DE102004030779A1

DE102004030779A1 - Verfahren zur Diagnose der Funktionalität einer Ventilhubverstellung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004030779A1
Application number: DE200410030779
Authority: DE
Inventors: Uwe Feldmann; Rainer Wolf; Michael Fitzen; Johann Graf
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose der Funktionalität einer Ventilhubverstellung einer Brennkraftmaschine. Erfindungsgemäß wird wenigstens ein Nockenwellenstück entlang der Nockenwellenachse für eine Ventilhubverstellung mittels wenigstens eines Aktuators (1) verschoben. Der Aktuator (1) weist dabei eine ortsfeste Aktuatorspule (3) und einen verschiebbaren Dauermagneten (4) auf. Der Dauermagnet (4) kann dabei zwischen einer Einschubstellung und einer Ausschubstellung verschoben werden, wobei bei einem störungsfreien Betrieb des Aktuators (1) der Dauermagnet (4) in der Einschubstellung im Bereich der Aktuatorspule (3) angeordnet ist und bei einer kurzzeitigen Strombeaufschlagung der Aktuatorspule (3) von dieser abgestoßen wird und in die Ausschubstellung verschoben wird. Während einer wenigstens teilweisen Nockenwellenumdrehung wird der Dauermagnet (4) von der Ausschubstellung in die Einschubstellung zurückverlagert, so dass dabei in der ohne Strombeaufschlagung betriebenen Aktuatorspule (3) eine Spannung induziert wird. Ein dabei im störungsfreien Betrieb ermittelter Spannungsverlauf ist als Soll-Spannungsverlauf in einer Regel-/Steuereinrichtung abgelegt. Bei jeder betriebspunktabhängigen Ventilhubverstellung wird ein entsprechender Ist-Spannungsverlauf in der Aktuatorspule (3) ermittelt, der mit dem Soll-Spannungsverlauf verglichen wird. Bei einer Abweichung des Ist-Spannungsverlaufs vom Soll-Spannungsverlauf wird eine Fehlermeldung ausgegeben, die eine ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose der Funktionalität einer Ventilhubverstellung einer Brennkraftmaschine.

Durch den Einsatz einer Ventilhubverstellung an einer Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug können bestimmte Zielgrößen der Brennkraftmaschine, wie z. B. das Abgasverhalten, die maximale Leistung oder der Verbrauch positiv beeinflusst werden. Für eine technische Umsetzung der Ventilhubverstellung sind unterschiedlichste Ausführungsvarianten bekannt. So ist beispielsweise in der DE 102 28 022 A1 eine Ventilhubvorrichtung zur Hubverstellung der Ventile einer Brennkraftmaschine gezeigt. Dabei ist zwischen einem Schlepphebel und einer zugeordneten Nockenwelle ein Kipphebel angeordnet, der so verlagert werden kann, dass die Drehbewegung des Nockens an der Nockenwelle in Abhängigkeit der Positionierung des Kipphebels so unterschiedlich auf den Schlepphebel übertragen wird, dass dadurch unterschiedliche Ventilhübe des dem Schlepphebel zugeordneten Ventils erhalten werden. Aus der DE 101 38 741 A1 und der DE 102 30 935 A1 sind weitere Ausführungsvarianten für eine Ventilhubverstellung einer Brennkraftmaschine bekannt.

Da durch die Ventilhubverstellung entsprechende Brennkraftmaschinen relevante Zielgrößen beeinflusst werden können, ist für einen optimalen Betrieb der Brennkraftmaschine eine Überprüfung der Funktionalität der Ventilhubverstellung notwendig. Insbesondere für den US-amerikanischen Markt ist eine derartige Überprüfung der Funktionalität der Ventilhubverstellung vorteilhaft, da aufgrund der dort gesetzlich vorgeschriebenen On-Board-Diagnose von Motorsteuerungssystemen eine Überwachung der Ventilhubverstellung mit Funktionsüberprüfung gefordert werden könnte.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Diagnose der Funktionalität einer Ventilhubverstellung einer Brennkraftmaschine anzugeben, mit dem funktionssicher und schnell eine Fehlfunktionalität der Ventilhubverstellung diagnostiziert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 wird wenigstens ein Nockenwellenstück entlang der Nockenwellenachse für eine Ventilhubverstellung mittels wenigstens einem Aktuator verschoben. Der Aktuator ist dabei so mit einer Regel-/Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine gekoppelt, dass für eine Ventilhubverstellung der Aktuator mittels der Regel-/Steuereinrichtung angesteuert wird. Der Aktuator weist ein Aktuatorgehäuse auf, in dem eine ortsfeste Aktuatorspule und ein verschiebbarer Dauermagnet aufgenommen sind. Am Dauermagnet ist ein Aktuatorstift angeordnet, der aus dem Aktuatorgehäuse herausgeführt ist. Der Dauermagnet wird zusammen mit dem Aktuatorstift zwischen einer Einschubstellung und einer Ausschubstellung verschoben dergestalt, dass der Aktuatorstift wenigstens in der Ausschubstellung mit dem Nockenwellenstück für eine Ventilhubverstellung in einer Wirkverbindung steht. Im störungsfreien Betrieb des Aktuators ist der Dauermagnet in der Einschubstellung im Bereich der Aktuatorspule angeordnet und wird bei einer kurzzeitigen Strombeaufschlagung der Aktuatorspule von dieser abgestoßen und in die Ausschubstellung verschoben. Während einer wenigstens teilweisen Nockenwellenumdrehung wird im störungsfreien Betrieb des Aktuators der Aktuatorstift und somit der Dauermagnet von der Ausschubstellung in die Einschubstellung zurückverlagert, so dass dabei in der ohne Strombeaufschlagung betriebenen Aktuatorspule eine Spannung induziert wird. Ein im störungsfreien Betrieb ermittelter Spannungsverlauf in der Aktuatorspule während der Verschiebung des Dauermagneten zusammen mit dem Aktuatorstift von der Einschubstellung in die Ausschubstellung und wieder zurück in die Einschubstellung ist als Soll-Spannungsverlauf in der Regel-/Steuereinrichtung abgelegt. Bei jeder durch die Regel-/Steuereinrichtung angesteuerten betriebspunktabhängigen Ventilhubverstellung wird mittels einem mit der Regel-/Steuereinrichtung gekoppelten Spannungsmessmittel ein Ist-Spannungsverlauf in der Aktuatorspule ermittelt, der mit dem dieser Aktuatorspule zugeordneten Soll-Spannungsverlauf verglichen wird. Bei einer Abweichung des Ist-Spannungsverlaufs vom Soll-Spannungsverlauf wird eine Fehlermeldung ausgegeben, die eine Fehlfunktionalität der Ventilhubverstellung beinhaltet.

Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, dass durch den Vergleich des in der Regel-/Steuereinrichtung abgelegten Soll-Spannungsverlaufs mit dem bei einer Ventilhubverstellung ermittelten aktuellen Ist-Spannungsverlauf in der Aktuatorspule eine eindeutige Aussage bezüglich der Funktionalität der Ventilhubverstellung bzw. des entsprechenden Aktuators gemacht werden kann. Der in der Regel-/Steuereinrichtung abgelegte Soll-Spannungsverlauf der Aktuatorspule des eingesetzten Aktuators weist eine Spannungsveränderung auf, die durch die kurzzeitige Strombeaufschlagung der Aktuatorspule für ein Verschieben des Dauermagneten von der Einschubstellung in die Ausschubstellung zurückzuführen ist. Die Aktuatorspule ist normalerweise im stromlosen Zustand und wird nur kurzzeitig mit Strom beaufschlagt, so dass das durch die Strombeaufschlagung ausgebildete, Magnetfeld in der Aktuatorspule der Dauermagnet von dieser abgestoßen wird und in die Ausschubstellung verschoben wird. Bei einem störungsfreien Betrieb des Aktuators wird aufgrund dieser Verlagerung des Dauermagneten und der damit verbundenen Verlagerung des Aktuatorstiftes durch den Aktuatorstift das zugeordneten Nockenwellenstück derart entlang der Nockenwellenachse verschoben, so dass dadurch eine entsprechende Ventilhubverstellung erhalten wird. Der Aktuator bzw. der Aktuatorstift ist dabei so in einer entsprechenden Wirkverbindung mit dem Nockenwellenstück verbunden, dass aufgrund der Drehbewegung des Nockenwellenstückes der Aktuatorstift zusammen mit dem Dauermagneten von der Ausschubstellung wieder zurück in die Einschubstellung, d. h. in Richtung zur Aktuatorspule hin, verschoben wird. Durch diese Verschiebebewegung des Dauermagneten wird in der nun wieder stromlosen Aktuatorspule eine Spannung induziert, die ebenfalls im Soll-Spannungsverlauf durch eine entsprechende Spannungsänderung enthalten ist. Wird bei einem fehlerhaften Betrieb des Aktuators beispielsweise der Aktuatorstift nicht von der Einschubstellung in die Ausschubstellung verlagert oder wird der Aktuatorstift zwar in die Ausschubstellung verlagert aber nicht korrekt in die Einschubstellung zurückverlagert, so ändert sich der dadurch erhaltene Ist-Spannungsverlauf, insbesondere im Bereich der induzierten Spannung, die dann nur reduziert oder überhaupt nicht im Ist-Spannungsverlauf enthalten ist. Dadurch kann durch einen einfachen Vergleich des Ist-Spannungsverlaufs mit dem Soll-Spannungsverlauf auf die Funktionalität des Aktuators und somit auf die Funktionalität der Ventilhubverstellung zurückgeschlossen werden. Die in dem Aktuator induzierte Spannung kann dabei bezüglich Zeitpunkt der Induktion und/oder Höhe der induzierten Spannung ausgewertet werden.

Das durch den Aktuator verschobene Nockenwellenstück kann dabei beispielsweise so ausgeführt sein, dass zwei direkt nebeneinanderliegende Nockenscheiben vorgesehen sind, die sich durch die unterschiedlichen Abmessungen des jeweiligen Nockens unterscheiden. Dadurch kann mit dem einen Nocken ein kleiner Ventilhub und mit dem anderen Nocken ein großer Ventilhub des zugeordneten Ventils erhalten werden. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, mit dem Aktuator nicht nur ein Nockenwellenstück sondern beispielsweise die komplette Nockenwelle entsprechend zu verschieben, so dass dadurch ebenfalls eine entsprechende Ventilhubverstellung erreicht wird. Das erfindungsge mäße Verfahren zur Diagnose der Funktionalität der Ventilhubverstellung der Brennkraftmaschine kann insgesamt bei jeder Ausführungsart von Ventilhubverstellung eingesetzt werden, bei der ein entsprechender Aktuator eingesetzt ist, der wenigstens eine ortsfeste Aktuatorspule und einen verschiebbaren Dauermagnet umfasst, wobei der Dauermagnet unmittelbar oder mittelbar eine Verschiebung eines Bauteils für die Ventilhubverstellung vornimmt.

In einer Weiterbildung gemäß Anspruch 2 kann der Dauermagnet in der Einschubstellung mittels einer Magnetverbindung unmittelbar oder mittelbar an der Aktuatorspule gehalten sein. Dadurch ist sichergestellt, dass der Dauermagnet in der Einschubstellung funktionssicher im Bereich der Aktuatorspule angeordnet ist. Beispielsweise könnte die Aktuatorspule dabei einen Eisenkern aufweisen, so dass der Dauermagnet im stromlosen Zustand der Aktuatorspule entsprechend mittels einer Magnetverbindung am Eisenkern und somit an der Aktuatorspule gehalten ist.

Gemäß Anspruch 3 kann der Dauermagnet in der Ausschubstellung mittels einer Magnetverbindung unmittelbar oder mittelbar an einer Aktuatorgehäusewand gehalten sein. Bevorzugt ist dabei die Aktuatorgehäusewand gewählt, die in Verschieberichtung des Dauermagneten gesehen gegenüber der Aktuatorspule angeordnet ist. Dabei kann die Aktuatorgehäusewand wenigstens im Bereich der Magnetverbindung aus einem Eisenmaterial hergestellt sein, so dass der Dauermagnet in der Ausschubstellung dort funktionssicher mittels einer Magnetverbindung gehalten ist. Ist der Aktuator so ausgeführt, dass der Dauermagnet sowohl in der Einschubstellung als auch in der Ausschubstellung mittels einer Magnetverbindung entweder an der Aktuatorspule oder an der vorzugsweise gegenüberliegenden Aktuatorgehäusewand gehalten ist, so ist damit ein bistabiles System gebildet, in dem der Dauermagnet zwischen der mittels der Magnetverbindung gehaltenen Einschubstellung und mittels der Magnetverbindung gehaltenen Ausschubstellung verschoben werden kann.

In einer Weiterbildung nach Anspruch 4 kann an der Aktuatorgehäusewand wenigstens bereichsweise ein Dämpfungsmittel angeordnet sein. Mit dem Dämpfungsmittel wird bei der Verlagerung des Dauermagneten von der Einschubstellung in die Ausschubstellung die Verschiebebewegung des Dauermagneten vorteilhaft gedämpft. Bei der Auslegung des Dämpfungsmittels ist darauf zu achten, dass der Dauermagnet trotz des Dämpfungsmittels mittels einer Magnetverbindung an der Aktuatorgehäusewand gehalten ist.

Bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 kann für jeden Zylinder ein verschiebbares Nockenwellenstück vorgesehen sein, dem jeweils wenigstens ein Aktuator zugeordnet ist. Dadurch kann bei einer festgestellten Abweichung des Ist-Spannungsverlaufs vom Soll-Spannungsverlauf in der ausgegebenen Fehlermeldung eine entsprechende Zuordnung zum betroffenen Zylinder und Aktuator mit beinhaltet sein, so dass dadurch bei einer etwaigen anschließenden Reparatur der Ventilhubverstellung bzw. des entsprechenden Aktuators aufgrund dieser zylindermäßigen Zuordnung ein schnelles und zielgerichtetes Arbeiten möglich ist.

In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens kann gemäß Anspruch 6 das wenigstens eine Nockenwellenstück für die Ventilhubverstellung mittels wenigstens einem ersten Aktuator in Richtung für einen großen Ventilhub und mittels wenigstens einem zweiten Aktuator in Richtung für einen kleinen Ventilhub verschoben werden. Dadurch wird bei einer entsprechenden Ansteuerung des ersten Aktuators der Dauermagnet zusammen mit dem Aktuatorstift von der Einschubstellung in die Ausschubstellung verlagert, wodurch eine entsprechende Verschiebung des Nockenwellenstücks in Richtung großer Ventilhub erfolgt. Durch die entsprechende Wirkverbindung zwischen Aktuatorstift und Nockenwellenstück wird während der Nockenwellenumdrehung und somit während der Umdrehung des Nockenwellenstücks der Aktuatorstift zusammen mit dem Dauermagneten wieder zurück in die Einschubstellung des ersten Aktuators verlagert. Soll nun das Nockenwellenstück vom großen Ventilhub in Richtung kleinen Ventilhub verschoben werden, so wird entsprechend der zweite Aktuator angesteuert, bei dem aufgrund der o. a. Verschiebung des Dauermagneten mit Aktuatorstift von der Einschubstellung in die Ausschubstellung und wieder zurück in die Einschubstellung eine entsprechende Verschiebung des Nockenwellenstücks in Richtung kleiner Ventilhub erhalten wird.

Sind zwei Aktuatoren eingesetzt, nämlich einer für die Verschiebung des Nockenwellenstücks in Richtung großer Ventilhub und der andere für die Verschiebung des Nockenwellenstücks in Richtung kleiner Ventilhub, so kann gemäß Anspruch 7 bei einer erkannten Fehlfunktion des ersten Aktuators der zweite Aktuator mittels der Regel-/Steuereinrichtung angesteuert werden für eine Verifizierung der Fehlfunktionalität des ersten Aktuators. D. h., dass beispielsweise der erste Aktuator von der Regel-/Steuereinrichtung für eine Verschiebung des Nockenwellenstücks in Richtung großer Ventilhub angesteuert wird, dies aber aufgrund einer Fehlfunktion des ersten Aktuators nicht durchgeführt wird. Dadurch wird von der Regel-/Steuereinrichtung eine Abweichung des Ist-Spannungsverlaufs vom Soll-Spannungsverlauf des ersten Aktuators erkannt und eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben. Um dieses Diagnoseergebnis zu Verifizieren kann der zweite Aktuator mittels der Regel-/Steuereinrichtung angesteuert werden, der im störungsfreien Betrieb der Ventilhubverstellung eine Verschiebung des Nockenwellenstücks in Richtung kleinen Ventilhubs bewirkt. Da das Nockenwellenstück aber aufgrund der Fehlfunktion des ersten Aktuators noch in der Position kleiner Ventilhub ist, kann der zweite Aktuator mechanisch bedingt nicht korrekt ausgefahren und dadurch auch nicht korrekt zurückgeschoben werden, so dass dadurch auch der Ist-Spannungsverlauf vom Soll-Spannungsverlauf des zweiten Aktuators abweicht, wodurch eine Verifizierung der Fehlfunktionalität des ersten Aktuators erhalten ist. Eine derartige Verifizierung kann beispielsweise auch als sogenannte Zwangsdiagnose sofort nach Erkennen einer Fehlfunktionalität des ersten Aktuators durchgeführt werden, wobei aber auch die Verifizierung erst bei einer betriebsbedingten nächsten Ventilhubverstellung erfolgen könnte.

Die ausgegebene Fehlermeldung kann in einem weiteren Verfahrensschritt gemäß Anspruch 8 in einem Fehlerspeicher abgelegt werden. Somit ist durch ein einfaches Auslesen des Fehlerspeichers eine eindeutige Diagnose für die Fehlfunktionalität der Ventilhubverstellung möglich.

Zudem kann gemäß Anspruch 9 bei einer erkannten Fehlfunktionalität der Ventilhubverstellung die Brennkraftmaschine in einem von der Regel-/Steuereinrichtung ausgegebenen Notprogramm betrieben werden. Dadurch ist sichergestellt, dass trotz der defekten Ventilhubverstellung ein Betreiben der Brennkraftmaschine möglich ist, ohne dass die Brennkraftmaschine dadurch Schaden nimmt.

Damit für einen Fahrzeugführer eine diagnostizierte Fehlfunktionalität der Ventilhubverstellung erkennbar wird, kann gemäß Anspruch 10 durch die ausgegebene Fehlermeldung ein optischer und/oder akustischer Warnhinweis im Fahrzeuginnenraum aktiviert werden. Dadurch kann beispielsweise bei einer entsprechend vorliegenden Fehlermeldung eine Warnlampe im Kombünstrument aufleuchten, so dass dadurch der Fahrzeugführer zu einem Werkstattbesuch mit dem Kraftfahrzeug aufgefordert wird. Dabei könnte die im Fehlerspeicher abgespeicherte Fehlermeldung entsprechend ausgelesen werden, so dass gezielt eine Reparatur der als fehlerhaft erkannten Ventilhubverstellung erfolgen kann.

Anhand einer Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische diagrammartige Darstellung der Nockenwellenstückposition, des Weges des ersten und zweiten Aktuators und des Spannungsverlaufs des ersten und zweiten Aktuators jeweils über der Zeit bei einer korrekten Nockenwellenstückverschiebung,
2 eine schematische Detailvergrößerung eines Teilbereichs des Spannungsverlaufs des ersten Aktuators von 1,
3 eine schematische diagrammartige Darstellung der Nockenwellenstückposition, des Weges des ersten und zweiten Aktuators und des Spannungsverlaufs des ersten und zweiten Aktuators jeweils über der Zeit bei einer fehlerhaften Nockenwellenstückverschiebung,
4 eine schematische Detailvergrößerung eines Teilbereichs des Spannungsverlaufs des ersten Aktuators von 3, und
5 eine schematische Schnittdarstellung eines Aktuators.
In 5 ist schematisch eine Schnittdarstellung durch einen Aktuator 1 dargestellt. Der Aktuator 1 weist dabei ein Aktuatorgehäuse 2 auf, in dem eine ortsfeste Aktuatorspule 3 und ein verschiebbarer Dauermagnet 4 aufgenommen sind. Am Dauermagnet 4 ist ein Aktuatorstift 5 angeordnet, der aus dem Aktuatorgehäuse 2 herausgeführt ist. Der Dauermagnet 4 kann zusammen mit dem Aktuatorstift 5 zwischen einer Einschubstellung und einer Ausschubstellung, die in 5 dargestellt ist, verschoben werden. Die Verschieberichtung des Dauermagneten 4 ist mit einem Pfeil 6 in 5 eingezeichnet. In der Einschubstellung ist der Dauermagnet 4 mittels einer Magnetverbindung an der stromlosen Aktuatorspule 3 angeordnet. Wird die Aktuatorspule 3 kurzzeitig mit Strom beaufschlagt, d. h. dass der Schalter 7 geschlossen wird, so wird der Dauermagnet 4 durch das in der Aktuatorspule 3 ausgebildete Magnetfeld von dieser abgestoßen und in die Ausschubstellung verschoben. An einer der Aktuatorspule 3 gegenüberliegenden Aktuatorgehäusewand 8 ist ein Dämpfungsmittel 9 angeordnet, mittels dem die Verschiebebewegung des Dauer magneten 4 von der Einschubstellung in die Ausschubstellung gedämpft werden kann. Die Aktuatorgehäusewand 8 ist ebenfalls aus einem Eisenmaterial hergestellt, so dass der Dauermagnet 4 auch in der Ausschubstellung mittels einer Magnetverbindung an der Aktuatorgehäusewand 8 gehalten ist. Dadurch ist ein sog. bistabiles System gebildet, bei dem der Dauermagnet 4 einerseits mittels einer Magnetverbindung an der Aktuatorspule 3 und andererseits mittels der Magnetverbindung an der Aktuatorgehäusewand 8 gehalten ist. Aufgrund der mechanischen Wirkverbindung zwischen dem Aktuatorstift 5 in der Ausschubstellung und dem zugeordneten Nockenwellenstück (hier nicht mit dargestellt) wird dieses entlang der Nockenwelle verlagert, so dass dadurch eine entsprechende Ventilhubverstellung erfolgt. Während einer teilweisen Nockenwellenumdrehung wird aufgrund der Wirkverbindung zwischen Nockenwellenstück und Aktuatorstift 5 dieser von der Ausschubstellung wieder zurück in die Einschubstellung verlagert, so dass dadurch in der nun stromlosen Aktuatorspule 3 aufgrund des sich der Aktuatorspule 3 nähernden Dauermagneten 4 eine Spannung induziert wird. An der Aktuatorspule 3 ist ein entsprechendes Spannungsmessmittel 10 angeordnet, mit dem einerseits die Spannung der kurzzeitigen Strombeaufschlagung für ein Abstoßen des Dauermagneten 4 von der Aktuatorspule 3 und der damit verbundenen Verschiebung des Aktuatorstiftes 5 von der Einschubstellung in die Ausschubstellung gemessen wird und andererseits die bei der Verschiebung des Aktuatorstiftes 5 zusammen mit dem Dauermagneten 4 von der Ausschubstellung in die Einschubstellung induzierte Spannung gemessen wird.
Wird dieser Spannungsverlauf während eines störungsfreien Betriebes des Aktuators 1 gemessen, so kann dieser als Soll-Spannungsverlauf festgelegt werden und entsprechend in einer Regel-/Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine abgelegt werden. Mit diesem Soll-Spannungsverlauf kann nun bei einer betriebspunktabhängigen durch die Regel-/Steuereinrichtung angesteuerten Ventilhubverstellung und somit angesteuerten Aktuator 1 der mittels dem Spannungsmessmittel 10 ermittelte Ist-Spannungsverlauf des angesteuerten Aktuators 1 verglichen werden, so dass bei einer Abweichung des Ist-Spannungsverlaufs vom Soll-Spannungsverlauf eine Fehlermeldung von der Regel-/Steuereinrichtung ausgegeben wird. Aufgrund dieser Fehlermeldung kann auf eine Fehlfunktion der Ventilhubverstellung zurückgeschlossen werden.
In einer konkreten Ausführungsform einer Ventilhubverstellung einer Brennkraftmaschine sind ein erster Aktuator und ein zweiter Aktuator eingesetzt, die beide einen Aufbau gemäß dem Aktuator 1, der in Zusammenhang mit 5 beschrieben ist, aufweisen. Der erste Aktuator kann das zugeordnete Nockenwellenstück entlang der Nockenwellenachse für die Ventilhubverstellung in Richtung für einen großen Ventilhub verschieben, wobei der zweite Aktuator das zugeordnete Nockenwellenstück wieder zurück in Richtung kleinen Ventilhub verschieben kann. In 1 sind schematisch die Nockenwellenstückposition, der Weg des ersten und zweiten Aktuators und der Spannungsverlauf des ersten und zweiten Aktuators jeweils schematisch über der Zeit aufgezeichnet. Die jeweilige Darstellung entspricht denjenigen bei einer korrekten Nockenwellenstückverschiebung. Im Diagramm „Nockenwellenstückposition" ist mit Bezugszeichen 11 die Position des Nockenwellenstücks für einen kleinen Ventilhub und mit Bezugszeichen 12 die Position des Nockenwellenstücks für einen großen Ventilhub gekennzeichnet. Beim Diagramm „Weg erster Aktuator" ist mit Bezugszeichen 13 die Einschubstellung und mit Bezugszeichen 14 die Ausschubstellung des Aktuatorstiftes des ersten Aktuators gekennzeichnet. Im Diagramm „Weg zweiter Aktuator" ist entsprechend mit dem Bezugszeichen 13' die Einschubstellung und mit dem Bezugszeichen 14' die Ausschubstellung des Aktuatorstiftes des zweiten Aktuators gekennzeichnet. Bei den beiden Diagrammen der Spannungsverläufe ist die Spannungsänderung aufgrund der kurzzeitigen Strombeaufschlagung der Aktuatorspule mit dem Bezugszeichen 15 bzw. 15' und die Spannungsänderung bezüglich der induzierten Spannung mit dem Bezugszeichen 16 bzw. 16' eingezeichnet, wobei auch hier die mit versehenen Bezugszeichen dem zweiten Aktuator zugeordnet sind.
Dadurch ist aus einer gesamtheitlichen Betrachtung der fünf Diagramme von 1 zu erkennen, dass für eine Verschiebung des Nockenwellenstücks von der Position kleiner Ventilhub 11 auf großer Ventilhub 12 der erste Aktuator bzw. dessen Aktuatorstift von der Einschubstellung 13 in die Ausschubstellung 14 ausgeschoben wird. Dies geschieht aufgrund einer kurzzeitigen Strombeaufschlagung und einer dadurch verursachten Spannungsänderung 15 der Aktuatorspule des ersten Aktuators. Durch die mechanische Wirkverbindung zwischen Aktuatorstift und Nockenwellenstück wird dieses dadurch in die Position großer Ventilhub verlagert. Während der anschließenden Nockenwellenumdrehung wird der Aktuatorstift des ersten Aktuators wieder von der Ausschubstellung 14 in die Einschubstellung 13 zurückverlagert. Während dieser Zurückverlagerung wird aufgrund der damit verbundenen Verlagerung des Dauermagneten eine im nun wieder stromlosen Zustand vorliegenden Aktuatorspule eine induzierte Spannung als Spannungsänderung 16 erhalten. Für eine Zurückverstellung des Nockenwellenstücks von großer Ventilhub 12 auf kleinen Ventilhub 11 wird entsprechend mit dem zweiten Aktuator durch Ausfahren des Aktuatorstifts und entsprechenden wieder Zurückschieben des Aktuatorstifts eine Spannungsänderung 15' bzw. 16' erhalten, wie dies den Diagrammen einfach zu entnehmen ist.
In 2 ist schematisch eine Detailvergrößerung eines Teilbereichs des Spannungsverlaufs des ersten Aktuators dargestellt. Dabei ist einerseits die Spannungsänderung 15 zu erkennen, die aufgrund der Strombeaufschlagung der Aktuatorspule hervorgerufen wird. Zudem ist die Spannungsänderung 16 aufgrund der induzierten Spannung zu erkennen, die durch das von der Ausschubstellung in die Einschubstellung Zurückverlagern des Dauermagneten erhalten wird. Mit einem Pfeil 17 ist der zwischen den beiden Spannungsänderungen 15 und 16 überstrichene Nockenwellenwinkel von der Ansteuerung des Aktuators bis zum Zurückschieben in die Einschubstellung des Aktuatorstiftes gekennzeichnet.
In den 1 und 2 ist jeweils der störungsfreie Betrieb der Aktuatoren und somit der störungsfreie Betrieb der Ventilhubverstellung dargestellt. Der aufgezeichnete Spannungsverlauf sowohl des ersten Aktuators als auch des zweiten Aktuators kann somit als Soll-Spannungsverlauf angesehen werden, der entsprechend in der Regel-/Steuereinrichtung abgelegt ist. In den 3 und 4 ist eine analoge Darstellung zu den 1 und 2 gewählt, wobei hier eine fehlerhafte Nockenwellenstückverschiebung dargestellt ist. Dabei ist eine Spannungsänderung 15 für den ersten Aktuator eingezeichnet, wobei aber der erste Aktuator aufgrund einer Fehlfunktion den Aktuatorstift entsprechend nicht von der Einschubstellung 13 in Ausschubstellung 14 verschiebt. Dadurch wird auch das Nockenwellenstück nicht von der Position kleiner Ventilhub 11 auf die Position großer Ventilhub 12 verschoben, wodurch keine induzierte Spannung erhalten wird, da ja der Dauermagnet nicht in die Einschubstellung zurückgeschoben werden kann. Somit erfolgt auch keine Spannungsänderung 16, wie dies insbesondere 4 zu entnehmen ist. Da bei einer derartigen angesteuerten gewünschten Ventilhubverstellung der mit dem Spannungsmessmittel ermittelte Ist-Spannungsverlauf des ersten Aktuators von der Regel-/Steuereinrichtung mit dem Soll-Spannungsverlauf des ersten Aktuators verglichen wird, wird eine aufgrund der fehlenden Spannungsänderung 16 entsprechende Abweichung des Ist-Spannungsverlaufs festgestellt, so dass von der Regel-/Steuereinrichtung eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben wird, die eine Fehlfunktionalität der Ventilhubverstellung beinhaltet.
Soll diese festgestellte Fehlfunktionalität verifiziert werden, so kann beispielsweise zwangsweise der zweite Aktuator mittels der Regel-/Steuereinrichtung angesteuert werden, der im Normalfall eine Verschiebung des Nockenwellenstücks vom großen Ventilhub 12 auf den kleinen Ventilhub 11 bewirkt. Da das Nockenwellenstück aber aufgrund der Fehlfunktion des ersten Aktuators noch in der Position kleiner Ventilhub 11 befindlich ist, kann der Aktuatorstift des zweiten Aktuators mechanisch bedingt nicht korrekt ausgefahren und auch nicht korrekt zurückgeschoben werden. Dadurch wird auch im Spannungsver lauf des zweiten Aktuators eine Abweichung des ermittelten Ist-Spannungsverlaufs vom eigentlich erwarteten Soll-Spannungsverlauf festgestellt, so dass damit eine eindeutige Verifizierung der Fehlfunktion des ersten Aktuators stattgefunden hat. Das nicht korrekte Ausschieben bzw. das nicht korrekte Zurückgeschobenwerden des Aktuatorstiftes des zweiten Aktuators ist schematisch durch eine geringe Wegänderung zwischen Einschubstellung 13' und Ausschubstellung 14' in 3 eingezeichnet. Ebenso ist der Spannungsverlauf des zweiten Aktuators entsprechend fehlerhaft gegenüber dem erwarteten Soll-Spannungsverlauf in 3 dargestellt.

Claims

Verfahren zur Diagnose der Funktionalität einer Ventilhubverstellung einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Nockenwellenstück entlang der Nockenwellenachse für eine Ventilhubverstellung mittels wenigstens einem Aktuator (1) verschoben wird, dass der Aktuator (1) so mit einer Regel-/Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, dass für eine Ventilhubverstellung der Aktuator (1) mittels der Regel-/Steuereinrichtung angesteuert wird, dass der Aktuator (1) ein Aktuatorgehäuse (2) aufweist, in dem eine ortsfeste Aktuatorspule (3) und ein verschiebbarer Dauermagnet (4) aufgenommen sind, dass am Dauermagnet (4) ein Aktuatorstift (5) angeordnet ist, der aus dem Aktuatorgehäuse (2) herausgeführt ist, dass der Dauermagnet (4) zusammen mit dem Aktuatorstift (5) zwischen einer Einschubstellung und einer Ausschubstellung verschoben wird dergestalt, dass der Aktuatorstift (5) wenigstens in der Ausschubstellung mit dem Nockenweilenstück für eine Ventilhubverstellung in einer Wirkverbindung steht, dass im störungsfreien Betrieb des Aktuators (1) der Dauermagnet (4) in der Einschubstellung im Bereich der Aktuatorspule (3) angeordnet ist und bei einer kurzzeitigen Strombeaufschlagung der Aktuatorspule (3) von dieser abgestoßen wird und in die Ausschubstellung verschoben wird, dass im störungsfreien Bereich des Aktuators (1) während einer wenigstens teilweisen Nockenweilenumdrehung der Aktuatorstift (5) und somit der Dauermagnet (4) von der Ausschubstellung in die Einschubstellung zurückverlagert wird, so dass dabei in der ohne Strombeaufschlagung betriebenen Aktuatorspule (3) eine Spannung induziert wird, dass ein im störungsfreien Betrieb ermittelter Spannungsverlauf in der Aktuatorspule (3) während der Verschiebung des Dauermagneten (4) zusammen mit dem Aktuatorstift (5) von der Einschubstellung in die Ausschubstellung und wieder zurück in die Einschubstellung als Soll-Spannungsverlauf in der Regel-/Steuereinrichtung abgelegt ist, dass bei jeder durch die Regel-/Steuereinrichtung angesteuerten betriebspunktabhängigen Ventilhubstellung mittels einem mit der Regel-/Steuereinrichtung gekoppelten Spannungsmessmittel (10) ein Ist-Spannungsverlauf in der Aktuatorspule (3) ermittelt wird, der mit dem dieser Aktuatorspule (3) zugeordneten Soll-Spannungsverlauf verglichen wird, und dass bei einer Abweichung des Ist-Spannungsverlaufes vom Soll-Spannungsverlauf eine Fehlermeldung ausgeben wird, die eine Fehlfunktionalität der Ventilhubstellung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (4) in der Einschubstellung mittels einer Magnetverbindung unmittelbar oder mittelbar an der Aktuatorspule (3) gehalten ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (4) in der Ausschubstellung mittels einer Magnetverbindung unmittelbar oder mittelbar an einer Aktuatorgehäusewand (8) gehalten ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aktuatorgehäusewand (8) wenigstens bereichsweise ein Dämpfungsmittel (9) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine für jeden Zylinder ein verschiebbares Nockenwellenstück vorgesehen ist, dem jeweils wenigstens ein Aktuator (1) zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Nockenwellenstück für die Ventilhubverstellung mittels wenigstens einem ersten Aktuator in Richtung für einen großen Ventilhub und mittels wenigstens einem zweiten Aktuator in Richtung für einen kleinen Ventilhub verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten Fehlfunktion des ersten Aktuators der zweite Aktuator mittels der Regel-/Steuereinrichtung angesteuert wird für eine Verifizierung der Fehlfunktionalität des ersten Aktuators.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgegebene Fehlermeldung in einem Fehlerspeicher abgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten Fehlfunktionalität der Ventilhubstellung die Brennkraftmaschine in einem von der Regel-/Steuereinrichtung ausgegebenen Notprogramm betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die ausgegebene Fehlermeldung ein optischer und/oder akustischer Warnhinweis im Fahrzeuginnenraum aktiviert wird.