EP1914395A1 - Method to control an apparatus for variable timing of intake- and exhaust valves in a combustion engine - Google Patents

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EP1914395A1
EP1914395A1 EP08150439A EP08150439A EP1914395A1 EP 1914395 A1 EP1914395 A1 EP 1914395A1 EP 08150439 A EP08150439 A EP 08150439A EP 08150439 A EP08150439 A EP 08150439A EP 1914395 A1 EP1914395 A1 EP 1914395A1
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pressure
pressure medium
working
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Schaeffler KG
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • camshafts are used to actuate the gas exchange valves.
  • Camshafts are mounted in the internal combustion engine such that cams attached to them abut cam followers, for example cup tappets, drag levers or rocker arms. If a camshaft is rotated, the cams roll on the cam followers, which in turn actuate the gas exchange valves. Due to the position and the shape of the cams thus both the opening duration and the opening amplitude but also the opening and closing times of the gas exchange valves are set.
  • valve lift and valve opening duration should be variable, up to the complete shutdown of individual cylinders.
  • concepts such as switchable cam followers or electrohydraulic or electric valve actuations are provided.
  • it has been found to be advantageous to be able to influence the opening and closing times of the gas exchange valves during operation of the internal combustion engine.
  • it is particularly desirable to be able to influence the opening or closing times of the inlet or outlet valves separately, in order, for example, to adjust a defined valve overlap in a targeted manner.
  • the attitude the opening and closing times of the gas exchange valves in dependence on the current map range of the engine for example, the current speed or the current load
  • the specific fuel consumption can be lowered, the exhaust behavior positively influenced, the engine efficiency, the maximum torque and the maximum power can be increased.
  • each with a camshaft for the intake and the exhaust valves these can each be equipped with a camshaft adjuster.
  • the opening and closing times of the intake and exhaust valves can be shifted in time relative to one another and the valve overlaps can be adjusted in a targeted manner.
  • the seat of modern camshaft adjuster is usually located at the drive end of the camshaft.
  • the camshaft adjuster can also be arranged on an intermediate shaft, a non-rotating component or the crankshaft. It consists of a driven by the crankshaft, a fixed phase relation to this holding drive wheel, a driving connection with the camshaft standing output part and a torque transmitting from the drive wheel to the output part adjusting mechanism.
  • the drive wheel may be designed as a chain, belt or gear in the case of a not arranged on the crankshaft camshaft adjuster and is driven by means of a chain, a belt or a gear drive from the crankshaft.
  • the adjustment mechanism can be operated electrically, hydraulically or pneumatically.
  • hydraulically adjustable camshaft adjusters Two preferred embodiments of hydraulically adjustable camshaft adjusters are the so-called Axialkolbenversteller and Rotationskolbenversteller.
  • the drive wheel is connected to a piston and this with the output part via helical gears in combination.
  • the piston separates a cavity formed by the driven part and the drive wheel into two pressure chambers arranged axially relative to one another. If now one pressure chamber is acted upon by pressure medium while the other pressure chamber is connected to a tank, the piston shifts in the axial direction. The axial displacement of the piston is translated by the helical gears in a relative rotation of the drive wheel to the output part and thus the camshaft to the crankshaft.
  • a second embodiment of hydraulic phaser are the so-called rotary piston adjuster.
  • the drive wheel is rotatably connected to a stator.
  • the stator and a rotor are arranged concentrically with each other, wherein the rotor is positively, positively or materially, for example by means of a press fit, a screw or welded connection with a camshaft, an extension of the camshaft or an intermediate shaft connected.
  • a stator a plurality of circumferentially spaced cavities are formed which extend radially outward from the rotor.
  • the cavities are limited pressure-tight in the axial direction by side cover.
  • a wing connected to the rotor extends, dividing each cavity into two pressure chambers.
  • camshaft adjuster sensors detect the characteristics of the engine, such as the load condition and the speed. These data are supplied to an electronic control unit, which controls the supply and the outflow of pressure medium to the various pressure chambers after comparing the data with a characteristic field of the internal combustion engine.
  • one of the two counteracting pressure chambers of a cavity with a pressure medium pump and the other are connected to the tank in hydraulic camshaft adjusters.
  • the inlet of pressure medium to a chamber in conjunction with the flow of pressure medium from the other chamber moves the pressure chambers separating piston in the axial direction, whereby in Axialkolbenverstellern on the helical gears, the camshaft is rotated relative to the crankshaft.
  • Rotationskolbenverstellern is caused by the pressurization of a chamber and the pressure relief of the other chamber, a displacement of the wing and thus directly a rotation of the camshaft to the crankshaft.
  • both pressure chambers are either connected to the pressure medium pump or separated from both the pressure medium pump and the tank.
  • the control of the pressure medium flows to and from the pressure chambers by means of a control valve, usually a 4/3-proportional valve.
  • a valve housing is provided with one connection each for the pressure chambers (working connection), a connection to the pressure medium pump and at least one connection to a tank.
  • an axially displaceable control piston is arranged within the substantially hollow cylindrical valve housing.
  • the control piston can be brought by means of an electromagnetic actuator against the spring force of a spring element axially in any position between two defined end positions.
  • the control piston is further provided with annular grooves and control edges, whereby the individual pressure chambers can be optionally connected to the pressure medium pump or the tank.
  • a position of the control piston may be provided, in which the pressure medium chambers are separated from both the pressure medium pump and the pressure medium tank.
  • a standing in drive connection with the camshaft stator is rotatably mounted on a rotatably connected to a camshaft rotor.
  • the stator is formed with recesses open to the rotor.
  • side covers are provided, which limit the device.
  • the recesses are pressure sealed by the rotor, the stator and the side cover and thus form pressure chambers.
  • In the outer circumferential surface of the rotor axial grooves are introduced, in which wings are arranged which extend into the recesses. The wings are designed such that they divide the pressure chambers into two oppositely acting pressure chambers.
  • first and second pressure medium lines the pressure medium chambers can be filled with pressure medium. If a first pressure medium chamber filled with pressure medium, so also an end face of a locking pin is acted upon with pressure medium.
  • the corresponding pin is pressed into the receiving bore of the side cover and allows adjustment of the rotor relative to the stator in one direction.
  • the other groove in which the other Verrieglungspin still engages designed such that an adjustment of the rotor from the center position is made possible up to a maximum value. Accordingly, the adjustment of the rotor relative to the stator runs in the other direction.
  • the device is equipped with a compensating spring which is fixed at one end to the rotor and at the other end to the stator and compensates for the drag torque which the camshaft exerts on the rotor.
  • a control valve which serves to control the flow of pressure medium to the pressure chambers depending on the current load state of the internal combustion engine.
  • the control valve consists of an actuating unit, a substantially hollow cylindrical valve housing and a substantially hollow cylindrical control piston, which is received axially displaceable within the valve housing.
  • On the valve housing two working ports, an inlet and a drain port are formed.
  • the adjusting unit can be, for example, an electromagnet, which shifts the control piston against the force of a spring by applying a control current via a push rod.
  • the inlet connection is connected to one of the two working connections and the tank connection to the other working connection or the working connections are disconnected from the inlet or outlet connection.
  • pressure medium is supplied to a pressure chamber, while pressure medium flows out of the other pressure chamber, which causes a change in the phase position of the camshaft to the crankshaft.
  • a serious disadvantage of this control valve in conjunction with a camshaft adjuster with center-position locking is the fact that in the de-energized state of the pressure medium connection is connected to one of the two working ports. In the case of a malfunction of the actuator so pressure medium is directed to one of the two pressure chambers and at the same time to one of the two pins.
  • the camshaft adjuster depending on the configuration of the control valve, after failure of the actuator in one of twisted two maximum positions and held this phase position over the entire operation of the internal combustion engine.
  • the center position in which the camshaft adjuster is locked in a depressurized state of the device is selected such that the internal combustion engine has good starting and running properties in this phase position of the camshaft relative to the crankshaft, resulting in a maximum phase shift relative to the center position worse start and Running characteristics of the internal combustion engine.
  • the invention is therefore based on the object to avoid these disadvantages and thus to propose a method by which the camshaft can be brought relative to the crankshaft in a phase position in which the hydraulic actuator is in a position in which this is either locked or in it is automatically brought into the locked position during the first revolution of the camshaft upon restart, without a piston or wing abutting an end stop. Furthermore, a method is to be proposed, whereby the adjusting device is brought into the locked position when the parking position is not locked.
  • the Figures 1 and 2 show a hydraulic adjusting device 1a of a device 1 for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine.
  • the adjusting device 1a consists essentially of a stator 2 and a concentrically arranged rotor 3.
  • a drive wheel 4 is rotatably connected to the stator 2 and formed in the illustrated embodiment as a sprocket. Also conceivable are embodiments of the drive wheel 4 as a belt or gear.
  • the stator 2 is rotatably mounted on the rotor 3, wherein on the inner circumferential surface of the stator 2 in the illustrated embodiment, five circumferentially spaced recesses 5 are provided.
  • the recesses 5 are in the radial direction of the stator 2 and the rotor 3, in the circumferential direction of two side walls 6 of the stator 2 and in the axial direction by a first and a second side cover 7, 8 limited. Each of the recesses 5 is sealed pressure-tight manner in this way.
  • the first and second side covers 7, 8 are connected to the stator 2 by means of connecting elements 9, for example screws.
  • each vane groove 10 On the outer circumferential surface of the rotor 3 axially extending vane grooves 10 are formed, wherein in each vane groove 10, a radially extending vane 11 is arranged. In each recess 5, a wing 11 extends, wherein the wings 11 in the radial direction on the stator 2 and in the axial direction of the side covers 7, 8 abut. Each wing 11 divides a recess 5 in two mutually opposed pressure chambers 12, 13. In order to ensure a pressure-tight abutment of the wings 11 on the stator 2, 11 leaf spring elements 15 are mounted between the groove bases 14 of the wing grooves 10 and the wings, which the wing 11 in Apply a force to the radial direction.
  • first and second pressure medium lines 16, 17, the first and second pressure chambers 12, 13 are connected via a control valve, not shown, with a likewise not shown pressure medium pump or a tank, also not shown.
  • an actuator is formed, which allows a relative rotation of the stator 2 relative to the rotor 3. It is provided that either all the first pressure chambers 12 are connected to the pressure medium pump and all second pressure chambers 13 to the tank or the exact opposite configuration. If the first pressure chambers 12 are connected to the pressure medium pump and the second pressure chambers 13 are connected to the tank, then the first pressure chambers 12 expand at the expense of the second pressure chambers 13. This results in a displacement of the wings 11 in the circumferential direction, in the direction indicated by the first arrow 21. By moving the vanes 11, the rotor 3 is rotated relative to the stator 2.
  • the stator 2 is driven by the crankshaft by means of a chain drive (not shown) acting on its drive wheel 4.
  • the drive of the stator 2 by means of a Belt or gear drive.
  • the rotor 3 is non-positively, positively or materially, for example, by means of press fit or by a screw connection by means of a central screw, connected to a camshaft, not shown. From the relative rotation of the rotor 3 relative to the stator 2, as a result of the supply and discharge of pressure medium to and from the pressure chambers 12, 13, resulting in a phase shift between the camshaft and crankshaft.
  • the control times of the gas exchange valves of the internal combustion engine can thus be selectively varied.
  • the pressure medium lines 16, 17 are designed in the illustrated embodiment as substantially radially arranged bores extending from a central bore 22 of the rotor 3 to the outer circumferential surface.
  • a central valve not shown, can be arranged, via which the pressure chambers 12, 13 can be selectively connected to the pressure medium pump or the tank.
  • a pressure medium distributor within the central bore 22, which connects the pressure medium lines 16, 17 via pressure medium channels and annular grooves with the terminals of an externally mounted control valve.
  • the substantially radially extending side walls 6 of the recesses 5 are provided with formations 23 which extend in the circumferential direction in the recesses 5.
  • the formations 23 serve as a stop for the wings 11 and ensure that the pressure chambers 12, 13 can be supplied with pressure medium, even if the rotor 3 occupies one of its two extreme positions relative to the stator 2, in which the wings 11 on one of the side walls. 6 issue.
  • the rotor 3 With insufficient supply of pressure medium of the device 1, for example during the starting phase of the internal combustion engine, the rotor 3 is due to the alternating and drag torque which exerts the camshaft on this uncontrolled relative to the stator 2 moves.
  • the alternating moments which exerts the camshaft on the rotor 3 to a swinging back and forth of the rotor 3 and thus the wing 11 in the recesses 5, until at least one of the pressure chambers 12, 13 is completely filled with pressure medium. This leads to greater wear and noise developments in the device 1.
  • Each locking element 24 consists of a cup-shaped piston 26, which is arranged in an axial bore 25 of the rotor 3.
  • the piston 26 is acted upon by a spring 27 in the axial direction with a force.
  • the spring 27 is supported in the axial direction on the one side on a venting element 28 and is disposed with its axial end facing away from inside the pot-shaped executed piston 26.
  • a link 29 is formed such that the rotor 3 can be locked relative to the stator 2 in a position corresponding to the position during the start of the internal combustion engine.
  • the piston 26 are urged in insufficient supply of pressure medium of the device 1 by means of the springs 27 in the scenes 29.
  • means are provided to push the piston 26 with sufficient supply of the device 1 with pressure medium in the axial bores 25 and thus cancel the lock. This is usually accomplished with pressure medium, which is passed through pressure medium lines, not shown, into a recess 30, which is formed on the cover-side end face of the piston 26.
  • a center position of the wings 11 between the respective side walls 6, a locking of the hydraulic actuator 1a can be accomplished in this position by the use of two locking elements 24 and adapted scenes 29.
  • the venting element 28 is provided with axially extending grooves, along which the pressure medium can be directed to a bore in the second side cover 8.
  • FIG. 8 shows a device 101 for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine of the prior art.
  • This consists of a hydraulic actuator 102 and a control valve 103rd
  • the adjusting device 102 consists of a pressure chamber 104, which is subdivided by a displaceable element 105 into two counteracting pressure chambers 106, 107.
  • the displaceable element 105 is non-rotatably connected to the camshaft or the crankshaft, while the other component is non-rotatably connected to the pressure chamber 104.
  • the displaceable element 105 is immovably connected to two scenes 108, 109.
  • 110 and 111 respectively denotes a locking pin, wherein these are fixedly mounted to the pressure chamber 104.
  • Each link 108, 109 is each associated with a Verrieglungspin 110, 111.
  • the locking pins 110, 111 can move with the element 105 and the scenes 108, 109 may be formed in a stationary to the pressure chamber 104 component.
  • the control valve 103 consists of an actuating unit 112, a first spring element 113 and a valve body 114.
  • the actuating unit 112 may be designed, for example, in the form of an electric or hydraulic actuating unit 112. In the following, without limitation of generality, an electric actuator 112 is assumed, which is designed as an electromagnet.
  • On the valve body 114 a first working port A, a second working port B, an inflow port P and a drain port T are formed on the valve body 114.
  • the first working port A is connected via a first pressure medium line 115 to the first pressure chamber 106 and the second working port B via a second pressure medium line 116 with the second pressure chamber 107 in connection.
  • the outlet connection T is connected to a pressure medium reservoir 117.
  • the inlet port P is pressurized with pressure medium.
  • the first link 108 is in communication with the first pressure medium line 115.
  • the second link 109 is connected via a fourth pressure medium line 122 in connection with the second pressure medium line 116.
  • the first and second link 108, 109 are each as a groove formed, wherein the dimension thereof in the direction of movement of the movable member 105 is greater than that of the respective Verrieglungspins 110, 111. Both locking pins 110, 111 engage in the illustrated center position of the displaceable element 105 in the respective link 108, 109 and are in the direction of the movable member 105 disposed at one end of the respective groove.
  • the valve against the spring force of the first spring element 113 in a second, a third and a fourth control position 130, 131, 132 are brought. If the valve is located in the second control position 130, which is the case for low to no energization of the setting unit 112, the second working connection B is connected exclusively to the inflow connection P and the first working connection A is connected exclusively to the outflow connection T. If the valve is in the third control position 131, which is the case with low to medium energization of the setting unit 112, both working connections A, B are connected neither to the inlet connection P nor to the outlet connection T. Alternatively it can be provided that both working ports A, B are connected exclusively to the inlet port P to compensate for leakage losses. If the valve is in the fourth control position 132, which is the case with average to maximum current supply of the actuating unit 112, the first working port A is connected exclusively to the inflow port P and the second working port B is connected exclusively to the outflow port T.
  • the control valve 103 is brought into the second control position 130 by an adjustment of the movable element 105 in the direction of late, characterized by the second arrow 126, too to reach.
  • Pressure medium is passed from the inlet port P via the second working port B and the second pressure medium line 116 to the second pressure chamber 107.
  • 122 pressure medium is passed into the second gate 109 via the fourth pressure medium line.
  • the second locking pin 111 is urged against the force of a second spring 129 from the second link 109.
  • the first pressure chamber 106 is connected to the pressure medium reservoir 117 via the first pressure medium line 115 and the discharge port T.
  • the movable element 105 is displaced in the direction of late.
  • the first and the second gate 108, 109 are also moved late.
  • the first locking pin 110 moves within the first link 108, while the second locking pin 111 is located outside of the second link 109.
  • the control valve 103 is brought into the third control position 131. Both working ports A, B are connected neither to the supply P nor to the drain port T. There is no inflow or outflow of pressure medium to or from the pressure chambers 106, 107 instead and the phase position ⁇ is kept constant.
  • the control valve 103 is brought into the fourth control position 132.
  • Pressure medium is passed from the inlet port P via the first working port A and the first pressure medium line 115 to the first pressure chamber 106.
  • pressure medium is conducted into the first slide 108 via the third pressure medium line 121.
  • the first locking pin 110 is urged against the force of a first spring 127 from the first link 108.
  • the second pressure chamber 107 is connected via the second pressure medium line 116 and the discharge port T to the pressure medium reservoir 117.
  • the movable element 105 is displaced in the direction of early.
  • the first and second scenery 108, 109 are also moved early.
  • the second locking pin 111 moves within the second gate 109, while the first locking pin 110 is outside the first link 108.
  • the other locking pin 110, 111 is acted upon by pressure medium so that it is outside the gate 108, 109.
  • the movement is limited only by the latched locking pin 110, 111.
  • the hydraulic actuator 102 in the in FIG. 8 shown middle position and the device 101 is not supplied with sufficient pressure medium, which is the case for example when starting the internal combustion engine, then both locking pins are engaged in 110, 111 in the respective link 108, 109.
  • the locking pins 110, 111 are arranged and the scenes 108, 109 designed such that the Verrieglungspins 110, 111 are located at the ends of the scenes 108, 109 which are furthest apart.
  • the movable element 105 is fixed relative to the pressure chamber 104.
  • the locking pins 110, 111 may be at the ends of the scenes 108, 109 that are closest to each other.
  • the first slide 108 would have to be acted upon by the second pressure medium line 116 and the second slide 109 by the first pressure medium line 115 with pressure medium.
  • an action on the scenes 108, 109 via the respective pressure chamber 106, 107 for example by means of a worm groove.
  • the actuator 112 of the control valve 103 fails, the power supply is interrupted, for example, by a defect in the electromagnet or the power connections, the control valve 103 is set in the second control position 130. As a result, the second locking pin 111 is unlocked and the camshaft is retarded relative to the crankshaft. This has the consequence that the starting and running characteristics of the internal combustion engine, which in the in FIG. 8 center position are optimal, deteriorate.
  • the schematically illustrated hydraulic adjusting device 102 may be, for example, an axial piston adjuster or a rotary piston adjuster.
  • the pressure chamber 104 corresponds to the recesses 5 FIG. 1
  • the movable member 105 the wings 11.
  • the locking pins 110, 111 may in the embodiment of FIG. 1 either in a side cover of the rotary piston adjuster or in the rotor of the rotary piston adjuster within a bore, preferably a blind hole.
  • the respective scenes 108, 109 are formed in the respective other component.
  • FIG. 4 is a device 101 according to the invention schematically, analog FIG. 8 represented. This is mostly with the in FIG. 8 shown identical, which is why the same reference numerals have been used for the same components.
  • the difference of the device 101 according to the invention is that the control valve 103 additionally has a first control position 140.
  • the first control position 140 is activated when the actuator 112 assumes a state corresponding to a low to no energization.
  • the first spring element 113 ensures in this case that the first control position 140 is reached. In this position, neither the first nor the second working port A, B is connected to the inlet port P.
  • either the first or the second working port A, B can now be connected to the discharge port T, while the respective other working port A, B is not connected to the discharge port T communicates.
  • the first and the second working port A, B communicate neither with the inlet port P nor with the outlet port T or both working ports A, B communicate exclusively with the outlet port T.
  • the control valve 103 also has the in FIG.
  • the actuator 112 occupied becomes.
  • the control valve 103 automatically enters the first control position 140, wherein the switching valve 103 holds this position until the repair of the actuator 112 and their power supply.
  • the movable member 105 is moved regardless of its position on switching off the internal combustion engine due to the drag and alternating torques in the middle position due to the insufficient pressure medium supply.
  • FIGS. 5a to 5d show exemplarily a valve body 114 of a control valve 103 of a device according to the invention 101.
  • the valve body 114 consists of a valve housing 141 and a control piston 142.
  • the valve housing 141 is designed substantially hollow cylindrical, wherein in the Outer shell surface three axially spaced annular grooves 143, 144, 145 are formed.
  • Each of the annular grooves 143 to 145 is a port of the valve, wherein the axially outer annular grooves 143, 145, the working ports A, B and the middle annular groove 144, the inlet port P.
  • a drain port T is through an opening in an end face of the valve housing 141 executed.
  • Each of the annular grooves 143 to 145 is connected to the inner of the valve housing 141 via first radial openings 146.
  • a substantially hollow cylindrical executed control piston 142 is arranged axially displaceable.
  • the control piston 142 is acted upon by a second spring element 147 on one end face and by a push rod 148 of the setting unit 112 on the opposite end face.
  • the control piston 142 can be moved against the force of the second spring element 147 in an arbitrary position between a first and a second end stop 149, 150.
  • the control piston 142 is provided with a first and a second annular web 151, 152.
  • the outer diameter of the annular ribs 151, 152 are adapted to the inner diameter of the valve housing 141. Furthermore, in the control piston 142 between the frontal end, on which engages the push rod 148, and the second annular web 152 second radial openings 146 a formed, whereby the interior of the control piston 142 is in communication with the interior of the valve housing 141.
  • the first and the second annular web 151, 152 are formed and arranged on the outer circumferential surface of the control piston 142, that control edges 153 to 156 in dependence on the position of the control piston 142 relative to the valve housing 141, a connection between the inlet port P and the working ports A, B.
  • the outer diameter of the control piston 142 is made smaller in the areas between the push rod 148 and the second annular rib 152 and between the first annular rib 151 and the second annular rib 152 than the inner diameter of the valve housing 141.
  • a fourth annular groove 157 is formed between the first and the second annular rib 151, 152 .
  • a third annular ridge 158 is formed.
  • the outer diameter of the third annular web 158 is adapted to the inner diameter of the valve housing 141.
  • the third annular web 158 is positioned such that in the first control position 140 of the control valve 103 it blocks the connection between the feed port P and the second working port B.
  • FIG. 5a shows the first control position 140 of the control valve 103, in which the control piston 142 is acted upon by the actuating unit 112 via the push rod 148 with a force between a minimum force and a small F 1 .
  • the connection between the inlet connection P and the second working connection B is blocked by the third annular web 158 and the connection between the inlet connection P and the first working connection A through the first annular web 151.
  • connection between the second working port B and the discharge port T is blocked by means of the second annular web 152, while pressure fluid can flow from the first working port A to the discharge port T. Since the pressure medium flow to both locking pins 110, 111 and to both pressure chambers 106, 107 is blocked, no active adjustment can take place in the first control position 140. By the connection of the first pressure chamber 106 with the reservoir 11, this is emptied.
  • This control position corresponds to a configuration of the control valve 103 in which the actuator 112 is de-energized and consequently the control piston 142 is displaced by means of the second spring element 147 to the first end stop 149, the displacement is thus zero.
  • the valve is when the actuator 112 is defective or their power supply is interrupted.
  • FIG. 5b shows the second control position 130 of the control valve 103, in which the control piston 142 is acted upon by the adjusting unit 112 via the push rod 148 with a force between a small force F 1 and an average force F 2 , wherein F 2 > F 1 .
  • the control piston 142 is displaced by a distance S 1 to S 2 from the push rod-side first end stop 149, S 2 > S 1 .
  • the first ring land 151 further blocks the connection between the first working port A and the inflow port P while still allowing pressure fluid to flow from the first working port to the drain port T.
  • the second annular rib 152 blocks the connection between the second working port B and the drain port T, while both the second and the third annular ribs 152, 158 release a connection between the inflow port P and the second working port B.
  • pressure medium is supplied via the second working port B, the second and fourth pressure medium line 116, 122 of the second pressure chamber 107 and the second link 109, whereby the second locking pin 111 is unlocked and the hydraulic adjusting device 102 retards the direction.
  • pressure medium flows from the first pressure chamber 106 via the first pressure medium line 115 to the first working port A and from there to the discharge port T.
  • FIG. 5c shows the third control position 131 of the control valve 103, in which the control piston 142 is acted upon by the adjusting unit 112 via the push rod 148 with a force between a middle F 2 and a large force F 3 , wherein F 3 > F 2 .
  • the control piston 142 is displaced by a distance S 2 to S 3 from the push rod-side first end stop 149, S 3 > S 2 .
  • the first and the second annular web 151, 152 block the connections between the working ports A, B and the inlet port P and the connections between the working ports A, B and the drain port T.
  • This position of the control valve 103 is neither pressure means supplied to the pressure chambers 106, 107, nor can pressure fluid from the pressure chambers 106, 107 flow away.
  • This control position thus corresponds to a holding position in which the phase angle ⁇ between the camshaft and the crankshaft is kept constant.
  • FIG. 5d shows the fourth control position 132 of the control valve 103, in which the control piston 142 is acted upon by the adjusting unit 112 via the push rod 148 with a force between a large force F 3 and a maximum force F 4 , wherein F 4 > F 3 .
  • the control piston 142 is displaced by a distance S 3 to S 4 from the push rod-side first end stop 149, S 4 > S 3 .
  • the first ring land 151 blocks communication between the first work port A and the drain port T, while the communication between the port port P and the first work port A is released from both the first ring land 151 and the third land land 158.
  • connection between the inlet connection P and the second working connection B is blocked by the second annular web 152, while pressure medium can reach the interior of the control piston 142 and from there to the discharge connection T via the second working connection B and the second radial openings 146a.
  • the control valve 103 pressure medium from the second pressure chamber 107 via the second pressure medium line 116 to the second working port B and from there to the drain port T is passed.
  • the first pressure medium line 115 and the third pressure medium line 121 pressure medium to the first pressure chamber 106 and the first slide 108 passed.
  • the first locking pin 110 is unlocked and the hydraulic actuator 102 moves to early.
  • FIG. 6 represents the volume flow from the inlet port T to the pressure chambers 106, 107 as a function of the duty cycle of the actuator 112.
  • the actuator 112 may be supplied with a voltage, wherein either zero volts or a maximum value is applied.
  • the duty cycle indicates the proportion of the time in which the maximum value of the voltage is present at the setting unit 112. The higher the duty cycle, the higher the force exerted by the actuator 112 via the push rod 148 on the control piston 142.
  • the duty cycle is a measure of the displacement of the spool 142 within the valve housing 141 relative to the first end stop 149. In a first region in which the duty cycle lies between zero and a first value TV 1, the control valve 103 assumes the first control position 140.
  • the control valve 103 In this control position 140, the connections between the inlet connection P and the working connections A, B are blocked, the volume flow is apart from leakage flows 0. If the duty cycle lies between a first value TV 1 and a second value TV 2, the control valve 103 is in the second control position 130. Pressure medium can reach the second working port B from the inlet port P, while the connection between the inlet port P and the first working port A Is blocked. The volumetric flow increases steadily as the duty cycle increases from a first value TV 1 to a third value TV 3, while when increasing further up to the second value TV 2 it steadily decreases and finally near the value TV 2 it is close to zero.
  • only the area between TV3 and TV2 is used for the second control position 130.
  • duty cycles which are in this range are referred to below as the hold duty ratio, the duty cycle is the volume flow almost zero.
  • This area corresponds to the third control position 131 of the control valve 103, in which both working ports A, B are not in connection with the inlet port P.
  • the volume flow from the feed port P to the pressure chamber 106, 107 initially increases steadily.
  • the volume flow can rise steadily up to a duty factor of 100%, or, for design reasons, can go through a maximum.
  • This area corresponds to the fourth control position 132 of the control valve 103, is conducted in the pressure medium from the inlet port P to the first working port A, while the connection between the inlet port P and the second working port B is blocked.
  • the device 101 of the invention allows for intact actuator 112 locking the hydraulic actuator 102 in the center position when switching off the internal combustion engine or a positioning of the hydraulic actuator 102 such that upon restart of the internal combustion engine, the hydraulic actuator 102 is brought into the center position and locked there.
  • This has the advantage that during the starting operation, in which the device 101 is not yet sufficiently filled with pressure medium, the hydraulic adjusting device 102 is securely locked in the center position, whereby a striking of the displaceable element 105 is avoided on a side wall of the pressure chamber 104, whereby increased wear and noise is avoided.
  • the hold duty ratio is determined by the engine control unit as standard and stored in a memory unit.
  • the difference angles Y 1 , Y 2 and Y 3 are stored permanently in a memory unit.
  • TV ⁇ 2 TV holding - Y ⁇ 2 .
  • TV ⁇ 3 TV holding - Y ⁇ Third
  • a second way is to have TV1 and TV2, optionally after each restart, determined by the engine control unit and store in the map.
  • the camshaft angle signals and crankshaft angle signals can be used.
  • the relative phase angle of the two waves and the temporal change of the phase position can be used for this purpose.
  • the following method can be used.
  • a ramp of the duty cycle of 0% is increased.
  • the value TV1 is reached when an adjustment operation starts (at this point, one of the pressure chambers 106, 107 and a lock pin 110, 111 is pressurized and the hydraulic actuator is displaced, which can be detected via camshaft angle sensors and crankshaft angle sensors).
  • the value TV3 is reached when a maximum adjustment speed is exceeded.
  • TV2 is reached when the phase position is kept constant.
  • the determined values are then stored in a memory.
  • FIG. 7 shows a flowchart of a method for controlling the device 101 according to the invention during a stopping operation of the internal combustion engine, by which the hydraulic adjusting device 102 is brought into a position in which it is either locked or in a position after the stop of the internal combustion engine the restart of the internal combustion engine is moved directly to the center position and locked there.
  • the rotational speed n > zero.
  • the phase angle ⁇ between the camshaft and the crankshaft is brought by means of the control valve 103 in a Abstellphasenlage, which differs by a defined amount X of the locking phase position ⁇ center .
  • the parking phase situation is for a device 101, which is executed without compensation spring, relative to the locking phase position ⁇ middle shifted early.
  • the parking phase is relative to the locking phase position ⁇ center shifted late. If the predetermined Abstellphasenlage is reached, the ignition is turned off and the value of the duty cycle is set such that this phase ⁇ is held securely.
  • the duty cycle is therefore between TV 2 and 100%, in the case of a Abstellphasenlage which is relative to the Verrieglungsphasenlage ⁇ center moved late between TV 4 and TV3.
  • This duty cycle is maintained until the speed sensors report zero speed.
  • the set duty cycle is held for a certain period Y before finally the actuator 112 is kept de-energized.
  • the hydraulic actuator 102 is now either automatically due to the last revolution of the crankshaft, in the locked state or in a position in which it is automatically and immediately driven into the locked position by either the drag torque of the camshaft or the torque of the compensation spring when starting the internal combustion engine.
  • FIG. 3 shows a flowchart of a method for starting an internal combustion engine with a device 101 according to the invention, by which it is ensured that a pre-existing or made during the first revolution of the crankshaft lock of the movable member 105 is held until the oil pressure within the internal combustion engine to a Value that is needed for safe operation of the device 101 becomes.
  • the value of the duty cycle is kept between zero% and the value TV 1.
  • Exceeds the oil pressure p the predetermined pressure the device 101 goes into controlled operation and the duty cycle is adjusted depending on the load condition of the machine between TV 3 and 100%.

