DE102015225131A1 - Camshaft adjusting device and engine control - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung (100) zum Einstellen der Phasenlage einer Nockenwelle (10), insbesondere relativ zu einer Kurbelwelle (12), mit einem Stellantrieb (20), einem Stellrad (30) als Abtriebselement und einer Sensoreinheit (60), welche eine erste Sensorkomponente (61) und eine zweite Sensorkomponente (62) aufweist, bei welcher das Stellrad (30) eingangsseitig mit dem Stellantrieb (20) gekoppelt oder koppelbar und durch diesen antreibbar ist und ausgangsseitig mit der Nockenwelle (10) und mit deren Phasenlage koppelbar oder gekoppelt ist, das Stellrad (30) oder der Stellantrieb (20) mitbewegbar angebracht die erste Sensorkomponente (61) aufweist, die zweite Sensorkomponente (62) ortsfest und außerhalb des Stellrades (30) bzw. Stellantriebes (20) angeordnet ist und die Sensoreinheit (60) ausgebildet ist, einen Abstand, eine Lage und/oder eine Orientierung zwischen den Sensorkomponenten (61, 62) zu erfassen.The present invention relates to a camshaft adjusting device (100) for adjusting the phase position of a camshaft (10), in particular relative to a crankshaft (12), with an actuator (20), a setting wheel (30) as the output element and a sensor unit (60) a first sensor component (61) and a second sensor component (62), in which the setting wheel (30) on the input side coupled to the actuator (20) or coupled and driven by this and the output side with the camshaft (10) and with their phase position can be coupled or coupled, the thumbwheel (30) or the actuator (20) along movably mounted the first sensor component (61), the second sensor component (62) stationary and outside of the adjusting wheel (30) or actuator (20) is arranged and the sensor unit (60) is adapted to detect a distance, a position and / or an orientation between the sensor components (61, 62).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung und eine Motorsteuerung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Nockenwellenverstelleinrichtung zum Einstellen der Phasenlage einer Nockenwelle, insbesondere relativ zu einer Kurbelwelle.The present invention relates to a camshaft adjusting device and a motor controller. The present invention particularly relates to a camshaft adjusting device for adjusting the phase position of a camshaft, in particular relative to a crankshaft.
Üblicherweise wird die relative Phasenlage einer Nockenwelle in Relation zu einer steuernden und antreibenden Kurbelwelle z.B. über ein Nockenwellengeberrad in Verbindung mit einem entsprechenden Kurbelwellengeberrad ermittelt. Aus der Gestalt der beiden Geberräder mit einer umlaufenden Anordnung entsprechender Geberzähne kann durch Abgriff während der Bewegung der Räder die relative Phasenlage von Nockenwelle und Kurbelwelle zueinander ermittelt werden.Usually, the relative phasing of a camshaft in relation to a controlling and driving crankshaft is e.g. determined via a Nockenwellengeberrad in conjunction with a corresponding Kurbelwellengeberrad. From the shape of the two donor wheels with a circumferential arrangement of corresponding donor teeth can be determined by tapping during the movement of the wheels, the relative phase angle of the camshaft and crankshaft to each other.
Dazu ist jedoch ein rotierendes System notwendig, so dass es insbesondere im Hinblick auf eine Erstsynchronisation schwierig ist, für Start eines Motorsystems zu Beginn der Inbetriebnahme die relative Phasenlage von Kurbelwelle und Nockenwelle zueinander vorab zu ermitteln, um dann über eine Nockenwellenverstelleinrichtung eine für die Aufnahme des Betriebes günstige Ausrichtung zu bestätigen oder zu einzustellen.For this purpose, however, a rotating system is necessary, so that it is difficult, in particular with regard to a Erstsynchronisation to determine the start of an engine system at the start of commissioning the relative phase of crankshaft and camshaft to each other in advance, then via a camshaft adjusting a for receiving the Operation to confirm or adjust favorable orientation.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Nockenwellenverstelleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Phasenlage der Nockenwelle erkennbar ist, ohne dass es einer Rotationsbewegung zu deren Ermittlung bedarf. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass eine Nockenwellenverstelleinrichtung zum Einstellen der Phasenlage einer Nockenwelle, insbesondere relativ zu einer Kurbelwelle, geschaffen wird mit einem Stellantrieb, einem Stellrad als Abtriebselement und einer Sensoreinheit, welche eine erste Sensorkomponente und eine zweite Sensorkomponente aufweist und bei welcher (i) das Stellrad eingangsseitig mit dem Stellantrieb gekoppelt oder koppelbar und durch diesen antreibbar ist und ausgangsseitig mit der Nockenwelle und mit deren Phasenlage koppelbar oder gekoppelt ist, (ii) das Stellrad oder der Stellantrieb mitbewegbar angebracht die erste Sensorkomponente aufweist, (iii) die zweite Sensorkomponente ortsfest und außerhalb des Stellrades bzw. Stellantriebes angeordnet ist und (iv) die Sensoreinheit ausgebildet ist, einen Abstand, eine Lage und/oder eine Orientierung zwischen den Sensorkomponenten zu erfassen. Ein Kernaspekt bei dem erfindungsgemäßen Vorgehen ist also das Vorsehen einer Sensoreinheit mit einer mit dem Stellrad der Nockenwellenverstelleinrichtung mitbewegten ersten Sensorkomponente und einer dazu relativ ruhenden und nicht mitbewegten zweiten Sensorkomponente. Durch diese Kombination aus erster und zweiter Sensorkomponente lässt sich zu jedem Zeitpunkt und unabhängig von einem Bewegungszustand der Nockenwelle aus dem Abstand, der Lage und/oder der Orientierung zwischen den Sensorkomponenten die Phasenlage der zu Grunde liegenden Nockenwelle ermitteln. Insbesondere ist dies vor einem Startvorgang möglich und erlaubt somit eine Überprüfung und ggf. Vorabeinstellung der Motorsteuerung, um in kurzer Zeit und mit wenig Aufwand einen optimalen Startvorgang zu gewährleisten.The camshaft adjusting device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage over that the phase position of the camshaft can be seen without the need for a rotational movement to determine. This is inventively achieved with the features of claim 1, characterized in that a camshaft adjusting device for adjusting the phase position of a camshaft, in particular relative to a crankshaft, is provided with an actuator, a control wheel as the output element and a sensor unit, which a first sensor component and a second sensor component and in which (i) the setting wheel is coupled on the input side to the actuator or can be coupled and driven by the latter and can be coupled or coupled on the output side with the camshaft and with its phase position, (ii) the adjusting wheel or the actuator mounted movably has the first sensor component, (iii) the second sensor component is arranged stationary and outside the setting wheel or actuator, and (iv) the sensor unit is designed to detect a distance, a position and / or an orientation between the sensor components. A key aspect in the procedure according to the invention is therefore the provision of a sensor unit with a first sensor component which is moved along with the adjusting wheel of the camshaft adjusting device and a second sensor component which is relatively stationary and does not move with it. As a result of this combination of first and second sensor components, the phase angle of the underlying camshaft can be determined at any time and independently of a movement state of the camshaft from the distance, the position and / or the orientation between the sensor components. In particular, this is possible before a starting process and thus allows a review and possibly pre-adjustment of the engine control in order to ensure an optimal starting operation in a short time and with little effort.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung wird ein Abbilden von Phasenlage der Nockenwelle und Phasenlage des Stellrades in Bezug aufeinander besonders einfach, indem die Kopplung zwischen Stellrad und Nockenwelle derart eingerichtet ist, dass eine Phasenlage der Nockenwelle eindeutig oder eineindeutig zu einer Phasenlage des Stellrades korrespondiert.In an advantageous development of the camshaft adjusting device according to the invention, a mapping of the phase position of the camshaft and the phasing of the adjusting wheel with respect to each other is particularly simple in that the coupling between the adjusting wheel and the camshaft is set up in such a way that a phase angle of the camshaft clearly or unambiguously corresponds to a phase position of the setting wheel.
Es können unterschiedliche physikalische Messprinzipien und Messgrößen zur Ermittlung der relativen Lage, des Abstandes und/oder der Orientierung der beiden Sensorkomponenten zueinander herangezogen werden. Different physical measuring principles and measured variables can be used to determine the relative position, the distance and / or the orientation of the two sensor components relative to each other.
