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DE10230935A1 - Operating process for a combustion engine has a lift adjustable valve drive to alter valve height in an oscillation critical rotation speed region - Google Patents

Operating process for a combustion engine has a lift adjustable valve drive to alter valve height in an oscillation critical rotation speed region Download PDF

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DE10230935A1 DE2002130935 DE10230935A DE10230935A1 DE 10230935 A1 DE10230935 A1 DE 10230935A1 DE 2002130935 DE2002130935 DE 2002130935 DE 10230935 A DE10230935 A DE 10230935A DE 10230935 A1 DE10230935 A1 DE 10230935A1
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Abstract

An operating process for a combustion engine comprises a lift-adjustable valve drive with at least a gas-exchange valve and a valve spring. The lift height of the gas exchange valve is adjusted in an oscillation-critical rotation speed region.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem hubvariablen Ventiltrieb gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an operating method for an internal combustion engine with a stroke variable valve train according to the features in the preamble of claim 1.

Die Erfindung geht von dem deutschen Patent DE 42 23 172 C1 aus. In diesem ist ein Ventilbetrieb beschrieben, in dem der Nocken einer Nockenwelle über einen Schwenkhebel mit einer Steuerbahn, die aus einer Leerhubkurve und einer Hubkurve besteht, auf ein Gaswechselventil einwirkt. Durch Verschwenken des Schwenkhebels über eine Verstelleinrichtung wird der Hubanteil von der Nullhubkurve und der Hubkurve der Steuerbahn variiert. Durch die Variation wird der Hub des Gaswechselventils entsprechend den aktuellen Anforderungen an die Brennkraftmaschine verstellt. Die Rückstellung des Schwenkhebels in Richtung kleiner Gaswechselventilhub erfolgt über ein im Zylinderkopf angeordnetes Federelement. Mit dieser Anordnung ist es möglich, den Ventilhub stufenlos zu regeln, wodurch zur lastabhängigen Steuerung der Brennkraftmaschine auf eine Drosselklappe verzichtet werden kann.The invention is based on the German patent DE 42 23 172 C1 out. This describes a valve operation in which the cam of a camshaft acts on a gas exchange valve via a swivel lever with a control path consisting of an idle stroke curve and a stroke curve. By swiveling the swivel lever via an adjusting device, the stroke proportion is varied by the zero stroke curve and the stroke curve of the control path. The variation of the stroke of the gas exchange valve is adjusted in accordance with the current requirements for the internal combustion engine. The swivel lever is reset in the direction of a small gas exchange valve stroke via a spring element arranged in the cylinder head. With this arrangement, it is possible to continuously regulate the valve lift, which means that a throttle valve can be dispensed with for load-dependent control of the internal combustion engine.

Ein weiterer hubvariabler Ventiltrieb ist aus der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 101 23 186 bekannt. In dieser ist eine Ventiltriebsvorrichtung zur variablen Hubverstellung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine beschrieben. Bei der Ventiltriebsvorrichtung steht das Gaswechselventil, unter Zwischenschaltung eines Übertragungselementes mit einer um eine Drehachse beweglichen Rolle, in Wirkverbindung mit einer, eine Leerhubkurve und eine Hubkurve umfassenden Steuerbahn, die in einem Endbereich eines zur Hubbetätigung des Gaswechselventils von einem Nocken einer Nockenwelle gesteuerten Schwenkhebels angeordnet ist. Der mittels einer Feder über eine Rolle dem Nocken spielfrei zugeordnete Schwenkhebel ist andernends zur variablen Hubverstellung des Gaswechselventils über einen mittels einer Verstelleinrichtung gesteuert lageveränderbaren und fixierbaren Schwingdrehpunkt längs einer Kreisbahn abgestützt. Zur Erzielung einer rein rotatorischen Bewegung bzw. reinen Schwenkbewegung des Schwenkhebels um seinen Schwingdrehpunkt bei einem reduzierten Hub des Gaswechselventils ist eine, an einem Gehäuseteil der Brennkraftmaschine angeordnete Kreisbahn als Kulisse mit einem Radius „R" um die Drehachse der Rolle des Übertragungselementes zur gesteuerten lageveränderbaren Abstützung des Schwenkhebels vorgesehen. Auch mit diesem Ventiltrieb ist es möglich, die Hubhöhe des Gaswechselventils stufenlos zu verstellen.Another stroke variable valve train is from the as yet unpublished German patent application 101 23 186 known. In this a valve drive device for variable stroke adjustment of a gas exchange valve of an internal combustion engine is described. In the valve drive device, the gas exchange valve, with the interposition of a transmission element with a roller movable about an axis of rotation, is operatively connected to a control path comprising an idle stroke curve and a stroke curve, which is arranged in an end region of a pivot lever controlled by a cam of a camshaft for actuating the gas exchange valve , The pivot lever, which is assigned to the cam without play by means of a spring via a roller, is supported on the other side along a circular path for variable stroke adjustment of the gas exchange valve via a pivoting pivot point which can be controlled and adjusted by means of an adjusting device. In order to achieve a purely rotary movement or a pure pivoting movement of the pivoting lever about its pivot point with a reduced stroke of the gas exchange valve, a circular path arranged on a housing part of the internal combustion engine is used as a backdrop with a radius “R” around the axis of rotation of the roller of the transmission element for controlled, position-adjustable support With this valve drive it is also possible to adjust the lifting height of the gas exchange valve continuously.

Hubvariable Ventiltriebe stellen ebenso wie konventionelle, dem Fachmann allgemein bekannte Ventiltriebe Feder-Massesysteme dar. Wie ferner allgemein bekannt ist, ist jedes Feder-Massesystem ein schwingfähiges System, welches zumindest eine Schwingungs-Resonanzspitze aufweist, in der eine Ventilfeder kein lineares Verhalten mehr aufweist. Derartige Resonanzüberhöhungen können zu Ventilfederbrüchen bzw. unkontrollierten Ventilbewegungen führen.Set stroke variable valve trains as well as conventional valve drives that are well known to those skilled in the art Spring mass systems. As is also generally known, each is Spring mass system an oscillatory System which has at least one vibration resonance peak, in which a valve spring no longer exhibits linear behavior. such Exaggerated resonance can Valve spring breaks or uncontrolled valve movements.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Betriebsverfahren für einen gattungsgemäßen Ventiltrieb aufzuzeigen, das einen schwingungsunkritischen Betrieb erlaubt.Object of the present invention is therefore an operating method for a generic valve train to show that allows vibration-free operation.

Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is characterized by the feature solved in the characterizing part of claim 1.

Da die Drehzahl von Ventiltrieben zu hohen Drehzahlen hin neben weiteren Limitierungen auch durch das Schwingverhalten des Feder-Massesystems, Ventilfeder mit weiteren Bauteilen und Gaswechselventil, begrenzt ist, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren die Drehzahl zu höheren Drehzahlen hin in vorteilhafter Weise erhöht werden. Darüber hinaus können in allen Drehzahlbereichen der Brennkraft maschine, beispielsweise durch einen Ketten-, bzw. Riemensteuertrieb in Verbindung mit dem Ventiltrieb störende Resonanzphänome auftreten. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens für die Brennkraftmaschine können sämtliche Schwingungsresonanzüberhöhungen vom Leerlauf bis zur Maximaldrehzahl reduziert werden. Die Veränderung des Ventilhubes kann in vorteilhafter Weise sowohl in Richtung Hubvergrößerung als auch in Richtung Hubverkleinerung erfolgen. Die Grenzen sind hierbei durch einen Minimal- und einen Maximalhub gesetzt. Durch die freie Auswahl der Richtung der Hubverstellung kann die Verstellung in schwingungskritischen Bereichen derart erfolgen, dass der Fahrer des Fahrzeuges mit der Brennkraftmaschine von der kurzfristigen Hubverstellung nichts bemerkt. Eine Vergrößerung des Ventilhubes führt zu einer Drehmoment- bzw. Leistungserhöhung, die beispielsweise durch ein Nachstellen einer Zusatz-Drosselklappe ausgeglichen werden kann. Demgegenüber kann eine Ventilhubverkleinerung beispielsweise im Teillastbereich bzw. im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine eingesetzt werden. Die Ventilhubverstellung kann, abhängig von der verwendeten Stelleinrichtung, in Stufen oder auch stufenlos erfolgen.Because the speed of valve trains to high speeds in addition to further limitations the vibration behavior of the spring mass system, valve spring with others Components and gas exchange valve is limited by the inventive method the speed to higher speeds increased in an advantageous manner become. About that can out in all engine speed ranges, for example by a chain or belt control drive in connection with the Valve train disturbing Resonanzphänome occur. With the help of the operating method according to the invention for the internal combustion engine can all vibration resonance peaks from Idling can be reduced to the maximum speed. The change the valve stroke can advantageously both in the direction of stroke increase also in the direction of stroke reduction. The limits are here set by a minimum and a maximum stroke. By the free Selection of the direction of the stroke adjustment can be adjusted in vibration-critical areas take place in such a way that the driver of the vehicle with the internal combustion engine from the short-term Stroke adjustment noticed nothing. Increasing the valve lift leads to a torque or increase in performance, which, for example, by adjusting an additional throttle valve can be compensated. In contrast, a valve lift reduction for example in the partial load range or in overrun mode of the internal combustion engine be used. The valve lift adjustment can depend on the actuating device used, in stages or also continuously respectively.

Bei einer Verkleinerung des Ventilhubes gemäß Patentanspruch 2, in einem Drehzahlbereich höher als der Nennleistungsdrehzahl, werden zum einen – wie oben bereits erwähnt – schwingungskritische Bereiche vorteilhaft beeinflusst, zum anderen ist auch eine gezielte Leistungsrücknahme oberhalb des Nennleistungsdrehzahlpunktes erzielbar. Dies liefert dem Fahrer eines Kraftfahrzeuges in vorteilhafter Weise die direkte Rückmeldung, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine bereits sehr hoch ist, da er direkt den Leistungsabfall der Brennkraftmaschine bemerkt. Somit wird ein ständiges Betreiben der Brennkraftmaschine im obersten Drehzahlbereich vermieden, sowie auf ein mögliches Überdrehen der Brennkraftmaschine hingewiesen.If the valve lift is reduced in a speed range higher than the rated power speed, on the one hand, as mentioned above, vibration-critical areas are advantageously influenced, and on the other hand a targeted power reduction above the rated power speed point can also be achieved. This advantageously provides the driver of a motor vehicle with direct feedback that the rotation number of the internal combustion engine is already very high, since it directly notices the drop in performance of the internal combustion engine. Constant operation of the internal combustion engine in the highest speed range is thus avoided, and a possible overturning of the internal combustion engine is indicated.

Die heute übliche Steuerung von Brennkraftmaschinen über zumindest ein Kennfeld gemäß der Patentansprüche 3 und 4 kann in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, dass auch Resonanzbereiche im Ventiltrieb im Kennfeld abgelegt werden, und somit die Korrektur des Ventilhubes direkt aus einem Kennfeld heraus erfolgt.The control of internal combustion engines that is common today, at least a map according to claims 3 and 4 can be used to advantage that resonance areas in the Valve train are stored in the map, and thus the correction the valve stroke takes place directly from a map.

Die Ventilhubverstellung kann gemäß Patentanspruch 5 auf beliebige Art und Weise geschehen. Geeignete Systeme sind beispielsweise elektrische oder hydraulische bzw. pneumatische oder mechanische Systeme bzw. Kombinationen daraus, wie beispielsweise elektromechanische oder elektrohydraulische Systeme.The valve stroke adjustment can be according to claim 5 happen in any way. Suitable systems are for example electrical or hydraulic or pneumatic or mechanical systems or combinations thereof, such as electromechanical or electrohydraulic systems.

Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Betriebsverfahren eine Optimierung des Schwingungsverhaltens im Ventiltrieb, sowie im Steuertrieb, d. h. im Zusammenwirken des Ventiltriebs mit sämtlichen Nebenaggregaten über Steuerriemen oder Steuerketten. Darüber hinaus ist die Ventilfederauslegung wesentlich vereinfacht, da schwingungskritische Drehzahlbereiche durch die Variation der Hubhöhe des Gaswechselventils vorteilhaft beeinflusst werden. Ferner führt das Betriebsverfahren zu einer Reduzierung des Verschleißes im Ventiltrieb, da durch die Reduzierung des Hubes des Gaswechselventils die im Ventiltrieb auftretenden Kräfte verringert werden.Overall, the operating method according to the invention offers an optimization of the vibration behavior in the valve train, as well in the timing drive, d. H. in cooperation with the valve train with all auxiliary units via timing belts or timing chains. About that In addition, the valve spring design is significantly simplified because of the vibration-critical speed ranges by varying the lifting height of the Gas exchange valve can be influenced advantageously. This also leads Operating procedures to reduce wear in the valve train, because by reducing the stroke of the gas exchange valve the Forces occurring in the valve train be reduced.

Im Praxisbetrieb kann eine Brennkraftmaschinensteuerung folgendermaßen ausgelegt werden. Nach einem Start der Brennkraftmaschine, entsprechend der Fahreranweisung über das Gaspedal, erfolgt eine Erhöhung der Drehzahl und ständiges Auslesen der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine für deren Steuerung. Beim Erreichen einer für den Ventiltrieb kritischen Drehzahl, Verändern des Ventilhubs- beispielsweise kennfeldgesteuert- bis der schwingungskritische Drehzahlbereich überwunden ist, wobei die Regelung derart erfolgt, dass der Fahrer von diesem Eingriff nichts bemerkt. Anschließend Rückstellen des veränderten Ventilhubs auf einen Sollventilhub und evtl. weitere Drehzahlerhöhung. Nach Erreichen der Nenndrehzahl, Reduzierung des Ventilhubs, um die abgegebene Leistung der Brennkraftmaschine langsam zu reduzieren, damit der Fahrer das Erreichen der maximal zulässigen Drehzahl der Brennkraftmaschine, ohne Blick auf einen Drehzahlmesser, rückgemeldet bekommt und in den nächsten Gang schalten kann. Beim Reduzieren der Drehzahl wird ebenfalls in schwingungskritischen Drehzahlbereichen der Ventilhub entsprechend der Kennfelddaten verändert.In practice, an internal combustion engine control system can as follows be interpreted. After starting the internal combustion engine, accordingly the driver's instruction about the accelerator pedal, there is an increase the speed and constant reading the operating parameters of the internal combustion engine for its control. When reaching one for the Valve drive critical speed, changing the valve lift - for example map-controlled - until the vibration-critical speed range is overcome, the control is done in such a way that the driver is not aware of this intervention. Then reset of the changed Valve strokes to a target valve stroke and possibly further speed increase. To Reaching the nominal speed, reducing the valve lift to the output Slowly reduce engine power to allow the driver reaching the maximum allowable Speed of the internal combustion engine, without looking at a tachometer, reported back gets and in the next Can change gear. When reducing the speed will also the valve stroke accordingly in vibration-critical speed ranges the map data changed.

Claims (5)

Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem hubvariablen Ventiltrieb mit zumindest einem Gaswechselventil und zumindest einer Ventilfeder, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubhöhe des Gaswechselventils in einem schwingungskritischen Drehzahlbereich des hubvariablen Ventiltriebs verändert wird.Operating method for an internal combustion engine with a stroke variable valve train with at least one gas exchange valve and at least one valve spring, characterized in that the stroke height of the gas exchange valve is changed in a vibration-critical speed range of the stroke variable valve train. Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1, wobei die Brennkraftmaschine eine Nennleistungsdrehzahl aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubhöhe bei einer Drehzahl höher als der Nennleistungsdrehzahl verringert werden kann.Operating procedures for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine has a rated power speed, characterized in that the lifting height at a higher speed than the rated power speed can be reduced. Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine betriebspunktabhängig aus zumindest einem Kennfeld gesteuert wird.Operating procedures for an internal combustion engine according to any one of the aforementioned claims, characterized characterized that the internal combustion engine depending on the operating point is controlled at least one map. Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Hubhöhe aus einem Kennfeld ausgelesen wird.Operating procedures for an internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the change the lifting height is read from a map. Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubverstellung elektrisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder mechanisch erfolgt.Operating procedures for an internal combustion engine according to any one of the aforementioned claims, characterized characterized that the stroke adjustment is electrical and / or hydraulic and / or pneumatically and / or mechanically.
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