在換氣閥上具有傳感器的往復式活塞內燃機制造技術

本發明專利技術建議一種在換氣閥(16)上具有傳感器的往復式活塞內燃機(10)，換氣閥(16)具有閥頭(30)，閥頭設在閥桿(34)的第一端部(32)上。往復式活塞內燃機(10)還具有作用在閥桿(34)的第二端部(38)上的杠桿元件(36)，其實施用于使換氣閥(16)通過閥頭(30)的移位被操縱。往復式活塞內燃機(10)還具有：探測元件(64)，其在操縱換氣閥(16)時沿移位路徑(52)移動；和傳感器裝置(18)，其實施用于求取探測元件(64)的位置。往復式活塞內燃機(10)尤其特征在于，傳感器裝置(18)設置為使得探測元件(64)在沿移位路徑(52)的一子區域(53a)移動時主要以朝向或背離傳感器裝置(18)的運動進行移動。由此可提供用于測量換氣閥(16)的閥控制時間的傳感器。

【技術實現步驟摘要】
在換氣閥上具有傳感器的往復式活塞內燃機專利
本專利技術涉及往復式活塞內燃機。本專利技術尤其涉及具有傳感器裝置的往復式活塞內燃機，所述傳感器裝置用于至少間接地求取換氣閥的氣門開度(Ventilhub)。專利技術背景在帶有往復式活塞內燃機的機動車中，通常在每個氣缸上裝有換氣閥，例如兩個進氣門和兩個排氣門，用于送入空氣和/或空氣-燃料混合物，和/或用于排出廢氣。在此，換氣閥可通過杠桿元件(例如搖轉桿、搖擺式杠桿、拉桿和/或拖桿)以及作用到其上的凸輪軸的凸輪件來操縱。換氣閥的操縱度大多通過凸輪軸的和/或設置在從屬的氣缸上的曲軸的位置檢測或角度檢測來求取。在此，曲軸的位置檢測可借助傳感輪、例如60-2傳感輪，以及借助位置傳感器和/或轉速傳感器實現。同樣，凸輪軸的位置檢測通常由傳感輪、例如具有三齒或四齒的傳感輪實現。針對氣缸換氣過程，也就是氣缸中工作介質的交換過程的適當的打開和關閉時間點，也就是各換氣閥的適當的控制時間，例如通過動機控制器由瞬時確定的發動機狀態和/或由特性圖和/或由計算求取，并通過例如凸輪軸的凸輪軸調節器和/或相位調節器進行調節。在此，還涉及凸輪軸和/或曲軸的位置檢測值。由此，凸輪軸相對于曲軸的相位角的位置確定的精確性限制了換氣閥的打開和關閉時間點的精確性，也就是控制時間的精確性。此外，諸如換氣閥的氣門機構和/或用于檢測曲軸和/或凸輪軸位置的傳感器的機械公差，以及傳感器中的電子公差只能部分地被補償。諸如米勒循環和阿特金森循環的減少節流設計可提供一種方案，用于滿足內燃機的燃料消耗的以后的預定值。這類減少節流可通過換氣閥(比如進氣門)的關閉時間來控制氣缸內的新鮮空氣量，使得可記錄少的換氣損失，并且可運行具有提高效率的內燃機或往復式活塞內燃機。在兩個循環中，換氣閥的關閉時間點位于最大活塞速度的范圍內，并且由此在每單位曲軸轉角變化的最大氣缸容積改變的范圍內。這導致就凸輪軸和/或曲軸的位置檢測中由公差引起的誤差而言，新鮮空氣量的計算的高度敏感性。換言之，凸輪軸和/或曲軸的位置檢測中的由公差引起的誤差會導致在氣缸的充氣量計算中的誤差，所謂的充氣誤差。根據充氣誤差的程度又可導致燃燒失火、排放增加以及機動車的行駛性能降低或者說功率降低。凸輪軸和/或曲軸的位置檢測中的公差可通過例如直接確定換氣閥的操縱度和/或位置的至少部分地進行補償。通常，為此會應用凸輪軸相對于曲軸的可變相位驅動，即凸輪軸調節器，所述凸輪軸調節器可用作補償求取到的位置偏差的元件。由DE19944698A1已知一種用于確定換氣閥的氣門開度的傳感器，其中，氣門開度通過一個設置在搖轉桿上的永磁體以及一個磁場傳感器來確定。
技術實現思路
本專利技術的實施方式能以有利的方式實現，提供一種往復式活塞內燃機，其中，能確定具有提高精確度的換氣閥的操縱度或者位置，由此，尤其可實現內燃機工作效率的提高。根據本專利技術的一個方面，建議一種往復式活塞內燃機，其具有帶閥頭的換氣閥，所述閥頭設置在閥桿的第一端部上。該往復式活塞內燃機還具有杠桿元件，所述杠桿元件作用在閥桿的第二端部上并且實施用于使換氣閥通過閥頭的移位被操縱。該往復式活塞內燃機還具有：探測元件，所述探測元件在操縱換氣閥時沿著移位路徑移動；以及傳感器裝置，所述傳感器裝置實施用于求取所述探測元件的位置。根據專利技術的往復式活塞內燃機尤其特征在于，傳感器裝置被設置為使得探測元件在沿著所述移位路徑的一個子區域移動時主要以朝向傳感器裝置的運動或者背離傳感器裝置的運動進行移動，探測元件在該子區域中比在移位路徑的其他子區域中處于離所述傳感器裝置更近的位置。表述“主要以朝向傳感器裝置的運動或者背離傳感器裝置的運動進行移動”可按下文這么理解。探測元件沿著移位路徑的運動和/或移位可具有第一運動分量，該第一運動分量可根據杠桿元件的轉動方向大致沿著傳感器裝置的朝向杠桿元件的外表面的法向量的方向或相反方向定向。探測元件的運動或移位的第二運動分量可與第一運動分量正交。在根據專利技術的傳感器裝置相對于杠桿元件和/或相對于探測元件的布置中，第一運動分量大于第二運動分量，使得探測元件主要朝向傳感器裝置或者背離傳感器裝置運動。換言之，探測元件沿著所述移位路徑不是切向地在傳感器裝置旁移動經過，而是移位路徑的方向朝向傳感器裝置。本專利技術的實施方式的構思可尤其被看成是下文表述的想法和認知的基礎。如上文所述，換氣閥的操縱度和/或方位和/或位置和/或打開角度通常通過凸輪軸的和/或設在所屬氣缸上的曲軸的位置或角度檢測來求取。適用于氣缸換氣過程、也即氣缸中工作介質的交換的打開和關閉時間點，或者說對應換氣閥的合適的控制時間，例如通過發動機控制器由瞬時求取的發動機狀態和/或由特性圖和/或由計算來求得，并通過例如凸輪軸調節器和/或凸輪軸的相位調節器進行調節。在此，涉及凸輪軸的和/或曲軸的位置檢測值。在具有傳統曲軸傳感器和/或凸輪軸傳感器的傳統發動機中，換氣閥的打開和關閉時間點或者說控制時間的精度為此最好要與凸輪軸相對于曲軸的相位角的位置確定的精度相同。此外，例如在換氣閥的氣門機構和/或用于檢測曲軸和/或凸輪軸位置的傳感器中的機械公差，以及在傳感器中的電子公差僅部分地被補償，并且，在凸輪軸和/或曲軸位置檢測中的由公差引起的誤差可能導致氣缸充氣中的誤差、也即充氣誤差。在由氣缸的機械上止點直至換氣閥上一位置的公差鏈的位置檢測中的常見公差可相應于往復式活塞內燃機的總公差，該公差可大約在+/-4°曲軸角度的范圍內。在傳統的控制時間中，由此可導致+/-10％的充氣誤差。由于例如在諸如米勒循環和/或阿特金森循環的減少節流設計中，換氣閥的控制時間的適配相對于凸輪軸和/或曲軸的位置檢測中公差而言可為敏感的，所以可要求，往復式活塞內燃機的總公差大致減半，以使在這種減少節流設計中也使充氣誤差不超過大約+/-10％。凸輪軸的位置通常在凸輪軸調節器上或者臨近凸輪軸調節器被檢測。凸輪軸的位置也可在凸輪軸的一個端部上被檢測，所述一個端部能夠與凸輪軸的可設置有凸輪軸調節器和/或凸輪軸驅動器的另一端部相對置。換言之，凸輪軸的位置也可在凸輪軸的不設有凸輪軸調節器和/或凸輪軸驅動器的那個端部上被檢測。現今的減少節流設計可需要至少一個兩點氣門開度轉換。氣門開度轉換和另一氣門傳動機構可存在有公差，并由此導致控制時間的偏差。這一偏差在至今的用于確定換氣閥位置的方案中不能夠被感測并且因此也不能被補償。在往復式活塞內燃機的位置檢測或角度檢測的精度方面的當前要求僅借助大量花費來滿足，例如更精確地制造氣門傳動裝置(傳感器和機械機構)的部件或者在裝配之前精確測量各部件。在運行中由磨損造成的偏差也僅僅可部分地被發現和補償，并且不可核查在生產或在工廠維修之后氣缸蓋中的氣門傳動裝置是否正確裝配。在工作類型轉換時的充氣誤差也可導致燃燒中斷。通過根據本專利技術的往復式活塞內燃機，其具有用于確定換氣閥位置的傳感器裝置，所述傳感器裝置例如可相應于在一個或多個換氣閥上的位置傳感器，可借助附加的適配算法來適配和/或補償凸輪軸和/或曲軸的位置檢測。由此，凸輪軸和/或曲軸的位置檢測的不能補償的公差的一大部分都可被補償。這又可實現：滿本文檔來自技高網...

【技術保護點】
往復式活塞內燃機(10)，其具有：一個具有閥頭(30)的換氣閥(16)，所述閥頭設置在閥桿(34)的第一端部(32)上；一個杠桿元件(36)，所述杠桿元件作用在閥桿(34)的第二端部(38)上并且實施用于使所述換氣閥(16)通過閥頭(30)的移位被操縱；一個探測元件(64)，所述探測元件在操縱所述換氣閥(16)時沿著移位路徑(52)移動；以及一個傳感器裝置(18)，所述傳感器裝置實施用于求取探測元件(64)的位置，其特征在于，所述傳感器裝置(18)被設置為使得探測元件(64)在沿著所述移位路徑(52)的一個子區域(53a)移動時主要以朝向所述傳感器裝置(18)的運動或者背離所述傳感器裝置(18)的運動進行移動，所述探測元件(64)在該子區域中比在移位路徑(52)的其他子區域(53b)中處于離所述傳感器裝置(18)更近的位置。

【技術特征摘要】
2014.12.15 DE 102014118661.31.往復式活塞內燃機(10)，其具有：
一個具有閥頭(30)的換氣閥(16)，所述閥頭設置在閥桿(34)的第一端部(32)上；
一個杠桿元件(36)，所述杠桿元件作用在閥桿(34)的第二端部(38)上并且實施用于使所述換氣閥(16)通過閥頭(30)的移位被操縱；
一個探測元件(64)，所述探測元件在操縱所述換氣閥(16)時沿著移位路徑(52)移動；以及
一個傳感器裝置(18)，所述傳感器裝置實施用于求取探測元件(64)的位置，
其中，所述傳感器裝置(18)被設置為使得探測元件(64)在沿著所述移位路徑(52)的一個第一子區域(53a)移動時進行這樣的運動，其中，該運動具有朝所述傳感器裝置(18)或者背離所述傳感器裝置(18)指向的第一運動分量(60)，所述探測元件(64)在該第一子區域中比在移位路徑(52)的其他子區域(53b)中處于離所述傳感器裝置(18)更近的位置，
其特征在于，
所述探測元件(64)設置在所述杠桿元件(36)的一個端部(40)
上，所述端部(40)在杠桿元件(36)的縱向延伸方向上與所述杠桿元件(36)的轉軸(39)相對置，其中，所述探測元件(64)在所述杠桿元件(36)擺動時從初始點(54)沿所述移位路徑(52)的第一子區域(53a)移動到末端點(56)處，并且所述探測元件(64)的運動能夠通過運動向量(58)表示，其中，所述運動向量(58)包括所述第一運動分量(60)和與該第一運動分量(60)正交的第二運動分量(62)，其中，基于所述傳感器裝置(18)的在所述杠桿元件(36)的初始點(54)處朝向所述杠桿元件(36)的端部(40)的外表面(19)，所述第一運動分量(60)與所述外表面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·貝特曼，A·雅山，M·施塔利澤，A·哈斯登托伊費爾，H·科利，J·霍夫施泰特爾，
申請(專利權)人：羅伯特·博世有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE