WO2015063197A2 - Verfahren und anordnung zur überwachung einer aktuatorvorrichtung - Google Patents

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    • F01L2820/041—Camshafts position or phase sensors

Definitions

  • the present invention relates to a method and an arrangement for monitoring an actuator device.
  • the invention will be described in connection with reciprocating engines of motor vehicles.
  • Reciprocating engines can be operated according to one of several known cycle processes or combustion processes.
  • a cyclic process has its own advantages and disadvantages, in particular the degree of utilization of the supplied fuel (economy), the power that can be supplied by the reciprocating engine, and the amount of pollutants generated.
  • Two different such cycles may require different valve lift curves for the charge cycle.
  • Essential elements of a valve lift curve of a given inlet or outlet valve (valve) are its opening / closing timing (timing) and its valve lift.
  • With an actuator device influence on the charge exchange can be taken by one of several different valve lift curves is selected for at least one valve, in particular depending on the speed of the reciprocating engine or the accelerator pedal position.
  • Claim 7 describes a corresponding arrangement for monitoring an actuator device. Preferred developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the method according to the first aspect of the invention is used to monitor an actuator device of a reciprocating engine.
  • the actuator device is configured to actuate a sliding cam device of the reciprocating piston engine, in particular to shift it reversibly, in particular substantially parallel to a camshaft of the reciprocating piston engine.
  • the method comprises the steps:
  • the first change of state of the actuator device preferably consists in its change of position, in particular in its rotation and / or translation.
  • the first state change of the actuator device preferably initiates a reversible displacement of the sliding cam device, in particular substantially parallel to a camshaft.
  • the actuator device is assumed to have a specific first rotational angle ⁇ of the camshaft.
  • the second state change is preferably initiated by the sliding cam device, in particular by an extension circumferential section of the sliding cam device.
  • a valve train may include as components a camshaft, a finger follower, a lash adjuster and a push cam device which carries at least one eccentric cam and is displaceable substantially parallel to the axis of rotation of the camshaft, the push cam means being rotatable by the camshaft.
  • a second angle mark can be secured against rotation, which is to be detected by a sensor for the rotational angle of the camshaft.
  • valve train and its components have unavoidable, sometimes required for the proper functioning of the valve train, tolerances from the production (manufacturing tolerances) and from the operation of the reciprocating engine. Therefore, there may be unknown time differences between the expected timing of a valve due to the detected second angle mark and the actual timing. It has been observed that tolerances of the components (component tolerances) to a noticeable deviation of the actual timing of the required or intended timing can work together.
  • the first rotational angle ⁇ of a or the camshaft can be detected on the basis of the second state change of the actuator device.
  • the second state change of the actuator device is initiated by the shift cam device.
  • the first rotational angle ⁇ of a or the camshaft can be detected with greater accuracy or the resolution of the rotational angle detection can be increased.
  • a tolerance error of the rotation angle detection can be detected and in particular corrected.
  • the first rotation angle ⁇ can be determined with the inventive method with higher accuracy than by detecting the second angle marking of the camshaft, in particular by some component tolerances have less impact.
  • tolerances of the camshaft and its second angle mark can be excluded.
  • Two to three percent tolerance in determining the position of the eccentric cams leads namely in certain burner methods, for. B.
  • an actuator device is to be understood as meaning a device which in particular serves to actuate a sliding cam device of the reciprocating piston, which in particular serves for the reversible displacement of the sliding cam device, in particular substantially parallel to a camshaft of the reciprocating piston engine.
  • the actuator device is configured to temporarily apply a force component substantially parallel to the camshaft of the reciprocating engine to the push cam device. By exerting the force component, the sliding cam device can be reversibly displaced substantially parallel to the camshaft.
  • the actuator device is designed for displacement or movement with respect to a second longitudinal axis B.
  • the actuator device is designed for rotation about the second longitudinal axis B and / or for translation substantially parallel to the second longitudinal axis B.
  • the actuator device is formed with a machine element, more preferably with a pin, bolt, pin-shaped portion, finger or rotatable lever.
  • the actuator device is formed with a metal.
  • the actuator device preferably has a wear-reducing or friction-reducing coating in sections.
  • a change of state of the actuator device is to be understood as meaning, in particular, a displacement, change in position or movement of the actuator device, preferably with respect to the second longitudinal axis B.
  • the actuator device repeatedly undergoes changes of state, in particular for the actuation or displacement of the sliding cam device, in particular initiated by the sliding cam device.
  • the actuator device is supplied with kinetic energy.
  • the first state change may initiate a shift of the sliding cam device.
  • the actuator device is for initiating the second state change from the shift cam device acted upon by a force component directed radially outward from the axis of rotation A of the camshaft.
  • a sliding cam device is understood to mean a device which, in particular, serves the at least indirect actuation or opening of at least one inlet or outlet valve (valve) of the reciprocating piston engine, and / or
  • the at least indirect acting on the valve with a force component in the direction of an associated combustion chamber of the reciprocating engine or along the valve stem is used, and / or
  • the sliding cam device is configured to rotate at least temporarily with the camshaft.
  • the sliding cam device is configured to be reversibly displaced or displaced along the camshaft or its axis of rotation.
  • the sliding cam device has on an outer surface or circumferential surface at least one or two cams, which serve for the at least indirect actuation of the valve or the at least indirect admission of the valve to the force component.
  • the sliding cam device has two such cams, which can cause different valve lift curves.
  • the sliding cam device has a substantially cylindrical shape with an inner space, wherein the camshaft may extend through this inner space.
  • the Sliding cam device in the interior of a coupling element for frictional or positive connection with the camshaft.
  • the sliding cam device has at least one section on a peripheral surface, preferably at least one extension peripheral section, which serves for temporarily acting on the actuator device with a force component directed radially outward to the axis of rotation of the camshaft.
  • the extension peripheral section is used for temporarily acting on the actuator device with a force component directed radially outward from the axis of rotation A of the camshaft.
  • the extension peripheral portion is disposed on a peripheral surface of the sliding cam device.
  • the extension peripheral portion is formed with a rising flank or ramp, wherein the flank can urge the actuator device away from the axis of rotation A.
  • the flank or ramp in the circumferential direction is uniform or continuous in the rest of the peripheral surface.
  • the sliding cam device has a first angle mark, which can be detected by a measuring sensor, which can serve to detect the second angle of rotation ⁇ .
  • the first angle marking is arranged on a circumferential surface or end face of the sliding cam device.
  • a camshaft is to be understood as a device which, in particular at least indirectly, serves to actuate at least one of the valves of the reciprocating piston engine, which serves, in particular, for the guidance and the drive of the sliding cam device.
  • the camshaft may rotate about its axis of rotation A, preferably with the camshaft aligned substantially parallel to the crankshaft of the reciprocating engine.
  • the camshaft may be driven at least indirectly by the crankshaft.
  • the camshaft has a second angle mark, which can be detected by a sensor, which on the rotation angle of the camshaft (first Rotation angle ⁇ ) can point.
  • the camshaft on a peripheral surface at least one coupling element for frictional and / or positive connection with the sliding cam device, in particular wherein the coupling element is the drive of the sliding cam device, in particular wherein the coupling element of the guide of the sliding cam device is used in their displacement of the axis of rotation.
  • the second rotational angle ⁇ is a measure of the position and rotation of the sliding cam device about the axis of rotation A of the camshaft.
  • the second rotation angle ⁇ is related to a beam 0 (zero beam), which is oriented substantially perpendicular to the axis of rotation A.
  • the second rotation angle ⁇ with respect to the zero beam is determined on the basis of the second state change.
  • the first rotational angle ⁇ is a measure of the position and rotation of the camshaft about its axis of rotation A.
  • the first rotation angle ⁇ is preferably related to the zero beam.
  • the first rotation angle ⁇ with respect to the null beam in particular mathematically, is determined on the basis of the second state change.
  • the third angle of rotation ⁇ means a measure of the position and rotation of the camshaft about its axis of rotation A.
  • the third rotation angle ⁇ is preferably related to the zero beam.
  • the third rotation angle ⁇ is determined on the basis of the detected second angle marking of the camshaft.
  • the third rotational angle ⁇ can deviate from the first rotational angle ⁇ of the same camshaft.
  • the fourth angle of rotation ⁇ is a measure of the position and rotation of the crankshaft about its axis of rotation.
  • the fourth angle of rotation ⁇ is related to a beam which is arranged substantially parallel to the null beam.
  • the difference angles ⁇ - ⁇ , ⁇ 2 , Y 3 are calculated with differences from two of the aforementioned rotation angles.
  • position x means a measure of a specific position or position of the actuator device.
  • the position x may mean a distance or an angle with respect to a reference, in particular depending on whether the actuator device is designed for rotation or translation with respect to the second longitudinal axis B.
  • a predetermined change in position ⁇ is to be understood as meaning a minimum change in position of the actuator device, which is understood as a second change in state of the actuator device. If the actuator device is designed for translation with respect to the second longitudinal axis B, a minimum distance is understood as a second state change. If the actuator device is designed for rotation with respect to the second longitudinal axis B, a minimum angle is understood as a second state change.
  • the predetermined change in position ⁇ is a few millimeters or a few degrees [°] or only fractions thereof.
  • the supply of actuating energy is electromagnetic, inductive or electrostatic.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the passage of the first state change can be initiated without contact.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the driving for passing through the first state change can be done electrically.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the initiation of the first state change at reduced
  • the detection of the second state change takes place electromagnetically, inductively, electrostatically, capacitively or optoelectrically.
  • This preferred development can in particular the Offer advantage that the detection of the second state change can be carried out with reduced wear.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the event of the second state change can be further processed electronically.
  • the second state change is detected by means of a change in position, in particular a translation or a rotation, in particular with respect to a second longitudinal axis B, of the actuator device.
  • a minimum or predetermined change in position of the actuator device is processed or understood as its second state change.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the second change of state can be detected with a path measuring device or angle measuring device.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the event of the second state change can be further processed electronically.
  • the determination of the first rotational angle ⁇ takes place on the basis of a predetermined change in position ⁇ or at least a change in position of the actuator device.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that small, simple and / or inexpensive sensors can be used to detect the second state change.
  • a preferred development which can advantageously be combined with one of the aforementioned refinements, comprises the steps:
  • Sliding cam device based on the second state change or on the basis of, in particular predetermined, change in position ⁇ of the actuator device, in particular wherein the vertex of the second rotational angle ß is located on an axis of rotation A of the camshaft, S5 linking the second rotation angle ⁇ and the first rotation angle ⁇ to a first differential angle ⁇ - ⁇ .
  • a specific second rotational angle ⁇ of the sliding cam device is present.
  • step S5 the difference is formed from the second rotation angle ⁇ and the first rotation angle ⁇ .
  • the first differential angle is associated with a speed change d ⁇ / dt of the crankshaft, in particular by subtracting.
  • d ⁇ / dt speed change
  • This preferred development can in particular offer the advantage that temporal changes of at least one of the two angles of rotation during operation of the reciprocating piston engine can be detected.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the influence of the clearance between the sliding cam device and the camshaft can be taken into account for the determination of the first differential angle.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the first differential angle can be used as an indication of tolerances in the valve train.
  • a first angle measuring device is connected rotationally fixed to the camshaft.
  • a first angle measuring device in the context of the invention, a combination of a second angle mark, which is rotationally connected to the camshaft, and one with respect to the rotating camshaft stationary applies Sensor for detecting this second angle marking.
  • the preferred development has the steps:
  • the second differential angle is associated with a speed change d ⁇ / dt of the crankshaft, in particular by subtracting.
  • d ⁇ / dt speed change of the crankshaft
  • This preferred development can in particular offer the advantage that temporal changes of at least one of the angles of rotation during operation of the reciprocating piston engine can be detected.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the influence of the clearance between the sliding cam device and the camshaft can be taken into account for the determination of the second differential angle.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the second differential angle can be used as an indication of tolerances in the valve train.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that it can be concluded from an unusual difference angle on a defect of one of the sensor or the first angle measuring device.
  • a second angle-measuring device is rotationally connected to the crankshaft of the reciprocating piston engine.
  • a combination of an angle mark which is rotationally fixed with the Crankshaft is connected, and a stationary with respect to the rotating crankshaft sensor for detecting this angle marking.
