DE102004012756B4

DE102004012756B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004012756B4
Application number: DE102004012756A
Authority: DE
Inventors: Frank Herold; Thomas Knorr; Frank Weiss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Audi AG; Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: WO2005090766A1; EP1725760A1; US7438032B2; KR101145479B1; DE102004012756A1; KR20060129084A; US20070186888A1

Abstract

Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit
– einem Saugrohr (7), das hin zu einem Einlass eines Zylinders (Z1–Z4) geführt ist, an dem ein Gaseinlassventil (13) angeordnet ist,
– einem Ventilantrieb (15) für das Gaseinlassventil (13), mittels dessen der Ventilhub (VL) des Gaseinlassventils (13) einstellbar ist mittels eines Stellelements (20), mittels dessen unterschiedliche Nocken (21, 22) zum Einwirken auf das Gaseinlassventil (13) gebracht werden können, wobei auf das Stellelement (20) ein induktiver Stellantrieb (23) einwirkt, in dem im Laufe eines Umschaltvorgangs des Ventilhubs (VL) eine Spannung induziert wird,
– bei dem eine Umschaltung des Ventilhubs (VL) anhand der für den Umschaltvorgang charakteristischen induzierten Spannung in dem induktiven Stellantrieb (23) erkannt wird
– und bei dem mindestens ein Stellglied abhängig davon angesteuert wird, ob eine Umschaltung des Ventilhubs (VL) erkannt wurde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine.
An Brennkraftmaschinen werden zunehmend hohe Anforderungen bezüglich deren Leistung und Wirkungsgrad gestellt. Gleichzeitig müssen aufgrund strenger, gesetzlicher Vorschriften auch die Emissionen gering sein. Derartige Anforderungen können gut erfüllt werden, wenn die Brennkraftmaschine mit Gaswechselventilen und entsprechenden Antrieben für diese ausgestattet sind, bei denen je nach Betriebspunkt der Brennkraftmaschine der Ventilhubverlauf unterschiedlich ist. Dadurch können Drosselverluste beim Ansaugen der Luft verringert werden und gegebenenfalls schnell hohe Abgasrückführraten eingestellt werden.

Es ist bekannt, den Ventilhub eines Gaseinlassventils der Brennkraftmaschine zwischen einem geringen und einem hohen Ventilhub zu verstellen ( DE 196 06 054 C2 ). So ist beispielsweise der Porsche 911 Turbo mit einer Vorrichtung zum Verstellen des Ventilhubs des Gaseinlassventils und des Gasauslassventils ausgestattet. Ferner ist die Brennkraftmaschine dieses Fahrzeugs mit einer Nockenwelle versehen, auf der für jedes Gaseinlassventil ein Nocken mit einem geringen Hub und zwei weitere Nocken mit einem höheren Hub ausgebildet sind. Der Nockenhub wird mittels einer Übertragereinheit auf das Gaseinlassventil übertragen. Die Übertragereinheit ist als Tassenstößel ausgebildet, der ein Zylinderelement und ein konzentrisch zu diesem angeordnetes Ring-Zylinderelement umfasst. Der Nocken mit geringem Hub wirkt auf das Zylinderelement ein während die Nocken mit dem höheren Hub auf das Ring-Zylinderelement einwirken. Abhängig von einer Schaltstellung des Tassenstößels wird entweder der geringe oder der höhere Hub auf das Gaseinlassventil übertragen. Im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine wird der geringe Nockenhub auf das Gaseinlassventil übertragen. Dadurch ergeben sich verringerte Reibverluste aufgrund des geringen Durchmessers der in diesem Betriebszustand verwendeten Nocke und des Zylinderelements und des niedrigeren Ventilhubs.

Ferner wird eine höhere Ladungsbewegung erreicht. Dadurch können die Emissionen der Brennkraftmaschine gesenkt werden und gleichzeitig der Kraftstoffverbrauch gering gehalten werden. Der geringe Ventilhub wird bei geringer und mittlerer Last beibehalten. Bei hohen Lastanforderungen an die Brennkraftmaschine wird auf den höheren Ventilhub umgeschaltet.

Wenn eine beabsichtigte Umschaltung des Ventilhubs tatsächlich nicht erfolgt und dies unerkannt bleibt, so hat dies erhöhte Schadstoffemissionen bei dem Verbrennungsvorgang in dem jeweiligen Zylinder zur Folge.