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Abstract

The method is for the control of a device to change the gas exchange valve timings of an internal combustion engine during the engine's stopping process, whereby a control valve can be brought into four control positions by means of an adjusting device. The method entails starting and stopping a defined phase position, switching off the ignition, adjusting a second or fourth control position to maintain the phase position until a RPM sensor records zero RPM, detecting of the RPM through the RPM sensor, maintaining the control positions for a predefined time span, and deactivating the adjusting device after the time span has elapsed.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for controlling a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

In Brennkraftmaschinen werden zur Betätigung der Gaswechselventile Nockenwellen eingesetzt. Nockenwellen sind in der Brennkraftmaschine derart angebracht, dass auf ihnen angebrachte Nocken an Nockenfolgern, beispielsweise Tassenstößeln, Schlepphebeln oder Schwinghebeln, anliegen. Wird eine Nockenwelle in Drehung versetzt, so wälzen die Nocken auf den Nockenfolgern ab, die wiederum die Gaswechselventile betätigen. Durch die Lage und die Form der Nocken sind somit sowohl die Öffnungsdauer als auch die Öffnungsamplitude aber auch die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile festgelegt.In internal combustion engines, camshafts are used to actuate the gas exchange valves. Camshafts are mounted in the internal combustion engine such that cams attached to them abut cam followers, for example cup tappets, drag levers or rocker arms. If a camshaft is rotated, the cams roll on the cam followers, which in turn actuate the gas exchange valves. Due to the position and the shape of the cams thus both the opening duration and the opening amplitude but also the opening and closing times of the gas exchange valves are set.

Moderne Motorkonzepte gehen dahin, den Ventiltrieb variabel auszulegen. Einerseits sollen Ventilhub und Ventilöffnungsdauer variabel gestaltbar sein, bis hin zur kompletten Abschaltung einzelner Zylinder. Dafür sind Konzepte wie schaltbare Nockenfolger oder elektrohydraulische oder elektrische Ventilbetätigungen vorgesehen. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, während des Betriebs der Brennkraftmaschine Einfluss auf die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile nehmen zu können. Dabei ist es insbesondere wünschenswert auf die Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Einlass- bzw. Auslassventile getrennt Einfluss nehmen zu können, um beispielsweise gezielt eine definierte Ventilüberschneidung einzustellen. Durch die Einstellung der Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Gaswechselventile in Abhängigkeit vom aktuellen Kennfeldbereich des Motors, beispielsweise von der aktuellen Drehzahl bzw. der aktuellen Last, können der spezifische Treibstoffverbrauch gesenkt, das Abgasverhalten positiv beeinflusst, der Motorwirkungsgrad, das Maximaldrehmoment und die Maximalleistung erhöht werden.Modern engine concepts go to design the valve train variable. On the one hand, valve lift and valve opening duration should be variable, up to the complete shutdown of individual cylinders. For this purpose, concepts such as switchable cam followers or electrohydraulic or electric valve actuations are provided. Furthermore, it has been found to be advantageous to be able to influence the opening and closing times of the gas exchange valves during operation of the internal combustion engine. In this case, it is particularly desirable to be able to influence the opening or closing times of the inlet or outlet valves separately, in order, for example, to adjust a defined valve overlap in a targeted manner. By the attitude the opening and closing times of the gas exchange valves in dependence on the current map range of the engine, for example, the current speed or the current load, the specific fuel consumption can be lowered, the exhaust behavior positively influenced, the engine efficiency, the maximum torque and the maximum power can be increased.

