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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb, der wenigstens eine Grundnockenwelle sowie zumindest einen auf der Grundnockenwelle drehfest und axial zwischen mindestens zwei Axialpositionen verlagerbar gelagerten Nockenträger aufweist, wobei aus den Axialpositionen eine Sollposition ausgewählt und eine elektrische Stelleinrichtung zum Verlagern des Nockenträgers in die Sollposition angesteuert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.
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Der Ventiltrieb ist insoweit einer Brennkraftmaschine zugeordnet, bei welcher beispielsweise das Arbeitsspiel von Gaswechselventilen einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine, insbesondere mehrerer oder aller Zylinder, zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften beeinflusst werden kann. Der mindestens eine Nockenträger, welcher auch als Nockenstück bezeichnet werden kann, ist drehfest und axial verschiebbar beziehungsweise verlagerbar auf der Grundnockenwelle angeordnet. Die Verlagerung des Nockenträgers in axialer Richtung erfolgt beispielsweise mithilfe der Stelleinrichtung, die beispielsweise eine Schaltkulisse auf dem Nockenträger und einen ortsfest angeordneten Aktuator, üblicherweise in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, umfasst. Der Aktuator verfügt vorzugsweise über einen ausfahrbaren Mitnehmer, der sich mit einer beispielsweise schrauben-beziehungsweise spiralförmigen Nut der Schaltkulisse in Eingriff bringen lässt.
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Dem Nockenträger ist der wenigstens eine Ventilbetätigungsnocken zugeordnet. Dieser weist eine Exzentrizität auf, welcher der Betätigung eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine bei einer bestimmten Drehwinkelstellung der Grundnockenwelle dient. Der Ventilbetätigungsnocken läuft demnach gemeinsam mit der Grundnockenwelle um, sodass das Gaswechselventil der Brennkraftmaschine zumindest einmal pro Umdrehung von dem Ventilbetätigungsnocken beziehungsweise dessen Exzentrizität betätigt wird. Der Ventilbetätigungsnocken wirkt dazu vorzugsweise mit einem Rollenschlepphebel des Gaswechselventils zusammen, indem er mit diesem in Anlagekontakt tritt.
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Vorzugsweise sind mehrere Ventilbetätigungsnocken vorgesehen, welche unterschiedlichen Nockengruppen zugeordnet sein können. Die Ventilbetätigungsnocken können sich nun in der Winkellage, der Erstreckung in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung ihrer Exzentrizität unterscheiden, vorzugsweise bezüglich einer Drehachse der Grundnockenwelle. Durch das axiale Verschieben 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, welcher derselben Nockengruppe zugeordnet sind. Durch die Verlagerung des Nockenträgers können somit insbesondere der Öffnungszeitpunkt, die Öffnungsdauer und/oder der Hub des Gaswechselventils, insbesondere in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, ausgewählt und eingestellt werden.
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Das Gaswechselventil wird insoweit von der Nockenwelle beziehungsweise dem auf der Grundnockenwelle angeordneten Ventilbetätigungsnocken betätigt, sodass sein Öffnungsgrad von der Drehwinkelstellung der Nockenwelle beziehungsweise der Grundnockenwelle abhängt. In Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung entspricht der Öffnungsgrad des Gaswechselventils also einem geschlossenen Gaswechselventil, einem teilweise geöffneten Gaswechselventil oder einem vollständig geöffneten Gaswechselventil.
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Aus dem Stand der Technik ist die Druckschrift
DE 10 2004 027 966 A1 bekannt. Diese zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Aktors, der eine Umschaltnockenvorrichtung einer von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angetriebenen Nockenwelle zum Umschalten eines Ventilhubs betätigt. Zum Verbessern der Ventilumschaltung wird ein Ansteuerzeitpunkt des Aktors zum Schalten zwischen einem die Umschaltnockenvorrichtung freigebenden Zustand und einem die Umschaltnockenvorrichtung betätigenden Zustand des Aktors abhängig von zum Schalten zwischen einem die Umschaltnockenvorrichtung freigebenden Zustand und einem die Umschaltnockenvorrichtung betätigenden Zustand des Aktors abhängig von Betriebsbedingungen des Aktors eingestellt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein zuverlässigeres Umschalten zwischen den Sollpositionen ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erzielt. Dabei ist vorgesehen, dass während des Ansteuerns die Stromstärke des durch die Stelleinrichtung fließenden Stroms erfasst und aus der Stromstärke und/oder aus dem Verlauf der Stromstärke wenigstens eine Schaltprozessgröße ermittelt wird. Wie bereits eingangs erläutert, kann die elektrische Stelleinrichtung den Mitnehmer aufweisen, welcher zum Verlagern des Nockenträgers mit der Schaltkulisse zusammenwirken kann. Das Ausfahren des Mitnehmers erfolgt elektrisch, vorzugsweise mittels einer Magnetstelleinrichtung. Diese weist zumindest einen Elektromagnet auf, mittels welchem ein auf das Ausbringen des Mitnehmers gerichtetes elektromagnetisches Feld erzeugt werden kann.
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Bei dem Ansteuern der elektrischen Stelleinrichtung zum Verlagern des Nockenträgers in Richtung der Sollposition beziehungsweise in die Sollposition ist zu beachten, dass auf das Ansteuern üblicherweise nicht unmittelbar eine Verlagerung des Mitnehmers und entsprechend auch nicht des Nockenträgers erfolgt. So kann der Fall vorliegen, dass nach dem Beginn des Ansteuerns zunächst eine bestimmte Zeitspanne verstreicht, bis der Mitnehmer seine Verlagerung in Richtung der Grundnockenwelle beziehungsweise in Richtung der Schaltkulisse beginnt. Diese Zeitspanne kann als Totzeit der elektrischen Stelleinrichtung bezeichnet werden.
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Zudem liegt üblicherweise ein gewisser Abstand zwischen dem Mitnehmer in seiner Ausgangsposition, in welcher er sich zu Beginn des Ansteuerns befindet, und einer Endposition vor, in welcher er sich der Grundnockenwelle beziehungsweise der Schaltkulisse maximal angenähert hat. Diese Entfernung muss der Mitnehmer während des Ansteuerns zunächst überbrücken, damit er eine Verlagerung des Nockenträgers bewirken kann. Die Zeitspanne, während welcher sich der Mitnehmer in Richtung der Grundnockenwelle beziehungsweise der Schaltkulisse bewegt, wird als Flugzeit bezeichnet.
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Die Summe aus Totzeit und Flugzeit, also die Zeitspanne zwischen dem Beginn des Ansteuerns und dem Erreichen der Endposition beziehungsweise der Schaltkulisse durch den Mitnehmer kann als Stellzeit bezeichnet werden. Bauteilstreuung, Bauteilalterung sowie Toleranzen, beispielsweise einer Einbaulage des Aktuators beziehungsweise des Mitnehmers, können die Totzeit und/oder die Flugzeit beeinflussen. Sobald einer dieser Effekte größeren Einfluss nimmt, kann es zu Fehlschaltungen kommen, die Auswirkungen auf Fehlverhalten, Abgas und dergleichen haben.
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Treten solche Fehlschaltungen häufiger auf, so wird ein Fehlerspeichereintrag „defekter AVS-Aktuator” erzeugt und die Stelleinrichtung deaktiviert. Je nach Anwendung kann dabei eine Motorkontrollleuchte (MIL: „Malfunction Indicator Light”) und/oder eine Drehzahlbegrenzung der Brennkraftmaschine aktiviert werden. Der Fahrer eines Kraftfahrzeugs, zu dessen Antrieb die Brennkraftmaschine verwendet wird, wird insoweit beeinträchtigt. Üblicherweise ist es bei dem Auftreten der Fehlschaltungen notwendig, die elektrische Stelleinrichtung, insbesondere den Aktuator, vollständig zu ersetzen.
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Demgegenüber ist es nun vorzugsweise vorgesehen, die elektrische Stelleinrichtung so anzusteuern, dass ein gewünschter Schaltzeitpunkt tatsächlich eingehalten wird, und mithin ein Istschaltzeitpunkt einem vorgegebenen Vorgabeschaltzeitpunkt entspricht. Dazu wird zunächst die Stromstärke des durch die Stelleinrichtung fließenden Stroms erfasst und daraus die Schaltprozessgröße ermittelt. Die Schaltprozessgröße beschreibt den Ablauf des Ansteuerns der Stelleinrichtung, insbesondere des Aktuators.