  • the preferred development has the steps:
  • the third differential angle is associated with a speed change d ⁇ / dt of the crankshaft, in particular by subtracting.
  • d ⁇ / dt speed change
  • This preferred development can in particular offer the advantage that temporal changes of at least one of the angles of rotation during operation of the reciprocating piston engine can be detected.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the influence of the clearance fit between the sliding cam device and the camshaft can be taken into account for the determination of the third differential angle.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the third differential angle can be used as an indication of tolerances, in particular in the valve train.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that it can be concluded from an unusual difference angle on a defect of one of the sensor or the second angle measuring device.
  • the camshaft has an adjusting mechanism which is designed to have a rotational angle position Camshaft relative to the crankshaft to ask.
  • the preferred development has the step:
  • step S10 Set the rotational angle position based on the first differential angle ⁇ - ⁇ , the second differential angle ⁇ 2 , or the third differential angle Y3.
  • step S10 occurs repeatedly or periodically during operation of the reciprocating engine.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that increasing wear of the valve train can be taken into account, in particular so that a more economical operation of the reciprocating engine is possible.
  • This preferred development can offer the particular advantage that can be reacted to thermal influences on the valve train, in particular so that a more economical operation of the reciprocating engine is possible.
  • the underlying object is also solved by a computer program which contains instructions, which instructions, when executed by a controller, leave the controller to perform a method according to the first aspect of the invention or according to a preferred embodiment.
  • the underlying object is also solved by a computer-readable medium on which the aforementioned computer program is stored.
  • the arrangement according to the second aspect of the invention serves to monitor an actuator device of a reciprocating engine, in particular for carrying out the method according to the first aspect of the invention or for carrying out one of its preferred developments.
  • the arrangement comprises:
  • a camshaft which can rotate about a rotation axis A
  • a sliding cam device which is displaceable substantially parallel to the axis of rotation A, which has an extension peripheral section on a circumferential surface
  • An actuator device which is designed to actuate or displace the sliding cam device, which can pass through a second change of state
  • a second measuring device which is designed to detect the second state change, in particular which can determine a first rotational angle ⁇ of the camshaft on the basis of the second state change
  • Ausfahrnesssabites is configured to act on the actuator device with at least one radially to the axis of rotation A outwardly directed force component.
  • the sliding cam device is formed with an extension peripheral portion which serves to initiate the second state change.
  • a valve train may comprise as components a camshaft, a finger follower, a lash adjuster and a push cam device which carries at least one eccentric cam which is displaceable substantially parallel to the axis of rotation of the camshaft which can be driven for rotation by the camshaft.
  • On the camshaft can a second angle marking to be secured against rotation, which is to be detected by a sensor for the rotational angle of the camshaft.
  • this valve train and its components have unavoidable, sometimes required for the proper functioning of the valve train, tolerances from the production (manufacturing tolerances) and from the operation of the reciprocating engine. Therefore, there may be unknown time differences between the expected timing of a valve due to the detected second angle mark and the actual timing. It has been observed that tolerances of the components (component tolerances) can co-operate to a significant deviation of the actual timing from the required or intended timing.
  • the first rotational angle ⁇ of one or the camshaft can be detected on the basis of the second state change of the actuator device.
  • the second state change of the actuator device is initiated by the shift cam device.
  • the first rotation angle ⁇ can be determined with the inventive method with higher accuracy than by detecting the second angle marking of the camshaft, in particular by some component tolerances have less impact.
  • tolerances of the camshaft and its second angle marking can be excluded.
  • the actuator device has a first coupling element which is designed to act on the sliding cam device at times with a force component substantially parallel to the axis of rotation A, resulting in a change in position, in particular one Translation or a rotation, in particular with respect to a second longitudinal axis B of the actuator device is configured, and has a drive element which is configured to act on the first coupling element temporarily with a force component substantially perpendicular to the axis of rotation A.
  • the first coupling element is formed with a machine element, particularly preferably with a projection, pin, bolt, pin-shaped portion, finger, roller, impeller, lever or rotatable lever.
  • the first coupling element is formed with a metal.
  • the first coupling element has a wear-reducing or friction-reducing coating in sections.
  • the first coupling element is designed for the particular positive contact with the sliding cam device or its extension peripheral section.
  • the first coupling element is configured or connectable with a Hall sensor.
  • the first coupling element is reversibly displaceable substantially parallel to the second longitudinal axis B.
  • the first coupling element for reversible rotation about the second longitudinal axis B is configured.
  • the drive element for mechanical, particularly preferably for electromagnetic, electrostatic or inductive Kraftbeetzschlagung, the first coupling element configured.
  • the drive element is formed with an electrical coil, particularly preferably wherein the coil can at least partially receive the first coupling element.
  • the drive element or the coil can be energized, particularly preferably for initiating the first state change of the first coupling element or its displacement.
  • the drive element or the coil in particular de-energized, serve to monitor a change in position of the first coupling element.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the first coupling element can be adapted to the installation space available in the region of the cylinder head, to the operating temperatures, to the material of the sliding cam device, to the rotational speeds of the camshaft and / or to the armed forces between the camshaft sliding cam device can.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the drive element can serve for non-contact actuation or force application of the first coupling element.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the drive element can serve for the contactless detection of a change in position or a second state change of the first coupling element.
  • the second measuring device is configured to detect the second state change or change in position electromagnetically, inductively, electrostatically, capacitively or optoelectrically, and / or is formed integrally with the drive element, and / or is formed with a Hall sensor.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the detection of the second change of state or change of position of the actuator device can be carried out essentially without contact.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the detected state change or change in position of the actuator device can be further processed electrically.
  • the arrangement has a first Measuring device, which is designed with an electromagnetic, inductive, electrostatic, capacitive or optoelectronic sensor, which is designed to detect the second angle of rotation ß, the third angle of rotation ⁇ or the fourth angle of rotation ⁇ , which preferably with an ohmic sensor, inductive sensor, capacitive Sensor, Hall sensor or with an optoelectronic sensor is formed.
  • the detection of an angle mark which is connected rotationally fixed to the sliding cam device, the camshaft or the crankshaft.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the first rotation angle ⁇ can be compared with a further detected rotation angle of the reciprocating piston engine.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that a defect of the arrangement for monitoring the actuator device, in particular a defect of the second measuring device, can be detected more simply.
  • the arrangement has one of these first angle measuring devices, which is connected rotationally fixed with the camshaft, which is designed to detect the third rotational angle ⁇ of the camshaft.
  • a combination of a second angle mark which is rotationally connected to the camshaft, and a stationary with respect to the rotating cam shaft sensor for detecting this second angle mark applies.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the first rotation angle ⁇ can be compared with a further detected rotation angle of the reciprocating piston engine.
  • the arrangement has one of these second angle measuring devices, which are connected to the crankshaft is connected rotationally fixed, which is designed to detect the fourth angle of rotation ⁇ .
  • a second angle measuring device in the context of the invention, a combination of an angle mark, which is rotationally connected to the crankshaft, and a stationary with respect to the rotating cam shaft sensor for detecting this angle marking applies.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the first rotation angle ⁇ can be compared with a further detected rotation angle of the reciprocating piston engine.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that a defect of the arrangement for monitoring the actuator device, in particular a defect of the second measuring device, can be detected more simply.
  • the sliding cam device has on a circumferential surface a guide groove arrangement with at least one, two or more guide grooves, wherein the guide groove arrangement is configured, the actuator device or its first coupling element temporarily substantially corresponding to one Leading link guide, wherein the guide groove assembly is formed with the Ausfahrforcesabêt, preferably wherein the Stanfordsnutan extract has two intersecting guide grooves.
  • At least one of the guide grooves of the guide groove arrangement has one of these extension peripheral sections.
  • at least one of the guide grooves of the guide groove arrangement extends along at least a portion of the peripheral surface of the sliding cam device.
  • the guide groove arrangement is formed with two intersecting guide grooves according to DE 10 2012 012 064.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the power transmission between the actuator device and the sliding cam device is improved.
  • This preferred development can in particular provide the advantage that the displacement of the sliding cam device is reliable at higher speeds of the camshaft.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that the second state change or force application of the actuator device can take place through the bottom surface of one of the guide grooves of the guide groove arrangement.
  • the arrangement has an adjusting mechanism, which is configured to provide a rotational angle position of the camshaft relative to the crankshaft, and with a control device which is configured, the adjusting gear on the basis of second state change, the change in position of the actuator device, the first differential angle ⁇ - ⁇ , the second differential angle ⁇ 2 or the third differential angle Y3 to control, preferably for setting the rotational angle position.
  • the adjusting between a drive wheel, in particular designed as a gear, pulley or sprocket, which can be driven at least indirectly by the crankshaft, and the camshaft connected.
  • the adjusting gear is designed for reversible rotation of the drive wheel with respect to the camshaft.
  • This preferred development can offer the particular advantage that can be reacted with adjustments of the angular position on tolerances of the components of the valve train, manufacturing tolerances or clearance between the crankshaft and the camshaft.
  • This preferred development can in particular offer the advantage that a difference between an actual control time and a required or intended control time can be reduced.
  • the reciprocating engine has one of these arrangements according to the second aspect or one of its preferred developments.
  • compliance with the valve lift curves, in particular their timing is of particular importance. It has been observed that the consumption of a reciprocating engine increases or is less economical to operate when deviating from the required or intended timing.
  • a valve train may include as components a camshaft, a finger follower, a lash adjuster and a push cam means which carries at least one eccentric cam which is displaceable substantially parallel to the axis of rotation of the camshaft which can be driven by the camshaft for rotation.
  • a second angle mark can be secured against rotation, which is to be detected by a sensor for the rotational angle of the camshaft.
  • this valve train and its components have unavoidable, sometimes required for the proper functioning of the valve train, tolerances from the production (manufacturing tolerances) and from the operation of the reciprocating engine. Therefore, there may be unknown time differences between the expected timing of a valve due to the detected second angle mark and the actual timing. It has been observed that tolerances of the components (component tolerances) can co-operate to a significant deviation of the actual timing from the required or intended timing.
  • the first rotational angle ⁇ of one or the camshaft can be detected on the basis of the second state change of the actuator device.
  • the second state change of the Aktuatorvornchtung initiated by the sliding cam device is preferably the second state change of the Aktuatorvornchtung initiated by the sliding cam device.
  • the first rotation angle ⁇ can be determined with the inventive method with higher accuracy than by detecting the second angle marking of the camshaft, in particular by some component tolerances have less impact.
  • tolerances of the camshaft and its second angle mark can be excluded.
  • FIG. 1 shows schematically a section through a camshaft and by a sliding cam device to illustrate different angles
  • FIG. 6 shows schematically an arrangement according to the second aspect of the invention at different times
  • 7 shows schematically a further arrangement according to the second aspect of the invention at different times
  • FIG. 8 shows schematically preferred developments of the arrangement according to the invention
  • FIG. 9 shows schematically a further preferred development of the arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically a section through a camshaft 1 and through a sliding cam device 3 for the presentation of different angles.
  • a sliding cam device 3 is in this case essentially hollow-cylindrical.
  • a camshaft 1 extends through the cavity of the sliding cam device 3.
  • this embodiment of the sliding cam device 3 is not mandatory.
  • the second rotational angle ⁇ of the sliding cam device Starting from a zero beam, which is shown as a horizontal line and marked "0", the second rotational angle ⁇ of the sliding cam device, the first rotational angle ⁇ of the camshaft 1 determined by step S3 and the measured third rotational angle ⁇ of the camshaft 1 are shown 3 has a first angle mark through which the second leg of the second rotation angle ⁇ passes, and it is not compulsory for this first angle mark to be arranged on a circumferential surface of the sliding cam device 3.
  • the camshaft 1 has a second angle marking shown by a solid line It is not mandatory that this second angle marking is arranged on an end face of the camshaft 1. With a thinner broken line, the position of the second angle marking of the camshaft 1 is shown, which is the second Winkelmar Ideally, this would take the second step Angle marking due to a tolerant production process but does not occupy.
  • crankshaft 21 is also shown with its own angle marking, which, however, does not belong to the arrangement according to the second aspect.
  • Fig. 2 shows a diagram of the method according to the first aspect of the invention.
  • step S1 an actuating energy is supplied to the actuator device 14, whereupon the actuator device 14 undergoes a first state change.
  • the first state change of the actuator device 14 is in its change in position, in particular in its rotation and / or translation with respect to a second longitudinal axis B of the actuator 14.
  • the first state change of the actuator 14 initiates a reversible displacement of the sliding cam device 3, in particular substantially parallel to a camshaft 1 of the reciprocating engine.
  • step S2 the actuator device 14 is monitored and a second state change of the actuator device 14 is detected.
  • the second state change of the actuator device 14 is in its position change.
  • the second state change is preferably initiated by the sliding cam device 3, particularly preferably by its extension peripheral section.
  • step S3 the first rotational angle ⁇ of one or the camshaft 1 of the reciprocating piston engine is detected on the basis of the second state change of the actuator device 14.
  • a predetermined change in position of the actuator 14 is interpreted as an indication of the second state change of the actuator 14 and in particular processed. This method solves the underlying problem.
  • step S4 the second rotational angle ⁇ of the sliding cam device 3 is determined based on the second state change or on the basis of the, in particular predetermined, change in position ⁇ of the actuator device 14, in particular wherein the vertex of the second rotational angle ⁇ lies on the axis of rotation A of the camshaft 1.
  • step S5 the second rotational angle ⁇ and the first rotational angle ⁇ are linked to a first differential angle ⁇ .
  • step S10 follows step S5, wherein during step S10 the rotational angle position of the camshaft 1 with respect to the crankshaft 21 is set using the first differential angle ⁇ , particularly preferably by a control device 7.
  • steps S1, S2 and S3 show a diagram of a further preferred development of the method according to the first aspect of the invention. In addition to steps S1, S2 and S3, steps S6 and S7 are executed.
  • step S6 the third rotational angle ⁇ of the camshaft 3 is detected by a first angle measuring device 22.
  • step S7 the second rotational angle ⁇ and / or the first rotational angle ⁇ is combined with the third rotational angle ⁇ to form a second differential angle ⁇ 2 .
  • Step S10 preferably follows step S7, wherein during step S10 the rotational angle position of the camshaft 1 with respect to the crankshaft 21 is set on the basis of the second differential angle ⁇ 2 , particularly preferably by a control device 7.
  • 5 shows a diagram of a further preferred development of the method according to the first aspect of the invention. In addition to steps S1, S2 and S3, steps S8 and S9 are executed.
  • step S8 the fourth rotation angle ⁇ of the crankshaft with the second angle measuring device 4 is detected.
  • step S9 the second rotational angle ⁇ and / or the first rotational angle ⁇ is linked to the fourth rotational angle ⁇ , in particular to a third differential angle Y3.
  • step S10 follows step S7, wherein during step S10 the rotational angle position of the camshaft 1 with respect to the crankshaft 21 is set on the basis of the third difference angle Y3, particularly preferably by a control device 7.
  • Fig. 6 shows schematically an arrangement according to the second aspect of the invention at different times.
  • the arrangement has the camshaft 1, the sliding cam device 3, the actuator device 14 and a second measuring device 6, in particular an incremental encoder.
  • the sliding cam device 3 has the extension peripheral section 10.
  • the actuator device 14 is formed with a bolt or pin, which is designed for translation with respect to the longitudinal axis B. Only to clarify the first rotational angle ⁇ , a second angle mark on the camshaft 1 is shown in dashed lines. For the method according to the first aspect and for the arrangement according to the second aspect, this second angle marking of the camshaft 1 is not required.
  • the sliding cam device 3 is displaceable substantially parallel to the axis of rotation A, which extends substantially perpendicular to the plane of the page.
  • the sliding cam device 3 is in particular non-positively and / or positively connected to the camshaft 1 connectable.
  • the Camshaft 1 is configured to temporarily drive the sliding cam device 3 for rotation.
  • the actuator device 14 is intended, with progressive rotation of the sliding cam device 3, from the sliding cam device 3 with a
  • the camshaft 1 and the sliding cam device 3 have jointly rotated a few degrees about the axis of rotation A.
  • the actuator device 14 has been displaced by the distance ⁇ .
  • the second measuring device 6 has detected the second state change of the actuator device 14 as a change in position. From the predetermined change in position ⁇ or second state change of the actuator device 14, the first rotation angle ⁇ has been determined.
  • Fig. 7 shows schematically a further arrangement according to the second aspect of the invention at different times.
  • the actuator device 14 is formed with a lever which can make notes about the second longitudinal axis B.
  • the change in position .DELTA. ⁇ of the actuator device 14, which is to be interpreted as an indication of the second state change, takes place as a rotation about the second longitudinal axis B.
  • the second state change of the actuator device 14 has been detected by the second measuring device 6. Furthermore, the first rotation angle ⁇ has been determined on the basis of the second state change.
  • Fig. 8 shows schematically preferred developments of the arrangement according to the invention. Notwithstanding the Fig. 6 is common to these developments that the angle measuring device for detecting the rotation angle ⁇ of the camshaft with a second angle mark 4 and a sensor 5 is formed. The second angle mark 4 is rotationally connected to an end face of the camshaft 1.
  • FIGS. 8a, 8b The upper two illustrations (FIGS. 8a, 8b) essentially correspond to the preferred development according to FIG. 6.
  • the extension peripheral section 10 of the sliding cam device 3 is marked.
  • the second measuring device 6 is formed with an electric coil and integrally with the drive element 13.
  • the electric coil 13 may be temporarily flowed through by a current, particularly preferably when the actuator device 14 is to be acted upon with a force component substantially radially to the rotation axis A.
  • a current can be temporarily induced in the electric coil 13, particularly preferably when the first coupling element 14 penetrates deeper into the coil 13.
  • Fig. 9 shows schematically a further preferred embodiment of the arrangement according to the invention. Compared to the embodiment of FIG. 6 are also shown: the crankshaft 21, an angle measuring device 4, 5 for
  • An angle mark 4 is rotationally connected to an end face of the crankshaft 21.
  • a first measuring device 5 serves to detect the angle marking 4.
  • the control device 7 can receive and process signals of the second measuring device 6 and of the first measuring device 5.
  • the control device 7 can link the signals of the first measuring device 5 and the second measuring device 6 with one another, in particular to a difference angle ⁇ .
  • the control device 7 can control the adjusting mechanism 16 on the basis of the difference angle ⁇ .
  • the control device 7 is signal-connected to the first measuring device 5, the second measuring device 6 and the adjusting gear 16, shown with dashed signal lines.

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Abstract

Verfahren zur Überwachung einer Aktuatorvorrichtung (14) einer Hubkolbenmaschine, wobei die Aktuatorvorrichtung (14) ausgestaltet ist, eine Schiebenockeneinrichtung (3) der Hubkolbenmaschine zu betätigen, insbesondere umkehrbar zu verlagern, insbesondere im Wesentlichen parallel zu einer Nockenwelle (1) der Hubkolbenmaschine, mit den Schritten S1 Zuführen einer Betätigungsenergie zu der Aktuatorvorrichtung (14), worauf die Aktuatorvorrichtung (14) eine erste Zustandsänderung durchläuft, S2 Überwachen der Aktuatorvorrichtung (14) und Erfassen einer zweiten Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung (14), S3 Bestimmen eines ersten Drehwinkels αeiner bzw. der Nockenwelle (1) der Hubkolbenmaschine anhand der zweiten Zustandsänderung.

Description

Verfahren und Anordnung zur Überwachung einer Aktuatorvorrichtung
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung einer Aktuatorvorrichtung. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit Hubkolbenmaschinen von Kraftfahrzeugen beschrieben. Hubkolbenmaschinen können gemäß einem von mehreren bekannten Kreisprozessen bzw. Brennverfahren betrieben werden. Einem Kreisprozess sind bestimmte Vor- und Nachteile zu eigen, insbesondere der Grad der Ausnutzung des zugeführten Brennstoffs (Wirtschaftlichkeit), die von der Hubkolbenmaschine bereitstellbare Leistung sowie die Menge der dabei erzeugten Schadstoffe. Zwei verschiedene solcher Kreisprozesse können für den Ladungswechsel unterschiedliche Ventilerhebungskurven erfordern. Wesentliche Elemente einer Ventilerhebungskurve eines gegebenen Einlassoder Auslassventils (Ventil) sind dessen Öffnungs-/Schließzeitpunkt (Steuerzeiten) sowie dessen Ventilhub. Mit einer Aktuatorvorrichtung kann Einfluss auf den Ladungswechsel genommen werden, indem für wenigstens ein Ventil eine von mehreren verschiedenen Ventilerhebungskurven ausgewählt wird, insbesondere abhängig von der Drehzahl der Hubkolbenmaschine oder der Gaspedalstellung.
Es wird in der Regel als sehr problematisch empfunden, wenn eine Hubkolbenmaschine während längerer Betriebsintervalle unwirtschaftlich betrieben wird. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen wirtschaftlicheren Betrieb einer Hubkolbenmaschine zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Überwachung einer Aktuatorvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Anspruch 7 beschreibt eine entsprechende Anordnung zur Überwachung einer Aktuatorvorrichtung. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung dient zur Überwachung einer Aktuatorvorrichtung einer Hubkolbenmaschine. Die Aktuatorvorrichtung ist ausgestaltet, eine Schiebenockeneinrichtung der Hubkolbenmaschine zu betätigen, insbesondere umkehrbar zu verlagern, insbesondere im Wesentlichen parallel zu einer Nockenwelle der Hubkolbenmaschine. Das Verfahren weist die Schritte auf:
51 Zuführen einer Betätigungsenergie zu der Aktuatorvorrichtung, worauf die Aktuatorvorrichtung eine erste Zustandsänderung durchläuft,
52 Überwachen der Aktuatorvorrichtung und Erfassen einer zweiten Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung,
53 Bestimmen eines ersten Drehwinkels α einer bzw. der Nockenwelle der Hubkolbenmaschine anhand der zweiten Zustandsänderung. Vorzugsweise besteht die erste Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung in deren Lageänderung, insbesondere in deren Rotation und/oder Translation. Vorzugsweise leitet die erste Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung eine umkehrbare Verlagerung der Schiebenockeneinrichtung ein, insbesondere im Wesentlichen parallel zu einer Nockenwelle. Vorzugsweise wird während Schritt S3 bei einer mindesten Lageänderung Δχ, insbesondere Rotation und/oder Translation, der Aktuatorvorrichtung davon ausgegangen, dass ein bestimmter erster Drehwinkel α der Nockenwelle vorliegt. Vorzugsweise wird die zweite Zustandsänderung durch die Schiebenockeneinrichtung eingeleitet, insbesondere durch einen Ausfahrumfangsabschnitt der Schiebenockeneinrichtung.
Zum Erreichen der Vorteile eines bestimmten Kreisprozesses bzw. Brennverfahrens ist die Einhaltung der Ventilerhebungskurven, insbesondere von deren Steuerzeiten, von besonderer Bedeutung. Es ist beobachtet worden, dass der Verbrauch einer Hubkolbenmaschine erhöht bzw. deren Betrieb weniger wirtschaftlich ist, wenn von den erforderlichen bzw. beabsichtigten Steuerzeiten abgewichen wird. Es ist üblich, ein Ventil mit einem Ventiltrieb zu betätigen. Ein Ventiltrieb kann als Bauteile eine Nockenwelle aufweisen, einen Schlepphebel, ein Ventilspielausgleichselement sowie eine Schiebenockeneinrichtung, welche wenigstens einen exzentrischen Nocken trägt und im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse der Nockenwelle verschiebbar ist, wobei die Schiebenockeneinrichtung von der Nockenwelle zur Rotation angetrieben werden kann. An der Nockenwelle kann eine zweite Winkelmarkierung verdrehfest befestigt sein, welche von einem Messfühler für den Drehwinkel der Nockenwelle erfasst werden soll. Während des Betriebs der Hubkolbenmaschine kann, auf Grundlage der erfassten zweiten Winkelmarkierung und angenommenen bzw. zeichnerischen Geometrien der Bauteile des Ventiltriebs, auf wenigstens eine Steuerzeit eines Ventils geschlossen werden, beispielsweise auf den Beginn der Öffnung des Ventils.
Dieser Ventiltrieb sowie dessen Bauteile weisen aber unvermeidliche, mitunter für die einwandfreie Funktion des Ventiltriebs erforderliche, Toleranzen aus der Fertigung (Fertigungstoleranzen) sowie aus dem Betrieb der Hubkolbenmaschine auf. Daher kann es zu unbekannten Zeitdifferenzen zwischen den aufgrund der erfassten zweiten Winkelmarkierung erwarteten Steuerzeiten eines Ventils und den tatsächlichen Steuerzeiten kommen. Es ist beobachtet worden, dass Toleranzen der Bauteile (Bauteiltoleranzen) zu einer merklichen Abweichung der tatsächlichen Steuerzeiten von den erforderlichen bzw. beabsichtigten Steuerzeiten zusammenwirken können.
Mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt kann der erste Drehwinkel α einer bzw. der Nockenwelle anhand der zweiten Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung erfasst werden. Vorzugsweise wird die zweite Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung durch die Schiebenockeneinrichtung eingeleitet.
Mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt kann der erste Drehwinkel α einer bzw. der Nockenwelle mit größerer Genauigkeit erfasst werden bzw. die Auflösung der Drehwinkelerfassung erhöht werden.
Mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt kann insbesondere ein Toleranzfehler der Drehwinkelerfassung erkannt und insbesondere korrigiert werden.
Zwischen den Zustandsänderungen bzw. Bewegungen der Aktuatorvorrichtung und den Bewegungen des zugehörigen Ventils besteht ein mechanisch engerer Zusammenhang, als zwischen den Bewegungen des Ventils und der zweiten Winkelmarkierung der Nockenwelle. Der erste Drehwinkel α kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit höherer Genauigkeit bestimmt werden als durch Erfassen der zweiten Winkelmarkierung der Nockenwelle, insbesondere indem sich einige Bauteiltoleranzen weniger stark auswirken. Vorzugsweise können Toleranzen der Nockenwelle und von deren zweiter Winkelmarkierung ausgeschlossen werden. Dadurch können erforderliche bzw. beabsichtigte Steuerzeiten besser eingehalten und die zugrunde liegende Aufgabe gelöst werden. Zwei bis drei Prozent Toleranz bei der Bestimmung der Lage der exzentrischen Nocken führt nämlich bei bestimmten Brennerverfahren, z. B. dem Miller-Zyklus, zu einem signifikanten Füllungsunterschied des Kolbens von bis zu 30 % - abhängig vom jeweiligen Betriebspunkt -, zu einer schlechteren Gemischaufbereitung, Fehler im Ladungswechsel und dabei zu Verbrauchsnachteilen. Unter einer Aktuatorvorrichtung ist im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Betätigung einer Schiebenockeneinrichtung der Hubkolbenmaschine dient, welche insbesondere der umkehrbaren Verlagerung der Schiebenockeneinrichtung dient, insbesondere im Wesentlichen parallel zu einer Nockenwelle der Hubkolbenmaschine. Die Aktuatorvorrichtung ist ausgestaltet, zeitweise eine Kraftkomponente im Wesentlichen parallel zu der Nockenwelle der Hubkolbenmaschine auf die Schiebenockeneinrichtung auszuüben. Mit Ausüben der Kraftkomponente kann die Schiebenockeneinrichtung im Wesentlichen parallel zu der Nockenwelle umkehrbar verlagert werden. Die Aktuatorvorrichtung ist zur Verlagerung oder Bewegung bezüglich einer zweiten Längsachse B ausgestaltet. Vorzugsweise ist die Aktuatorvorrichtung zur Rotation um die zweite Längsachse B und/oder zur Translation im Wesentlichen parallel zu der zweiten Längsachse B ausgestaltet.
Vorzugsweise ist die Aktuatorvorrichtung mit einem Maschinenelement ausgebildet, besonders bevorzugt mit einem Stift, Bolzen, stiftförmigen Abschnitt, Finger oder drehbeweglichen Hebel. Vorzugsweise ist die Aktuatorvorrichtung mit einem Metall ausgebildet. Vorzugsweise weist die Aktuatorvorrichtung abschnittsweise eine verschleißmindernde oder reibungsverringernde Beschichtung auf.
Unter einer Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine Verlagerung, Lageänderung oder Bewegung der Aktuatorvorrichtung, vorzugsweise bezüglich der zweiten Längsachse B, zu verstehen. Während des Betriebs der Hubkolbenmaschine durchläuft die Aktuatorvorrichtung wiederholt Zustandsänderungen, insbesondere zur Betätigung oder Verlagerung der Schiebenockeneinrichtung, insbesondere eingeleitet durch die Schiebenockeneinrichtung. Zur Einleitung der ersten Zustandsänderung wird der Aktuatorvorrichtung Bewegungsenergie zugeführt. Vorzugsweise kann die erste Zustandsänderung eine Verlagerung der Schiebenockeneinrichtung einleiten. Vorzugsweise wird die Aktuatorvorrichtung zur Einleitung der zweiten Zustandsänderung von der Schiebenockeneinrichtung mit einer radial zur Rotationsachse A der Nockenwelle nach außen gerichteten Kraftkomponente beaufschlagt.
Unter einer Schiebenockeneinrichtung ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche · insbesondere der wenigstens mittelbaren Betätigung bzw. Öffnung wenigstens eines Einlass- oder Auslassventils (Ventil) der Hubkolbenmaschine dient, und/oder
• insbesondere der wenigstens mittelbaren Beaufschlagung des Ventils mit einer Kraftkomponente in Richtung eines zugehörigen Brennraums der Hubkolbenmaschine oder entlang des Ventilschafts dient, und/oder
• insbesondere der zeitweisen Beaufschlagung der Aktuatorvorrichtung mit einer radial zur Rotationsachse der Nockenwelle nach außen gerichteten Kraftkomponente dient, und/oder
• insbesondere der Einleitung der zweiten Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung dient.
Die Schiebenockeneinrichtung ist ausgestaltet, wenigstens zeitweise mit der Nockenwelle zu rotieren. Die Schiebenockeneinrichtung ist ausgestaltet, entlang der Nockenwelle bzw. deren Rotationsachse umkehrbar verlagert bzw. verschoben zu werden. Die Schiebenockeneinrichtung weist an einer Außenfläche oder Umfangsfläche wenigstens einen oder zwei Nocken auf, welche der wenigstens mittelbaren Betätigung des Ventils oder der wenigstens mittelbaren Beaufschlagung des Ventils mit der Kraftkomponente dienen. Vorzugsweise weist die Schiebenockeneinrichtung zwei solcher Nocken auf, welche unterschiedliche Ventilerhebungskurven bewirken können. Vorzugsweise weist die Schiebenockeneinrichtung eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt mit einem Innenraum auf, wobei die Nockenwelle sich durch diesen Innenraum erstrecken kann. Besonders bevorzugt weist die Schiebenockeneinrichtung im Innenraum ein Kupplungselement zu reibschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung mit der Nockenwelle auf.
Vorzugsweise weist die Schiebenockeneinrichtung an eine Umfangsfläche wenigstens einen Abschnitt auf, vorzugsweise wenigstens einen Ausfahrumfangsabschnitt, welcher der zeitweisen Beaufschlagung der Aktuatorvorrichtung mit einer radial zur Rotationsachse der Nockenwelle nach außen gerichteten Kraftkomponente dient. Der Ausfahrumfangsabschnitt dient der zeitweisen Beaufschlagung der Aktuatorvorrichtung mit einer radial zur Rotationsachse A der Nockenwelle nach außen gerichteten Kraftkomponente. Der Ausfahrumfangsabschnitt ist an einer Umfangsfläche der Schiebenockeneinrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist der Ausfahrumfangsabschnitt mit einer ansteigenden Flanke oder Rampe ausgebildet, wobei die Flanke die Aktuatorvorrichtung von der Rotationsachse A weg drängen kann. Besonders bevorzugt geht die Flanke oder Rampe in Umfangsrichtung gleichmäßig bzw. stetig in die übrige Umfangsfläche über.
Vorzugsweise weist die Schiebenockeneinrichtung eine erste Winkelmarkierung auf, welche von einem Messfühler erfasst werden kann, welcher zur Erfassung des zweiten Drehwinkels ß dienen kann. Besonders bevorzugt ist die erste Winkelmarkierung an einer Umfangsfläche oder Stirnfläche der Schiebenockeneinrichtung angeordnet.
Unter einer Nockenwelle ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere wenigstens mittelbar der Betätigung wenigstens eines der Ventile der Hubkolbenmaschine dient, welche insbesondere der Führung und dem Antrieb der Schiebenockeneinrichtung dient. Die Nockenwelle kann um Ihre Rotationsachse A rotieren, wobei vorzugsweise die Nockenwelle im Wesentlichen parallel zu der Kurbelwelle der Hubkolbenmaschine ausgerichtet ist. Die Nockenwelle kann wenigstens mittelbar von der Kurbelwelle angetrieben werden. Vorzugsweise weist die Nockenwelle eine zweite Winkelmarkierung auf, welche von einem Messfühler erfasst werden kann, welche auf den Drehwinkel der Nockenwelle (erster Drehwinkel α) hinweisen kann. Vorzugsweise weist die Nockenwelle an einer Umfangsflache wenigstens ein Kupplungselement zur reibschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung mit der Schiebenockeneinrichtung auf, insbesondere wobei das Kupplungselement dem Antrieb der Schiebenockeneinrichtung dient, insbesondere wobei das Kupplungselement der Führung der Schiebenockeneinrichtung bei deren Verlagerung der Rotationsachse dient.
Unter dem zweiten Drehwinkel ß ist im Sinne der Erfindung ein Maß für die Lage und Rotation der Schiebenockeneinrichtung um die Rotationsachse A der Nockenwelle zu verstehen. Vorzugsweise ist der zweite Drehwinkel ß auf einen Strahl 0 (Nullstrahl) bezogen, welcher im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse A ausgerichtet ist. Vorliegend wird der zweite Drehwinkel ß bezüglich des Nullstrahls anhand der zweiten Zustandsänderung bestimmt.
Unter dem ersten Drehwinkel α ist im Sinne der Erfindung ein Maß für die Lage und Rotation der Nockenwelle um deren Rotationsachse A zu verstehen. Vorzugsweise ist der erste Drehwinkel α auf den Nullstrahl bezogen. Vorliegend wird der erste Drehwinkel α bezüglich des Nullstrahls, insbesondere rechnerisch, anhand der zweiten Zustandsänderung bestimmt.
Unter dem dritten Drehwinkel ε ist im Sinne der Erfindung ein Maß für die Lage und Rotation der Nockenwelle um deren Rotationsachse A zu verstehen. Vorzugsweise ist der dritte Drehwinkel ε auf den Nullstrahl bezogen. Vorliegend wird der dritte Drehwinkel ε ist auf Grundlage der erfassten zweiten Winkelmarkierung der Nockenwelle bestimmt. Insbesondere aufgrund von Bauteiltoleranzen oder Fertigungstoleranzen kann der dritte Drehwinkel ε vom ersten Drehwinkel α derselben Nockenwelle abweichen.
Unter dem vierten Drehwinkel ζ ist im Sinne der Erfindung ein Maß für die Lage und Rotation der Kurbelwelle um deren Rotationsachse zu verstehen. Vorzugsweise ist der vierte Drehwinkel ζ auf einen Strahl bezogen, welcher im Wesentlichen parallel zum Nullstrahl angeordnet ist. Die Differenzwinkel γ-ι, γ2, Y3 werden berechnet mit Differenzen aus je zwei der vorgenannten Drehwinkel.
Unter der Lage x ist im Sinne der Erfindung ein Maß für eine bestimmte Lage oder Position der Aktuatorvorrichtung zu verstehen. Dabei kann die Lage x einen Abstand oder einen Winkel bezüglich einer Referenz bedeuten, insbesondere abhängig davon, ob die Aktuatorvorrichtung zur Rotation oder Translation bezüglich der zweiten Längsachse B ausgestaltet ist.
Unter einer vorbestimmten Lageänderung Δχ ist im Sinne der Erfindung eine mindeste Lageänderung der Aktuatorvorrichtung zu verstehen, welche als zweite Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung verstanden wird. Sofern die Aktuatorvorrichtung zur Translation bezüglich der zweiten Längsachse B ausgestaltet ist, wird eine mindeste Strecke als zweite Zustandsänderung verstanden. Sofern die Aktuatorvorrichtung zur Rotation bezüglich der zweiten Längsachse B ausgestaltet ist, wird ein mindester Winkel als zweite Zustandsänderung verstanden. Vorzugsweise beträgt die vorbestimmte Lageänderung Δχ wenige Millimeter oder wenige Grad [°] oder nur Bruchteile davon.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Zuführen der Betätigungsenergie elektromagnetisch, induktiv oder elektrostatisch. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Durchlaufen der ersten Zustandsänderung berührungslos eingeleitet werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Ansteuern zum Durchlaufen der ersten Zustandsänderung elektrisch erfolgen kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Einleiten der ersten Zustandsänderung bei verringertem
Verschleiß erfolgen kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, erfolgt das Erfassen der zweiten Zustandsänderung elektromagnetisch, induktiv, elektrostatisch, kapazitiv oder optoelektronisch. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Erfassen der zweiten Zustandsänderung bei verringertem Verschleiß erfolgen kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Ereignis der zweiten Zustandsänderung elektronisch weiterverarbeitet werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, wird die zweite Zustandsänderung mittels einer Lageänderung, insbesondere einer Translation oder einer Rotation, insbesondere bezüglich einer zweiten Längsachse B, der Aktuatorvorrichtung erfasst. Vorzugsweise wird eine mindeste oder vorbestimmte Lageänderung der Aktuatorvorrichtung als deren zweite Zustandsänderung verarbeitet bzw. verstanden. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die zweite Zustandsänderung mit einer Wegmesseinrichtung oder Winkelmesseinrichtung erfasst werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Ereignis der zweiten Zustandsänderung elektronisch weiterverarbeitet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, erfolgt das Bestimmen des ersten Drehwinkel α anhand einer vorbestimmten Lageänderung Δχ oder mindesten Lageänderung der Aktuatorvorrichtung. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass kleine, einfache und/oder preisgünstige Messfühler zur Erfassung der zweiten Zustandsänderung verwendet werden können.
Eine bevorzugte Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist die Schritte auf:
S4 Bestimmen eines zweiten Drehwinkels ß der
Schiebenockeneinrichtung anhand der zweiten Zustandsänderung oder anhand der, insbesondere vorbestimmten, Lageänderung Δχ der Aktuatorvorrichtung, insbesondere wobei der Scheitelpunkt des zweiten Drehwinkels ß auf einer Rotationsachse A der Nockenwelle liegt, S5 Verknüpfen des zweiten Drehwinkels ß und des ersten Drehwinkels α zu einem ersten Differenzwinkel γ-ι.
Vorzugsweise wird während Schritt S4 bei einer mindesten Lageänderung Δχ der Aktuatorvorrichtung davon ausgegangen, dass ein bestimmter zweiter Drehwinkel ß der Schiebenockeneinrichtung vorliegt.
Vorzugsweise wird während Schritt S5 die Differenz aus dem zweiten Drehwinkel ß und dem ersten Drehwinkel α gebildet.
Vorzugsweise wird der erste Differenzwinkel mit einer Drehzahländerung dζ/dt der Kurbelwelle verknüpft, insbesondere durch Subtrahieren. Insbesondere bei abfallenden oder zunehmenden Drehzahlen der Kurbelwelle kann es zu einer Relativbewegung zwischen der Schiebenockeneinrichtung und der Nockenwelle kommen, so dass der erste Differenzwinkel während des Betriebs der Hubkolbenmaschine schwanken kann.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass zeitliche Veränderungen wenigstens eines der beiden Drehwinkel während des Betriebs der Hubkolbenmaschine erfasst werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der Einfluss der Spielpassung zwischen Schiebenockeneinrichtung und Nockenwelle für die Bestimmung des ersten Differenzwinkels berücksichtigt werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der erste Differenzwinkel als ein Hinweis auf Toleranzen im Ventiltrieb verwendet werden kann.
Gemäß einer bevorzugte Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, ist eine erste Winkelmesseinrichtung mit der Nockenwelle verdrehfest verbunden. Als erste Winkelmesseinrichtung im Sinne der Erfindung gilt auch eine Kombination aus einer zweiten Winkelmarkierung, welche verdrehfest mit der Nockenwelle verbunden ist, und einem bezüglich der rotierenden Nockenwelle stationären Messfühler zur Erfassung dieser zweiten Winkelmarkierung. Die bevorzugte Weiterbildung weist die Schritte auf:
S6 Erfassen eines dritten Drehwinkels ε der Nockenwelle mit der ersten
Winkelmesseinrichtung, S7 Verknüpfen, insbesondere Subtrahieren, des zweiten Drehwinkels ß und/oder des ersten Drehwinkels α mit dem dritten Drehwinkel ε, insbesondere zu einem zweiten Differenzwinkel γ2.
Vorzugsweise wird der zweite Differenzwinkel mit einer Drehzahländerung dζ/dt der Kurbelwelle verknüpft, insbesondere durch Subtrahieren. Insbesondere bei abfallenden oder zunehmenden Drehzahlen der Kurbelwelle kann es ist zu einer Relativbewegung zwischen der Schiebenockeneinrichtung und der Nockenwelle kommen, so dass der zweite Differenzwinkel während des Betriebs der Hubkolbenmaschine schwanken kann.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass zeitliche Veränderungen wenigstens eines der Drehwinkel während des Betriebs der Hubkolbenmaschine erfasst werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der Einfluss der Spielpassung zwischen Schiebenockeneinrichtung und Nockenwelle für die Bestimmung des zweiten Differenzwinkels berücksichtigt werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der zweite Differenzwinkel als ein Hinweis auf Toleranzen im Ventiltrieb verwendet werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass aus einem ungewöhnlichen Differenzwinkel auf einen Defekt eines der Messfühler oder der ersten Winkelmesseinrichtung geschlossen werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, ist eine zweite Winkelmesseinrichtung mit der Kurbelwelle der Hubkolbenmaschine verdrehfest verbunden. Als zweite Winkelmesseinrichtung im Sinne der Erfindung gilt auch eine Kombination aus einer Winkelmarkierung, welche verdrehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist, und einem bezüglich der rotierenden Kurbelwelle stationären Messfühler zur Erfassung dieser Winkelmarkierung. Die bevorzugte Weiterbildung weist die Schritte auf:
58 Erfassen eines vierten Drehwinkels ζ der Kurbelwelle mit der zweiten Winkelmesseinrichtung (22a),
59 Verknüpfen des zweiten Drehwinkels ß und/oder des ersten Drehwinkels α mit dem vierten Drehwinkel ζ, insbesondere zu einem dritten Differenzwinkel Y3.
Vorzugsweise wird der dritte Differenzwinkel mit einer Drehzahländerung dζ/dt der Kurbelwelle verknüpft, insbesondere durch Subtrahieren. Insbesondere bei abfallenden oder zunehmenden Drehzahlen der Kurbelwelle kann es zu einer Relativbewegung zwischen der Schiebenockeneinrichtung und der Nockenwelle kommen, so dass der dritte Differenzwinkel während des Betriebs der Hubkolbenmaschine schwanken kann.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass zeitliche Veränderungen wenigstens eines der Drehwinkel während des Betriebs der Hubkolbenmaschine erfasst werden können. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der Einfluss der Spielpassung zwischen Schiebenockeneinrichtung und Nockenwelle für die Bestimmung des dritten Differenzwinkels berücksichtigt werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der dritte Differenzwinkel als ein Hinweis auf Toleranzen, insbesondere im Ventiltrieb, verwendet werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass aus einem ungewöhnlichen Differenzwinkel auf einen Defekt eines der Messfühler oder der zweiten Winkelmesseinrichtung geschlossen werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist die Nockenwelle ein Verstellgetriebe auf, welches ausgestaltet ist, eine Drehwinkellage der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle zu stellen. Die bevorzugte Weiterbildung weist den Schritt auf:
S10 Stellen der Drehwinkellage anhand des ersten Differenzwinkels γ-ι , des zweiten Differenzwinkels γ2, oder des dritten Differenzwinkels Y3. Vorzugsweise erfolgt Schritt S10 wiederholt oder periodisch während des Betriebs der Hubkolbenmaschine.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass zunehmender Verschleiß des Ventiltriebs berücksichtigt werden kann, insbesondere damit ein wirtschaftlicherer Betrieb der Hubkolbenmaschine möglich ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass auf thermische Einflüsse auf den Ventiltrieb reagiert werden kann, insbesondere damit ein wirtschaftlicherer Betrieb der Hubkolbenmaschine möglich ist.
Die zu Grunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerprogramm, welches Anweisungen enthält, wobei die Anweisungen, wenn sie von einer Steuereinrichtung ausgeführt werden, die Steuereinrichtung dazu verlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder gemäß einer bevorzugten Weiterbildungen auszuführen.
Die zu Grunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computer-lesbares Medium, auf welchem das vorgenannte Computerprogramm gespeichert ist.
Die Anordnung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung dient zur Überwachung einer Aktuatorvorrichtung einer Hubkolbenmaschine, insbesondere zum Ausführen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder zum Ausführen einer ihrer bevorzugten Weiterbildungen. Die Anordnung weist auf:
• eine Nockenwelle, welche um eine Rotationsachse A rotieren kann, • eine Schiebenockeneinhchtung, welche im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse A verlagerbar ist, welche an einer Umfangsfläche einen Ausfahrumfangsabschnitt aufweist,
• eine Aktuatorvorrichtung, welche zum Betätigen oder Verlagern der Schiebenockeneinhchtung ausgestaltet ist, welche eine zweite Zustandsänderung durchlaufen kann,
• eine zweite Messeinrichtung, welche zur Erfassung der zweiten Zustandsänderung ausgestaltet ist, insbesondere welche einen ersten Drehwinkel α der Nockenwelle anhand der zweiten Zustandsänderung bestimmen kann,
• wobei der Ausfahrumfangsabschnitt ausgestaltet ist, die Aktuatorvorrichtung mit wenigstens einer radial zur Rotationsachse A nach außen gerichteten Kraftkomponente zu beaufschlagen.
Vorzugsweise ist die Schiebenockeneinhchtung mit einem Ausfahrumfangsabschnitt ausgebildet, welcher der Einleitung der zweiten Zustandsänderung dient.
Zum Erreichen der Vorteile eines bestimmten Kreisprozesses bzw. Brennverfahrens ist die Einhaltung der Ventilerhebungskurven, insbesondere von deren Steuerzeiten, von besonderer Bedeutung. Es ist beobachtet worden, dass der Verbrauch einer Hubkolbenmaschine erhöht bzw. deren Betrieb weniger wirtschaftlich ist, wenn von den erforderlichen bzw. beabsichtigten Steuerzeiten abgewichen wird.
Es ist üblich, ein Ventil mit einem Ventiltrieb zu betätigen. Ein Ventiltrieb kann als Bauteile eine Nockenwelle aufweisen, einen Schlepphebel, ein Ventilspielausgleichselement sowie eine Schiebenockeneinhchtung, welche wenigstens einen exzentrischen Nocken trägt, welche im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse der Nockenwelle verschiebbar ist, welche von der Nockenwelle zur Rotation angetrieben werden kann. An der Nockenwelle kann eine zweite Winkelmarkierung verdrehfest befestigt sein, welche von einem Messfühler für den Drehwinkel der Nockenwelle erfasst werden soll. Während des Betriebs der Hubkolbenmaschine kann, auf Grundlage der erfassten zweiten Winkelmarkierung und angenommenen bzw. zeichnerischen Geometrien der Bauteile des Ventiltriebs, auf wenigstens eine Steuerzeit eines Ventils geschlossen werden, beispielsweise auf den Beginn der Öffnung des Ventils.
Dieser Ventiltrieb sowie dessen Bauteile weisen aber unvermeidliche, mitunter für die einwandfreie Funktion des Ventiltriebs erforderliche, Toleranzen aus der Fertigung (Fertigungstoleranzen) sowie aus dem Betrieb der Hubkolbenmaschine auf. Daher kann es zu unbekannten Zeitdifferenzen zwischen den aufgrund der erfassten zweiten Winkelmarkierung erwarteten Steuerzeiten eines Ventils und den tatsächlichen Steuerzeiten kommen. Es ist beobachtet worden, dass Toleranzen der Bauteile (Bauteiltoleranzen) zu einer merklichen Abweichung der tatsächlichen Steuerzeiten von den erforderlichen bzw. beabsichtigten Steuerzeiten zusammenwirken können.
Mit der Anordnung gemäß dem zweiten Aspekt kann der erste Drehwinkel α einer bzw. der Nockenwelle anhand der zweiten Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung erfasst werden. Vorzugsweise wird die zweite Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung durch die Schiebenockeneinrichtung eingeleitet.
Zwischen den Zustandsänderungen bzw. Bewegungen der Aktuatorvorrichtung und den Bewegungen des zugehörigen Ventils besteht ein mechanisch engerer Zusammenhang, als zwischen den Bewegungen des Ventils und der zweiten Winkelmarkierung der Nockenwelle. Der erste Drehwinkel α kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit höherer Genauigkeit bestimmt werden als durch Erfassen der zweiten Winkelmarkierung der Nockenwelle, insbesondere indem sich einige Bauteiltoleranzen weniger stark auswirken. Vorzugsweise können Toleranzen der Nockenwelle und von deren zweiten Winkelmarkierung ausgeschlossen werden. Dadurch können erforderliche bzw. beabsichtigte Steuerzeiten besser eingehalten und die zugrunde liegende Aufgabe gelöst werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist die Aktuatorvorrichtung ein erstes Koppelelement auf, welches ausgestaltet ist, die Schiebenockeneinrichtung zeitweise mit einer Kraftkomponente im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse A zu beaufschlagen, welche zu einer Lageänderung, insbesondere einer Translation oder einer Rotation, insbesondere bezüglich einer zweiten Längsachse B der Aktuatorvorrichtung ausgestaltet ist, und weist ein Antriebselement auf, welches ausgestaltet ist, das erste Koppelelement zeitweise mit einer Kraftkomponente im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse A zu beaufschlagen.
Vorzugsweise ist das erste Koppelelement mit einem Maschinenelement ausgebildet, besonders bevorzugt mit einem Vorsprung, Stift, Bolzen, stiftförmigen Abschnitt, Finger, Rolle, Laufrad, Hebel oder drehbeweglichen Hebel. Vorzugsweise ist das erste Koppelelement mit einem Metall ausgebildet. Vorzugsweise weist das erste Koppelelement abschnittsweise eine verschleißmindernde oder reibungsverringernde Beschichtung auf. Vorzugsweise ist das erste Koppelelement zur insbesondere formschlüssigen Berührung der Schiebenockeneinrichtung oder deren Ausfahrumfangsabschnitt ausgebildet. Vorzugsweise ist das erste Koppelelement mit einem Hall-Sensor ausgestaltet oder verbindbar. Vorzugsweise ist das erste Koppelelement im Wesentlichen parallel zu der zweiten Längsachse B umkehrbar verlagerbar. Alternativ ist das erste Koppelelement zur umkehrbaren Rotation um die zweite Längsachse B ausgestaltet.
Vorzugsweise ist das Antriebselement zum mechanischen, besonders bevorzugt zur elektromagnetischen, elektrostatischen oder induktiven Kraftbeaufschlagung, des ersten Koppelelements ausgestaltet. Vorzugsweise ist das Antriebselement mit einer elektrischen Spule ausgebildet, besonders bevorzugt wobei die Spule das erste Koppelelement wenigstens teilweise aufnehmen kann. Vorzugsweise kann das Antriebselement bzw. die Spule, besonders bevorzugt während Schritt S1 , bestromt werden, besonders bevorzugt zur Einleitung der ersten Zustandsänderung des ersten Koppelelements oder dessen Verlagerung. Vorzugsweise kann das Antriebselement bzw. die Spule, besonders bevorzugt während Schritt S2, insbesondere stromlos, zur Überwachung einer Lageänderung des ersten Koppelelements dienen.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das erste Koppelelement an den im Bereich des Zylinderkopfes verfügbaren Bauraum, an die Betriebstemperaturen, an den Werkstoff der Schiebenockeneinrichtung, an die Drehzahlen der Nockenwelle und/oder an die Streitkräfte zwischen der Schiebenockeneinrichtung unter Nockenwelle angepasst werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Antriebselement zur berührungslosen Betätigung oder Kraftbeaufschlagung des ersten Koppelelements dienen kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Antriebselement zur berührungslosen Erfassung einer Lageänderung oder zweiten Zustandsänderung des ersten Koppelelements dienen kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, ist die zweite Messeinrichtung ausgestaltet, die zweite Zustandsänderung oder Lageänderung elektromagnetisch, induktiv, elektrostatisch, kapazitiv oder optoelektronisch zu erfassen, und/oder ist einstückig mit dem Antriebselement ausgebildet, und/oder ist mit einem Hall-Sensor ausgebildet. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Erfassung der zweiten Zustandsänderung oder Lageänderung der Aktuatorvorrichtung im Wesentlichen berührungslos erfolgen kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die erfasste Zustandsänderung oder Lageänderung der Aktuatorvorrichtung elektrisch weiterverarbeitet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist die Anordnung eine erste Messeinrichtung auf, welche mit einem elektromagnetischen, induktiven, elektrostatischen, kapazitiven oder optoelektronischen Messfühler ausgestaltet ist, welche zur Erfassung des zweiten Drehwinkels ß, des dritten Drehwinkels ε oder des vierten Drehwinkels ζ ausgestaltet ist, welche vorzugsweise mit einem ohmschen Sensor, induktiven Sensor, kapazitiven Sensor, Hall-Sensor oder mit einem optoelektronischen Sensor ausgebildet ist. Vorzugsweise dient für die erste Messeinrichtung der Erfassung einer Winkelmarkierung welche mit der Schiebenockeneinrichtung, der Nockenwelle oder der Kurbelwelle verdrehfest verbunden ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der erste Drehwinkel α mit einem weiteren erfassten Drehwinkel der Hubkolbenmaschine verglichen werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass ein Defekt der Anordnung zur Überwachung der Aktuatorvorrichtung, insbesondere ein Defekt der zweiten Messeinrichtung einfacher bemerkt werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist die Anordnung eine dieser ersten Winkelmesseinrichtungen auf, welche mit der Nockenwelle verdrehfest verbunden ist, welche zur Erfassung des dritten Drehwinkels ε der Nockenwelle ausgestaltet ist. Als erste Winkelmesseinrichtung im Sinne der Erfindung gilt auch eine Kombination aus einer zweiten Winkelmarkierung, welche verdrehfest mit der Nockenwelle verbunden ist, und einem bezüglich der rotierenden Nockenwelle stationären Messfühler zur Erfassung dieser zweiten Winkelmarkierung. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der erste Drehwinkel α mit einem weiteren erfassten Drehwinkel der Hubkolbenmaschine verglichen werden kann. Diese bevorzugte
Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass ein Defekt der Anordnung zur Überwachung der Aktuatorvorrichtung, insbesondere ein Defekt der zweiten Messeinrichtung einfacher bemerkt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist die Anordnung eine dieser zweiten Winkelmesseinrichtungen auf, welche mit der Kurbelwelle verdrehfest verbunden ist, welche zur Erfassung des vierten Drehwinkels ζ ausgestaltet ist. Als zweite Winkelmesseinrichtung im Sinne der Erfindung gilt auch eine Kombination aus einer Winkelmarkierung, welche verdrehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist, und einem bezüglich der rotierenden Nockenwelle stationären Messfühler zur Erfassung dieser Winkelmarkierung. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass der erste Drehwinkel α mit einem weiteren erfassten Drehwinkel der Hubkolbenmaschine verglichen werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass ein Defekt der Anordnung zur Überwachung der Aktuatorvorrichtung, insbesondere ein Defekt der zweiten Messeinrichtung einfacher bemerkt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist die Schiebenockeneinrichtung an einer Umfangsfläche eine Führungsnutanordnung mit wenigstens einer, zwei oder mehreren Führungsnuten auf, wobei die Führungsnutanordnung ausgestaltet ist, die Aktuatorvorrichtung oder deren erstes Koppelelement zeitweise im Wesentlichen entsprechend einer Kulissenführung zu führen, wobei die Führungsnutanordnung mit dem Ausfahrumfangsabschnitt ausgebildet ist, vorzugsweise wobei die Führungsnutanordnung zwei einander kreuzende Führungsnuten aufweist.
Vorzugsweise weist wenigstens eine der Führungsnuten der Führungsnutanordnung einen dieser Ausfahrumfangsabschnitte auf. Vorzugsweise erstreckt sich wenigstens eine der Führungsnuten der Führungsnutanordnung entlang wenigstens eines Abschnitts der Umfangsfläche der Schiebenockeneinrichtung. Vorzugsweise ist die Führungsnutanordnung mit zwei einander kreuzenden Führungsnuten entsprechend der DE 10 2012 012 064 ausgebildet.
Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Kraftübertragung zwischen der Aktuatorvorrichtung und der Schiebenockeneinrichtung verbessert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die Verlagerung der Schiebenockeneinrichtung bei höheren Drehzahlen der Nockenwelle zuverlässige ist. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die zweite Zustandsänderung oder Kraftbeaufschlagung der Aktuatorvorrichtung durch die Bodenfläche einer der Führungsnuten der Führungsnutanordnung erfolgen kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, welche vorteilhaft mit einer der vorgenannten Weiterbildungen kombinierbar ist, weist die Anordnung ein Verstellgetriebe auf, welches ausgestaltet ist, eine Drehwinkellage der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle zu stellen, und mit einer Steuereinrichtung, welche ausgestaltet ist, das Verstellgetriebe anhand der zweiten Zustandsänderung, der Lageänderung der Aktuatorvorrichtung, des ersten Differenzwinkels γ-ι, des zweiten Differenzwinkels γ2 oder des dritten Differenzwinkels Y3 zu steuern, vorzugsweise zum Stellen der Drehwinkellage. Vorzugsweise ist das Verstellgetriebe zwischen ein Antriebsrad, insbesondere ausgestaltet als Zahnrad, Riemenscheibe oder Kettenrad, welches wenigstens mittelbar von der Kurbelwelle angetrieben werden kann, und die Nockenwelle geschaltet. Dabei ist das Verstellgetriebe zur umkehrbaren Rotation des Antriebsrads bezüglich der Nockenwelle ausgestaltet. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass mit Verstellen der Drehwinkellage auf Toleranzen der Bauteile des Ventiltriebs, Fertigungs Toleranzen oder Spiel zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle reagiert werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung kann insbesondere den Vorteil bieten, dass eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Steuerzeit und einer erforderlichen bzw. beabsichtigten Steuerzeit verringert werden kann.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist die Hubkolbenmaschine eine dieser Anordnungen gemäß dem zweiten Aspekt oder eine ihrer bevorzugten Weiterbildungen auf. Zum Erreichen der Vorteile eines bestimmten Kreisprozesses bzw. Brennverfahrens ist die Einhaltung der Ventilerhebungskurven, insbesondere von deren Steuerzeiten, von besonderer Bedeutung. Es ist beobachtet worden, dass der Verbrauch einer Hubkolbenmaschine erhöht bzw. deren Betrieb weniger wirtschaftlich ist, wenn von den erforderlichen bzw. beabsichtigten Steuerzeiten abgewichen wird.
Es ist üblich, ein Ventil mit einem Ventiltrieb zu betätigen. Ein Ventiltrieb kann als Bauteile eine Nockenwelle aufweisen, einen Schlepphebel, ein Ventilspielausgleichselement sowie eine Schiebenockeneinrichtung, welche wenigstens einen exzentrischen Nocken trägt, welche im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse der Nockenwelle verschiebbar ist, welche von der Nockenwelle zur Rotation angetrieben werden kann. An der Nockenwelle kann eine zweite Winkelmarkierung verdrehfest befestigt sein, welche von einem Messfühler für den Drehwinkel der Nockenwelle erfasst werden soll. Während des Betriebs der Hubkolbenmaschine kann, auf Grundlage der erfassten zweiten Winkelmarkierung und angenommenen bzw. zeichnerischen Geometrien der Bauteile des Ventiltriebs, auf wenigstens eine Steuerzeit eines Ventils geschlossen werden, beispielsweise auf den Beginn der Öffnung des Ventils.
Dieser Ventiltrieb sowie dessen Bauteile weisen aber unvermeidliche, mitunter für die einwandfreie Funktion des Ventiltriebs erforderliche, Toleranzen aus der Fertigung (Fertigungstoleranzen) sowie aus dem Betrieb der Hubkolbenmaschine auf. Daher kann es zu unbekannten Zeitdifferenzen zwischen den aufgrund der erfassten zweiten Winkelmarkierung erwarteten Steuerzeiten eines Ventils und den tatsächlichen Steuerzeiten kommen. Es ist beobachtet worden, dass Toleranzen der Bauteile (Bauteiltoleranzen) zu einer merklichen Abweichung der tatsächlichen Steuerzeiten von den erforderlichen bzw. beabsichtigten Steuerzeiten zusammenwirken können.
Mit der Hubkolbenmaschine gemäß dem dritten Aspekt kann der erste Drehwinkel α einer bzw. der Nockenwelle anhand der zweiten Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung erfasst werden. Vorzugsweise wird die zweite Zustandsänderung der Aktuatorvornchtung durch die Schiebenockeneinrichtung eingeleitet.
Zwischen den Zustandsänderungen bzw. Bewegungen der Aktuatorvornchtung und den Bewegungen des zugehörigen Ventils besteht ein mechanisch engerer Zusammenhang, als zwischen den Bewegungen des Ventils und der zweiten Winkelmarkierung der Nockenwelle. Der erste Drehwinkel α kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit höherer Genauigkeit bestimmt werden als durch Erfassen der zweiten Winkelmarkierung der Nockenwelle, insbesondere indem sich einige Bauteiltoleranzen weniger stark auswirken. Vorzugsweise können Toleranzen der Nockenwelle und von deren zweiter Winkelmarkierung ausgeschlossen werden. Dadurch können erforderliche bzw. beabsichtigte Steuerzeiten besser eingehalten und die zugrunde liegende Aufgabe gelöst werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Nockenwelle und durch eine Schiebenockeneinrichtung zur Darlegung verschiedener Winkel,
Fig. 2 ein Diagramm des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung,
Fig. 3 ein Diagramm einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung,
Fig. 4 ein Diagramm einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung,
Fig. 5 ein Diagramm einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung,
Fig. 6 schematisch eine Anordnung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zu verschiedenen Zeitpunkten, Fig. 7 schematisch eine weitere Anordnung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zu verschiedenen Zeitpunkten,
Fig. 8 schematisch bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 9 schematisch eine weitere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung.
Fig.1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Nockenwelle 1 und durch eine Schiebenockeneinrichtung 3 zur Darlegung verschiedener Winkel.
Eine Schiebenockeneinrichtung 3 ist hier im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. Eine Nockenwelle 1 erstreckt sich durch den Hohlraum der Schiebenockeneinrichtung 3. Für den technischen Effekt der Erfindung ist diese Ausbildung der Schiebenockeneinrichtung 3 aber nicht zwingend.
Ausgehend von einem Nullstrahl, welcher als waagerechte Linie dargestellt und mit„0" markiert ist, sind der zweite Drehwinkel ß der Schiebenockeneinrichtung, der mit Schritt S3 bestimmte erste Drehwinkel α der Nockenwelle 1 und der gemessene dritte Drehwinkel ε der Nockenwelle 1 dargestellt. Die Schiebenockeneinrichtung 3 weist eine erste Winkelmarkierung auf, durch welche der zweite Schenkel des zweiten Drehwinkels ß verläuft. Es ist nicht zwingend, dass diese erste Winkelmarkierung an einer Umfangsfläche der Schiebenockeneinrichtung 3 angeordnet ist. Die Nockenwelle 1 weist eine, mit einer durchgezogenen Linie dargestellten, zweite Winkelmarkierung auf, durch welche der zweite Schenkel des dritten Drehwinkels ε verläuft. Es ist nicht zwingend, dass diese zweite Winkelmarkierung an eine Stirnfläche der Nockenwelle 1 angeordnet ist. Mit einer dünneren gestrichelten Linie ist die Position der zweiten Winkelmarkierung der Nockenwelle 1 dargestellt, welche die zweite Winkelmarkierung idealerweise einnehmen würde, welche die zweite Winkelmarkierung infolge eines toleranzbehafteten Fertigungsvorgangs aber nicht einnimmt.
Zur Verdeutlichung des vierten Drehwinkels ζ Ist auch die Kurbelwelle 21 mit einer eigenen Winkelmarkierung dargestellt, welche der Anordnung gemäß dem zweiten Aspekt aber nicht zugehörig ist.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
Während Schritt S1 wird der Aktuatorvorrichtung 14 eine Betätigungsenergie zugeführt, worauf die Aktuatorvorrichtung 14 eine erste Zustandsänderung durchläuft. Vorzugsweise besteht die erste Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung 14 in deren Lageänderung, insbesondere in deren Rotation und/oder Translation bezüglich einer zweiten Längsachse B der Aktuatorvorrichtung 14. Vorzugsweise leitet die erste Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung 14 eine umkehrbare Verlagerung der Schiebenockeneinrichtung 3 ein, insbesondere im Wesentlichen parallel zu einer Nockenwelle 1 der Hubkolbenmaschine.
Während Schritt S2 wird die Aktuatorvorrichtung 14 überwacht und eine zweite Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung 14 erfasst. Vorzugsweise besteht die zweite Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung 14 in deren Lageänderung. Vorzugsweise ist die zweite Zustandsänderung durch die Schiebenockeneinrichtung 3 eingeleitet, besonders bevorzugt durch deren Ausfahrumfangsabschnitt.
Während Schritt S3 wird der erste Drehwinkel α einer bzw. der Nockenwelle 1 der Hubkolbenmaschine anhand der zweiten Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung 14 erfasst. Vorzugsweise wird eine vorbestimmte Lageänderung der Aktuatorvorrichtung 14 als Hinweis auf die zweite Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung 14 aufgefasst und insbesondere verarbeitet. Mit diesem Verfahren wird die zu Grunde liegende Aufgabe gelöst.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Zusätzlich zu den Schritten S1 , S2 und S3 werden die Schritte S4 und S5 ausgeführt. Während Schritt S4 wird der zweite Drehwinkel ß der Schiebenockeneinrichtung 3 bestimmt anhand der zweiten Zustandsänderung oder anhand der, insbesondere vorbestimmten, Lageänderung Δχ der Aktuatorvorrichtung 14, insbesondere wobei der Scheitelpunkt des zweiten Drehwinkels ß auf der Rotationsachse A der Nockenwelle 1 liegt. Während Schritt S5 werden der zweite Drehwinkel ß und der erste Drehwinkel α zu einem ersten Differenzwinkel γι verknüpft.
Vorzugsweise folgt Schritt S10 auf den Schritt S5 wobei während Schritt S10 die Drehwinkellage der Nockenwelle 1 bezüglich der Kurbelwelle 21 anhand des ersten Differenzwinkels γι gestellt wird, besonders bevorzugt durch eine Steuereinrichtung 7.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Zusätzlich zu den Schritten S1 , S2 und S3 werden die Schritte S6 und S7 ausgeführt.
Während Schritt S6 wird der dritte Drehwinkel ε der Nockenwelle 3 mit einer ersten Winkelmesseinrichtung 22 erfasst.
Während Schritt S7 wird der zweite Drehwinkel ß und/oder der erste Drehwinkel α mit dem dritten Drehwinkel ε zu einem zweiten Differenzwinkel γ2 verknüpft.
Vorzugsweise folgt Schritt S10 auf den Schritt S7 wobei während Schritt S10 die Drehwinkellage der Nockenwelle 1 bezüglich der Kurbelwelle 21 anhand des zweiten Differenzwinkels γ2 gestellt wird, besonders bevorzugt durch eine Steuereinrichtung 7. Fig. 5 zeigt ein Diagramm einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Zusätzlich zu den Schritten S1 , S2 und S3 werden die Schritte S8 und S9 ausgeführt.
Während Schritt S8 wird der vierte Drehwinkel ζ der Kurbelwelle mit der zweiten Winkelmesseinrichtung 4 erfasst.
Während Schritt S9 wird der zweite Drehwinkel ß und/oder der erste Drehwinkel α mit dem vierten Drehwinkel ζ verknüpft, insbesondere zu einem dritten Differenzwinkel Y3.
Vorzugsweise folgt Schritt S10 auf den Schritt S7 wobei während Schritt S10 die Drehwinkellage der Nockenwelle 1 bezüglich der Kurbelwelle 21 anhand des dritten Differenzwinkels Y3 gestellt wird, besonders bevorzugt durch eine Steuereinrichtung 7.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Anordnung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zu verschiedenen Zeitpunkten. Die Anordnung weist die Nockenwelle 1 , die Schiebenockeneinrichtung 3, die Aktuatorvorrichtung 14 und eine zweite Messeinrichtung 6, insbesondere einen Inkrementalgeber, auf. Die Schiebenockeneinrichtung 3 weist den Ausfahrumfangsabschnitt 10 auf. Die Aktuatorvorrichtung 14 ist mit einem Bolzen oder Stift ausgebildet, welcher zur Translation bezüglich der Längsachse B ausgestaltet ist. Nur zur Verdeutlichung des ersten Drehwinkels α ist eine zweite Winkelmarkierung an der Nockenwelle 1 gestrichelt dargestellt. Für das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt sowie für die Anordnung gemäß dem zweiten Aspekt ist diese zweite Winkelmarkierung der Nockenwelle 1 nicht erforderlich. Die Schiebenockeneinrichtung 3 ist im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse A, welche sich im Wesentlichen senkrecht zur Blattebene erstreckt, verlagerbar. Die Schiebenockeneinrichtung 3 ist insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Nockenwelle 1 verbindbar. Die Nockenwelle 1 ist ausgestaltet, die Schiebenockeneinrichtung 3 zeitweise zur Rotation anzutreiben.
In der oberen Hälfte der Figur 6 ist die Anordnung im Anschluss an den Schritt
51 dargestellt. Die Aktuatorvorrichtung 14 soll bei fortschreitender Rotation der Schiebenockeneinrichtung 3 von der Schiebenockeneinrichtung 3 mit einer
Kraftkomponente entlang des neben der Aktuatorvorrichtung 14 eingezeichneten Pfeils beaufschlagt werden. Bei der in der oberen Hälfte der Figur 6 dargestellten Anordnung wird gegenwärtig die Aktuatorvorrichtung 14 überwacht. In der unteren Hälfte der Figur 6 ist die Anordnung im Anschluss an den Schritt
52 dargestellt. Die Nockenwelle 1 und die Schiebenockeneinrichtung 3 haben gemeinsam einige Grad um die Rotationsachse A rotiert. Die Aktuatorvorrichtung 14 ist um die Strecke Δχ verlagert worden. Für das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt um die Anordnung gemäß dem zweiten Aspekt ist es ausreichend, dass die vorbestimmte Lageänderung Δχ nur wenige Millimeter oder Grad oder auch nur Bruchteile davon beträgt.
Die zweite Messeinrichtung 6 hat die zweite Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung 14 als Lageänderung erfasst. Aus der vorbestimmten Lageänderung Δχ bzw. zweiten Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung 14 ist der erste Drehwinkel α bestimmt worden.
Fig. 7 zeigt schematisch eine weitere Anordnung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zu verschiedenen Zeitpunkten. Abweichend von Figur 6 ist die Aktuatorvorrichtung 14 mit einem Hebel ausgebildet, welcher um die zweite Längsachse B notieren kann. Bei dieser Ausführung erfolgt die Lageänderung Δχ der Aktuatorvorrichtung 14, welche als Hinweis auf deren zweite Zustandsänderung aufzufassen ist, als Rotation um die zweite Längsachse B.
In der unteren Hälfte der Figur 7 ist die zweite Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung 14 von der zweiten Messeinrichtung 6 erfasst worden. Weiter ist der erste Drehwinkel α anhand der zweiten Zustandsänderung bestimmt worden.
Fig. 8 zeigt schematisch bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung. Abweichend gegenüber der Fig. 6 ist diesen Weiterbildungen gemein, dass die Winkelmesseinrichtung zur Erfassung des Drehwinkels ε der Nockenwelle mit einer zweiten Winkelmarkierung 4 und einem Messfühler 5 ausgebildet ist. Die zweite Winkelmarkierung 4 ist mit einer Stirnfläche der Nockenwelle 1 verdrehfest verbunden.
Die oberen beiden Darstellungen (Figs. 8a, 8b) entsprechen im Wesentlichen der bevorzugten Weiterbildung gemäß der Figur 6. Bei der obersten Darstellung (Fig. 8a) ist der Ausfahrumfangsabschnitt 10 der Schiebenockeneinrichtung 3 markiert.
Bei der unteren Darstellung (Fig. 8c) ist von Fig. 6 abweichend die Aktuatorvorrichtung mit dem ersten Koppelelement 14 sowie dem Antriebselement 13 ausgebildet. Die zweite Messeinrichtung 6 ist mit einer elektrischen Spule sowie einstückig mit dem Antriebselement 13 ausgebildet. Vorzugsweise kann die elektrische Spule 13 zeitweise von einem Strom durchflössen sein, besonders bevorzugt wenn die Aktuatorvorrichtung 14 mit einer Kraftkomponente im Wesentlichen radial zur Rotationsachse A zu beaufschlagen ist. Vorzugsweise kann in der elektrischen Spule 13 zeitweise ein Strom induziert werden, besonders bevorzugt wenn das erste Koppelelement 14 tiefer in die Spule 13 eindringt.
Fig. 9 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung. Gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 6 sind zusätzlich dargestellt: die Kurbelwelle 21 , eine Winkelmesseinrichtung 4, 5 zur
Erfassung des vierten Drehwinkels ζ, eine Antriebseinrichtung, mit welcher die Kurbelwelle 21 hier die Nockenwelle 1 antreiben kann, die Steuereinrichtung 7 sowie das Verstellgetriebe 16. Eine Winkelmarkierung 4 ist mit einer Stirnfläche der Kurbelwelle 21 verdrehfest verbunden. Eine erste Messeinrichtung 5 dient der Erfassung der Winkelmarkierung 4. Die Steuereinrichtung 7 kann Signale der zweiten Messeinrichtung 6 sowie der ersten Messeinrichtung 5 entgegennehmen und verarbeiten. Die Steuereinrichtung 7 kann die Signale der ersten Messeinrichtung 5 und der zweite Messeinrichtung 6 miteinander verknüpfen, insbesondere zu einem Differenzwinkel γ. Die Steuereinrichtung 7 kann das Verstellgetriebe 16 auf Grundlage des Differenzwinkels γ steuern. Dazu ist die Steuereinrichtung 7 mit der ersten Messeinrichtung 5, der zweiten Messeinrichtung 6 und dem Verstellgetriebe 16 signalverbunden, dargestellt mit gestrichelten Signalleitungen.
Bezuqszeichen
1 Nockenwelle
2 erste Winkelmarkierung der Schiebenockeneinrichtung
3 Schiebenockeneinrichtung
4 zweite Winkelmarkierung der Nockenwelle
5 erste Messeinrichtung
6 zweite Messeinrichtung
7 erste Steuereinrichtung
9 Messfühler
10 Ausfahrumfangsabschnitt
13 Antriebselement
14 Aktuatorvorrichtung
15 Führungsnutanordnung
16 Verstellgetriebe
21 Kurbelwelle
22, 22a Winkelmesseinrichtung
α erster Drehwinkel
ß zweiter Drehwinkel γι, γ2, Y3 Differenzwinkel ε dritter Drehwinkel der Nockenwelle, gemessen ζ vierter Drehwinkel der Kurbelwelle
A Rotationsachse der Nockenwelle
B zweite Längsachse der Aktuatorvomchtung x Lage der Aktuatorvomchtung bzw. des ersten Koppelelements Δχ Lageänderung der Aktuatorvomchtung bzw. des ersten
Koppelelements

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Überwachung einer Aktuatorvorrichtung (14) einer Hubkolbenmaschine, wobei die Aktuatorvorrichtung (14) in der Weise ausgestaltet ist, eine Schiebenockeneinrichtung (3) der Hubkolbenmaschine zu betätigen, insbesondere umkehrbar zu verlagern, insbesondere im Wesentlichen parallel zu einer Nockenwelle (1 ) der Hubkolbenmaschine, mit den Schritten
51 Zuführen einer Betätigungsenergie zu der Aktuatorvorrichtung (14), worauf die Aktuatorvorrichtung (14) eine erste Zustandsänderung durchläuft,
52 Überwachen der Aktuatorvorrichtung (14) und Erfassen einer zweiten Zustandsänderung der Aktuatorvorrichtung (14),
53 Bestimmen eines ersten Drehwinkels α einer Nockenwelle (1 ) der Hubkolbenmaschine anhand der zweiten Zustandsänderung.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei
• das Zuführen der Betätigungsenergie elektromagnetisch, induktiv oder elektrostatisch erfolgt, und/oder
• das Erfassen der zweiten Zustandsänderung, elektromagnetisch, induktiv, elektrostatisch, kapazitiv oder optoelektronisch erfolgt, und/oder
• die zweite Zustandsänderung als eine Lageänderung, insbesondere einer Translation oder einer Rotation, insbesondere bezüglich einer zweiten Längsachse (B), der Aktuatorvorrichtung (14) erfasst wird, und/oder • das Bestimmen des ersten Drehwinkels α anhand einer vorbestimmten Lageänderung der Aktuatorvorrichtung (14) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten
54 Bestimmen eines zweiten Drehwinkels ß der Schiebenockeneinrichtung (3) anhand der zweiten Zustandsänderung oder anhand der, insbesondere vorbestimmten, Lageänderung der Aktuatorvorrichtung (14), insbesondere wobei der Scheitelpunkt des zweiten Drehwinkels ß auf einer Rotationsachse (A) der Nockenwelle (1 ) liegt,
55 Verknüpfen des zweiten Drehwinkels ß und des ersten Drehwinkels α zu einem ersten Differenzwinkel γ-ι.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nockenwelle (1 ) mit einer ersten Winkelmesseinrichtung (22) verdrehfest verbunden ist, mit den Schritten
56 Erfassen eines dritten Drehwinkels ε der Nockenwelle (1 ) mit der ersten Winkelmesseinrichtung (22),
57 Verknüpfen des zweiten Drehwinkels ß und/oder des ersten Drehwinkels α mit dem dritten Drehwinkel ε, insbesondere zu einem zweiten Differenzwinkel γ2.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kurbelwelle (21 ) der Hubkolbenmaschine mit einer zweiten Winkelmesseinrichtung (22a) verdrehfest verbunden ist, mit den Schritten
Erfassen eines vierten Drehwinkels ζ der Kurbelwelle (21 ) mit der zweiten Winkelmesseinrichtung (22a), S9 Verknüpfen des zweiten Drehwinkels ß und/oder des ersten Drehwinkels α mit dem vierten Drehwinkel ζ, insbesondere zu einem dritten Differenzwinkel Y3.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nockenwelle (1 ) ein Verstellgetriebe (16) aufweist, welches ausgestaltet ist, eine Drehwinkellage der Nockenwelle (1 ) relativ zu der Kurbelwelle (21 ) zu stellen, mit
S10 Stellen der Drehwinkellage anhand des ersten Differenzwinkels γ-ι , des zweiten Differenzwinkels γ2, oder des dritten Differenzwinkels Ys-
Anordnung zur Überwachung einer Aktuatorvorrichtung (14) einer Hubkolbenmaschine, insbesondere zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Anordnung aufweist: eine Nockenwelle (1 ), welche um eine Rotationsachse (A) rotieren kann, eine Schiebenockeneinrichtung (3), welche im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse (A) verlagerbar ist, welche an einer Umfangsfläche einen Ausfahrumfangsabschnitt (10) aufweist, eine Aktuatorvorrichtung (14), welche zum Betätigen oder Verlagern der Schiebenockeneinrichtung (3) ausgestaltet ist, welche eine zweite Zustandsänderung durchlaufen kann, eine zweite Messeinrichtung (6), welche zur Erfassung der zweiten Zustandsänderung ausgestaltet ist, insbesondere welche einen ersten Drehwinkel α der Nockenwelle (1 ) anhand der zweiten Zustandsänderung bestimmen kann, wobei der Ausfahrumfangsabschnitt (10) ausgestaltet ist, die Aktuatorvorrichtung (14) mit wenigstens einer radial zur Rotationsachse (A) nach außen gerichteten Kraftkomponente zu beaufschlagen. Anordnung gemäß Anspruch 7, wobei die Aktuatorvorrichtung (14) aufweist: ein erstes Koppelelement (8), welches ausgestaltet ist, die Schiebenockeneinrichtung (3) zeitweise mit einer Kraftkomponente im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse (A) zu beaufschlagen, welche zu einer Lageänderung, insbesondere einer Translation oder einer Rotation, insbesondere bezüglich einer zweiten Längsachse (B) der Aktuatorvorrichtung (14) ausgestaltet ist, und ein Antriebselement (13), welches ausgestaltet ist, das erste Koppelelement (8) zeitweise mit einer Kraftkomponente im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse (A) zu beaufschlagen.
9. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die zweite Messeinrichtung (6) ausgestaltet ist, die zweite Zustandsänderung oder Lageänderung elektromagnetisch, induktiv, elektrostatisch, kapazitiv oder optoelektronisch zu erfassen, und/oder einstückig mit dem Antriebselement (13) ausgebildet ist, und/oder mit einem Hall-Sensor ausgebildet ist.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, mit einer ersten Messeinrichtung (5), insbesondere einem Inkrementalgeber, welche mit einem elektromagnetischen, induktiven, elektrostatischen, kapazitiven oder optoelektronischen Messfühler (9) ausgestaltet ist, welche zur Erfassung des zweiten Drehwinkels ß, des dritten Drehwinkels ε oder des vierten Drehwinkels ζ ausgestaltet ist, welche vorzugsweise mit einem ohmschen Sensor, induktiven Sensor, kapazitiven Sensor, Hall- Sensor oder mit einem optoelektronischen Sensor ausgebildet ist und/oder mit der ersten Winkelmesseinrichtung (22), welche mit der Nockenwelle (1 ) verdrehfest verbunden ist, welche zur Erfassung des dritten Drehwinkels ε ausgestaltet ist und/oder mit der zweiten Winkelmesseinrichtung (22a), welche mit der Kurbelwelle (21 ) verdrehfest verbunden ist, welche zur Erfassung des vierten Drehwinkels ζ ausgestaltet ist.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Schiebenockeneinrichtung (3) an einer Umfangsfläche eine Führungsnutanordnung (15) mit wenigstens einer Führungsnut aufweist, wobei die Führungsnutanordnung (15) ausgestaltet ist, die Aktuatorvorrichtung (14) oder deren erstes Koppelelement (8) zeitweise im Wesentlichen entsprechend einer Kulissenführung zu führen, wobei die Führungsnutanordnung (15) mit dem Ausfahrumfangsabschnitt (10) ausgebildet ist, vorzugsweise wobei die Führungsnutanordnung (15) zwei einander kreuzende Führungsnuten aufweist.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , mit einem Verstellgetriebe (16), welches ausgestaltet ist, eine Drehwinkellage der Nockenwelle (1 ) relativ zu der Kurbelwelle (21 ) zu stellen, und mit einer Steuereinrichtung (7), welche ausgestaltet ist, das Verstellgetriebe (16) anhand der zweiten Zustandsänderung, der Lageänderung der Aktuatorvorrichtung (14), des ersten Differenzwinkels γ-ι, des zweiten Differenzwinkels γ2 oder des dritten Differenzwinkels Y3 zu steuern.
Hubkolbenmaschine mit einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12.
Computerprogramm, welches Anweisungen enthält, wobei die Anweisungen, wenn sie von einer Steuereinrichtung (7) ausgeführt werden, die Steuereinrichtung (7) dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
15. Computer-lesbares Medium, auf welchem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 14 gespeichert ist.
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