DE102004006337A1 - Crankshaft`s angular position adjusting device for e.g. direct injection gasoline engine, has blocking device that blocks rotation of cam shaft and permits to activate drive wheel to rotate crankshaft once cam shaft is blocked - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Verstellen einer Kurbelwelle nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The The invention is based on a device and a method for Adjusting a crankshaft according to the preamble of the independent claims.
Zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs von Kraftfahrzeugen hat sich insbesondere ein Abschalten der Brennkraftmaschine bei längeren Stoppzeiten beispielsweise vor Ampeln bewährt. Dieses Abschalten kann sowohl manuell durch den Fahrer als auch mechanisch und elektronisch durch einen so genannten Start-Stopp-Betrieb umgesetzt werden. Durch das vermehrt auftretende Abschalten und Anlassen der Brennkraftmaschine im Start-Stopp-Betrieb wird der Anlasser bzw. der Starter der Brennkraftmaschine stark belastet. Um diese Belastungen zu vermeiden, gibt es Überlegungen direkteinspritzende Benzinmotoren direkt zu starten. Jedoch ist der Direktstart eines Vierzylindermotors nicht aus jeder Kurbelwellenposition möglich. Stehen zum Beispiel alle Zylinder im oberen Totpunkt oder im unteren Totpunkt ist kein Direktstart möglich. Um die Kurbelwelle und dementsprechend die Zylinder in eine günstige Startposition zu bringen, wird typischerweise ein Verstellmotor, beispielsweise ein Anlasser oder ein Starter-Generator, benötigt. Zum Starten des Motors wird ein Zylinder in eine günstige Position gebracht und bei stehendem Motor Kraftstoff eingespritzt, nach erfolgter Gemischbildung erfolgt die Zündung und durch die nachfolgende Verbrennung werden die Zylinder in Bewegung versetzt. Der Motorhochlauf geschieht dann selbstständig ohne weitere Unterstützung durch einen Anlasser.to Lowering the fuel consumption of motor vehicles has become particular a shutdown of the engine at longer stop times, for example proven before traffic lights. This shutdown can be done both manually by the driver as well mechanically and electronically by a so-called start-stop operation be implemented. Due to the increasingly occurring shutdown and Starting the engine in start-stop operation is the starter or the starter of the internal combustion engine heavily loaded. To these pressures too Avoid, there are considerations Direct injection petrol engines to start directly. However, that is Direct start of a four-cylinder engine not from every crankshaft position possible. For example, all cylinders are at top dead center or bottom dead center no direct start is possible. To the crankshaft and, accordingly, the cylinders in a favorable starting position to bring is typically an adjusting motor, for example a starter or starter generator needed. To start the engine is a cylinder in a cheap Positioned and injected fuel while the engine is stationary, after the mixture has been formed, the ignition and the subsequent Combustion, the cylinders are set in motion. The engine run-up happens then independently without further support through a starter.
Aus
der
Des Weiteren hat sich für einen sparsamen Betrieb einer Brennkraftmaschine die variable Einstellung von Ventilsteuerzeiten über eine Phasenverstellung der Nockenwelle bewährt. Derartige variable Nockenwellenverstellungen bzw. Phasenverstellvorrichtungen gehören bereits bei einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen zur Standardausrüstung. Zur Beeinflussung der Steuerzeiten von Ein- und/oder Auslassventilen, wird die Phase zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle verschoben, d. h. die Nockenwelle und die Kurbelwelle werden relativ zueinander verdreht. Übliche Verdrehwinkel der Nockenwelle liegen zwischen 10° bis 25° NW, können jedoch prinzipiell auch auf größere Werte eingestellt werden. Die Verdrehung erfolgt typischerweise hydraulisch oder über einen elektrischen Antrieb.Of Another has for an economical operation of an internal combustion engine, the variable setting of valve timing over proven a phase adjustment of the camshaft. Such variable camshaft adjustments or phasing devices already belong to a multitude from motor vehicles to standard equipment. To influence the Timing of intake and / or exhaust valves, the phase is between Camshaft and crankshaft shifted, d. H. the camshaft and the Crankshaft are rotated relative to each other. Usual angle of rotation of the camshaft lie between 10 ° to 25 ° NW, can however, in principle also to larger values be set. The rotation is typically hydraulic or over an electric drive.