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Anhand der Stromstärke, insbesondere anhand des Verlaufs der Stromstärke, kann nun eine Anpassung des Schaltzeitpunkts, insbesondere des Sollschaltzeitpunkts, vorgenommen werden. Beispielsweise wird ein Vorgabeschaltzeitpunkt festgelegt und aus diesem der Sollschaltzeitpunkt bestimmt, zu welchem die Stelleinrichtung angesteuert wird. Der Sollschaltzeitpunkt wird vorzugsweise derart festgelegt, dass der Istschaltzeitpunkt, also der Zeitpunkt, zu welchem der Nockenträger die gewünschte Axialposition erreicht, tatsächlich mit dem Vorgabeschaltzeitpunt übereinstimmt.
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Eine derartige Vorgehensweise ist insbesondere vorteilhaft, wenn mehrere Stelleinrichtung vorgesehen sind, die zum Verlagern des Nockenträgers oder mehrerer Nockenträger angesteuert werden können. Vorzugsweise erfolgt das Erfassen der Stromstärke sowie das Ermitteln der Schaltprozessgröße jeweils für jede der Stelleinrichtungen. Entsprechend liegt für jede der Stelleinrichtungen unabhängig voneinander die wenigstens eine Schaltprozessgröße vor, anhand welcher vorzugsweise jeweils eine Adaption des Sollschaltzeitpunkts erfolgt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Schaltprozessgröße eine Totzeit und/oder eine Flugzeit eines Aktuators der Stelleinrichtung verwendet werden/wird. Wie bereits vorstehend erläutert, bildet der Aktuator einen Teil der Stelleinrichtung und umfasst beispielsweise den Mitnehmer. Die Totzeit entspricht dem Zeitraum zwischen dem Beginn des Ansteuerns und einer ersten Reaktion des Aktuators, also beispielsweise dem Beginn einer Verlagerung des Mitnehmers. Die Flugzeit entspricht dagegen dem Zeitraum ab dieser ersten Reaktion des Aktuators bis zu dem Ende der Reaktion, beispielsweise dem Erreichen der Endposition durch den Mitnehmer.
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Beispielsweise liegt der Mitnehmer vor dem Beginn des Ansteuerns in einer Ausgangsposition vor, welche in radialer Richtung bezüglich der Drehachse der Grundnockenwelle gesehen von der Schaltkulisse beabstandet ist. Wird die Stelleinrichtung nun angesteuert, so verlässt der Mitnehmer nach Ablauf der Totzeit und zu Beginn der Flugzeit seine Ausgangsposition und wird in Richtung seiner Endposition verlagert. Diese erreicht er zum Ende der Flugzeit. In der Endposition greift der Mitnehmer beispielsweise in die Nut der Schaltkulisse ein oder wirkt anderweitig mit der Schaltkulisse zusammen, um die Verlagerung des Nockenträgers in dessen Sollposition zu bewirken.
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Nach dem Verlagern des Nockenträgers in die Sollposition wird der Mitnehmer wieder in seine Ausgangsposition verlagert, beispielsweise wird er dazu von der Schaltkulisse ausgeschoben. Alternativ kann es selbstverständlich vorgesehen sein, die Stelleinrichtung zum Verlagern des Mitnehmers aus der Endposition heraus in Richtung der Ausgangsposition beziehungsweise in die Ausgangsposition anzusteuern.
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Neben der Totzeit und/oder der Flugzeit des Aktuators beziehungsweise der mehreren Aktuatoren können auch weitere Parameter der Stelleinrichtung ermittelt werden, insbesondere geometrische Parameter, wie beispielsweise der Abstand des Mitnehmers zu einem Hochkreis der Schaltkulisse. Auch lassen sich eine Bauteilstreuung und/oder eine Alterung des Aktuators über die Lebensdauer feststellen und vorzugsweise adaptieren, insbesondere während des Betriebs der Brennkraftmaschine.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Beginn der Totzeit einem Beginn des Ansteuerns entspricht und das Ende der Totzeit anhand einer Veränderung der Stromstärke und/oder eines Stromstärkengradients bestimmt wird. Die Totzeit wird durch ihren Beginn und ihr Ende definiert. Die Totzeit beginnt dabei gleichzeitig mit dem Beginn des Ansteuerns. Ihr Ende dagegen kann anhand der Stromstärke beziehungsweise anhand des Verlaufs der Stromstärke ermittelt werden.
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Beispielsweise wird das Ende der Totzeit festgestellt, wenn eine bestimmte Veränderung der Stromstärke und/oder ein bestimmter Stromstärkengradient auftreten. Insbesondere sinkt die Stromstärke am Ende der Totzeit ab, sodass beispielsweise das Unterschreiten einer bestimmten Stromstärke und/oder das Unterschreiten eines bestimmten Stromstärkengradients durch einen Absolutwert des Stromstärkengradients das Ende der Totzeit andeuten. Der Stromstärkengradient bezeichnet bevorzugt die Veränderung der Stromstärke über der Zeit zu einem bestimmten Zeitpunkt.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Beginn der Flugzeit dem Ende der Totzeit entspricht und das Ende der Flugzeit anhand einer Veränderung der Stromstärke und/oder des Stromstärkengradients bestimmt wird. Auch die Flugzeit wird insoweit durch ihren Beginn und ihr Ende charakterisiert. Die Flugzeit beginnt am Ende der Totzeit, also insbesondere an einem Zeitpunkt, ab welchem eine Bewegung des Mitnehmers in Richtung der Schaltkulisse auftritt. Das Ende der Flugzeit kann analog zu dem Ende der Totzeit anhand der Stromstärke beziehungsweise dem Verlauf der Stromstärke festgestellt werden. Beispielsweise wird bei einem Unterschreiten einer bestimmten Stromstärke und/oder dem Unterschreiten eines bestimmten Stromstärkengradients durch den Absolutwert des Stromstärkengradients auf das Ende der Flugzeit erkannt.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, gemäß welcher vorgesehen ist, dass ein Vorgabeschaltzeitpunkt für den Aktuator festgelegt und ein Sollschaltzeitpunkt aus dem Vorgabeschaltzeitpunkt abzüglich einer aus der Totzeit und/oder der Flugzeit bestimmten Korrekturgröße bestimmt wird, wobei der Aktuator ab dem Sollschaltzeitpunkt zum Verlagern des Nockenträgers angesteuert wird. Der Vorgabeschaltzeitpunkt entspricht demjenigen Zeitpunkt, zu welchem das Verlagern des Nockenträgers erfolgen soll, zu welchem das Verlagern also beginnt oder endet.
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Aufgrund der vorstehend bereits beschriebenen Einflüsse kann es jedoch vorkommen, dass der Istschaltzeitpunkt des Aktuators von dem Vorgabeschaltzeitpunkt abweicht. Zur Berücksichtigung dieser Abweichung dient die Korrekturgröße. Diese kann aus der Totzeit und/oder der Flugzeit ermittelt werden. Anschließend dient die Korrekturgröße dem Bestimmen eines Sollschaltzeitpunkts aus dem Vorgabeschaltzeitpunkt. Das Ansteuern des Aktuators erfolgt nun nicht zu dem Vorgabeschaltzeitpunkt, sondern vielmehr zu dem Sollschaltzeitpunkt, welcher – in Abhängigkeit von der Korrekturgröße – von dem Vorgabeschaltzeitpunkt verschieden sein kann. Der Sollschaltzeitpunkt wird vorzugsweise derart gewählt, dass der Istschaltzeitpunkt dem Vorgabeschaltzeitpunkt entspricht.
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Die Totzeit der Stelleinrichtung beziehungsweise des Aktuators streut beispielsweise in Abhängigkeit von Fertigungstoleranzen zwischen einer oberen und einer unteren Grenze. Wenn die Stelleinrichtung beziehungsweise den Aktuator also zu einem bestimmten Zeitpunkt, nämlich dem Vorgabeschaltzeitpunkt, in der Endposition vorliegen soll, so muss die Bestromung immer um die maximale Totzeit voreilen. Die Totzeit ist drehzahlunabhängig. Sie entspricht bei unterschiedlichen Drehzahlen der Brennkraftmaschine beziehungsweise einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine unterschiedlichen überstrichenen Drehwinkeln.
