DE102006024669B4 - Anordnung zur Ansteuerung mehrerer Aktoren - Google Patents

Anordnung zur Ansteuerung mehrerer Aktoren Download PDF

Info

Publication number
DE102006024669B4
DE102006024669B4 DE102006024669A DE102006024669A DE102006024669B4 DE 102006024669 B4 DE102006024669 B4 DE 102006024669B4 DE 102006024669 A DE102006024669 A DE 102006024669A DE 102006024669 A DE102006024669 A DE 102006024669A DE 102006024669 B4 DE102006024669 B4 DE 102006024669B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pulse
generation unit
actuators
control
pulse generation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102006024669A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006024669A1 (de
Inventor
Jürgen Schiemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102006024669A priority Critical patent/DE102006024669B4/de
Publication of DE102006024669A1 publication Critical patent/DE102006024669A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006024669B4 publication Critical patent/DE102006024669B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2201/00Electronic control systems; Apparatus or methods therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00Methods of operation using a variable valve timing mechanism

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Anordnung zur Ansteuerung mehrerer Aktoren (MV1, MV2), die jeweils mit mindestens einem Ansteuerpuls angesteuert werden, wobei eine zeitliche Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen für verschiedene Aktoren (MV1, MV2) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine erste Pulsgenerierungseinheit (67) sowie eine zweite Pulsgenerierungseinheit (81) mit mindestens einem Eingang und Ausgängen zum Ansteuern mindestens eines Teils der Aktoren (MV1, MV2) umfasst, wobei die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) über mindestens einen Triggerpuls der ersten Pulsgenerierungseinheit (67) angesteuert wird, wobei die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) Ansteuerpulse für mindestens einen Teil der Aktoren (MV1, MV2) anhand der zeitlichen Beziehung erzeugt, die zwischen diesen Ansteuerpulsen und/oder zwischen den Ansteuerpulsen und dem mindestens einen Triggerpuls besteht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ansteuerung mehrerer Aktoren, die jeweils mit mindestens einem Ansteuerpuls angesteuert werden, wobei eine zeitliche Beziehung zwischen den Ansteuerimpulsen für verschiedene Aktoren besteht, sowie ein Verfahren zur Ansteuerung mehrerer Aktoren.
  • Stand der Technik
  • Hintergrund der Erfindung sind Verfahren und Vorrichtungen für eine mehrkanalige Pulsgenerierung zur Kurbelwellenwinkel- oder zeitbezogenen Ansteuerung mehrerer Stellsysteme (Aktoren) bzw. deren Endstufen, wie beispielsweise Stellsysteme für Zündung, Einspritzung und variable Steuerung von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug.
  • Solche Systeme sowie Verfahren und Vorrichtungen für eine mehrkanalige Pulsgenerierung zur Ansteuerung solcher Systeme sind Stand der Technik und in diversen Ausführungen bekannt.
  • Die Erfindung hebt speziell ab auf Verbrennungsmotoren bzw. Kraftfahrzeuge mit einem hohen Ausrüstungsgrad im Hinblick auf die beispielhaft genannten Stellsysteme, beispielsweise Motoren, die mit einer nockenwellenfreien elektrohydraulischen Ventilsteuerung (EHVS) zur direkten Betätigung von Gaswechselventilen ausgerüstet sind.
  • Die grundsätzliche Ausführung eines EHVS-Systems sowie die mit seinem Einsatz in Verbrennungsmotoren verbundenen Vorteile in Bezug auf Verbrauch und Emissionen sind bekannt. Darüber hinaus sind Weiterentwicklungen des grundlegenden Systemkonzepts sowie Verfahren und Funktionen für den Betrieb resp. die Steuerung solcher Systeme beschrieben worden.
  • Der Verstellvorgang eines beispielhaften EHVS-Ventilstellers – siehe 1 – wird mittels hydraulischer Druckkraft bewirkt. Die Steuerung erfolgt mittels zweier elektrohydraulischer Steuerventile MV1 und MV2, von denen das erstere für die Steuerung des hochdruckseitigen Ölzuflusses beim Öffnen und das letztere für den Druckabbau beim Schließen des Stellers zuständig ist. Dieses Prinzip ermöglicht es, die Parameter "Öffnen", "Schließen" und "Hub" der Ventilbewegung beliebig und individuell für die so betätigten Gaswechselventile einzustellen.
  • Die Steuerventile MV1 und MV2 sind bei einem typischen bekannten Systemaufbau als 2/2-Ventile mit zwei Positionen und Anschlüssen gestaltet und elektromagnetisch angetrieben. Das Magnetventil MV1 ist stromlos geschlossen, MV2 stromlos offen.
  • Bei einem hohen Ausrüstungsgrad eines Verbrennungsmotors resp. Kraftfahrzeugs mit den genannten Stellsystemen und insbesondere bei Verwendung einer EHVS und Motoren mit größerer Anzahl von Arbeitszylindern ergibt sich die Notwendigkeit, eine sehr große Zahl von Ansteuersignalen zur Ansteuerung der entsprechenden großen Zahl von Aktoren zeitlich parallel und Schritt haltend mit der Abfolge der Arbeitsspiele des Motors bzw. der Arbeitszylinder des Motors erzeugen zu müssen. Beispielsweise werden zur Ansteuerung der Magnetventile MV1 und MV2 eines EHVS-Stellers zwei zeitlich parallele gepulste Ansteuersignale benötigt, die jeweils aus mindestens einem Einzelpuls bestehen. Beispielhaft ergibt dies bei einem Motor mit sechs Zylindern und vier Gaswechselventilen pro Zylinder eine Anzahl von 6 mal 4 mal 2, d.h. 48 unabhängigen (logischen) Ansteuerkanälen, wobei jeder Kanal nach Lage und Dauer variable Ansteuerpulse zur Ansteuerung eines spezifischen Magnetventils MV1 oder MV2 erzeugt.
  • Nach dem Stand der Technik bekannte Lösungen verwenden für die Zwecke der Ansteuerpulsgenerierung z. B. programmierbare Peripheriebausteine von Standardcontrollern für Motorsteuergeräte, wie beispielsweise eine "Time Processing Unit" (TPU) des Mikrocontrollers MPC555 des US-amerikanischen Herstellers Motorola, oder generische bzw. anwendungsspezifische Hardwarebausteine, die mit einer entsprechenden Anzahl paralleler Timer-Compare-Einheiten ausgerüstet sind. Hinzu kommt eine externe Triggerung in Abhängigkeit regelmäßiger Winkelinkremente der Kurbelwelle, wobei diese Triggerung z.B. von den mittels Induktivgeber oder Hall-Geber detektierten Zahnflanken eines Inkrementgeberrades ausgeht.
  • Aus der DE 199 38 749 A1 ist eine Anordnung zur Ansteuerung mehrerer, von Aufsetzreglern und zugeordneten Endstufen gebildeten Aktoren zur Betätigung von Gaswechselventilen bekannt, wobei die Aktoren jeweils mit einem Ansteuerimpuls angesteuert werden und eine zeitliche Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen für verschiedene Aktoren besteht.
  • Probleme des Standes der Technik
  • Diese bekannten Lösungen sind generell – und insbesondere in den genannten Beispielfällen – mit dem Nachteil hoher, oft mit der Zahl der Arbeitszylinder sprunghaft ansteigender Kosten behaftet. Die in obigem Beispielfall benötigten 48 Ansteuerkanäle der Magnetventile MV1 und MV2 sind z.B. bei einer nach dem Stand der Technik bekannten TPU-basierten Lösung, bei der jeder solche Ausgabekanal einen internen Kanal der TPU belegt, nicht mehr mit einem einzelnen Mikrocontroller machbar. Selbst eine prinzipiell verfügbare, kostspieligere Variante dieses Controllers mit drei TPU-Bausteinen "on-chip" reicht dafür nicht aus, so dass allein aus Gründen der benötigten TPU-Funktionalität bereits zwei Controller benötigt würden. Wenn die damit verbundenen hohen Kosten vermieden werden sollen, sind auf der anderen Seite funktionale Einschränkungen, z.B. durch eine parallele gleichartige Ansteuerung zweier Auslassventile eines Zylinders auf Basis eines einzelnen Ansteuerkanals, unvermeidlich.
  • Andererseits erweist sich auch die Alternative einer dedizierten Peripherie-Hardware im vorliegenden Fall als besonders aufwändig und kostspielig. Dafür ist insbesondere die benötigte Kurbelwinkel-abhängige Generierung von Pulsflanken ursächlich, die spezielle digitale Auswerteschaltungen bedingt und daher im typischen Falle eine Realisierung mittels einer digitalen Hardware erfordert, die neben den benötigten Kanälen zur Pulsgenerierung eine schaltungstechnisch mit diesen Kanälen verknüpfte digitale Geberradauswertung zur fortlaufenden Ermittlung der aktuellen Kurbelwellenposition enthält. Diese Hardware kann beispielsweise als ASIC oder mittels eines programmierbaren Gate-Arrays dargestellt werden, wobei eine sehr hohe Zahl von benötigten Kanälen solche Lösungen prinzipiell kostspielig werden lässt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Kurbelwellenwinkel- oder Zeit-bezogene Ansteuerung einer größeren Zahl von Aktoren, wie eingangs beispielhaft genannt, auf eine effizientere und gegenüber dem Stand der Technik kostengünstigere Weise darzustellen. Dabei sollen Möglichkeiten zum Einsparen von Ressourcen bei der Ansteuerpulsgenerierung genutzt werden, die der beschriebene Anwendungskontext bietet.