Besonders einfach gestaltet sich der Aufbau der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung dann, wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung (i) die erste Sensorkomponente am Stellrad drehfest als Ohmsches Widerstandselement, insbesondere als Widerstandsstreifen und/oder in Kreisringsegmentform konzentrisch zu einer Achse des Stellrades, und mit einem ersten elektrischen Abgriff ausgebildet ist und (ii) die zweite Sensorkomponente einen zweiten elektrischen Abgriff derart aufweist oder bildet, dass der Wert des Ohmschen Widerstandes des sich zwischen den elektrischen Abgriffen erstreckenden Bereichs des Ohmschen Widerstandselementes ein Maß für die Phasenlage des Stellrades ist.The design of the camshaft adjusting device according to the invention is particularly simple if, according to a preferred development (i), the first sensor component on the setting wheel is non-rotatable as an ohmic resistance element, in particular as a resistance strip and / or in a circular ring segment shape concentric with an axis of the setting wheel, and with a first electrical tapping and (ii) the second sensor component has or forms a second electrical tap such that the value of the ohmic resistance of the region of the ohmic resistance element extending between the electrical taps is a measure of the phase angle of the control wheel.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann es vorgesehen sein, dass (i) eine der Sensorkomponenten einen Magneten aufweist oder bildet und die andere der Sensorkomponenten einen oder mehrere Magnetsensoren aufweist oder bildet, wobei der Magnet insbesondere an der und/oder rotationssymmetrisch zu der Achse des Stellrades ausgebildet ist und/oder einen tangential verlaufendem Polwechsel aufweist.Alternatively or additionally, it may be provided that (i) one of the sensor components comprises or forms a magnet and the other of the sensor components has or forms one or more magnetic sensors, wherein the magnet is in particular formed on and / or rotationally symmetrical to the axis of the setting wheel is and / or has a tangential pole change.
Eine besonders kompakte Bauweise der Nockenwellenverstelleinrichtung ergibt sich dann, wenn der Stellantrieb einen Schneckenantrieb aufweist oder bildet, insbesondere mit einer mit einer Antriebswelle gekoppelten oder verbundenen Schnecke, welche vorzugsweise mit dem Stellrad oder einem Teil davon als Schneckenrad kämmt. A particularly compact construction of the camshaft adjusting device results when the actuator has or forms a worm drive, in particular with a worm coupled or connected to a drive shaft, which preferably meshes with the setting wheel or a part thereof as a worm wheel.
Neben feldbasierten Abgriffsmethoden zur Ableitung des Abstandes, der Lage und/oder der Orientierung der beiden Sensorkomponenten relativ zueinander sind auch strikt mechanische Bestimmungsmethoden denkbar.In addition to field-based tap methods for deriving the distance, the position and / or the orientation of the two sensor components relative to one another, strictly mechanical determination methods are also conceivable.
So ist es gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung möglich, dass die erste Sensorkomponente einen von der Schnecke beweglich mitführbaren Mitnehmer aufweist oder bildet.Thus, according to another advantageous embodiment of the camshaft adjusting device according to the invention, it is possible that the first sensor component has or forms a driver which can be carried along by the worm.
Bei einer anderen alternativen Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelleneinrichtung kann über den Betrieb des Stellantriebes, insbesondere aus dessen Elektromotor, die relative Phasenlage der angetriebenen oder verstellten Nockenwelle abgeleitet werden.In another alternative embodiment of the camshaft device according to the invention can be derived via the operation of the actuator, in particular from the electric motor, the relative phase position of the driven or displaced camshaft.
So ist es bei einer anderen alternativen Ausgestaltungsform vorgesehen, dass welcher der Stellantrieb einen bürstenlosen Elektromotor als Antrieb aufweist, welcher insbesondere ausgebildet ist, bei einem Einschalten als Referenz einen festen Anschlag anzufahren.Thus, it is provided in another alternative embodiment that which the actuator has a brushless electric motor as a drive, which is in particular designed to approach a fixed stop when switched on as a reference.
