DE102012008488B4

DE102012008488B4 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie entsprechende Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012008488B4
Application number: DE102012008488.9A
Authority: DE
Inventors: Johann Graf
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: DE102012008488A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine über einen Ventiltrieb (1) verfügt, der mindestens eine Grundnockenwelle (2) aufweist, auf der drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar mindestens ein Nockenträger (3) vorgesehen ist, wobei der Nockenträger (3) einer Schaltkulisse (11, 12) zugeordnet ist, die zum axialen Verlagern des Nockenträgers (3) in eine Soll-Position mit einem von einem Steuergerät ansteuerbaren Aktuator (20) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass nur bei einem Ansteuern des Aktuators (20) innerhalb eines bestimmten Schaltdrehwinkelbereichs (ΔKW) der Grundnockenwelle (2) ein Verlagern des Nockenträgers (3) erfolgt, dass eine Kurzschlusserkennungseinrichtung vorgesehen ist, die bei einem Verdacht auf einen Kurzschluss ein Fehlerverdachtssignal erzeugt, und dass das Steuergerät bei einem Auftreten des Fehlerverdachsignals nur bei einer Drehwinkelstellung der Grundnockenwelle (2), die innerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs (ΔKW) liegt, den Aktuator (20) zum Verlagern des Nockenträgers (3) in seine Soll-Position ansteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine über einen Ventiltrieb verfügt, der mindestens eine Grundnockenwelle aufweist, auf der drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar mindestens ein Nockenträger vorgesehen ist, wobei dem Nockenträger eine Schaltkulisse zugeordnet ist, die zum axialen Verlagern des Nockenträgers in eine Sollposition mit einem von einem Steuergerät ansteuerbaren Aktuator zusammenwirkt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.
Die diesem Verfahren zugrundeliegenden Ventiltriebe sind grundsätzlich bekannt. Sie werden für Brennkraftmaschinen eingesetzt, bei welchen das Arbeitsspiel von Gaswechselventilen einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften beeinflusst werden kann. Der mindestens eine Nockenträger, welcher auch als Nockenstück bezeichnet werden kann, ist drehfest und axial verlagerbar auf der Grundnockenwelle angeordnet. Dem Nockenträger sind üblicherweise mehrere, also zumindest zwei, Ventilbetätigungsnocken zugeordnet. Jeder dieser Ventilbetätigungsnocken weist eine Exzentrizität auf, welche der Betätigung eines der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine bei einem bestimmten Drehwinkel der Grundnockenwelle dient. Die Ventilbetätigungsnocken laufen demnach gemeinsam mit der Grundnockenwelle um, sodass das jeweilige Gaswechselventil der Brennkraftmaschine zumindest einmal pro Umdrehung der Grundnockenwelle von dem zugeordneten Ventilbetätigungsnocken beziehungsweise dessen Exzentrizität betätigt wird. Der Ventilbetätigungsnocken wirkt dazu vorzugsweise mit einem Rollenschlepphebel des Gaswechselventils zusammen, indem er mit diesem in Anlagekontakt tritt.
Vorzugsweise sind mehrere Ventilbetätigungsnocken vorgesehen, welche unterschiedlichen Nockengruppen zugeordnet sein können. Die Ventilbetätigungsnocken einer Nockengruppe unterscheiden sich nun beispielsweise hinsichtlich der Winkellage ihrer Exzentrizität und/oder der Erstreckung derselben in radialer Richtung (Höhe) und/oder in Umfangsrichtung (Länge). Durch das axiale Verlagern des Nockenträgers kann dieser in wenigstens zwei Axialpositionen, beispielsweise in eine erste und eine zweite Axialposition, gebracht werden. In der ersten Axialposition wird das Gaswechselventil von einem ersten der Ventilbetätigungsnocken und in der zweiten Axialposition von einem zweiten der Ventilbetätigungsnocken betätigt, welche derselben Nockengruppe zugeordnet sind. Durch das Verlagern des Nockenträgers können somit insbesondere der Öffnungszeitpunkt, die Öffnungsdauer und/oder der Hub des Gaswechselventils, insbesondere in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, ausgewählt werden. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Ventilbetätigungsnocken pro Nockengruppe und eine entsprechende Anzahl von Axialpositionen vorgesehen sein.
Das Verlagern des Nockenträgers in axialer Richtung erfolgt beispielsweise mithilfe einer Stelleinrichtung, die eine Schaltkulisse auf dem Nockenträger und einen ortsfest angeordneten Aktuator, üblicherweise an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt, umfasst. Der Aktuator verfügt vorzugsweise über einen ausfahrbaren Mitnehmer, der sich mit einer, insbesondere schrauben- oder spiralförmigen, Kulissenbahn beziehungsweise Verschiebenut in Eingriff bringen lässt. Die Kulissenbahn ist an der Schaltkulisse vorgesehen, welche dem Nockenträger zugeordnet ist. Zum Beispiel liegt die Schaltkulisse an dem Nockenträger vor oder ist zumindest mit diesem zum axialen Verlagern wirkverbunden. Die Kulissenbahn ist vorzugsweise als Radialnut ausgebildet, welche den Umfang der Schaltkulisse durchgreift, also randoffen in ihr vorliegt. Die Schaltkulisse weist insoweit wenigstens eine Kulissenbahn auf, in welche der Mitnehmer des Aktuators zum Verlagern des Nockenträgers einbringbar ist.
Die momentane Position des Nockenträgers wird im Folgenden als Ist-Position und die gewünschte Position als Soll-Position bezeichnet. Die Soll-Position wird beispielsweise aus den möglichen Axialpositionen des Nockenträgers ausgewählt. Nachfolgend wird der Aktuator derart betätigt, dass der Nockenträger in Richtung der Soll-Position verlagert wird, sodass im Anschluss an das Verlagern die Ist-Position mit der Soll-Position übereinstimmt. Während des Betreibens der Brennkraftmaschine kann eine Fehlfunktion in Form eines Kurzschlusses auftreten. Aufgrund dieses Kurzschlusses kann der Aktuator zum Verlagern des Nockenträgers angesteuert werden, obwohl das Steuergerät kein entsprechendes Signal erzeugt hat. Durch dieses Ansteuern kann es zu einem Verlagern des Nockenträgers aus der Soll-Position heraus in eine von der Soll-Position verschiedene Axialposition kommen, sodass die Ist-Position nicht mehr mit der Soll-Position übereinstimmt. Entsprechend werden die dem Nockenträger zugeordneten Gaswechselventile der Brennkraftmaschine falsch angesteuert, wodurch es zu einer Beeinträchtigung des Betriebs der Brennkraftmaschine oder sogar zu einer Beschädigung kommen kann.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 103 04 139 A1 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung von Ein- und/oder Auslassventilen bei einer Brennkraftmaschine, wobei die Ventile die Luftzu- und -abfuhr in beziehungsweise aus einem Brennraum der Brennkraftmaschine ermöglichen, wobei die Ventile von einem Ventilsteuergerät angesteuert werden, wobei das Ventilsteuergerät mit einem Motorsteuergerät verbunden ist, wobei über diese Verbindung ein Signal übertragen wird, das eine Drehposition der Brennkraftmaschine repräsentiert, und wobei das Signal von dem Motorsteuergerät im Fehlerfall auf einen vorgebbaren Signalwert gesetzt wird.
Weiterhin sind aus der Druckschrift DE 103 16 900 A1 ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit einer Vorrichtung zum Einstellen des Hubs der Gaswechselventile einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, aus der Druckschrift DE 10 2004 009 307 A1 eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors, aus der Druckschrift DE 10 2004 022 849 A1 ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle und aus der Druckschrift WO 2004/083 611 A1 ein Ventiltrieb einer einen Zylinderkopf aufweisenden Brennkraftmaschine bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches den eingangs genannten Nachteil nicht aufweist, sondern stets einen zuverlässigen Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nur bei einem Ansteuern des Aktuators innerhalb eines bestimmten Schaltdrehwinkelbereichs der Grundnockenwelle ein Verlagern des Nockenträgers erfolgt, dass eine Kurzschlusserkennungseinrichtung vorgesehen ist, die bei einem Verdacht auf einen Kurzschluss ein Fehlerverdachtssignal erzeugt, und dass das Steuergerät bei einem Auftreten des Fehlerverdachtssignals nur bei einer Drehwinkelstellung der Grundnockenwelle, die innerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs liegt, den Aktuator zum Verlagern des Nockenträgers in seine Soll-Position ansteuert. Das Verlagern des Nockenträgers aufgrund eines Ansteuern des Aktuators erfolgt üblicherweise nur dann, wenn das Ansteuern des Aktuators erfolgt, wenn die Nockenwelle beziehungsweise die Grundnockenwelle einen Drehwinkel aufweist, welcher innerhalb des bestimmten Schaltdrehwinkelbereichs liegt. Bei einem Ansteuern außerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs kann beispielsweise der Mitnehmer nicht in die Kulissenbahn eingreifen, sondern wird insbesondere vielmehr unmittelbar wieder aus ihr ausgeschoben. Mithin wird tritt auch bei einem Kurzschluss, der bei einem Kurbelwellendrehwinkel außerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs auftritt, normalerweise keine Verlagerung des Nockenträgers auf.
Bei einer ungewünschten Verlagerung des Nockenträgers aus der Soll-Position heraus in die von der Soll-Position verschiedene Axialposition, kommt es – wie eingangs beschrieben – zu einer ungewünschten Veränderung der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, welche zumindest zu einer Beeinträchtigung des Betriebsverhaltens führt. Aus diesem Grund wird versucht, einen potentiellen Fehler, also eine Abweichung der Ist-Position des Nockenträgers von seiner Soll-Position, unmittelbar zu korrigieren. Entsprechend wird auch auf lediglich angeprellte, jedoch noch nicht bestätigte Fehler, also bereits bei Auftreten des Fehlerverdachtssignals, reagiert, indem der Aktuator zum Verlagern des Nockenträgers in seine Soll-Position angesteuert wird. Dies erfolgt auch, wenn lediglich die Möglichkeit besteht, dass die Ist-Position von der Soll-Position abweicht, auch wenn dies tatsächlich nicht der Fall sein sollte. Der Aktuator wird also stets angesteuert, wenn das Fehlerverdachtssignal innerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs auftritt.
Während des Verlagerns des Nockenträgers kann es zu einer Leistungsreduktion der Brennkraftmaschine kommen. Dies ist vor allem der Fall, wenn das Verlagern nur bis zu einer bestimmten Maximaldrehzahl der Brennkraftmaschine durchgeführt werden darf. Eine derartige Leistungsreduktion fällt einem Fahrer eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeugs häufig negativ auf. In Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen und/oder der Umgebungssituation kann sie auch zu sicherheitskritischen Situationen führen, beispielsweise wenn das Fehlerverdachtssignal während eines Überholvorgangs des Fahrzeugs auftritt. Deshalb sollte vor dem Ansteuern des Aktuators sichergestellt sein, dass, dass tatsächlich ein Fehler vorliegt. Das Durchführen einer vollständigen Kurzschlussdiagnose ist jedoch zeitaufwändig; ihr Ergebnis kann daher nicht abgewartet werden.
Es ist daher vorgesehen, das Ansteuern des Aktuators nur dann durchzuführen, wenn bei Auftreten des Fehlerverdachtssignals die Nockenwelle beziehungsweise die Grundnockenwelle tatsächlich in einer Drehwinkelstellung vorliegt, welche innerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs liegt. Ist dies der Fall, so kann, wenn das Fehlerverdachtssignal einen Kurzschluss anzeigt, eine Verlagerung des Nockenträgers aus der Soll-Position heraus bewirkt worden sein. Tritt dagegen das Fehlerverdachtssignal auf, wenn die Drehwinkelstellung außerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs liegt, so kann selbst das Auftreten des Kurzschlusses nicht zu einem solchen Verlagern führen. Eine Korrektur ist daher nicht notwendig. Auf diese Weise wird für die meisten Fälle, in welchen das Fehlerverdachtssignal auftritt, ein Ansteuern des Aktuators zum Verlagern des Nockenträgers verhindert. Entsprechend wird auch die Leistungsreduktion vermieden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Schaltdrehwinkelbereich aus wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, insbesondere der Nockenwellendrehzahl, einer Aktuatortemperatur und/oder einer Versorgungsspannung, bestimmt wird. Die Position und Größe des Schaltdrehwinkelbereichs ist von der Betriebsgröße der Brennkraftmaschine abhängig. Insbesondere wird als Betriebsgröße die Nockenwellendrehzahl berücksichtigt. Auch die Aktuatortemperatur beziehungsweise die Versorgungsspannung können jedoch einen Einfluss auf den Schaltdrehwinkelbereich haben, weil sie die Reaktionsgeschwindigkeit beziehungsweise Stellgeschwindigkeit des Aktuators beeinflussen. Bevorzugt werden daher alle genannten Betriebsgrößen, also die Nockenwellendrehzahl die Aktuatortemperatur und die Versorgungsspannung, zum Bestimmen des Schaltdrehwinkelbereichs herangezogen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator zum Verlagern des Nockenträgers in seine Soll-Position nur angesteuert wird, wenn die Nockenwellendrehzahl kleiner als eine Maximalschaltdrehzahl ist. Es wird also berücksichtigt, dass ein derartiges Verlagern nur bis zu einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine, insbesondere bis zu der Maximalschaltdrehzahl, möglich ist, weil ansonsten durch die hohe Querbeschleunigung der Nockenträger und/oder der Aktuator, insbesondere dessen Mitnehmer, beschädigt werden können. Um Beschädigungen der Brennkraftmaschine zu vermeiden, ist daher bevorzugt eine Abfrage vorgesehen, ob die Nockenwellendrehzahl tatsächlich kleiner als die Maximalschaltdrehzahl ist. Nur wenn dies der Fall ist, wird der Aktuator zum Verlagern des Nockenträgers angesteuert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einem Auftreten des Fehlerverdachtssignals eine Drehzahlbegrenzung der Drehzahl der Brennkraftmaschine über einen bestimmten Drehzahlbegrenzungszeitraum nur dann vorgenommen wird, wenn das Fehlerverdachtssignal bei der Drehwinkelstellung der Grundnockenwelle auftritt, die innerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs liegt. Um bei Auftreten des Fehlerverdachtssignals Beschädigungen zu vermeiden und dennoch unmittelbar reagieren zu können, wird eine Drehzahlbegrenzung durchgeführt, insbesondere dann, wenn die Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine größer ist als eine Maximaldrehzahl, bis zu welcher das Verlagern des Nockenträgers mithilfe des Aktuators zulässig ist. Das Durchführen der Drehzahlbegrenzung ist also nur dann notwendig, wenn tatsächlich der Aktuator zum Verlagern des Nockenträgers angesteuert werden soll. Entsprechend muss die Drehzahlbegrenzung nur unter der genannten Bedingung vorgenommen werden. Trifft diese zu, so erfolgt die Drehzahlbegrenzung über den bestimmten Drehzahlbegrenzungszeitraum hinweg, welcher derart gewählt ist, dass während ihm sicher das Verlagern des Nockenträgers in seine Soll-Position erfolgreich durchgeführt werden kann. Durch die Drehzahlbegrenzung wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine und entsprechend die Nockenwellendrehzahl auf die Maximalschaltdrehzahl begrenzt. Diese ist derart gewählt, dass durch das Verlagern des Nockenträgers keine Beschädigungen auftreten können. Entsprechend kann nach dem Einleiten der Drehzahlbegrenzung der Aktuator zum Verlagern des Nockenträgers in seine Soll-Position angesteuert werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Fehlerverdachtssignal erzeugt wird, wenn ein Spannungsabfall der Versorgungsspannung des Aktuators festgestellt wird, ohne dass das Steuergerät den Aktuator zum Verlagern des Nockenträgers ansteuert. Die Versorgungsspannung liegt beispielsweise an einer Stelleinrichtung, insbesondere einer Endstufe, an, über welche der Aktuator von dem Steuergerät angesteuert wird. Einerseits ist also das Steuergerät, andererseits der Aktuator an die Schalteinrichtung angeschlossen. Zusätzlich ist eine Stromversorgung mit der Schalteinrichtung verbunden. Steuert das Steuergerät den Aktuator an, so bewirkt es ein entsprechendes Signal an die Schalteinrichtung. Diese verbindet nun den Aktuator mit der Stromversorgung. Die Versorgungsspannung liegt üblicherweise zwischen den Anschlüssen der Stromversorgung an die Schalteinrichtung vor. Fällt diese um einen bestimmten Betrag oder sogar auf Null ab, so kann davon ausgegangen werden, dass ein Kurzschluss vorliegt. Der Spannungsabfall kann sich dabei beispielsweise aufgrund eines ungewünschten Verbindens des Aktuators mit der Stromversorgung, insbesondere bedingt durch den Kurzschluss, einstellen. Entsprechend wird das Fehlerverdachtssignal erzeugt, worauf das vorstehend beschriebene Verfahren durchgeführt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator über eine Endstufe von dem Steuergerät angesteuert wird. Auf diese Ausführungsform wurde bereits vorstehend eingegangen. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Aktuator unmittelbar von dem Steuergerät mit elektrischem Strom beaufschlagt wird, das Steuergerät also insoweit als Endstufe für den Aktuator dient. In diesem Fall kann der Kurzschluss beispielsweise in dem Steuergerät selbst auftreten. Bevorzugt arbeitet das Steuergerät jedoch mit einer im Vergleich zu der Versorgungsspannung des Aktuators niedrigeren Spannung, sodass die Endstufe notwendig ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Auftreten des Fehlerverdachtssignals und/oder periodisch eine Kurzschlussdiagnose, insbesondere der Endstufe, bevorzugt über einen Zeitraum von wenigstens 250 ms, durchgeführt wird. Um ein zuverlässiges Erkennen des Kurzschlusses zu ermöglichen, muss die Kurzschlussdiagnose verschiedene Betriebsparameter der Brennkraftmaschine erfassen. Beispielsweise kann es auch aufgrund einer nicht den Ventiltrieb beziehungsweise die Brennkraftmaschine betreffende Störung zu einem Absinken der Versorgungsspannung des Aktuators und damit dem Erzeugen des Fehlerverdachtssignals kommen. Aus diesem Grund wird die Kurzschlussdiagnose bevorzugt über einen langen Zeitraum von beispielsweise 250 ms, insbesondere jedoch zumindest 450 ms, durchgeführt. Auf diese Weise ist ein zuverlässiges Erkennen des Kurzschlusses möglich. Die Kurzschlussdiagnose wird bevorzugt lediglich bei Auftreten des Fehlerverdachsignals durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch auch ein periodisches Durchführen der Kurzschlussdiagnose möglich.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Fehlersignal gesetzt wird, wenn während der Kurzschlussdiagnose ein Kurzschluss festgestellt wird. Das Fehlersignal wird bevorzugt nicht lediglich dem Steuergerät des Ventiltriebs beziehungsweise des Aktuators, sondern vielmehr auch anderen Einrichtungen, insbesondere weiteren Steuergeräten, zur Verfügung gestellt. Zu diesem Zweck ist beispielsweise ein Bussystem, insbesondere ein CAN-Bussystem, vorgesehen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einem Auftreten des Fehlersignals der Aktuator zum Verlagern des Nockenträgers angesteuert wird. Dies soll insbesondere dann der Fall sein, wenn nicht bereits vorstehend das Fehlerverdachtssignal aufgetreten ist, also nicht bereits ein Verlagern des Nockenträgers in seine Soll-Position durchgeführt wurde. Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, dass das Verlagern bei Auftreten des Fehlersignals zusätzlich zu demjenigen bei Auftreten des Fehlerverdachsignals durchgeführt wird. Insbesondere wird bei dem Auftreten des Fehlersignals die Drehzahl der Brennkraftmaschine über den bestimmten Drehzahlbegrenzungszeitraum oder alternativ nach dem Auftreten permanent begrenzt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, mit einem Ventiltrieb, der mindestens eine Grundnockenwelle aufweist, auf der drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar mindestens ein Nockenträger vorgesehen ist, wobei dem Nockenträger eine Schaltkulisse zugeordnet ist, die zum axialen Verlagern des Nockenträgers in eine Soll-Position mit einem von einem Steuergerät ansteuerbaren Aktuator zusammenwirkt. Dabei ist vorgesehen, dass nur bei einem Ansteuern des Aktuators innerhalb eines bestimmten Schaltdrehwinkelbereichs der Grundnockenwelle ein Verlagern des Nockenträgers erfolgt, und dass eine Kurzschlusserkennungseinrichtung vorgesehen ist, die bei einem Verdacht auf einen Kurzschluss ein Fehlerverdachtssignal erzeugt. Auch soll das Steuergerät dazu ausgebildet sein, bei einem Auftreten des Fehlerverdachtssignals nur bei einer Drehwinkelstellung der Grundnockenwelle, die innerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs liegt, den Aktuator zum Verlagern des Nockenträgers in seine Sollposition anzusteuern. Der Aktuator und/oder die Schaltkulisse sind also derart ausgebildet, dass das Verlagern nur bei dem Ansteuern innerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs erfolgt. Das Verfahren, gemäß welchem die Brennkraftmaschine betrieben wird, kann selbstverständlich gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein. Auf die auf diese Weise erlangten Vorteile wurde bereits eingegangen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
1 einen Bereich eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, wobei ein Nockenträger mithilfe eines Aktuators zwischen wenigstens zwei Axialpositionen in axialer Richtung verlagerbar ist, und
2 ein Diagramm, in welchem die Tiefe einer Verstellnut über dem Kurbelwellenwinkel aufgetragen ist.
Die 1 zeigt einen Bereich eines Ventiltriebs 1 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine. Der Ventiltrieb 1. besteht aus einer Grundnockenwelle 2 und einem axial auf dieser verschiebbaren beziehungsweise verlagerbaren Nockenträger 3. Unter der axialen Richtung ist eine Richtung zu verstehen, welche parallel zu einer Längsachse 4 beziehungsweise Drehachse der Grundnockenwelle 2 liegt. Der Nockenträger 3 weist eine zentrale Aufnehmung auf, welche von der Grundnockenwelle 2 durchgriffen ist. Im Bereich der Ausnehmung verfügt der Nockenträger 3 beispielsweise über eine Innenverzahnung, welche mit einer Außenverzahnung der Grundnockenwelle 2 zusammenwirkt, um den Nockenträger 3 drehfest, jedoch axial verlagerbar, auf der Grundnockenwelle 2 zu halten. Der Nockenträger 3 weist mehrere Ventilbetätigungsnocken 5 bis 8 auf, wobei die Ventilbetätigungsnocken 5 und 6 einer ersten Nockengruppe 9 und die Ventilbetätigungsnocken 7 und 8 einer zweiten Nockengruppe 10 zugeordnet sind. Weiterhin verfügt der Nockenträger 3 über Schaltkulissen 11 und 12, welche Bestandteil einer Stelleinrichtung 13 sind. Mithilfe der Stelleinrichtung 13 ist der Nockenträger 4 auf der Grundnockenwelle 2 in axialer Richtung verlagerbar. Dabei greifen Mitnehmer 14 und 15 in ihnen jeweils zugeordnete Verstellnuten 16 und 17 der Schaltkulissen 11 und 12 ein.
Die Ventilbetätigungsnocken 5 bis 8 dienen der Betätigung von nicht dargestellten Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine. Die Ventilbetätigungsnocken 5 bis 8 sind exzentrisch zu der Drehachse 4, wobei die Exzentrizitäten in unterschiedlichen Winkelpositionen beziehungsweise Umfangspositionen bezüglich des Nockenträgers 3 vorliegen und/oder unterschiedliche Erstreckungen in radialer Richtung und/oder Umfangsrichtung aufweisen. Zur Betätigung der Gaswechselventile wirken die Ventilbetätigungsnocken 5 bis 8 beispielsweise mit Rollenschlepphebeln 18 und 19 des jeweiligen Gaswechselventils durch. Anlagekontakt zusammen. Jedem der Rollenschlepphebel 18 und 19 sind dabei die jeweiligen Ventilbetätigungsnocken 5 und 6 beziehungsweise 7 und 8 der jeweiligen Nockengruppe 9 oder 10 zugeordnet. Der Rollenschlepphebel 18 wird dabei beispielsweise von einem der Ventilbetätigungsnocken 5 und 6 der ersten Nockengruppe 9 und der Rollenschlepphebel 19 von einem der Ventilbetätigungsnocken 7 und 8 der zweiten Nockengruppe 10 betätigt.
Bedingt durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Ventilbetätigungsnocken 5 und 6 beziehungsweise 7 und 8 untereinander, stellt sich somit ein entsprechender Hub, Öffnungszeitpunkt und/oder eine Öffnungsdauer des Gaswechselventils ein. Durch axiales Verlagern des Nockenträgers 3 können die Rollenschlepphebel 18 und 19 von dem Ventilbetätigungsnocken 5 bis 8 der jeweiligen Nockengruppe 9 oder 10 betätigbar sein. Der Nockenträger 3 wird beispielsweise in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine verlagert, sodass stets derjenige Ventilbetätigungsnocken 5 bis 8 mit dem entsprechenden Rollenschlepphebel 18 beziehungsweise 19 zu dessen Betätigung zusammenwirkt, mit welchem beispielsweise ein optimaler Wirkungsgrad beziehungsweise eine optimale Leistung der Brennkraftmaschine erzielbar ist.
Die Verlagerung des Nockenträgers 3 wird mithilfe eines Aktuators 20 bewirkt, welcher ebenfalls Bestandteil der Stelleinrichtung 13 ist und den in radialer Richtung verlagerbaren Mitnehmer 14 beziehungsweise 15 aufweist. Zur Verlagerung des Nockenträgers 3 wird einer der Mitnehmer in radialer Richtung derart verlagert, dass er in die Verstellnut 16 beziehungsweise 17, welche auch als Kulissenbahn bezeichnet werden kann, eingreift. Die Verstellnuten 16 und 17 sind derart ausgestaltet, dass der Nockenträger 3 bei einem Einbringen des Mitnehmers 14 in die Verstellnut 16, während sich der Nockenträger 3 in der in der 1 gezeigten ersten Axialposition befindet, in Richtung einer zweiten Axialposition gedrängt wird. Befindet sich dagegen der Nockenträger 3 in der zweiten Axialposition, so kann durch Einbringen des Mitnehmers 15 in die Verstellnut 17 wiederum ein Verlagern des Nockenträgers 3 in die erste Axialposition bewirkt werden. Grundsätzlich kann die Stelleinrichtung 13 beliebig ausgeführt sein. Anstelle der Schaltkulissen 11 und 12 kann beispielsweise eine einzige Schaltkulisse vorliegen, welche bei einem Eingreifen des Mitnehmers 14 in ihre Verstellnut 16 eine Verlagerung des Nockenträgers 3 in die zweite Axialposition bewirkt, wenn sich der Nockenträger 3 in der ersten Axialposition befindet, und umgekehrt.
Beispielsweise bei einem Kurzschluss kann es jedoch zu einem unbeabsichtigten Ausfahren eines der Mitnehmer 14 und 15 in Richtung der jeweiligen Schaltkulisse 11 beziehungsweise 12 kommen. Entsprechend wird eine ungewollte Verlagerung des Nockenträgers 3 in axialer Richtung bewirkt. Es ist nun eine nicht dargestellte Kurzschlusserkennungseinrichtung vorgesehen, welche bei einem Verdacht auf einen Kurzschluss ein Fehlerverdachtssignal erzeugt. Ein Steuergerät, welches dem Ansteuern des Aktuators 20 beziehungsweise der Aktuatoren 20 dient, soll nun bei einem Auftreten des Fehlerverdachtssignals den Aktuator 20 zum Verlagern des Nockenträgers 3 in seine Sollposition ansteuern. Dies ist jedoch nur dann vorgesehen, wenn das Fehlerverdachsignal bei einer Drehwinkelstellung der Grundnockenwelle 2 auftritt, die innerhalb eines Schaltdrehwinkelbereichs liegt.
Die 2 zeigt hierzu ein Diagramm, in welchem eine Tiefe t einer der Verstellnuten 16 und 17 über dem Kurbelwellenwinkel KW dargestellt ist. Zusätzlich angedeutet ist der Schaltdrehwinkelbereich ΔKW. Innerhalb von diesem muss der Aktuator 20 zum Verlagern des Nockenträgers 3 angesteuert werden, damit ausreichend Zeit zum Ausfahren des Mitnehmers 14 beziehungsweise 15 in Richtung der Schaltkulisse 11 beziehungsweise 12 gegeben ist. Ein Ansteuern des Aktuators 20 außerhalb dieses Schaltdrehwinkelbereichs ΔKW führt üblicherweise nicht zu einer Verlagerung des Nockenträgers 3. Entsprechend ist auch nur das Auftreten des Fehlerverdachtssignals innerhalb dieses Schaltdrehwinkelbereichs ΔKW von Bedeutung, sodass nur in diesem Fall das Verlagern des Nockenträgers 3 in seine Soll-Position (erneut) durchgeführt wird.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine über einen Ventiltrieb (1) verfügt, der mindestens eine Grundnockenwelle (2) aufweist, auf der drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar mindestens ein Nockenträger (3) vorgesehen ist, wobei der Nockenträger (3) einer Schaltkulisse (11, 12) zugeordnet ist, die zum axialen Verlagern des Nockenträgers (3) in eine Soll-Position mit einem von einem Steuergerät ansteuerbaren Aktuator (20) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass nur bei einem Ansteuern des Aktuators (20) innerhalb eines bestimmten Schaltdrehwinkelbereichs (ΔKW) der Grundnockenwelle (2) ein Verlagern des Nockenträgers (3) erfolgt, dass eine Kurzschlusserkennungseinrichtung vorgesehen ist, die bei einem Verdacht auf einen Kurzschluss ein Fehlerverdachtssignal erzeugt, und dass das Steuergerät bei einem Auftreten des Fehlerverdachsignals nur bei einer Drehwinkelstellung der Grundnockenwelle (2), die innerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs (ΔKW) liegt, den Aktuator (20) zum Verlagern des Nockenträgers (3) in seine Soll-Position ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltdrehwinkelbereich (ΔKW) aus wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, insbesondere der Nockenwellendrehzahl, einer Aktuatortemperatur und/oder einer Versorgungsspannung, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (20) zum Verlagern des Nockenträgers (3) in seine Soll-Position nur angesteuert wird, wenn die Nockenwellendrehzahl kleiner als eine Maximalschaltdrehzahl ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Auftreten des Fehlerverdachtssignals eine Drehzahlbegrenzung der Drehzahl der Brennkraftmaschine über einen bestimmten Drehzahlbegrenzungszeitraum nur dann vorgenommen wird, wenn das Federverdachtssignal bei der Drehwinkelstellung der Grundnockenwelle (2) auftritt, die innerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlerverdachtssignal erzeugt wird, wenn ein Spannungsabfall der Versorgungsspannung des Aktuators (20) festgestellt wird, ohne dass das Steuergerät den Aktuator (20) zum Verlagern des Nockenträgers (3) ansteuert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (20) über eine Endstufe von dem Steuergerät angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auftreten des Fehlerverdachtssignals und/oder periodisch eine Kurzschlussdiagnose, insbesondere der Endstufe, bevorzugt über einen Zeitraum von wenigstens 250 ms, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlersignal gesetzt wird, wenn während der Kurzschlussdiagnose ein Kurzschluss festgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Auftreten des Fehlersignals der Aktuator (20) zum Verlagern des Nockenträgers (3) angesteuert wird.
Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb (1), der mindestens eine Grundnockenwelle (2) aufweist, auf der drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar mindestens ein Nockenträger (3) vorgesehen ist, wobei dem Nockenträger (3) eine Schaltkulisse (11, 12) zugeordnet ist, die zum axialen Verlagern des Nockenträgers (3) in eine Sollposition mit einem von einem Steuergerät ansteuerbaren Aktuator (20) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass nur bei einem Ansteuern des Aktuators (20) innerhalb eines bestimmten Schaltdrehwinkelbereichs (ΔKW) der Grundnockenwelle (2) ein Verlagern des Nockenträgers (3) erfolgt, dass eine Kurzschlusserkennungseinrichtung vorgesehen ist, die bei einem Verdacht auf einen Kurzschluss ein Fehlerverdachtssignal erzeugt, und dass das Steuergerät dazu ausgebildet ist, bei einem Auftreten des Fehlerverdachtssignals nur bei einer Drehwinkelstellung der Grundnockenwelle (2), die innerhalb des Schaltdrehwinkelbereichs (ΔKW) liegt, den Aktuator zum Verlagern des Nockenträgers (3) in seine Soll-Position anzusteuern.