Aus
der
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass bei einer Brennkraftmaschine mit variabler Nockenwellenverstellung, die Phasenverstellung nicht nur zur Steuerung der Ventilzeiten genutzt wird, sondern auch, um den Winkel bzw. die Winkelposition/Winkellage der Kurbelwelle zu verstellen. Die Verstellung der Kurbelwelle über die Phasenverstellung wird in vorteilhafter Weise dadurch ermöglicht, dass im Bereich der Nockenwelle eine Feststellvorrichtung zum Verstellen der Nockenwelle angeordnet ist. Mit dem Vorteil, dass mit der Feststellvorrichtung die Nockenwelle festge stellt werden kann, so dass die Drehbewegung der Nockenwelle gehemmt ist und beim Verstellen der Phase sich nicht die Winkelposition der Nockenwelle verändert, sondern die Winkelposition der Kurbelwelle.The inventive device and the method according to the invention with the characteristics of the independent claims have in contrast the advantage that in an internal combustion engine with variable camshaft adjustment, the phase adjustment is not only used to control the valve timing, but also to the angle or the angular position / angular position of Adjust crankshaft. The adjustment of the crankshaft over the Phase adjustment is advantageously made possible by that in the area of the camshaft, a locking device for adjusting the camshaft is arranged. With the advantage of having the locking device the camshaft Festge can be set so that the rotational movement the camshaft is inhibited and when adjusting the phase is not the Angular position of the camshaft changed, but the angular position the crankshaft.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.By in the subclaims listed activities are advantageous developments and improvements of the independent claim specified method possible.
Von Vorteil ist, im Gegensatz zu hydraulischen Systemen, für die Phasenverstellvorrichtung einen elektrischen Antrieb vorzusehen, sodass die Phase zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle auch bei Nichtvorliegen eines hydraulischen Drucks und beim Stillstand der Brennkraftmaschine betrieben werden kann.From Advantage is, in contrast to hydraulic systems, for the phase adjuster one Provide electric drive, so that the phase between crankshaft and camshaft even in the absence of hydraulic pressure and can be operated at standstill of the internal combustion engine.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Phasenverstellvorrichtung mit einem hydraulischen Antrieb ausgestattet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Vielzahl von Systemen zur Phasenverstellung, die auf einem hydraulischen Antrieb basieren auch für die Verstellung der Kurbelwelle genutzt werden können. Insbesondere ist es möglich, den beim Abstellen der Brennkraftmaschine noch vorhandenen hydraulischen Druck für die Verstellung der Phase zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle zu nutzen.According to a further preferred embodiment, the Phasenverstellvorrichtung is equipped with a hydraulic drive. This has the particular advantage that a variety of systems for phase adjustment, on a hydrau Liche drive are also used for the adjustment of the crankshaft. In particular, it is possible to use the still existing when switching off the engine hydraulic pressure for the adjustment of the phase between the camshaft and crankshaft.
Insbesondere ist es von Vorteil für eine Phasenverstellvorrichtung mit einem hydraulischen Antrieb eine elektrisch zu betreibende Hydraulikpumpe vorzusehen, sodass ein hydraulischer Druck unabhängig von beispielsweise mechanischen Hydraulik-Systemen, die vorzugsweise durch die Brennkraftmaschine angetrieben werden, zur Verfügung gestellt werden kann. So ist es möglich, eine Phasenverstellung mit einem hydraulischen Antrieb auch bei Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zu betreiben, bei denen naturgemäß kein hydraulischer Druck eines Betriebsmediums mehr ansteht, beispielsweise bei längerem Stillstand der Brennkraftmaschine. So kann in vorteilhafter Weise nicht nur eine begrenzte Zeitperiode nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine für die Verstellung der Winkelbeziehung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle genutzt werden, sondern die Verstellung der Kurbelwelle kann auch nach längerem Abstellen der Brennkraftmaschine erfolgen.Especially it is beneficial for a Phasenverstellvorrichtung with a hydraulic drive a provide electrically operated hydraulic pump so that a independent hydraulic pressure of, for example, mechanical hydraulic systems, preferably powered by the internal combustion engine, provided can be. So it is possible a phase adjustment with a hydraulic drive even under operating conditions operate the internal combustion engine, where naturally no hydraulic pressure an operating medium is more pending, for example, at a longer standstill the internal combustion engine. So can not only one in an advantageous manner limited period of time after stopping the engine for the Adjustment of the angular relationship between crankshaft and camshaft used But the adjustment of the crankshaft can also after a long shutdown the internal combustion engine.
Besonders vorteilhaft ist es, die Kurbelwelle durch Verstellen der Phase, d. h. der Winkelbeziehung zwischen Kurbelwelle und der Nockenwelle, in eine Position zu bringen, die einen Direktstart der Brennkraftmaschine ermöglicht.Especially it is advantageous to adjust the crankshaft by adjusting the phase, d. H. the angular relationship between the crankshaft and the camshaft, to bring into a position, the direct start of the internal combustion engine allows.
Ein solches Vorgehen hat den Vorteil, dass insbesondere bei direkteinspritzenden Benzinmotoren ein Direktstart möglich ist, ohne dass zusätzliche Aggregate, wie beispielsweise ein Anlasser oder ein Starter-Generator, benötigt werden.One Such a procedure has the advantage that, in particular with direct injection Petrol engines a direct start possible is without any additional aggregates, such as a starter or starter generator may be needed.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Brennkraftmaschine gestartet, indem zuerst überprüft wird, ob ein Motorstart vorliegt bzw. gewünscht ist. Daraufhin wird wiederum überprüft, ob die Kurbelwelle bzw. ein Zylinder in einer für einen Direktstart günstigen Position liegt. Bei Vorliegen einer günstigen Position kann der Direktstart ohne weitere Einstellungen ausgeführt werden. Bei einer für den Direktstart ungünstigen Position der Kurbelwelle wird die Nockenwelle festgestellt und die Phase zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle solange verstellt, bis sich die Kurbelwelle bzw. ein Zylinder in einer günstigen Position für einen Direktstart befindet, worauf der Direktstart erfolgen kann.According to one another preferred embodiment the engine is started by first checking whether an engine start is present or desired. Then it is checked again whether the Crankshaft or a cylinder in a favorable for a direct start Position is. In the presence of a favorable position, the direct start without further settings are carried out become. At one for the direct start unfavorable Position of the crankshaft, the camshaft is detected and the phase between crankshaft and camshaft adjusted until until the crankshaft or a cylinder in a favorable position for a Direct start is located, whereupon the direct start can take place.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine überprüft, ob eine für einen Direktstart ungünstige Kurbelwellenstellung vorliegt. Bei Vorliegen einer ungünstigen Kurbelwellenstellung wird die Nockenwelle festgestellt und die Winkelbeziehung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle solange verstellt, bis sich die Kurbelwelle in einer für einen Direktstart günstigen Position befindet. Hiernach wird die Feststellung der Nockenwelle wieder gelöst und die Winkelbeziehung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle entweder auf die ursprüngliche Winkelbeziehung zurückgestellt oder auf einer für den Direktstart geeigneten Winkelbeziehung eingestellt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass beim Start der Brennkraftmaschine bereits günstige Startbedingungen vorliegen und der Direktstart entweder sofort oder nach geringeren Korrekturen der Kurbelwellenposition erfolgen kann.According to one another preferred embodiment is checked after stopping the internal combustion engine, if one for a Direct start unfavorable Crankshaft position is present. In the presence of an unfavorable Crankshaft position, the camshaft is detected and the angular relationship between crankshaft and camshaft adjusted until until the crankshaft in a for a direct start cheap Position is located. After that, the determination of the camshaft solved again and the angular relationship between the crankshaft and camshaft either to the original one Angular relationship reset or on one for set the direct start suitable angle relationship. this has the particular advantage that already at the start of the engine favorable Starting conditions are present and the direct start either immediately or can be done after minor corrections of the crankshaft position.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Kurbelwelle bereits beim Abstellen des Motors in eine günstige Position gebracht. Dies hat den besonderen Vorteil, dass sich die Kurbelwelle bereits beim Abstellen der Brennkraftmaschine in einer günstigen Position für einen Direktstart befindet und dass die Brennkraftmaschine bei Vorliegen eines Start-Wunsches unmittelbar über einen Direktstart gestartet werden kann.In a further preferred embodiment the crankshaft is already in a favorable position when the engine is stopped brought. This has the particular advantage that the crankshaft already when parking the internal combustion engine in a favorable position for a Direct start is located and that the internal combustion engine is present a start request started directly via a direct start can be.
Zeichnungdrawing
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.Further Features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention shown in the drawings. Make up all features described or illustrated alone or in any combination the subject of the invention, regardless of its summary in the claims or their relationship as well as independent of their formulation or presentation in the description or in the drawings.
Es zeigen:It demonstrate:
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
Zentrales
Element der dargestellten Phasenverstellvorrichtung bildet das Dreiwellengetriebe
Während des
normalen Betriebs einer Brennkraftmaschine ermöglicht das Dreiwellengetriebe
Während eines
erfindungsgemäßen Betriebs zur
Verstellung der Kurbelwelle
Die
Feststellvorrichtung kann vorzugsweise als Bremse, insbesondere
als elektrisch betätigbare Bremse
ausgeführt
sein, sodass die Bremse beim Motorstart schnell gelöst werden
kann. Als weitere Feststellvorrichtungen sind Mechanismen wie bei
einer Bandbremse oder einem Momentenbegrenzer denkbar. Letztendlich
muss eine in Frage kommende Feststellvorrichtung gewährleisten,
dass die Reibkräfte
an der Nockenwelle
Auch ist die Wahl der Nockenwellen-Phasenverstellung nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es durchaus denkbar auch weitere Phasenverstellvorrichtungen erfindungsgemäß einzusetzen. Insbesondere ist es auch denkbar hydraulische Phasenverstellvorrichtungen einzusetzen, solange sichergestellt wird, dass auch bei abgeschalteter Brennkraftmaschine ein genügend hoher hydraulischer Druck zur Verstellung der Nockenwelle zur Verfügung steht. Dies kann beispielsweise sichergestellt werden, indem eine zusätzliche elektrisch angetriebene Druckpumpe im Hydraulik-Kreis vorgesehen ist o der indem kurz nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine die Kurbelwelle verstellt wird, solange noch ein ausreichend hoher Druck im Hydraulik-Kreis vorhanden ist.Also is the choice of the camshaft phasing not on the embodiment limited. So it is quite possible also further Phasenverstellvorrichtungen use according to the invention. In particular, it is also conceivable hydraulic Phasenverstellvorrichtungen as long as it is ensured that even when switched off Internal combustion engine one enough high hydraulic pressure is available for adjusting the camshaft. This can be ensured, for example, by adding an additional electrically driven pressure pump is provided in the hydraulic circuit o the shortly after the shutdown of the engine, the crankshaft is adjusted as long as there is still a sufficiently high pressure in the hydraulic circuit is.
In
In
Die beschriebenen Verfahrensschritte können beispielsweise in einem Steuergerät, insbesondere einem Motorsteuergerät, Read-Only-Memory (ROM) oder Flasch-Memory als Verfahren zum Direktstart einer Brennkraftmaschine hinterlegt sein. Das Verfahren kann insbesondere auch als Programm abgespeichert sein, dass insbesondere auf einem Mikroprozessor ablauffähig und zur Ausführung des Verfahrens geeignet ist.The described process steps, for example, in a Controller, In particular, an engine control unit, read-only memory (ROM) or Bottle memory as a method for direct start of an internal combustion engine be deposited. The method can also be used as a program be stored that in particular executable on a microprocessor and for execution of the method is suitable.
In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist eine Brennkraftmaschine mit einer Phasenverstellvorrichtung
mit einem Antrieb zur Verstellung einer Winkelbeziehung zwischen
einer Kurbelwelle
Weiterhin
besteht die Möglichkeit
die Kurbelwelle kurz nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine in
eine für
den Direktstart günstige
Position zu bringen. Ein solches Vorgehen ist insbesondere für hydraulisch
betätigbare
Phasenverstellungen interessant. Zwar wird der Hydraulik-Druck nach
Abstellen der Brennkraftmaschine kontinuierlich sinken, er ist jedoch über eine
gewisse Zeitspanne hoch genug, um die Winkelbeziehung zwischen Nockenwelle
Ferner
kann es auch für
elektrisch betätigbare
Phasenverstellungen von Vorteil sein, die Kurbelwelle bereits beim
Abstellen der Brennkraftmaschine in eine für den Direktstart günstige Position
zu bringen. So kann beispielsweise die Kurbelwelle, entweder durch
eine eigene Feststellvorrichtung oder über die Feststellvorrichtung
Es sei bemerkt, dass es für das erfindungsgemäße Verstellen der Kurbelwelle unerheblich ist, ob die Einlass- oder die Auslassnockenwelle in der Phase verstellt wird, es ist auch denkbar, beide gleichermaßen zu verstellen.It be noted that it is for the adjustment according to the invention the crankshaft is irrelevant, whether the inlet or the exhaust camshaft in the phase is adjusted, it is also conceivable to adjust both equally.
Prinzipiell ist die Phasenverstellung für das erfindungsgemäße Vorgehen derart zu optimieren, dass für eine beliebige Kurbelwellenposition immer eine für den Direktstart günstige Kurbelwellenposition erreicht werden kann. Eine solche Kurbelwellenposition liegt typischerweise für einen in Frage kommenden Zylinder zwischen dem oberen Totpunkt bei Zündung und dem nachfolgenden unteren Totpunkt.in principle is the phase adjustment for the procedure according to the invention to optimize that for Any crankshaft position always a favorable for the direct start crankshaft position can be achieved. Such a crankshaft position is typically for one in question cylinder between the top dead center at ignition and the subsequent bottom dead center.
Darüber hinaus ist das denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur für einen Direktstart einer Brennkraftmaschine zu nutzen, sondern auch für alle Anwendungsfälle, bei denen es erforderlich ist, die Kurbelwelle in ihrer Winkellage zu verändern.Furthermore this is conceivable, the inventive method not only for a Direct start an internal combustion engine to use, but also for all applications, at which it is necessary to the crankshaft in its angular position change.
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