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Eine Differenz zwischen minimaler und maximaler Totzeit korrespondiert mit einem überstrichenen Drehwinkel, den der Mitnehmer maximal zu früh auf die Schaltkulisse auftrifft, wenn bei dem Ansteuern der Stelleinrichtung die maximale Totzeit berücksichtigt wird, um das Risiko von Fehlschaltungen zu minimieren. Ab einer bestimmten kritischen Drehzahl entspricht dieser Drehwinkel dann genau dem Drehwinkel zwischen einem Ende eines Einspurbereichs der vorhergehenden Umdrehung und dem Beginn des Einspurbereichs der aktuellen Umdrehung.
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Folglich kann der Mitnehmer, falls der dazugehörige Aktuator eine geringe Totzeit aufweist, genau eine Umdrehung zu früh in die Nut der Schaltkulisse eingreifen und entsprechend das Verlagern des Nockenträgers zu früh bewirken. Aus der Streuung der Totzeiten der für die Brennkraftmaschine verwendeten Stelleinrichtungen beziehungsweise Aktuatoren ergibt sich mithin eine Drehzahlgrenze, bis zu welcher das Verlagern des Nockenträgers zuverlässig durchgeführt werden kann. Wird nun das Ansteuern der Stelleinrichtung anhand der wenigstens einen Schaltprozessgröße angepasst beziehungsweise adaptiert, so kann auf ein Deaktivieren der Stelleinrichtung ab Überschreiten der Drehzahlgrenze verzichtet werden.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass aus der Totzeit und/oder der Flugzeit sowie der Drehzahl der Grundnockenwelle ein Streichwinkel ermittelt wird, und das Ansteuern der Stelleinrichtung unterbleibt, wenn der Streichwinkel einen Maximalstreichwinkel übersteigt. Dies entspricht der vorstehend bereits erläuterten Vorgehensweise, bei welcher die Stelleinrichtung ab Überschreiten der Drehzahlgrenze deaktiviert wird. Hier dienen nun jedoch der Streichwinkel sowie der Maximalstreichwinkel zur Beurteilung, ob das Ansteuern der Stelleinrichtung durchgeführt wird oder unterbleiben soll. Das Ermitteln der Schaltprozessgröße kann bei einer derartigen Ausführungsform dazu dienen, zu ermitteln, ob das Verlagern des Nockenträgers zuverlässig durchgeführt werden kann. Besonders bevorzugt ist jedoch die Adaption des Schaltzeitpunkts, insbesondere des Sollschaltzeitpunkts, sodass das Ansteuern der Stelleinrichtung unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine erfolgt.
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Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Korrekturgröße periodisch ermittelt und zwischengespeichert wird. Beispielsweise wird die Korrekturgröße einmalig zu Beginn des Betriebs der Brennkraftmaschine, in Zeitabständen, insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen, und/oder nach Durchführen einer bestimmten Anzahl an Ansteuerungen der Stelleinrichtung durchgeführt. Die Korrekturgröße wird zwischengespeichert und nachfolgend beispielsweise zum Bestimmen des Sollschaltzeitpunkts aus dem Vorgabeschaltzeitpunkt herangezogen.
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Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ansteuern der Stelleinrichtung beendet wird, sobald das Ende der Flugzeit festgestellt ist. Auf diese Art und Weise kann ein besonders stromsparender Betrieb des Aktuators erzielt werden. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, die Stelleinrichtung über eine bestimmte Zeitspanne anzusteuern, um ein sicheres Verlagern des Nockenträgers zu erzielen. Das Ansteuern kann jedoch auch anhand des Verlaufs der Stromstärke adaptiert werden. Insbesondere kann das Ansteuern der Stelleinrichtung beendet werden, also der Stromfluss durch die Stelleinrichtung beziehungsweise den Aktuator unterbrochen werden, sobald festgestellt wurde, dass das Ende der Flugzeit erreicht ist, der Mitnehmer also die gewünschte Position erreicht hat.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass zum Kühlen des Aktuators ein Kühlmittel und/oder Schmiermittel durch den Aktuator geleitet wird. Während des Betriebs des Aktuators entsteht Wärme, insbesondere bedingt durch wenigstens eine Spule, welche beispielsweise zum Erzeugen des elektromagnetischen Felds dient, welches die Verlagerung des Mitnehmers bewirkt. Aus diesem Grund wird das Kühlmittel beziehungsweise Schmiermittel durch den Aktuator geleitet, sodass beispielsweise der Mitnehmer in Fluidkontakt mit dem Kühlmittel beziehungsweise dem Schmiermittel steht.
