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Title:
DEVICE FOR MODIFYING THE TIMING OF GAS EXCHANGE VALVES IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/039966
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (101) for modifying the timing of gas exchange valves in an internal combustion engine using a hydraulic regulator (102) and a control valve (103). The inventive device (101) is equipped with a central-position locking mechanism for the hydraulic regulator (102). According to the invention, if a controller (112), which regulates the control valve (103), malfunctions, the hydraulic regulator (102) is locked in the central position until the controller (112) is repaired. In addition, the inventive device (101) permits the internal combustion engine to be started in a locked central position, without a displaceable element (105) of the hydraulic regulator (102) striking a lateral wall of a pressure chamber (104) during said start procedure. The invention also relates to a method for bringing the hydraulic regulator (102) into a locked position and maintaining said position for a new start-up of the internal combustion engine in a locked central position.

Inventors:
SCHMITT MARCO (DE)
AUCHTER JOCHEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/009487
Publication Date:
April 20, 2006
Filing Date:
September 03, 2005
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
SCHMITT MARCO (DE)
AUCHTER JOCHEN (DE)
International Classes:
F01L1/34; F01L1/344; F01L13/00; (IPC1-7): F01L1/34; F01L1/344; F01L13/00
Foreign References:
DE19853670A12000-05-25
DE10064222A12001-08-16
US6062182A2000-05-16
US6053139A2000-04-25
US6058897A2000-05-09
US20030221648A12003-12-04
US5878782A1999-03-09
US20020139332A12002-10-03
Attorney, Agent or Firm:
SCHAEFFLER KG (Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung (101 ) zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine während des Stoppvorgangs der Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Stellvorrichtung (102), die zwei gegeneinander wirken¬ de Druckkammern (106, 107) aufweist, wobei durch Zu bzw. Abfuhr von Druckmittel zu und von den Druckkam mern (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 Arbeitsan schluss (A) mit der ersten Druckkammer (106), der zweite Arbeitsanschluss (B) mit der zweiten Druckkammer (107) und der Ablaufanschluss (T) mit ei¬ nem Tank kommuniziert und der Zulaufanschluss (P) mit Druckmittel beauf¬ schlagt wird, wobei das Steuerventil (103) mittels einer Stelleinheit (112) in vier Steuer¬ stellungen (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 Ar¬ beitsanschluss (A) mit dem Ablaufanschluss (T) und der zweite Arbeitsan Schluss (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) kom muniziert, in einer vierten Steuerstellung (132) des Steuerventils (103) der zweite Ar¬ beitsanschluss (B) mit dem Ablaufanschluss (T) und der erste Arbeitsan¬ schluss (A) mit dem Zulaufanschluss (P) kommuniziert, dadurch gekenn zeichnet, dass folgende Verfahrensschritte in der aufgeführten Reihenfolge durchgeführt werden: Anfahren und Halten einer definierten Phasenlage φ+X°KW, Ausschalten der Zündung, Einstellen der zweiten oder vierten Steuerstellung (130, 132), um die Pha¬ senlage φ+X°KW zu halten, bis die Drehzahlsensorik die Drehzahl n=0 mel¬ det, Detektieren der Drehzahl n über eine Drehzahlsensorik, Halten der eingenommenen Steuerstellung (130, 132) für eine vorbestimmte Zeitspanne, nach Ablauf der Zeitspanne Deaktivieren der Stelleinheit (112).
2. 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 wirken¬ de Druckkammern (106, 107) aufweist, wobei durch Zu bzw. Abfuhr von Druckmittel zu und von den Druckkam¬ mern (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 Zulauf anschluss (P), wobei der erste Arbeitsan schluss (A) mit der ersten Druckkammer (106), der zweite Arbeitsanschluss (B) mit der zweiten Druckkammer (107) und der Ablaufanschluss (T) mit ei nem Tank kommuniziert und der Zulaufanschluss (P) mit Druckmittel beauf¬ schlagt wird, wobei das Steuerventil (103) mittels einer Stelleinheit (112) in vier Steuer¬ stellungen (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 Ar beitsanschluss (A) mit dem Ablaufanschluss (T) und der zweite Arbeitsan schluss (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) kom¬ muniziert, in einer vierten Steuerstellung (132) des Steuerventils (103) der zweite Ar beitsanschluss (B) mit dem Ablaufanschluss (T) und der erste Arbeitsan¬ schluss (A) mit dem Zulaufanschluss (P) kommuniziert, dadurch gekenn¬ zeichnet, 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.
3. Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung (101) zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Stellvorrichtung (102), die zwei gegeneinander wirken¬ de Druckkammern (106, 107) aufweist, wobei durch Zu bzw. Abfuhr von Druckmittel zu und von den Druckkam mern (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 Arbeitsan¬ schluss (A) mit der ersten Druckkammer (106), der zweite Arbeitsanschluss (B) mit der zweiten Druckkammer (107) und der Ablaufanschluss (T) mit ei¬ nem Tank kommuniziert und der Zulaufanschluss (P) mit Druckmittel beauf¬ schlagt wird, wobei das Steuerventil (103) mittels einer Stelleinheit (112) in vier Steuer¬ stellungen (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 Ar¬ beitsanschluss (A) mit dem Ablaufanschluss (T) und der zweite Arbeitsan¬ schluss (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) kom¬ muniziert, in einer vierten Steuerstellung (132) des Steuerventils (103) der zweite Ar beitsanschluss (B) mit dem Ablaufanschluss (T) und der erste Arbeitsan¬ schluss (A) mit dem Zulaufanschluss (P) kommuniziert, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass folgende Verfahrensschritte in der aufgeführten Reihenfolge während des Stoppvorgangs durchgeführt werden: Anfahren und Halten einer definierten Phasenlage φ+X°KW, Ausschalten der Zündung, Einstellen der zweiten oder vierten Steuerstellung (130, 132), um die Pha¬ senlage φ+X°KW zu halten, bis die Drehzahlsensorik die Drehzahl n=0 mel¬ det, Detektieren der Drehzahl n über eine Drehzahlsensorik, Halten der eingenommenen Steuerstellung (130, 132) für eine vorbestimmte Zeitspanne, nach Ablauf der Zeitspanne Deaktivieren der Stelleinheit (112), und dass folgende Verfahrensschritte in der aufgeführten Reihenfolge während des Startvorgangs 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.
Description:
Bezeichnung der Erfindung

Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer

Brennkraftmaschine

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 , 2 und 3.

In Brennkraftmaschinen werden zur Betätigung der Gaswechselventile No- ckenwellen eingesetzt. Nockenwellen sind in der Brennkraftmaschine derart angebracht, dass auf ihnen angebrachte Nocken an Nockenfolgern, beispiels¬ weise Tassenstößeln, Schlepphebeln oder Schwinghebeln, anliegen. Wird eine Nockenwelle in Drehung versetzt, so wälzen die Nocken auf den Nockenfol¬ gern ab, die wiederum die Gaswechselventile betätigen. Durch die Lage und die Form der Nocken sind somit sowohl die Öffnungsdauer als auch die Öff¬ nungsamplitude aber auch die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswech¬ selventile festgelegt.

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 Ventilbetä¬ tigungen vorgesehen. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wäh¬ rend des Betriebs der Brennkraftmaschine Einfluss auf die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile nehmen zu können. Dabei ist es insbe¬ sondere 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.

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 Zahn¬ radtrieb und der Nockenwelle ist eine Vorrichtung zur Änderung der Steuerzei¬ ten einer Brennkraftmaschine, im folgenden auch Nockenwellenversteller ge¬ nannt, angebracht, die das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nocken- welle 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.

In Brennkraftmaschinen mit je einer Nockenwelle für die Einlass- und die Aus¬ lassventile können diese mit je einem Nockenwellenversteller ausgerüstet wer¬ den. Dadurch können die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile zeitlich relativ zueinander verschoben und die Ventilüber- schneidungen gezielt eingestellt werden.

Der Sitz moderner Nockenwellenversteller befindet sich meist am antriebsseiti- gen Ende der Nockenwelle. Der Nockenwellenversteller kann aber auch auf einer Zwischenwelle, einem nicht rotierenden Bauteil oder der Kurbelwelle an- geordnet sein. Er besteht aus einem von der Kurbelwelle angetriebenen, eine feste Phasenbeziehung zu dieser haltenden Antriebsrad, einem in Antriebsver¬ bindung mit der Nockenwelle stehenden Abtriebsteil und einem das Drehmo¬ ment vom Antriebsrad auf das Abtriebsteil übertragenden Verstellmechanis-

mus. Das Antriebsrad kann im Fall eines nicht an der Kurbelwelle angeordne¬ ten 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.

Zwei bevorzugte Ausführungsformen hydraulisch verstellbarer Nockenwellen- verstellern stellen die sogenannten Axialkolbenversteller und Rotationskolben- versteller dar.

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 Druck¬ kammer mit einem Tank verbunden wird, so verschiebt sich der Kolben in axia¬ ler Richtung. Die axiale Verschiebung des Kolbens wird durch die Schrägver¬ zahnungen in eine relative Verdrehung des Antriebsrades zum Abtriebsteil und damit der Nockenwelle zur Kurbelwelle übersetzt.

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 zuein¬ ander angeordnet, wobei der Rotor kraft-, form- oder stoffschlüssig, beispiels- weise mittels eines Presssitzes, einer Schraub- oder Schweißverbindung mit einer Nockenwelle, einer Verlängerung der Nockenwelle oder einer Zwischen¬ welle 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 druck- dicht begrenzt. In jeden dieser Hohlräume erstreckt sich ein mit dem Rotor ver¬ bundener Flügel, der jeden Hohlraum in zwei Druckkammern teilt. Durch ge¬ zieltes Verbinden der einzelnen Druckkammern mit einer Druckmittel pumpe

bzw. mit einem Tank kann die Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle eingestellt bzw. gehalten werden.

Zur Steuerung des Nockenwellenverstellers erfassen Sensoren die Kenndaten des Motors, wie beispielsweise den Lastzustand und die Drehzahl. Diese Da¬ ten 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.

Um die Phasenlage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle zu verstellen wird in hydraulischen Nockenwellenverstellem 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 Kam- mer verschiebt den die Druckkammern trennenden Kolben in axiale Richtung, wodurch in Axialkolbenverstellern über die Schrägverzahnungen die Nocken¬ welle relativ zur Kurbelwelle verdreht wird. In Rotationskolbenverstellem 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 ver¬ bunden oder sowohl von der Druckmittelpumpe als auch vom Tank getrennt.

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 defi¬ nierte Endstellungen gebracht werden. Der Steuerkolben ist weiterhin mit Ring¬ nuten und Steuerkanten versehen, wodurch die einzelnen Druckkammern

wahlweise mit der Druckmittelpumpe oder dem Tank verbunden werden kön¬ nen. Ebenso kann eine Stellung des Steuerkolbens vorgesehen sein, in der die Druckmittelkammern sowohl von der Druckmittelpumpe als auch vom Druckmit¬ teltank getrennt sind.