Die beschriebene Variabilität der Ventilsteuerzeiten wird durch eine relative Änderung der Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle erreicht. Dabei steht die Nockenwelle meist über einen Ketten-, Riemen-, Zahnradtrieb oder gleichwirkende Antriebskonzepte in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle. Zwischen dem von der Kurbelwelle angetriebenen Ketten-, Riemen- oder Zahnradtrieb und der Nockenwelle ist eine Vorrichtung zur Änderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, im folgenden auch Nockenwellenversteller genannt, angebracht, die das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle überträgt. Dabei ist diese Vorrichtung derart ausgebildet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine die Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle sicher gehalten und, wenn gewünscht, die Nockenwelle in einem gewissen Winkelbereich gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden kann.The described variability of the valve timing is achieved by a relative change in the phase angle of the camshaft to the crankshaft. The camshaft is usually via a chain, belt, gear drive or equivalent drive concepts in drive connection with the crankshaft. Between the driven by the crankshaft chain, belt or gear drive and the camshaft, a device for changing the timing of an internal combustion engine, hereinafter also called camshaft adjuster, mounted, which transmits the torque from the crankshaft to the camshaft. In this case, this device is designed such that during operation of the internal combustion engine, the phase angle between the crankshaft and camshaft securely held and, if desired, the camshaft can be rotated in a certain angular range relative to the crankshaft.

In Brennkraftmaschinen mit je einer Nockenwelle für die Einlass- und die Auslassventile können diese mit je einem Nockenwellenversteller ausgerüstet werden. Dadurch können die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile zeitlich relativ zueinander verschoben und die Ventilüberschneidungen gezielt eingestellt werden.In internal combustion engines, each with a camshaft for the intake and the exhaust valves, these can each be equipped with a camshaft adjuster. As a result, the opening and closing times of the intake and exhaust valves can be shifted in time relative to one another and the valve overlaps can be adjusted in a targeted manner.

Der Sitz moderner Nockenwellenversteller befindet sich meist am antriebsseitigen Ende der Nockenwelle. Der Nockenwellenversteller kann aber auch auf einer Zwischenwelle, einem nicht rotierenden Bauteil oder der Kurbelwelle angeordnet sein. Er besteht aus einem von der Kurbelwelle angetriebenen, eine feste Phasenbeziehung zu dieser haltenden Antriebsrad, einem in Antriebsverbindung mit der Nockenwelle stehenden Abtriebsteil und einem das Drehmoment vom Antriebsrad auf das Abtriebsteil übertragenden Verstellmechanismus. Das Antriebsrad kann im Fall eines nicht an der Kurbelwelle angeordneten Nockenwellenverstellers als Ketten-, Riemen- oder Zahnrad ausgeführt sein und wird mittels eines Ketten-, eines Riemen- oder eines Zahnradtriebs von der Kurbelwelle angetrieben. Der Verstellmechanismus kann elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben werden.The seat of modern camshaft adjuster is usually located at the drive end of the camshaft. The camshaft adjuster can also be arranged on an intermediate shaft, a non-rotating component or the crankshaft. It consists of a driven by the crankshaft, a fixed phase relation to this holding drive wheel, a driving connection with the camshaft standing output part and a torque transmitting from the drive wheel to the output part adjusting mechanism. The drive wheel may be designed as a chain, belt or gear in the case of a not arranged on the crankshaft camshaft adjuster and is driven by means of a chain, a belt or a gear drive from the crankshaft. The adjustment mechanism can be operated electrically, hydraulically or pneumatically.

Zwei bevorzugte Ausführungsformen hydraulisch verstellbarer Nockenwellenverstellern stellen die sogenannten Axialkolbenversteller und Rotationskolbenversteller dar.Two preferred embodiments of hydraulically adjustable camshaft adjusters are the so-called Axialkolbenversteller and Rotationskolbenversteller.

Bei den Axialkolbenverstellern steht das Antriebsrad mit einem Kolben und dieser mit dem Abtriebsteil jeweils über Schrägverzahnungen in Verbindung. Der Kolben trennt einen durch das Abtriebsteil und das Antriebsrad gebildeten Hohlraum in zwei axial zueinander angeordnete Druckkammern. Wird nun die eine Druckkammer mit Druckmittel beaufschlagt, während die andere Druckkammer mit einem Tank verbunden wird, so verschiebt sich der Kolben in axialer Richtung. Die axiale Verschiebung des Kolbens wird durch die Schrägverzahnungen in eine relative Verdrehung des Antriebsrades zum Abtriebsteil und damit der Nockenwelle zur Kurbelwelle übersetzt.In the Axialkolbenverstellern the drive wheel is connected to a piston and this with the output part via helical gears in combination. The piston separates a cavity formed by the driven part and the drive wheel into two pressure chambers arranged axially relative to one another. If now one pressure chamber is acted upon by pressure medium while the other pressure chamber is connected to a tank, the piston shifts in the axial direction. The axial displacement of the piston is translated by the helical gears in a relative rotation of the drive wheel to the output part and thus the camshaft to the crankshaft.

Eine zweite Ausführungsform hydraulischer Nockenwellenversteller sind die sogenannten Rotationskolbenversteller. In diesen ist das Antriebsrad drehfest mit einem Stator verbunden. Der Stator und ein Rotor sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei der Rotor kraft-, form- oder stoffschlüssig, beispielsweise mittels eines Presssitzes, einer Schraub- oder Schweißverbindung mit einer Nockenwelle, einer Verlängerung der Nockenwelle oder einer Zwischenwelle verbunden ist. Im Stator sind mehrere, in Umfangsrichtung beabstandete Hohlräume ausgebildet, die sich ausgehend vom Rotor radial nach außen erstrecken. Die Hohlräume sind in axialer Richtung durch Seitendeckel druckdicht begrenzt. In jeden dieser Hohlräume erstreckt sich ein mit dem Rotor verbundener Flügel, der jeden Hohlraum in zwei Druckkammern teilt. Durch gezieltes Verbinden der einzelnen Druckkammern mit einer Druckmittelpumpe bzw. mit einem Tank kann die Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle eingestellt bzw. gehalten werden.A second embodiment of hydraulic phaser are the so-called rotary piston adjuster. In these, the drive wheel is rotatably connected to a stator. The stator and a rotor are arranged concentrically with each other, wherein the rotor is positively, positively or materially, for example by means of a press fit, a screw or welded connection with a camshaft, an extension of the camshaft or an intermediate shaft connected. In the stator, a plurality of circumferentially spaced cavities are formed which extend radially outward from the rotor. The cavities are limited pressure-tight in the axial direction by side cover. In each of these cavities, a wing connected to the rotor extends, dividing each cavity into two pressure chambers. By targeted connection of the individual pressure chambers with a pressure medium pump or with a tank, the phase of the camshaft can be adjusted or held relative to the crankshaft.

Zur Steuerung des Nockenwellenverstellers erfassen Sensoren die Kenndaten des Motors, wie beispielsweise den Lastzustand und die Drehzahl. Diese Daten werden einer elektronischen Kontrolleinheit zugeführt, die nach Vergleich der Daten mit einem Kenndatenfeld der Brennkraftmaschine den Zu- und den Abfluss von Druckmittel zu den verschiedenen Druckkammern steuert.To control the camshaft adjuster sensors detect the characteristics of the engine, such as the load condition and the speed. These data are supplied to an electronic control unit, which controls the supply and the outflow of pressure medium to the various pressure chambers after comparing the data with a characteristic field of the internal combustion engine.

Um die Phasenlage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle zu verstellen werden in hydraulischen Nockenwellenverstellern eine der zwei gegeneinander wirkenden Druckkammern eines Hohlraums mit einer Druckmittelpumpe und die andere mit dem Tank verbunden. Der Zulauf von Druckmittel zur einen Kammer in Verbindung mit dem Ablauf von Druckmittel von der anderen Kammer verschiebt den die Druckkammern trennenden Kolben in axiale Richtung, wodurch in Axialkolbenverstellern über die Schrägverzahnungen die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verdreht wird. In Rotationskolbenverstellern wird durch die Druckbeaufschlagung der einen Kammer und die Druckentlastung der anderen Kammer eine Verschiebung des Flügels und damit direkt eine Verdrehung der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt. Um die Phasenlage zu halten werden beide Druckkammern entweder mit der Druckmittelpumpe verbunden oder sowohl von der Druckmittelpumpe als auch vom Tank getrennt.In order to adjust the phase position of the camshaft relative to the crankshaft, one of the two counteracting pressure chambers of a cavity with a pressure medium pump and the other are connected to the tank in hydraulic camshaft adjusters. The inlet of pressure medium to a chamber in conjunction with the flow of pressure medium from the other chamber moves the pressure chambers separating piston in the axial direction, whereby in Axialkolbenverstellern on the helical gears, the camshaft is rotated relative to the crankshaft. In Rotationskolbenverstellern is caused by the pressurization of a chamber and the pressure relief of the other chamber, a displacement of the wing and thus directly a rotation of the camshaft to the crankshaft. To keep the phase position both pressure chambers are either connected to the pressure medium pump or separated from both the pressure medium pump and the tank.

Die Steuerung der Druckmittelströme zu bzw. von den Druckkammern erfolgt mittels eines Steuerventils, meist ein 4/3-Proportionalventil. Ein Ventilgehäuse ist mit je einem Anschluss für die Druckkammern (Arbeitsanschluss), einem Anschluss zur Druckmittelpumpe und mindestens einem Anschluss zu einem Tank versehen. Innerhalb des im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuses ist ein axial verschiebbarer Steuerkolben angeordnet. Der Steuerkolben kann mittels eines elektromagnetischen Stellgliedes entgegen der Federkraft eines Federelements axial in jede Position zwischen zwei definierte Endstellungen gebracht werden. Der Steuerkolben ist weiterhin mit Ringnuten und Steuerkanten versehen, wodurch die einzelnen Druckkammern wahlweise mit der Druckmittelpumpe oder dem Tank verbunden werden können. Ebenso kann eine Stellung des Steuerkolbens vorgesehen sein, in der die Druckmittelkammern sowohl von der Druckmittelpumpe als auch vom Druckmitteltank getrennt sind.The control of the pressure medium flows to and from the pressure chambers by means of a control valve, usually a 4/3-proportional valve. A valve housing is provided with one connection each for the pressure chambers (working connection), a connection to the pressure medium pump and at least one connection to a tank. Within the substantially hollow cylindrical valve housing an axially displaceable control piston is arranged. The control piston can be brought by means of an electromagnetic actuator against the spring force of a spring element axially in any position between two defined end positions. The control piston is further provided with annular grooves and control edges, whereby the individual pressure chambers can be optionally connected to the pressure medium pump or the tank. Likewise, a position of the control piston may be provided, in which the pressure medium chambers are separated from both the pressure medium pump and the pressure medium tank.

In der DE 100 64 222 A1 ist eine derartige Vorrichtung dargestellt. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung in Rotationskolbenbauart. Ein in Antriebsverbindung mit der Nockenwelle stehender Stator ist drehbar auf einem drehfest mit einer Nockenwelle verbundenen Rotor gelagert. Der Stator ist mit zum Rotor offenen Ausnehmungen ausgebildet. In axialer Richtung der Vorrichtung sind Seitendeckel vorgesehen, welche die Vorrichtung begrenzen. Die Ausnehmungen sind durch den Rotor, den Stator und die Seitendeckel druckdicht abgeschlossen und bilden somit Druckräume. In die Außenmantelfläche des Rotors sind axiale Nuten eingebracht, in welchen Flügel angeordnet sind welche sich in die Ausnehmungen erstrecken. Die Flügel sind derart ausgebildet, dass sie die Druckräume in jeweils zwei gegeneinander wirkende Druckkammern teilen. Durch zu- bzw. ableiten von Druckmittel zu bzw. von den Druckkammern kann die Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle wahlweise gehalten oder verstellt werden.In the DE 100 64 222 A1 such a device is shown. This is a device in rotary piston design. A standing in drive connection with the camshaft stator is rotatably mounted on a rotatably connected to a camshaft rotor. The stator is formed with recesses open to the rotor. In the axial direction of the device side covers are provided, which limit the device. The recesses are pressure sealed by the rotor, the stator and the side cover and thus form pressure chambers. In the outer circumferential surface of the rotor axial grooves are introduced, in which wings are arranged which extend into the recesses. The wings are designed such that they divide the pressure chambers into two oppositely acting pressure chambers. By supplying or discharging pressure medium to and from the pressure chambers, the phase position of the camshaft can be selectively held or adjusted relative to the crankshaft.

In den Seitendeckeln sind zwei Verriegelungspins angeordnet, welche mittels eines Federmittels mit einer Kraft in Richtung Rotor beaufschlagt werden. In die Stirnseite des Rotors, welche den Verriegelungspins zugewandt ist, sind sich in Umfangsrichtung erstreckende Nuten angebracht. Die Nuten sind derart angeordnet und ausgebildet, dass in einer definierten mittleren Position beide Verriegelungspins in jeweils eine Nut eingreifen, wenn keine der Nuten mit Druckmittel beaufschlagt wird. Dabei liegt jeder Pin an einem umfangsseitigen Ende der jeweiligen Nut an. Der Rotor ist somit relativ zum Stator verriegelt wodurch eine Relativverdrehung verhindert wird. Über erste und zweite Druckmittelleitungen können die Druckmittelkammern mit Druckmittel befüllt werden. Wird eine erste Druckmittelkammer mit Druckmittel befüllt, so wird ebenfalls eine Stirnfläche eines Verriegelungspins mit Druckmittel beaufschlagt. Dadurch wird der entsprechende Pin in die Aufnahmebohrung des Seitendeckels gedrückt und eine Verstellung des Rotors relativ zum Stator in eine Richtung ermöglicht. Dabei ist die andere Nut, in die der andere Verrieglungspin noch eingreift, derart ausgebildet, dass eine Verstellung des Rotors von der Mittenlage aus bis zu einem Maximalwert ermöglicht wird. Entsprechend verläuft die Verstellung des Rotors gegenüber dem Stator in die andere Richtung. Die Vorrichtung ist mit einer Kompensationsfeder ausgestattet, die an ihrem einen Ende am Rotor und an Ihrem anderen Ende am Stator befestigt ist und das Schleppmoment, welches die Nockenwelle auf den Rotor ausübt ausgleicht.In the side covers two locking pins are arranged, which are acted upon by means of a spring means with a force in the direction of the rotor. In the end face of the rotor, which faces the locking pins, circumferentially extending grooves are mounted. The grooves are arranged and designed such that in a defined middle position, both locking pins engage in a respective groove when none of the grooves is acted upon by pressure medium. Each pin abuts a peripheral end of the respective groove. The rotor is thus locked relative to the stator whereby a relative rotation is prevented. About first and second pressure medium lines, the pressure medium chambers can be filled with pressure medium. If a first pressure medium chamber filled with pressure medium, so also an end face of a locking pin is acted upon with pressure medium. As a result, the corresponding pin is pressed into the receiving bore of the side cover and allows adjustment of the rotor relative to the stator in one direction. In this case, the other groove in which the other Verrieglungspin still engages, designed such that an adjustment of the rotor from the center position is made possible up to a maximum value. Accordingly, the adjustment of the rotor relative to the stator runs in the other direction. The device is equipped with a compensating spring which is fixed at one end to the rotor and at the other end to the stator and compensates for the drag torque which the camshaft exerts on the rotor.

In DE 198 53 670 A1 ist ein Steuerventil dargestellt, welches zur Steuerung des Druckmittelflusses zu den Druckkammern abhängig vom aktuellen Lastzustand der Brennkraftmaschine dient. Das Steuerventil besteht aus einer Stelleinheit, einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuse und einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Steuerkolben, welcher axial verschiebbar innerhalb des Ventilgehäuses aufgenommen ist. Am Ventilgehäuse sind zwei Arbeitsanschlüsse, ein Zu- und ein Ablaufanschluss ausgebildet. Die Stelleinheit kann beispielsweise ein Elektromagnet sein, welcher durch Anlegen eines Steuerstroms über eine Stößelstange den Steuerkolben entgegen der Kraft einer Feder verschiebt. Abhängig von der Stellung des Steuerkolbens innerhalb des Ventilgehäuses wird der Zulaufanschluss mit einem der beiden Arbeitsanschlüsse und der Tankanschluss mit dem jeweils anderen Arbeitsanschluss verbunden oder die Arbeitsanschlüsse vom Zu- bzw. Ablaufanschluss getrennt. Dadurch wird einer Druckkammer Druckmittel zugeleitet, während Druckmittel aus der anderen Druckkammer abfließt, was zu einer Veränderung der Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt.In DE 198 53 670 A1 a control valve is shown which serves to control the flow of pressure medium to the pressure chambers depending on the current load state of the internal combustion engine. The control valve consists of an actuating unit, a substantially hollow cylindrical valve housing and a substantially hollow cylindrical control piston, which is received axially displaceable within the valve housing. On the valve housing two working ports, an inlet and a drain port are formed. The adjusting unit can be, for example, an electromagnet, which shifts the control piston against the force of a spring by applying a control current via a push rod. Depending on the position of the control piston inside the valve housing, the inlet connection is connected to one of the two working connections and the tank connection to the other working connection or the working connections are disconnected from the inlet or outlet connection. As a result, pressure medium is supplied to a pressure chamber, while pressure medium flows out of the other pressure chamber, which causes a change in the phase position of the camshaft to the crankshaft.

Ein gravierender Nachteil dieses Steuerventils in Verbindung mit einem Nockenwellenversteller mit Mittenlagenverriegelung ist die Tatsache, dass in unbestromten Zustand der Druckmittelanschluss mit einem der beiden Arbeitsanschlüsse verbunden ist. Im Falle einer Fehlfunktion des Stellgliedes wird also Druckmittel zu einer der beiden Druckkammern und gleichzeitig zu einem der beiden Pins geleitet. Dadurch wird der Nockenwellenversteller, abhängig von der Konfiguration des Steuerventils, nach Ausfall der Stelleinheit in eine der beiden Maximalpositionen verdreht und diese Phasenlage über den gesamten Betrieb der Brennkraftmaschine gehalten. Da die Mittenlage, in der der Nockenwellenversteller bei drucklosem Zustand der Vorrichtung verriegelt ist, derart gewählt ist, dass die Brennkraftmaschine in dieser Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle gute Start- und Laufeigenschaften aufweist, resultieren aus einer maximalen Phasenverschiebung relativ zur Mittenlage schlechtere Start- und Laufeigenschaften der Brennkraftmaschine.A serious disadvantage of this control valve in conjunction with a camshaft adjuster with center-position locking is the fact that in the de-energized state of the pressure medium connection is connected to one of the two working ports. In the case of a malfunction of the actuator so pressure medium is directed to one of the two pressure chambers and at the same time to one of the two pins. Thus, the camshaft adjuster, depending on the configuration of the control valve, after failure of the actuator in one of twisted two maximum positions and held this phase position over the entire operation of the internal combustion engine. Since the center position in which the camshaft adjuster is locked in a depressurized state of the device is selected such that the internal combustion engine has good starting and running properties in this phase position of the camshaft relative to the crankshaft, resulting in a maximum phase shift relative to the center position worse start and Running characteristics of the internal combustion engine.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle in eine Phasenlage gebracht werden kann in der sich die hydraulische Stellvorrichtung in einer Position befindet, in der diese entweder verriegelt ist oder in der diese während der ersten Umdrehung der Nockenwelle bei Neustart automatisch in die Verrieglungsposition gebracht wird, ohne dass ein Kolben oder Flügel an einem Endanschlag anschlägt.
Weiterhin soll ein Verfahren vorgeschlagen werden, wodurch die Stellvorrichtung bei nicht verriegelter Abstellposition in die Verriegelungsposition gebracht wird.The invention is therefore based on the object to avoid these disadvantages and thus to propose a method by which the camshaft can be brought relative to the crankshaft in a phase position in which the hydraulic actuator is in a position in which this is either locked or in it is automatically brought into the locked position during the first revolution of the camshaft upon restart, without a piston or wing abutting an end stop.
Furthermore, a method is to be proposed, whereby the adjusting device is brought into the locked position when the parking position is not locked.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass folgende Verfahrensschritte in der aufgeführten Reihenfolge durchgeführt werden:

  • Einstellen der ersten Steuerstellung
  • Detektion der Drehzahl n der Kurbelwelle oder der Nockenwelle,
  • ist die Drehzahl n>0: Detektion des Druckmitteldrucks p,
  • ist der Druckmitteldruck p größer als ein vorbestimmter Wert: Einstellen von Steuerstellungen nach dem in der Steuereinheit abgelegtem Kennfeld.
The object is achieved according to the invention in that the following method steps are carried out in the order listed:
  • Setting the first control position
  • Detection of the speed n of the crankshaft or the camshaft,
  • is the speed n> 0: detection of the fluid pressure p,
  • the pressure medium pressure p is greater than a predetermined value: setting of control positions according to the stored in the control unit map.

Dadurch wird gewährleistet, dass die Verriegelung erst aufgehoben werden kann, wenn der Druckmitteldruck einen bestimmten Wert erreicht hat und somit eine ausreichende Druckmittelversorgung der Vorrichtung gewährleistet ist. Dadurch wird ein Anschlagen eines Kolbens oder Flügels verhindert, was derThis ensures that the lock can be canceled only when the fluid pressure has reached a certain value and thus a sufficient pressure medium supply of the device is ensured. As a result, a striking of a piston or wing is prevented, which is the

Fall bei einer nicht verriegelten, nicht ausreichend mit Druckmittel versorgten Vorrichtung wäre.Case would be at an unlocked, not sufficiently supplied with pressure means device.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

Figur 1
einen Längsschnitt durch eine hydraulische Stellvorrichtung,
Figur 2
einen Querschnitt durch eine hydraulische Stellvorrichtung nach Figur 1,
Figur 3
ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen,
Figur 4
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine,
Figur 5a
einen Längsschnitt durch ein Steuerventil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine in einer ersten Steuerstellung,
Figur 5b
einen Längsschnitt durch das Steuerventil aus Figur 5a in einer zweiten Steuerstellung,
Figur 5c
einen Längsschnitt durch das Steuerventil aus Figur 5a in einer dritten Steuerstellung,
Figur 5d
einen Längsschnitt durch das Steuerventil aus Figur 5a in einer vierten Steuerstellung,
Figur 6
in einem Diagramm den Volumenstrom vom Zulaufanschluss zu den Druckkammern in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerkolbens relativ zum Ventilgehäuse,
Figur 7
ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum geregelten Abschalten einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen und
Figur 8
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine aus dem Stand der Technik.
Further features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which embodiments of the invention are shown in simplified form. Show it:
FIG. 1
a longitudinal section through a hydraulic actuator,
FIG. 2
a cross section through a hydraulic adjusting device according to FIG. 1 .
FIG. 3
a flowchart for a method for starting an internal combustion engine with a device according to the invention for changing the timing of gas exchange valves,
FIG. 4
a schematic representation of a device according to the invention for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine,
FIG. 5a
a longitudinal section through a control valve of a device according to the invention for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine in a first control position,
FIG. 5b
a longitudinal section through the control valve FIG. 5a in a second control position,
FIG. 5c
a longitudinal section through the control valve FIG. 5a in a third control position,
FIG. 5d
a longitudinal section through the control valve FIG. 5a in a fourth control position,
FIG. 6
in a diagram, the volume flow from the inlet port to the pressure chambers in dependence on the position of the control piston relative to the valve housing,
FIG. 7
a flowchart for a method for the controlled shutdown of an internal combustion engine with a device according to the invention for changing the timing of gas exchange valves and
FIG. 8
a schematic representation of a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine from the prior art.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine hydraulische Verstellvorrichtung 1a einer Vorrichtung 1 zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine. Die Verstellvorrichtung 1a besteht im Wesentlichen aus einem Stator 2 und einem konzentrisch dazu angeordneten Rotor 3. Ein Antriebsrad 4 ist drehfest mit dem Stator 2 verbunden und in der dargestellten Ausführungsform als Kettenrad ausgebildet. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen des Antriebsrads 4 als Riemen- oder Zahnrad. Der Stator 2 ist drehbar auf dem Rotor 3 gelagert, wobei an der Innenmantelfläche des Stators 2 in der dargestellten Ausführungsform fünf in Umfangsrichtung beabstandete Ausnehmungen 5 vorgesehen sind. Die Ausnehmungen 5 werden in radialer Richtung vom Stator 2 und dem Rotor 3, in Umfangsrichtung von zwei Seitenwänden 6 des Stators 2 und in axialer Richtung durch einen ersten und einen zweiten Seitendeckel 7, 8 begrenzt. Jede der Ausnehmungen 5 ist auf diese Weise druckdicht verschlossen. Der erste und der zweite Seitendeckel 7, 8 sind mit dem Stator 2 mittels Verbindungselementen 9, beispielsweise Schrauben, verbunden.The Figures 1 and 2 show a hydraulic adjusting device 1a of a device 1 for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine. The adjusting device 1a consists essentially of a stator 2 and a concentrically arranged rotor 3. A drive wheel 4 is rotatably connected to the stator 2 and formed in the illustrated embodiment as a sprocket. Also conceivable are embodiments of the drive wheel 4 as a belt or gear. The stator 2 is rotatably mounted on the rotor 3, wherein on the inner circumferential surface of the stator 2 in the illustrated embodiment, five circumferentially spaced recesses 5 are provided. The recesses 5 are in the radial direction of the stator 2 and the rotor 3, in the circumferential direction of two side walls 6 of the stator 2 and in the axial direction by a first and a second side cover 7, 8 limited. Each of the recesses 5 is sealed pressure-tight manner in this way. The first and second side covers 7, 8 are connected to the stator 2 by means of connecting elements 9, for example screws.

An der Außenmantelfläche des Rotors 3 sind axial verlaufende Flügelnuten 10 ausgebildet, wobei in jeder Flügelnut 10 ein sich radial erstreckender Flügel 11 angeordnet ist. In jede Ausnehmung 5 erstreckt sich ein Flügel 11, wobei die Flügel 11 in radialer Richtung am Stator 2 und in axialer Richtung an den Seitendeckeln 7, 8 anliegen. Jeder Flügel 11 unterteilt eine Ausnehmung 5 in zwei gegeneinander arbeitende Druckkammern 12, 13. Um ein druckdichtes Anliegen der Flügel 11 am Stator 2 zu gewährleisten, sind zwischen den Nutgründen 14 der Flügelnuten 10 und den Flügeln 11 Blattfederelemente 15 angebracht, die den Flügel 11 in radialer Richtung mit einer Kraft beaufschlagen.On the outer circumferential surface of the rotor 3 axially extending vane grooves 10 are formed, wherein in each vane groove 10, a radially extending vane 11 is arranged. In each recess 5, a wing 11 extends, wherein the wings 11 in the radial direction on the stator 2 and in the axial direction of the side covers 7, 8 abut. Each wing 11 divides a recess 5 in two mutually opposed pressure chambers 12, 13. In order to ensure a pressure-tight abutment of the wings 11 on the stator 2, 11 leaf spring elements 15 are mounted between the groove bases 14 of the wing grooves 10 and the wings, which the wing 11 in Apply a force to the radial direction.

Mittels ersten und zweiten Druckmittelleitungen 16, 17 können die ersten und zweiten Druckkammern 12, 13 über ein nicht dargestelltes Steuerventil mit einer ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelpumpe oder einem ebenfalls nicht dargestellten Tank verbunden werden. Dadurch wird ein Stellantrieb ausgebildet, der eine Relativverdrehung des Stators 2 gegenüber dem Rotor 3 ermöglicht. Dabei ist vorgesehen, dass entweder alle ersten Druckkammern 12 mit der Druckmittelpumpe und alle zweiten Druckkammern 13 mit dem Tank verbunden werden bzw. die genau entgegen gesetzte Konfiguration. Werden die ersten Druckkammern 12 mit der Druckmittelpumpe und die zweiten Druckkammern 13 mit dem Tank verbunden, so dehnen sich die ersten Druckkammern 12 auf Kosten der zweiten Druckkammern 13 aus. Daraus resultiert eine Verschiebung der Flügel 11 in Umfangsrichtung, in der durch den ersten Pfeil 21 dargestellten Richtung. Durch das Verschieben der Flügel 11 wird der Rotor 3 relativ zum Stator 2 verdreht.By means of first and second pressure medium lines 16, 17, the first and second pressure chambers 12, 13 are connected via a control valve, not shown, with a likewise not shown pressure medium pump or a tank, also not shown. As a result, an actuator is formed, which allows a relative rotation of the stator 2 relative to the rotor 3. It is provided that either all the first pressure chambers 12 are connected to the pressure medium pump and all second pressure chambers 13 to the tank or the exact opposite configuration. If the first pressure chambers 12 are connected to the pressure medium pump and the second pressure chambers 13 are connected to the tank, then the first pressure chambers 12 expand at the expense of the second pressure chambers 13. This results in a displacement of the wings 11 in the circumferential direction, in the direction indicated by the first arrow 21. By moving the vanes 11, the rotor 3 is rotated relative to the stator 2.

Der Stator 2 wird in der dargestellten Ausführungsform mittels eines an seinem Antriebsrad 4 angreifenden, nicht dargestellten Kettentriebs von der Kurbelwelle angetrieben. Ebenso denkbar ist der Antrieb des Stators 2 mittels eines Riemen- oder Zahnradtriebs. Der Rotor 3 ist kraft-, form- oder stoffschlüssig, beispielsweise mittels Presssitz oder durch eine Schraubverbindung mittels einer Zentralschraube, mit einer nicht dargestellten Nockenwelle verbunden. Aus der Relativverdrehung des Rotors 3 relativ zum Stator 2, als Folge des Zu- bzw. Ableitens von Druckmittel zu bzw. aus den Druckkammern 12, 13, resultiert eine Phasenverschiebung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle. Durch gezieltes Ein- bzw. Ableiten von Druckmittel in die Druckkammern 12, 13 können somit die Steuerzeiten der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine gezielt variiert werden.In the illustrated embodiment, the stator 2 is driven by the crankshaft by means of a chain drive (not shown) acting on its drive wheel 4. Likewise conceivable is the drive of the stator 2 by means of a Belt or gear drive. The rotor 3 is non-positively, positively or materially, for example, by means of press fit or by a screw connection by means of a central screw, connected to a camshaft, not shown. From the relative rotation of the rotor 3 relative to the stator 2, as a result of the supply and discharge of pressure medium to and from the pressure chambers 12, 13, resulting in a phase shift between the camshaft and crankshaft. By selective introduction and discharge of pressure medium into the pressure chambers 12, 13, the control times of the gas exchange valves of the internal combustion engine can thus be selectively varied.

Die Druckmittelleitungen 16, 17 sind in der dargestellten Ausführungsform als im Wesentlichen radial angeordnete Bohrungen ausgeführt, die sich von einer Zentralbohrung 22 des Rotors 3 zur dessen äußerer Mantelfläche erstrecken. Innerhalb der Zentralbohrung 22 kann ein nicht dargestelltes Zentralventil angeordnet sein, über welches die Druckkammern 12, 13 gezielt mit der Druckmittelpumpe bzw. dem Tank verbunden werden können. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, innerhalb der Zentralbohrung 22 einen Druckmittelverteiler anzuordnen, der die Druckmittelleitungen 16, 17 über Druckmittelkanäle und Ringnuten mit den Anschlüssen eines extern angebrachten Steuerventils verbindet.The pressure medium lines 16, 17 are designed in the illustrated embodiment as substantially radially arranged bores extending from a central bore 22 of the rotor 3 to the outer circumferential surface. Within the central bore 22, a central valve, not shown, can be arranged, via which the pressure chambers 12, 13 can be selectively connected to the pressure medium pump or the tank. Another possibility is to arrange a pressure medium distributor within the central bore 22, which connects the pressure medium lines 16, 17 via pressure medium channels and annular grooves with the terminals of an externally mounted control valve.

Die im Wesentlichen radial verlaufenden Seitenwände 6 der Ausnehmungen 5 sind mit Ausformungen 23 versehen, die in Umfangsrichtung in die Ausnehmungen 5 hineinreichen. Die Ausformungen 23 dienen als Anschlag für die Flügel 11 und gewährleisten, dass die Druckkammern 12, 13 mit Druckmittel versorgt werden können, selbst wenn der Rotor 3 eine seiner beiden Extremstellungen relativ zum Stator 2 einnimmt, in denen die Flügel 11 an einer der Seitenwände 6 anliegen.The substantially radially extending side walls 6 of the recesses 5 are provided with formations 23 which extend in the circumferential direction in the recesses 5. The formations 23 serve as a stop for the wings 11 and ensure that the pressure chambers 12, 13 can be supplied with pressure medium, even if the rotor 3 occupies one of its two extreme positions relative to the stator 2, in which the wings 11 on one of the side walls. 6 issue.

Bei ungenügender Druckmittelversorgung der Vorrichtung 1, beispielsweise während der Startphase der Brennkraftmaschine, wird der Rotor 3 aufgrund der Wechsel- und Schleppmomente, die die Nockenwelle auf diesen ausübt, unkontrolliert relativ zum Stator 2 bewegt. In einer ersten Phase drängen die Schleppmomente der Nockenwelle den Rotor relativ zum Stator in eine Umfangsrichtung, die entgegengesetzt zur Drehrichtung des Stators liegt, bis diese an den Seitenwänden 6 anschlagen. Im Folgenden führen die Wechselmomente, die die Nockenwelle auf den Rotor 3 ausübt zu einem Hin- und Herschwingen des Rotors 3 und damit der Flügel 11 in den Ausnehmungen 5, bis zumindest eine der Druckkammern 12, 13 vollständig mit Druckmittel befüllt ist. Dies führt zu höherem Verschleiß und zu Geräuschentwicklungen in der Vorrichtung 1. Um dies zu verhindern sind in der Vorrichtung 1 zwei Verriegelungselemente 24 vorgesehen. Jedes Verriegelungselement 24 besteht aus einem topfförmigen Kolben 26, welcher in einer Axialbohrung 25 des Rotors 3 angeordnet ist. Der Kolben 26 wird durch eine Feder 27 in axialer Richtung mit einer Kraft beaufschlagt. Die Feder 27 stützt sich in axialer Richtung auf der einen Seite an einem Entlüftungselement 28 ab und ist mit ihrem davon abgewandten axialen Ende innerhalb des topfförmig ausgeführten Kolbens 26 angeordnet.With insufficient supply of pressure medium of the device 1, for example during the starting phase of the internal combustion engine, the rotor 3 is due to the alternating and drag torque which exerts the camshaft on this uncontrolled relative to the stator 2 moves. In a first phase, the Drag torques of the camshaft, the rotor relative to the stator in a circumferential direction, which is opposite to the direction of rotation of the stator until they hit the side walls 6. In the following, the alternating moments, which exerts the camshaft on the rotor 3 to a swinging back and forth of the rotor 3 and thus the wing 11 in the recesses 5, until at least one of the pressure chambers 12, 13 is completely filled with pressure medium. This leads to greater wear and noise developments in the device 1. To prevent this, two locking elements 24 are provided in the device 1. Each locking element 24 consists of a cup-shaped piston 26, which is arranged in an axial bore 25 of the rotor 3. The piston 26 is acted upon by a spring 27 in the axial direction with a force. The spring 27 is supported in the axial direction on the one side on a venting element 28 and is disposed with its axial end facing away from inside the pot-shaped executed piston 26.

Im ersten Seitendeckel 7 ist pro Verriegelungselement 24 eine Kulisse 29 derart ausgebildet, dass der Rotor 3 relativ zum Stator 2 in einer Position verriegelt werden kann, die der Position während des Starts der Brennkraftmaschine entspricht. In dieser Stellung werden die Kolben 26 bei ungenügender Druckmittelversorgung der Vorrichtung 1 mittels der Federn 27 in die Kulissen 29 gedrängt. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um die Kolben 26 bei ausreichender Versorgung der Vorrichtung 1 mit Druckmittel in die Axialbohrungen 25 zurückzudrängen und damit die Verriegelung aufzuheben. Dies wird üblicherweise mit Druckmittel bewerkstelligt, welches über nicht dargestellte Druckmittelleitungen in eine Aussparungen 30 geleitet wird, welche am deckelseitigen Stirnende der Kolben 26 ausgebildet ist. Entspricht die Phasenlage ϕ, die der Startposition der Brennkraftmaschine entspricht, einer Mittenstellung der Flügel 11 zwischen den jeweiligen Seitenwänden 6, so kann eine Verriegelung der Hydraulischen Stellvorrichtung 1a in dieser Position durch die Verwendung zweier Verriegelungselemente 24 und angepasster Kulissen 29 bewerkstelligt werden.In the first side cover 7 per link element 24, a link 29 is formed such that the rotor 3 can be locked relative to the stator 2 in a position corresponding to the position during the start of the internal combustion engine. In this position, the piston 26 are urged in insufficient supply of pressure medium of the device 1 by means of the springs 27 in the scenes 29. Furthermore, means are provided to push the piston 26 with sufficient supply of the device 1 with pressure medium in the axial bores 25 and thus cancel the lock. This is usually accomplished with pressure medium, which is passed through pressure medium lines, not shown, into a recess 30, which is formed on the cover-side end face of the piston 26. Corresponds to the phase position φ corresponding to the starting position of the internal combustion engine, a center position of the wings 11 between the respective side walls 6, a locking of the hydraulic actuator 1a can be accomplished in this position by the use of two locking elements 24 and adapted scenes 29.

Um Leckageöl aus dem Federraum der Axialbohrung 25 ableiten zu können ist das Entlüftungselement 28 mit axial verlaufenden Nuten versehen, entlang derer das Druckmittel zu einer Bohrung im zweiten Seitendeckel 8 geleitet werden kann.In order to be able to derive leakage oil from the spring chamber of the axial bore 25, the venting element 28 is provided with axially extending grooves, along which the pressure medium can be directed to a bore in the second side cover 8.

Figur 8 zeigt eine Vorrichtung 101 zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine aus dem Stand der Technik. Diese besteht aus einer hydraulischen Stellvorrichtung 102 und einem Steuerventil 103.
Die Stellvorrichtung 102 besteht aus einem Druckraum 104, der durch ein verschiebbares Element 105 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 106, 107 unterteilt wird. Das verschiebbare Element 105 ist drehfest mit der Nockenwelle oder der Kurbelwelle verbunden, während das andere Bauteil drehfest mit dem Druckraum 104 verbunden ist. Das verschiebbare Element 105 ist bewegungsfest mit zwei Kulissen 108, 109 verbunden. Weiterhin ist mit 110 bzw. 111 jeweils ein Verriegelungspin bezeichnet, wobei diese ortsfest zum Druckraum 104 angebracht sind. Jeder Kulisse 108, 109 ist je ein Verrieglungspin 110, 111 zugeordnet. Alternativ können die Verriegelungspins 110, 111 sich mit dem Element 105 mitbewegen und die Kulissen 108, 109 in einem zum Druckraum 104 ortsfesten Bauteil ausgebildet sein. FIG. 8 shows a device 101 for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine of the prior art. This consists of a hydraulic actuator 102 and a control valve 103rd
The adjusting device 102 consists of a pressure chamber 104, which is subdivided by a displaceable element 105 into two counteracting pressure chambers 106, 107. The displaceable element 105 is non-rotatably connected to the camshaft or the crankshaft, while the other component is non-rotatably connected to the pressure chamber 104. The displaceable element 105 is immovably connected to two scenes 108, 109. Furthermore, 110 and 111 respectively denotes a locking pin, wherein these are fixedly mounted to the pressure chamber 104. Each link 108, 109 is each associated with a Verrieglungspin 110, 111. Alternatively, the locking pins 110, 111 can move with the element 105 and the scenes 108, 109 may be formed in a stationary to the pressure chamber 104 component.

Das Steuerventil 103 besteht aus einer Stelleinheit 112, einem ersten Federelement 113 und einem Ventilkörper 114. Die Stelleinheit 112 kann beispielsweise in Form einer elektrischen oder hydraulischen Stelleinheit 112 ausgebildet sein. Im Folgenden soll ohne Beschränkung der Allgemeinheit eine elektrische Stelleinheit 112 angenommen werden, die als Elektromagnet ausgeführt ist. Am Ventilkörper 114 ist ein erster Arbeitsanschluss A, ein zweiter Arbeitsanschluss B, ein Zulaufanschluss P und ein Ablaufanschluss T ausgebildet. Der erste Arbeitsanschluss A steht über eine erste Druckmittelleitung 115 mit der ersten Druckkammer 106 und der zweite Arbeitsanschluss B über eine zweite Druckmittelleitung 116 mit der zweiten Druckkammer 107 in Verbindung. Weiterhin steht der Ablaufanschluss T mit einem Druckmittelreservoir 117 in Verbindung. Über eine Druckmittelpumpe 118 einen Filter 119 und ein Rückschlagventil 120 wird der Zulaufanschluss P mit Druckmittel beaufschlagt. Über eine dritte Druckmittelleitung 121 steht die erste Kulisse 108 in Verbindung mit der ersten Druckmittelleitung 115. Ebenso steht die zweite Kulisse 109 über eine vierte Druckmittelleitung 122 in Verbindung mit der zweiten Druckmittelleitung 116. Die erste und zweite Kulisse 108, 109 sind jeweils als eine Nut ausgebildet, wobei deren Abmessung in Bewegungsrichtung des bewegbaren Elements 105 größer ist, als die des jeweiligen Verrieglungspins 110, 111. Beide Verriegelungspins 110, 111 greifen bei der dargestellten Mittenstellung des verschiebbaren Elements 105 in die jeweilige Kulisse 108, 109 ein und sind in Verschieberichtung des bewegbaren Elements 105 an einem Ende der jeweiligen Nut angeordnet.The control valve 103 consists of an actuating unit 112, a first spring element 113 and a valve body 114. The actuating unit 112 may be designed, for example, in the form of an electric or hydraulic actuating unit 112. In the following, without limitation of generality, an electric actuator 112 is assumed, which is designed as an electromagnet. On the valve body 114, a first working port A, a second working port B, an inflow port P and a drain port T are formed. The first working port A is connected via a first pressure medium line 115 to the first pressure chamber 106 and the second working port B via a second pressure medium line 116 with the second pressure chamber 107 in connection. Furthermore, the outlet connection T is connected to a pressure medium reservoir 117. Via a pressure medium pump 118, a filter 119 and a check valve 120, the inlet port P is pressurized with pressure medium. Via a third pressure medium line 121, the first link 108 is in communication with the first pressure medium line 115. Similarly, the second link 109 is connected via a fourth pressure medium line 122 in connection with the second pressure medium line 116. The first and second link 108, 109 are each as a groove formed, wherein the dimension thereof in the direction of movement of the movable member 105 is greater than that of the respective Verrieglungspins 110, 111. Both locking pins 110, 111 engage in the illustrated center position of the displaceable element 105 in the respective link 108, 109 and are in the direction of the movable member 105 disposed at one end of the respective groove.

Mittels der Stelleinheit 112 kann das Ventil gegen die Federkraft des ersten Federelements 113 in eine zweite, eine dritte und eine vierte Steuerstellung 130, 131, 132 gebracht werden. Befindet sich das Ventil in der zweiten Steuerstellung 130 was bei niedriger bis keiner Bestromung der Stelleinheit 112 der Fall ist, ist der zweite Arbeitsanschluss B ausschließlich mit dem Zulaufanschluss P und der erste Arbeitsanschluss A ausschließlich mit dem Ablaufanschluss T verbunden.
Befindet sich das Ventil in der dritten Steuerstellung 131, was bei niedriger bis mittlerer Bestromung der Stelleinheit 112 der Fall ist, sind beide Arbeitsanschlüsse A, B weder mit dem Zulaufanschluss P noch mit dem Ablaufanschluss T verbunden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass beide Arbeitsanschlüsse A, B ausschließlich mit dem Zulaufanschluss P verbunden sind, um Leckageverluste auszugleichen.
Befindet sich das Ventil in der vierten Steuerstellung 132, was bei mittlerer bis maximaler Bestromung der Stelleinheit 112 der Fall ist, ist der erste Arbeitsanschluss A ausschließlich mit dem Zulaufanschluss P und der zweite Arbeitsanschluss B ausschließlich mit dem Ablaufanschluss T verbunden.By means of the adjusting unit 112, the valve against the spring force of the first spring element 113 in a second, a third and a fourth control position 130, 131, 132 are brought. If the valve is located in the second control position 130, which is the case for low to no energization of the setting unit 112, the second working connection B is connected exclusively to the inflow connection P and the first working connection A is connected exclusively to the outflow connection T.
If the valve is in the third control position 131, which is the case with low to medium energization of the setting unit 112, both working connections A, B are connected neither to the inlet connection P nor to the outlet connection T. Alternatively it can be provided that both working ports A, B are connected exclusively to the inlet port P to compensate for leakage losses.
If the valve is in the fourth control position 132, which is the case with average to maximum current supply of the actuating unit 112, the first working port A is connected exclusively to the inflow port P and the second working port B is connected exclusively to the outflow port T.

Im geregelten Betrieb der Brennkraftmaschine wird das Steuerventil 103 in die zweite Steuerstellung 130 gebracht um eine Verstellung des bewegbaren Elements 105 in Richtung spät, gekennzeichnet durch den zweiten Pfeil 126, zu erreichen. Druckmittel wird vom Zulaufanschluss P über den zweiten Arbeitanschluss B und die zweite Druckmittelleitung 116 zur zweiten Druckkammer 107 geleitet. Gleichzeitig wird über die vierte Druckmittelleitung 122 Druckmittel in die zweite Kulisse 109 geleitet. Dadurch wird der zweite Verriegelungspin 111 gegen die Kraft einer zweiten Feder 129 aus der zweiten Kulisse 109 gedrängt. Gleichzeitig ist die erste Druckkammer 106 über die erste Druckmittelleitung 115 und den Ablaufanschluss T mit dem Druckmittelreservoir 117 verbunden. Durch den Ablauf von Druckmittel aus der ersten Druckkammer 106 und den Zulauf von Druckmittel zur zweiten Druckkammer 107 wird das bewegbare Element 105 in Richtung spät verschoben. Gleichzeitig wird die erste und die zweite Kulisse 108, 109 ebenfalls in Richtung spät verschoben. Dabei bewegt sich der erste Verriegelungspin 110 innerhalb der ersten Kulisse 108, während der zweite Verriegelungspin 111 sich außerhalb der zweiten Kulisse 109 befindet.
Um eine Phasenlage ϕ der hydraulischen Stellvorrichtung 102 zu halten wird das Steuerventil 103 in die dritte Steuerstellung 131 gebracht. Beide Arbeitsanschlüsse A, B sind weder mit dem Zu- P noch mit dem Ablaufanschluss T verbunden. Es findet kein Zu- bzw. Abfluss von Druckmittel zu bzw. aus den Druckkammern 106, 107 statt und die Phasenlage ϕ wird konstant gehalten.
Um eine Verstellung des bewegbaren Elements 105 in Richtung früh, gekennzeichnet durch den dritten Pfeil 128, zu erreichen wird das Steuerventil 103 in die vierte Steuerstellung 132 gebracht. Druckmittel wird vom Zulaufanschluss P über den ersten Arbeitanschluss A und die erste Druckmittelleitung 115 zur ersten Druckkammer 106 geleitet. Gleichzeitig wird über die dritte Druckmittelleitung 121 Druckmittel in die erste Kulisse 108 geleitet. Dadurch wird der erste Verriegelungspin 110 entgegen die Kraft einer ersten Feder 127 aus der ersten Kulisse 108 gedrängt. Gleichzeitig ist die zweite Druckkammer 107 über die zweite Druckmittelleitung 116 und den Ablaufanschluss T mit dem Druckmittelreservoir 117 verbunden. Durch den Ablauf von Druckmittel aus der zweiten Druckkammer 107 und den Zulauf von Druckmittel zur ersten Druckkammer 106 wird das bewegbare Element 105 in Richtung früh verschoben. Gleichzeitig wird die erste und die zweite Kulisse 108, 109 ebenfalls in Richtung früh verschoben. Dabei bewegt sich der zweite Verriegelungspin 111 innerhalb der zweiten Kulisse 109, während der erste Verriegelungspin 110 sich außerhalb der ersten Kulisse 108 befindet.
Wird das bewegbare Element 105 von einer Position, die von der in Figur 8 dargestellten Mittenlage abweicht über die Mittenlage verstellt, so rastet der Verriegelungspin 110, 111, der nicht mit Druckmittel beaufschlagt wird in die jeweilige Kulisse 108, 109 ein. Gleichzeitig wird der andere Verriegelungspin 110, 111 mit Druckmittel beaufschlagt so, dass er sich außerhalb der Kulisse 108, 109 befindet. Die Bewegung wird ausschließlich durch den eingerasteten Verriegelungspin 110, 111 eingeschränkt.
Befindet sich die hydraulische Stellvorrichtung 102 in der in Figur 8 dargestellten mittleren Position und ist die Vorrichtung 101 nicht mit ausreichend Druckmittel versorgt, was beispielsweise beim Start der Brennkraftmaschine der Fall ist, so sind beide Verriegelungspins in 110, 111 in der jeweiligen Kulisse 108, 109 eingerastet. Dabei sind die Verriegelungspins 110, 111 derart angeordnet und die Kulissen 108, 109 derart ausgeführt, dass sich die Verrieglungspins 110, 111 an den Enden der Kulissen 108, 109 befinden, die am weitesten voneinander beabstandeten sind. Dadurch ist das bewegbare Element 105 relativ zum Druckraum 104 fixiert. Alternativ können sich die Verriegelungspins 110, 111 an den Enden der Kulissen 108, 109 befinden, die sich am nächsten stehen. In dieser alternativen Ausführungsform müssten die erste Kulisse 108 von der zweiten Druckmittelleitung 116 und die zweite Kulisse 109 von der ersten Druckmittelleitung 115 mit Druckmittel beaufschlagt werden. Ebenfalls denkbar ist eine Beaufschlagung der Kulissen 108, 109 über die jeweilige Druckkammer 106, 107, beispielsweise mittels einer Wurmnut.During controlled operation of the internal combustion engine, the control valve 103 is brought into the second control position 130 by an adjustment of the movable element 105 in the direction of late, characterized by the second arrow 126, too to reach. Pressure medium is passed from the inlet port P via the second working port B and the second pressure medium line 116 to the second pressure chamber 107. At the same time 122 pressure medium is passed into the second gate 109 via the fourth pressure medium line. As a result, the second locking pin 111 is urged against the force of a second spring 129 from the second link 109. At the same time, the first pressure chamber 106 is connected to the pressure medium reservoir 117 via the first pressure medium line 115 and the discharge port T. As a result of the outflow of pressure medium from the first pressure chamber 106 and the inflow of pressure medium to the second pressure chamber 107, the movable element 105 is displaced in the direction of late. At the same time, the first and the second gate 108, 109 are also moved late. In this case, the first locking pin 110 moves within the first link 108, while the second locking pin 111 is located outside of the second link 109.
In order to maintain a phase angle φ of the hydraulic actuator 102, the control valve 103 is brought into the third control position 131. Both working ports A, B are connected neither to the supply P nor to the drain port T. There is no inflow or outflow of pressure medium to or from the pressure chambers 106, 107 instead and the phase position φ is kept constant.
In order to achieve an adjustment of the movable element 105 in the direction early, characterized by the third arrow 128, the control valve 103 is brought into the fourth control position 132. Pressure medium is passed from the inlet port P via the first working port A and the first pressure medium line 115 to the first pressure chamber 106. At the same time, pressure medium is conducted into the first slide 108 via the third pressure medium line 121. As a result, the first locking pin 110 is urged against the force of a first spring 127 from the first link 108. At the same time, the second pressure chamber 107 is connected via the second pressure medium line 116 and the discharge port T to the pressure medium reservoir 117. As a result of the outflow of pressure medium from the second pressure chamber 107 and the inflow of pressure medium to the first pressure chamber 106, the movable element 105 is displaced in the direction of early. At the same time, the first and second scenery 108, 109 are also moved early. In this case, the second locking pin 111 moves within the second gate 109, while the first locking pin 110 is outside the first link 108.
When the movable member 105 is moved from a position different from that in FIG FIG. 8 shown center position deviates over the center position, so locks the locking pin 110, 111, which is not acted upon with pressure medium in the respective backdrop 108, 109 a. At the same time, the other locking pin 110, 111 is acted upon by pressure medium so that it is outside the gate 108, 109. The movement is limited only by the latched locking pin 110, 111.
Is the hydraulic actuator 102 in the in FIG. 8 shown middle position and the device 101 is not supplied with sufficient pressure medium, which is the case for example when starting the internal combustion engine, then both locking pins are engaged in 110, 111 in the respective link 108, 109. In this case, the locking pins 110, 111 are arranged and the scenes 108, 109 designed such that the Verrieglungspins 110, 111 are located at the ends of the scenes 108, 109 which are furthest apart. As a result, the movable element 105 is fixed relative to the pressure chamber 104. Alternatively, the locking pins 110, 111 may be at the ends of the scenes 108, 109 that are closest to each other. In this alternative embodiment, the first slide 108 would have to be acted upon by the second pressure medium line 116 and the second slide 109 by the first pressure medium line 115 with pressure medium. Also conceivable is an action on the scenes 108, 109 via the respective pressure chamber 106, 107, for example by means of a worm groove.

Beim Stoppvorgang der Brennkraftmaschine besteht die Möglichkeit, dass das verschiebbare Element 105 in einer relativ zur Mittenlage späten Stellung positioniert wird. Beim Neustart der ist die Vorrichtung 101 noch nicht ausreichend mit Druckmittel befüllt. Aufgrund des Schleppmoments der Nockenwelle wird das Element 105 in Richtung des Spätanschlags 133 getrieben und schlägt dort an. Dies führt zu einem erhöhten Verschleiß der Komponenten und unangenehmer Geräuschentwicklung.During the stopping process of the internal combustion engine, there is the possibility that the displaceable element 105 is positioned in a late position relative to the center position. When restarting the device 101 is not yet sufficiently filled with pressure medium. Due to the drag torque of the camshaft, the element 105 is driven in the direction of the late stop 133 and strikes there. This leads to increased wear of the components and unpleasant noise.

Fällt die Stelleinheit 112 des Steuerventils 103 aus, wird die Stromversorgung beispielsweise durch einen Defekt des Elektromagneten oder der Stromverbindungen unterbrochen, so wird das Steuerventil 103 in die zweiten Steuerstellung 130 versetzt. Dies führt dazu, dass der zweite Verriegelungspin 111 entriegelt wird und die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle in Richtung spät verstellt wird. Das hat zur Folge, dass die Start- und Laufeigenschaften der Brennkraftmaschine, die in der in Figur 8 dargestellten Mittenlage optimal sind, sich verschlechtern.If the actuator 112 of the control valve 103 fails, the power supply is interrupted, for example, by a defect in the electromagnet or the power connections, the control valve 103 is set in the second control position 130. As a result, the second locking pin 111 is unlocked and the camshaft is retarded relative to the crankshaft. This has the consequence that the starting and running characteristics of the internal combustion engine, which in the in FIG. 8 center position are optimal, deteriorate.

Bei der schematisch dargestellten hydraulischen Stellvorrichtung 102 kann es sich beispielsweise um einen Axialkolbenversteller oder einen Rotationskolbenversteller handeln. Im Folgenden soll ohne Beschränkung der Allgemeinheit nur die Ausführungsform eines Rotationskolbenverstellers behandelt werden. Der Druckraum 104 entspricht den Ausnehmungen 5 aus Figur 1. Das bewegbare Element 105 den Flügeln 11. Die Verriegelungspins 110, 111 können in der Ausführungsform nach Figur 1 entweder in einem Seitendeckel des Rotationskolbenverstellers oder im Rotor des Rotationskolbenverstellers innerhalb einer Bohrung, vorzugsweise eines Sacklochs, angeordnet sein. Die jeweiligen Kulissen 108, 109 sind in dem jeweils anderen Bauteil ausgebildet.The schematically illustrated hydraulic adjusting device 102 may be, for example, an axial piston adjuster or a rotary piston adjuster. In the following, only the embodiment of a rotary piston adjuster is to be treated without limiting the generality. The pressure chamber 104 corresponds to the recesses 5 FIG. 1 , The movable member 105 the wings 11. The locking pins 110, 111 may in the embodiment of FIG. 1 either in a side cover of the rotary piston adjuster or in the rotor of the rotary piston adjuster within a bore, preferably a blind hole. The respective scenes 108, 109 are formed in the respective other component.

In Figur 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 101 schematisch, analog Figur 8, dargestellt. Diese ist größtenteils mit der in Figur 8 gezeigten identisch, weshalb für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszahlen verwendet wurden. Der Unterschied der erfindungsgemäßen Vorrichtung 101 besteht darin, dass das Steuerventil 103 zusätzlich eine erste Steuerstellung 140 aufweist. Die erste Steuerstellung 140 wird aktiviert, wenn die Stelleinheit 112 einen Zustand einnimmt, der einer niedrigen bis keiner Bestromung entspricht. Das erste Federelement 113 sorgt in diesem Fall dafür, dass die erste Steuerstellung 140 erreicht wird. In dieser Stellung ist weder der erste noch der zweite Arbeitsanschluss A, B mit dem Zulaufanschluss P verbunden. Je nach Konfiguration der hydraulischen Stellvorrichtung 102 kann nun entweder der erste oder der zweite Arbeitsanschluss A, B mit dem Ablaufanschluss T verbunden werden, während der jeweils andere Arbeitsanschluss A, B nicht mit dem Ablaufanschluss T kommuniziert. Ebenfalls denkbar ist eine Ausführungsform in der in der ersten Steuerstellung 140 der erste und der zweite Arbeitsanschluss A, B weder mit dem Zulaufanschluss P noch mit dem Ablaufanschluss T kommuniziert oder beide Arbeitsanschlüsse A, B ausschließlich mit dem Ablaufanschluss T in Verbindung stehen.
Neben der ersten Steuerstellung 140 weist das Steuerventil 103 ebenfalls die in Figur 8 dargestellten zweiten, dritten und vierten Steuerstellungen 103, 131,132 auf, wobei die zweite Steuerstellung 130 bei einer niedrigen bis mittleren Bestromung, die dritte Steuerstellung 131 bei einer mittleren bis hohen Bestromung und die vierte Steuerstellung 132 bei einer hohen bis maximalen Bestromung, der Stelleinheit 112 eingenommen wird.
Im Falle eines Defekts der Stelleinheit 112 oder eines Fehlers in deren Stromzuführung gelangt das Steuerventil 103 automatisch in die erste Steuerstellung 140, wobei das Schaltventil 103 diese Stellung bis zur Reparatur der Stelleinheit 112 bzw. deren Stromversorgung hält. Nach einem erneutem Start der Brennkraftmaschine wird aufgrund der ungenügenden Druckmittelversorgung der hydraulischen Stellvorrichtung 102 das bewegbare Element 105 unabhängig von dessen Stellung am Abschalten der Brennkraftmaschine aufgrund der Schlepp- und Wechselmomente in die mittlere Position verfahren. Dort können beide Verriegelungspins 110, 111 in die jeweilige Kulisse 108, 109 einriegeln, wodurch die Stellung des bewegbaren Elements 105 im Druckraum 104 fixiert wird. Aufgrund der Konfiguration der ersten Steuerstellung 140 wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine kein Druckmittel zu den Druckkammern 106, 107 und somit zu den Kulissen 108, 109 geführt. Dies hat zur Konsequenz, dass das bewegbare Element 105 relativ zum Druckraum 104 ortsfest gehalten wird und damit die Phasenlage ϕ zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle konstant in der Notlaufposition gehalten wird, in der die Brennkraftmaschine gute Start- und Laufeigenschaften aufweist.In FIG. 4 is a device 101 according to the invention schematically, analog FIG. 8 represented. This is mostly with the in FIG. 8 shown identical, which is why the same reference numerals have been used for the same components. The difference of the device 101 according to the invention is that the control valve 103 additionally has a first control position 140. The first control position 140 is activated when the actuator 112 assumes a state corresponding to a low to no energization. The first spring element 113 ensures in this case that the first control position 140 is reached. In this position, neither the first nor the second working port A, B is connected to the inlet port P. Depending on the configuration of the hydraulic adjusting device 102, either the first or the second working port A, B can now be connected to the discharge port T, while the respective other working port A, B is not connected to the discharge port T communicates. Also conceivable is an embodiment in which, in the first control position 140, the first and the second working port A, B communicate neither with the inlet port P nor with the outlet port T or both working ports A, B communicate exclusively with the outlet port T.
In addition to the first control position 140, the control valve 103 also has the in FIG. 8 shown second, third and fourth control positions 103, 131.132, wherein the second control position 130 at a low to medium energization, the third control position 131 at a medium to high energization and the fourth control position 132 at a high to maximum current, the actuator 112 occupied becomes.
In the event of a defect of the actuator 112 or an error in the power supply, the control valve 103 automatically enters the first control position 140, wherein the switching valve 103 holds this position until the repair of the actuator 112 and their power supply. After a restart of the internal combustion engine 102, the movable member 105 is moved regardless of its position on switching off the internal combustion engine due to the drag and alternating torques in the middle position due to the insufficient pressure medium supply. There, both locking pins 110, 111 in the respective link 108, 109 einriegeln, whereby the position of the movable member 105 is fixed in the pressure chamber 104. Due to the configuration of the first control position 140, no pressure medium is supplied to the pressure chambers 106, 107 and thus to the scenes 108, 109 during operation of the internal combustion engine. This has the consequence that the movable element 105 is held stationary relative to the pressure chamber 104 and thus the phase angle φ between the camshaft and crankshaft is kept constant in the emergency running position in which the internal combustion engine has good starting and running properties.

Die Figuren 5a bis 5d zeigen exemplarisch einen Ventilkörper 114 eines Steuerventils 103 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 101. Der Ventilkörper 114 besteht aus einem Ventilgehäuse 141 und einem Steuerkolben 142. Das Ventilgehäuse 141 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt, wobei in dessen Außenmantelfläche drei axial beabstandete Ringnuten 143, 144, 145 ausgebildet sind. Jede der Ringnuten 143 bis 145 stellt einen Anschluss des Ventils dar, wobei die in axialer Richtung äußeren Ringnuten 143, 145 die Arbeitsanschlüsse A, B bilden und die mittlere Ringnut 144 den Zulaufanschluss P. Ein Ablaufanschluss T ist durch eine Öffnung in einer Stirnseite des Ventilgehäuses 141 ausgeführt. Jede der Ringnuten 143 bis 145 steht über erste Radialöffnungen 146 mit dem inneren des Ventilgehäuses 141 in Verbindung. Innerhalb des Ventilgehäuses 141 ist ein im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführter Steuerkolben 142 axial verschiebbar angeordnet. Der Steuerkolben 142 wird an einer Stirnseite von einem zweiten Federelement 147 und an der gegenüberliegenden Stirnfläche von einer Stößelstange 148 der Stelleinheit 112 mit einer Kraft beaufschlagt. Durch Bestromen der Stelleinheit 112 kann der Steuerkolben 142 gegen die Kraft des zweiten Federelements 147 in eine beliebige Position zwischen einem ersten und einem zweiten Endanschlag 149, 150 verschoben werden.
Der Steuerkolben 142 ist mit einem ersten und einem zweiten Ringsteg 151, 152 versehen. Die Außendurchmesser der Ringstege 151, 152 sind dem Innendurchmesser des Ventilgehäuses 141 angepasst. Weiterhin sind in den Steuerkolben 142 zwischen dessen stirnseitigem Ende, an dem die Stößelstange 148 angreift, und dem zweiten Ringsteg 152 zweite Radialöffnungen 146a ausgebildet, wodurch das Innere des Steuerkolbens 142 mit dem Inneren des Ventilgehäuses 141 in Verbindung steht. Der erste und der zweite Ringsteg 151, 152 sind derart ausgebildet und an der Außenmantelfläche des Steuerkolbens 142 angeordnet, dass Steuerkanten 153 bis 156 in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerkolbens 142 relativ zum Ventilgehäuse 141 eine Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss P und den Arbeitsanschlüssen A, B freigibt oder sperrt und eine Verbindung zwischen den Arbeitsanschlüssen A, B und dem Ablaufanschluss T freigibt oder versperrt. Der Außendurchmesser des Steuerkolbens 142 ist in den Bereichen zwischen der Stößelstange 148 und dem zweiten Ringsteg 152 und zwischen dem ersten Ringsteg 151 und dem zweiten Ringsteg 152 geringer ausgeführt als der Innendurchmesser des Ventilgehäuses 141. Dadurch wird zwischen dem ersten und dem zweiten Ringsteg 151, 152 eine vierte Ringnut 157 ausgebildet. Innerhalb der vierten Ringnut 157 ist ein dritter Ringsteg 158 ausgebildet. Der Außendurchmesser des dritten Ringstegs 158 ist dem Innendurchmesser des Ventilgehäuses 141 angepasst. Weiterhin ist der dritte Ringsteg 158 derart positioniert, dass er in der ersten Steuerstellung 140 des Steuerventils 103 die Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss P und dem zweiten Arbeitsanschluss B sperrt.The FIGS. 5a to 5d show exemplarily a valve body 114 of a control valve 103 of a device according to the invention 101. The valve body 114 consists of a valve housing 141 and a control piston 142. The valve housing 141 is designed substantially hollow cylindrical, wherein in the Outer shell surface three axially spaced annular grooves 143, 144, 145 are formed. Each of the annular grooves 143 to 145 is a port of the valve, wherein the axially outer annular grooves 143, 145, the working ports A, B and the middle annular groove 144, the inlet port P. A drain port T is through an opening in an end face of the valve housing 141 executed. Each of the annular grooves 143 to 145 is connected to the inner of the valve housing 141 via first radial openings 146. Within the valve housing 141, a substantially hollow cylindrical executed control piston 142 is arranged axially displaceable. The control piston 142 is acted upon by a second spring element 147 on one end face and by a push rod 148 of the setting unit 112 on the opposite end face. By energizing the actuator 112, the control piston 142 can be moved against the force of the second spring element 147 in an arbitrary position between a first and a second end stop 149, 150.
The control piston 142 is provided with a first and a second annular web 151, 152. The outer diameter of the annular ribs 151, 152 are adapted to the inner diameter of the valve housing 141. Furthermore, in the control piston 142 between the frontal end, on which engages the push rod 148, and the second annular web 152 second radial openings 146 a formed, whereby the interior of the control piston 142 is in communication with the interior of the valve housing 141. The first and the second annular web 151, 152 are formed and arranged on the outer circumferential surface of the control piston 142, that control edges 153 to 156 in dependence on the position of the control piston 142 relative to the valve housing 141, a connection between the inlet port P and the working ports A, B. enables or blocks and enables or blocks a connection between the working ports A, B and the drain port T. The outer diameter of the control piston 142 is made smaller in the areas between the push rod 148 and the second annular rib 152 and between the first annular rib 151 and the second annular rib 152 than the inner diameter of the valve housing 141. As a result, between the first and the second annular rib 151, 152 a fourth annular groove 157 is formed. Within the fourth ring groove 157, a third annular ridge 158 is formed. The outer diameter of the third annular web 158 is adapted to the inner diameter of the valve housing 141. Furthermore, the third annular web 158 is positioned such that in the first control position 140 of the control valve 103 it blocks the connection between the feed port P and the second working port B.

Figur 5a zeigt die erste Steuerstellung 140 des Steuerventils 103, in der der Steuerkolben 142 von der Stelleinheit 112 über die Stößelstange 148 mit einer Kraft zwischen einer minimalen Kraft und einer kleinen F1 beaufschlagt wird. Die stößelstangenseitige Stirnfläche des Steuerkolbens 142 befindet in einem Bereich zwischen dem ersten Endanschlag 149 (Verschiebeweg = 0mm) und einem Verschiebeweg s1. Die Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss P und dem zweiten Arbeitsanschluss B ist durch den dritten Ringsteg 158 und die Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss P und dem ersten Arbeitsanschluss A durch den ersten Ringsteg 151 gesperrt. Weiterhin ist die Verbindung zwischen dem zweiten Arbeitsanschluss B und dem Ablaufanschluss T mittels des zweiten Ringstegs 152 gesperrt, während Druckmittel vom ersten Arbeitsanschluss A zum Ablaufanschluss T fließen kann. Da der Druckmittelfluss zu beiden Verriegelungspins 110, 111 und zu beiden Druckkammern 106, 107 blockiert ist kann in der ersten Steuerstellung 140 keine aktive Verstellung stattfinden. Durch die Verbindung der ersten Druckkammer 106 mit dem Reservoir 11 wird diese entleert. Abhängig von der Stellung der hydraulischen Stellvorrichtung 102 wird das bewegbare Element 105 sofort, oder nach einer gewissen Zeit, die benötigt wird um die zweite Druckkammer 107 aufgrund von Leckage zu leeren, aufgrund von Schlepp oder Wechselmomenten der Nockenwelle in die Mittenlage getrieben und dort dauerhaft verriegelt.
Diese Steuerstellung entspricht einer Konfiguration des Steuerventils 103 in der die Stelleinheit 112 unbestromt ist und folglich der Steuerkolben 142 mittels des zweiten Federelements 147 an den ersten Endanschlag 149 verschoben ist, der Verschiebeweg also Null ist. In dieser Stellung befindet sich das Ventil, wenn die Stelleinheit 112 defekt oder deren Stromzufuhr unterbrochen ist. FIG. 5a shows the first control position 140 of the control valve 103, in which the control piston 142 is acted upon by the actuating unit 112 via the push rod 148 with a force between a minimum force and a small F 1 . The plunger-side end face of the control piston 142 is located in a region between the first end stop 149 (displacement path = 0 mm) and a displacement path s. 1 The connection between the inlet connection P and the second working connection B is blocked by the third annular web 158 and the connection between the inlet connection P and the first working connection A through the first annular web 151. Furthermore, the connection between the second working port B and the discharge port T is blocked by means of the second annular web 152, while pressure fluid can flow from the first working port A to the discharge port T. Since the pressure medium flow to both locking pins 110, 111 and to both pressure chambers 106, 107 is blocked, no active adjustment can take place in the first control position 140. By the connection of the first pressure chamber 106 with the reservoir 11, this is emptied. Depending on the position of the hydraulic actuator 102, the movable member 105 is immediately, or after a certain time required to empty the second pressure chamber 107 due to leakage driven due to drag or alternating torques of the camshaft in the center position and locked there permanently ,
This control position corresponds to a configuration of the control valve 103 in which the actuator 112 is de-energized and consequently the control piston 142 is displaced by means of the second spring element 147 to the first end stop 149, the displacement is thus zero. In this position, the valve is when the actuator 112 is defective or their power supply is interrupted.

Figur 5b zeigt die zweite Steuerstellung 130 des Steuerventils 103, in der der Steuerkolben 142 von der Stelleinheit 112 über die Stößelstange 148 mit einer Kraft zwischen einer kleinen Kraft F1 und einer mittleren Kraft F2 beaufschlagt wird, wobei F2> F1. Dadurch wird der Steuerkolben 142 um einen Weg S1 bis S2 vom stößelstangenseitigen ersten Endanschlag 149 verschoben, wobei S2 > S1. Der erste Ringsteg 151 blockiert weiterhin die Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsanschluss A und dem Zulaufanschluss P, während weiterhin Druckmittel vom ersten Arbeitsabschluss zum Ablaufanschluss T fließen kann. Weiterhin blockiert der zweite Ringsteg 152 die Verbindung zwischen dem zweiten Arbeitsanschluss B und dem Ablaufanschluss T, während sowohl der zweite als auch der dritte Ringsteg 152, 158 eine Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss P und dem zweiten Arbeitsanschluss B freigibt. In dieser Stellung wird über den zweiten Arbeitsanschluss B, der zweiten und vierten Druckmittelleitung 116, 122 der zweiten Druckkammer 107 und der zweiten Kulisse 109 Druckmittel zugeführt, wodurch der zweite Verriegelungspin 111 entriegelt wird und die hydraulische Stellvorrichtung 102 Richtung spät verstellt. Gleichzeitig fließt Druckmittel aus der ersten Druckkammer 106 über die erste Druckmittelleitung 115 zum ersten Arbeitsanschluss A und von dort zum Ablaufanschluss T. FIG. 5b shows the second control position 130 of the control valve 103, in which the control piston 142 is acted upon by the adjusting unit 112 via the push rod 148 with a force between a small force F 1 and an average force F 2 , wherein F 2 > F 1 . As a result, the control piston 142 is displaced by a distance S 1 to S 2 from the push rod-side first end stop 149, S 2 > S 1 . The first ring land 151 further blocks the connection between the first working port A and the inflow port P while still allowing pressure fluid to flow from the first working port to the drain port T. Furthermore, the second annular rib 152 blocks the connection between the second working port B and the drain port T, while both the second and the third annular ribs 152, 158 release a connection between the inflow port P and the second working port B. In this position, pressure medium is supplied via the second working port B, the second and fourth pressure medium line 116, 122 of the second pressure chamber 107 and the second link 109, whereby the second locking pin 111 is unlocked and the hydraulic adjusting device 102 retards the direction. At the same time, pressure medium flows from the first pressure chamber 106 via the first pressure medium line 115 to the first working port A and from there to the discharge port T.

Figur 5c zeigt die dritte Steuerstellung 131 des Steuerventils 103, in dem der Steuerkolben 142 von der Stelleinheit 112 über die Stößelstange 148 mit einer Kraft zwischen einer mittleren F2 und einer großen Kraft F3 beaufschlagt wird, wobei F3 > F2. Dadurch wird der Steuerkolben 142 um einen Weg S2 bis S3 vom stößelstangenseitigen ersten Endanschlag 149 verschoben, wobei S3 > S2. In dieser Stellung des Schaltventils blockieren der erste und der zweite Ringsteg 151, 152 die Verbindungen zwischen den Arbeitsanschlüssen A, B und dem Zulaufanschluss P und die Verbindungen zwischen den Arbeitsanschlüssen A, B und dem Ablaufanschluss T. In dieser Stellung des Steuerventils 103 wird weder Druckmitteln zu den Druckkammern 106, 107 zugeleitet, noch kann Druckmittel von den Druckkammern 106, 107 abfließen. Diese Steuerstellung entspricht also einer Haltestellung, in der die Phasenlage ϕ zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle konstant gehalten wird. FIG. 5c shows the third control position 131 of the control valve 103, in which the control piston 142 is acted upon by the adjusting unit 112 via the push rod 148 with a force between a middle F 2 and a large force F 3 , wherein F 3 > F 2 . As a result, the control piston 142 is displaced by a distance S 2 to S 3 from the push rod-side first end stop 149, S 3 > S 2 . In this position of the switching valve, the first and the second annular web 151, 152 block the connections between the working ports A, B and the inlet port P and the connections between the working ports A, B and the drain port T. In this position of the control valve 103 is neither pressure means supplied to the pressure chambers 106, 107, nor can pressure fluid from the pressure chambers 106, 107 flow away. This control position thus corresponds to a holding position in which the phase angle φ between the camshaft and the crankshaft is kept constant.

Figur 5d zeigt die vierte Steuerstellung 132 des Steuerventils 103, in der der Steuerkolben 142 von der Stelleinheit 112 über die Stößelstange 148 mit einer Kraft zwischen einer großen Kraft F3 und einer maximalen Kraft F4 beaufschlagt wird, wobei F4> F3. Dadurch wird der Steuerkolben 142 um einen Weg S3 bis S4 vom stößelstangenseitigen ersten Endanschlag 149 verschoben, wobei S4 > S3. In dieser Konfiguration blockiert der erste Ringsteg 151 eine Verbindung zwischen den ersten Arbeitsanschluss A und dem Ablaufanschluss T, während die Verbindung zwischen den Zulaufanschluss P und dem ersten Arbeitsanschluss A sowohl vom ersten Ringsteg 151, als auch vom dritten Ringsteg 158 freigegeben wird. Weiterhin wird von dem zweiten Ringsteg 152 die Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss P und dem zweiten Arbeitsanschluss B blockiert, während Druckmittel über den zweiten Arbeitsanschluss B und die zweiten Radialöffnungen 146a in das Innere des Steuerkolbens 142 und von dort zum Ablaufanschluss T gelangen kann. In dieser Stellung des Steuerventils 103 wird Druckmittel von der zweiten Druckkammer 107 über die zweite Druckmittelleitung 116 zum zweiten Arbeitsanschluss B und von dort zum Ablaufanschluss T geleitet. Gleichzeitig wird über den ersten Arbeitsanschluss A die erste Druckmittelleitung 115 und die dritte Druckmittelleitung 121 Druckmittel zur ersten Druckkammer 106 und zur ersten Kulisse 108 geleitet. Dadurch wird der erste Verriegelungspin 110 entriegelt und die hydraulische Stellvorrichtung 102 verstellt nach früh. FIG. 5d shows the fourth control position 132 of the control valve 103, in which the control piston 142 is acted upon by the adjusting unit 112 via the push rod 148 with a force between a large force F 3 and a maximum force F 4 , wherein F 4 > F 3 . As a result, the control piston 142 is displaced by a distance S 3 to S 4 from the push rod-side first end stop 149, S 4 > S 3 . In this configuration, the first ring land 151 blocks communication between the first work port A and the drain port T, while the communication between the port port P and the first work port A is released from both the first ring land 151 and the third land land 158. Furthermore, the connection between the inlet connection P and the second working connection B is blocked by the second annular web 152, while pressure medium can reach the interior of the control piston 142 and from there to the discharge connection T via the second working connection B and the second radial openings 146a. In this position, the control valve 103 pressure medium from the second pressure chamber 107 via the second pressure medium line 116 to the second working port B and from there to the drain port T is passed. At the same time via the first working port A, the first pressure medium line 115 and the third pressure medium line 121 pressure medium to the first pressure chamber 106 and the first slide 108 passed. Thereby, the first locking pin 110 is unlocked and the hydraulic actuator 102 moves to early.

Durch den Einsatz des beschriebenen 4/4-Wegeventils, als Steuerventil 103 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 101, werden keine zusätzlichen Module, wie beispielsweise zusätzliche Steuerventile benötigt um eine Vorrichtung 101 mit Mittenlagenverriegelung darzustellen, die automatisch in einer verriegelten Mittenposition startet, wobei ein Anschlagen des Elements 105 (Flügel bei Flügelzellenverstellern) an einem Anschlag unterbleibt. Weder der Bauraum, noch die Herstellungs- oder Montagekosten werden im Vergleich zu der im Stand der Technik beschriebenen Ausführungsform erhöht. Gleichzeitig wird die Vorrichtung 101 bei Ausfall der Stelleinheit 112 in die Mittenlage gebracht und dort bis zur Reparatur der Stelleinheit 112 verriegelt.By using the described 4/4-way valve, as the control valve 103 of the device 101 according to the invention, no additional modules, such as additional control valves needed to represent a device 101 with center-position locking, which starts automatically in a locked center position, wherein an abutment of the element 105 (wing with Vane adjusters) stops at a stop. Neither the space, nor the manufacturing or assembly costs are increased compared to the embodiment described in the prior art. At the same time the device 101 is brought in case of failure of the actuator 112 in the center position and locked there until the repair of the actuator 112.

Figur 6 stellt den Volumenstrom vom Zulaufanschluss T zu den Druckkammern 106, 107 in Abhängigkeit des Tastverhältnisses der Stelleinheit 112 dar. Die Stelleinheit 112 kann mit einer Spannung beaufschlagt werden, wobei entweder Null Volt oder ein Maximalwert anliegt. Das Tastverhältnis gibt den Anteil der Zeit an, in welcher der Maximalwert der Spannung an der Stelleinheit 112 anliegt. Je höher das Tastverhältnis ist, umso höher ist die Kraft die von der Stelleinheit 112 über die Stößelstange 148 auf den Steuerkolben 142 ausgeübt wird. Somit ist das Tastverhältnis ein Maß für die Verschiebung des Steuerkolbens 142 innerhalb des Ventilgehäuses 141 relativ zum ersten Endanschlag 149.
In einem ersten Bereich, in dem das Tastverhältnis zwischen Null und einem ersten Wert TV 1 liegt nimmt das Steuerventil 103 die erste Steuerstellung 140 ein. In dieser Steuerstellung 140 sind die Verbindungen zwischen dem Zulaufanschluss P und den Arbeitsanschlüssen A, B gesperrt, der Volumenstrom ist abgesehen von Leckageströmen 0.
Liegt das Tastverhältnis zwischen einem ersten Wert TV 1 und einem zweiten Wert TV 2 so befindet sich das Steuerventil 103 in der zweiten Steuerstellung 130. Druckmittel kann vom Zulaufanschluss P zum zweiten Arbeitsanschluss B gelangen, während die Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss P und dem ersten Arbeitsanschluss A gesperrt ist. Der Volumenstrom nimmt bei Erhöhung des Tastverhältnisses von einem ersten Wert TV 1 zu einem dritten Wert TV 3 stetig zu, während es bei weiterer Erhöhung bis zu dem zweiten Wert TV 2 stetig abnimmt und schließlich bei dem Wert TV 2 nahe Null liegt. Vorteilhafterweise wird für die zweite Steuerstellung 130 nur der Bereich zwischen TV3 und TV2 genutzt.
In einem dritten Bereich zwischen dem Wert TV 2 und einem Wert TV 4, Tastverhältnisse, die in diesem Bereich liegen werden im folgenden als Haltetastverhältnis bezeichnet, des Tastverhältnisses ist der Volumenstrom nahezu null. Dieser Bereich entspricht der dritten Steuerstellung 131 des Steuerventils 103, in der beide Arbeitsanschlüsse A, B nicht in Verbindung mit dem Zulaufanschluss P stehen. FIG. 6 represents the volume flow from the inlet port T to the pressure chambers 106, 107 as a function of the duty cycle of the actuator 112. The actuator 112 may be supplied with a voltage, wherein either zero volts or a maximum value is applied. The duty cycle indicates the proportion of the time in which the maximum value of the voltage is present at the setting unit 112. The higher the duty cycle, the higher the force exerted by the actuator 112 via the push rod 148 on the control piston 142. Thus, the duty cycle is a measure of the displacement of the spool 142 within the valve housing 141 relative to the first end stop 149.
In a first region in which the duty cycle lies between zero and a first value TV 1, the control valve 103 assumes the first control position 140. In this control position 140, the connections between the inlet connection P and the working connections A, B are blocked, the volume flow is apart from leakage flows 0.
If the duty cycle lies between a first value TV 1 and a second value TV 2, the control valve 103 is in the second control position 130. Pressure medium can reach the second working port B from the inlet port P, while the connection between the inlet port P and the first working port A Is blocked. The volumetric flow increases steadily as the duty cycle increases from a first value TV 1 to a third value TV 3, while when increasing further up to the second value TV 2 it steadily decreases and finally near the value TV 2 it is close to zero. Advantageously, only the area between TV3 and TV2 is used for the second control position 130.
In a third range between the value TV 2 and a value TV 4, duty cycles which are in this range are referred to below as the hold duty ratio, the duty cycle is the volume flow almost zero. This area corresponds to the third control position 131 of the control valve 103, in which both working ports A, B are not in connection with the inlet port P.

Wird der Wert des Tastverhältnisses ausgehend vom Wert TV 4 weiter bis 100% erhöht, so nimmt der Volumenstrom vom Zulaufanschluss P zu den Druckkammer 106, 107 zunächst stetig zu. Der Volumenstrom kann bis zu einem Tastverhältnis von 100% stetig steigen, oder aber Konstruktiv bedingt ein Maximum durchlaufen. Dieser Bereich entspricht der vierten Steuerstellung 132 des Steuerventils 103, in der Druckmittel vom Zulaufanschluss P zum ersten Arbeitsanschluss A geleitet wird, während die Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss P und dem zweiten Arbeitsanschluss B blockiert ist.If the value of the duty cycle, starting from the value TV 4, is further increased to 100%, then the volume flow from the feed port P to the pressure chamber 106, 107 initially increases steadily. The volume flow can rise steadily up to a duty factor of 100%, or, for design reasons, can go through a maximum. This area corresponds to the fourth control position 132 of the control valve 103, is conducted in the pressure medium from the inlet port P to the first working port A, while the connection between the inlet port P and the second working port B is blocked.

Neben dem Vorteil, dass bei Ausfall der Stelleinheit 112 bei einem Neustart der Brennkraftmaschine die hydraulische Stellvorrichtung 102 in einer Mittenlage verriegelt wird und diese Verriegelung gehalten wird, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung 101 bei intakter Stelleinheit 112 eine Verriegelung der hydraulischen Stellvorrichtung 102 in der Mittenposition beim Abschalten der Brennkraftmaschine bzw. ein Positionieren der hydraulischen Stellvorrichtung 102 derart, dass beim Neustart der Brennkraftmaschine die hydraulische Stellvorrichtung 102 in die Mittenposition gebracht und dort verriegelt wird. Dies hat den Vorteil, dass während des Anlassvorgangs, in dem die Vorrichtung 101 noch nicht ausreichend mit Druckmittel befüllt ist, die hydraulische Stellvorrichtung 102 sicher in der Mittenlage verriegelt ist, wodurch ein Anschlagen des verschiebbaren Elements 105 an einer Seitenwand des Druckraums 104 vermieden wird, wodurch erhöhter Verschleiß und Geräuschentwicklung vermieden wird.In addition to the advantage that in case of failure of the actuator 112 at a restart of the internal combustion engine, the hydraulic actuator 102 is locked in a central position and this lock is held, the device 101 of the invention allows for intact actuator 112 locking the hydraulic actuator 102 in the center position when switching off the internal combustion engine or a positioning of the hydraulic actuator 102 such that upon restart of the internal combustion engine, the hydraulic actuator 102 is brought into the center position and locked there. This has the advantage that during the starting operation, in which the device 101 is not yet sufficiently filled with pressure medium, the hydraulic adjusting device 102 is securely locked in the center position, whereby a striking of the displaceable element 105 is avoided on a side wall of the pressure chamber 104, whereby increased wear and noise is avoided.

Zum Betrieb der Brennkraftmaschine müssen die verschiedenen Tastverhältnisse, insbesondere TV1 bis TV3 und das Haltetastverhältnis TVHalte dem Motorsteuergerät bekannt sein. Das Haltetastverhältnis wird standardmäßig vom Motorsteuergerät ermittelt und in einer Speichereinheit abgelegt. Zur Ermittlung von TV1, TV2 und TV3 sind zwei Möglichkeiten denkbar.
Über die Konstruktive Auslegung und der daraus folgenden Ventilcharakteristik kann TV1, TV2 und TV3 in direkter Abhängigkeit vom Haltetastverhältnis TVHalte bestimmt werden. Die Differenzwinkel Y1, Y2 und Y3 werden permanent in einer Speichereinheit abgelegt. Das Motorsteuergerät bestimmt in einer frühen Phase des Betriebs der Brennkraftmaschine das Haltetastverhältnis TVHalte. Für TV1, TV2 und TV3 gilt dann: TV ⁢ 1 = TV Halte - Y ⁢ 1 ,

Figure imgb0001
TV ⁢ 2 = TV Halte - Y ⁢ 2 ,
Figure imgb0002
 TV ⁢ 3 = TV Halte - Y ⁢ 3.
Figure imgb0003
 To operate the internal combustion engine, the different duty cycles, in particular TV1 to TV3 and the hold duty cycle TV hold must be known to the engine control unit. The hold duty ratio is determined by the engine control unit as standard and stored in a memory unit. For the determination of TV1, TV2 and TV3 two possibilities are conceivable.
About the structural design and the consequent valve characteristics TV1, TV2 and TV3 can be determined in direct dependence on the holding load ratio TV hold . The difference angles Y 1 , Y 2 and Y 3 are stored permanently in a memory unit. The engine control unit determines at an early stage the operation of the internal combustion engine, the holding load ratio TV hold . For TV1, TV2 and TV3 then: TV ⁢ 1 = TV holding - Y ⁢ 1 .
Figure imgb0001
 TV ⁢ 2 = TV holding - Y ⁢ 2 .
Figure imgb0002
 TV ⁢ 3 = TV holding - Y ⁢ Third
Figure imgb0003

Ein zweiter Weg ist, TV1 und TV2, gegebenenfalls nach jedem Neustart, vom Motorsteuergerät ermitteln zu lassen und im Kennfeld abzulegen. Zur Bestimmung von TV1 und TV3 können die Nockenwellewinkelsignale und Kurbelwellenwinkelsignale genutzt werden. Vor allem die relative Phasenlage der beiden Wellen und die zeitliche Änderung der Phasenlage kann dazu genutzt werden. Beispielsweise kann folgendes Verfahren angewandt werden. Es wird eine Rampe des Tastverhältnisses von 0% ansteigend gefahren. Der Wert TV1 ist erreicht, wenn ein Verstellvorgang startet (an diesem Punkt wird eine der Druckkammern 106, 107 und ein Verriegelungspin 110, 111 mit Druckmittel beaufschlagt und die hydraulische Stellvorrichtung verstellt, was über Nockenwellenwinkelsensoren und Kurbelwellenwinkelsensoren detektiert werden kann). Der Wert TV3 ist erreich, wenn eine maximale Verstellgeschwindigkeit überschritten ist. TV2 ist erreicht, wenn die Phasenlage konstant gehalten wird. Die ermittelten Werte werden anschließend in einem Speicher abgelegt.A second way is to have TV1 and TV2, optionally after each restart, determined by the engine control unit and store in the map. To determine TV1 and TV3, the camshaft angle signals and crankshaft angle signals can be used. Above all, the relative phase angle of the two waves and the temporal change of the phase position can be used for this purpose. For example, the following method can be used. A ramp of the duty cycle of 0% is increased. The value TV1 is reached when an adjustment operation starts (at this point, one of the pressure chambers 106, 107 and a lock pin 110, 111 is pressurized and the hydraulic actuator is displaced, which can be detected via camshaft angle sensors and crankshaft angle sensors). The value TV3 is reached when a maximum adjustment speed is exceeded. TV2 is reached when the phase position is kept constant. The determined values are then stored in a memory.

Figur 7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahren zur Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 101 während eines Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine, durch das die hydraulische Stellvorrichtung 102 in eine Position gebracht wird, in der sie nach dem Stopp der Brennkraftmaschine entweder verriegelt ist oder sich in einer Position befindet von der sie nach dem Neustart der Brennkraftmaschine direkt in die Mittenposition verschoben und dort verriegelt wird.
Bei Einleiten des Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine ist die Drehzahl n > Null. Die Phasenlage ϕ zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle wird mit Hilfe des Steuerventils 103 in eine Abstellphasenlage gebracht, die um einen definierten Betrag X von der Verriegelungsphasenlage ϕMitte abweicht. Die Abstellphasenlage liegt für eine Vorrichtung 101, die ohne Kompensationsfeder ausgeführt ist, relativ zur Verriegelungsphasenlage ϕMitte in Richtung früh verschoben. Gleiches gilt für eine Vorrichtung 101, die mit einer Kompensationsfeder ausgerüstet ist, deren Drehmoment aber kleiner als das Schleppmoment der Nockenwelle. Für eine Vorrichtung 101 mit einer Kompensationsfeder, die ein Drehmoment ausübt, welches größer ist als das Schleppmoment der Nockenwelle, liegt die Abstellphase relativ zur Verriegelungsphasenlage ϕMitte in Richtung spät verschoben. Ist die vorbestimmte Abstellphasenlage erreicht so wird die Zündung ausgeschaltet und der Wert des Tastverhältnisses wird derart eingestellt, dass diese Phasenlage ϕ sicher gehalten wird. Im Falle einer Einstellung einer nach früh verschobenen Abstellphasenlage liegt das Tastverhältnis also zwischen TV 2 und 100 %, im Falle einer Abstellphasenlage welche relativ zur Verrieglungsphasenlage ϕMitte nach spät verstellt ist zwischen TV 4 und TV3. Dieses Tastverhältnis wird solange gehalten, bis die Drehzahlsensoren die Drehzahl Null melden. Danach wird das eingestellte Tastverhältnis für eine bestimmte Zeitspanne Y gehalten bevor schließlich die Stelleinheit 112 stromlos gehalten wird. Die Haltezeit von Y verhindert, dass während der letzten Umdrehung der Brennkraftmaschine, während der der Drehzahlsensor bereits die Drehzahl n=0 liefert, aufgrund von Druckschwankungen durch die Wechselmomente die Verriegelungspins 110, 111 entriegelt und das bewegbare Element 105 über die Mittenlage in die falsche Position geschoben wird.
Die hydraulische Stellvorrichtung 102 befindet sich nun entweder aufgrund der letzten Umdrehung der Kurbelwelle, im verriegeltem Zustand oder in einer Position in der sie entweder von den Schleppmomenten der Nockenwelle oder dem Drehmoment der Kompensationsfeder beim Anlassen der Brennkraftmaschine automatisch und sofort in die verriegelte Position getrieben wird. FIG. 7 FIG. 12 shows a flowchart of a method for controlling the device 101 according to the invention during a stopping operation of the internal combustion engine, by which the hydraulic adjusting device 102 is brought into a position in which it is either locked or in a position after the stop of the internal combustion engine the restart of the internal combustion engine is moved directly to the center position and locked there.
When initiating the stopping process of the internal combustion engine, the rotational speed n> zero. The phase angle φ between the camshaft and the crankshaft is brought by means of the control valve 103 in a Abstellphasenlage, which differs by a defined amount X of the locking phase position φ center . The parking phase situation is for a device 101, which is executed without compensation spring, relative to the locking phase position φ middle shifted early. The same applies to a device 101 which is equipped with a compensation spring, but whose torque is smaller than the drag torque of the camshaft. For a device 101 with a compensation spring, which exerts a torque which is greater than the drag torque of the camshaft, the parking phase is relative to the locking phase position φ center shifted late. If the predetermined Abstellphasenlage is reached, the ignition is turned off and the value of the duty cycle is set such that this phase φ is held securely. In the case of setting a postponed Abstellphasenlage the duty cycle is therefore between TV 2 and 100%, in the case of a Abstellphasenlage which is relative to the Verrieglungsphasenlage φ center moved late between TV 4 and TV3. This duty cycle is maintained until the speed sensors report zero speed. Thereafter, the set duty cycle is held for a certain period Y before finally the actuator 112 is kept de-energized. The hold time of Y prevents the locking pins 110, 111 from being unlocked during the last revolution of the engine during which the speed sensor is already at n = 0, and the movable member 105 is unlocked at the center position due to pressure fluctuations due to the alternating moments is pushed.
The hydraulic actuator 102 is now either automatically due to the last revolution of the crankshaft, in the locked state or in a position in which it is automatically and immediately driven into the locked position by either the drag torque of the camshaft or the torque of the compensation spring when starting the internal combustion engine.

Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Starten einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 101, durch das gewährleistet ist, dass eine bereits bestehende bzw. eine während der ersten Umdrehung der Kurbelwelle hergestellte Verriegelung des bewegbaren Elements 105 gehalten wird, bis der Öldruck innerhalb der Brennkraftmaschine auf einen Wert gestiegen ist, der zum sicheren Betrieb der Vorrichtung 101 benötigt wird. Zu Beginn des Startvorgangs ist die Drehzahl n und das Tastverhältnis gleich Null. Solange der Drehzahlsensor eine Drehzahl n = Null meldet wird das Tastverhältnis zwischen Null % und dem Wert TV 1 gehalten. Meldet der Drehzahlsensor eine Drehzahl > Null, so wird der Wert eines Öldrucksensor ausgelesen. Solange der Wert des Öldrucks p kleiner einem bestimmten minimalen Wert pmin ist, welcher nötig ist um die erfindungsgemäße Vorrichtung 101 sicher zu betreiben, wird der Wert des Tastverhältnisses zwischen Null % und dem Wert TV 1 gehalten. Übersteigt der Öldruck p den vorgegebenen Druck geht die Vorrichtung 101 in den geregelten Betrieb über und das Tastverhältnis wird je nach Lastzustand der Maschine zwischen TV 3 und 100 % verstellt. FIG. 3 shows a flowchart of a method for starting an internal combustion engine with a device 101 according to the invention, by which it is ensured that a pre-existing or made during the first revolution of the crankshaft lock of the movable member 105 is held until the oil pressure within the internal combustion engine to a Value that is needed for safe operation of the device 101 becomes. At the beginning of the starting process, the speed n and the duty cycle is zero. As long as the speed sensor reports a speed n = zero, the duty cycle is kept between zero% and the value TV 1. If the speed sensor reports a speed> zero, the value of an oil pressure sensor is read out. As long as the value of the oil pressure p is less than a certain minimum value p min , which is necessary to safely operate the device 101 according to the invention, the value of the duty cycle is kept between zero% and the value TV 1. Exceeds the oil pressure p the predetermined pressure, the device 101 goes into controlled operation and the duty cycle is adjusted depending on the load condition of the machine between TV 3 and 100%.

Vorgenannte Ausführungen sind nur exemplarisch. Natürlich sind die Arbeitsanschlüsse A, B vertauschbar. Ebenfalls im Schutzumfang eingeschlossen werden sollen Vorrichtungen 101 mit Mittenlagenverriegelung der hydraulischen Stelleinheit 102, wobei nur ein Verriegelungspin in eine Kulisse oder eine gestufte Kulisse eingreifen kann. Ebenfalls Vorrichtungen mit einer beliebigen Verrieglungsphasenlage mit einem oder mehreren Verriegelungspins. Bei den Betrachtungen zu den Volumenströmen und den Verbindungen zwischen verschiedenen Anschlüssen des Schaltventils wurden Druckverluste auf Grund von Leckage vernachlässigt.The aforementioned embodiments are only exemplary. Of course, the working connections A, B are interchangeable. Also included in the scope of the invention are devices 101 with central position locking of the hydraulic actuator 102, wherein only one locking pin can engage in a slide or a stepped link. Also devices with any locking phasing with one or more locking pins. When considering the volume flows and the connections between different connections of the switching valve, pressure losses due to leakage were neglected.

Bezugszeichenreference numeral

11
Vorrichtungcontraption
1a1a
hydraulische Stellvorrichtunghydraulic actuator
22
Statorstator
33
Rotorrotor
44
Antriebsraddrive wheel
55
Ausnehmungenrecesses
66
SeitenwandSide wall
77
erster Seitendeckelfirst side cover
88th
zweiter Seitendeckelsecond side cover
99
Verbindungselementconnecting element
1010
Flügelnutvane
1111
Flügelwing
1212
erste Druckkammerfirst pressure chamber
1313
zweite Druckkammersecond pressure chamber
1414
Nutgrundgroove base
1515
BlattfederelementLeaf spring element
1616
erste Druckmittelleitungfirst pressure medium line
1717
zweite Druckmittelleitungsecond pressure medium line
2121
erster Pfeilfirst arrow
2222
Zentralbohrungcentral bore
2323
Ausformungenformations
2424
Verriegelungselementlocking element
2525
Axialbohrungaxial bore
2626
Kolbenpiston
2727
Federfeather
2828
EntlüftungselementA vent
2929
Kulissescenery
3030
Aussparungrecess
101101
Vorrichtungcontraption
102102
hydraulische Stellvorrichtunghydraulic actuator
103103
Steuerventilcontrol valve
104104
Druckraumpressure chamber
105105
Elementelement
106106
erste Druckkammerfirst pressure chamber
107107
zweite Druckkammersecond pressure chamber
108108
erste Kulissefirst backdrop
109109
zweite Kulissesecond backdrop
110110
erster Verriegelungspinfirst locking pin
111111
zweiter Verriegelungspinsecond locking pin
112112
Stelleinheitactuator
113113
erstes Federelementfirst spring element
114114
Ventilkörpervalve body
115115
erste Druckmittelleitungfirst pressure medium line
116116
zweite Druckmittelleitungsecond pressure medium line
117117
DruckmittelreservoirPressure fluid reservoir
118118
DruckmittelpumpeHydraulic pump
119119
Filterfilter
120120
Rückschlagventilcheck valve
121121
dritte Druckmittelleitungthird pressure medium line
122122
vierte Druckmittelleitungfourth pressure medium line
126126
zweiter Pfeilsecond arrow
127127
erste Federfirst spring
128128
dritter Pfeilthird arrow
129129
zweite Federsecond spring
130130
zweite Steuerstellungsecond control position
131131
dritte Steuerstellungthird control position
132132
vierte Steuerstellungfourth control position
133133
Spätanschlagerste SteuerstellungLate-cracked control position
140140
Ventilgehäusevalve housing
141141
Steuerkolbenspool
142142
Ringnutring groove
143143
Ringnutring groove
144144
Ringnutring groove
145145
erste Radialöffnungenfirst radial openings
146a146a
zweite Radialöffnungensecond radial openings
146146
zweites Federelementsecond spring element
147147
Stößelstangepushrod
148148
erster Endanschlagfirst end stop
149149
zweiter Endanschlagsecond end stop
150150
erster Ringstegfirst ring bridge
151151
zweiter Ringstegsecond ring bridge
152152
erste Steuerkantefirst control edge
153153
zweite Steuerkantesecond control edge
154154
dritte Steuerkantethird control edge
155155
vierte Steuerkantefourth control edge
156156
vierte Ringnutfourth ring groove
157157
dritter Ringstegthird ringbridge
PP
Zulaufanschlussinflow connection
TT
Ablaufanschlussdrain connection
AA
erster Arbeitsanschlussfirst work connection
BB
zweiter Arbeitsanschlusssecond work connection
ϕφ
Phasenlagephasing
ϕmitte φ middle
VerriegelungsphasenlageLocking phase
XX
Betragamount
Y1 Y 1
Differenzwinkeldifference angle
Y2 Y 2
Differenzwinkeldifference angle
Y3 Y 3
Differenzwinkeldifference angle
TVHalte TV hold
Haltetastverhältnisholding duty
pmin p min
Öldruckoil pressure

Claims (1)

Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung (101) zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine mit - einer hydraulischen Stellvorrichtung (102), die zwei gegeneinander wirkende Druckkammern (106, 107) aufweist, - wobei durch Zu- bzw. Abfuhr von Druckmittel zu und von den Druckkammern (106, 107) eine Phasenlage (ϕ) einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle gehalten bzw. gezielt verändert werden kann, - und mit einem Steuerventil (103) mit zwei Arbeitsanschlüssen (A, B), einem Ablauf- (T) und einem Zulaufanschluss (P), wobei der erste Arbeitsanschluss (A) mit der ersten Druckkammer (106), der zweite Arbeitsanschluss (B) mit der zweiten Druckkammer (107) und der Ablaufanschluss (T) mit einem Tank kommuniziert und der Zulaufanschluss (P) mit Druckmittel beaufschlagt wird, - wobei das Steuerventil (103) mittels einer Stelleinheit (112) in vier Steuerstellungen (103, 131,132,140) gebracht werden kann, - wobei in einer ersten Steuerstellung (140) des Steuerventils (103), weder der erste Arbeitsanschluss (A) noch der zweite Arbeitsanschluss (B) mit dem Zulaufanschluss (P) kommuniziert, - in einer zweiten Steuerstellung (130) des Steuerventils (103) der erste Arbeitsanschluss (A) mit dem Ablaufanschluss (T) und der zweite Arbeitsanschluss (B) mit dem Zulaufanschluss (P) kommuniziert, - in einer dritten Steuerstellung (131) des Steuerventils (103) der erste und der zweite Arbeitsanschluss (A, B) weder mit dem Ablaufanschluss (T) noch mit dem Zulaufanschluss (P) kommuniziert oder der erste und der zweite Arbeitsanschluss (A, B) ausschließlich mit dem Zulaufanschluss (P) kommuniziert, - in einer vierten Steuerstellung (132) des Steuerventils (103) der zweite Arbeitsanschluss (B) mit dem Ablaufanschluss (T) und der erste Arbeitsanschluss (A) mit dem Zulaufanschluss (P) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschritte in der aufgeführten Reihenfolge durchgeführt werden: - Einstellen der ersten Steuerstellung - Detektion der Drehzahl n der Kurbelwelle oder der Nockenwelle, - ist die Drehzahl n>0: Detektion des Druckmitteldrucks p, - ist der Druckmitteldruck p größer als ein vorbestimmter Wert: Einstellen von Steuerstellungen nach dem in der Steuereinheit abgelegtem Kennfeld. Method for controlling a device (101) for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine during the starting process of the internal combustion engine with a hydraulic actuator (102) having two counteracting pressure chambers (106, 107), wherein a phase position (φ) of a camshaft relative to a crankshaft can be held or selectively changed by supplying and removing pressure medium to and from the pressure chambers (106, 107), - And with a control valve (103) having two working ports (A, B), a drain (T) and an inlet port (P), wherein the first working port (A) with the first pressure chamber (106), the second working port (B ) communicates with the second pressure chamber (107) and the drain port (T) with a tank and the inflow port (P) is acted upon with pressure medium, - wherein the control valve (103) by means of an actuating unit (112) in four control positions (103, 131, 132, 140) can be brought, wherein in a first control position (140) of the control valve (103), neither the first working port (A) nor the second working port (B) communicates with the inflow port (P), in a second control position (130) of the control valve (103), the first working connection (A) communicates with the outflow connection (T) and the second working connection (B) communicates with the inflow connection (P), - In a third control position (131) of the control valve (103) the first and the second working port (A, B) communicates neither with the drain port (T) nor with the inlet port (P) or the first and the second working port (A, B ) communicates exclusively with the inlet connection (P), in a fourth control position (132) of the control valve (103) the second working port (B) communicates with the discharge port (T) and the first working port (A) communicates with the inflow port (P), characterized that the following method steps are carried out in the order listed: - Setting the first control position Detection of the rotational speed n of the crankshaft or the camshaft, is the rotational speed n> 0: detection of the fluid pressure p, - Is the pressure medium pressure p greater than a predetermined value: Setting of control positions according to the filed in the control unit map.
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