在换气阀上具有传感器的往复式活塞内燃机制造技术

本发明专利技术建议一种在换气阀(16)上具有传感器的往复式活塞内燃机(10)，换气阀(16)具有阀头(30)，阀头设在阀杆(34)的第一端部(32)上。往复式活塞内燃机(10)还具有作用在阀杆(34)的第二端部(38)上的杠杆元件(36)，其实施用于使换气阀(16)通过阀头(30)的移位被操纵。往复式活塞内燃机(10)还具有：探测元件(64)，其在操纵换气阀(16)时沿移位路径(52)移动；和传感器装置(18)，其实施用于求取探测元件(64)的位置。往复式活塞内燃机(10)尤其特征在于，传感器装置(18)设置为使得探测元件(64)在沿移位路径(52)的一子区域(53a)移动时主要以朝向或背离传感器装置(18)的运动进行移动。由此可提供用于测量换气阀(16)的阀控制时间的传感器。

【技术实现步骤摘要】
在换气阀上具有传感器的往复式活塞内燃机专利
本专利技术涉及往复式活塞内燃机。本专利技术尤其涉及具有传感器装置的往复式活塞内燃机，所述传感器装置用于至少间接地求取换气阀的气门开度(Ventilhub)。专利技术背景在带有往复式活塞内燃机的机动车中，通常在每个气缸上装有换气阀，例如两个进气门和两个排气门，用于送入空气和/或空气-燃料混合物，和/或用于排出废气。在此，换气阀可通过杠杆元件(例如摇转杆、摇摆式杠杆、拉杆和/或拖杆)以及作用到其上的凸轮轴的凸轮件来操纵。换气阀的操纵度大多通过凸轮轴的和/或设置在从属的气缸上的曲轴的位置检测或角度检测来求取。在此，曲轴的位置检测可借助传感轮、例如60-2传感轮，以及借助位置传感器和/或转速传感器实现。同样，凸轮轴的位置检测通常由传感轮、例如具有三齿或四齿的传感轮实现。针对气缸换气过程，也就是气缸中工作介质的交换过程的适当的打开和关闭时间点，也就是各换气阀的适当的控制时间，例如通过动机控制器由瞬时确定的发动机状态和/或由特性图和/或由计算求取，并通过例如凸轮轴的凸轮轴调节器和/或相位调节器进行调节。在此，还涉及凸轮轴和/或曲轴的位置检测值。由此，凸轮轴相对于曲轴的相位角的位置确定的精确性限制了换气阀的打开和关闭时间点的精确性，也就是控制时间的精确性。此外，诸如换气阀的气门机构和/或用于检测曲轴和/或凸轮轴位置的传感器的机械公差，以及传感器中的电子公差只能部分地被补偿。诸如米勒循环和阿特金森循环的减少节流设计可提供一种方案，用于满足内燃机的燃料消耗的以后的预定值。这类减少节流可通过换气阀(比如进气门)的关闭时间来控制气缸内的新鲜空气量，使得可记录少的换气损失，并且可运行具有提高效率的内燃机或往复式活塞内燃机。在两个循环中，换气阀的关闭时间点位于最大活塞速度的范围内，并且由此在每单位曲轴转角变化的最大气缸容积改变的范围内。这导致就凸轮轴和/或曲轴的位置检测中由公差引起的误差而言，新鲜空气量的计算的高度敏感性。换言之，凸轮轴和/或曲轴的位置检测中的由公差引起的误差会导致在气缸的充气量计算中的误差，所谓的充气误差。根据充气误差的程度又可导致燃烧失火、排放增加以及机动车的行驶性能降低或者说功率降低。凸轮轴和/或曲轴的位置检测中的公差可通过例如直接确定换气阀的操纵度和/或位置的至少部分地进行补偿。通常，为此会应用凸轮轴相对于曲轴的可变相位驱动，即凸轮轴调节器，所述凸轮轴调节器可用作补偿求取到的位置偏差的元件。由DE19944698A1已知一种用于确定换气阀的气门开度的传感器，其中，气门开度通过一个设置在摇转杆上的永磁体以及一个磁场传感器来确定。
技术实现思路
本专利技术的实施方式能以有利的方式实现，提供一种往复式活塞内燃机，其中，能确定具有提高精确度的换气阀的操纵度或者位置，由此，尤其可实现内燃机工作效率的提高。根据本专利技术的一个方面，建议一种往复式活塞内燃机，其具有带阀头的换气阀，所述阀头设置在阀杆的第一端部上。该往复式活塞内燃机还具有杠杆元件，所述杠杆元件作用在阀杆的第二端部上并且实施用于使换气阀通过阀头的移位被操纵。该往复式活塞内燃机还具有：探测元件，所述探测元件在操纵换气阀时沿着移位路径移动；以及传感器装置，所述传感器装置实施用于求取所述探测元件的位置。根据专利技术的往复式活塞内燃机尤其特征在于，传感器装置被设置为使得探测元件在沿着所述移位路径的一个子区域移动时主要以朝向传感器装置的运动或者背离传感器装置的运动进行移动，探测元件在该子区域中比在移位路径的其他子区域中处于离所述传感器装置更近的位置。表述“主要以朝向传感器装置的运动或者背离传感器装置的运动进行移动”可按下文这么理解。探测元件沿着移位路径的运动和/或移位可具有第一运动分量，该第一运动分量可根据杠杆元件的转动方向大致沿着传感器装置的朝向杠杆元件的外表面的法向量的方向或相反方向定向。探测元件的运动或移位的第二运动分量可与第一运动分量正交。在根据专利技术的传感器装置相对于杠杆元件和/或相对于探测元件的布置中，第一运动分量大于第二运动分量，使得探测元件主要朝向传感器装置或者背离传感器装置运动。换言之，探测元件沿着所述移位路径不是切向地在传感器装置旁移动经过，而是移位路径的方向朝向传感器装置。本专利技术的实施方式的构思可尤其被看成是下文表述的想法和认知的基础。如上文所述，换气阀的操纵度和/或方位和/或位置和/或打开角度通常通过凸轮轴的和/或设在所属气缸上的曲轴的位置或角度检测来求取。适用于气缸换气过程、也即气缸中工作介质的交换的打开和关闭时间点，或者说对应换气阀的合适的控制时间，例如通过发动机控制器由瞬时求取的发动机状态和/或由特性图和/或由计算来求得，并通过例如凸轮轴调节器和/或凸轮轴的相位调节器进行调节。在此，涉及凸轮轴的和/或曲轴的位置检测值。在具有传统曲轴传感器和/或凸轮轴传感器的传统发动机中，换气阀的打开和关闭时间点或者说控制时间的精度为此最好要与凸轮轴相对于曲轴的相位角的位置确定的精度相同。此外，例如在换气阀的气门机构和/或用于检测曲轴和/或凸轮轴位置的传感器中的机械公差，以及在传感器中的电子公差仅部分地被补偿，并且，在凸轮轴和/或曲轴位置检测中的由公差引起的误差可能导致气缸充气中的误差、也即充气误差。在由气缸的机械上止点直至换气阀上一位置的公差链的位置检测中的常见公差可相应于往复式活塞内燃机的总公差，该公差可大约在+/-4°曲轴角度的范围内。在传统的控制时间中，由此可导致+/-10％的充气误差。由于例如在诸如米勒循环和/或阿特金森循环的减少节流设计中，换气阀的控制时间的适配相对于凸轮轴和/或曲轴的位置检测中公差而言可为敏感的，所以可要求，往复式活塞内燃机的总公差大致减半，以使在这种减少节流设计中也使充气误差不超过大约+/-10％。凸轮轴的位置通常在凸轮轴调节器上或者临近凸轮轴调节器被检测。凸轮轴的位置也可在凸轮轴的一个端部上被检测，所述一个端部能够与凸轮轴的可设置有凸轮轴调节器和/或凸轮轴驱动器的另一端部相对置。换言之，凸轮轴的位置也可在凸轮轴的不设有凸轮轴调节器和/或凸轮轴驱动器的那个端部上被检测。现今的减少节流设计可需要至少一个两点气门开度转换。气门开度转换和另一气门传动机构可存在有公差，并由此导致控制时间的偏差。这一偏差在至今的用于确定换气阀位置的方案中不能够被感测并且因此也不能被补偿。在往复式活塞内燃机的位置检测或角度检测的精度方面的当前要求仅借助大量花费来满足，例如更精确地制造气门传动装置(传感器和机械机构)的部件或者在装配之前精确测量各部件。在运行中由磨损造成的偏差也仅仅可部分地被发现和补偿，并且不可核查在生产或在工厂维修之后气缸盖中的气门传动装置是否正确装配。在工作类型转换时的充气误差也可导致燃烧中断。通过根据本专利技术的往复式活塞内燃机，其具有用于确定换气阀位置的传感器装置，所述传感器装置例如可相应于在一个或多个换气阀上的位置传感器，可借助附加的适配算法来适配和/或补偿凸轮轴和/或曲轴的位置检测。由此，凸轮轴和/或曲轴的位置检测的不能补偿的公差的一大部分都可被补偿。这又可实现：满本文档来自技高网...

【技术保护点】
往复式活塞内燃机(10)，其具有：一个具有阀头(30)的换气阀(16)，所述阀头设置在阀杆(34)的第一端部(32)上；一个杠杆元件(36)，所述杠杆元件作用在阀杆(34)的第二端部(38)上并且实施用于使所述换气阀(16)通过阀头(30)的移位被操纵；一个探测元件(64)，所述探测元件在操纵所述换气阀(16)时沿着移位路径(52)移动；以及一个传感器装置(18)，所述传感器装置实施用于求取探测元件(64)的位置，其特征在于，所述传感器装置(18)被设置为使得探测元件(64)在沿着所述移位路径(52)的一个子区域(53a)移动时主要以朝向所述传感器装置(18)的运动或者背离所述传感器装置(18)的运动进行移动，所述探测元件(64)在该子区域中比在移位路径(52)的其他子区域(53b)中处于离所述传感器装置(18)更近的位置。

【技术特征摘要】
2014.12.15 DE 102014118661.31.往复式活塞内燃机(10)，其具有：
一个具有阀头(30)的换气阀(16)，所述阀头设置在阀杆(34)的第一端部(32)上；
一个杠杆元件(36)，所述杠杆元件作用在阀杆(34)的第二端部(38)上并且实施用于使所述换气阀(16)通过阀头(30)的移位被操纵；
一个探测元件(64)，所述探测元件在操纵所述换气阀(16)时沿着移位路径(52)移动；以及
一个传感器装置(18)，所述传感器装置实施用于求取探测元件(64)的位置，
其中，所述传感器装置(18)被设置为使得探测元件(64)在沿着所述移位路径(52)的一个第一子区域(53a)移动时进行这样的运动，其中，该运动具有朝所述传感器装置(18)或者背离所述传感器装置(18)指向的第一运动分量(60)，所述探测元件(64)在该第一子区域中比在移位路径(52)的其他子区域(53b)中处于离所述传感器装置(18)更近的位置，
其特征在于，
所述探测元件(64)设置在所述杠杆元件(36)的一个端部(40)
上，所述端部(40)在杠杆元件(36)的纵向延伸方向上与所述杠杆元件(36)的转轴(39)相对置，其中，所述探测元件(64)在所述杠杆元件(36)摆动时从初始点(54)沿所述移位路径(52)的第一子区域(53a)移动到末端点(56)处，并且所述探测元件(64)的运动能够通过运动向量(58)表示，其中，所述运动向量(58)包括所述第一运动分量(60)和与该第一运动分量(60)正交的第二运动分量(62)，其中，基于所述传感器装置(18)的在所述杠杆元件(36)的初始点(54)处朝向所述杠杆元件(36)的端部(40)的外表面(19)，所述第一运动分量(60)与所述外表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·贝特曼，A·雅山，M·施塔利泽，A·哈斯登托伊费尔，H·科利，J·霍夫施泰特尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE