DE102006003412A1

DE102006003412A1 - Einstellung des Ventilspiels bei einem Motor mit elektrisch betätigten Ventilen

Info

Publication number: DE102006003412A1
Application number: DE102006003412A
Authority: DE
Inventors: James Douglas Novi Ervin; Thomas William Dearborn Megli; Donald J. Howell Lewis
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2006-08-10
Also published as: US7165518B2; US20060169229A1

Abstract

Es wird ein System und Verfahren zum Steuern von in einem Motor arbeitenden elektromechanischen Ventilen vorgestellt. Nach dem Verfahren kann die Levitationsstellung des Ankers geändert werden, um sich ändernden Wachstumsraten des Ventilschafts Rechnung zu tragen. Mit dem Verfahren kann das Ventilgeräusch unter einem weiten Bereich von Motorbetriebsbedingungen verringert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern elektrisch betätigter Ventile, die in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors arbeiten.

Ein Verfahren zum Steuern des Betriebs der Einlass- und Auslassventile während des Betriebs des Motors ist in der Französischen Patentanmeldung Nr. FR 2851367 A1 beschrieben. Dieses Verfahren bietet ein Mittel zum Steuern elektromagnetisch betätigter Ventile, mit dem das Ventilgeräusch reduziert werden kann. Dabei soll die Ankerplatte des Ventilaktuators in einem Abstand zwischen einer Magnetpolfläche der Spule und der Neutralstellung des Ankers bzw. Ventils gehalten werden (manchmal als "Levitation" bezeichnet) und dadurch das auf einen Aufprall zwischen dem Ventilanker und einer Magnetpolfläche der Spule zurückzuführende Ventilgeräusch verringert werden. Bei dieser Methode ist auch davon die Rede, einen kleinen Zwischenraum (Spalt) zwischen dem Anker des Ventilaktuators und einem Ventilschaft zu halten, womit Geräusche des Ventiltriebs weiter verringert werden können, da der Anker weniger Zeit hat, zu beschleunigen, ehe er während eines Ventilöffnungsvorgangs gegen den Ventilschaft stößt.

Das oben genannte Verfahren kann außerdem zum Beispiel wegen der Auswirkung der Temperatur auf die Länge des Ventilschafts von Nachteil sein. Während eines Betriebs bei niedrigerer Temperatur kann die Länge des Ventilschafts abnehmen, wodurch jeglicher Zwischenraum zwischen dem Ventilaktuatoranker und dem Ventilschaft vergrößert wird. Diese Vergrößerung des Zwischenraums kann die Geschwindigkeit beim Kontakt erhöhen, wodurch das Geräusch verstärkt wird.

Ebenso kann der Zwischenraum bei einem Betrieb des Motors bei höherer Temperatur versehentlich beseitigt werden. Diese Verringerung des Zwischenraums kann zu einem unvollständigen Ventilsitz und zu einem Austritt aus dem Zylinder in den Ansaug- und/oder Auspuffkrümmer führen.

Die hier auftretenden Erfinder haben den oben erwähnten Nachteil erkannt und ein Verfahren zur Steuerung elektromechanischer Ventile entwickelt, das wesentliche Verbesserungen bietet.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern der Stellung eines Ventilaktuatorankers in Bezug auf einen Ventilschaft bei einem elektrisch betätigten Ventil, wobei das elektrisch betätigte Ventil in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors arbeitet und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Positionieren des Ventilaktuatorankers in einer Weise, dass der Anker nicht mit einer Magnetpolfläche in Kontakt steht, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Anker und dem Ventilschaft gesteuert wird; und Verändern der Ventilankerstellung während aufeinander folgender Zylindertakte.

Auf diese Weise ist es in einem Beispiel möglich, einen entsprechenden Zwischenraum über einen Bereich von Temperaturen zu erhalten, in dem die Ankerstellung verändert wird. Mit anderen Worten, ein vermindertes Ventilgeräusch kann über einen Bereich von Temperaturen erreicht werden, indem Änderungen in der Länge des Ventilschafts kompensiert werden und gleichzeitig ein möglicher Gasaustritt reduziert wird.

In einem weiteren Beispiel kann es ferner möglich sein, den Kraftstoffverbrauch zu senken. Mit anderen Worten, die Größe des Zwischenraums, die das Geräusch bei niedrigen Temperaturen verringert, kann größer sein als die Größe des Zwischenraums, die das Geräusch bei hohen Temperaturen verringert. Und da größere Zwischenräume mehr Energie erfordern, kann es durch Verändern des Zwischenraums je nach den Umständen möglich sein, den Kraftstoffverbrauch zu senken. Gleichzeitig können akzeptable Geräuschpegel bereitgestellt werden.

In noch einem weiteren Beispiel kann der Zwischenraum anhand der Betriebsbedingungen des Motors so eingestellt werden, dass Ventilgeräusche und Undichtigkeiten der Zylinder reduziert werden und der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird.

Außerdem sind Motorenkonstrukteure auch in der Lage, durch Ändern des Zwischenraums je nach den Betriebsbedingungen des Motors den Kraftstoffverbrauch an die Stelle des Ventilgeräusches zu setzen oder umgekehrt, zumindest innerhalb gewisser Grenzen.

Die vorliegende Erfindung kann mehrere Vorteile bieten. Insbesondere kann die Methode verwendet werden, um das Ventilgeräusch unter Beibehaltung einer Zylinderdichtung unter einer Vielzahl von Motorbetriebsbedingungen und bei vielen verschiedenen Fertigungstoleranzen zu verringern. Außerdem kann zumindest unter gewissen Umständen der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden, während das Ventilaufprallgeräusch verringert werden kann.

Die obigen und weitere Vorteile sowie die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ohne weiteres ersichtlich.

Die hierin beschriebenen Vorteile werden durch die Lektüre eines Beispiels einer Ausführungsform allein oder mit Bezug auf die Zeichnungen besser verständlich; in den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Motors;
2 eine schematische Darstellung eines elektrisch betätigten Ventils in einem neutralen Zustand;
3 eine schematische Darstellung eines elektrisch betätigten Ventils in einem geschlossenen Zustand;
4 eine schematische Darstellung eines elektrisch betätigten Ventils in einem Zustand der Levitation;
5 eine schematische Darstellung eines alternativen elektromechanisch betätigten Ventils in einem neutralen Zustand;
6 eine schematische Darstellung eines alternativen elektrisch betätigten Ventils in einem geschlossenen Zustand;
7 eine schematische Darstellung eines elektrisch betätigten Ventils in einem Zustand der Levitation;
8 eine schematische Darstellung eines Beispiels für Betriebszustände eines Ventils, die mit der Motorstellung zusammenhängen können;
9 ein Flussdiagramm einer Ventilsteuerstrategie für einen Motor mit elektrisch betätigten Ventilen;
10a ein Flussdiagramm einer Strategie zum Einstellen und Anpassen der Levitationsstellung eines Ventils;
10b ein alternatives Flussdiagramm einer Strategie zum Einstellen und Anpassen der Levitationsstellung eines Ventils;
11 eine graphische Darstellung der auf den Anker eines Ventilaktuators wirkenden Federkraft und der auf den Anker eines Ventilaktuators wirkenden Magnetkraft; und
12 eine graphische Darstellung der Geschwindigkeit des Ankers des Ventilaktuators im Vergleich zur Stellung während eines Zyklus des Öffnens und Schließens eines Ventils.
Gemäß 1 wird ein Verbrennungsmotor 10 mit mehreren Zylindern, von denen ein Zylinder in 1 dargestellt ist, durch das elektronische Motorsteuergerät 12 gesteuert. Der Motor 10 umfasst einen Brennraum 30 und Zylinderwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36, der mit der Kurbelwelle 40 verbunden ist. Der Brennraum 30 steht bekanntlich mit dem Ansaugkrümmer 44 und dem Abgaskrümmer 48 über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 in Verbindung. Jedes Einlass- und Auslassventil wird durch eine elektromechanisch gesteuerte Ventilbaugruppe 53 mit Spule und Anker betätigt. Die Ankertemperatur wird durch einen Temperatursensor 51 ermittelt. Die Ventilstellung wird durch einen Stellungssensor 50 ermittelt. In einem alternativen Beispiel hat jeder Ventilaktuator für die Ventile 52 und 54 einen Stellungssensor und einen Temperatursensor. In noch einem weiteren alternativen Beispiel kann die Ankertemperatur an hand des Stromverbrauchs des Aktuators ermittelt werden, da Widerstandsverluste mit der Temperatur zunehmen können.
Mit dem Ansaugkrümmer 44 ist außerdem ein Kraftstoffinjektor 66 verbunden, um flüssigen Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW von dem Steuergerät 12 zuzuführen. Kraftstoff wird dem Kraftstoffinjektor 66 durch die aus Kraftstofftank, Kraftstoffpumpe und Kraftstoff-Verteilerleitung (nicht dargestellt) bestehende Kraftstoffanlage zugeführt. Alternativ kann der Motor so ausgeführt sein, dass der Kraftstoff direkt in den Motorzylinder eingespritzt wird, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Außerdem steht der Ansaugkrümmer 44 mit einer optionalen elektronischen Drosselklappe 125 in Verbindung.
Die verteilerlose Zündanlage 88 schickt in Reaktion auf das Steuergerät 12 einen Zündfunken über die Zündkerze 92 zu dem Brennraum 30. Der universelle Sauerstoffsensor (UEGO-Sensor) 76 steht mit dem Abgaskrümmer 48 stromaufwärts von dem Katalysator 70 in Verbindung. Alternativ kann anstelle des UEGO-Sensors 76 ein bistabiler Sauerstoffsensor verwendet werden. Der bistabile Sauerstoffsensor 98 steht mit dem Abgaskrümmer 48 stromabwärts von dem Katalysator 70 in Verbindung. Alternativ kann der Sensor 98 auch ein UEGO-Sensor sein. Die Katalysatortemperatur wird durch den Temperatursensor 77 gemessen und/oder anhand von Betriebsbedingungen wie zum Beispiel Motordrehzahl, Last, Lufttemperatur, Motortemperatur und/oder Luftdurchsatz oder Kombinationen davon geschätzt.
Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorsteine enthalten. In einem weiteren Beispiel können mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen, jeweils mit mehreren Steinen, verwendet werden. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel ein Dreiwegekatalysator sein.
Das Steuergerät 12 ist in 1 als herkömmlicher Mikrocomputer dargestellt, der Folgendes umfasst: eine Mikroprozessoreinheit 102, E/A-Ports 104 sowie einen Nur-Lese-Speicher 106, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Das Steuergerät 12 empfängt neben den bereits erörterten Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren, so zum Beispiel: die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem mit dem Wassermantel 114 verbundenen Temperatursensor 112; ein Signal von ei nem mit dem Fahrpedal verbundenen Stellungssensor 119; eine Messung des Motorkrümmerdruckes (Absolutdruck im Ansaugkrümmer) von dem mit dem Ansaugkrümmer 44 verbundenen Drucksensor 122; einen Wert der Motorlufttemperatur (ACT) oder der Krümmertemperatur von dem Temperatursensor 117; und einen Wert der Motorstellung von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Stellung der Kurbelwelle 40 erfasst. In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erzeugt der Motorstellungssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Zahl gleich weit voneinander beabstandeter Impulse, aus denen die Motordrehzahl (U/min) ermittelt werden kann.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann ein Direkteinspritzmotor verwendet werden, wo der Injektor 66 im Brennraum 30, entweder im Zylinderkopf analog zur Zündkerze 92 oder auf der Seite des Brennraums angeordnet ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein elektrisch betätigtes Ventil. Der Ventilaktuator ist in einem abgeschalteten Zustand dargestellt (d.h. den Spulen des Ventilaktuators wird kein elektrischer Strom zugeführt). Das elektromechanische Ventil besteht aus einer Ankerbaugruppe und einer Ventilbaugruppe. Die Ankerbaugruppe besteht aus einer Ankerrückstellfeder 201, einer Ventilschließspule 205, einer Ventilöffnungsspule 209, einer Ankerplatte 207, einem Ventilverschiebungswandler 217 und einem Ankerfuß 203. Wenn die Ventilspulen nicht eingeschaltet sind, wirkt die Ankerrückstellfeder 201 der Ventilrückstellfeder 211 entgegen, stehen der Ventilschaft 213 und der Ankerfuß 203 in Kontakt miteinander und ist die Ankerplatte 207 im Wesentlichen zwischen der Öffnungsspule 209 und der Schließspule 205 zentriert. Dadurch kann der Ventilkopf 215 einen teilweise geöffneten Zustand in Bezug auf den Kanal 219 einnehmen. Wenn sich der Anker in der vollständig geöffneten Stellung befindet, steht die Ankerplatte 207 mit der Magnetpolfläche 226 der Öffnungsspule in Kontakt. Wenn sich der Anker in der vollständig geschlossenen Stellung befindet, steht die Ankerplatte 207 mit der Magnetpolfläche 224 der Schließspule in Kontakt.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines in eine geschlossene Stellung versetzten elektrisch betätigten Ventils. Die Rückseite des Ventilkopfes 215 steht mit dem Ventilsitz des Kanals 219 in Kontakt. Dadurch wird die Strömung zwischen dem Zylinder 30 und dem Ansaugkrümmer 44 oder dem Abgaskrümmer 48 eingeschränkt. Der Aktuatoranker 203 ist von dem Ventilschaft 213 wegbewegt, was auf eine elektromagnetische Kraft zurückzuführen ist, die dadurch erzeugt wird, dass der Schließmagnet 205 auf die Ankerplatte 207 wirkt. In einem Beispiel kann der Spalt 301 zwischen dem Ventilschaft 213 und dem Ankerfuß 203 ein gezielt eingestellter Spalt sein, der eingestellt wird, wenn der Motor kalt ist, so dass das Ventil schließen kann, wenn die Motortemperatur den Ventilschaft in Richtung zu dem Aktuatoranker wachsen lässt. Achtung: Das Auslassventilspiel kann mit der Temperatur abnehmen, und das Einlassventilspiel kann mit der Temperatur zunehmen, aber es kann noch genügend Spielraum vorhanden sein, damit über den gesamten Betriebsbereich des Motors ein gewisses Spiel sichergestellt ist. Dieser Spalt wird als Ventilspiel bezeichnet und liegt normalerweise zwischen 0,2 und 0,35 mm. Weil die Ankerspule 205 von der Ankerplatte 207 angezogen wird, wird die Ankerplatte 207 an der Magnetpolfläche in Kontakt mit der Ankerspule 205 gezogen. Durch die Bewegung der Ankerplatte 207 in Richtung zu der Spule 205 wird außerdem die Ankerrückstellfeder 201 zusammengedrückt.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines in eine Levitationsstellung versetzten elektrisch betätigten Ventils. Die Rückseite des Ventilkopfes 215 steht mit dem Ventilsitz des Kanals 219 in Kontakt. Dadurch wird auch hier wieder die Strömung zwischen dem Zylinder 30 und dem Ansaugkrümmer 44 oder dem Abgaskrümmer 48 eingeschränkt. Der Aktuatoranker 203 ist in unmittelbarer Nähe des Ventilschafts 213 dargestellt. Während der Levitation übt die Ankerspule eine gleich große und entgegengesetzt gerichtete Kraft auf die Ankerrückstellfeder 201 aus, so dass sich der Ankerfuß in unmittelbarer Nähe des Ventilschafts 213 befinden kann, was auch den Zustand mit einschließt, wo der Ankerfuß mit dem Ventilschaft in Kontakt steht. Ferner kann die elektromagnetische Kraft so eingestellt werden, dass der Zwischenraum eingestellt werden kann. Das Ventil kann dagegen auch in einem Schwebezustand offen gehalten werden. In diesem Beispiel kann die Ankerplatte von der Öffnungsspule 209 weggehalten werden, so dass das Ventil nahezu vollständig geöffnet sein kann und der Kontakt mit der Öffnungsspule vermieden werden kann.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen Beispiels eines elektrisch betätigten Ventils. Der Ventilaktuator ist in einem abgeschalteten Zustand dargestellt (d.h. dem Ventil wird kein elektrischer Strom zugeführt). Das elektromechanische Ventil besteht aus einer Ankerbaugruppe und einer Ventilbaugruppe. Die Ankerbaugruppe besteht aus einer Ankerrückstellfeder 501, einer Spule 510, einer Ankeröffnungsplatte 503, einer Ankerschließplatte 507 und einem Ankerfuß 505. Wenn der Ventilanker nicht eingeschaltet ist, wirkt die Ankerrückstellfeder 501 der Ventilrückstellfeder 511 entgegen, der Ventilschaft 509 und der Ankerfuß 505 stehen in Kontakt miteinander und die Ankerplatten 503 und 507 sind um die Spule 510 herum zentriert. Dadurch kann der Ventilkopf 513 einen teilweise geöffneten Zustand in Bezug auf den Kanal 515 einnehmen.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines in eine geschlossene Stellung versetzten elektrisch betätigten Ventils. Die Rückseite des Ventilkopfes 513 steht mit dem Ventilsitz des Kanals 515 in Kontakt. Dadurch wird die Strömung zwischen dem Zylinder 30 und dem Ansaugkrümmer 44 oder dem Abgaskrümmer 48 eingeschränkt. Der Aktuatoranker 505 ist von dem Ventilschaft 509 getrennt dargestellt, was auf eine elektromagnetische Kraft zurückzuführen ist, die dadurch erzeugt wird, dass der Magnet 510 auf die Ankerplatte 507 wirkt. Analog zu dem Spalt 301 ist der Spalt 601 ein gezielt eingestellter Spalt, der für ein Ventilspiel sorgt. Weil die Ankerspule 510 von der Ankerplatte 507 angezogen wird, wird die Ankerplatte 507 in Kontakt mit der Ankerspule 510 gezogen. Durch die Bewegung der Ankerplatte 507 in Richtung zu der Spule 510 wird außerdem die Ankerrückstellfeder 501 zusammengedrückt.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrisch betätigten Ventils, das in eine Levitationsstellung versetzt ist. Die Rückseite des Ventilkopfes 513 steht mit dem Ventilsitz des Kanals 515 in Kontakt. Dadurch wird wiederum die Strömung zwischen dem Zylinder 30 und dem Ansaugkrümmer 44 oder dem Abgaskrümmer 48 eingeschränkt. Der Aktuatoranker 505 ist in unmittelbarer Nähe des Ventilschafts 509 dargestellt. Während der Levitation übt die Ankerspule eine gleich große und entgegengesetzt gerichtete Kraft auf die Ankerrückstellfeder 511 aus, so dass sich der Ankerfuß in unmittelbarer Nähe des Ventilschafts 505 befinden kann und der Spalt 701 freigelegt wird. Das Ventil kann dagegen auch in einem Schwebezustand offen gehalten werden. In diesem Beispiel kann die Ankerplatte von der Spule 510 weggehalten werden, so dass das Ventil nahezu vollständig geöffnet sein kann und der Kontakt mit der Spule vermieden werden kann.
Achtung: An den Ankerplatten 207, 503 und 507 können flache Permanentmagnete befestigt sein, um den Öffnungs- und Schließstrom zu verringern. Außerdem kann ein Permanentmagnet die Anziehungs- und Abstoßungskräfte zwischen ei ner Ankerplatte und einer Spule linearer machen. Alternativ können die Ankerplatten aus einem Eisenmetall oder einer Legierung bestehen. Außerdem können die elektromechanischen Ventile als Auslass- oder Einlassventile ausgeführt sein. Ferner können in die Aktuatorkerne auch Permanentmagnete eingesetzt sein, um die Kennwerte der Magnetkraft des Aktuators zu modifizieren.
8 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Ventilbetätigung unter Verwendung einer Levitationsstrategie während eines Takts eines Zylinders. Der Verbrennungsablauf des Motors ist durch die mit der Zeitlinie 801 veranschaulichte Sequenz dargestellt. Der Einfachheit halber zeigt die Sequenz den Verbrennungsablauf bei einem Vierzylinder-Viertaktmotor mit der Zündfolge 1-3-4-2. Das dargestellte Verfahren ist jedoch auch auf Mehrtaktmotoren, Motoren mit veränderlichem Hubraum sowie Sechs-, Acht-, Zehn- und Zwölfzylindermotoren anwendbar. An sich soll diese Darstellung die Erfindung in keiner Weise einschränken. Ferner kann man sagen, je größer die Zahl der Zylinder in einem Motor, umso weniger Zeit brauchen die Ventile, um im Levitationsmodus zu arbeiten, weil sich häufiger die Gelegenheit ergibt, in den Levitationsmodus einzutreten oder diesen wieder zu verlassen. Ein Vierzylinder-Viertaktmotor verbrennt zum Beispiel alle 180 Kurbelwellengrade ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, und ein Achtzylinder-Viertaktmotor verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch alle 90 Kurbelwellengrade. Dadurch kann ein Verbrennungsereignis bei einem Vierzylindermotor alle 180 Kurbelwellengrade ein Ventilereignis verdecken, während die Verbrennung bei einem Achtzylindermotor ein Ventilereignis alle 90 Kurbelwellengrade verdecken kann. Daher können unter gewissen Umständen während eines Takts eines Zylinders bei einem Achtzylindermotor, im Vergleich zu einem Vierzylindermotor, bis zu weitere 180 Kurbelwellengrade der Ventillevitation pro Ventil eliminiert werden.
In 8 sind nun weiterhin Zylindertakte auf der Basis der Reihenfolge der Verbrennung bei jedem der jeweiligen Zylinder mit 802, 803, 804 und 805 dargestellt. Man kann sehen, dass der Zylindertakt eines Zylinders sich mit dem Takt eines anderen Zylinders überlappt, wenngleich die Zylindertakte verschieden sind. Zum Beispiel entspricht der Verdichtungstakt von Zylinder 1 dem Ansaugtakt von Zylinder 3, dem Auspufftakt von Zylinder 4 und dem Arbeitstakt von Zylinder 2. Die hier auftretenden Erfinder haben erkannt, dass Zylinderereignisse, die während eines bestimmten Zylindertakts eines Zylinders auftreten, dazu verwendet werden können, ein Ereignis in einem anderen Zylinder, der in einem anderen Takt arbei tet, zu verschleiern oder zu verdecken. Denn das Geräusch von einem Verbrennungsereignis in einem Zylinder kann verwendet werden, um das wahrgenommene Ventilöffnungs- oder -schließgeräusch in einem anderen Zylinder zu verringern. Indem man den Aktuatoranker nur während eines Teils der Ventilöffnungs- und/oder -schließdauer zum Schweben bringt, kann die Energie zum Betätigen der Ventile verringert werden. Zündereignisse eines Zylinders sind in der Figur mit einem * in den jeweiligen Zylindersteuertakten bezeichnet.
Die Sequenz 806 veranschaulicht ein Beispiel für die Einlassventilsteuerung, mit der das Ventilgeräusch herabgesetzt und der Energieverbrauch des Ventils verringert werden kann. Insbesondere ist die Einlassventilsteuerung für Zylinder 1 dargestellt. Während eines Teils des Arbeitstakts und eines Teils des Verdichtungstakts wird das Einlassventil in der geschlossenen Stellung gehalten, und der Aktuatoranker steht mit einer Spulenmagnetpolfläche in Kontakt, was durch die dünne Linie angegeben ist. Die Figur zeigt, dass der Anker eines Einlassventils für Zylinder 1 an einem Punkt, der im Wesentlichen mit einem Zündereignis in Zylinder 3 des Motors zusammenfällt, zu schweben beginnt (810). Alternativ kann man das Ventil an einem vorbestimmten Punkt zum Schweben bringen, der zum Beispiel einem anderen Ereignis in einem anderen Zylinder des Motors, einem Punkt mit maximalem Zylinderdruck, einem Ventilsteuerzustand eines anderen Ventils oder einem Punkt der Kraftstoffeinspritzung entsprechen kann oder nicht. Der Anker wird für eine vorbestimmte Dauer zum Schweben gebracht, und dann wird das Ventil geöffnet, indem der Anker von der Schließspule wegbewegt wird. Der Anker kommt mit der Öffnungsspule in Kontakt und bleibt mit der Öffnungsspule in Kontakt, bis der Befehl zum Schließen des Ventils gegeben wird. Das Ventil wird geschlossen, und der Anker wird in Levitation gehalten, bis eine weitere vorbestimmte Motorstellung erreicht ist (812); dann wird der Anker mit der Magnetpolfläche der Schließspule in Kontakt gebracht. Die Figur zeigt, dass das Ende der Levitation (812) im Wesentlichen mit dem Punkt der Zündung von Zylinder 1 zusammenfällt, siehe Element 802. Auf diese Weise kann weniger Levitationsbetrieb verwendet werden (was Energie sparen kann), und Ventilgeräusch, das am Ende der Levitation erzeugt werden kann, kann durch das Verbrennungsgeräusch in anderen Zylindern verdeckt werden.
Der Zeitpunkt der Ankerlevitation und der Ventilereignisse schwankt erwartungsgemäß in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors und der Struktur des Ventilsteuersystems. An sich kann die Dauer der Ventil- und Ankerlevitation von der Motorstellung abhängig sein, zeitabhängig sein oder von anderen mit dem Motor zusammenhängenden Größen abhängig sein, wie zum Beispiel von der Motortemperatur, oder von Kombinationen dieser und/oder anderer Größen. Die Darstellungen in 8 zeigen ferner die Einlassventilsteuerung, aber das Verfahren kann sich auch für die Auslassventilsteuerung eignen. Ferner kann eine solche Methode auf Wunsch auch bei einer Untereinheit oder Gruppe von Einlass- und/oder Auslassventilen verwendet werden.
Die Sequenz 807 veranschaulicht eine alternative Einlassventilsteuerstrategie. Die Ventilsteuerung ist identisch mit der in Sequenz 806 dargestellten, nur mit der Ausnahme, dass das Einlassventil zum Schweben gebracht wird, während das Ventil geöffnet ist. Das heißt, der Anker nähert sich der das Ventil öffnenden Spulenmagnetpolfläche, bleibt aber während des Ventilöffnungsereignisses in einem geringen Abstand weg von der Polfläche. Diese Sequenz kann das Ventilgeräusch weiter verringern, da der Aufprall zwischen dem Anker und der Öffnungsspule vermieden werden kann, jedoch kann der Energieverbrauch des Ankers zunehmen.
9 zeigt ein Flussdiagramm einer Ventilsteuerstrategie.
Bei Mehrzylinder-Viertaktmotoren überlappt sich der Takt einzelner Zylinder (d.h. der spezifische Takt, in dem sich ein Zylinder während eines Zyklus eines Motors befindet, zum Beispiel ein Ansaugtakt) oft mit einem anderen oder gemeinsamen Takt eines anderen Zylinders. Zum Beispiel fällt bei einem Viertakt-Vierzylindermotor der Ansaugtakt von Zylinder 1 mit dem Verdichtungstakt von Zylinder 2 zusammen. Indem man zum Beispiel Ventilaufprallereignisse auf Verbrennungsereignisse in einem anderen Zylinder des Motors ausrichtet, kann das wahrgenommene Ventilaktuatorgeräusch verringert werden, da das Ventilgeräusch durch das Verbrennungsgeräusch eines anderen Zylinders des Motors verdeckt werden kann. Wenn man die Ventilankerplatte mit einer Spulenmagnetpolfläche in Kontakt kommen lässt, kann dies außerdem die Strommenge reduzieren, mit der ein Ventil in einer offenen oder geschlossenen Stellung gehalten oder fixiert wird. Infolgedessen kann eine Ventilankerplatte während eines Teils eines Intervalls mit geschlossenem Ventil mit einer Spulenmagnetpolfläche in Kontakt gehalten werden und kann dann in eine Stellung gebracht werden, in der der Zwi schenraum oder Spalt (Spiel) zwischen einem Ventilaktuatoranker und dem Ventilschaft verringert oder eliminiert ist. Nachdem das Ventil für eine gewünschte Zeit zum Schweben gebracht wurde, kann der Ventilaktuatoranker zu einer gegenüberliegenden Spulenmagnetpolfläche (wo das Ventil geöffnet ist) bewegt werden. Dann kann die Ventilankerplatte wieder in eine Levitationsstellung gebracht werden (wo das Einlassventil geschlossen ist). Nachdem das Ventil für eine gewünschte Zeit zum Schweben gebracht wurde, kann der Anker dann wieder zu der ersten Spulenmagnetpolfläche zurückgebracht werden. Somit kann dieses Verfahren das Ventilgeräusch verringern, während der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird. Außerdem kann von der Ventilaktuatorspule während eines Zylindertakts weniger Strom verbraucht werden, so dass der Anstieg der Spulentemperatur aufgrund des durch die Spule fließenden Stroms geringer sein kann. Infolgedessen kann die temperaturbedingte Abnutzung des Ventilaktuators auch vermindert werden. Bei einer Ausführungsform kann man diese Vorteile und Nutzen dadurch erhalten, dass man das Motorsteuergerät 12 so programmiert, dass es je nach den Betriebsbedingungen des Motors zwischen einem Levitationsmodus und einem Nichtlevitationsmodus wählt.
Gemäß 9 nun weiterhin werden in Schritt 901 die Motor- und Ventilbetriebsbedingungen ermittelt. Insbesondere werden die Motorkühlmitteltemperatur, die Motordrehzahl, die Motorlast, die Stromversorgungsbedingungen (Spannung, Stromstärke und/oder Batteriezustand) und/oder die Ventilaktuatorbedingungen (Temperatur, Spannung und/oder Stromstärke) ermittelt, indem die verschiedenen in 1 beschriebenen Sensoren abgefragt werden. Die Routine geht dann weiter zu Schritt 902.
In Schritt 902 wird eine Entscheidung getroffen, ob die Ventile zum Schweben gebracht werden oder nicht. Wie oben angemerkt, kann bei einer alternativen Ausführungsform für jedes Ventil unabhängig eine Entscheidung getroffen werden, so dass während ausgewählter Betriebsbedingungen des Motors bei einigen Ventilen mit Levitation gearbeitet wird und bei anderen nicht.
Die folgenden Ausdrücke sind ein Beispiel für einige Bedingungen, mit denen festgestellt werden kann, wann eine Levitation des Aktuatorankers erlaubt ist:
If (lev_eng_tmp_lo<eng_temp<lev_eng_tmp_hi)
If (lev_vlv_tmp_lo<vlv_temp<lev_vlv_tmp_hi)
If (lev_vbatt_lo<vbatt<lev_vbatt_hi)
If (lev_eng_ld_lo<eng_ld<lev_eng_ld_hi)
If (lev_eng_n_lo<eng_n<lev_eng_n_hi)
Dabei entspricht der Parameter lev_eng_tmp_lo einer vorbestimmten Untergrenze der Motortemperatur für die Levitation; eng_tmp ist die aktuelle Motortemperatur; lev_eng_tmp_hi ist eine Obergrenze der Motortemperatur für die Levitation; lev_vlv_tmp_lo ist eine Untergrenze der Ventilaktuatortemperatur für die Levitation; vlv_temp ist die aktuelle Ventilankertemperatur; lev_vlv_tmp_hi ist eine Obergrenze der Ventilaktuatortemperatur für die Levitation; lev_vbatt_lo ist eine Untergrenze der Batteriespannung für die Levitation; vbatt ist die Batteriespannung; lev_vbatt_hi ist eine Obergrenze der Batteriespannung für die Levitation; lev_eng_ld_lo ist eine Untergrenze der Motorlast für die Levitation; eng_ld ist die Motorlast; lev_eng_ld_hi ist eine Obergrenze der Motorlast für die Levitation; lev_eng_n_lo ist eine Untergrenze der Motordrehzahl für die Levitation; eng_n ist die Motordrehzahl; und lev_eng_n_hi ist eine Obergrenze der Motordrehzahl für die Levitation. Auf diese Weise können die Bedingungen der elektrischen Anlage und die Betriebsbedingungen des Motors verwendet werden, um festzustellen, ob in den Levitationsmodus übergegangen werden soll.
In diesem Beispiel wird jede logische Aussage geprüft, um festzustellen, ob die Bedingungen zutreffen. Wenn alle Aussagen zutreffen, gehen die Ventilaktuatoren in den Levitationsmodus über, indem mit Schritt 903 fortgefahren wird, andernfalls endet die Routine. Bei einer alternativen Ausführungsform können alternative Bedingungen verwendet werden, wie zum Beispiel eine Untereinheit der obigen Bedingungen.
In Schritt 903 werden Parameter ermittelt, mit denen die Ankerlevitation gesteuert wird. Insbesondere werden der Ort des Beginns der Levitation, Ort und Dauer der Ventilöffnung, das Ende der Levitation, die Levitationsstellung des Ankers bei geschlossenem Ventil und die Levitationsstellung des Ankers bei geöffnetem Ventil ermittelt. Es sei angemerkt, dass dies beispielhafte Parameter sind, die verwendet werden können, und auf Wunsch können auch noch verschiedene andere Parameter verwendet werden.
Ein Verfahren zur Ermittlung des Anfangspunkts für ein bestimmtes Ventil, das zum Schweben gebracht werden soll, kann darin bestehen, dass man den Punkt der Zündung oder eines anderen auf einem Zylinderereignis basierenden Parameters (z.B. Punkt des maximalen Zylinderdruckes) in einem Zylinder des Motors verwendet. Zum Beispiel zeigt die Einlassventilsteuerung von 8, Element 806, dass das Einlassventil von Zylinder 1 am Punkt der Zündung in Zylinder 3, siehe Element 803, zu schweben beginnt (810). Das Ende der Levitation 812 für diesen Zylindertakt entspricht dem Punkt der Zündung in Zylinder 1, siehe Element 802. Alternativ können Parameter (z.B. Motorkühlmitteltemperatur, Ventiltemperatur, Motordrehzahl, Motorlast, Ventilsteuerung, Kraftstoffeinspritzsteuerung, Umgebungslufttemperatur und Zeit seit dem Motorstart) verwendet werden, um Funktionen oder Tabellen zu indizieren, die empirische oder berechnete Punkte enthalten, die gewünschten Punkten entsprechen, von wo aus die Levitation während eines Takts eines Zylinders zu beginnen und zu beenden ist.
Eine weitere Reihe von Tabellen und Funktionen kann anhand der Motorbetriebsbedingungen indiziert werden, um empirisch ermittelte Werte für die Levitationsstellung des Ankers während des Betriebs mit geschlossenem Ventil und/oder geöffnetem Ventil zu sammeln. In einem Beispiel kann eine durch eine Motortemperatur (z.B. Ventiltemperatur, Ankertemperatur, Kühlmitteltemperatur oder Zylinderkopftemperatur) und die Zeit seit dem Start indizierte Tabelle verwendet werden, um eine erwünschte Levitationsstellung des Ankers zu ermitteln. In einem anderen Beispiel kann eine Tabelle durch die Zahl der Verbrennungsereignisse eines Zylinders und durch die Versorgungsspannung indiziert werden, um eine gewünschte Levitationsstellung zu ermitteln. Alternativ kann das in 10a oder alternativ in 10b beschriebene Verfahren allein oder in Kombination mit dem bereits erwähnten Verfahren verwendet werden, um die Levitationsstellung zu ermitteln.
Da sowohl die Einlassventil- als auch die Auslassventilsteuerung die gewünschte Zylinderluftladung beeinflussen kann, kann die Dauer der Ventilöffnung nach jedem beliebigen einer Anzahl von Verfahren ermittelt werden, mit denen die Ventilsteuerung bei einem Motor mit elektromechanischen Ventil festgelegt wird, wie er zum Beispiel in der US-Patentanmeldung 10/805642 beschrieben ist, die hiermit vollständig mit einbezogen wird. Die Routine geht weiter zu Schritt 904.
In Schritt 904 werden Befehle an das Ventilsteuergerät abgesetzt, um ausgewählte Ventile im Levitationsmodus zu betreiben. Zu jedem Zylinder, für den ein Levitationsbetrieb geplant ist, kann die Levitationsparameterinformation gesendet werden, die in Schritt 903 ermittelt wurde, und in dem jeweiligen Zylinder beginnt die vom Zylindertakt abhängige Levitation. Ventilbefehle werden in jedem Zylindertakt aktualisiert, um eine rechtzeitige Reaktion auf Fahrerbefehle sicherzustellen. Die Routine endet dann.
Achtung: Die Routine von 9 ist nicht darauf beschränkt, für alle Zylinder oder Ventile den Levitationsmodus festzulegen. Mit anderen Worten, es ist nicht notwendig, dass alle Zylinder oder Ventile gleichzeitig im Levitationsmodus betrieben werden. Zum Beispiel kann ein Teil der Zylinder (d.h. eine Gruppe von Zylindern) oder Ventilaktuatoren (d.h. eine Gruppe von Ventilaktuatoren) im Levitationsmodus betrieben werden, während die übrigen Zylinder oder Ventilaktuatoren in einem Modus arbeiten, bei dem keine Levitation verwendet wird. Ferner können die Levitationsmodi zwischen Ventilaktuatoren und/oder Zylindern während verschiedener Zyklen eines Motors ausgetauscht werden. Zum Beispiel kann ein Ventil im Levitationsmodus während eines bestimmten Zyklus eines Motors in einen Modus ohne Levitation versetzt werden, während ein anderer Ventilaktuator einen umgekehrten Befehl bekommt. Die oben genannten Optionen können zusätzliche Ebenen der Ventilgeräuschreduzierung und der Regulierung des Stromverbrauchs bereitstellen.
10a zeigt ein Flussdiagramm für eine Routine zur Steuerung eines zum Schweben gebrachten elektrisch betätigten Ventilankers anhand eines Betrags des Spiels zwischen dem Aktuatoranker und dem Ventilschaft.
Die Länge des Ventilschafts kann während eines Betriebszyklus eines Motors schwanken, und die Kompensation dieser Schwankung kann wünschenswert sein. Zum Beispiel können die Motortemperaturen in einem Betriebszyklus um mehr als 100°C schwanken, was zur Ausdehnung von Motorbauteilen führen kann. Insbesondere kann die Länge des Ventilschafts zunehmen, wenn sich der Metallschaft infolge der Verbrennungswärme ausdehnt. Unter solchen Bedingungen kann es wünschenswert sein, den Ventilsitz so beizubehalten, dass die Undichtigkeit des Zylinders herabgesetzt ist. Normalerweise wird im kalten Zustand durch Einstellen der Bauteile ein Spalt (d.h. Ventilspiel) zwischen dem Ventilschaft und dem auf das Ventil einwirkenden Bauteil mechanisch hergestellt. Wenn die Motortemperatur ansteigt, kann der Spalt verringert werden, wodurch das Ventilspiel verringert wird. Dadurch kann das Ventil über einen weiten Temperaturbereich eine Zylinderdichtung beibehalten, es kann sich aber auch das Ventilgeräusch bei niedrigeren Temperaturen verstärken, da zwischen dem Ventilaktuator und dem Ventilschaft ein Spalt vorhanden ist.
Die gewünschte Stellung eines Ventilaktuatorankers kann eingestellt werden, wenn die Motortemperatur steigt oder fällt. Indem man den Aktuatorstrom und die Stellung des Aktuatorankers beobachtet, kann der Punkt, wo ein Ventilaktuatoranker mit einem Ventilschaft in Kontakt kommt, unter einer Vielzahl von Motorbetriebsbedingungen ermittelt werden (z.B. durch Beobachten der Temperatur des Motorzylinderkopfes, der Abgastemperatur, der Motorkühlmitteltemperatur, etc.). Wenn ein Ventilaktuatoranker von einer vollständig geschlossenen Stellung (an einer Magnetpolfläche anliegend) in eine Stellung gebracht wird, in der der Anker mit einem Ventilschaft in Kontakt kommt, kann die Kontaktposition ermittelt werden, indem festgestellt wird, dass eine bestimmte Änderung im Aktuatorstrom nicht zu einer entsprechenden Änderung der Aktuatorstellung führt. Sobald sie ermittelt wurde, kann die Kontaktposition dazu verwendet werden, den Ventilaktuatoranker so zu positionieren, dass das Geräusch des Aufpralls zwischen Anker und Ventil und die Undichtigkeit des Ventils verringert werden. Ferner kann die Stellung des Aktuatorankers eingestellt werden, wenn sich die Länge des Ventilschafts ändert. Auf diese Weise kann die gewünschte Stellung des Aktuatorankers anhand von Sensormessungen oder aufgrund hergeleiteter Betriebsbedingungen des Motors eingestellt werden.
Die Wirksamkeit der Levitation für eine Verringerung des Ventilgeräusches kann dadurch beeinflusst werden, wo die Position der Ankerlevitation eingestellt ist, und durch die Lage des Ventilschafts in Bezug auf diese Position. Wenn der Anker in die geöffnete Stellung versetzt wird, beschleunigt er von seiner Anfangsposition aus (d.h. von der Polfläche der Schließspule bzw. von der Levitationsstellung aus) und nimmt an Geschwindigkeit zu, bis ungefähr die Mittelstellung des Ventils erreicht ist. Das Ventil wird von diesem Punkt an langsamer, bis die geöffnete Stellung erreicht ist. Das Geräusch des Aufpralls zwischen dem Aktuatoranker und dem Ventilschaft, das durch den Befehl zum Öffnen des Ventils verursacht wurde, wird folglich stärker, wenn der Abstand, der den Anker und den Ventilschaft trennt, größer wird. Dazu kommt es, weil der Anker aufgrund des vergrößerten Abstands zwischen dem Anker und dem Ventilschaft vor dem Aufprall auf den Ventilschaft eine höhere Geschwindigkeit erreichen kann, wodurch das Aufprallgeräusch verstärkt wird. Dieses Aufprallgeräusch kann jedoch verringert werden, indem man den Levitationspunkt des Ankers näher an den Ventilschaft heranbringt, da der Abstand zwischen Anker und Ventil dadurch verringert wird. Das in 10a beschriebene Verfahren kann den Abstand zwischen Anker und Ventil unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen des Motors verringern.
Gemäß 10a nun ermittelt die Routine in Schritt 1001, ob ein Anfangspunkt der Levitationsstellung ermittelt wurde. Das heißt, die Routine stellt fest, ob eine Ankerstellung ermittelt wurde, die das Ventilspiel zwischen dem Anker und dem Ventilschaft verringert. Das in Schritt 1011 festgestellte Vorhandensein oder Fehlen gespeicherter Daten kann verwendet werden, um den nächsten Schritt festzulegen. Wenn eine vorbestimmte Levitationsstellung zur Verfügung steht, geht die Routine weiter zu Schritt 1012; wenn nicht, geht die Routine weiter zu Schritt 1003.
In Schritt 1012 werden Ankerdaten von der vorherigen Ausführung des Verfahrens von 10a aus dem Speicher abgerufen, und der Anker wird in diese Stellung gebracht. Aufgrund dieser abgerufenen Daten kann die Steuerroutine den Anker vorpositionieren. Der Anker kann aufgrund der abgerufenen Daten durch einen Positionscontroller der folgenden Form positioniert werden: Coil_cur(k) = ftn_ff(basis_offset) + K1(epos(k)) + K2Σepos(k) (1)
Dabei ist Coil_cur(k) der befohlene Spulenstrom, ftn_ff ist eine Vorwärtsnachschlagetabelle, die den Ankerspulenstrom als Funktion der Ankerstellung bereitstellt (basis_offset); K₁ist eine Konstante, die auf der Abtastzeit und einer vorbestimmten Stromverstärkung basiert; alternativ kann K₁ in Abhängigkeit von anderen Größen (z.B. Motortemperatur, Lage des Ankers, Größe des Fehlersignals, etc.) schwanken; e_pos(k) ist der Ankerpositionsfehler bei der Abtastung k; K₂ ist eine Konstante, die auf der Abtastzeit und einer vorbestimmten Stromverstärkung basiert; alternativ kann K₂ in Abhängigkeit von anderen Größen (z.B. Motortemperatur, Lage des Ankers, Größe des Fehlersignals, etc.) schwanken; und Σe_pos(k) ist die Summe des Ankerpositionsfehlers bei einer gegebenen befohlenen Stel lung. Indem der Anker zunächst in die vorherige Stellung mit null Spiel vorpositioniert wird (d.h. die Ankerposition, wo der Anker mit dem Ventilschaft in Kontakt kommt, wenn der Anker von einer Position ohne Kontakt zwischen dem Anker und dem Ventilschaft in eine Position gebracht wird, wo es zum Kontakt zwischen dem Anker und dem Ventilschaft kommt) oder in eine Stellung gebracht wird, die von dem Ventilschaft marginal weiter entfernt ist (z.B. zwischen 0,15 und 0,005 mm), kann die Zahl der Iterationen, die notwendig sind, um das Spiel zwischen dem Anker und dem Ventilschaft zu beseitigen, verringert werden, da ein großer Teil des Spiels durch das Vorpositionieren des Aktuatorankers beseitigt wird. Das Vorpositionieren des Ventilaktuatorankers anhand einer bereits gelernten Lage kann zum Beispiel beim Motorstart von Nutzen sein, wenn die genaue Lage des Ventilschafts vielleicht nicht bekannt ist.
Wenn der Anker in eine von einer Spulenpolfläche abgehobene Stellung versetzt werden soll, wird die gewünschte Stellung aktualisiert, was zu einem Fehler zwischen der tatsächlichen Ankerstellung und der gewünschten Ankerstellung führt. Der Positionsfehler führt zu einer Abnahme im Spulenstrom und lässt den Anker sich von der Polfläche weg und in die gewünschte Stellung bewegen. Da mehr Energie erforderlich ist, um den Anker von der Polfläche weg zum Schweben zu bringen, wird durch die Vorwärtsfunktion (ftn_ff) zusätzlicher Strom bereitgestellt. Diesem erhöhten Strom kann die von den Fehlertermen in Gleichung 1 bereitgestellte Anforderung zur Reduzierung des Stroms entgegenwirken. Um die Spule von einer Polfläche zu bewegen, wird folglich zunächst der Strom herabgesetzt und dann erhöht, wenn sich der Anker der gewünschten Stellung nähert. Wenn der Anker von einer Levitationsstellung zu einer in der Nähe befindlichen Polfläche bewegt werden soll, wird der Strom erhöht und dann herabgesetzt, wenn sich der Anker der Polfläche nähert.
Außerdem können ein oder mehr Fehlerkorrekturterme von Gleichung 1 die Steuerungsbemühungen einschränken, wenn der Ankerpositionsfehler nicht eine feste oder veränderliche Grenze überschreitet. Mit anderen Worten, die Korrektur des Ventilstroms kann gewünschtenfalls eingeschränkt werden, bis der Ventilankerpositionsfehler eine Ober- oder Untergrenze überschreitet. Wenn der Fehler eine Korrekturgrenze überschreitet, dann können Einstellungen am Ventilstrom vorgenommen werden. Ferner kann die Menge des Ventilkorrekturstroms so eingeschränkt werden, dass jenseits einer vorbestimmten Stromobergrenze oder Stromuntergrenze kein Strom angefordert wird. Diese Grenzen und/oder Einschränkungen können verwendet werden, um die Steuerungsbemühungen in einem gewünschten Bereich der Akzeptabilität zu halten.
In Schritt 1003 wird die Ankerstellung ermittelt. Wenn der Anker nicht in Kontakt mit der Ventilschließspule positioniert ist, geht die Routine weiter zu Schritt 1014. Wenn der Anker in Kontakt mit der Ventilschließspule positioniert ist, geht die Routine weiter zu Schritt 1005.
In Schritt 1014 soll der Anker in die vollständig geschlossene Stellung gebracht werden (d.h. die Ankerplatte steht in Kontakt mit der Polfläche der Schließspule). Der Levitationscontroller kann anhand dieser Lage eine Grundstellung für den Anker festlegen, die als bekannte Referenzstellung für den Ankerpositionierungscontroller dient.
In Schritt 1005 kann die Ankerstellung eingestellt werden. Je nach den Ergebnissen von Schritt 1001, Schritt 1014 oder Schritt 1012 kann eine Anfangsstellung des Ankers (basis_offset) relativ zur Grundstellung dem Ventil befohlen werden. Die Ankerstellung kann anschließend um einen gewünschten Betrag inkrementiert werden, so dass die neu befohlene Stellung in Richtung zum Ventilschaft liegt. Die Ankerstellung kann nach dem Verfahren von Schritt 1012 oder nach einem alternativen Verfahren reguliert werden, und die Ankerstellung kann anhand der folgenden Gleichung eingestellt werden: basis_oftset = basis_oftset + incwo basis_offset die gewünschte relative Ankerstellung ist, und wo inc eine vorbestimmte oder berechnete inkrementelle Änderung in der gewünschten Ankerstellung ist. Die Routine geht dann weiter zu Schritt 1007.
Unter bestimmten Umständen kann die befohlene Levitationsstellung des Ankers auf einen vorbestimmten Bereich begrenzt werden. Indem die Ober- und Untergrenzen der Levitationsstellung vorbestimmt werden, können die Steuerungsbemühungen begrenzt werden und unerwünschte Levitationsstellungen können vermieden werden. In einem Beispiel kann ein geringer Betrag der Levitation vermieden werden, weil er den Energieverbrauch erhöhen kann, ohne ein gewünschtes Maß der Verringerung des Ventilgeräusches bereitzustellen. Indem man Grenzen für die Levitationsstellung festlegt, kann der Aktuatoranker in einem wünschenswerten Betriebsbereich gehalten werden.
In Schritt 1007 wird eine Beurteilung des Ventilspiels vorgenommen. Wenn sich der Absolutwert des Spulenstroms (coil_cur) um mehr als einen vorbestimmten Betrag ändert und die gemessene Ankerstellung sich um weniger als einen vorbestimmten Betrag ändert, wird festgestellt, dass sich der Anker an dem Punkt mit null Spiel befindet. Wenn sich der Anker nicht an dem Punkt mit null Spiel befindet, kehrt die Routine zu Schritt 1005 zurück, andernfalls fährt die Routine mit Schritt 1011 fort. Wenn also die Lage des Ventilschafts vielleicht nicht bekannt ist, kann der Anker von einer Anfangsposition auf eine inkrementell gesteuerte Weise in Richtung zu dem Ventilschaft bewegt werden.
Die Ankerstellung kann auf viele verschiedene Arten ermittelt werden, die alle den Umfang und die Breite dieser Erfindung nicht einschränken sollen. Die Ankerstellung kann zum Beispiel durch lineare Wandler mit veränderlicher Verschiebung, binäre Positionsgeber, den Spulenstrom oder Potenziometergeräte ermittelt werden. Ferner kann der Aktuatorspulenstrom ebenfalls auf viele verschiedene Arten ermittelt werden, die alle den Umfang oder die Breite dieser Erfindung nicht einschränken sollen. Der Aktuatorstrom kann zum Beispiel aus einer Stromspule ermittelt werden, durch die der Aktuatorstrom fließt, aus sekundären Widerstandsnetzen oder durch Transistoren, die den Strom überwachen.
Indem die Schritte 1005 und 1007 iterativ durchlaufen werden, sucht die Routine nach der Stellung mit null Spiel und ermittelt diese. Infolgedessen kann die Stellung mit null Spiel während einer Periode von Zylindertakten ermittelt und eingestellt werden. Ferner kann die Iteration abgeschaltet werden, wenn der Motor seine Betriebstemperatur erreicht, da nach dem Warmwerden des Motors nur ein minimales Ventilwachstum zu erwarten ist. Das Ventilspiel kann also mit den sich ändernden Betriebsbedingungen des Motors eingestellt und angepasst werden. Sobald die Stellung mit null Spiel ermittelt ist, kann außerdem der Punkt mit null Spiel oder eine von dem Punkt mit null Spiel abweichende Stellung als Sollposition verwendet werden.
In Schritt 1011 können Daten zu Ventilstrom und -stellung gespeichert werden. Da es beim Warmwerden des Motors zu einer Expansion des Ventilschafts kommen kann, und da die Bauteile einer Baugruppe aufgrund von Fertigungstoleranzen variieren können, kann der Betrag des Ventilspiels zwischen den einzelnen Ventilen variieren. Diese Daten werden daher gespeichert, damit bei anschließenden Einstellungen des Ventilspiels die Ankerstellung, bei der das Spiel unter einen vorbestimmten Betrag reduziert ist, nicht erneut gelernt werden muss, sondern als Vorpositionierungsbefehl verwendet werden kann. In einem Beispiel können zum Starten eines Motors, der eine Temperatur erreicht hat, wo weniger Ventilwachstum zu erwarten ist, einzeln zum Schweben gebrachte Ventilanker in eine vorbestimmte Lage gebracht werden, ohne dass die Ankerstellungen mit null Spiel erneut gelernt werden müssen. In einem anderen Beispiel kann ein kalter Motor erneut gestartet werden und die zum Schweben gebrachteten Ventilanker können in eine andere Stellung als die oben erwähnte gebracht werden, wodurch zum Beispiel in Abhängigkeit von der Motortemperatur unterschiedliche Ankerlevitationsstellungen bereitgestellt werden.
Die Ankerlevitationsparameter (z.B. Anfangspunkt der Levitation, Ort und Dauer der Ventilöffnung, Ende der Levitation, Ankerlevitationsstellung bei geschlossenem Ventil und Ankerlevitationsstellung bei geöffnetem Ventil) werden in einem nicht flüchtigen Speicher oder alternativ in einem leistungsabhängigen flüchtigen Speicher gespeichert, so dass während des Betriebs des Motors, beim Anhalten oder Starten des Motors auf sie zugegriffen weden kann. Die Parameter können in Funktionen, Tabellen oder Gleichungen gespeichert werden, die mit Hilfe der Betriebsbedingungen des Motors (z.B. Motorkühlmitteltemperatur, Temperatur des Motorzylinderkopfes, Motorabgastemperatur, Luftladungstemperatur, Zeit seit dem Start, oder durch eine Zahl von Zylinderereignissen) indiziert werden können.
Bei einer Ausführungsform können die Schritte von 10 mit verschiedenen Geschwindigkeiten und/oder in verschiedenen Intervallen ausgeführt werden, so dass der Anker unter Einstellung des Spalts während eines Zylindertakts oder während einer Anzahl aufeinander folgender Zylindertakte neu positioniert werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform können die Schritte von 10 unter vorbestimmten Bedingungen, zum Beispiel nachdem sich eine Temperatur des Motors um 5°C geändert hat, ausgeführt werden.
Nachdem die Ankerstellung und die Stromstärke gespeichert wurden, endet die Routine.
10b zeigt ein Flussdiagramm eines alternativen Verfahrens, mit dem die Levitationsstellung des Ankers gesteuert und festgestellt werden kann. Dieses Verfahren kann den Punkt mit null Spiel finden, indem die Ventilstellung während eines Ventilöffnungsereignisses überwacht oder hergeleitet wird und die Ankerstellung anhand dieser Ventilstellung gesteuert wird.
In Schritt 1040 stellt die Routine fest, ob ein Anfangspunkt der Levitationsstellung ermittelt wurde. Das heißt, die Routine stellt fest, ob eine Ankerstellung ermittelt wurde, die das Ventilspiel zwischen dem Anker und dem Ventilschaft verringert. Das Vorhandensein oder Fehlen gespeicherter Daten aus Schritt 1050 kann verwendet werden, um den nächsten Schritt festzulegen. Wenn eine vorbestimmte Levitationsstellung zu Verfügung steht, geht die Routine weiter zu Schritt 1052; wenn nicht, geht die Routine weiter zu Schritt 1042.
In Schritt 1052 positioniert die Routine den Ventilaktuatoranker. Ankerdaten aus der vorherigen Ausführung des Verfahrens von 10b werden aus dem Speicher abgerufen. Die Ankerstellung kann nach dem Verfahren von Schritt 1012 von 10a oder alternativ nach einem anderen Verfahren reguliert werden. Die Routine fährt dann fort mit Schritt 1054.
In Schritt 1054 überwacht die Routine den Ventilstrom und kann die Ventilstellung überwachen oder herleiten, während sie eine Ventilbetätigungssequenz (d.h. ein Ventilöffnungs- oder -schließereignis) beobachtet. Das Ventil kann durch eine externe Routine gesteuert werden, die auf den Anforderungen der Motorluft basiert, oder aus anderen Gründen, wie zum Beispiel zur Ventildiagnose. Die Routine geht weiter zu Schritt 1048, nachdem eine Ventilbetätigungssequenz aufgetreten ist.
In Schritt 1042 überwacht die Routine den Ventilstrom und kann die Ventilstellung während einer Ventilbetätigungssequenz überwachen oder herleiten. Das Ventil kann wieder durch eine externe Routine gesteuert werden, die auf den Anforderungen der Motorluft basiert, oder aus anderen Gründen, wie zum Beispiel zur Ventildiagnose. Die Routine geht weiter zu Schritt 1044, nachdem eine Ventilbetätigungssequenz aufgetreten ist.
In Schritt 1044 ermittelt die Routine den Punkt mit null Spiel. Da sich ein elektrisch betätigtes Ventil von einer geschlossenen Stellung aus öffnet und in eine geschlossene Stellung zurückkehrt, können die Merkmale des Ventilaktuators und des Ventils ermittelt werden. Indem man zum Beispiel die Ventilankerstellung beobachtet, kann der Punkt mit null Spiel ermittelt werden, indem man die Positionsänderungsgeschwindigkeit (d.h. die Geschwindigkeit des Aktuatorankers) bewertet. Der Punkt mit null Spiel ist die Aktuatorankerstellung, wo sich die Geschwindigkeit des Aktuatorankers zunächst um mehr als einen vorbestimmten Betrag ändert. Normalerweise wird der Punkt mit null Spiel festgestellt durch Bewerten der Geschwindigkeit des Aktuatorankers während eines vorbestimmten Kurbelwinkelintervalls, zum Beispiel ± 100 Kurbelwellengrade von der erwarteten Ventilöffnungsstellung. Die Ankerstellung, wo sich die Ankergeschwindigkeit um mehr als einen vorbestimmten Absolutwert ändert, kann als Punkt mit null Spiel festgelegt werden. Alternativ kann die Änderungsrate der Ankergeschwindigkeit (d.h. die Änderung in der Ankergeschwindigkeit während eines Zeitraums) verwendet werden, um den Punkt mit null Spiel zu ermitteln, indem eine festgestellte Änderungsrate der Ankergeschwindigkeit mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird. Wenn die festgestellte Änderungsrate der Ankergeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt, kann die Lage des Ankers bei dem Geschwindigkeitsausschlag als Punkt mit null Spiel festgelegt werden. In 12 ist die Beziehung zwischen der Aktuatorankerstellung und der Aktuatorankergeschwindigkeit dargestellt. Auf diese Weise kann der Punkt mit null Spiel während regelmäßig auftretender Ventilbetätigungsereignisse dynamisch ermittelt werden. Nachdem der Punkt mit null Spiel ermittelt wurde, geht die Routine weiter zu Schritt 1046.
In Schritt 1046 stellt die Routine die Levitationsstellung des Ankers ein. Mit Hilfe der in Schritt 1044 ermittelten Informationen über den Punkt mit null Spiel wird die Levitationsstellung des Ankers ermittelt. In einem Beispiel kann die Levitationsstellung dadurch ermittelt werden, dass man die Levitationsstellung des Ventils auf den Punkt mit null Spiel setzt oder auf einen vorbestimmten Versatz von dem Punkt mit null Spiel. Alternativ kann die Levitationsstellung zunächst auf dem Punkt mit null Spiel basieren und dann anhand der Ankergeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Aufpralls zwischen dem Anker und dem Ventilschaft eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Levitationsstellung des Ankers so eingestellt werden, dass die Aufprallgeschwindigkeit zwischen dem Anker und dem Ventilschaft unter einem vorbestimmten Betrag liegt. Die Routine geht dann weiter zu Schritt 1048.
In Schritt 1048 stellt die Routine fest, ob das Ventilspiel auf einen gewünschten Betrag verringert wurde. Wie oben erwähnt, kann das Ventilspiel ermittelt werden, indem der Ventilstrom und/oder die Ventilstellung überwacht werden. Außerdem kann auch die Ankergeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Aufpralls zwischen dem Anker und dem Ventilschaft herangezogen werden, um festzustellen, ob das Spiel auf einen gewünschten Betrag verringert wurde. Wenn der Anker zum Beispiel in einer gewünschten Stellung zum Schweben gebracht wird, die Ankergeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Aufpralls aber höher ist als erwünscht, kann die Levitationsstellung so eingestellt werden, dass ein Spalt, der während der Levitation zwischen dem Anker und dem Ventil bestehen kann, noch weiter verringert wird. Wenn das Ventilspiel größer oder kleiner als der gewünschte Betrag ist, geht die Routine weiter zu Schritt 1042 und stellt die Levitationsstellung des Ankers weiter ein; andernfalls geht die Routine weiter zu Schritt 1050.
In Schritt 1050 speichert die Routine Steuerparameter für die Ankerlevitation zur Verwendung zu einem späteren Zeitpunkt. Wie oben erwähnt, kann es während des Betriebs des Motors zur Expansion oder Kontraktion des Ventilschafts kommen. Diese Daten werden daher gespeichert, damit bei späteren Einstellungen des Ventilspiels der Betrag des Spiels nicht wieder gelernt werden muss, sondern als Vorpositionierungsbefehl verwendet werden kann. Die Routine endet dann.
In 11 ist eine beispielhafte graphische Darstellung der auf einen Ventilaktuatoranker wirkenden Federkraft und der auf einen Ventilaktuatoranker wirkenden Magnetkraft gezeigt.
Die x-Achse repräsentiert den Abstand einer Ventilankerplatte von der Polfläche einer magnetischen Schließspule und einer Öffnungsspule bei einem Anker, der dem in 2 gezeigten ähnlich ist. Insbesondere beginnt die x-Achse bei –4, einem Punkt, der dem Abstand zwischen der Polfläche der Schließspule und dem Punkt in der Mitte zwischen den Polflächen der Öffnungsspule und der Schließspule entspricht. Die x-Achse endet bei 4, einem Punkt, der dem Abstand zwischen der Polfläche der Öffnungsspule und dem Punkt in der Mitte zwischen den Polflächen der Öffnungsspule und der Schließspule entspricht. Der Nullpunkt der x-Achse repräsentiert die Position, wo sich die Ankerplatte in der Mitte zwischen den Polflächen der Öffnungsspule und der Schließspule befindet.
Die y-Achse repräsentiert die Kraft, die auf den Ventilanker wirkt (magnetisch und/oder mechanisch). Die aufgetragenen Daten zeigen die Beziehung zwischen der Ankerstellung und den auf den Anker wirkenden Kräften.
Der Bereich des Ventilspiels zwischen der Position –4 der x-Achse und der vertikalen Spiellinie 1101 repräsentiert den Betrag des Ventilspiels zwischen dem Ventilaktuatoranker und dem Ventilschaft, in diesem einen Beispiel 0,3 mm.
Die Kurven 1108, 1109, 1111 und 1112 repräsentieren die auf einen nicht permanentmagnetischen Anker wirkende Magnetkraft in Abhängigkeit vom Abstand der Ankerplatte von den jeweiligen Spulenpolflächen bei unterschiedlichen konstanten Stromstärken. Die Figur zeigt, dass die Magnetkraft zunimmt, wenn sich die Ankerplatte der Polfläche nähert, und abnimmt, wenn sich die Ankerplatte der Nullstellung nähert.
Ausgehend von der linken Seite der Graphik in der Position –4 fällt die Ventilfederkraftkurve 1106 in Abhängigkeit von der Federkonstante der Ventilöffnungsfeder 201 ab bis zu der Ankerstellung, wo das gesamte Ventilspiel vollständig oder fast vollständig beseitigt ist (angedeutet durch die fast vertikale Linie 1104). Die erhöhte Änderungsgeschwindigkeit der Federkraft im Punkt 1104 kann als Hinweis dafür herangezogen werden, dass der Aktuatoranker und der Ventilschaft miteinander in Kontakt stehen (d.h. das System aus Anker und Öffnungsfeder wurde mit dem System aus Anker und Schließfeder verbunden, um ein einziges Feder/Masse-System zu bilden). Die Änderungsgeschwindigkeit der Federkraftkurve nimmt bei 1104 zu, weil die Feder 211 unter einer Vorspannung steht, die überwunden werden muss, bevor sich das Paar aus Anker und Ventil signifikant bewegt. Mit dieser Änderungsgeschwindigkeit der auf den Anker wirkenden Kraft kann der Punkt mit null Spiel ermittelt werden. Die fast vertikale Kraftlinie deutet eine geringe Änderung in der Ankerstellung relativ zu der signifikanteren Änderung der gesamten Federkraft an. Da die durch den Stromfluss in eine Aktuatorspule erzeugte elektromagnetische Kraft proportional zum Quadrat des Betrags der Stromstärke ist, kann die Änderung im Betrag der Stromstärke herangezogen werden, um eine Änderung in der auf den Aktuatoranker wirkenden Kraft zu ermitteln. Am Punkt mit null Spiel kann eine Änderung im Aktuatorspulenstrom die auf den Ventilaktuator wirkende Kraft auf der vertikalen Kraftlinie, Segment 1104 von 11, wo es wenig Bewegung in der Aktuatorstellung gibt, nach oben oder nach unten bewegen. Durch Überwachen der Änderung im Aktuatorstrom und der Änderung in der Aktuatorstellung kann der Punkt mit null Spiel ermittelt werden. Wenn sich zum Beispiel die auf den Aktuator wirkende Kraft in eine Richtung von links nach rechts in 11 bewegt und die Kraft von Segment 1102 zu Segment 1104 übergeht, wird eine ausgewählte Änderung im Spulenstrom eine geringe Änderung in der Ankerstellung produzieren. Die Beziehung zwischen dem Aktuatorspulenstrom und der Aktuatorankerstellung kann also herangezogen werden, um den Punkt mit null Spiel zu ermitteln. Nachdem die Federvorspannung überwunden ist, verläuft die Federkraftlinie dann durch die übrige Graphik mit einer anderen Neigung, die von den Federkonstanten der Öffnungs- und der Schließfeder abhängt.
12 zeigt eine Graphik der Phasenbeziehung eines elektromagnetisch betätigten Ventils während eines Öffnungs- und Schließzyklus. Die x-Achse repräsentiert die Ankerstellung, und die y-Achse repräsentiert die Ankergeschwindigkeit. Ausgehend von der linken Seite der Figur bewegt sich der Anker beim Öffnen eines elektromagnetisch betätigten Ventils in die Neutralstellung und nimmt an Geschwindigkeit zu. Wenn der Ankerschaft mit dem Ventilschaft kollidiert, kann es zu einer merklichen Änderung in der Ventilankergeschwindigkeit kommen, wie bei 1201 angedeutet. Die von dem Punkt des Aufpralls nach unten projizierte vertikale Linie soll den Punkt des Aufpralls, null Spiel 1203, relativ zu der Ankerstellung graphisch darstellen. Wenn sich die Ankerstellung auf der Öffnungskurve weiterbewegt, kann es zwischen dem Anker und dem Ventilschaft zu weiteren gedämpften Zusammenstößen kommen, die von dem Feder/Masse-System abhängig sind. Diese Zusammenstöße können bei der Ermittlung des Punkts mit null Spiel ignoriert werden, da sie stattfinden können, nachdem sich Ventil und Anker von dem Punkt mit null Spiel wegbewegt haben.
Wie es für einen Durchschnittsfachmann klar sein wird, können die in 9, 10a und 10b beschriebenen Routinen eine oder mehrere aus einer beliebigen Zahl von Verarbeitungsstrategien repräsentieren, wie zum Beispiel ereignisgesteuerte oder unterbrechungsgesteuerte Strategien, Multitasking, Multithreading und dergleichen. An sich können die verschiedenen dargestellten Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in manchen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die hierin beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern dient lediglich einer einfacheren Darstellung und Beschreibung. Wenngleich dies nicht explizit dargestellt ist, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass ein oder mehr der dargestellten Schritte oder Funktionen je nach der speziell verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden können.
Damit endet die Beschreibung. Bei ihrer Lektüre werden dem Fachmann viele Änderungen und Modifikationen in den Sinn kommen, ohne dabei vom Geist und vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel könnten auch I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10- und V12-Motoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffen arbeiten, die vorliegende Erfindung zu ihrem Vorteil nutzen.

Claims

Verfahren zum Steuern der Stellung eines Ventilaktuatorankers in Bezug auf einen Ventilschaft bei einem elektrisch betätigten Ventil, wobei das elektrisch betätigte Ventil in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors arbeitet und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Positionieren des Ventilaktuatorankers in einer Weise, dass der Anker nicht mit einer Magnetpolfläche in Kontakt steht, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Anker und dem Ventilschaft gesteuert wird; und Verändern der Ventilankerstellung während der anschließenden Zylindertakte.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Stellung des Ankers dergestalt ist, dass das elektrisch betätigte Ventil geschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Stellung des Ankers dergestalt ist, dass das elektrisch betätigte Ventil geöffnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Zwischenraum veränderlich ist und einen Abstand null umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ferner das elektrisch betätigte Ventil mindestens einmal zwischen den aufeinander folgenden Zylindertakten geöffnet wird, und bei dem der Zwischenraum ein im Wesentlichen konstanter Wert zwischen den Takten ist, während das elektrisch betätigte Ventil geschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem sich die Stellung während des Öffnens des elektrisch betätigten Ventils verändert, wenn sich ein Betriebszustand des Ventilaktuators verändert.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Betriebszustand des Ventilaktuators eine Strommenge ist, die mindestens einer Spule des elektrisch betätigten Ventils zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Betriebszustand des Ventilaktuators eine Stellung des Ventilaktuatorankers ist.
Verfahren zum Steuern einer Stellung eines Ventilaktuatorankers bei einem elektrisch betätigten Ventil, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Positionieren des Ventilaktuatorankers in einer ersten Stellung, wobei der Ventilaktuatoranker unter einem ersten Satz von Motorbetriebsbedingungen in einem Levitationsmodus betrieben wird; und Positionieren des Ventilaktuatorankers in einer zweiten Stellung, die von der ersten Stellung verschieden ist, wobei der Ventilaktuatoranker unter einem zweiten Satz von Motorbetriebsbedingungen in einem Levitationsmodus betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem mindestens die erste Stellung oder die zweite Stellung in einem nichtflüchtigen Direktzugriffsspeicher gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der erste Satz von Motorbetriebsbedingungen eine Temperatur eines Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem mindestens die erste Stellung oder die zweite Stellung in einem flüchtigen Direktzugriffsspeicher gespeichert wird.
Verfahren zum Steuern der Stellung eines Ventilaktuatorankers bei einem elektrisch betätigten Ventil, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: ein Ventilaktuatoranker wird in eine erste Stellung gebracht, wobei der Aktuatoranker so positioniert ist, dass der Anker nicht mit einem Ventilschaft oder einer Magnetpolfläche in Kontakt steht; und der Ventilaktuatoranker wird in eine zweite Stellung gebracht, die nicht mit einer Magnetpolfläche in Kontakt steht, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Anker und dem Ventilschaft gesteuert wird, ohne dass das elektrisch betätigte Ventil geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die zweite Stellung auf einem Betriebszustand eines Motors basiert.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Betriebszustand des Motors eine Temperatur des Motors ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem sich mindestens die erste oder die zweite Stellung verändert, wenn sich eine dem elektrisch betätigten Ventil zugeführte Strommenge verändert und wenn sich die Stellung des Ankers verändert.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem mindestens die erste oder die zweite Stellung eine Stellung mit null Spiel ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem mindestens die erste Stellung oder die zweite Stellung, wenigstens zum Teil, auf dem mindestens einer Spule eines Ventilaktuators während eines vorangegangenen Ventilöffnungs- oder -schließereignisses zugeführten Strom basiert.
System zum Steuern der Stellung eines Ventilaktuatorankers bei einem elektrisch betätigten Ventil, wobei das elektrisch betätigte Ventil in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors arbeitet und das System Folgendes umfasst: ein elektrisch betätigtes Ventil; und ein Steuergerät zum Positionieren des Ventilaktuatorankers in einer Weise, dass der Anker nicht mit einer Magnetpolfläche in Kontakt steht, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Anker und dem Ventilschaft gesteuert wird; und die Ventilankerstellung wird während eines Zylindertakts verändert, während das elektrisch betätigte Ventil geschlossen ist.
Maschinenlesbares Speichermedium mit darin gespeicherten Daten, die Anweisungen repräsentieren, die durch einen Computer ausgeführt werden können, um ein elektrisch betätigtes Ventil in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zu steuern, wobei das Speichermedium Folgendes umfasst: Anweisungen zum Positionieren des Ventilaktuatorankers in einer Weise, dass der Anker nicht mit einer Magnetpolfläche in Kontakt steht, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Anker und dem Ventilschaft gesteuert wird; und Anweisungen zum Verändern der Stellung des Ventilankers, wenn sich ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors verändert, während aufeinander folgender Zylindertakte.