  • Vorteile der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zur Ansteuerung mehrerer Aktoren, die jeweils mit einem Ansteuerpuls oder einer Folge von Ansteuerpulsen angesteuert werden, wobei eine zeitliche Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen für verschiedene Aktoren besteht, wobei die Anordnung eine erste Pulsgenerierungseinheit sowie eine zweite Pulsgenerierungseinheit mit mindestens einem Eingang und Ausgängen für mindestens einen Teil der Aktoren umfasst, wobei die zweite Pulsgenerierungseinheit mit mindestens einem Triggerpuls von der ersten Pulsgenerierungseinheit angesteuert wird und ihrerseits Ansteuerpulse für mindestens einen Teil der Aktoren anhand der zeitlichen Beziehung erzeugt, die zwischen diesen Ansteuerpulsen untereinander und/oder zwischen diesen Ansteuerpulsen und dem mindestens einen Triggerpuls besteht. Die Aktoren können beliebige elektrisch angesteuerte Stellglieder bzw. deren Endstufen sein, beispielsweise elektrohydraulische Steuerventile, insbesondere Magnetventile, einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Pulsgenerierungseinheit einen Datenspeicher zur Ablage der zeitliche Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen verschiedener Aktoren und/oder der zeitlichen Beziehung zwischen diesen Ansteuerpulsen und dem mindestens einen Triggerpuls sowie eine Einrichtung zur Generierung der Ansteuerpulse aus dem mindestens einen Triggerpuls und der zeitlichen Beziehung zwischen den Pulsen umfasst. Unter Datenspeicher wird hier sowohl eine feste Kodierung in Hardware als auch ein beschreibbarer Datenspeicher verstanden.
  • Die zeitliche Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen verschiedener Aktoren kann durch die erfindungsgemäße Anordnung zur Ansteuerung der Aktoren fest vorgegeben sein, insbesondere wenn diese Beziehung fest in Hardware kodiert ist. Alternativ kann die zeitliche Beziehung zwischen den Pulsen verschiedener Aktoren im laufenden Betrieb der Anordnung veränderbar sein. Damit ist gemeint, dass z.B. ein Steuergerät und/oder eine Steuerungsfunktion die zeitliche Beziehung zwischen den Pulsen verschiedener Aktoren verändern kann, z.B. durch Verändern zugeordneter Werte in einem Register eines Prozessors oder von Speicherzellen eines Speichers der ersten und/oder der zweiten Pulsgenerierungseinheit.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Datenspeicher der ersten und/oder der zweiten Pulsgenerierungseinheit über einen Datenbus mit einem Steuergerät beziehungsweise einem Prozessor eines Steuergeräts verbunden ist und über diesen Datenbus beschreibbar ist.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Pulsgenerierungseinheit einen Zeitgeber umfasst. Der Zeitgeber (Timer) ermöglicht es der zweiten Pulsgenerierungseinheit, ohne äußere Zeitsignale beispielsweise eines übergeordneten Steuergerätes zu arbeiten und die zeitliche Beziehung zwischen den Pulsen verschiedener Aktoren selbständig herzustellen.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Pulsgenerierungseinheit über eine Daten- oder Signalleitung mit dem Steuergerät oder Prozessor eines Steuergeräts verbunden ist, auf dem eine Steuerungsfunktion ausgeführt wird, die für die Berechnung bzw. Vorgabe der Ansteuerungen der Aktoren zuständig ist. Über die Daten- bzw. Signalleitung kann die zweite Pulsgenerierungseinheit Rückmeldungen an das Steuergerät bzw. den Prozessor senden, beispielsweise auch in Form von Interrupts.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Ansteuerung mehrerer Aktoren, die jeweils mit mindestens einem Ansteuerpuls angesteuert werden, wobei eine zeitliche Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen für verschiedene Aktoren besteht, wobei die Ansteuerung über mindestens einen Triggerpuls einer ersten Pulsgenerierungseinheit am Eingang einer zweiten Pulsgenerierungseinheit erfolgt und die zweite Pulsgenerierungseinheit die Pulse an ihren Ausgängen für mindestens einen Teil der Aktoren anhand der zeitlichen Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen für die Aktoren und/oder zwischen den Ansteuerpulsen und dem mindestens einen Triggerpuls erzeugt.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Triggerpuls zur Ansteuerung der zweiten Pulsgenerierungseinheit als Differenz der Ansteuerpulse zweier Aktoren gebildet wird und die zweite Pulsgenerierungseinheit daraus die Ansteuerpulse der beiden Aktoren erzeugt. Durch die Differenzbildung werden die beiden zeitlich parallelen Ansteuerpulse gemultiplext, mit dem Vorteil, dass die für die Ansteuerung bestimmenden Signalflanken mittels eines einzigen Pulsgenerierungskanals der ersten Pulsgenerierungseinheit, beispielsweise einer genannten TPU, erzeugt werden können. Das anschließende Demultiplexen des Triggerpulses in der zweiten Pulsgenerierungseinheit ist sehr einfach realisierbar; es werden weder ein Timer noch andere aufwändige Ressourcen benötigt.
  • Bei der Anwendung dieses Verfahrens zur Ansteuerung der Steuerventile MV1 und MV2 eines genannten EHVS-Stellers werden die beiden Ansteuerpulse z.B. wie folgt generiert:
    • – eine erste Flanke des Triggerpulses erzeugt den Beginn eines Ansteuerpulses für ein zweites Steuerventil MV2,
    • – eine zweite Flanke des Triggerpulses erzeugt den Beginn eines Ansteuerpulses für ein erstes Steuerventil MV1,
    • – eine dritte Flanke des Triggerpulses erzeugt das Ende eines Ansteuerpulses für das erste Steuerventil MV1,
    • – eine vierte Flanke des Triggerpulses erzeugt das Ende eines Ansteuerpulses für das zweite Steuerventil MV2.
  • Mit dieser Kodierung können beide Steuerventile des EHVS-Stellers so angesteuert werden, dass das zugeordnete Gaswechselventil auf die einfachste Weise geöffnet und geschlossen werden kann, wobei Öffnungs- und Schließzeitpunkt sowie der Ventilhub durch die Flanken des Triggerpulses definiert werden und damit beliebig einstellbar sind.
  • Allgemein können das erfindungsgemäße Verfahren und eine geeignet gestaltete erfindungsgemäße Anordnung zur Ansteuersignalgenerierung auch für ein gestuftes Öffnen bzw. Schließen eines mittels EHVS betätigten Gaswechselventils verwendet werden.
  • Bei Aktoren, die zur Steuerung des Luft-, Kraftstoff- oder Zündpfads einer Brennkraftmaschine dienen, wird die Lage eines Ansteuerpulses im typischen Falle relativ zur Drehung der Kurbelwelle bestimmt. Beispielsweise wird ein Kurbelwellenwinkel bestimmt bzw. vorgegeben, an dem eine Pulsflanke, z.B. der Beginn oder das Ende eines Ansteuerpulses, erzeugt werden soll.
  • Die zeitliche Beziehung zwischen Ansteuerpulsen, die sich das erfindungsgemäße Verfahren der Pulsgenerierung zunutze macht, kann in diesen Fällen – alternativ und gleichbedeutend zu Zeitdifferenzen – auch durch Winkeldifferenzen beispielsweise zwischen Pulsflanken definiert sein, die sich auf den Drehwinkel der Kurbelwelle beziehen. Beispielsweise kann der Beginn eines zweiten Pulses um eine bestimmte Zeitspanne oder Winkeldifferenz gegenüber dem Beginn eines ersten Pulses verschoben sein. Zeit- und Winkeldifferenz sind dabei mittels der Motordrehzahl ineinander umrechenbar. Die Zeitspanne oder Winkeldifferenz kann, ebenso wie die Lage oder Dauer einzelner Ansteuerpulse, von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel neu bestimmt bzw. verändert werden, z.B. in Abhängigkeit sich ändernder Betriebsbedingungen des Motors.
  • Bei solchen Anwendungen wie z.B. einem EHVS-System liegt ein wesentlicher Nutzen der Erfindung darin, dass die Anzahl der Pulsgenerierungskanäle verringert bzw. minimiert wird, die zur Erzeugung winkelbezogener Pulsflanken benötigt werden. Solche Kanäle, die beispielsweise mittels einer oben erwähnten TPU realisiert werden können, sind relativ aufwändig und somit teuer bzw. nur in begrenzter Zahl verfügbar.
  • So ermöglicht die Erfindung, die zeitlich parallelen Ansteuerpulse der beiden Steuerventile MV1 und MV2 eines EHVS-Stellers auf der Basis eines einzigen Ausgabekanals zur – in Bezug auf den Pulsbeginn – winkelbezogenen Pulsgenerierung zu erzeugen, wobei dieser Kanal, beispielsweise ein TPU-Kanal, in einer der möglichen Ausführungen der Erfindung einen Ansteuerpuls für das Steuerventil MV2 direkt ausgibt, der zugleich auch als Triggerpuls einer zweiten Pulsgenerierungseinheit dient, welche die Ansteuerung des anderen Steuerventils MV1 erzeugt. Die zweite Einheit kann sehr einfach mittels eines Timers realisiert werden.
  • In einem weiteren Beispiel kann bei einem Motor mit direkter Einbringung des Kraftstoffes in den Brennraum, der nach einem fremdgezündeten geschichteten Brennverfahren betrieben wird, die Ansteuerung des Einspritzventils und der Zündkerze sowie ggf. eines Messkanals der Klopferkennung eines jeweiligen Arbeitszylinders erfindungsgemäß auf der Basis eines einzigen winkelbezogenen Ausgabekanals dargestellt werden. In diesem Fall beruht die gute Anwendbarkeit der Erfindung auf der Tatsache, dass der Kraftstoff im Kompressionstakt eines Arbeitszylinders kurz vor der Zündung zugemessen wird, von der Dauer her ggf. auch überlappend mit der Zündung, und dass sich ein Messfenster der Klopferkennung in enger zeitlicher Folge an den Zündimpuls anschließt.
  • Auch bei Saugrohreinspritzung und/oder bei mehrfacher Kraftstoffeinspritzung innerhalb eines Arbeitsspiels kann die Ansteuerung von Einspritz- und/oder Zündorgan und/oder eines Messkanals der Klopferkennung vorteilhaft mithilfe der Erfindung realisiert werden.