In der DE 100 64 222 A1 ist eine derartige Vorrichtung dargestellt. Dabei han¬ delt es sich um eine Vorrichtung in Rotationskolbenbauart. Ein in Antriebsver¬ bindung mit der Nockenwelle stehender Stator ist drehbar auf einem drehfest mit einer Nockenwelle verbundenen Rotor gelagert. Der Stator ist mit zum Ro- tor offenen Ausnehmungen ausgebildet. In axialer Richtung der Vorrichtung sind Seitendeckel vorgesehen, welche die Vorrichtung begrenzen. Die Aus¬ nehmungen 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 wel- che sich in die Ausnehmungen erstrecken. Die Flügel sind derart ausgebildet, dass sie die Druckräume in jeweils zwei gegeneinander wirkende Druckkam¬ mern teilen. Durch zu- bzw. ableiten von Druckmittel zu bzw. von den Druck¬ kammern kann die Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle wahl¬ weise gehalten oder verstellt werden.

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 Relatiwerdrehung verhindert wird. Über erste und zweite Druck- mittelleitungen können die Druckmittel kammern mit Druckmittel befüllt werden. Wird eine erste Druckmittel kammer mit Druckmittel befüllt, so wird ebenfalls eine Stirnfläche eines Verriegelungspins mit Druckmittel beaufschlagt. Dadurch wird der entsprechende Pin in die Aufnahmebohrung des Seitendeckels ge-

drückt und eine Verstellung des Rotors relativ zum Stator in eine Richtung er¬ möglicht. Dabei ist die andere Nut, in die der andere Verrieglungspin noch ein¬ greift, derart ausgebildet, dass eine Verstellung des Rotors von der Mittenlage aus bis zu einem Maximalwert ermöglicht wird. Entsprechend verläuft die Ver- Stellung des Rotors gegenüber dem Stator in die andere Richtung. Die Vorrich¬ tung 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 DE 198 53 670 A1 ist ein Steuerventil dargestellt, welches zur Steuerung des Druckmittelflusses zu den Druckkammern abhängig vom aktuellen Lastzu¬ stand der Brennkraftmaschine dient. Das Steuerventil besteht aus einer Stell¬ einheit, einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Ventilgehäuse und einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführten Steuerkolben, wel- eher 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, wel¬ cher durch Anlegen eines Steuerstroms über eine Stößelstange den Steuerkol¬ ben entgegen der Kraft einer Feder verschiebt. Abhängig von der Stellung des Steuerkolbens innerhalb des Ventilgehäuses wird der Zulaufanschluss mit ei¬ nem der beiden Arbeitsanschlüsse und der Tankanschluss mit dem jeweils anderen Arbeitsanschi uss verbunden oder die Arbeitsanschlüsse vom Zu- bzw. Ablaufanschluss getrennt. Dadurch wird einer Druckkammer Druckmittel zuge¬ leitet, während Druckmittel aus der anderen Druckkammer abfließt, was zu einer Veränderung der Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewirkt.

Ein gravierender Nachteil dieses Steuerventils in Verbindung mit einem No- ckenwellenversteller mit Mittenlagenverriegelung ist die Tatsache, dass in un- bestromten Zustand der Druckmittelanschluss mit einem der beiden Arbeitsan- Schlüsse 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 No- ckenwellenversteller bei drucklosem Zustand der Vorrichtung verriegelt ist, derart gewählt ist, dass die Brennkraftmaschine in dieser Phasenlage der No- ckenwelle relativ zur Kurbelwelle gute Start- und Laufeigenschaften aufweist, resultieren aus einer maximalen Phasenverschiebung relativ zur Mittenlage schlechtere Start- und Laufeigenschaften der Brennkraftmaschine.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem die Nockenwel¬ le relativ zur Kurbelwelle in eine Phasenlage gebracht werden kann in der sich die hydraulische Stellvorrichtung in einer Position befindet, in der diese entwe- der verriegelt ist oder in der diese während der ersten Umdrehung der No¬ ckenwelle 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 Stellvorrich¬ tung bei nicht verriegelter Abstellposition in die Verriegelungsposition gebracht wird.

In einem ersten Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird die Auf¬ gabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass folgende Verfahrensschritte in der aufgeführten Reihenfolge durchgeführt werden: - Anfahren und Halten einer definierten Phasenlage φ+X°KW,

- Ausschalten der Zündung,

- Einstellen der zweiten oder vierten Steuerstellung (130, 132), um die Pha¬ senlage φ+X°KW zu halten, bis die Drehzahlsensorik die Drehzahl n=0 mel¬ det, - Detektieren der Drehzahl n über eine Drehzahlsensorik,

- Halten der eingenommenen Steuerstellung (130, 132) für eine vorbestimmte Zeitspanne,

- nach Ablauf der Zeitspanne Deaktivieren der Stelleinheit (112).

Durch dieses Verfahren wird die Stellvorrichtung während des Stoppvorgangs in eine Phasenlage gebracht, die um einen Betrag X°Kurbelwelle (KW) von der Mittenverrieglungslage abweicht. Das Vorzeichen von X hängt von der Verstell- richtung der Stellvorrichtung ab, wenn diese noch nicht ausreichend mit Druckmittel befüllt ist. Ist beispielsweise die Vorrichtung mit keine Kompensati¬ onsfeder oder einer Kompensationsfeder ausgestattet, die ein geringes Dreh¬ moment auf das System Rotor Stator auswirkt, wobei das Drehmoment kleiner als das Schleppmoment der sich drehenden Nockenwelle ist, so liegt diese Phasenlage relativ zur Mittenverriegelungsposition in Richtung früh. Im Falle, dass das Kompensationsfederdrehmoment größer und entgegengerichtet des Nockenwelleschleppmoments ist liegt diese Phasenlage relativ zur Mittenver¬ riegelungsposition in Richtung spät, durch die Verfahrensschritte. Nach aus¬ stellen der Zündung soll diejenige Steuerstellung eingenommen, die verhindert, dass sich die Stelleinheit in die Mittenposition bewegt, bis eine Drehzahlsenso- rik die Drehzahl n=0 meldet. Anschließend wird die eingenommene Steuerstel¬ lung ein definierte Zeitspanne gehalten. Dies ist nötig, da die Drehzahlsensorik in der letzten Umdrehung der Nockenwelle / Kurbelwelle bereits die Drehzahl n=0 meldet und aufgrund der Wechselmomente die Stelleinheit über die Mit- tenlage in die nicht erwünschte Position verschoben werden kann. Durch diese Haltezeit werden ebenfalls Relaxationseffekte der Brennkraftmaschine abge¬ fangen, beispielsweise entspannen von Kolben oder ähnliches, wodurch eben¬ falls die falsche Position eingenommen werden kann.

- In einem zweiten Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass folgende Verfahrensschrit¬ te in der aufgeführten Reihenfolge während des Stoppvorgangs durchge¬ führt werden:

- Anfahren und Halten einer definierten Phasenlage φ+X°KW, - Ausschalten der Zündung,

- Einstellen der zweiten oder vierten Steuerstellung (130, 132), um die Pha¬ senlage φ+X°KW zu halten, bis die Drehzahlsensorik die Drehzahl n=0 mel¬ det,

- Detektieren der Drehzahl n über eine Drehzahlsensorik,

- Halten der eingenommenen Steuerstellung (130, 132) für eine vorbestimmte Zeitspanne,

- nach Ablauf der Zeitspanne Deaktivieren der Stelleinheit (112). und dass dass folgende Verfahrensschritte in der aufgeführten Reihenfolge während des Startvorgangs 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,

Dadurch wird gewährleistet, dass die Verriegelung, bei entriegeltem Zustand erreicht wird, und die Verriegelung erst aufgehoben werden kann, wenn der Druckmitteldruck einen bestimmten Wert erreicht hat und somit eine ausrei¬ chende Druckmittelversorgung der Vorrichtung gewährleistet ist. Dadurch wird ein Anschlagen eines Kolbens oder Flügels verhindert, was der Fall bei einer nicht verriegelten, nicht ausreichend mit Druckmittel versorgeten Vorrichtung wäre.

In einem dritten Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 wird die Auf¬ gabe 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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be¬ schreibung und aus den Zeichnungen, in der Ausführungsbeispiele der Erfin¬ dung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine hydraulische Stellvorrich¬ tung,

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 Vorrich¬ tung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechsel¬ ventilen,

Figur 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gas¬ wechselventilen einer Brennkraftmaschine,

Figur 5a einen Längsschnitt durch ein Steuerventil einer erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung zur Veränderung der Steuer¬ zeiten 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 Zulaufan- schluss zu den Druckkammern in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerkolbens relativ zum Ventilgehäuse,

Figur 7 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum geregelten Ab¬ schalten einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen und

Figur 8 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ver¬ änderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine aus dem Stand der Technik.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine hydraulische Verstellvorrichtung 1a einer Vor¬ richtung 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 An- triebsrad 4 ist drehfest mit dem Stator 2 verbunden und in der dargestellten Ausführungsform als Kettenrad ausgebildet. Ebenso denkbar sind Ausfüh¬ rungsformen 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 Seiten¬ wänden 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 Schrau¬ ben, verbunden.

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 Sei- tendeckeln 7, 8 anliegen. Jeder Flügel 11 unterteilt eine Ausnehmung 5 in zwei gegeneinander arbeitende Druckkammern 12, 13. Um ein druckdichtes Anlie¬ gen der Flügel 11 am Stator 2 zu gewährleisten, sind zwischen den Nutgrün¬ den 14 der Flügelnuten 10 und den Flügeln 11 Blattfederelemente 15 ange¬ bracht, die den Flügel 11 in radialer Richtung mit einer Kraft beaufschlagen.

Mittels ersten und zweiten Druckmittelleitungen 16, 17 können die ersten und zweiten Druckkammern 12, 13 über ein nicht dargestelltes Steuerventil mit ei¬ ner ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelpumpe oder einem ebenfalls nicht dargestellten Tank verbunden werden. Dadurch wird ein Stellantrieb ausgebil- det, der eine Relativverdrehung des Stators 2 gegenüber dem Rotor 3 ermög¬ licht. Dabei ist vorgesehen, dass entweder alle ersten Druckkammern 12 mit der Druckmittelpumpe und alle zweiten Druckkammern 13 mit dem Tank ver¬ bunden werden bzw. die genau entgegen gesetzte Konfiguration. Werden die ersten Druckkammern 12 mit der Druckmittelpumpe und die zweiten Druck- kammern 13 mit dem Tank verbunden, so dehnen sich die ersten Druckkam¬ mern 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.

Der Stator 2 wird in der dargestellten Ausführungsform mittels eines an seinem Antriebsrad 4 angreifenden, nicht dargestellten Kettentriebs von der Kurbelwel¬ le 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 Relatiwerdrehung des Rotors 3 relativ zum Stator 2, als Folge des Zu- bzw. Ableitens von Druckmittel zu bzw. aus den Druckkammern 12, 13, resul-

tiert eine Phasenverschiebung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle. Durch gezieltes Ein- bzw. Ableiten von Druckmittel in die Druckkammern 12, 13 kön¬ nen somit die Steuerzeiten der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine gezielt variiert werden.

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 an- geordnet sein, über welches die Druckkammern 12, 13 gezielt mit der Druck¬ mittelpumpe bzw. dem Tank verbunden werden können. Eine weitere Möglich¬ keit 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 ver- bindet.

Die im Wesentlichen radial verlaufenden Seitenwände 6 der Ausnehmungen 5 sind mit Ausformungen 23 versehen, die in Umfangsrichtung in die Ausneh¬ mungen 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 Extrem¬ stellungen relativ zum Stator 2 einnimmt, in denen die Flügel 11 an einer der Seitenwände 6 anliegen.

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, un¬ kontrolliert relativ zum Stator 2 bewegt. In einer ersten Phase drängen die Schleppmomente der Nockenwelle den Rotor relativ zum Stator in eine Um- fangsrichtung, die entgegengesetzt zur Drehrichtung des Stators liegt, bis die¬ se an den Seitenwänden 6 anschlagen. Im Folgenden führen die Wechselmo¬ mente, die die Nockenwelle auf den Rotor 3 ausübt zu einem Hin- und Her¬ schwingen 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 Vor¬ richtung 1. Um dies zu verhindern sind in der Vorrichtung 1 zwei Verriege¬ lungselemente 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 abge¬ wandten axialen Ende innerhalb des topfförmig ausgeführten Kolbens 26 an- geordnet.

Im ersten Seitendeckel 7 ist pro Verriegelungselement 24 eine Kulisse 29 der¬ art ausgebildet, dass der Rotor 3 relativ zum Stator 2 in einer Position verrie¬ gelt werden kann, die der Position während des Starts der Brennkraftmaschine entspricht. In dieser Stellung werden die Kolben 26 bei ungenügender Druck¬ mittelversorgung der Vorrichtung 1 mittels der Federn 27 in die Kulissen 29 gedrängt. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um die Kolben 26 bei ausreichen¬ der Versorgung der Vorrichtung 1 mit Druckmittel in die Axialbohrungen 25 zurückzudrängen und damit die Verriegelung aufzuheben. Dies wird üblicher- weise mit Druckmittel bewerkstelligt, welches über nicht dargestellte Druckmit¬ telleitungen 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.

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 wer¬ den kann.

Figur 8 zeigt eine Vorrichtung 101 zur Veränderung der Steuerzeiten von Gas¬ wechselventilen 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 ver¬ schiebbares Element 105 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 106, 107 unterteilt wird. Das verschiebbare Element 105 ist drehfest mit der No¬ ckenwelle oder der Kurbelwelle verbunden, während das andere Bauteil dreh¬ fest 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 Verrieg¬ lungspin 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.

Das Steuerventil 103 besteht aus einer Stelleinheit 112, einem ersten Feder¬ element 113 und einem Ventilkörper 114. Die Stelleinheit 112 kann beispiels¬ weise in Form einer elektrischen oder hydraulischen Stelleinheit 112 ausgebil- det sein. Im Folgenden soll ohne Beschränkung der Allgemeinheit eine elektri¬ sche Stelleinheit 112 angenommen werden, die als Elektromagnet ausgeführt ist. Am Ventilkörper 114 ist ein erster Arbeitsanschluss A, ein zweiter Arbeits- anschluss 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 Rück¬ schlagventil 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 Druckmittellei¬ tung 116. Die erste und zweite Kulisse 108, 109 sind jeweils als eine Nut aus-

gebildet, wobei deren Abmessung in Bewegungsrichtung des bewegbaren E- lements 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 jeweili¬ gen Nut angeordnet.

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 Steuer¬ stellung 130 was bei niedriger bis keiner Bestromung der Stelleinheit 112 der Fall ist, ist der zweite Arbeitsanschluss B ausschließlich mit dem Zulaufan- schluss P und der erste Arbeitsanschluss A ausschließlich mit dem Ablaufan- schluss 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 Arbeitsan¬ schlüsse 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 Leckage- Verluste 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 Arbeitsan¬ schluss A ausschließlich mit dem Zulaufanschluss P und der zweite Arbeitsan¬ schluss B ausschließlich mit dem Ablaufanschluss T verbunden.

Im geregelten Betrieb der Brennkraftmaschine wird das Steuerventil 103 in die zweite Steuerstellung 130 gebracht um eine Verstellung des bewegbaren Ele¬ ments 105 in Richtung spät, gekennzeichnet durch den zweiten Pfeil 126, zu erreichen. Druckmittel wird vom Zulaufanschluss P über den zweiten Arbeitan- Schluss 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 Druckmittel reservoir 117 verbunden. Durch den Ablauf von Druckmittel aus der ersten Druckkammer 106 und den Zulauf von Druckmittel zur zweiten Druckkammer 107 wird das bewegbare E- lement 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 befin¬ det. Um eine Phasenlage φ der hydraulischen Stellvorrichtung 102 zu halten wird das Steuerventil 103 in die dritte Steuerstellung 131 gebracht. Beide Arbeits¬ anschlüsse 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, gekenn¬ zeichnet 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 Druckmittel- leitung 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 Druckmittel¬ reservoir 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. Gleichzei¬ tig 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 dargestell¬ ten mittleren Position und ist die Vorrichtung 101 nicht mit ausreichend Druck¬ mittel 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 von¬ einander 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 ste- hen. In dieser alternativen Ausführungsform müssten die erste Kulisse 108 von der zweiten Druckmittel leitung 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.

Beim Stoppvorgang der Brennkraftmaschine besteht die Möglichkeit, dass das verschiebbare Element 105 in einer relativ zur Mittenlage späten Stellung posi¬ tioniert 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 unan¬ genehmer Geräuschentwicklung.

Fällt die Stelleinheit 112 des Steuerventils 103 aus, wird die Stromversorgung beispielsweise durch einen Defekt des Elektromagneten oder der Stromverbin¬ dungen unterbrochen, so wird das Steuerventil 103 in die zweiten Steuerstel¬ lung 130 versetzt. Dies führt dazu, dass der zweite Verriegelungspin 111 ent¬ riegelt wird und die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle in Richtung spät ver-

stellt wird. Das hat zur Folge, dass die Start- und Laufeigenschaften der Brennkraftmaschine, die in der in Figur 8 dargestellten Mittenlage optimal sind, sich verschlechtern.

Bei der schematisch dargestellten hydraulischen Stellvorrichtung 102 kann es sich beispielsweise um einen Axialkolbenversteller oder einen Rotationskol- benversteller handeln. Im Folgenden soll ohne Beschränkung der Allgemein¬ heit nur die Ausführungsform eines Rotationskolbenverstellers behandelt wer¬ den. Der Druckraum 104 entspricht den Ausnehmungen 5 aus Figur 1. Das bewegbare Element 105 den Flügeln 11. Die Verriegelungspins 110, 111 kön¬ nen in der Ausführungsform nach Figur 1 entweder in einem Seitendeckel des Rotationskolbenverstellers oder im Rotor des Rotationskolbenverstellers inner¬ halb einer Bohrung, vorzugsweise eines Sacklochs, angeordnet sein. Die je¬ weiligen Kulissen 108, 109 sind in dem jeweils anderen Bauteil ausgebildet.

In Figur 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 101 schematisch, analog Figur 8, dargestellt. Diese ist größtenteils mit der in Figur 8 gezeigten iden¬ tisch, weshalb für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszahlen verwendet wur¬ den. 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 Steuerstel¬ lung 140 erreicht wird. In dieser Stellung ist weder der erste noch der zweite Arbeitsanschi uss A, B mit dem Zulaufanschluss P verbunden. Je nach Konfigu¬ ration der hydraulischen Stellvorrichtung 102 kann nun entweder der erste oder der zweite Arbeitsanschluss A, B mit dem Ablaufanschluss T verbunden wer¬ den, während der jeweils andere Arbeitsanschluss A, B nicht mit dem Ablauf¬ anschluss 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 kommu¬ niziert oder beide Arbeitsanschlüsse A, B ausschließlich mit dem Ablaufan¬ schluss 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 mittle¬ ren 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 Strom¬ zuführung gelangt das Steuerventil 103 automatisch in die erste Steuerstellung 140, wobei das Schaltventil 103 diese Stellung bis zur Reparatur der Stellein- heit 112 bzw. deren Stromversorgung hält. Nach einem erneutem Start der Brennkraftmaschine wird aufgrund der ungenügenden Druckmittelversorgung der hydraulischen Stellvorrichtung 102 das bewegbare Element 105 unabhän¬ gig 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 Konse- quenz, dass das bewegbare Element 105 relativ zum Druckraum 104 ortsfest gehalten wird und damit die Phasenlage φ zwischen Nockenwelle und Kurbel¬ welle konstant in der Notlaufposition gehalten wird, in der die Brennkraftma¬ schine gute Start- und Laufeigenschaften aufweist.

Die Figuren 5a bis 5d zeigen exemplarisch einen Ventilkörper 114 eines Steu¬ erventils 103 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 101. Der Ventilkörper 114 besteht aus einem Ventilgehäuse 141 und einem Steuerkolben 142. Das Ven¬ tilgehäuse 141 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt, wobei in dessen Außenmantelfläche drei axial beabstandete Ringnuten 143, 144, 145 ausgebil- det sind. Jede der Ringnuten 143 bis 145 stellt einen Anschluss des Ventils dar, wobei die in axialer Richtung äußeren Ringnuten 143, 145 die Arbeitsan¬ schlüsse A, B bilden und die mittlere Ringnut 144 den Zulaufanschluss P. Ein Ablaufanschluss T ist durch eine Öffnung in einer Stirnseite des Ventilgehäu-

ses 141 ausgeführt. Jede der Ringnuten 143 bis 145 steht über erste Radial¬ öffnungen 146 mit dem inneren des Ventilgehäuses 141 in Verbindung. Inner¬ halb des Ventilgehäuses 141 ist ein im Wesentlichen hohlzylindrisch ausge¬ führter Steuerkolben 142 axial verschiebbar angeordnet. Der Steuerkolben 142 wird an einer Stirnseite von einem zweiten Federelement 147 und an der ge¬ genüberliegenden 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 be¬ liebige 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 In¬ nendurchmesser des Ventilgehäuses 141 angepasst. Weiterhin sind in den Steuerkolben 142 zwischen dessen stirnseitigem Ende, an dem die Stößel- Stange 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 Ring¬ steg 151 , 152 sind derart ausgebildet und an der Außenmantelfläche des Steu¬ erkolbens 142 angeordnet, dass Steuerkanten 153 bis 156 in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerkolbens 142 relativ zum Ventilgehäuse 141 eine Ver¬ bindung 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 Ven¬ tilgehäuses 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 Zu¬ laufanschluss P und dem zweiten Arbeitsanschluss B sperrt.

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 F 1 beaufschlagt wird. Die stößelstangenseitige Stirnfläche des Steuerkolbens 142 befindet in einem Bereich zwischen dem ersten Endanschlag 149 (Verschiebeweg = 0mm) und einem Verschiebeweg s-i. Die Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss P und dem zweiten Arbeitsanschi uss 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 zwi¬ schen dem zweiten Arbeitsanschluss B und dem Ablaufanschluss T mittels des zweiten Ringstegs 152 gesperrt, während Druckmittel vom ersten Arbeitsan¬ schluss A zum Ablaufanschluss T fließen kann. Da der Druckmittelfluss zu bei¬ den Verriegelungspins 110, 111 und zu beiden Druckkammern 106, 107 blo- ckiert ist kann in der ersten Steuerstellung 140 keine aktive Verstellung statt¬ finden. Durch die Verbindung der ersten Druckkammer 106 mit dem Reservoir 11 wird diese entleert. Abhängig von der Stellung der hydraulischen Stellvor¬ richtung 102 wird das bewegbare Element 105 sofort, oder nach einer gewis¬ sen Zeit, die benötigt wird um die zweite Druckkammer 107 aufgrund von Le- ckage zu leeren, aufgrund von Schlepp oder Wechselmomenten der Nocken¬ welle 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.

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 F 1 und einer mittleren Kraft F 2 beaufschlagt wird, wobei F 2 > F 1 . Dadurch wird der Steuerkolben 142 um einen Weg S 1 bis S 2 vom stößelstangenseitigen ersten Endanschlag 149 verschoben, wobei S 2 > S 1 . Der erste Ringsteg 151 blockiert weiterhin die Verbindung zwischen dem

ersten Arbeitsanschluss A und dem Zulaufanschluss P, während weiterhin Druckmittel vom ersten Arbeitsabschluss zum Ablauf anschluss 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 Stel¬ lung 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 ver¬ stellt. Gleichzeitig fließt Druckmittel aus der ersten Druckkammer 106 über die erste Druckmittelleitung 115 zum ersten Arbeitsanschluss A und von dort zum Ablaufanschluss 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 F 2 und einer großen Kraft F 3 beaufschlagt wird, wobei F 3 > F 2 . Dadurch wird der Steuerkolben 142 um einen Weg S 2 bis S 3 vom stößelstangenseitigen ersten Endanschlag 149 verschoben, wobei S 3 > S 2 . 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 Nocken¬ welle und Kurbelwelle konstant gehalten wird.

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 F 3 und einer maximalen Kraft F 4 beauf¬ schlagt wird, wobei F 4 > F 3 . Dadurch wird der Steuerkolben 142 um einen Weg S 3 bis S 4 vom stößelstangenseitigen ersten Endanschlag 149 verschoben, wo-

bei S 4 > S 3 . In dieser Konfiguration blockiert der erste Ringsteg 151 eine Ver¬ bindung zwischen den ersten Arbeitsanschluss A und dem Ablaufanschluss T, während die Verbindung zwischen den Zulaufanschluss P und dem ersten Ar¬ beitsanschluss A sowohl vom ersten Ringsteg 151 , als auch vom dritten Ring- steg 158 freigegeben wird. Weiterhin wird von dem zweiten Ringsteg 152 die Verbindung zwischen dem Zulaufanschluss P und dem zweiten Arbeitsan¬ schluss 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 Arbeitsan¬ schluss 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.

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 Flü- gelzellenverstellern) 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 Vor¬ richtung 101 bei Ausfall der Stelleinheit 112 in die Mittenlage gebracht und dort bis zur Reparatur der Stelleinheit 112 verriegelt.

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 entwe¬ der 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 Stelieinheit 112 über die Stößelstange 148 auf den Steuerkolben 142 ausgeübt wird. Somit ist das Tastverhältnis ein Maß für die Verschiebung des Steuerkol¬ bens 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 Zulauf- anschluss 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. Vorteilhaft¬ erweise 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, Tast¬ verhältnisse, die in diesem Bereich liegen werden im folgenden als Haltetast- verhältnis 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 Zulaufan¬ schluss P stehen.

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 ei- nem 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

Arbeitsanschi uss A geleitet wird, während die Verbindung zwischen dem Zu- laufanschluss P und dem zweiten Arbeitsanschluss B blockiert ist.

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 erfin¬ dungsgemäße Vorrichtung 101 bei intakter Stelleinheit 112 eine Verriegelung der hydraulischen Stellvorrichtung 102 in der Mittenposition beim Abschalten der Brennkraftmaschine bzw. ein Positionieren der hydraulischen Stellvorrich- tung 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 Vorrich¬ tung 101 noch nicht ausreichend mit Druckmittel befüllt ist, die hydraulische Stellvorrichtung 102 sicher in der Mittenlage verriegelt ist, wodurch ein An- schlagen des verschiebbaren Elements 105 an einer Seitenwand des Druck¬ raums 104 vermieden wird, wodurch erhöhter Verschleiß und Geräuschent¬ wicklung vermieden wird.

Zum Betrieb der Brennkraftmaschine müssen die verschiedenen Tastverhält- nisse, insbesondere TV1 bis TV3 und das Haitetastverhältnis TV Ha it e dem Mo¬ torsteuergerät bekannt sein. Das Haitetastverhältnis 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 Haitetastverhältnis TV Ha i te bestimmt werden. Die Differenzwinkel Y 1 , Y 2 und Y 3 werden permanent in einer Speichereinheit abgelegt. Das Motorsteuergerät bestimmt in einer frühen Pha¬ se des Betriebs der Brennkraftmaschine das Haitetastverhältnis TV Ha ιte- Für TV1. TV2 und TV3 gilt dann:

TV1=TV Ha ),e-Y1 , TV2=TV H alte"Y2, TV3=TV Ha ite-Y3.

Ein zweiter Weg ist, TV1 und TV2, gegebenenfalls nach jedem Neustart, vom Motorsteuergerät ermitteln zu lassen und im Kennfeld abzulegen. Zur Bestim¬ mung von TV1 und TV3 können die Nockenwellewinkelsignale und Kurbelwel- lenwinkelsignale 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 Tastverhältnis von 0% ansteigend gefahren. Der Wert TV1 ist er¬ reicht, wenn ein Verstellvorgang startet (an diesem Punkt wird eine der Druck- kammern 106, 107 und ein Verriegelungspin 110, 111 mit Druckmittel beauf¬ schlagt und die hydraulische Stellvorrichtung verstellt, was über Nockenwel- lenwinkelsensoren und Kurbelwellenwinkelsensoren detektiert werden kann). Der Wert TV3 ist erreich, wenn eine maximale Verstellgeschwindigkeit über¬ schritten ist. TV2 ist erreicht, wenn die Phasenlage konstant gehalten wird. Die ermittelten Werte werden anschließend in einem Speicher abgelegt.

Figur 7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahren zur Steuerung der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung 101 während eines Stoppvorgangs der Brenn¬ kraftmaschine, 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 ver¬ riegelt 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 φ M itt e abweicht. Die Ab¬ stellphasenlage liegt für eine Vorrichtung 101 , die ohne Kompensationsfeder ausgeführt ist, relativ zur Verriegelungsphasenlage φ M i tt e in Richtung früh ver- schoben. Gleiches gilt für eine Vorrichtung 101 , die mit einer Kompensations¬ feder 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 No-

ckenwelle, liegt die Abstellphase relativ zur Verriegelungsphasenlage φ M i tte in Richtung spät verschoben. Ist die vorbestimmte Abstellphasenlage erreicht so wird die Zündung ausgeschaltet und der Wert des Tastverhältnisses wird der¬ art eingestellt, dass diese Phasenlage φ sicher gehalten wird. Im Falle einer Einstellung einer nach früh verschobenen Abstellphasenlage liegt das Tastver¬ hältnis also zwischen TV 2 und 100 %, im Falle einer Abstellphasenlage wel¬ che relativ zur Verrieglungsphasenlage φ M itte nach spät verstellt ist zwischen TV 4 und TV3. Dieses Tastverhältnis wird solange gehalten, bis die Drehzahlsen¬ soren 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 letz¬ ten Umdrehung der Brennkraftmaschine, während der der Drehzahlsensor be¬ reits die Drehzahl n=0 liefert, aufgrund von Druckschwankungen durch die Wechsel momente die Verriegelungspins 110, 111 entriegelt und das bewegba- re 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 Po¬ sition in der sie entweder von den Schleppmomenten der Nockenwelle oder dem Drehmoment der Kompensationsfeder beim Anlassen der Brennkraftma- schine automatisch und sofort in die verriegelte Position getrieben wird.

Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Starten einer Brenn¬ kraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 101 , durch das ge¬ währleistet ist, dass eine bereits bestehende bzw. eine während der ersten Umdrehung der Kurbelwelle hergestellte Verriegelung des bewegbaren Ele¬ ments 105 gehalten wird, bis der Öldruck innerhalb der Brennkraftmaschine auf einen Wert gestiegen ist, der zum sicheren Betrieb der Vorrichtung 101 benö¬ tigt wird. Zu Beginn des Startvorgangs ist die Drehzahl n und das Tastverhält¬ nis 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 mini¬ malen 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 Tast¬ verhältnis wird je nach Lastzustand der Maschine zwischen TV 3 und 100 % verstellt.

Vorgenannte Ausführungen sind nur exemplarisch. Natürlich sind die Arbeits¬ anschlüsse A, B vertauschbar. Ebenfalls im Schutzumfang eingeschlossen werden sollen Vorrichtungen 101 mit Mitteniagenverriegelung der hydrauli- sehen Stelleinheit 102, wobei nur ein Verriegelungspin in eine Kulisse oder eine gestufte Kulisse eingreifen kann. Ebenfalls Vorrichtungen mit einer belie¬ bigen Verrieglungsphasenlage mit einem oder mehreren Verriegelungspins. Bei den Betrachtungen zu den Volumenströmen und den Verbindungen zwi¬ schen verschiedenen Anschlüssen des Schaltventils wurden Druckverluste auf Grund von Leckage vernachlässigt.

Bezugszeichen

Vorrichtung 102 hydraulische Stellvorrich hydraulische Stellvorrich¬ tung tung 103 Steuerventil

Stator 104 Druckraum

Rotor 105 Element

Antriebsrad 106 erste Druckkammer

Ausnehmungen 107 zweite Druckkammer

Seitenwand 108 erste Kulisse erster Seitendeckel 109 zweite Kulisse zweiter Seitendeckel 110 erster Verriegelungspin

Verbindungselement 111 zweiter Verriegelungspin

Flügelnut 112 Stelleinheit

Flügel 113 erstes Federelement erste Druckkammer 114 Ventilkörper zweite Druckkammer 115 erste Druckmittelleitung

Nutgrund 116 zweite Druckmittelleitung

Blattfederelement 117 Druckmittel reservoir erste Druckmittelleitung 118 Druckmittelpumpe zweite Druckmittelleitung 119 Filter erster Pfeil 120 Rückschlagventil

Zentral bohrung 121 dritte Druckmittelleitung

Ausformungen 122 vierte Druckmittelleitung

Verriegelungselement 126 zweiter Pfeil

Axial bohrung 127 erste Feder

Kolben 128 dritter Pfeil

Feder 129 zweite Feder

Entlüftungselement 130 zweite Steuerstellung

Kulisse 131 dritte Steuerstellung

Aussparung 132 vierte Steuerstellung

Vorrichtung 133 Spätanschlag

140 erste Steuerstellung

141 Ventilgehäuse

142 Steuerkolben

143 Ringnut

144 Ringnut

145 Ringnut

146 erste Radialöffnungen

146a zweite Radialöffnungen

147 zweites Federelement

148 Stößelstange

149 erster Endanschlag

150 zweiter Endanschlag

151 erster Ringsteg

152 zweiter Ringsteg

153 erste Steuerkante

154 zweite Steuerkante

155 dritte Steuerkante

156 vierte Steuerkante

157 vierte Ringnut

158 dritter Ringsteg

P Zulaufanschluss

T Ablaufanschluss

A erster Arbeitsanschluss

B zweiter Arbeitsanschluss φ Phasenlage φmitte Verriegelungsphasenlage

X Betrag

Yi Differenzwinkel

Y 2 Differenzwinkel

Y 3 Differenzwinkel

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