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DE19650249B4 - Device for detecting the angle of rotation and / or the valve lift in a multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

Device for detecting the angle of rotation and / or the valve lift in a multi-cylinder internal combustion engine Download PDF

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DE19650249B4
DE19650249B4 DE19650249A DE19650249A DE19650249B4 DE 19650249 B4 DE19650249 B4 DE 19650249B4 DE 19650249 A DE19650249 A DE 19650249A DE 19650249 A DE19650249 A DE 19650249A DE 19650249 B4 DE19650249 B4 DE 19650249B4
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Abstract

Einrichtung zur Erfassung des Verdrehwinkels und/oder Ventilhubes bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlassventil pro Zylinder, mit einer Kurbelwelle und einer ersten Nockenwelle, die unter vorgebbarem Phasenbezug von der Kurbelwelle angetrieben wird und mit einer zweiten Nockenwelle, die über Koppelmittel, die wenigstens eine weitere Welle umfassen, von der ersten Nockenwelle angetrieben wird, wobei die relative Verdrehung der beiden Nockenwellen gegeneinander vereinbar ist und die beiden Nockenwellen die Öffnet- und die Schließt-Funktion der Einlassventile bestimmen, sodass durch ein relatives Verdrehen der beiden Nockenwellen gegeneinander der Hub und/oder die Öffnungsdauer der Ventile veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Wellen Kurbelwelle (19) oder erste Nockenwelle (10) oder zweite Nockenwelle (11) oder eine Welle der Koppelmittel ein Geberrad (12, 17, 21 ,23) aufweisen, das von einem Geber (27, 18, 20, 24) abgetastet wird, zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das die jeweilige Winkellage der betreffenden Welle erkennen lässt und der Verdrehwinkel (VW) zwischen...Facility for detecting the angle of rotation and / or valve lift at a multi-cylinder internal combustion engine with at least one inlet valve per cylinder, with a crankshaft and a first camshaft, which is driven by the crankshaft under predeterminable phase reference is and with a second camshaft via coupling means, at least comprise a further shaft, driven by the first camshaft is, with the relative rotation of the two camshafts against each other is compatible and the two camshafts the opening and closing function of the intake valves determine, so by a relative twisting of the two camshafts against each other, the stroke and / or the opening duration of the valves changeable is, characterized in that at least two of the waves crankshaft (19) or first camshaft (10) or second camshaft (11) or a shaft of the coupling means has a transmitter wheel (12, 17, 21, 23), which is scanned by a transmitter (27, 18, 20, 24) for generating an output signal representing the respective angular position of the respective Wave and the angle of rotation (VW) between ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung des Verdrehwinkels und/oder des Ventilhubes bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlassventil pro Zylinder nach der Gattung des Hauptanspruchs.The The invention relates to a device for detecting the angle of rotation and / or the valve lift in a multi-cylinder internal combustion engine with at least one intake valve per cylinder according to the genus of Main claim.

Es ist bekannt, bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem Einlassventil pro Zylinder eine Ventilsteuerung mit Hilfe zweier Nockenwellen durchzuführen, wobei eine der beiden Nockenwellen, beispielsweise die von der Kurbelwelle angetriebene Nockenwelle die die Ventilöffnung steuert, während die zweite Nockenwelle, die mit der ersten Nockenwelle über Koppelmittel in Verbindung steht, das Schließen der Ventile steuert. Sind diese Koppelmittel so ausgestaltet, dass eine relative Verdrehung der mit gleicher Drehzahl umlaufenden Nockenwellen gegeneinander realisierbar ist, kann der Hub der Ventile in weiten Bereichen verändert werden. Eine Vorrichtung, die eine solche Nockenwellenverstellung ermöglicht, ist beispielsweise aus der Druckschrift WO 94/16203 A1 bekannt.It is known in multi-cylinder internal combustion engines with at least an intake valve per cylinder using a valve control perform two camshafts, one of the two camshafts, for example, that of the crankshaft driven camshaft which controls the valve opening while the second camshaft connected to the first camshaft via coupling means communicating, closing the valves controls. Are these coupling agents designed so that a relative rotation of the rotating at the same speed camshafts can be realized against each other, the stroke of the valves in wide Changed areas become. A device that has such a camshaft adjustment allows is known for example from the publication WO 94/16203 A1.

Bei der bekannten Vorrichtung zur Nockenwellenverstellung stehen die beiden Nockenwellen über ein vierrädriges Koppelgetriebe miteinander in Verbindung, wobei das eine Rad des Koppelgetriebes mit der von der Kurbelwelle angetriebenen ersten Nockenwelle fest verbunden ist und über die beiden Zwischenräder das Abtriebsrad und damit die zweite Nockenwelle angetrieben wird. Bei der rotatorischen Verstellung der Koppel zwischen den beiden Nockenwellen um die Achse der ersten Nockenwelle stellt sich ein Verdrehwinkel der angetriebenen Nockenwelle gegenüber der antreibenden Nockenwelle ein. Die eindeutige Zuordnung der Koppelstellung zu dem Verdrehwinkel und damit zu dem Hub der Ventile ermöglicht es, durch relative Verdrehung der beiden Nockenwellen gegeneinander den Hub und/oder die Öffnungsdauer der Ventile in weiten Bereichen zu verändern. Die Auslenkung der Koppel stellt dabei ein Maß für den Ventilhub dar. Die Auslenkung kann mit Hilfe eines Positionssensors, beispielsweise eines potentiometrischen Winkelgebers erfasst werden und letztendlich zur Ventilhubermittlung ausgewertet werden.at the known device for camshaft adjustment are the over both camshafts a four-wheeled one Coupling gear in conjunction with each other, wherein the one wheel of the Coupling gear with the first camshaft driven by the crankshaft is firmly connected and over the two intermediate wheels the driven gear and thus the second camshaft is driven. In the rotational adjustment of the coupling between the two Camshafts around the axis of the first camshaft adjusts itself Angle of rotation of the driven camshaft relative to the driving camshaft. The unique assignment of the coupling position to the angle of rotation and thus to the stroke of the valves makes it possible by relative rotation of the two camshafts against each other the stroke and / or the opening duration to change the valves in wide ranges. The deflection of the paddock provides a measure of the valve lift The deflection can with the help of a position sensor, for example a potentiometric angle sensor are detected and ultimately be evaluated for Ventilhubermittlung.

Die bekannte Vorrichtung stellt ein System mit variabler Ventilhub-Mechanik (VVH) dar, mit der die Einlassventile mittels einer für alle Ventile gemeinsamen Verstellwelle verstellt werden. Aufgabe der Erfindung ist die Erfassung des Ventilhubes ohne Positionssensor.The known device provides a system with variable valve lift mechanism (VVH), with which the intake valves by means of one for all valves be adjusted common adjusting shaft. Object of the invention is the detection of the valve lift without position sensor.

Aus der DE 195 01 386 A1 ist eine Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Der DE 690 13 349 T2 ist zu entnehmen, zwei Nockenwellen mit einem Geberrad zu versehen und mit einem Geber abzutasten. Der Geber erzeugt ein Ausgangssignal, das die Winkellage der betreffenden Welle erkennen lässt.From the DE 195 01 386 A1 a device having the features of the preamble of claim 1 is known. Of the DE 690 13 349 T2 it can be seen to provide two camshafts with a sensor wheel and to scan with a sensor. The encoder generates an output signal that indicates the angular position of the relevant shaft.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erfassung des Verdrehwinkels und/oder des Ventilhubes bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlassventil pro Zylinder, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass kein Positionssensor zur Erfassung der Auslenkung der Koppel erforderlich ist, sondern dass die ohnehin vorhandenen Geber zur Ermittlung der Winkellage der Kurbelwelle und der Nockenwelle zur Verdrehwinkelerfassung ausgewertet werden. Aus dem Verdrehwinkel zwischen den beiden Nockenwellen lässt sich in Folge der vorgebbar bekannten Kopplung der Ventilhub ermitteln. Erzielt wird dieser Vorteil durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dieser Einrichtung wird der Verdrehwinkel bzw. der Ventilhub bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlassventil pro Zylinder ermittelt, indem die Winkelstellung der Kurbelwelle durch Abtastung eines mit der Kurbelwelle verbundenen Geberrades ermittelt wird. Weiterhin befindet sich an der zweiten Nockenwelle ein Geberrad, das mit Hilfe eines zweiten Sensors abgetastet wird, zur Ermittlung der Winkellage der zweiten Nockenwelle. Da die Zusammenhänge und Phasenbedingungen zwischen Kurbelwelle, erster und zweiter Nockenwelle und gegebenenfalls einer Welle eines Koppelmittels zwischen erster und zweiter Nockenwelle vorgebbar bekannt sind, lässt sich der Verdrehwinkel zwischen den Nockenwellen aus den ermittelten Winkellagen von Kurbel- und zweiter Nockenwelle berechnen. Da weiterhin bekannt ist, wie die erste Nockenwelle die Öffnetfunktion der Einlassventile und die zweite Nockenwelle die Schließtfunktion steuert, kann aus dem Verdrehwinkel eindeutig auf den Ventilhub geschlossen werden.The inventive device for detecting the angle of rotation and / or the valve lift at a multi-cylinder internal combustion engine with at least one inlet valve per cylinder, with the features of claim 1 has the advantage that no position sensor for detecting the deflection of the coupling required is, but that the already existing donors to determine the Angular position of the crankshaft and the camshaft for detecting the rotation angle be evaluated. From the angle of rotation between the two camshafts can be determine the result of the known known coupling the valve. This advantage is achieved by a device with the features of claim 1. In this device, the angle of rotation or the valve lift in a multi-cylinder internal combustion engine with at least one intake valve per cylinder determined by the angular position of Crankshaft by scanning one connected to the crankshaft Encoder wheel is determined. Continue to be at the second Camshaft a sensor wheel, which scanned with the help of a second sensor is, for determining the angular position of the second camshaft. There contexts and phase conditions between crankshaft, first and second camshafts and optionally a wave of a coupling agent between the first and second camshaft are known specifiable, can the Angle of rotation between the camshafts from the determined angular positions Calculate crankshaft and second camshaft. As continue to be known is like the first camshaft the opening function of the intake valves and the second camshaft controls the closing function may turn off the angle of rotation are clearly closed to the valve.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich mit den in den Unteransprüchen aufgeführten Ausgestaltungen. Dabei kann in erster vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung anstelle des Kurbelwellengeberrades ein zweites Phasengeberrad auf der ersten Nockenwelle angeordnet werden und von einem entsprechenden Sensor abgetastet werden. Die gemeinsame Auswertung der Ausgangssignale der beiden Nockenwellengeber lässt eine vorteilhafte Erfassung des Verdrehwinkels und des Ventilhubes zu.Further Advantages of the invention will become apparent with the embodiments listed in the dependent claims. In this case, in the first advantageous embodiment of the invention instead the Kurbelwellengeberrades a second Phasengeberrad on the first camshaft are arranged and scanned by a corresponding sensor become. The common evaluation of the output signals of the two Camshaft encoder leaves an advantageous detection of the rotation angle and the valve lift to.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befindet sich auf der zweiten Nockenwelle ein erstes Geberrad, das von einem Geber abgetastet wird, und das zweite Geberrad steht mit dem als Antrieb der Nockenwelle arbeitenden Antriebsrad eines Koppelgetriebes in Verbindung und weist wenigstens eine Marke auf, die mit Hilfe eines eigenen Gebers ausgewertet wird.In a further advantageous embodiment The invention is located on the second camshaft, a first encoder wheel, which is scanned by an encoder, and the second encoder wheel is connected to the working as a drive of the camshaft drive wheel of a linkage in conjunction and has at least one mark, which evaluated using a separate encoder becomes.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung entfällt das Kurbelwellengeberrad, dafür ist ein weiteres Phasengeberrad auf der ersten Nockenwelle vorhanden, weiterhin ist dann am Antriebsrad des Koppelgetriebes eine Marke angebracht, die mit Hilfe eines zusätzlichen Gebers abgetastet wird. Eine besonders vorteilhafte Lösung ergibt sich insbesondere bei instationärem Betrieb der Brennkraftmaschine, wenn zusätzlich mit einem weiteren Geber die Zähne des Abtriebsrades des Getriebes erfasst werden und damit der momentane Drehwinkel gemessen werden kann.at a further advantageous embodiment eliminates the Kurbelwellengeberrad, for that is another phaser wheel is present on the first camshaft, Furthermore, then the drive wheel of the linkage is a mark mounted, which scanned with the help of an additional encoder becomes. A particularly advantageous solution results in particular Transient Operation of the internal combustion engine, if in addition with another encoder the teeth of the Output gear of the transmission are detected and thus the current Angle of rotation can be measured.

Eine besonders einfache Auswertung ist auch möglich, wenn die Zahl der Winkelmarken des Abtriebsrades und des Kurbelwellengeberrades übereinstimmen bzw. wenn die Zahl der Winkelmarken des Abtriebsrades ein geradzahliges Vielfaches der Winkelmarkenzahl des Kurbelwellengeberrades ist bzw. umgekehrt. Dies gilt für die übrigen Ausgestaltungen entsprechend.A particularly simple evaluation is also possible if the number of angle marks of the driven wheel and the Kurbelwellengeberrades match or if the number of angle marks of the output gear an even number Many times the angle mark number of the Kurbelwellengeberrades is or vice versa. This applies to the remaining Embodiments accordingly.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt 1 eine schematische Anordnung der Kurbel- und Nockenwellen sowie der zugehörigen Koppelmittel. In 2 ist ein Blockdiagramm des mechanischen variablen Ventilsystems angegeben und 3 zeigt den Verlauf des Ventilhubes über dem Kurbelwellenwinkel für verschieden Verdrehwinkel zwischen den beiden Nockenwellen.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail in the following description. It shows 1 a schematic arrangement of the crankshaft and camshaft and the associated coupling means. In 2 is a block diagram of the mechanical variable valve system indicated and 3 shows the course of the valve lift over the crankshaft angle for different angles of rotation between the two camshafts.