Um das Verstellen einer Nockenwelle zu ermöglichen, insbesondere gegenüber einer zu Grunde liegenden Kurbelwelle, werden entsprechende mechanische Elemente zu Kopplung benötigt.In order to enable the adjustment of a camshaft, in particular with respect to an underlying crankshaft, corresponding mechanical elements are required for coupling.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung ist es vorgesehen, dass eine Koppeleinheit ausgebildet ist zur Kopplung des Stellrades und zum Übertragen eines Verstellmomentes an die Nockenwelle, wobei die Koppeleinheit insbesondere zur Kopplung eines Nockenwellenantriebselementes, vorzugsweise einer Steuerkette oder eines Steuerriemens, und eines Antriebsmomentes an die Nockenwelle ausgebildet ist.In an advantageous development of the camshaft adjusting device according to the invention, it is provided that a coupling unit is designed for coupling the adjusting wheel and for transmitting an adjusting torque to the camshaft, wherein the coupling unit in particular for coupling a camshaft drive element, preferably a timing chain or a timing belt, and a drive torque to the Camshaft is formed.
Eine besonders kompakte Bauweise für die Koppeleinheit ergibt sich dann, wenn diese gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ein Planetengetriebe aufweist oder bildet, insbesondere mit zumindest einem Teil des Stellrades als Sonnenrad, einem Teil eines Steuer- und Antriebsrades der Nockenwelle als Hohlrad und/oder mit einem Planetenträger an der Nockenwelle drehfest angebracht.A particularly compact design for the coupling unit is obtained when this has a planetary gear according to an advantageous development or forms, in particular with at least a portion of the setting wheel as a sun gear, a part of a control and drive wheel of the camshaft as a ring gear and / or with a planet carrier attached to the camshaft rotationally fixed.
Die Ausgestaltung der Koppeleinheit als ein oder mit einem Planetengetriebe ist nicht zwingend. Die Koppeleinheit muss nur sicherstellen, dass simultan Verstellmoment und Antriebsmoment an die Nockenwelle übertragbar sind.The design of the coupling unit as one or with a planetary gear is not mandatory. The coupling unit only has to ensure that simultaneous adjustment torque and drive torque can be transmitted to the camshaft.
Eine Weiterbildung der Nockenwellenverstelleinrichtung ist mit einem Nockenwellengeberrad ausgebildet, welches drehfest mit der Nockenwelle gekoppelt ist und welches einen Zahn und eine Lücke aufweist, wobei sich Zahn und Lücke in Bezug auf die Nockenwellenachse am Nockenwellengeberrad axialsymmetrisch gegenüberstehen und in Bezug auf die Nockenwellenachse jeweils einen Winkelbereich umspannen, welcher zu einem Verstellbereich der Nockenwellenverstelleinrichtung korrespondiert.A further development of the camshaft adjusting device is formed with a Nockenwellengeberrad which is rotatably coupled to the camshaft and which has a tooth and a gap, with tooth and gap with respect to the camshaft axis on the Nockenwellengeberrad axially symmetrical face and with respect to the camshaft axis each span an angular range which corresponds to an adjustment range of the camshaft adjusting device.
In vorteilhafter Weise kann dabei ein Nockenwellengeberradsensor ausgebildet sein, welcher gegenüber dem Nockenwellengeberrad ortsfest angeordnet ist und welcher eingerichtet ist, Zahn und Lücke des Nockenwellengeberrades und insbesondere deren Flanken zu detektieren, um insbesondere so die Absolutlage der Nockenwelle und folglich der Kurbelwelle zu ermitteln.In an advantageous manner, a camshaft sensor wheel sensor can be formed which is arranged stationarily with respect to the camshaft sensor wheel and which is set up to detect tooth and gap of the camshaft sensor wheel and, in particular, their flanks, in order in this way to determine the absolute position of the camshaft and consequently of the crankshaft.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Motorsteuerung mit einer Kurbelwelle, eine von der Kurbelwelle über ein Nockenwellenantriebselement steuer- und antreibbaren Nockenwelle und einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung.Furthermore, the present invention relates to an engine control with a crankshaft, a camshaft which can be controlled and driven by the crankshaft via a camshaft drive element and a camshaft adjusting device according to the invention.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.Embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die
Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form von einander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.The illustrated features and other properties can be isolated in any form of each other and combined with each other, without departing from the gist of the invention.
Bevor auf die Details der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung
Gemäß
Dabei greift die Steuerkette
Bei der schematischen Darstellung gemäß
Dazu ist die Nockenwelle
Die Planetenräder
Wie oben bereits erwähnt, ist die Ausgestaltung der Koppeleinheit
Die Außenverzahnung
An dem Stellradteil
Gegenüber der ersten Sensorkomponente
Die Sensoreinheit
Bei der Ausführungsform gemäß
Auf der Grundlage der Bewertung der empfangenen Signale von der Sensoreinheit
In
Bei der Ausführungsform gemäß
In
Die
Bei einer ersten Ausführungsform der zu Grunde liegenden Sensoreinheit
Im oberen Bereich der
Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:
Die relative Phasenlage kann herkömmlicherweise z.B. über ein Nockenwellengeberrad in Verbindung mit dem Kurbelwellengeberrad berechnet. Hierzu ist ein rotierendes System notwendig. Bei der so genannten Erstsynchronisation ist eine möglichst ruhige Phasenlage notwendig, damit ein kurzer Nockenwellen- oder NW-Zahn nicht als ein langer Zahn interpretiert wird, falls die Drehzahl der Nockenwelle niedriger ist als erwartet (Ventilfederkräfte).These and other features and characteristics of the present invention will be further elucidated with reference to the following statements:
The relative phase position can conventionally be calculated, for example, via a camshaft sensor wheel in conjunction with the crankshaft sensor wheel. For this purpose, a rotating system is necessary. In the so-called initial synchronization, a phase angle that is as quiet as possible is necessary so that a short camshaft or NW tooth is not interpreted as a long tooth if the speed of the camshaft is lower than expected (valve spring forces).
Ein Ziel der Erfindung dient dem Erkennen der NW-Phasenlage bei Drehzahl Null über eine Phasensensor, um z.B. die Luftfüllung über das eingeschlossene Volumen im Zustand oder Prozess Einlassventil schließt sofort bereitstellen zu können sowie um eine schnellstmögliche Synchronisation, , also die KW-Position auf 720° KW bei nicht verriegelten NW-Stellern bei nicht verriegelten NW-Stellern zu ermöglichen.An object of the invention is to detect the NW phase position at zero speed via a Phase sensor, for example, to be able to provide the air filling on the enclosed volume in the state or process intake valve immediately and to enable the fastest possible synchronization, ie the KW position to 720 ° CA for unlocked NW-Steles with unlocked NW-Stations ,
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine relativer NW-Phasensensor bereitgestellt, dieser detektiert die Verstellung der NW relativ zur KW (KW: Kurbelwelle), und zwar auch bei Drehzahl Null.According to one aspect of the invention, a relative NW phase sensor is provided, which detects the adjustment of the NW relative to the KW (crankshaft), even at zero speed.
Hier können z.B. folgende Konzepte unterschieden werden:Here, e.g. the following concepts can be distinguished:
(1) Potentiometersensor(1) Potentiometer sensor
In der Darstellung der
Der Streifen des Widerstandselementes
Für einen 140°-KW-Verstellbereich der NW kann man z.B. 210° zum Abtasten vorsehen, wobei die Genauigkeitsanforderung an den Relativphasensensor abhängig sind von Übersetzungsverhältnis im Planetengetriebe der Koppeleinheit
(2) Axialer Magnetsensor(2) Axial magnetic sensor
Bei der Ausführungsform in der Mitte und im unteren Bereich von
(3) Wegsensor(3) displacement sensor
In
(4) Motorabgriff(4) engine tap
Alternativ oder zusätzlich kann ein bürstenloser E-Motor oder dergleichen als Antrieb
Es stellen sich u.a. erfindungsgemäß folgende Vorteile ein:
- (I) Die Steuerzeiten und damit die Ventil- öffnet-/-schließt-Zeitpunkte relativ zur KW sind zu jedem Zeitpunkt genau bekannt und benötigen – nicht wie heute – ein rotierendes System mit „wenig“ Flanken pro Umdrehung. Die für die Luftfüllung wichtige Einlass-schließt-Zeit ist genauer bekannt als bisher beim rotierenden Konzept. Beim Miller- oder Atkinson-Brennverfahren wird über eine frühere oder spätere Einlass-schließt-Zeit die Füllung gesteuert. Bei einer Einlass-schließt-Zeit von ca. 90° KW vor ZOT macht ein Fehler von 1° KW eine größere Volumenänderung als bei 150° KW vor ZOT. D.h., es ist eine deutlich höhere Genauigkeit der NW-Phasenlage erforderlich, diese ist mit dem erfindungsgemäßen relativen NW-Phasensensor erfüllbar.
- (II) Es besteht ein Vorteil gegenüber den bisher bekannten Schnellstartgeberrädern auf der NW. Diese funktionieren nur dann, wenn das System starr ist, d.h. in einer Position verriegelt, und dann gedreht wird. Dies erlaubt keine Verstellung während der Startphase. Erfindungsgemäß ist kein rotierendes System für Relativphasensensierung notwendig. Es ist eine Zyl-1-Erkennung auch bei extrem verdrehter Nockenwellenphase möglich.
- (III) Es bestehen Vorteile gegenüber hochgenauen NW-Phasenstellern. Diese Steller berechnen die Relativphase aus der KW-Drehzahl und eigener Drehzahl. Die eigene Drehzahl ist hoch aufgelöst. Die KW-Drehzahl bestimmt damit auch die Güte der Relativphasenlage. Bei niedrigen Drehzahlen und bei der Drehzahl Null bestimmt die Genauigkeit der KW – heute z.B. ein Geberrad mit Information alle 6° KW – die Güte der Relativphasenlage. Die Genauigkeit einer Verstellung ist im Stillstand ist bis zu 6°KW falsch. Wenn die KW-Lücke gerade am KW-Sensor anliegt, ist sie bis zur Länge der Lücke falsch. Dies ist für einen Dekompressionsdirektstart unbrauchbar, da es zu einer falschen Luftfüllung führt.
- (IV) Wenn ein absoluter NW-Lagesensor vorhanden ist, also die NW-Lage bekannt ist, kann über den beschriebenen erfindungsgemäßen Relativphasensensor auch eine KW-Position im Stillstand detektiert werden, dies entspricht also einer Synchronisation von KW-NW bei Drehzahl Null.
- (V) Wenn kein absoluter NW-Lagesensor vorhanden ist, ist eine Erstsynchronisation auch mit einem nicht verriegelten NW-Steller möglich, als Vorteil gegenüber NW-Schnellstartgeberrädern.
- (I) The timing and thus the valve opening / closing times relative to the KW are well known at any time and require - unlike today - a rotating system with "few" edges per revolution. The inlet-closing time, which is important for the air filling, is more well-known than previously with the rotating concept. In the Miller or Atkinson combustion process, the filling is controlled over an earlier or later inlet close time. At an inlet close time of about 90 ° CA before ZOT, a 1 ° CA error makes a larger volume change than at 150 ° CA before ZOT. That is, a significantly higher accuracy of the NW phase position is required, this can be achieved with the relative NW phase sensor according to the invention.
- (II) There is an advantage over the hitherto known fast-starting gear wheels on the NW. These only work if the system is rigid, ie locked in one position, and then rotated. This does not allow adjustment during the starting phase. According to the invention, no rotating system for relative phase detection is necessary. It is a Zyl-1 detection possible even with extremely twisted camshaft phase.
- (III) There are advantages over highly accurate NW phasers. These actuators calculate the relative phase from the KW speed and its own speed. The own speed is high. The KW speed thus determines the quality of the relative phase position. At low speeds and at zero speed determines the accuracy of the KW - today, for example, a sensor wheel with information every 6 ° KW - the quality of the relative phase position. The accuracy of an adjustment is at standstill is up to 6 ° CA wrong. If the HC gap is just at the KW sensor, it is wrong up to the length of the gap. This is useless for a decompression direct start because it leads to a wrong air filling.
- (IV) If an absolute NW position sensor is present, that is to say the NW position is known, a KW position at standstill can also be detected via the described relative phase sensor according to the invention, this corresponds to a synchronization of KW-NW at zero speed.
- (V) If there is no absolute NW position sensor, initial synchronization is possible even with an unlocked NW positioner, as an advantage over NW quick start encoder wheels.
Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht in der Synchronisation von Kurbelwelle
Herkömmlicherweise wird wie folgt vorgegangen:
- – Es wird ein hydraulische Steller (VVT-H) verwendet, diese sind auf ca. 70° KW Verstellbereich begrenzt, da ansonsten die Leckage im Steller nicht serientauglich wäre.
- – Diese Versteller sind mit einem Verriegelungsstift ausgestattet, welcher die Relativphase während des Motorstarts auf einer bestimmten Phase hält.
- – Beim Start bewegt sich die
KW 12 und man kann dann über folgende Arten Synchronisieren: – Es liegt vor ein eindeutiger NW-Pegel in jeder der zwei KW-Lücken (720°KW). – Länge eines Segments auf dem NW-Geberrad mit typischerweise 3 bis 5 Zähnen mit unterschiedlicher Zahn-/Lückenlänge. Es sind teilweisemehr als 10 Zähne bekannt, dann aber äquidistant, es liegen also keine unterschiedlich langen Zähne/Lücken vor. - – Die so genannten NW-Schnellstartgeberräder zeichnen sich durch unterschiedlich lange Zähne und Lücken aus:
– An
der KW 10 werden die Zähne beim Start gezählt (6°KW beim60-2 Geberrad), Über die Anzahl Zähne kann bei konstanter Relativphase, also bei verriegelter Steller oder bei erfindungsgemäß über den Verstellwinkel, der jederzeit bekannt ist, die Länge jedes Segmentes am NW-Geberrad bestimmt werden. – Damit ist die KW-Position je nach Abstellposition bereits vor dem Erreichen der ersten KW-Lücke bekannt. - – Bei elektrischen Stellern (VVT-E) können größere Verstellbereiche abgedeckt werden.
- – Elektrische Steller, die ständig mitdrehen, wobei die Relativphase dabei über Drehzahldifferenz zur KW verstellt wird, haben unter anderem folgende Eigenschaften: – Sie haben vor allem beim Start durch die hohen NW-Wechselmomente sowie durch die großen Drehzahlgradienten das Problem, dass die Relativphase nicht konstant gehalten wird. – Sie müssen darüber hinaus zunächst einen Referenzanschlag anfahren, eil die Relativphase aus der Differenz KW-Drehzahl zu VVT-E-Drehzahl berechnet wird. – Sie können beim Start die Relativphase nicht konstant halten, somit ist keine verlässliche Synchronisation über Schnellstartgeberrad möglich.
- - A hydraulic actuator (VVT-H) is used, these are limited to an adjustment range of approx. 70 ° KW, otherwise the leakage in the actuator would not be suitable for series production.
- - These adjusters are equipped with a locking pin, which keeps the relative phase during the engine start on a certain phase.
- - When starting the KW moves
12 and you can then synchronize via the following ways: - There is a definite NW level in each of the two CW gaps (720 ° CA). - Length of a segment on the NW donor wheel with typically 3 to 5 teeth with different tooth / gap length. There are sometimes more than 10 teeth known, but then equidistant, so there are no different lengths of teeth / gaps. - - The so-called NW-Schnellstartgeberräder are characterized by different lengths of teeth and gaps: - At the
KW 10 the teeth are counted at the start (6 ° KW at60-2 The number of teeth can be determined at constant relative phase, ie at locked actuator or according to the invention on the adjustment, which is always known, the length of each segment on the NW-sensor wheel. - Thus, the KW position is known depending on the parking position before reaching the first KW gap. - - With electric actuators (VVT-E) larger adjustment ranges can be covered.
- - Electric actuators, which rotate constantly, the relative phase is adjusted over speed difference to KW, have among other things the following characteristics: - You have especially at the start by the high NW alternating torques and by the large speed gradients the problem that the relative phase is not is kept constant. - In addition, you must first approach a reference stop when the relative phase is calculated from the difference between the KW speed and the VVT-E speed. - You can not keep the relative phase at start constant, so no reliable synchronization via quick start encoder wheel is possible.
Demgegenüber ergeben sich folgende Vorteile bei der Erfindung:
Es kann eine Erstsynchronisation auch mit einem nicht verriegelten NW-Steller erfolgen, das ist vorteilhaft z.B. im Vergleich zu NW-Schnellstartgeberrädern.In contrast, there are the following advantages in the invention:
It can also be done with a non-locked NW-controller initial synchronization, which is advantageous, for example, compared to NW-Schnellstartgeberrädern.
In der schematischen Darstellung des Graphen
Die Spur
Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen relativen Phasensensor
Im Graphen
Für eine Erstsynchronisation – KW-Position und NW-Position sind unbekannt – benötigt man mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine der beiden nachfolgenden Konstellationen:
- (1) Es liegt vor eine der beiden KW-Lücken mit einer eindeutige NW-Pegelinformation in
Bezug auf Zahn 68 und Lücke69 desNockenwellengeberrades 66 , also high oder low inden Spuren 112 ,113 aus6 .Ein Zahn 68 und die gegenüberliegende Lücke69 am Nockenwellengeberrad 66 müssen mindestens so groß sein, wie der angestrebte Verstellbereich der Phasenlage derNockenwelle 10 . Bei einem Verstellbereich von zum Beispiel 140°KW ergeben sich 70°NW am Zahn 68 auf dem NW-Geberrad 66 und gegenüber eine 70° NW-Lücke 69 . Anordnung KW-Lücke zu Nockenwellenzahn 68 Halbmond muss entsprechend gewählt werden. - (2) Es liegt eine steigende/fallende NW-Flanke vor. Dann kann aus der bekannten relativen Phasenverstellung zwischen Nockenwelle
10 und Kurbelwelle12 und der Flanke auf die KW-Position geschlossen werden. Vorteilhaft ist dabei, dass die KW-Position schneller verfügbar ist. Dieser Vorteil kann sich positiv auswirken, wenn man kurz parkt und in dem Moment weiterfahren möchte, wenn gerade alle Steuergeräte deaktiviert wurden, das Fahrzeug also schläft. Dann wirkt sich die Synchronisation auf die Startzeit aus.
- (1) It is in front of one of the two KW gaps with a unique NW level information with respect to
tooth 68 andgap 69 of thecamshaft encoder wheel 66 , so high or low in thetracks 112 .113 out6 , Atooth 68 and theopposite gap 69 on thecamshaft sensor wheel 66 must be at least as large as the desired adjustment range of the phase angle of thecamshaft 10 , With an adjustment range of 140 ° KW, for example, 70 ° NW results on thetooth 68 on theNW encoder wheel 66 and opposite a 70 °NW gap 69 , Arrangement KW gap tocamshaft tooth 68 Crescent must be chosen accordingly. - (2) There is a rising / falling NW edge. Then, from the known relative phase adjustment between the
camshaft 10 andcrankshaft 12 and the flank to be closed to the KW position. It is advantageous that the KW position is available faster. This advantage can have a positive effect if you park for a short while and want to continue driving at the moment when all the ECUs have been deactivated, ie the vehicle is asleep. Then the synchronization affects the start time.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015225131.4A DE102015225131A1 (en) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | Camshaft adjusting device and engine control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102015225131.4A DE102015225131A1 (en) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | Camshaft adjusting device and engine control |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102015225131A1 true DE102015225131A1 (en) | 2017-06-14 |
Family
ID=58773186
Family Applications (1)
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DE102015225131.4A Withdrawn DE102015225131A1 (en) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | Camshaft adjusting device and engine control |
Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117589114A (en) * | 2024-01-16 | 2024-02-23 | 泰州市爱国机械有限公司 | Planetary gear shaft symmetry degree detection equipment and detection method thereof |
-
2015
- 2015-12-14 DE DE102015225131.4A patent/DE102015225131A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117589114A (en) * | 2024-01-16 | 2024-02-23 | 泰州市爱国机械有限公司 | Planetary gear shaft symmetry degree detection equipment and detection method thereof |
CN117589114B (en) * | 2024-01-16 | 2024-04-26 | 泰州市爱国机械有限公司 | Planetary gear shaft symmetry degree detection equipment and detection method thereof |
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