DE19957157A1 - Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Ventilsteuerung für eine BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Diese Ventilsteuerung ist für eine Brennkraftmaschine der Hubkolbenbauart mit mehreren Zylindern geeignet, bei der wenigstens eine Nockenwelle Ventile zur Gaswechselsteuerung in einem Brennraum der Brennkraftmaschine betätigt, wobei vorzugsweise ein Teil der Ventile in Abhängigkeit zumindest eines Parameters der Brennkraftmaschine bezüglich Hub durch mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Schaltelementen verstellbar ausgebildet sind. DOLLAR A Zur Überprüfung der Funktion eines oder mehrerer der Schaltelemente werden Meßwerte der Nockenwelle detektiert und bei definierten Abweichungen als Funktionssignal angezeigt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine bekannte Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, US 5,031,583, umfaßt eine
Nockenwelle mit Nocken unterschiedlichen Profils, die ein Einlaßventil oder ein Auslaßventil
betätigen. Zwischen den Nocken und den Ventilen sind Kipphebel vorgesehen, mit denen
unter Vermittlung von Kupplungselementen der Hub des jeweiligen Ventils beeinflußbar ist.
Darüber hinaus ist die Nockenwelle mit einem Phasensteller versehen, mit dem die
Steuerzeiten der Ventile veränderbar sind. Nachteilig bei dieser Ausführung ist, daß kein
Vorkehrungen getroffen sind, um die Funktion der Kupplungselemente zu überwachen.
Sinngemäß gilt dies auch für als mit Ventilen zusammenwirkende Schalttassen ausgebildete
Schaltelemente, EP 0515520 B1, einer Ventilsteuerung, mit denen in Verbindung von
unterschiedlichen Nocken einer Nockenwelle der Hub der Ventile variierbar ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, an einer Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen
Vorkehrungen zu treffen, um die Funktion von Schaltelementen, die zur Verstellung des
Hubes von die Gaswechselsteuerung bewirkenden Ventilen dienen, überprüfen zu können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß während des
Betriebs einer die Erfindung verwertenden Brennkraftmaschine Fehlfunktionen eines
Schaltelementes der Ventilsteuerung, die u. U. mechanische Schäden nach sich ziehen
können, als Funktionssignal feststellbar sind. Dies kann unter Einsatz von entsprechenden
Einrichtungen bei Kundendienstuntersuchungen oder mit fahrzeugfesten
Anzeigeeinrichtungen bspw. OBD (= On Board Diagnose) erfolgen. Als Meßwerte hierfür
eignen sich Drehschwingungssignale einer Nockenwelle der Ventilsteuerung; denn der
Drehschwingungsverlauf an einer Nockenwelle ändert sich bei unterschiedlichen
Ventilhüben aufgrund verschiedener Ventilkräfte signifikant. Daraus ergibt sich, daß die
Drehschwingungsspitzen der Nockenwelle dann ein gleichmäßiges Niveau erreichen, wenn
sämtliche Schaltelemente der Ventilsteuerung funktionsgerecht arbeiten. Bei etwaigen
Störungen eines oder mehrerer Schaltelemente ergibt sich an der Nockenwelle ein
veränderter Drehschwingungsverlauf - große und kleine Schwingungsspitzen wechseln sich
ab -, der über Hallgeber, Induktionsgeber, optische Geber oder dergl. detektierbar ist. Zur
Erzeugung des Funktionssignals können auch noch die Parameter Schaltzustand einer
Phasensteuerung einer Nockenwelle, Schaltzustand der Ventilhubschaltung, Drehzahl der
Nockenwelle und Öltemperatur des Schmieröls der Brennkraftmaschine mit herangezogen
werden.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend
näher beschrieben ist.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematisch dargestellte Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen
Ventilsteuerung,
Fig. 2 eine Teilansicht der Ventilsteuerung mit einem Schaltelement und einem
Nockenwellenversteller,
Fig. 3 ein erstes Diagramm, das die Erzeugung des erfindungsgemäßen Funktionssignal
verdeutlicht,
Fig. 4 ein zweites Diagramm entsprechend Fig. 3,
Fig. 5 ein drittes Diagramm entsprechend Fig. 3,
Fig. 6 ein Diagramm das Drehschwingungen einer Nockenwelle wiedergibt.
Eine Brennkraftmaschine 1 umfaßt mehrere Zylinder 2 und gegenüberliegende
Zylinderreihen 3 und 4, in denen die Zylinder vorgesehen sind. Jede Zylinderreihe 3 weist
ein Zylindergehäuse 5 und einen Zylinderkopf 6 auf. Der Zylinderkopf 6 ist pro Zylinder 2 mit
wenigstens einem Einlaßventil 7 und einem Auslaßventil 8 versehen, die Bestandteil einer
Ventilsteuerung 9 sind und zur Gaswechselsteuerung in einem Brennraum 10 des jeweiligen
Zylinders 2 dienen. Die Betätigung der Einlaßventile 7 und der Auslaßventile 8 wird
vermittels einer Einlaßnockenwelle 11 und einer Auslaßnockenwelle 12 bewerkstelligt,
wobei zwischen den Nockenwellen 11 und 12 und den Ventilen 7 und 8 Tassenstößel
13, 14 angeordnet sind. Zumindest die Tassenstößel 13, die mit den Einlaßventilen 7
zusammenwirken, sind als Schaltelemente 15 ausgeführt, mit denen der Hub der
Einlaßventile 7 variierbar bzw. umschaltbar ist. Hierzu sind je Einlaßventil 7 an der
Einlaßnockenwelle 11 unterschiedlichen Nocken 16 und 17 angebracht - Fig. 2 -. Dabei
bewirkt Nocken 16 einen maximalen Hub des Einlaßventils 7; Nocken 17 einen reduzierten
Hub. Darüber hinaus ist die Einlaßnockenwelle 11 mit einem Nockenwellenversteller 18
versehen, mit dem ihre relative Drehlage im Winkel α zur Auslaßnockenwelle 12
veränderbar ist. Damit können die Steuerzeiten der Einlaßventile 7 und der Auslaßventile 8
beeinflußt werden.
Die Drehlagenänderung der Einlaßnockenwelle 11 und die Hubumschaltung der
Schaltelemente 15 erfolgt z. B. in Abhängigkeit der Drehzahl und der Last -
Gaspedalstellung der Brennkraftmaschine 1. Zur Überprüfung der Funktion der
Schaltelemente 15 d. h., ob letztere die gleiche Schaltstellung - maximaler Hub oder
reduzierter Hub - aufweisen, werden Drehschwinungssignale Ds der Einlaßnockenwelle 11
als Meßwerte Mw detektiert und bei definierten Abweichungen als Funktionssignal Fs
angezeigt. Die aus den Drehschwingungssignalen Ds resultierenden Meßwerte Mw sind in
Fig. 6 dargestellt. Dabei gibt die Schwingungslinie 19 einen funktionsgerechten
Schwingungsverlauf mit den Linienabschnitten 20 und 21 wieder. Der Linienabschnitt 20
ergibt sich, wenn die Schaltelemente 15 mit reduziertem Hub arbeiten; der Linienabschnitt
21, wenn die Schaltelement mit maximalem Hub arbeiten. Die Drehschwingungsspitzen 22
und 23 der Linienabschnitte 20 und 21 weisen einen im wesentlichen gleichförmigen
Verlauf auf, was bedeutet, daß die Schaltelemente 15 gemäß konstruktiver Auslegung, also
ordnungsgemäß wirksam sind. Dagegen zeigt die Schwingungslinie 19' sowohl im
Linienabschnitt 20' wie auch im Linienabschnitt 21' von den normalen
Drehschwingungsspitzen 22' und 23' abweichende Drehschwingungsspitzen 24 und 25.
Letztere gehen auf Funktionsstörungen von einem oder mehreren Schaltelementen 15
zurück. Die Drehschwingungssignale bzw. Meßwerte Mw werden mittels eines Hallgebers
26 abgenommen, der der Einlaßnockenwelle 11 zugeordnet ist. Hierfür geeignet sind aber
auch Induktionsgeber, optische Geber et cetera.
In Fig. 3 wird eine Ausführung zur Erzeugung des Funktionssignals Fs veranschaulicht.
Dabei werden einer Auswerteelektronik 27 die Drehzahl n der Brennkraftmaschine,
Schaltzustand SchzVsZ3 der Ventilhubschaltung der Zylinderreihe 3, Meßwerte MwZ3 der
Einlaßnockenwelle 11 der Zylinderreihe 3, Schaltzustand SchzVsZ4 der Ventilhubschaltung
der Zylinderreihe 4 und Meßwerte MwZ4 der Einlaßnockenwelle 11' der Zylinderreihe 4
zugeführt. Diese Daten werden in der Auswerteelektronik 27 verarbeitet. Falls an den
Schaltelementen 15 Störungen auftreten werden diese an einer Anzeigevorrichtung 28 der
als Funktionssignal Fs abgebildet.
Aus Fig. 4 geht ein Diagramm hervor, bei dem das Funktionssignal Fs in einer
Auswerteelektronik 29 durch die Parameter Schaltzustand SchzNv des
Nockenwellenverstellers 18, Schaltzustand SchVs Ventilhubschaltung, Meßwerte Mw der
Einlaßnockenwelle 11 und Öltemperatur Töl der Brennkraftmaschine 1 gebildet wird. Dabei
wird der Schaltzustand SchzNv des Nockenwellenverstellers 18 an einem ersten
Magnetventil 30 abgenommen; der Schaltzustand SchzVs der Ventilhubschaltung an einem
zweiten Magnetventil 31. Die Meßwerte Mw der Einlaßnockenwelle 18 nimmt der Hallgeber
26 ab, der mit der Einlaßnockenwelle 11 zusammenwirkt. In der Auswerteelektronik 29
werden die Meßwerte Mw mit Sollmeßwerten MwSo verglichen und bilden die Grundlage
des Funktionssignals Fs.
Gemäß Fig. 5 werden die Einlaßnockenwellen 11 und 11' der Zylinderreihen 3 und 4 zur
Bildung des Funktionssignals Fs herangezogen d. h. sind Meßwerte MwZ3 der Zylinderreihe
3 und die Meßwerte MwZ4 Zylinderreihe 4 identisch arbeiten die Schaltelemente 15 im
vorgegebenen Rahmen. Bei Abweichungen erzeugt eine Auswerteelektronik 31 das
Funktionssignal Fs. Hierzu werden der Auswerteelektronik 31 folgende Parameter zugeführt
Schalzustand SchzNvZ3 und SchzNvZ4 der Nockenwellenversteller 18 der Zylinderreihen 3
und 4, Schaltzustand SchzVsZ3 und SchzVsZ4 der Ventilhubschaltungen der Zylinderreihen
3 und 4, Meßwerte MwZ3 und MwZ4 der Einlaßnockenwellen 11, 11' der Zylinderreihen 3
und 4 und Öltemperatur Töl der Brennkraftmaschine 1.
Claims (9)
1. Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine der Hubkolbenbauart mit mehreren
Zylindern, bei der wenigstens eine Nockenwelle Ventile zur Gaswechselsteuerung in
einem Brennraum der Brennkraftmaschine betätigt, wobei vorzugsweise ein Ventil in
Abhängigkeit zumindest eines Parameters der Brennkraftmaschine bezüglich Hub durch
mit der Nockenwelle zusammenwirkenden Schaltelementen verstellbar ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der Funktion eines oder mehrerer
Schaltelemente (15) Meßwerte (Mw) der Nockenwelle (Einlaßnockenwelle 11) detektiert
und bei definierten Abweichungen von einem oder mehreren festgelegten Werten als
Funktionssignal (Fs) angezeigt werden.
2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwerte (Mw) z. B.
die Parameter Drehschwingungssignale (Ds) der Nockenwelle (Einlaßnockenwelle 11)
verwendet werden.
3. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Funktionssignal (Fs) durch die Parameter Schaltzustand
(SchzNv) eines Nockenwellenverstellers (18), Schaltzustand (SchzVs) der
Ventilhubschaltung, Meßwerte (Mw) der Nockenwelle (Einlaßnockenwelle 11) und
Öltemperatur (Töl) des Schmieröls der Brennkraftmaschine (1) erzeugt wird.
4. Ventilsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter
Schaltzustand (SchzNw) Nockenwelle (Einlaßnockenwelle 11) von einem Magnetventil
(30) des Nockenwellenverstellers (18) abgenommen wird.
5. Ventilsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter
Schaltzustand (SchzVs) der Ventilhubschaltung von einem Magnetventil (31) des
Schaltelements abgenommen wird.
6. Ventilsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter Meßwerte
(Mw) der Nockenwelle (Einlaßnockenwelle 11) von einem Hallgeber (26),
Induktionsgeber, optischer Geber oder dergl. der Nockenwelle (Einlaßnockenwelle 11)
abgenommen wird.
7. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß vorzugsweise die Parameter Schaltzustand (SchzNv) des
Nockenwellenverstellers (18), Schaltzustand (SchzVs) der Ventilhubumschaltung,
Meßwerte (Mw) der Nockenwelle (Einlaßnockenwelle) 11 und Öltemperatur (Töl) der
Brennkraftmaschine (1) in einer Auswerteelektronik (z. B. 27) zum Funktionssignal (Fs)
verarbeitet werden.
8. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Funktionssignal (Fs) über Geräte erfolgt, die im Kraftfahrzeug
installiert und/oder unabhängig hiervon ausgebildet sind.
9. Verfahren zur Überprüfung der Funktion von einem oder mehreren Schaltelementen der
Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der
vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte
- - Detektierung einer Veränderung des Drehschwingungsverlaufs der Nockenwelle (Einlaßnockenwelle 11) vorzugsweise mittels des Hallgebers (26);
- - Weitergabe der Ergebnisse der Detektierung an eine Auswerteelektronik (z. B. 27);
- - Darstellung einer Funktionsabnormalität zumindest eines Schaltelementes (15) an einer Anzeigevorrichtung.
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