  • Weitere Anwendungen sowie Kombinationen der genannten Beispiele sind möglich, bei denen auch ein höherer Grad des Ansteuermultiplex darstellbar ist, d.h. eine größere Zahl von weiteren Ansteuerpulsen, die mittelbar auf Basis eines einzigen winkelbezogenen Pulsausgabekanals resp. eines von ihm erzeugten ersten Ansteuerpulses oder Triggerpulses erzeugt werden.
  • So ermöglicht es die Erfindung, die komplexe Steuerelektronik eines mit elektronischen Stellsystemen hoch ausgerüsteten Verbrennungsmotors in besonders vorteilhafter Weise in eine Vor-Ort-Elektronik, die am Motor und/oder an den Stellsystemen angebaut ist, und ein Wegbau-Steuergerät aufzuteilen. Die Vor-Ort-Elektronik enthält mindestens einen Teil der Endstufen der Stellsysteme und die zweite Stufe einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Ansteuersignalgenerierung. Im Wegbau-Steuergerät sind Funktionen zur Signalerfassung – beispiels weise für Kurbelwellenwinkel und Motortemperatur – und zur Berechnung der Steuerbefehle sowie die Funktionen einer erfindungsgemäßen ersten Pulsgenerierungseinheit realisiert, die für eine Mehrzahl oder die Gesamtheit der elektronischen Stellsysteme des Verbrennungsmotors – beispielsweise Zündung, Einspritzung und Gaswechselventil-Steuerung – benötigt werden.
  • Bei dieser Lösung sind Wegbau-Steuergerät und Vor-Ort-Elektronik über einen Kabelbaum verbunden, der insbesondere die Ausgabepulse der ersten Pulsgenerierungseinheit überträgt. Erfindungsgemäß ist dabei die Anzahl der Ausgabekanäle für Triggerpulse gegenüber der Anzahl der Aktoren deutlich reduziert. Da zudem nur eine geringe elektrische Leistung übertragen werden muss, wird der Kabelbaum gegenüber bekannten Lösungen deutlich kleiner, leichter und kostengünstiger. Zusätzlich ist beispielsweise eine serielle Busverbindung vorgesehen, die es ermöglicht, erfindungsgemäß benötigte Daten an die Vor-Ort-Elektronik bzw. an eine darin enthaltene zweite Pulsgenerierungseinheit zu übermitteln.
  • Bei einer sehr hohen Zahl von anzusteuernden Stellsystemen bzw. Aktoren sind die Auslagerung der Endstufen und die insbesondere vermöge der vorliegenden Erfindung deutlich reduzierte Zahl von Signalleitungen des Kabelbaums der Schlüssel für eine erfolgreiche und in punkto Kosten und Bauraum vorteilhafte Integration fast der gesamten Steuerungsfunktionalität in einem einzigen Steuergerät. Dieses Steuergerät kann als Wegbau-Steuergerät an einer bzgl. Montage und Packaging günstigen und z.B. besonders geschützten Stelle angebracht werden.
  • Die Vor-Ort-Elektronik bietet neben kurzen Signalwegen zwischen Endstufen und Aktoren bei der genannten erfindungsgemäßen Ausführung den Vorteil besonderer Einfachheit. Beispielsweise wird keine Auswertung des Kurbelwellensignals benötigt. Somit sind sehr kostengünstige Realisierungen dieser Elektronik beispielsweise als ASIC möglich.
  • Bei der beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung ist es insbesondere möglich, die Vor-Ort-Elektronik in Module aufzuteilen, die einzelnen Aktoren oder Stellsystemen zugeordnet sind, beispielsweise auch mit letzteren in Form von mechatronischen Einheiten zusammengebaut sind. Dies ist vorteilhaft für Fertigung, Montage, Wartung und Reparatur der Systeme.
  • Die großen Vorteile des Erfindung gegenüber dem Stand der Technik liegen auf der Hand: zum einen die erzielbare erhebliche Kostenersparnis beim Elektroniksystem, die Vermeidung von ggf. sonst hinzunehmenden Funktionseinschränkungen, sowie die ebenfalls mit nennbaren Kos tenvorteilen verbundene Höherintegration des Elektroniksystems sowohl im Hinblick auf die Zahl einzelner Steuergeräte – z.B. Zusammenfassung mehrerer Steuergeräte – als auch im Hinblick auf den Grad bzw. Umfang einer Zusammenfassung einzelner Ausgabefunktionen in hoch integrierten Bausteinen einer dedizierten digitalen Peripheriehardware.
  • Zeichnungen
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines elektrohydraulischen Stellers (EHVS-Steller),
  • 2 Ansteuerpulse der Steuerventile MV und MV2 eines EHVS-Stellers einschließlich eines Differenzpulses MV2-MV1 für den Fall einer einmaligen Ansteuerung,
  • 3 Ansteuerpulse der Steuerventile MV1 und MV2 für den Fall eines einmaligen Öffnens eines Gaswechselventils mit gestuftem Öffnungsverlauf (zwei Teilhübe),
  • 4 Ansteuerpulse der Steuerventile MV1 und MV2 für den Fall eines zweimaligen Öffnens eines Gaswechselventils ohne Stufung der Öffnungsverläufe,
  • 5 ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Realisierung der elektronischen Steuerung eines EHVS-Ventilstellers beschreibt (Stand der Technik),
  • 6 ein Blockschaltbild, das ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen zweistufigen Pulsgenerierung für die Ansteuerung der Steuerventile MV1 und MV2 eines EHVS-Ventilstellers beschreibt,
  • 7 ein Blockschaltbild, das ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen zweistufigen Pulsgenerierung für die Ansteuerung der Steuerventile MV1 und MV2 eines EHVS-Ventilstellers beschreibt,
  • 8 ein Blockschaltbild, das ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen zweistufigen Pulsgenerierung für die Ansteuerung der Steuerventile MV1 und MV2 eines EHVS-Ventilstellers beschreibt,
  • 9 ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Ausführung eines Pulsausgabekanals in der TU (Funktionsmodul 83) beschreibt,
  • 10 einen Zustandsautomat, der eine beispielhafte Ausführung einer Ablaufsteuerung (Funktionsmodul 92) eines Pulsausgabekanals in der TU beschreibt,
  • 11 ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Ausführung eines Funktionsmoduls zur Generierung eines IR_C-Interrupts beschreibt,
  • 12a ein Funktionsmodul zur Pulsflankenerkennung und Eventgenerierung, das die Teilmodule 110 bzw. 150 für die ansteigende bzw. abfallende Flanke eines MV2-Pulses zusammenfasst,
  • 12b einen Zustandsautomat, der eine beispielhafte Ausführung eines Funktionsmoduls nach 12a beschreibt.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist ein bekanntes Ausführungsbeispiel einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung (EHVS) schematisch dargestellt, auf dessen Grundlage die erfindungsgemäße zweistufige Generierung von Ansteuersignalen ausgeführt werden soll. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese beispielhafte Anwendung beschränkt.
  • Der in 1 gezeigte Steller 30 dient beispielhaft zur Betätigung eines Gaswechselventils 1 einer Brennkraftmaschine. Dieses kann sowohl als Einlassventil als auch als Auslassventil ausgeführt sein. Wenn das Gaswechselventil 1 geschlossen ist, liegt es auf einem Ventilsitz 2 auf.
  • Betätigt wird das Gaswechselventil 1 durch einen hydraulischen Arbeitszylinder 3, der die zentrale mechanisch-hydraulische Komponente eines elektrohydraulischen Stellers 30 darstellt. Im Weiteren umfasst der in 1 beispielhaft gezeigte Steller 30 ein erstes Steuerventil MV1 und ein zweites Steuerventil MV2, hydraulische Leitungen 11 sowie 19a und 19b, eine Ventilbremse 29 und ein optionales Rückschlagventil RV1. Die genannten Komponenten sind in typischen Ausführungen eines Stellers 30 in einer baulichen Einheit integriert.
  • Die Steuerventile MV1 und MV2 werden elektrisch angesteuert, d.h. durch Bestromung beispielsweise einer Spule – im Falle eines elektromagnetischen Antriebs – geöffnet bzw. ge schlossen. Die Steuerventile können jeweils elektrische Endstufen aufweisen, so dass die elektrischen Ansteuersignale eine geringe elektrische Leistung haben können.
  • Der Arbeitszylinder 3 ist als Differentialzylinder mit einem Kolben 5 ausgebildet, der eine größere obere Wirkfläche Aob und eine kleinere untere Wirkfläche Aunt hat. Die obere Wirkfläche begrenzt einen ersten Arbeitsraum 7 und die untere Wirkfläche Aunt einen zweiten Arbeitsraum 9 des Arbeitszylinders 3. Beide Arbeitsräume werden von einer Speiseleitung 11, welche sich aus den Abschnitten 11a, 11b und 11c zusammensetzt, mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid, wie zum Beispiel Hydrauliköl, versorgt. Zu diesem Zweck ist der Arbeitszylinder 3 hochdruckseitig über die Speiseleitung 11 und erstes Rückschlagventil RV1 mit einem Hochdruckspeicher 13 hydraulisch verbunden, der von einer Hochdruckpumpe 17 gespeist wird.
  • In dem Abschnitt 11b der Speiseleitung 11, welcher den zweiten Arbeitsraum 9 und den ersten Arbeitsraum 7 verbindet, ist das erste Steuerventil MV1 angeordnet. In dem in 1 dargestellten Schaltzustand ist es geschlossen und stromlos.
  • Das Hydraulikfluid im ersten Arbeitsraum 7 kann über eine im Abschnitt 19c drucklose oder mit niedrigem Standdruck beaufschlagte Rücklaufleitung 19, welche sich aus den Abschnitten 19a, 19b und 19c zusammensetzt, abgeführt werden. In der Rücklaufleitung 19 ist das zweite Steuerventil MV2 angeordnet, welches in 1 geöffnet dargestellt ist. Das zweite Steuerventil MV2 ist vorteilhafterweise stromlos geöffnet.
  • Im zweiten Arbeitsraum 9 kann eine Schließfeder 27 vorgesehen sein, die das Gaswechselventil 1 bei drucklosem Arbeitszylinder 3 in die Schließstellung, das heißt in Anlage an den Ventilsitz 2 bringt beziehungsweise in dieser Stellung hält.
  • Weitere, hier nicht im Einzelnen genannte Ausgestaltungen des Arbeitszylinders 3 beziehungsweise Stellers 30 sind möglich und gleichermaßen geeignet für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Ansteuerung der Steuerventile MV1 und MV2.
  • Zwischen dem ersten Arbeitsraum 7 und dem zweiten Steuerventil MV2 ist eine hydraulische Bremseinrichtung 29 vorgesehen. Diese hydraulische Bremseinrichtung 29 arbeitet wie folgt:
    Wenn sich der Kolben 5 nach oben bewegt und infolgedessen das Volumen des ersten Arbeits raums 7 verkleinert wird, strömt das Hydraulikfluid aus dem ersten Arbeitsraum 7 durch den Abschnitt 19a der Rücklaufleitung 19 ab, so lange bis die Oberkante des Kolbens 5 den Abschnitt 19a der Rücklaufleitung 19 verschließt. Danach kann das Hydraulikfluid aus dem ersten Arbeitsraum 7 nur noch über die hydraulische Bremseinrichtung 29, welche im Wesentlichen aus einer Drossel besteht, abfließen. Durch deren im Vergleich zum Abschnitt 19a der Rücklaufleitung erhöhten Strömungswiderstand wird der Kolben 5 abgebremst, bevor das Gaswechselventil 1 auf dem Ventilsitz 2 auftrifft.
  • Im Hochdruckspeicher 13 sind ein Temperatursensor Trail und Drucksensor prail angeordnet, die über Signalleitungen mit einem Steuergerät 31 verbunden sind. Die Hochdruckpumpe 17 sowie die Steuerventile MV1 und MV2 sind ebenfalls über Signalleitungen mit dem Steuergerät 31 verbunden und werden von diesem angesteuert. Die Signalleitungen sind in 1 als gestrichelte Linien dargestellt.
  • Das Steuergerät 31 enthält einen Datenspeicher 33, eine zentrale Recheneinheit (CPU) 34 und eine Ein-/Ausgabeeinheit 35, z.B. eine weiter vorne genannte TPU. Diese beispielhafte Gliederung des Steuergeräts 31 erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit; sie dient vielmehr dazu, die in den weiteren Figuren referenzierten Komponenten des Elektroniksystems einzuführen. In einer möglichen Ausführung kann das Steuergerät 31 aus mehreren separaten Teilen bestehen (nicht dargestellt), die durch elektrische Leitungen oder Kommunikationskanäle verbunden sind und z.B. auch an einzelnen Stellern 30 angebaut sein können.
  • Zum Öffnen des Gaswechselventils 1 wird zunächst das zweite Steuerventil MV2 angesteuert und dadurch geschlossen. Anschließend wird das erste Steuerventil MV1 angesteuert und somit geöffnet. Dadurch findet ein Druckausgleich zwischen dem ersten Arbeitsraum 7 und dem zweiten Arbeitsraum 9 statt. Infolge dessen öffnet das Gaswechselventil 1, weil die vom ersten Arbeitsraum 7 mit Druck beaufschlagte Stirnfläche Aob des Kolbens 5 größer ist als die vom zweiten Arbeitsraum 9 mit Druck beaufschlagte Ringfläche Aunt des Kolbens 5.
  • Für die Steuerung des Öffnens des Gaswechselventils 1 und speziell des resultierenden Ventilhubs ist somit die Ansteuerung des ersten Steuerventils MV1 in zweierlei Hinsicht von großer Bedeutung: Zum ersten bestimmt der Ansteuerbeginn des Steuerventils MV1 den Beginn der Öffnungsbewegung des Gaswechselventils 1. Zum zweiten wird durch die Ansteuerdauer tm1 festgelegt, wie lange das erste Steuerventils MV1 geöffnet bleibt, woraus sich die Menge des vom Hochdruckspeicher 13 in den ersten Arbeitsraum 7 zufließenden Öls ergibt, die unmittelbar den Ventilhub bestimmt. Indem also das erste Steuerventil 1 zum richtigen Zeitpunkt wieder geschlossen wird, stellt sich der gewünschte Ventilhub des Gaswechselventils 1 ein.
  • Wenn das Gaswechselventil 1 weder geschlossen werden soll, wird die Ansteuerung des zweiten Steuerventil MV2 beendet und das Ventil dadurch geöffnet, so dass der Druck podr im ersten Arbeitsraum 7 zusammenbricht und die vom zweiten Arbeitsraum 9 auf den Kolben 5 ausgeübte hydraulische Kraft das Gaswechselventil 1 schließt. Indem die Ansteuerung des Steuerventils MV2 zum richtigen Zeitpunkt beendet wird, stellt sich der gewünschte Schließzeitpunkt des Gaswechselventils 1 ein.
  • In 2 sind Timing-Diagramme für die Ansteuerpulse der Steuerventile MV und MV2 eines EHVS-Stellers dargestellt, wobei der typische Fall einer Ansteuerung für ein einmaliges Öffnen des Stellers bzw. Gaswechselventils mit nicht gestuften Öffnungs- und Schließbewegungen beschrieben wird. Zusätzlich wird ein entsprechender "Differenzpuls" MV2-MV1 skizziert.
  • Der Ansteuerpuls 41 des Steuerventils MV2 beginnt beim Kurbelwinkel wbm2 und endet beim Kurbelwinkel wem2. Um eine vorgegebene Zeitspanne dtbm1, im typischen Fall ca. 1 bis 2 ms, nach dem Beginn der MV2-Ansteuerung beginnt der Ansteuerpuls 42 des Magnetventils MV1. Die Verzugszeit dtbm1 ist deshalb vorhanden, damit das angesteuert Steuerventil MV2 sicher geschlossen ist, bevor das Steuerventil MV1 bei einem Kurbelwinkel wbm1 zu öffnen beginnt und damit den Zufluss von Hydraulikfluid zum Arbeitszylinder 3 (siehe 1) und in der Folge den Öffnungsvorgang des Stellers einleitet. Die Menge des zufließenden Öls und damit der Öffnungshub des EHVS-Stellers wird durch die Dauer tm1 des Ansteuerpulses 42 bestimmt.
  • Bei der Steuerung des EHVS-Stellers wird der Öffnungsbeginn als Steuergröße vorgegeben. Daraus berechnet eine dafür zuständige Steuerungsfunktion in der elektronischen Steuereinheit 31 (1) zunächst den Kurbelwellenwinkel wbm1, an dem die Ansteuerung des Steuerventils MV1 beginnen muss, um den gewünschten Öffnungsbeginn des Stellers zu erhalten. In einem zweiten Schritt berechnet die Steuerungsfunktion aus der Zeitspanne dtbm1 die zugehörige Winkeldifferenz dwbm1 = wbm1 – wbm2 durch Multiplikation mit der aktuellen Drehzahl nmot der Kurbelwelle. In einem dritten Schritt bestimmt sie gemäß wbm2 = wbm1 – dwbm1 den Beginn wbm2 des MV2-Pulses 41, mit dem die ganze Ansteuersequenz beginnt.
  • Der in 2 des Weiteren dargestellte Differenzpuls 43 ist für den typischen Fall definiert, dass der MV1-Puls 42 vor dem MV2-Puls 41 endet. Somit zerfällt ein solcher Differenzpuls, wie in 2 gezeigt, in einen ersten Teilpuls 43a und einen zweiten Teilpuls 43b. Wesentlich für die weiter unten betrachteten Zwecke ist die Beobachtung, dass beide Teilinformationen 41 und 42 aus dem Differenzpuls 43 unmittelbar zurück gewonnen werden können, der MV2-Puls 41 als "Einhüllende" und der MV1-Puls 42 als "invertierte Lücke".
  • 3 zeigt beispielhaft die Ansteuerpulse der Steuerventile MV1 und MV2 für den Fall eines einmaligen Öffnens eines Gaswechselventils bei einem mittels zweier abgesetzter Teilhübe gestuftem Öffnungsverlauf. Die MV2-Ansteuerung 41 bleibt gegenüber 2 unverändert. Die Ansteuerung des Magnetventils MV1 hingegen zeigt zwei einzelne Pulse 42a und 42b, mit Pulsdauern tm1_l resp. tm1_2, welche die Höhe des ersten bzw. zweiten Teilhubs des Gaswechselventils bestimmen. Der erste Puls 42a weist wieder die bereits beschriebene Zeitverzögerung dtbm1 gegenüber dem Beginn des MV2-Pulses 41 auf. Zusätzlich tritt eine Zeitdifferenz dtbm1_2 auf, die den zeitlichen Abstand der Pulse 42a und 42b definiert. Alternativ kann der Beginn des zweiten Pulses 42b auch durch eine Winkelmarke wbm1_2 festgelegt werden. Der Zusammenhang von zeit- und winkelbasierter Beschreibung ist durch die Umrechnung tm1_l + dtbm1_2 = (wbm1_2 – wbm1)/nmot gegeben, mit der Motordrehzahl nmot. Bei den später beschriebenen vorteilhaften Ausführungen der vorliegenden Erfindung wird die zeitbasierte Betrachtungsweise, d.h. die Verzugszeit dtbm1_2 verwendet.
  • 4 zeigt das Timing der Ansteuerpulse der Steuerventile MV1 und MV2 für den Fall eines zweimaligen Öffnens eines GWV ohne Stufung der Öffnungsverläufe. Im Wesentlichen ergibt sich dieser Fall durch Hintereinanderreihung zweier Teilschemata gemäß 2: Das MV2 wird zweimal hintereinander, mit den Einzelpulsen 41a und 41b, angesteuert, wobei in jeder der beiden Phasen eine einmalige Ansteuerung des MV1 erfolgt, wie mit den Kurven 42a und 42b in 4 angezeigt wird. Die Bezeichnungen der Winkel wbm2, wem2 und wbm1 sowie der Zeitspannen dtbm1 und tm1 werden für die Pulse 41a bzw. 42a, die der Ansteuerung eines ersten Öffnens des EHVS-Stellers dienen, in gleicher Weise verwendet wie für die Pulse 41 und 42 in 2. Ebenso werden mit versehene Bezeichner analog für die Winkel und Zeitgrößen bei den Pulsen 41b und 42b verwendet, mit denen ein zweites Öffnen des EHVS-Stellers angesteuert wird. Für die Zeitspanne zwischen dem Ende der MV2-Ansteuerung des ersten und dem Beginn der MV2-Ansteuerung des zweiten Öffnens wird die Größe dtbm2 eingeführt.
  • In direkter Verallgemeinerung der Timing-Diagramme aus 3 und 4 können weitere Ansteuerschemata und deren entsprechende Steuergrößen abgeleitet werden, beispielsweise für einen mit mehr als 2 Teilhüben gestuften bzw. mit mehr als zwei Öffnungsphasen des Steuerventils MV1 gesteuerten Öffnungsverlauf eines Gaswechselventils, für das mehr als zweimalige Öffnen eines Gaswechselventils im Arbeitsspiel oder für Kombinationen dieser Fälle.
  • 5 zeigt ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte, nach dem Stand der Technik bekannte Realisierung eines Steuergeräts einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung EHVS beschreibt, wie es in 1 mit Bezugsziffer 31 auftritt. Darin sind Steuerungsfunktionen 50 für die Ventilparameter Öffnen, Hub und Schließen eines mittels EHVS betätigten Gaswechselventils als Programme auf einer CPU 51 realisiert. Die Steuerungsfunktionen verarbeiten die Signale eines Gebers 55 für die Öltemperatur und eines Gebers 56 für den Öldruck in einem Hochdruckspeicher 13, 1. Darüber hinaus verarbeiten die Steuerungsfunktionen 50 weitere Information, z.B. die Kurbelwellendrehzahl nmot. Diese wird von einer Funktion 62 geliefert, die auf einer Zeitverarbeitungseinheit (Time Processing Unit; abgekürzt TPU) 60 realisiert ist.
  • Die TPU 60 mit den darin implementierten Funktionen zur Geberradaufbereitung und zur Pulsgenerierung kann als eine beispielhafte Realisierung einer Ein-/Ausgabeeinheit 35 gemäß 1 betrachtet werden. Die Funktionseinheit Geberradaufbereitung gliedert sich in die eng gekoppelten Funktionsmodule 62 zur Drehzahlaufbereitung und 61 zur Winkelaufbereitung. In beiden Funktionen wird das Signal eines Gebers 63 für die Winkelstellung einer Kurbelwelle verarbeitet. Der Geber kann beispielhaft als ein nach dem Stand der Technik bekannter Induktivgeber ausgeführt sein, der die Zähne eines Inkrementgeberrades auf der Kurbelwelle detektiert. Funktion 62 berechnet aus den zeitlichen Abständen der Zahnflanken die Drehzahl nmot.
  • Funktion 61 bestimmt den aktuellen Kurbelwellenwinkel φKW, der beispielhaft auf den Zünd-OT eines Zylinders mit 0° bezogen und mit einer Periodizität von 720° angegeben werden soll. Diese Periode entspricht der Länge des Arbeitsspiels eines nach dem 4-Takt-Prinzip arbeitenden Verbrennungsmotors.
  • Die Kenntnis des Kurbelwellenwinkels φKW dient dazu, winkelbezogene Pulse, d.h. Pulse, die bei vorgegebenen Kurbelwellenwinkeln beginnen und/oder enden, zu erzeugen. Dieses ist die Aufgabe der Pulsgenerierungseinheit 67, die im betrachteten Beispielfall die Ansteuerpulse für die Steuerventile MV1 und MV2 als Aktoren eines EHVS-Stellers generiert und dabei die Aufträge der Steuerungsfunktionen 50 umsetzt. Die Aktoren umfassen eine Endstufe (Treiber), die hier nicht separat dargestellt ist. Die Aufträge an die Pulsgenerierungseinheit 67 seien beispielhaft gemäß den Ansteuerschemata aus 2 durch die Vorgabewerte wbm1 und tm1 für einen MV1-Puls bzw. wbm2 und wem2 für einen MV2-Puls charakterisiert. Ein entsprechender Pulsausgabekanal 71 zur Ansteuerung eines Aktors MV2 erzeugt also einen Puls, der beim Winkel wbm2 beginnt und beim Winkel wem2 endet. Der von einem Kanal 70 erzeugte Ansteuerpuls eines zugehörigen Aktors MV1 beginnt bei einem Winkel wbm1, wobei, wie oben ausgeführt, zwischen wbm2 und wbm1 eine festgelegte Zeitspanne dtbm1 vergeht, und hat die Zeitdauer tm1, die auf der Basis eines Timers (Zeitgeber) 64 abgemessen wird.
  • Mittels der Ansteuerpulse der Kanäle 70 bzw. 71 werden die Endstufen 74 bzw. 75 der entsprechenden Steuerventile angesteuert.
  • Ausgehend von dem in 5 beispielhaft dargestellten Stand der Technik werden in 6, 7 und 8 vorteilhafte Realisierungen eines Steuergeräts eines EHVS-Ventilstellers einschließlich erfindungsgemäßer Vorrichtungen zur zweistufigen Generierung paralleler bzw. zeitversetzter Ansteuersignale beschrieben, wobei diese Vorrichtungen dazu dienen, eine erfindungsgemäße Ansteuerpulsgenerierung für die Steuerventile MV1 und MV2 als Aktoren zu realisieren. Die aus dem Blockschaltbild von 5 bekannten und bereits beschriebenen Elemente werden in den analog gestalteten Blockschaltbildern der 6 bis 8, soweit sie dort auftreten, mit den gleichen Bezugsziffern versehen. In den nachfolgenden Beschreibungen werden nur die neu hinzukommenden erfindungsgemäßen Erweiterungen und deren Funktion erläutert.
  • 6 zeigt ein Blockschaltbild, das ein erstes Ausführungsbeispiel der elektronischen Steuerung eines EHVS-Ventilstellers mit erfindungsgemäßer, zweistufig generierter Ansteuerung der Aktoren MV1 und MV2 beschreibt. In dieser Ausführung beschränkt sich die Funktion der Pulsgenerierungseinheit 67 auf der TPU 60 auf die Generierung der Ausgabepulse zur MV2-Ansteuerung. Ein von einem Pulsgenerierungskanal 71 erzeugter MV2-Puls, der auf einer Signalleitung an die zugeordnete Endstufe 75 ausgegeben wird, gelangt zusätzlich als Triggerpuls zu einer zweiten Pulsgenerierungseinheit 81, die als Teil einer Vorrichtung 80 dargestellt ist. Die Vorrichtung 80 wird Timing Unit oder kurz TU genannt. Die Pulsgenerierungseinheit 81 umfasst einen Datenspeicher, der zeitliche Beziehungen zwischen den Pulsen für die Aktoren enthält, beispielsweise in Form von Werten der in 2 bis 4 eingeführten Größen dtbm1, tm1_1, dtbm1_2 und tm1_2. Diese Werte können im speziellen Fall – beispielsweise dtbm1 – unveränderlich z.B. in einem ASIC oder ROM kodiert sein. Allgemein können sie – wie in der 6 angedeutet – von den Steuerungsfunktionen 50 von Fall zu Fall neu bestimmt und an die Pulsgenerierungseinheit 81 übermittelt werden. Dort werden die Werte in Registern bzw. RAM-Zellen gespeichert.
  • Ein entsprechender Kanal 83 der Pulsgenerierungseinheit 81 wird durch das Signal des TPU-Kanals 71 getriggert und erzeugt unter Verwendung eines Timers 82 einen entsprechenden MV1-Puls, der an die Endstufe 74 ausgegeben wird. Im gewählten Beispiel besteht er aus zwei Teilpulsen entsprechend der 3, dort 42a und 42b, und realisiert somit beispielsweise einen gestuften Öffnungsverlauf des GWV mit zwei Teilhüben. Der MV1-Puls beginnt um eine Zeitspanne dtbm1 versetzt nach dem MV2-Puls. Die Pulslängen der Teilpulse werden durch die Werte tm1_1 bzw. tm1_2 spezifiziert, das Intervall zwischen den Teilpulsen durch eine Zeitdauer dtbm1_2. Die entsprechenden Daten werden von den Steuerungsfunktionen 50 an die zweite Pulsgenerierungseinheit 81 übermittelt und in einen dem Pulsgenerierungskanal 83 zugeordneten Speicherbereich oder Registersatz (in 7 nicht gezeigt; siehe aber auch Bezugsziffern 94 bis 97 in 9) abgelegt. Die Übertragung der Daten erfolgt in zeitlichem Zusammenhang mit der Übertragung der Daten wbm2 und wem2 an die erste Pulsgenerierungseinheit 67, die den zugehörigen MV2-Ansteuerpuls spezifizieren. Die Übertragung kann auch häufiger geschehen, um aktualisierte Werte zu übermitteln, wenn sich die Drehzahl nmot verändert hat.
  • Mit der beschriebenen Lösung gelingt es, auf der Basis von nur einem "teuren" TPU-Kanal 71, der als winkelbezogener Pulsgenerierungskanal zur MV2-Ansteuerung konfiguriert ist, zwei Aktoren, nämlich die Steuerventile MV1 und MV2 bzw. deren Endstufen 75 und 74, anzusteuern. Zugleich wird mit dieser Lösung eine Möglichkeit aufgezeigt, beliebig geformte, d.h. gestufte Öffnungsverläufe von Gaswechselventilen auch dann darzustellen, wenn eine solche Funktion mit der ersten Pulsgenerierungseinheit 67 nicht oder nur mit höherem bzw. nicht vertretbarem Aufwand realisierbar ist. In der zweiten Pulsgenerierungseinheit 81 ist diese Funktionalität einfach darstellbar, was weiter unten noch genauer erläutert wird.
  • In 6 ist des Weiteren zwischen der Pulsgenerierungseinheit 81 und der CPU 51 eine Signalleitung zur Übermittlung eines Interrupts "IR_C" an die CPU dargestellt. Damit kann beispielsweise von einem Pulsgenerierungskanal 83 das Ende einer Auftragsbearbeitung, d.h. einer Pulsgenerierung, angezeigt werden, um die Übermittlung eines Folgeauftrags an den Kanal anzustoßen. Eine solche Lösung würde es ermöglichen, den in der Pulsgenerierungseinheit 81 entstehenden Bedarf an Registern zur Speicherung von Auftragsdaten zu verringern, indem z.B. die Auftragsdaten für Folgepulse, wie beispielsweise eine zweite Pulsdauer tm1_2, sukzessive nachgeladen werden.
  • Im hier betrachteten Ausführungsbeispiel soll der Interrupt IR_C stattdessen dazu verwendet werden, um beispielhaft ein Verfahren zum mehrfachen Öffnen eines Gaswechselventils im Arbeitsspiel gemäß 4 darzustellen, und zwar wiederum ohne Erweiterung der beschriebenen Basisfunktionalität der ersten Pulsgenerierungseinheit 67. Zu dem genannten Zweck zeigt ein von der Einheit 81 generierter IR_C-Interrupt das Ende eines MV2-Pulses, wie z.B. Puls 41a in 4, an, der vom TPU-Kanal 71 ausgegeben und in die Einheit 81 eingespeist wird.
  • Der IR_C-Interrupt soll in diesem Fall nur generiert werden, wenn tatsächlich ein Folgeauftrag, im Beispiel von 4 also die Generierung der Pulse 41b und 42b, ansteht. Zu diesem Zweck enthält ein Auftrag an die zweite Pulsgenerierungseinheit 81 neben Angaben über Beginn und Ende bzw. Dauer der zu erzeugenden MV1-Pulse noch eine boolesche Information IR_C_REQ, die anzeigt, ob ein Folgeauftrag ansteht resp. ob ein Interrupt IR_C generiert werden soll. Entsprechend ist in der Einheit 81 ein Bit-Register zur Speicherung der IR_C_REQ-Information enthalten, beispielsweise Register 142 in 11. Wenn in der Pulsgenerierungseinheit 81 das Ende eines MV2-Ansteuerpulses, z.B. Puls 41a in 4, detektiert wird und das IR_C_REQ-Bit gesetzt ist, sendet die Einheit einen IR_C-Interrupt an die CPU 51, was die Steuerungsprogramme 50 veranlasst, die Auftragsdaten wbm2' und wem2' der zweiten MV2-Ansteuerung 41b, siehe 4, an die Pulsgenerierungseinheit 67 sowie die entsprechenden Auftragsdaten dtbm1' usw. der zweiten MV1-Ansteuerung an die Pulsgenerierungseinheit 81 zu übermitteln.
  • Ergänzend sei angemerkt, dass die Pulsgenerierungs- bzw. Pulsausgabeeinheit 81 neben den bereits genannten Funktionen auch weitere Aufgaben übernehmen kann, beispielsweise eine Formung der Ausgabepulse, wenn Endstufen ein entsprechend komplexeres Ansteuermuster verlangen, oder eine Generierung separater Ansteuerpulse (Puls-Splitting) für high side – und low side – Schalter von boost – Endstufen. Auch ein adressgesteuertes Umsetzen bzw. Demultiplexen der Ausgabesignale eines Kanals, z.B. des Kanals 83, auf verschiedene Ausgänge zur wahlweisen Ansteuerung mehrerer Aktoren kann dort realisiert werden, siehe weiter unten.
  • Noch weitergehende Möglichkeiten zur Darstellung zusätzlicher Funktionalität in der Pulsgenerierungs- bzw. Pulsausgabeeinheit 81 eröffnen sich in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 7 als Blockschaltbild dargestellt ist. Dabei wird wieder der Anwendungsfall der elektronischen Steuerung eines EHVS-Ventilstellers zugrunde gelegt.
  • In 7 ist die Pulsgenerierungseinheit 81 gegenüber dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel dergestalt aufgerüstet, dass darin auch Ansteuerpulse für ein Magnetventil MV2 generiert werden. Analog zu 6 wird dabei in einer ersten Stufe von einem winkelbezogenen Pulsgenerierungskanal 71 der Einheit 67 auf der TPU 60 ein Triggerpuls erzeugt und in die zweite Pulsgenerierungseinheit 81 hineingeführt, wobei der Triggerpuls im speziellen Fall auch die Form einer MV2-Ansteuerpulses haben kann. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel von 6 besitzt die zweite Pulsgenerierungseinheit gemäß 7 nicht nur einen Kanal 83 zur Generierung der MV1-Ansteuerung, sondern auch einem Kanal 84 für die Ansteuerung eines betreffenden Aktors MV2. Alle oben genannten Möglichkeiten wie die zeitgesteuerte Generierung von Mehrfachpulsen, Puls-Formung, Puls-Splitting und adressgesteuertes Demultiplexen können in dieser Variante auch für die MV2-Ansteuerung vorgenommen werden, ohne dass die Funktionalität der TPU 60 dabei – in puncto Ressourcen und/oder Kosten – Grenzen setzt. Darüber hinaus können im zweiten Ausführungsbeispiel die Ausgabepulse der TPU-Kanäle, wie beispielsweise des Kanals 71, gemäß ihrer Funktion als reine Trigger-Pulse einfacher gestaltet sein als die Pulse zur MV2-Ansteuerung. Sie können z.B. eine feste Pulsdauer haben. Dadurch werden weitere TPU-Ressourcen eingespart.
  • Beispielhaft sei eine Generierung von Mehrfachansteuerungen genauer ausgeführt, die eine der erweiterten Anwendungsmöglichkeiten des zweiten Ausführungsbeispiels nach 7 darstellt. Für diesen Zweck werden die Folgepulse, z.B. 41a und 41b gemäß 4, vollständig im Zeitbereich beschrieben. Konkret bedeutet dies, dass der Beginn des MV2-Folgepulses 41b durch eine Verzugszeit dtbm2 nach dem Ende des ersten Pulses 41a festgelegt wird. Diese Zeitspanne wird beispielsweise von den Steuerungsprogrammen 50 aus dem Endewinkel wem2 des ersten und dem gewünschten Beginnwinkel wbm2' des zweiten MV2-Pulses unter Verwendung der aktuellen Drehzahl nmot bestimmt und zusammen mit den übrigen Auftragsdaten an die Einheit 81 übermittelt (in 7 nicht gezeigt).
  • Zwecks Generierung der Mehrfachansteuerung wird in diesem Beispiel am Ende der Generierung eines ersten MV2-Ansteuerpulses durch den Kanal 84 ein Intervall-Timer gesetzt, dessen Ablauf (timeout) nach einer Zeitspanne dtbm2 den Beginn des MV2-Folgepulses markiert. Konkret löst dieser Timeout die nachfolgende Generierung von Ausgabepulsen durch die Kanäle 83 und 84 zur Ansteuerung sowohl der MV1- wie der MV2-Endstufen für ein nachfolgendes zweites Öffnen des Gaswechselventils aus. Der Timeout des Intervall-Timers wirkt dabei als Trigger für die Generierung der Ansteuerung des zweiten Öffnens des Gaswechselventils, völlig analog wie das Ereignis "Pulsbeginn" des in die Einheit 81 hinein geführten Triggerpulses, das die Generierung der Ansteuerung der Aktoren MV1, MV2 für das erste Öffnen auslöst.
  • Zeitgleich mit dem Setzen des Intervall-Timers wird im betrachteten Beispiel ein IR_C-Interrupt von der TU 80 an die CPU 51 gesendet, der zum Nachladen der entsprechenden Auftragsdaten für die Pulsgenerierungskanäle 83 und 84 für das zweite Öffnen des Gaswechselventils führt. Wie in 7 angedeutet, kann dabei jeweils auch eine Mehrfachansteuerung des Aktors MV1 verwendet werden.
  • Zusammenfassend wird mit diesem Lösungsansatz auf der Grundlage des Ausführungsbeispiels gemäß 7 demonstriert, wie die Folgepulse für das mehrfache Öffnen eines Gaswechselventile komplett – d.h. sowohl für MV1 wie für MV2 – auf der TU 80 generiert werden können.
  • 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur zweistufigen Generierung paralleler bzw. zeitversetzter Ansteuerungen, wobei wieder beispielhaft die Ansteuerung der Steuerventile MV1 und MV2 eines EHVS-Stellers betrachtet wird. Dabei wird auf den einfachsten Fall einer Ansteuersequenz gemäß 2 Bezug genommen. In 8 ist ein Pulsgenerierungskanal 72 der Pulsgenerierungseinheit 67 derart ausgestaltet, dass er den in 2 dargestellten "Differenzpuls" zusammengehöriger MV2- und MV1-Ansteuerungen mit den Einzelpulsen 43a und 43b generiert und ausgibt. Der nachgeschalteten Ausgabeeinheit 81 auf der TU 80 verbleibt die sehr einfache Aufgabe, aus dem Differenzpuls die Ansteuerpulse für MV1 und MV2 zu dekodieren.
  • Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass die Realisierung der Einheit 81 besonders einfach und kostengünstig ist. Für den genannten Zweck benötigt die Einheit 81 nicht einmal einen Timer. In 8 ist angedeutet, dass die genannte sehr einfache Aufgabe der Ausgabeeinheit 81 sehr gut um die Zusatzfunktion eines adressgesteuerten Demultiplexens ergänzt werden kann. Zu diesem Zweck wird beispielhaft eine Adressinformation ADR_CHN vom Steuerpro gramm 50 an die Einheit 81 übergeben, die festlegt, welche Endstufen jeweils mit den von den Kanälen 83 bzw. 84 ausgegebenen Pulsen angesteuert werden sollen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird auf Seiten der TPU 60 ein sequentielles Multiplexen des Pulsgenerierungskanals 72 zugrunde gelegt. Zusammen mit dem nachgeschalteten adressgesteuerten Demultiplexen durch die Einheit 81 ermöglicht dieses Verfahren, die Zahl der benötigten "teuren" TPU-Kanäle zu reduzieren. Das Nachladen des Kanals 72 zum Zwecke des sequentiellen Multiplex kann wieder, wie schon beschrieben, mit dem Verfahren des IR_C-Interrupts und der IR_C_REQ-Anforderung durchgeführt werden, wobei das Verfahren in diesem Fall, siehe 8, wieder beispielhaft auf der Einheit 81 implementiert ist.
  • Mit den weiteren 9 bis 12 wird eine Implementierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 81 des ersten Ausführungsbeispiels nach 6 in größerem Detail beschrieben, wobei deren Funktion bereits weiter oben erläutert worden ist.
  • 9 zeigt ein Blockschaltbild, das in einem ersten, größeren Teildiagramm 90 eine beispielhafte Ausführung eines Pulsgenerierungskanals in der TU, d.h. eines Funktionsmoduls 83, beschreibt. In einem kleineren zweiten Teildiagramm 110 wird eine Hilfsfunktion zur Detektion des Flankenereignisses "ansteigende Flanke" des in die Einheit 81 als Triggerpuls hinein geführten MV2-Ansteuersignals dargestellt. Diese Hilfsfunktion besteht im Wesentlichen aus einem analogen Komparator 111, der das Ansteigen der Spannung U_ansteu_MV2 des genannten MV2-Ansteuersignals über das Niveau einer geeignet gewählten Schwelle U_schwelle detektiert. Dabei wird ein Ereignis E1 erzeugt und ausgegeben, das eine zentrale Steuerlogik oder Ablaufsteuerung 92 des entsprechenden Pulsgenerierungskanals 90 triggert.
  • Aufgabe der Ablaufsteuerung 92 ist es, die zeitgesteuerte Generierung eines entsprechenden MV1-Ansteuerpulses zu koordinieren. Das Modul 92 arbeitet zu diesem Zweck mit der Timer-Compare-Einheit 100 und der Ausgabeeinheit für die MV1-Ansteuerung 101 zusammen und greift des weiteren auf die Auftragsdaten zu, die vom Steuerprogramm 120 übermittelt und in einem als Array dt_array organisierten Registersatz 93 abgelegt werden. Gemäß dem in 6 betrachteten Beispiel des mit zwei Teilhüben gestuften Öffnungsverlaufs eines EHVS-Stellers resp. Gaswechselventils, siehe auch 3, enthält der Registerbereich 93 die Einzeldaten dtbm1 in Register 94, tm1_1 in Register 95, dtbm1_2 in Register 96 und tm1_2 in Register 96.
  • Die einzelnen Schritte bei der Pulsgenerierung und das Zusammenspiel der beteiligten Module werden nachfolgend unter Verweis auf 9 und 10 näher erläutert, wobei in 10 eine beispielhafte Ausführung der Ablaufsteuerung 92 des Pulsausgabekanals gemäß Diagramm 90 in Form eines Zustandsautomaten 122 dargestellt ist.
  • Gemäß 10 befindet sich die Ablaufsteuerung initial in einem Zustand 123, was durch einen frei von außen einlaufenden Pfeil 128 angedeutet ist. Der Zustand 123 wird durch den Wert Z = 0 eines Zustandszählers Z definiert. Daneben gibt es einen weiteren Zustand 125, der durch den Wert Z = 1 des Zustandszählers Z gekennzeichnet ist. Der Wert des Zustandszählers wird zugleich als Ausgabewert Y des Automaten bzw. des Funktionsmoduls 92 ausgegeben. Wie in 9 zu sehen ist, steuert der Ausgabewert Y einen Schalter 103 in der Ausgabeeinheit 101 in der Weise, dass bei Y = 0 der Spannungswert U_ansteu_MV1 des ausgegebenen MV1-Ansteuerpulses auf dem Basispegel U_low und bei Y = 1 auf U_high liegt.
  • Mit dem Eintreffen des Ereignisses E1, d.h. dem Beginn der MV2-Ansteuerung, wird eine Aktion 133 des Automaten 122 ausgeführt, bei der kein Zustandswechsel erfolgt. Gemäß der in Pseudocode beschriebenen Aktion 133 liest die Ablaufsteuerung 92 den Inhalt dtbm1 des Registers dt_array[0], 94, und prüft, ob dieser einen gültigen Wert, d.h. einen Wert ungleich "nil" hat, wobei "nil" hier und im folgenden für einen Wert steht, der anzeigt, dass kein Auftrag vorliegt resp. keine Aktion erfolgen soll. Danach wird der "Timer" 100 mit dem Timout-Wert dtbm1 geladen, sofern dieser gültig ist. Konkret liest dabei die Ablaufsteuerung 92 in dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel den aktuellen Wert t_Timer eines freilaufenden heraufzählenden Timers, z.B. Timer 82 in 6, addiert dtbm1 und schreibt die Summe als Wert value in das Compare-Register 98. Des weiteren setzt die Ablaufsteuerung 92 gemäß Aktion 133 einen internen Array-Zeiger pos auf den Wert 1. Er markiert damit das folgende Register dt_array[1], 95, das die Dauer tm1_1 eines ersten MV1-Pulses enthält.
  • Mit dem Laden des Registers 98 ist die Einheit 100 resp. der darin enthaltene Vergleicher 99 aktiviert. Wenn der Vergleicher 99 den Timeout-Fall detektiert, d.h. t_Timer übersteigt den Vergleichswert value, dann wird ein zweites Ereignis E2 generiert und an die Ablaufsteuerung 92 gesendet. Gemäß 10 führt dies zum Übergang 135 in den Zustand Z = 1. Wie bereits beschrieben, bedeutet das zugleich den Beginn eines MV1-Ansteuerpulses, den die Einheit 101 ausgibt. Die Aktion beim Übergang 135 ist klar: Laden des "Timers" 100 mit dem neuen Timeout-Wert tm1_1 aus dem Register dt_array[1] und erneutes Weiterzählen des pos-Zeigers.
  • Mit dem nachfolgenden Timeout nach einem Zeitintervall tm1_1, und dem zugehörigen weiteren Ereignis E2, wird der folgende Übergang 137 des Automaten 122 der Ablaufsteuerung 92 getriggert, der in den Zustand Z = 0 zurückführt. Damit ist zugleich auch der erste MV1-Puls nach der gewünschten Dauer tm1_1 beendet. Die Aktion des Übergangs 137 beinhaltet zunächst die Prüfung, ob der Inhalt des Registers dt_array[2], 96, einen gültigen Wert dtbm1_2 hat und folglich ein Folgepuls zu generieren ist. In diesem Fall wird erneut die Timer-Compare-Einheit 100 geladen und pos inkrementiert. Mit dem nächsten Timeout-Ereignis E2 nach der gewünschten Zeitspanne dtbm1_2 wird erneut der Übergang 135 der Automaten 122 durchlaufen, dabei der Timer 100 mit dem Timeout-Wert tm1_2 aus Register 97 geladen und zugleich der Ausgabewert Y auf 1 gesetzt, was zum Umschalten des Schalters 103 führt und die Ausgabe des Folgepulses durch die Einheit 101 bewirkt. Nach einem weiteren Timeout, d.h. einem weiteren Ereignis E2, ist in diesem Beispielfall die Generierung der MV1-Ansteuerung beendet. Dabei sei hilfsweise angenommen, dass dt_array[4] = nil gilt und dies mit der Setzung "value = nil" dazu führt, dass der Timer 100 nicht (gültig) gesetzt bzw. gestoppt ist. Damit ist die beispielhafte Implementierung eines Pulsgenerierungskanals 83 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 6 in Form einer funktionalen Beschreibung anhand der 9 und 10 vollständig beschrieben.
  • Die folgende 11 zeigt ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Ausführung eines Funktionsmoduls 140 zur Generierung eines IR_C-Interrupts beschreibt. Zusätzlich wird in einem zweiten Teildiagramm 150 eine Hilfsfunktion zur Detektion des Flankenereignisses "abfallende Flanke" des MV2-Ansteuersignals dargestellt, die einen analogen Komparator 152 verwendet. Das Unterschreiten der Schwelle U_schwelle durch den Spannungspegel U_ansteu_MV2 des MV2-Ansteuersignals löst ein Ereignis E3 aus, das einen Ausgabekanal 145 zur Generierung eines IR_C-Interrupts triggert. In 11 ist angedeutet, dass das Ereignis E3 in einer UND-Logik mit dem Vorliegen der Anforderung zur IR_C-Generierung verknüpft wird, d.h. mit dem Wahrheitswert IR_C_REQ aus dem Bit-Register 142. Somit wird, wie gewünscht, nur im Fall "IR_C_REQ = TRUE" der IR_C-Interrupt erzeugt.
  • Die beiden Funktionseinheiten 110 in 9 und 150 in 11, die Pulsflanken detektieren, werden beispielhaft in einer Einheit 160 zusammengefasst, die in 12a dargestellt ist. Sie gibt die Ereignisse E1 bzw. E3, entsprechend dem Auftreten einer ansteigenden bzw. abfallenden Flanke eines am Eingang eingespeisten MV2-Ansteuerpulses, aus.
  • In 12b wird die zugehörige Logik des Moduls 160 beispielhaft als Zustandsautomat beschrieben, der ausgehend von einem Initialzustand Z = 0 nach Erkennung einer Anstiegsflanke im Spannungsverlauf U_ansteu_MV2 eines MV2-Ansteuersignals in den Zustand Z = 1 übergeht und dabei das Ereignis E1 ausgibt. Die nachfolgende Pulsende-Erkennung führt zur Rückkehr in den Ausgangszustand Z = 0, wobei ein Ereignis E3 ausgegeben wird.
  • Im vorliegenden Text sind damit erfindungsgemäße Vorrichtungen und Verfahren zur zweistufigen Generierung und/oder zum Multiplex paralleler bzw. zeitversetzter Ansteuersignale in beispielhaften Ausführungen auf der Basis der 6 bis 12 vollständig und so detailliert beschrieben, dass eine Umsetzung z.B. auf der Basis eines Mikrocontrollers MPC55 von Motorola, dort mittels entsprechender Programmstücke für CPU 51 und TPU 60, sowie beispielsweise eines Gate-Arrays oder DSP zur Darstellung der Funktionalität der TU 80 für den Fachmann leicht durchführbar ist. Eine vorhandene SPI-Schnittstelle des Motorola-Controllers kann zur Realisierung der Datentransportschnittstelle zwischen CPU und TU dienen.
  • Für Serienanwendungen können die erfindungsgemäßen Funktionen der TPU und TU auch kostengünstig als anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC) realisiert werden.
  • Auf Basis der beschriebenen Ausführungsbeispiele können Erweiterungen oder Varianten abgeleitet werden, die ebenfalls erfindungsgemäße Anordnungen und/oder Verfahren zur Generierung von Ansteuerpulsen mehrerer Aktoren darstellen. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von Ausgabekanälen 71 der ersten Pulsgenerierungseinheit 67 mit einer Mehrzahl von Eingängen der zweiten Pulsgenerierungseinheit 81 verbunden sein, wobei die Ausgabekanäle der ersten Einheit 67 Triggerpulse erzeugen, die jeweils zur Steuerung mindestens eines Ausgabekanals der zweiten Pulsgenerierungseinheit 81 resp. der Generierung mindestens eines Ansteuersignals durch die zweite Einheit 81 dienen.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass verschiedene Ausgabekanäle der ersten Einheit 67 bzw. deren Triggerpulse verschiedene Ausgabekanäle bzw. verschiedene Untermengen von Ausgabekanälen der zweiten Einheit 81 steuern. Alternativ kann die Ansteuerpulsgenerierung eines Ausgabekanals der zweiten Einheit 81 auch über mehr als einen Ausgabekanal 71 der ersten Einheit 67 bzw. über mehr als einen Triggerpuls gesteuert werden.

Claims (17)

  1. Anordnung zur Ansteuerung mehrerer Aktoren (MV1, MV2), die jeweils mit mindestens einem Ansteuerpuls angesteuert werden, wobei eine zeitliche Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen für verschiedene Aktoren (MV1, MV2) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine erste Pulsgenerierungseinheit (67) sowie eine zweite Pulsgenerierungseinheit (81) mit mindestens einem Eingang und Ausgängen zum Ansteuern mindestens eines Teils der Aktoren (MV1, MV2) umfasst, wobei die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) über mindestens einen Triggerpuls der ersten Pulsgenerierungseinheit (67) angesteuert wird, wobei die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) Ansteuerpulse für mindestens einen Teil der Aktoren (MV1, MV2) anhand der zeitlichen Beziehung erzeugt, die zwischen diesen Ansteuerpulsen und/oder zwischen den Ansteuerpulsen und dem mindestens einen Triggerpuls besteht.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen verschiedener Aktoren und/oder zwischen diesen Ansteuerpulsen und dem mindestens einen Triggerpuls fest vorgegeben ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) einen Datenspeicher zur Ablage von Daten, die die zeitliche Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen verschiedener Aktoren und/oder der zwischen den Ansteuerpulsen und dem mindestens einen Triggerpuls angeben, sowie eine Einrichtung zur Generierung der Ansteuerpulse aus dem mindestens einen Triggerpuls und den genannten Daten umfasst.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher über einen Datenbus mit einem Steuergerät oder einem Prozessor eines Steuergeräts verbunden ist, wobei über den Datenbus Daten in den Datenspeicher geschrieben werden können.
  5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten die zeitliche Beziehung zwischen den Pulsen angeben.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) einen Zeitgeber (64) umfasst.
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) über eine Daten- oder Signalleitung mit einem Steuergerät oder einem Prozessor eines Steuergeräts verbunden ist und über diese Leitung Rückmeldungen an das Steuergerät übermittelt werden können.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldungen an das Steuergerät in Form von Interrupts übermittelt werden können.
  9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Triggerpuls zugleich Ansteuerpuls eines Aktors ist.
  10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pulsgenerierungseinheit (67) dazu ausgerüstet ist, eine Pulsflanke mindestens eines Triggerpulses bei einer vorgegebenen Winkelstellung einer sich drehenden Welle zu erzeugen.
  11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) Ansteuerpulse für eine Mehrzahl von Aktoren und/oder Schaltgliedern elektronischer Steuerungs- und Messsysteme einer Brennkraftmaschine, wie Zündung, Einspritzung, Ventilsteuerung und zylinderselektive Klopfsignalerfassung, erzeugt.
  12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) zusammen mit Endstufen der von ihr angesteuerten Aktoren in einem Elektronikmodul zusammengefasst und über einen Kabelbaum mit einem Steuergerät verbunden ist, das die erste Pulsgenerierungseinheit (67) enthält, wobei der Kabelbaum Signalleitungen zur Übertragung von Triggerpulsen der ersten Pulsgenerierungseinheit (67) und einen Datenbus zur Übertragung von Daten an die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) umfasst.
  13. Verfahren zur Ansteuerung mehrerer Aktoren, die jeweils mit mindestens einem Ansteuerpuls angesteuert werden, wobei eine zeitliche Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen für verschiedene Aktoren besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung über mindestens einen Triggerpuls einer ersten Pulsgenerierungseinheit (67) an mindestens einem Eingang einer zweiten Pulsgenerierungseinheit (81) erfolgt und die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) die Ansteuerpulse an ihren Ausgängen für mindestens einen Teil der Aktoren anhand der zeitlichen Beziehung zwischen den Ansteuerpulsen für die Aktoren und/oder zwischen diesen Ansteuerpulsen und dem mindestens einen Triggerpuls erzeugt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Flanke eines Triggerpulses bei einer vorgegebenen Winkelstellung einer sich drehenden Welle erzeugt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Triggerpuls als Differenz der Ansteuerpulse für zwei Aktoren (MV1, MV2) gebildet wird und die zweite Pulsgenerierungseinheit (81) aus dem Triggerpuls die Ansteuerpulse für die beiden Aktoren (MV1, MV2) erzeugt.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (MV1, MV2) als Steuerventile (MV1, MV2) eines elektrohydraulisch betriebenen Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine ausgebildet sind.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerpulse für zwei Aktoren (MV1, MV2) mittels eines Triggerpulses wie folgt generiert werden: – eine erste Flanke des Triggerpulses erzeugt den Beginn eines Ansteuerpulses für einen zweiten Aktor (MV2), – eine zweite Flanke des Triggerpulses erzeugt den Beginn eines Ansteuerpulses für einen ersten Aktor (MV1), – eine dritte Flanke des Triggerpulses erzeugt das Ende eines Ansteuerpulses für den ersten Aktor (MV1), – eine vierte Flanke des Triggerpulses erzeugt das Ende eines Ansteuerpulses für den zweiten Aktor (MV2).
DE102006024669A 2006-05-26 2006-05-26 Anordnung zur Ansteuerung mehrerer Aktoren Expired - Fee Related DE102006024669B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006024669A DE102006024669B4 (de) 2006-05-26 2006-05-26 Anordnung zur Ansteuerung mehrerer Aktoren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006024669A DE102006024669B4 (de) 2006-05-26 2006-05-26 Anordnung zur Ansteuerung mehrerer Aktoren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006024669A1 DE102006024669A1 (de) 2007-11-29
DE102006024669B4 true DE102006024669B4 (de) 2008-03-13

Family

ID=38622244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006024669A Expired - Fee Related DE102006024669B4 (de) 2006-05-26 2006-05-26 Anordnung zur Ansteuerung mehrerer Aktoren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006024669B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016224754B4 (de) 2016-12-12 2018-10-04 Mtu Friedrichshafen Gmbh Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19938749A1 (de) * 1999-08-16 2001-03-01 Siemens Ag Verfahren zum Bestimmen des Ventilspiels

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19938749A1 (de) * 1999-08-16 2001-03-01 Siemens Ag Verfahren zum Bestimmen des Ventilspiels

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006024669A1 (de) 2007-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10139941B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reaktion auf eine bei einer nockenlosen Brennkraftmaschine auftretende transiente Last
EP0416265B1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung
DE602005003110T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle der Last und der Verbrennung in einer Brennkraftmaschine durch eine Ventilbetätigung mit mehrfachem Ventilhub pro Zyklus
DE102008043165B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung der Voreinspritzmenge einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102007025619A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Stellers
DE102010027213A1 (de) Verfahren und Steuergerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine
EP1590563B1 (de) Verfahren zur steuerung einer direkten einspritzung einer brennkraftmaschine
DE102008006530B4 (de) Steuerungssystem und Arbeitsverfahren für ein Steuerungssystem
DE102006024669B4 (de) Anordnung zur Ansteuerung mehrerer Aktoren
EP1432901A1 (de) Verfahren, computerprogramm und steuer- und/oder regelgerät zum betreiben einer brennkraftmaschine, sowie brennkraftmaschine
EP1840352B1 (de) Frischgasanlage und Betriebsverfahren für einen Kolbenmotor
DE102008005154A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Motorsteuereinheit
DE112016004781T5 (de) Vorrichtung zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung für einen Motor
WO2008068057A2 (de) Verfahren zum gaswechsel einer brennkraftmaschine
DE10001062C2 (de) Motor-Steuerungsverfahren und Motor-Steuerungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine
EP1857660B1 (de) Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE10197018B4 (de) Verfahren zum Steuern eines Ventilsystems
DE102015207274A1 (de) Verfahren zur geräuschmindernden Ansteuerung von schaltbaren Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
WO1999067524A2 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
WO2012032076A1 (de) Steuergerät und verfahren zur ansteuerung von durch spulen betätigten einspritzventilen eines verbrennungsmotors
DE19840706B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102016224754B4 (de) Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb
DE102016200089A1 (de) Selektive Zylinderaktivierung in einer Brennkraftmaschine
DE102007061732A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102016113054A1 (de) Brennkraftmaschine und Baukastensystem für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee