getriebe.
Aus der WO 2005/012698 A1 ist ein elektromechanischer Nockenwellenvers- teller und ein Verfahren zu dessen Betrieb bekannt. Zur Bestimmung der Nockenwellenposition wird ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor verwendet, dessen Kommutierungssignale gezählt werden und anschließend daraus die Nockenwellenposition ermittelt wird. Eine aktive Verstellung der Nockenwelle ist nicht beschrieben.
Als Aktuatoren in solchen Dreiwellensystemen kommen häufig Elektromotoren zur Verstellung der Verstellwelle zum Einsatz. Es ist aber ebenso möglich, e- lektrische, mechanische oder hydraulische Bremsen oder rotatorisch oder linear wirkende Elektromagnete, oder Magnetventile zu verwenden, um die Pha- senverstellung zu ermöglichen.
Alle bekannten Nockenwellenverstellersysteme sind aufgrund ihres Wirkprinzips und/oder ihrer Dimensionierung für die Phasenverstellung der Nockenwelle während des Motorbetriebes ausgelegt. Eine Mitbenutzung von Steller und Stellglied zur Vorpositionierung der Nockenwelle bei Motorstillstand ist mit solchen Systemen nicht möglich.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Strategien bereitzustellen, die es ermöglichen, mittels eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers die Nocken- welle eines Verbrennungsmotors aus dem Stand heraus zu verdrehen, um damit für den folgenden Startvorgang des Verbrennungsmotors die Nockenwel- lenphasenlage vorzupositionieren.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , durch ein Nocken- wellenverstellsystem gemäß Anspruch 7 und einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 13 gelöst. In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verstellung einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, welcher einen elektromechanischen Nockenwel- lenversteller mit einem Dreiwellengetriebe aufweist, wird während des Motorstillstandes oder in einer Übergangsphase, in welcher mindestens eine der drei Wellen des Dreiwellengetriebes stillsteht, eine Stellwelle angetrieben, um eine Nockenwelle in ihrer Winkellage zu verstellen.
Das Dreiwellengetriebe dient der Leistungsverzweigung. Es unterliegt folgenden physikalischen Zusammenhängen:
Drehzahlen: nA - io_Ac x nc - (1 - IO_AC) x nB = 0, wobei nA, nB und nc sind die Drehzahlen der drei Wellen des Dreiwellengetriebes. Im vorliegenden Fall ist also nA die Drehzahl der Nockenwelle, nB die Drehzahl der Stellwelle und nc die Drehzahl des Nockenwellenkettenrades; io_Ac ist die Standübersetzung zwischen Welle A und C bei stillstehender Welle B, also hier zwischen Antriebs- und Abtriebswelle des Dreiwellengetriebes (die Standübersetzung ermittelt sich aus den Zähnezahlverhältnissen der Getriebestufen im Dreiwellengetriebe, die Übersetzung zwischen NW und KW mit i=0,5 ergibt sich aus dem Zähnezahlverhältnis im Steuertrieb
Die Summe der äußeren Drehmomente ist Null: TA + TB + Tc = 0.
Die Leistung berechnet sich aus P = 2 π x n x T.
Zur Verstellung bzw. Vorpositionierung der Welle A (= Nockenwelle) oder C (= Nockenwellenkettenrad, kurbelwellenfest) über den Steller (Elektromotor, Stell- welle) muss die Antriebsleistung des Stellers zu der zu positionierenden Welle abfließen. Soll nur eine der beiden Wellen über die Stellwelle verstellt werden, muss die Leistung für die nicht zu verstellende Welle Null sein. Im einfachsten Fall ist die Welle also festzuhalten. Für die Vorpositionierung der Nockenwelle bei Motorstiiistand muss entsprechend das Moment der Kurbelwelle größer sein, als das der Nockenwelle, damit nicht ein Teil der Leistung des Stellers in die Kurbelwelle abfließt. Davon kann im Normalfall ausgegangen werden, da das Moment am Kettenrad (und damit an der Kurbelwelle) durch die Einspannung über die Kette und den Kurbeltrieb sehr viel größer ist, als das Schleppmoment an der Nockenwelle. Die Antriebsleistung des Stellermotors würde also in die Nockenwelle fließen.