Weiter ist ein Verfahren zum Betreiben einer ventilgesteuerten Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt ( DE 40 28 442 A1 ), bei dem die phasenrichtige Stellung der Nockenwelle und/oder der Ventilbetätigungsmittel über zumindest einen Sensor erfasst und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die geringe Schadstoffemissionen während des Betriebs der Brennkraftmaschine ermöglichen.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Saugrohr, das hin zu einem Einlass eines Zylinders geführt ist, an dem ein Gaseinlassventil angeordnet ist. Ferner ist der Brennkraftmaschine ein Ventilantrieb für das Gaseinlassventil zugeordnet, mittels dessen der Ventilhub des Gaseinlassventils einstellbar ist mittels eines Stellelements, mittels dessen unterschiedliche Nocken zum Einwirken auf das Gaseinlassventil gebracht werden können. Auf das Stellelement wirkt ein induktiver Stellantrieb ein, in dem im Laufe eines Umschaltvorgangs eine Spannung induziert wird. Die Vorrichtung umfasst eine erste Einheit, die ausgebildet ist zum Erkennen, ob eine Umschaltung des Ventilhubs erfolgt ist anhand der für den Umschaltvorgang charakteristischen induzierten Spannung in dem induktiven Stellantrieb. Sie umfasst ferner eine zweite Einheit, die ausgebildet ist zum Ansteuern mindestens eines weiteren Stellglieds abhängig davon, ob in der ersten Einheit eine Umschaltung erkannt wurde.

Gemäß eines weiteren Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren zum Steuern der Brennkraftmaschine, bei dem eine Umschaltung des Ventilhubs anhand der für den Umschaltvorgang charakteristischen induzierten Spannung in dem induktiven Stellantrieb erkannt wird und bei dem mindestens ein Stellglied abhängig davon angesteuert wird, ob eine Umschaltung erkannt wurde.

Die Erfindung nutzt so die Erkenntnis, dass im Laufe eines Umschaltvorgangs die für den Umschaltvorgang charakteristische Spannung in dem induktiven Stellantrieb induziert wird. Gemäß der Erfindung wird der induktive Stellantrieb neben seiner eigentlichen Funktion als Antrieb auch als Sensor genutzt und ermöglicht so ein einfaches Erkennen, ob ein Umschaltvorgang tatsächlich erfolgt ist. Dieses Erkennen erfolgt darüber hinaus so zeitnah zu dem tatsächlich erfolgten oder nicht erfolgten Umschaltvorgang, dass ein schneller Eingriff auf mindestens ein Stellglied, das beispielsweise ein Einspritzventil oder eine Zündkerze sein kann, erfolgen kann und zwar noch vor dem Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders, der direkt auf die gewünschte Umschaltung des Ventilhubs folgt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Einheit ausgebildet zum Überprüfen, ob innerhalb eines vorgegebenen Nockenwellenwinkelbereichs die für den Umschaltvorgang charakteristische induzierte Spannung in dem induktiven Stellantrieb auftritt.

Dies hat den Vorteil, dass das Überprüfen, ob die charakteristische induzierte Spannung auftritt lediglich innerhalb eines vorgegebenen Zeitfenster, das den vorgegebenen Nockenwellenwinkelbereich entspricht, erfolgen muss und somit ein geringerer Rechenaufwand notwendig ist. Darüber hinaus kann so auch noch präziser erkannt werden, ob der gewünschte Umschaltvorgang des Ventilhubs tatsächlich erfolgt ist, da gegebenenfalls außerhalb des vorgegebenen Nockenwellenwinkelbereichs auftretende Spannungsschwankungen nicht fehlerhaft als die charakteristische induzierte Spannung erkannt werden können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat die erste Einheit eine Messeinheit, die ausgebildet ist zum Messen eines Spannungsabfalls über dem induktiven Stellantrieb bezogen auf ein Versorgungspotential des induktiven Stellantriebs. Dies hat den Vorteil, dass Schwankungen des Versorgungspotentials die Güte der Messung des Spannungsabfalls nicht beeinflussen. Dies ist ein wesentlicher Vorteil im Zusammenhang des Steuerns einer Brennkraftmaschine, da das Versorgungspotential einer Spannungsversorgung eines Kraftfahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine anordenbar ist, regelmäßig hohen Schwankungen unterliegt und die charakteristische induzierte Spannung gegebenenfalls nur eine geringe Potentialdifferenz von beispielsweise 0,7 V aufweist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat die erste Einheit eine Umsetzeinheit, die ausgebildet ist zum Umsetzen des von der Messeinheit erfassten Spannungsabfalls über dem induktiven Stellantrieb auf einen entsprechenden Spannungsabfall bezogen auf ein Bezugspotential, das als auch Massepotential bezeichnet werden kann, einer Auswerteeinheit. Auf diese Weise ist ein einfaches Auswerten des von der Messeinheit erfassten Spannungsabfalls in der Auswerteeinheit möglich. Dies ist insbesondere ein Vorteil, wenn die Auswerteeinheit als ein Microcontroller ausgebildet ist, dessen Eingänge in der Regel auf das Bezugspotential bezogen sind.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Messeinheit ein Widerstand zugeordnet, der mittels eines Schalters parallel zu dem induktiven Stellantrieb schaltbar ist. Dadurch ist der Spannungsabfall an dem induktiven Stellantrieb besonders einfach messbar.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinheit ausgebildet zum Erfassen des Spannungsabfalls über mehreren induktiven Stellantrieben. Dies hat den Vorteil, dass so kostengünstiger der Spannungsabfall über mehreren induktiven Stellantrieben erfasst werden kann und kein Multiplexer notwendig ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat die Messeinheit einen Zwischenspeicher für den erfassten Spannungsabfall. Dies hat insbesondere im Zusammenhang mit einer nur sehr kurzzeitig auftretenden charakteristischen induzierten Spannung den Vorteil, dass entsprechend erfasste Messwerte auch zu einem anderen Zeitpunkt in der Auswerteeinheit eingelesen werden können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung,
2 eine weitere Ansicht von Teilen der Brennkraftmaschine gemäß 1,
3a und 3b Verläufe einer Nut eines Stellelements aufgetragen über den Kurbelwellenwinkel,
4 ein Blockschaltbild von Teilen der Steuereinrichtung,
5 ein Ablaufdiagramm eines Programms, das in einer Auswerteeinheit abgearbeitet wird,
6 ein Ablaufdiagramm eines Programms, das in einer zweiten Einheit abgearbeitet wird, und
7 ein zweites Blockschaltbild von Teilen der Steuereinrichtung.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 5, einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist.
Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 9, welche über eine Pleuelstange 10 mit einem Kolben 12 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventilantrieb mit einem Gaseinlassventil 13 und einem Gasauslassventil 14 und diesen zugeordneten Ventilantrieben 15, 16. Die Ventilantriebe 15, 16 umfassen eine Nockenwelle 18, die mittels einer Koppeleinrichtung 19 mit der Kurbelwelle 9 gekoppelt ist. Die Phasenlage zwischen der Kurbelwelle 9 und der Nockenwelle 18 kann fest vorgegeben sein. Sie kann jedoch auch verstellbar sein.
Ein Stellelement 20 ist mit der Nockenwelle 18 mechanisch gekoppelt. Bevorzugt umfasst das Stellelement 20 eine erste Nocke 21 und eine zweite Nocke 22. Die erste und zweite Nocke 21, 22 unterscheiden sich in ihrem Nockenhub. Sie können sich jedoch auch allgemein in ihrem Nockenverlauf unterscheiden.
Ein induktiver Stellantrieb 23 kann zum Einwirken auf das Stellelement 20 gebracht werden und bewirkt so eine Verstellung des Stellelements 20 in der mit X gekennzeichneten Achse. Der induktive Stellantrieb weist einen Stift 24 auf, der durch entsprechendes Bestromen des induktiven Stellantriebs 23 in der mit Y gekennzeichneten Achse in Richtung zu dem Stellelement 20 bewegbar ist. Das Stellelement 20 weist eine Nut 25 auf, in die der Stift 24 einbringbar ist. Befindet sich der Stift 24 während der Rotation der Nockenwelle 18 in der Nut 25 so verschiebt sich das Stellelement 20 in axialer Richtung im Bezug zu der Nockenwelle 18, das heißt in Richtung der mit X bezeichneten Achse.
Der Verlauf der Nut 25 in der mit X bezeichneten Richtung ist bezogen auf den Kurbelwellenwinkel CRK anhand der 3a dargestellt. Der Verlauf der Nut in radialer Richtung r im Bezug auf die mit Y bezeichnete Achse ist bezogen auf den Kurbelwellenwinkel CRK anhand der 3b dargestellt. Die Nut erstreckt sich in radialer Richtung r lediglich über einen Teilbereich des Umfangs des Stellelements 20. Dabei ist mit r0 der Grundkreis des Stellelements 20 bezeichnet. In einem ersten Kurbelwellenwinkelbereich CRK1 ist somit die Nut 25 nicht ausgebildet. In einem Kurbelwellenwinkelbereich CRK2 verringert sich ihre Tiefe in radialer Richtung bis die Nut schließlich nicht mehr vorhanden ist. In einem dritten Kurbelwellenwinkelbereich CRK3 hat die Nut 25 eine konstante Position in der durch die Achse X bezeichnete Richtung. In einem vierten Kurbelwellenwinkelbereich CRK4 hat die Nut eine sich verändernde Position in Bezug auf die Achse X. In dem vierten Kurbelwellenwinkelbereich CRK bewirkt ein mit der Nut 25 in Eingriff befindlicher Stift 24 eine entsprechende axiale Verschiebung des Stellelements 20 in Richtung der Achse X.
Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 28 und eine Zündkerze 29.
Ferner ist eine Steuereinrichtung 30 vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung, die auch als Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine bezeichnet werden kann, ermittelt abhängig von mindestens einer Messgröße Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern von Stellgliedern umgesetzt werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 38, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 39 erfasst, ein Luftmassensensor 32, welcher einen Luftmassenstrom erfasst, ein Temperatursensor 33, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, welcher den Saugrohrdruck erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 35, welcher einen Kurbelwellenwinkel CRK erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird, ein Nockenwellenwinkelsensor 37, welcher einen Nockenwellenwinkel NW erfasst. Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 13, 14, das Einspritzventil 28, die Zündkerze 29 oder auch das Stellelement 20.
Die Brennkraftmaschine hat neben dem Zylinder Z1 vorzugsweise auch weitere Zylinder Z2, Z3, Z4, denen entsprechende Sensoren und Stellglieder zugeordnet sind und die entsprechend angesteuert werden.
Die Steuereinrichtung 30 ist bevorzugt eine Baueinheit. Sie kann jedoch auch durch physisch voneinander getrennte einzelne Baueinheiten realisiert sein. Die Steuereinrichtung 30 umfasst eine erste Einheit 40, die ausgebildet ist zum Erkennen, ob eine Umschaltung des Ventilhubs VL erfolgt ist anhand einer für den Umschaltvorgang charakteristischen induzierten Spannung an dem induktiven Stellantrieb 23. Die Steuerein richtung 30 umfasst ferner eine zweite Einheit 41, die ausgebildet ist zum Ansteuern mindestens eines Stellglieds, so zum Beispiel des Einspritzventils 28 und/oder der Zündkerze 29, abhängig davon, ob in der ersten Einheit 40 eine Umschaltung des Ventilhubs VL erkannt wurde.
Die erste Einheit 40 umfasst eine Messeinheit 42, die ausgebildet ist zum Messen eines Spannungsabfalls V über dem induktiven Stellantrieb 23 bezogen auf ein Versorgungspotential VBAT (4) einer Spannungsversorgung, bevorzugt einer Bordnetzspannungsversorgung eines Kraftfahrzeugs. Der induktive Stellantrieb 23 ist einerseits mit dem Versorgungspotential VBAT gekoppelt. Andererseits ist der induktive Stellantrieb 23 abhängig von der Schaltstellung eines ersten Schalters SW1 mit dem Bezugspotential GND elektrisch leitend koppelbar und der induktive Stellantrieb 23 ist ebenfalls mit einer Zener-Diode D1 elektrisch leitend gekoppelt. Ferner ist ein zweiter Schalter SW2 vorgesehen, abhängig von dessen Schaltstellung die Messeinheit 42 parallel zu dem induktiven Stellantrieb 23 schaltbar ist.
Zum Messen des Spannungsabfalls V über den induktiven Stellantrieb 23 wird der erste Schalter SW1 in seine Offenstellung gesteuert und der zweite Schalter SW2 in seine Schließstellung gesteuert. Die Messeinheit 42 erfasst dann den Spannungsabfall V über den induktiven Stellantrieb 23 und erzeugt ein entsprechendes Messsignal VM an ihrem Ausgang, über den sie elektrisch leitend mit einer Umsetzeinheit 44 gekoppelt ist. Die Messeinheit 42 erfasst so den Spannungsabfall V über den induktiven Stellantrieb 23 bezogen auf das Versorgungspotential VBAT.
Die Umsetzeinheit 44 setzt das Messsignal VM der Messeinheit 42 um in ein Ausgangssignal VE, das bezogen ist auf das Bezugspotential GND. Dies kann beispielsweise mittels einer Stromspiegelschaltung erfolgen. Gleichzeitig wird bevorzugt in der Umsetzeinheit 44 das Messsignal VM der Messeinheit 42 verstärkt. Das Ausgangssignal VE der Umsetzeinheit 44 ist dann ein Eingangssignal für die Auswerteeinheit 46. Bevorzugt wird das Ausgangssignal VE der Umsetzeinheit 44 an einen Analog/Digital-Wandler-Eingang der Auswerteeinheit 46 geführt und dort analog/digital gewandelt.
In der Auswerteeinheit 46 wird dann das entsprechend digitalisierte Ausgangssignal VE der Umsetzeinheit 44 weiter verarbeitet und dort dann in den Spannungsabfall V über den induktiven Stellantrieb 43 gegebenenfalls umskaliert. In der Auswerteeinheit 46 wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine ein Programm abgearbeitet, das im folgenden anhand des Ablaufdiagramms der 5 näher erläutert ist.
Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden. Der Start des Programms erfolgt bevorzugt zeitnah zu dem Starten der Brennkraftmaschine. In einem Schritt S2 wird geprüft, ob eine Anforderung zum Umschalten des Ventilhubs VL von einem geringen Ventilhub LO auf einen hohen Ventilhub HI oder umgedreht vorliegt. Der eigentliche Umschaltvorgang wird von einer Funktion in der Steuereinrichtung 30 gesteuert, die während des ersten Kurbelwellenwinkelbereichs CRK1 durch entsprechendes Ansteuern des Schalters SW1 den induktiven Stellantrieb 23 so ansteuert, dass sich der Stift 24 in die Nut 25 bewegt. Ist die Bedingung des Schrittes S2 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S4 fortgesetzt, in dem das Programm für eine vorgegebene Wartezeitdauer T_W verharrt, bevor die Bedingung des Schrittes S2 erneut geprüft wird.
Ist die Bedingung des Schrittes S2 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S6 geprüft, ob der aktuelle Nockenwellenwinkel NW größer ist als ein erster Nockenwellenwinkel NW1 und gleichzeitig kleiner ist als ein zweiter Nockenwellenwinkel NW2. Alternativ kann hier auch auf das Vorhandensein eines entsprechenden Kurbelwellenwinkels CRK geprüft werden, bei entsprechender Berücksichtigung der aktuellen Phasenlage zwi schen der Kurbelwelle 9 und der Nockenwelle 18. Der erste und zweite Nockenwellenwinkel NW1, NW2 ist so gewählt, dass der dazwischenliegende Nockenwellenwinkelbereich in etwa dem zweiten Kurbelwellenwinkelbereich CRK2 entspricht, in dem sich die Tiefe der Nut 25 auf null verringert.
Ist die Bedingung des Schrittes S6 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S4 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schrittes S6 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S8 der aktuelle Spannungsabfall V über den induktiven Stellantrieb 23 eingelesen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass in diesem Zeitpunkt der Schalter SW2 in seine Schließstellung gesteuert wird und gleichzeitig sichergestellt ist, dass der Schalter SW1 in seiner Offenstellung ist. Dann erzeugt die Messeinheit 42 ihr Messsignal VM, das dann wiederum in der Umsetzeinheit 44 in das Ausgangssignal VE umgesetzt wird und dann in der Auswerteeinheit 46 eingelesen wird. Alternativ kann jedoch auch die Messeinheit 42 ausgebildet sein zum Zwischenspeichern eines von ihr erfassten Messsignals VM. Dann kann die Auswerteeinheit 46 das Ausgangssignal VE unabhängig von dem Zeitpunkt des Erfassens des Messsignals VM erfassen. Wichtig ist jedoch, dass die Messeinheit 42 das Messsignal VM innerhalb des Nockenwellenwinkelbereichs erfasst, der durch den ersten Nockenwellenwinkel NW1 und den zweiten Nockenwellenwinkel NW2 begrenzt wird.
In einem Schritt S10 wird anschließend geprüft, ob der Spannungsabfall V über den induktiven Stellantrieb 23 größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert THR. Der vorgegebene Schwellenwert THR ist bevorzugt durch Versuche oder Simulationen so ermittelt, dass ein Überschreiten des Schwellenwertes THR durch den Spannungsabfall V an dem induktiven Stellantrieb 23 charakteristisch ist für eine induzierte Spannung, die durch das Zurückdrücken des Stifts 24 aus der Nut 25 hervorgerufen durch die Verringerung der Tiefe der Nut 25 charakteristisch ist.
Ist die Bedingung des Schrittes S10 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung direkt in dem Schritt S4 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schrittes S10 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S12 eine logische Variable LV_VL entsprechend der in dem Schritt S2 festgestellten Anforderungen zum Umschalten des Ventilhubs VL mit einem geringen Ventilhub LO oder einen hohen Ventilhub HI belegt. Anschließend wird dann ebenfalls die Bearbeitung in dem Schritt S4 fortgesetzt.
In der zweiten Einheit 41 wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine ein Programm abgearbeitet, das im folgenden anhand der 6 näher erläutert ist. Das Programm wird in einem Schritt S20 gestartet, in dem gegebenenfalls Variabeln initialisiert werden. In einen Schritt 522 wird eine einzuspritzende Kraftstoffmasse MFF abhängig von einem Luftmassenstrom MAF in den Zylinder Z1, einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder Z1 LAM und abhängig von dem Wert der logischen Variablen LV_VL ermittelt. Abhängig von der einzuspritzenden Kraftstoffmasse MFF wird dann ein Stellsignal zum Ansteuern des Einspritzventils 28 erzeugt.
Die Wartezeitdauer T_W in dem Schritt 54 des Programms, das in der ersten Einheit 40 abgearbeitet wird, ist bevorzugt so gewählt, dass sichergestellt werden kann, dass die logische Variable LV_VL immer so rechtzeitig in dem Schritt S12 aktualisiert wird, dass die einzuspritzende Kraftstoffmasse MFF in dem Schritt S22 für das Ermitteln der Kraftstoffmasse MFF immer die für den aktuellen Arbeitszyklus des Zylinders Z1 korrekten Werte des tatsächlichen Ventilhubs hat.
In einem Schritt S24 wird anschließend ein Zündwinkel ZW abhängig von der Drehzahl N, einem gewünschten Drehmoment TQ_RQ, das von der Brennkraftmaschine abzugeben ist und dem Wert der logischen Variablen LV_VL ermittelt. Das gewünschte Drehmoment TQ_RQ wird abhängig von der erfassten Fahrpedalstellung und gegebenenfalls weiteren Größen oder Drehmomentanforderungen ermittelt. Anschließend verharrt das Programm dann in einem Schritt S26 für die vorgegebene Wartezeitdauer T_W die sich jedoch von der des Schrittes S4 unterscheiden kann.
In 7 ist ein weiteres alternatives Blockschaltbild von Teilen der Steuereinrichtung 30 dargestellt. R bezeichnet einen Widerstand, der bevorzugt hochohmig ausgeführt ist und zum Erfassen des Spannungsabfalls V über den induktiven Stellantrieb durch die Messeinheit 42 vorgesehen ist. An den Knotenpunkten A und B können auch weitere, zum Beispiel anderen Zylindern Z2 bis Z4 zugeordnete induktive Stellantriebe, elektrisch leitend verbindbar sein. Falls dann entsprechende weitere zweite Schalter SW2 vorgesehen sind, kann die Messeinheit 42 auch eingesetzt werden zum Erfassen des jeweiligen Spannungsabfalls über die weiteren induktiven Stellantriebe.
Durch die Zener-Diode D2 ist sichergestellt, dass das Messsignal VM der Messeinheit sehr schnell nach dem Öffnen des ersten Schalters SW1 erfasst werden kann.
Mit der Steuereinrichtung 30 kann so auch einfach eine Fehlfunktion des Stellelements 20 und insbesondere des induktiven Stellantriebs 23 aufgrund eines elektrischen oder mechanischen Defekts oder eines falschen zeitlichen Ansteuerns erkannt werden.

Claims

Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit – einem Saugrohr (7), das hin zu einem Einlass eines Zylinders (Z1–Z4) geführt ist, an dem ein Gaseinlassventil (13) angeordnet ist, – einem Ventilantrieb (15) für das Gaseinlassventil (13), mittels dessen der Ventilhub (VL) des Gaseinlassventils (13) einstellbar ist mittels eines Stellelements (20), mittels dessen unterschiedliche Nocken (21, 22) zum Einwirken auf das Gaseinlassventil (13) gebracht werden können, wobei auf das Stellelement (20) ein induktiver Stellantrieb (23) einwirkt, in dem im Laufe eines Umschaltvorgangs des Ventilhubs (VL) eine Spannung induziert wird, – bei dem eine Umschaltung des Ventilhubs (VL) anhand der für den Umschaltvorgang charakteristischen induzierten Spannung in dem induktiven Stellantrieb (23) erkannt wird – und bei dem mindestens ein Stellglied abhängig davon angesteuert wird, ob eine Umschaltung des Ventilhubs (VL) erkannt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem überprüft wird, ob innerhalb eines vorgegebenen Nockenwellenwinkelbereichs die für den Umschaltvorgang des Ventilhubs (VL) charakteristische induzierte Spannung in dem induktiven Stellantrieb (23) auftritt.
Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit – einem Saugrohr (7), das hin zu einem Einlass eines Zylinders (Z1–Z4) geführt ist, an dem ein Gaseinlassventil (13) angeordnet ist, – einem Ventilantrieb (15) für das Gaseinlassventil (13), mittels dessen der Ventilhub (VL) des Gaseinlassventils (13) einstellbar ist mittels eines Stellelements (20), mittels dessen unterschiedliche Nocken (21, 22) zum Einwirken auf das Gaseinlassventil (13) gebracht werden können, wobei auf das Stellelement (20) ein induktiver Stellantrieb (23) einwirkt, in dem im Laufe eines Umschaltvorgangs des Ventilhubs (VL) eine Spannung induziert wird, wobei die Vorrichtung umfasst: – eine erste Einheit (40), die ausgebildet ist zum Erkennen, ob eine Umschaltung des Ventilhubs (VL) erfolgt ist anhand der für den Umschaltvorgang charakteristischen induzierten Spannung in dem induktiven Stellantrieb (23) und – eine zweite Einheit (41), die ausgebildet ist zum Ansteuern mindestens eines weiteren Stellglieds abhängig davon, ob in der ersten Einheit (40) eine Umschaltung des Ventilhubs (VL) erkannt wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die erste Einheit (40) ausgebildet ist zum Überprüfen, ob innerhalb eines vorgegebenen Nockenwellenwinkelbereichs die für den Umschaltvorgang des Ventilhubs (VL) charakteristische induzierte Spannung in dem induktiven Stellantrieb (23) abfällt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei der die erste Einheit (40) eine Messeinheit (42) hat, die ausgebildet ist zum Messen eines Spannungsabfalls (V) über den induktiven Stellantrieb (23) bezogen auf ein Versorgungspotential (VBAT) des induktiven Stellantriebs (23).
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die erste Einheit (40) eine Umsetzeinheit (44) hat, die ausgebildet ist zum Umsetzen des von der Messeinheit (42) erfassten Spannungsabfalls (V) über dem induktiven Stellantrieb (23) auf einen entsprechenden Spannungsabfall bezogen auf ein Bezugspotential (GND) einer Auswerteeinheit (46).
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Messeinheit (42) ein Widerstand (R) zugeordnet ist, der mittels eines Schalters (SW2) parallel zu dem induktiven Stellantrieb (23) schaltbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die Messeinheit (42) ausgebildet ist zum Erfassen des Spannungsabfalls (V) über mehrere induktive Stellantriebe (23).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der die Messeinheit (42) einen Zwischenspeicher für den erfassten Spannungsabfall (V) hat.