Beschreibungdescription

In 1 sind die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Bestandteile einer Brennkraftmaschine mit einem Doppelnockenwellen-Ventiltrieb zur Erzeugung eines variablen Ventilhubes dargestellt. Bei einer solchen Brennkraftmaschine stehen die beiden Nockenwellen 10, 11 über ein vierrädriges Koppelgetriebe 12, 13, 14, 15 miteinander in Verbindung, wobei das eine Rad 15 des Koppelgetriebes mit der von der Kurbelwelle 19 angetriebenen ersten Nockenwelle 10 fest verbunden ist und über die beiden Zwischenräder 13, 14 das Abtriebsrad 12 und damit die zweite Nockenwelle 11 antreibt. Bei der rotatorischen Verstellung der Koppel 16 um die Achse der Nockenwelle 10 stellt sich ein Verdrehwinkel der angetriebenen gegenüber der antreibenden Nockenwelle ein. Die eindeutige Zuordnung der Koppelstellung zu dem Verdrehwinkel und damit zu dem Hub der Ventile ermöglicht es, die Auslenkung der Koppel 16 als Maß für den Ventilhub anzusetzen.In 1 are the components required for understanding the invention of an internal combustion engine with a double camshaft valve drive for generating a variable valve lift shown. In such an internal combustion engine are the two camshafts 10 . 11 over a four-wheeled coupling gearbox 12 . 13 . 14 . 15 with each other, with the one wheel 15 of the linkage with that of the crankshaft 19 driven first camshaft 10 firmly connected and over the two intermediate wheels 13 . 14 the output gear 12 and thus the second camshaft 11 drives. In the rotational adjustment of the coupling 16 around the axis of the camshaft 10 adjusts a twist angle of the driven against the driving camshaft. The unique assignment of the coupling position to the angle of rotation and thus to the stroke of the valves makes it possible, the deflection of the coupling 16 as a measure of the valve lift.

Mit der hier vorgeschlagenen Erfindung wird bei der Erfassung des Ventilhubes ein anderer Weg beschritten. Wie in der 1 dargestellt ist, ist mit der angetriebenen Nockenwelle 11 ein Phasengeberrad 17 fest verbunden und rotiert somit mit der Nockenwelle 11. An seinem Umfang weist das Phasengeberrad 17 eine vorgebbare Anzahl von Markierungen auf, die mit Hilfe des Phasensensors 18 abgetastet werden. Der Phasensensor 18 ist beispielsweise ein Induktivgeber oder ein Hall-Sensor oder ein optischer Sensor, der beim Vorbeilaufen einer Winkelmarke des Phasengeberrades 17 jeweils einen Spannungsimpuls abgibt. Mit dieser Geberanordnung lässt sich die Winkellage des Phasengeberrades 17 und damit der Nockenwelle 11 bestimmen.With the invention proposed here, another way is taken in the detection of the valve lift. Like in the 1 is shown, is with the driven camshaft 11 a phaser wheel 17 firmly connected and thus rotates with the camshaft 11 , At its periphery, the Phasengeberrad 17 a prescribable number of markings, with the help of the phase sensor 18 be scanned. The phase sensor 18 For example, an inductive sensor or a Hall sensor or an optical sensor, which when passing an angle mark of the Phasengeberrades 17 each outputs a voltage pulse. With this encoder arrangement, the angular position of the Phasengeberrades can 17 and thus the camshaft 11 determine.

Parallel zum Phasengeber 18 erfasst ein der Kurbelwelle 19 zugeordneter Drehzahlgeber 20 die Stellung der Kurbelwelle 19, beispielsweise durch Abtastung eines fest mit der Kurbelwelle verbundenen Geberrades 21, das an seiner Oberfläche eine Vielzahl gleichartiger Winkelmarken aufweist die sich in gleichem Abstand voneinander befinden, wobei eine Bezugsmarke durch eine oder zwei fehlende Winkelmarken gebildet wird. Diese so genannte Lücke kann in bekannter Weise vom Steuergerät 22, das die Ausgangssignale der einzelnen Geber empfängt, erkannt werden. Das Steuergerät 22 nimmt im Übrigen die für die Verdrehwinkelerfassung bzw. Ventilhuberfassung erforderlichen Signalauswertungen und Berechnungen vor.Parallel to the phase encoder 18 detects one of the crankshaft 19 assigned speed sensor 20 the position of the crankshaft 19 For example, by scanning a sensor wheel fixedly connected to the crankshaft 21 having on its surface a plurality of similar angle marks which are equidistant from each other, wherein a reference mark is formed by one or two missing angle marks. This so-called gap can in known manner by the control unit 22 , which receives the output signals of each encoder, are detected. The control unit 22 Incidentally, the signal evaluations and calculations required for the rotation angle detection or valve lift detection take place.

Mittels eines Algorithmus, wie er beispielsweise aus der Regelung einer variablen Nockenwellenverstellung bekannt ist, werden die Gebersignale im Steuergerät 22 ausgewertet und die Zuordnung Nockenwellengeberrad bzw. Phasengeberrad 17 zu Kurbelwellengeberrad 21 bestimmt. Der auf diese Weise ermittelte Phasenbezug entspricht einem Verdrehwinkel zwischen der ersten Nockenwelle 10 und der zweiten Nockenwelle 11 unter der Voraussetzung, dass die Nockenwelle 10 phasenstarr mit der Kurbelwelle 19 verbunden ist. Die Zuordnung zwischen dem gemessenen Phasenbezug und dem Verdrehwinkel wird eindeutig, falls die Montage der angesprochenen Geber und Wellen in eindeutiger Weise vorgegeben ist. Diese Bedingung vorausgesetzt, gelingt es, unter Einbezug der festen und bekannten Abhängigkeit zwischen dem Verdrehwinkel zwischen den beiden Nockenwellen und dem Hub der Ventile aus der gemessenen Phasenbeziehung den Hub der Ventile zu ermitteln.By means of an algorithm, as it is known for example from the regulation of a variable camshaft adjustment, the encoder signals in the control unit 22 evaluated and the assignment Nockenwellengeberrad or Phasengeberrad 17 to crankshaft encoder wheel 21 certainly. The phase reference determined in this way corresponds to a twist angle between the first camshaft 10 and the second camshaft 11 provided that the camshaft 10 phase-locked with the crankshaft 19 connected is. The assignment between the measured phase reference and the angle of rotation is clear if the assembly of the addressed encoder and waves is specified in a unique way. Assuming this condition, it is possible to determine the stroke of the valves, taking into account the fixed and known dependence between the angle of rotation between the two camshafts and the stroke of the valves from the measured phase relationship.

Wird anstelle des Kurbelwellengeberrades 21 ein zweites Phasengeberrad bzw. Nockenwellengeberrad 23 auf der ersten Nockenwelle 10 befestigt und mit Hilfe eines eigenen Sensors 24 abgetastet, können die Ausgangssignale dieses Sensors zur Auswertung herangezogen werden. Aus den Ausgangssignalen dieses weiteren Sensors 24 kann die Winkelstellung der ersten Nockenwelle ermittelt werden und damit unter Berücksichtigung der ebenfalls ermittelten Winkelstellung der zweiten Nockenwelle auf den Ventilhub geschlossen werden.Will replace the crankshaft sensor wheel 21 a second phaser wheel or camshaft encoder wheel 23 on the first camshaft 10 attached and with the help of its own sensor 24 sampled, the output signals of this sensor can be used for evaluation. From the output signals of this further sensor 24 the angular position of the first camshaft can be determined and thus closed taking into account the also determined angular position of the second camshaft on the valve.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann das Phasengeberrad 17 mit dem als Antrieb der Nockenwelle 11 arbeitenden Abtriebsrad 12 des Koppelgetriebes kombiniert werden, indem an dieses Abtriebsrad 12 eine Winkelmarke angebracht wird, die mit Hilfe des an geeigneter Stelle anzuordnenden Phasengebers 18 oder 27 abgetastet wird, dessen Ausgangssignal im Steuergerät 22 ausgewertet werden kann. In dem Fall, in dem anstelle des Kurbelwellengeberrades 21 ein weiteres Phasengeberrad 23 auf der Nockenwelle 10 zur Auswertung herangezogen wird, die folgende Ausgestaltung möglich: Das zusätzliche Phasengeberrad 23 kann mit dem Antriebsrad 15 des Koppelgetriebes kombiniert werden, indem an dieses Antriebsrad 15 eine Marke angebracht wird, die mit dem zusätzlichen Phasengeber 24 abgetastet wird, zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das im Steuergerät 22 ausgewertet werden kann.In another embodiment of the invention, the Phasengeberrad 17 with the drive of the camshaft 11 working output gear 12 of the linkage are combined by this output gear 12 An angle mark is attached, which can be arranged with the aid of the appropriate position to be phased encoder 18 or 27 is sampled, whose output signal in the control unit 22 can be evaluated. In the case where instead of the Kurbelwellengeberrades 21 another phaser wheel 23 on the camshaft 10 is used for evaluation, the following configuration possible: The additional Phasengeberrad 23 can with the drive wheel 15 of the linkage are combined by this drive wheel 15 a brand attached with the additional phase encoder 24 is sampled, to generate an output signal in the control unit 22 can be evaluated.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zusätzlich mit einem weiteren Geber die Winkelmarken des Abtriebsrades 12 erfasst. Das zugehörige Ausgangssignal ermöglicht es, dass im Steuergerät 22 damit der momentane Drehwinkel des Abtriebsrades bestimmt werden kann. Diese Vorgehensweise eignet sich besonders bei instationärem Betrieb der Brennkraftmaschine. Die Auswertung ist dabei besonders einfach möglich, wenn die Zahl der Winkelmarken von Abtriebsrad 12 und Kurbelwellengeberrad 21 übereinstimmen bzw. wenn die Zahl der Winkelmarken des Abtriebsrades 12 ein geradzahliges Vielfaches der Zahl der Winkelmarken des Kurbelwellengeberrades 21 ist bzw. umgekehrt. Dies gilt in entsprechender Weise, wenn statt des Kurbelwellengeberrades 21 das mit der Nockenwelle 10 verbundene Antriebsrad 15 des Koppelgetriebes zur Auswertung herangezogen wird.In a further embodiment of the invention, the angle marks of the driven wheel are additionally with a further encoder 12 detected. The associated output signal allows that in the control unit 22 so that the instantaneous angle of rotation of the output gear can be determined. This procedure is particularly suitable for unsteady operation of the internal combustion engine. The evaluation is particularly easy if the number of angle marks of output gear 12 and crankshaft sensor wheel 21 match or if the number of angle marks of the driven wheel 12 an even multiple of the number of angular marks of the Kurbelwellengeberrades 21 is or vice versa. This applies in a corresponding manner, if instead of the Kurbelwellengeberrades 21 that with the camshaft 10 connected drive wheel 15 of the linkage is used for evaluation.

Die Ermittlung des Ventilhubes aus dem Verdrehwinkel zwischen den beiden Nockenwellen soll im Folgenden anhand der 2 und 3 erläutert werden. Wie in 2 dargestellt ist, lässt sich das mechanische, in jedem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befindliche variable Ventilsystem in zwei Teilsysteme gliedern. Es sind dies das Koppelgetriebe 25 und der Ventiltrieb 26. Die funktionelle Beziehung zwischen Koppelgetriebe 25 und Ventiltrieb 26 lässt sich anhand der in 2 angegebenen Kette darstellen. Gemäß dieser Darstellung bestimmt die Stellung der Koppel 16 am Koppelgetriebe 25 den Verdrehwinkel zwischen der ersten Nockenwelle 10 und der zweiten Nockenwelle 11. Die Koppelstellung KS beeinflusst also direkt das Koppelgetriebe 25. Der Verdrehwinkel V W stellt die Nockenkonturverläufe beider Nockenwellen zueinander ein. Im variablen Ventilhub-Ventiltrieb 26 wird der Konturverlauf von Nockenwelle 10 mit dem Konturverlauf der Nockenwelle 11 durch eine spezielle Mechanik zu einer Ventilerhebungskurve addiert. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Schar von Ventilerhebungskurven erhalten. Diese Ventilerhebungskurven sind in 3 dargestellt.The determination of the valve lift from the angle of rotation between the two camshafts will be described below with reference to 2 and 3 be explained. As in 2 is shown, the mechanical, located in each cylinder head of the internal combustion engine variable valve system can be divided into two subsystems. These are the coupling gear 25 and the valvetrain 26 , The functional relationship between coupling gears 25 and valve train 26 can be determined by the in 2 represented chain. According to this illustration determines the position of the coupling 16 at the coupling gear 25 the angle of rotation between the first camshaft 10 and the second camshaft 11 , The coupling position KS thus influences directly the coupling gear 25 , The angle of rotation VW sets the cam contour curves of both camshafts to one another. In the variable valve lift valve train 26 becomes the contour of camshaft 10 with the contour of the camshaft 11 added by a special mechanism to a valve lift curve. In this way, a continuous family of valve lift curves is obtained. These valve lift curves are in 3 shown.

In 3 ist der Ventilhub VH in Millimeter aufgetragen über dem Kurbelwellenwinkel in °kW. Die Kurvenschar stellt Einlasshubfunktionen dar, wobei der Scharparameter der Verdrehwinkel zwischen der ersten Nockenwelle 10 und der zweiten Nockenwelle 11 ist. Der Verdrehwinkel legt also die Ventilerhebungskurve und damit den Ventilhub eindeutig fest. Der Zusammenhang für Drehwinkel-Ventilhub lässt sich entweder formelmäßig erfassen oder wie in 3 dargestellt durch ein Kennfeld beschreiben. Die Kenntnis des Verdrehwinkels genügt somit um über eine entsprechende Formel oder ein Kennfeld den Ventilhub VH zu ermitteln. Die Berechnungen bzw. die Auswertung erfolgt im Steuergerät 22 der Brennkraftmaschine. Das für die Auswertung erforderliche Kennfeld lässt sich in einem Speicher des Prozessors des Steuergerätes ablegen.In 3 is the valve lift VH in millimeters plotted over the crankshaft angle in ° kW. The family of curves represents intake stroke functions, the engine parameter being the angle of rotation between the first camshaft 10 and the second camshaft 11 is. The angle of rotation thus determines the valve lift curve and thus the valve lift clearly. The relationship for rotation angle valve lift can be captured either formulaically or as in 3 represented by a map describe. The knowledge of the rotation angle is thus sufficient to determine the valve lift VH via a corresponding formula or a map. The calculations or the evaluation takes place in the control unit 22 the internal combustion engine. The map required for the evaluation can be stored in a memory of the processor of the control unit.

Neben der Kurvenschar der Einlasshubfunktionen bei variabler Nockenwellenverstellung ist in 3 noch eine Einlasshubfunktion bei konventioneller Steuerung KSt, also ohne Nockenwellenverstellung eingetragen. Außerdem ist noch der Lastwechsel-OT und der untere Totpunkt-UT eingetragen und die Ventil-Öffnungsdauer ÖD in Grad KW.In addition to the set of curves of the intake stroke functions with variable camshaft timing is in 3 nor an intake stroke function with conventional control KSt, so entered without camshaft adjustment. In addition, the load change OT and the bottom dead center UT is still registered and the valve opening duration ODC in degrees KW.

Der in der vorstehend beschriebenen Weise gemessene Ventilhub kann bei einer Einrichtung, die einen Positionssensor für den Nockenwellen-Verstellmechanismus aufweist als Referenzsignal eingesetzt werden, um diesen Positionssensor zu kalibrieren. Für einen solchen Kalibriervorgang sind bislang keine einfachen und praktikablen Lösungen bekannt. Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Erfassung des Ventilhubs als Vergleichssignal für das Positionssensorsignal im Rahmen eines Sicherheitskonzeptes dienen. Bei der Steuerung der Zylinderfüllung ausschließlich über den Ventilhub kommt der Überwachung der Ventilhub-Ist-Signale große Bedeutung zu. Diese Überwachung lässt sich in einfacher Weise realisieren, indem der aus dem Verdrehwinkel berechnete Ventilhub mit dem gemessenen Ventilhub verglichen wird und bei einer vorgebbaren Abweichung ein Fehler erkannt wird.Of the in the manner described above, valve lift can at a device comprising a position sensor for the camshaft adjusting mechanism has to be used as a reference signal to this position sensor to calibrate. For Such a calibration process are not yet simple and workable solutions known. Furthermore, the inventive detection of the valve lift as a comparison signal for serve the position sensor signal in the context of a security concept. In the control of the cylinder filling exclusively over the Valve lift comes to the monitoring the actual valve lift signals are large Meaning too. This monitoring let yourself realize in a simple way, by the from the angle of rotation calculated valve lift is compared with the measured valve lift and an error is detected at a predefinable deviation.

Bei einem System mit Positionssensor ist ein Notfahrbetrieb bei erkanntem Ausfall des Positionssensors möglich, indem als Ist-Signal für die Lageregelung des Ventilhub-Verstellmechanismus das erfindungsgemäß ermittelte Ventilhubsignal eingesetzt wird. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Erfassung des Ventilhubs den heute üblichen Positionssensor gänzlich ersetzen. Diese Möglichkeit erlangt besondere Bedeutung, falls der Nockenwellen-Verstellmechanismus konstruktionsbedingt nur eine im Zylinderkopf befindliche Lage des Positionssensor, verbunden mit extremen Einsatzbedingungen wie hohe Temperatur und umlaufendes Motoröl zulässt.at A system with position sensor is an emergency drive when detected Failure of the position sensor possible as an actual signal for the position control of the valve lift adjustment mechanism the inventively determined Valve lift signal is used. Of course, the detection according to the invention the valve lift the usual today Position sensor entirely replace. This possibility attains special significance if the camshaft adjustment mechanism By design, only one located in the cylinder head position of the Position sensor, associated with extreme operating conditions such as high Temperature and circulating engine oil allows.

Im Leerlauf- und im Teillastbetrieb einer Brennkraftmaschine wird erfahrungsgemäß eine Zylinderfüllungsregelung mit hohem Auflösungsvermögen benötigt. Dazu ist ein entsprechend gespreiztes Ventilhub-Ist-Signal für die Regelung des Ventilhub-Verstellmechanismus erforderlich. Genügt das Ausgangssignal des Positionssensors im betrachteten Teillastbereich nicht diesen Anforderungen, so sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, wie beispielsweise die Beaufschlagung des Ausgangssignals des Positionssensors mit einem höheren Verstärkungsfaktor. Diese zusätzlichen Maßnahmen können entfallen, wenn die erfindungsgemäße Erfassung des Ventilhubs die geforderte Auflösungsgenauigkeit bereits besitzt. Es lässt sich in diesem Fall bei der Regelung des Ventilhub-Verstellmechanismus im Leerlauf-/Teillastfall das über den Phasengeber bzw. den Verdrehmittel ermittelte Ventilhub-Ist-Signal vorteilhaft einsetzen.in the Idle and part-load operation of an internal combustion engine is known to be a cylinder filling control needed with high resolution. To is a corresponding spread valve lift actual signal for the control the valve lift adjustment mechanism required. Enough the output signal of the position sensor in the considered partial load range not these requirements, additional measures are required, such as the application of the output signal of the position sensor with a higher one Gain. This extra Measures may be omitted, if the detection according to the invention the valve lift already has the required resolution accuracy. It leaves in this case in the regulation of the valve lift adjustment mechanism in idling / partial load case the over The valve lift actual signal determined by the phase transmitter or the torsion means advantageous use.

Claims (8)

Einrichtung zur Erfassung des Verdrehwinkels und/oder Ventilhubes bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlassventil pro Zylinder, mit einer Kurbelwelle und einer ersten Nockenwelle, die unter vorgebbarem Phasenbezug von der Kurbelwelle angetrieben wird und mit einer zweiten Nockenwelle, die über Koppelmittel, die wenigstens eine weitere Welle umfassen, von der ersten Nockenwelle angetrieben wird, wobei die relative Verdrehung der beiden Nockenwellen gegeneinander vereinbar ist und die beiden Nockenwellen die Öffnet- und die Schließt-Funktion der Einlassventile bestimmen, sodass durch ein relatives Verdrehen der beiden Nockenwellen gegeneinander der Hub und/oder die Öffnungsdauer der Ventile veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Wellen Kurbelwelle (19) oder erste Nockenwelle (10) oder zweite Nockenwelle (11) oder eine Welle der Koppelmittel ein Geberrad (12, 17, 21 ,23) aufweisen, das von einem Geber (27, 18, 20, 24) abgetastet wird, zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das die jeweilige Winkellage der betreffenden Welle erkennen lässt und der Verdrehwinkel (VW) zwischen den beiden Nockenwellen (10, 11) aus den gemessenen Winkellagen und den vorgegebenen Winkel- oder Phasenbezügen zwischen den betreffenden Wellen ermittelt wird.Means for detecting the angle of rotation and / or valve lift in a multi-cylinder internal combustion engine with at least one inlet valve per cylinder, with a crankshaft and a first camshaft, which is driven under predefinable phase reference from the crankshaft and with a second camshaft, the coupling means which at least one comprise further shaft, is driven by the first camshaft, wherein the relative rotation of the two camshafts is compatible with each other and the two camshafts determine the opening and closing function of the intake valves, so that by a relative rotation of the two camshafts against each other, the hub and / or the opening duration of the valves is variable, characterized in that at least two of the shafts crankshaft ( 19 ) or first camshaft ( 10 ) or second camshaft ( 11 ) or a shaft of the coupling means a transmitter wheel ( 12 . 17 . 21 . 23 ) generated by a donor ( 27 . 18 . 20 . 24 ) is sampled, for generating an output signal, which can detect the respective angular position of the respective shaft and the angle of rotation (VW) between the two camshafts ( 10 . 11 ) is determined from the measured angular positions and the predetermined angular or phase references between the respective shafts. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilhub (VH) aus dem Verdrehwinkel (VW) über eine Formel, die einen Zusammenhang zwischen Ventilhub und Verdrehwinkel angibt oder über ein Kennfeld, das den Zusammenhang zwischen Ventilhub und Verdrehwinkel angibt, ermittelt wird.Device according to claim 1, characterized that the valve lift (VH) from the angle of rotation (VW) via a Formula that indicates a relationship between valve lift and twist angle indicates or over a map showing the relationship between valve lift and twist angle indicates is determined. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderlichen Berechnungen in einem Steuergerät (22) ablaufen.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the required calculations in a control device ( 22 ) expire. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Geberrad der Koppelmittel das Antriebsrad (15) eines Koppelgetriebes (12, 13, 14, 15) oder das Abtriebsrad (12) eines Koppelgetriebes (12, 13, 14, 15) ist, wobei das Antriebsrad (15) oder das Abtriebsrad (12) wenigstens eine zusätzliche Winkelmarke aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the encoder wheel of the coupling means the drive wheel ( 15 ) of a linkage ( 12 . 13 . 14 . 15 ) or the driven wheel ( 12 ) of a linkage ( 12 . 13 . 14 . 15 ), wherein the drive wheel ( 15 ) or the driven wheel ( 12 ) has at least one additional angle mark. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Winkelmarken des Abtriebsrades (12) und die Zahl der Winkelmarken des Kurbelwellengeberrades (21) übereinstimmen oder ein geradzahliges Vielfaches voneinander sind.Device according to claim 4, characterized in that the number of angle marks of the driven wheel ( 12 ) and the number of angle marks of the crankshaft sensor wheel ( 21 ) or are an even multiple of each other. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Winkelmarken auf dem Antriebsrad (15) und des mit der ersten Nockenwelle (10) verbundenen Geberrades (23) miteinander übereinstimmen oder ein geradzahliges Vielfaches voneinander sind.Device according to claim 4, characterized in that the number of angle marks on the drive wheel ( 15 ) and with the first camshaft ( 10 ) associated encoder wheel ( 23 ) coincide with each other or are an even multiple of each other. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich einen Positionssensor zur Erfassung des Ventilhubes aufweist, dass ein Vergleich des Ausgangssignals des Positionssensors, der den Ventilhub erfasst, mit dem aus dem Verdrehwinkel berechneten Ventilhub erfolgt und bei einer Abweichung des gemessenen Ventilhubes und des berechneten Ventilhubes ein Ausfall des Positionssensors erkannt wird und ein Notfahrbetrieb eingeleitet wird unter Verwendung des aus dem Verdrehwinkel ermittelten Ventilhubes als Ist-Signal für die Lageregelung des Ventilhub-Verstellmechanismus.Device according to one of the preceding claims, characterized that they additionally a position sensor for detecting the valve lift, that a comparison of the output signal of the position sensor, the Valve lift detected, with the calculated from the angle of rotation valve lift takes place and at a deviation of the measured valve lift and the calculated valve stroke a failure of the position sensor is detected and an emergency drive is initiated using the the twist angle determined valve lift as an actual signal for the position control the valve lift adjustment mechanism. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass unter vorgebbaren Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, insbesondere Leerlauf und/oder Teillastbetrieb, der aus dem Verdrehwinkel ermittelte Ventilhub zur Regelung verwendet wird und bei den übrigen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine der aus dem Positionssensor zur Erfassung des Ventilhubs ermittelte Ventilhub-Istwert bei der Regelung verwendet wird.Device according to claim 7, characterized in that under specifiable operating conditions of the internal combustion engine, in particular idling and / or partial load operation, the valve lift determined from the angle of rotation is used for control and in the other operating conditions of the internal combustion engine of the determined from the position sensor for detecting the valve lift Ven tilhub actual value is used in the scheme.
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