Das Momentverhältnis an den Wellen kann auch zugunsten der Nockenwellenverstellung verändert werden, indem man den Steuer- und Kurbeltrieb belastet, zum Beispiel durch einen Kettenspanner..
Ein erfindungsgemäßes erweitertes Nockenwellenverstellsystem mit einem Dreiwellengetriebe umfasst eine Steuereinrichtung, die eine Verstellung der Stellwelle erlaubt, wenn mindestens eine der Wellen des Dreiwellengetriebes stillsteht. Vorzugsweise umfasst das Nockenwellenverstellsystem ein Vorübersetzungsgetriebe, welches zwischen der Stellwelle und dem Nockenwellenkettenrad angeordnet ist, und eine Steuervorrichtung zur Ausführung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens.
Das Vorübersetzungsgetriebe ist vorzugsweise von der Stellwelle abkuppelbar, weil beim Verstellbetrieb bei laufendem Motor die Vorübersetzung nicht benötigt wird und beim "Mitlaufen" einem erhöhten Verschleiß unterliegen und zu- sätzliche Verlustleistung verursachen würde.
Die Verstellbarkeit des Nockenwellenwinkels im Motorstillstand mittels des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellsystems erlaubt das Vorpositionieren der Phasenlage der Nockenwelle vor dem Motorstart. Der Startvorgang wird deutlich verkürzt, weil die Zeitspanne für das Initialisieren des elektromechani- schen Phasenverstellers und die sonst übliche Phasenverstellung während des bzw. nach dem Motorstart-Vorgang entfällt. Kompression und Füllungsgrad der Zylinder können gezielt über die Öffnungs- und Schließzeiten beeinflusst werden.
Direktstart- oder Schnellstart-Konzepte werden durch das erfindungsgemäße Verfahren besonders begünstigt. Weiterhin sind Vorteile für die Abgasemission während des Motorstarts zu erwarten. Das ist hinsichtlich zu erwartender zukünftiger gesetzlicher Abgasvorschriften von besonderer Bedeutung.
Vorzugsweise wird eine Aktivierung des Nockenwellenverstellsystems durch einen Schalter oder eine Botschaft ausgelöst, welche zum Beispiel über einen CAN-Bus an die Steuereinrichtung übertragen wird, beispielsweise durch das Öffnen der Fahrertür des Fahrzeuges, durch die Sitzbelegung, durch ein Signal einer innenraumüberwachung, durch das Einschalten der Zündung oder dergleichen ausgelöst, um bereits vor dem Motorstart den gewünschten Nocken- wellenwinkel einzustellen und zu halten.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll auch in den Übergangsbereichen zwischen Motorstillstand und Anlassvorgang, sowie zwischen Motorstillstand und Abstellvorgang wirksam sein. Ein solcher Übergangsbereich liegt beispielswei- se vor, wenn eine der drei Wellen des Nockenwellenverstellers schon bzw. noch stillsteht bzw. bei Motoren mit mehreren Verstellsystemen einzelne Wellen stillstehen und die anderen Wellen noch drehen.
Eine Vorpositionierung der Nockenwelle kann geregelt oder ungeregelt erfol- gen. Bei ungeregelter Vorpositionierung wird „blind" in eine Richtung verstellt. Bei geregeltem Verstellen erfolgt ein kontinuierlicher Soli-Ist-Vergleich. Der geregelte Betrieb wird bevorzugt.
Bei einer Verstellung der Nockenwelle bei Motorstillstand wird im Rahmen der Erfindung davon ausgegangen, dass die Verstellung im Sinne einer Phasenverstellung lediglich innerhalb des Verstellbereichs zwischen zwei mechanischen Endanschlägen des Nockenwellenverstellers erfolgt. Das Nockenwellenkettenrad wird dabei als stillstehend gedacht angenommen. Das Kettenrad wird in der Praxis durch die Steuerkette und deren Grundspannung von der Feder eines Kettenspanners eingespannt und festgehalten.
Das Antriebsrad des Dreiwellengetriebes ist innerhalb dieser Beschreibung immer als Nockenwellenkettenrad beschrieben, jedoch kann die Verstellstrategie auch auf andere Antriebsräder bzw. Phasenversteller angewendet werden. Als Antriebsrad kommen beispielsweise auch ein Riemen- oder Zahnrad in Frage, deren Geometrie auch rund oder polygonförmig sein kann.
Um das erfindungsgemäße Verfahren in einem Verbrennungsmotor ausführen zu können, müssen sowohl am Nockenwellenversteller als auch am Verbrennungsmotor bestimmte Voraussetzungen erfüllt werden:
Das Nockenwellenverstellsystem benötigt gegenüber einem herkömmlichen Nockenwellenversteller einen verstärkten Elektromotor mit einer Motor- konstante ke > 15mVs/rad, der bei passiven Nockenwellenverstellem zusätzlich vorzusehen ist.
Zwischen der Stellwelle und der Antriebswelle des Nockenwellenverstel- lers, in diesem Fall das Nockenwellenkettenrad, ist eine Gesamtuntersetzung von mehr als 1 : 50 bzw. 1 : -50 einzuhalten. - Entsprechend den erhöhten Anforderungen müssen die Mechanik und die Elektronik des Nockenwellenverstellers ausgelegt sein.
Der Verbrennungsmotor muss über einen Generator (Lichtmaschine) die benötigte elektrische Energie von > 100 W zur Verfügung stellen.
Das Nockenwellenlosbrechmoment und das Nockenwellenschleppmo- ment (statischer und dynamischer Anteil) müssen jeweils < 30 Nm sein.
Vorzugsweise wird ein aktiver Nockenweilen- und Kurbelwellensensor für die exakte Bestimmung von Kurbelwellen- und Nockenwellenposition verwendet, der insbesondere auch für die Erkennung der Nockenwellenlage bei sehr niedrigen Drehzahlen bis hin zum Motorstillstand geeignet ist.
Die genannten Voraussetzungen müssen nicht alle parallel erfüllt sein. Durch eine entsprechende Auslegung kann das Fehlen einer oder mehrer spezifi- scher Anforderungen kompensiert werden. Die erfindungsgemäße Verstellstrategien wird nachfolgend anhand der Figur erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine Teilansicht eines Nockenwellenverstellsystems;
Anhand der Fig. 1 wird nachfolgend der Aufbau eines Nockenwellenverstellers und die erfindungsgemäße Verstellstrategie erläutert.
Ein Nockenwellenkettenrad 01 steht in bekannter Weise als Stellglied eines Nockenwellenverstellers über eine nicht dargestellte Kette in Wirkverbindung mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle. Diese Komponenten bilden den Steuertrieb.
Im Normalbetrieb eines Verbrennungsmotors treibt die Kurbelwelle über eine Steuerkette das bzw. die Nockenwellenkettenräder 01 mit halber Kurbelwellendrehzahl an.
Eine Anschlagscheibe 06 ist drehfest mit einer Nockenwelle verbunden (nicht dargestellt). Die Anschlagscheibe 06 weist einen Ausschnitt 07 auf, welcher eine Begrenzung des Verstellbereichs definiert. Der Ausschnitt 07 besitzt radial voneinander beabstandet einen Früh-Anschlag 08 und einen Spät-Anschlag 09 auf. Eine Anschlagnase 11 am Nockenwellenkettenrad 01 ist derart vorgesehen, dass Nockenwellenkettenrad 01 und Anschlagscheibe 06 zwischen den Anschlägen 08, 09 relativ zueinander verdreht werden können.
Im Normalbetrieb des Nockenwellenverstellers bestimmen diese Anschläge 08, 09 den Bereich der Phasenverstellung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle 03. Dadurch werden in bekannter Weise die Ventilöffnungszeiten den veränderlichen Lastverhältnissen am Verbrennungsmotor angepasst, um eine Effizienzsteigerung zu erzielen. Beim Abstellen des Verbrennungsmotors ist die relative Position zwischen Nockenwellenkettenrad 01 und Anschlagscheibe 06 ohne die Verwendung von sogenannten Start-Stopp-Strategien nicht be- stimmt, d.h. die Anschlagnase im Kettenrad ist innerhalb des Ausschnitts 07 positioniert.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Verstellstrategie wird nun die Nockenwelle innerhalb eines Verstellbereiches 12 über die Stellwelle verdreht. Der Verstellbereich 12 wird bestimmt durch den Abstand bzw. den Winkel zwischen der Anschlagnase 11 und einem der Anschläge 08, 09. Dazu wird die Stellwelle vom Elektromotor als Steller angetrieben. Während dieser Zeit steht das Nockenwellenkettenrad 01 und damit die Kurbelwelle aufgrund der hohen Schleppmomente still.
Der Winkelbereich zwischen den Anschlägen 08, 09 ist bei gängigen Nocken- wellenverstellen allerdings aufgrund von Fail-Safe-Konzepten auf weniger als 180° Kurbelwelle begrenzt.
Für einen geregelten Betrieb des Nockenwelleverstellers sind sogenannte aktive Kurbelwellen- und/oder Nockenwellensensoren erforderlich, da Teile des Verbrennungsmotors zum Verstellzeitpunkt stillstehen. Unter aktiven Sensoren versteht man mit Spannung gespeiste Sensoren, die auch bei niedrigen Dreh- zahlen bis zum Motorstillstand sensierfähig sind.
Bezugszeichenliste
01 Nockenweilenkettenrad
02 - 03 -
04 -
05 -
06 Anschlagscheibe
07 Ausschnitt 08 Anschlag FRÜH
09 Anschlag SPÄT
10 -
11 Anschlagnase
12 Verstellbereich

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verstellung einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors mit einem Nockenwellenversteller mit einem Dreiwellengetriebe, umfassend eine Stellwelle, ein Nockenwellenkettenrad (01 ) und eine Nockenwelle, wobei die Phasenlage der Nockenwelle durch Verstellung der Stellwelle verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Motorstillstandes oder in einer Übergangsphase, in welcher mindestens eine der drei Wellen des Dreiwellengetriebes stillsteht, ein Antrieb der
Stellwelle erfolgt, nachdem eine Initiierung durch ein Signal oder über eine Botschaft erfolgte.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das No- ckenwellenkettenrad (01 ) während der Verstellung der Stellwelle stillsteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellenversteller im Bereich zwischen zwei, einen Verstellbereich des Nockenwellenverstellers begrenzenden, mechanischen Endanschlägen (08, 09) verstellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Nockenwelle laufend erfasst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Stellwelle in Abhängigkeit der Position der Nockenwelle durch einen Lageregler geregelt erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich- net, dass die Botschaft, ein Zündung-EIN-Signal, ein Öffnen einer Fahrertür, eine Türentriegelung, ein Signal einer Innenraumüberwachung oder eine Belegung eines Fahrersitzes eines Kraftfahrzeuges ist.
7. Nockenwellenverstellsystem für einen Verbrennungsmotor mit einem Dreiwellengetriebe, umfassend eine Stellwelle, ein Nockenwellenkettenrad (01 ) und eine Nockenwelle, wobei die Stellwelle antriebswirksam mit der Nockenwelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuereinrichtung umfasst, welche die Verstellung der Stellwelle steuert, indem die Steuereinrichtung ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt, um über die Stellwelle eine Verstellung der Nockenwelle zu bewirken, während mindestens eine der Wellen des Dreiwellengetriebes stillsteht.
8. Nockenwellenverstellsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Stellwellenaktuator und dem Stellwelleneingang des Dreiwellengetriebes ein Vorübersetzungsgetriebe geschaltet ist.
9. Nockenwellenverstellsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtuntersetzung, bestehend aus Vorübersetzung und Verstellgetriebeübersetzung, mehr als 1 :50 oder 1 :-50 beträgt.
10. Nockenwellenverstellsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin ein Sensorsystem zur Erfassung der Nockenwellenlage umfasst.
11. Nockenwellenverstellsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da- durch gekennzeichnet, dass es einen Elektromotor zum Antrieb der
Stellwelle umfasst.
12. Nockenwellenverstellsystem nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor eine Motorkonstante ke von größer als 15 mVs/rad hat.
13. Verbrennungsmotor mit einem Nockenwellenverstellsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er für den Be- trieb des Nockenwellwellenverstellers ein Leistung von mehr als 100 W bereitstellt.
14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Nockenwellen-Losbrechmoment und ein Nockenwellen- Schleppmoment von jeweils kleiner als 30 Nm aufweist.
15. Verbrennungsmotor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass er einen aktiven Nockenwellensensor zur Bestimmung der Position der Nockenwelle umfasst.
PCT/EP2009/059372 2008-08-21 2009-07-21 Verfahren zur verstellung einer nockenwelle eines verbrennungsmotors, nockenwellenverstellsystem und verbrennungsmotor mit verstellbarer nockenwelle WO2010020508A1 (de)

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