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Dies bedeutet jedoch eine starke Temperaturabhängigkeit der Stelleinrichtung, weil die Viskosität des Kühlmittels beziehungsweise Schmiermittels bei niedrigen Temperaturen besonders hoch ist. Insoweit kann auch bereits bei kleinen Drehzahlen ein zu frühes oder zu spätes Verlagern des Nockenträgers auftreten. Aus diesem Grund kann eine untere Temperaturgrenze vorgesehen sein, bei deren Unterschreiten kein Ansteuern der Stelleinrichtung durchgeführt wird. Eine solche Maßnahme kann bei einer Adaption des Schaltzeitpunkts, insbesondere des Sollschaltzeitpunkts, unterbleiben, weil der Einfluss der Temperatur auf die Stelleinrichtung beziehungsweise den Aktuator festgestellt und entsprechend reagiert werden kann.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, mit einem Ventiltrieb, der wenigstens eine Grundnockenwelle sowie zumindest einen auf der Grundnockenwelle drehfest und axial zwischen mindestens zwei Axialpositionen verlagerbar gelagerten Nockenträger aufweist, wobei vorgesehen ist, aus den Axialpositionen eine Sollposition auszuwählen und eine elektrische Stelleinrichtung zum Verlagern des Nockenträgers in die Sollposition anzusteuern.
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Dabei soll die Brennkraftmaschine dazu ausgebildet sein, während des Ansteuerns die Stromstärke des durch die Stelleinrichtung fließenden Stroms zu erfassen und aus der Stromstärke und/oder aus dem Verlauf der Stromstärke wenigstens eine Schaltprozessgröße zu ermitteln. Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine wurde bereits eingegangen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
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1 einen Bereich eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, wobei ein Nockenträger gezeigt ist, auf dem zumindest ein Ventilbetätigungsnocken angeordnet ist, und
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2 eine schematische Ansicht einer Stelleinrichtung des Ventiltriebs.
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Die 1 zeigt einen Bereich einer Brennkraftmaschine 1, nämlich einen Bereich eines Ventiltriebs 2 der Brennkraftmaschine 1. Der Ventiltrieb 2 weist eine Grundnockenwelle 3 auf, welche um eine Drehachse 4 drehbar gelagert ist, beispielsweise in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1. Auf der Grundnockenwelle 3 sind zwei Nockenträger 5 und 6 angeordnet, welche vorzugsweise identisch aufgebaut sind. Entsprechend wird im Folgenden lediglich auf den Nockenträger 5 eingegangen. Selbstverständlich kann alternativ lediglich einer der Nockenträger 5 und 6 vorgesehen sein.
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Der Nockenträger 5 ist mittels einer Stelleinrichtung 7 zwischen wenigstens zwei Axialpositionen in axialer Richtung bezüglich der Grundnockenwelle 3 verlagerbar. Das Verlagern wird dabei mithilfe eines Aktuators 8 bewirkt, welcher einen Mitnehmer 9 aufweist. Der Mitnehmer 9 ist mit einer Schaltkulisse 10, die dem Nockenträger zugeordnet beziehungsweise mit ihm verbunden ist, in Wirkverbindung bringbar. Zu diesem Zweck weist die Schaltkulisse 10 beispielsweise eine Verschiebenut 11 auf, in welche der Mitnehmer 9 einbringbar ist. Dabei wird aus den verfügbaren Axialpositionen des Nockenträgers 5 eine Sollposition ausgewählt und die Stelleinrichtung 7 zum Verlagern des Nockenträgers 5 in diese angesteuert.
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Zum Arretieren des Nockenträgers 5 in der Sollposition ist eine Rastvorrichtung 12 vorgesehen, welche beispielsweise ein Rastelement 13, insbesondere eine Kugel, aufweist. Das Rastelement ist vorzugsweise mithilfe eines Federelements 14 federkraftbeaufschlagt. Die Federkraft ist dabei derart gerichtet, dass das Rastelement 13 in radialer Richtung in Richtung von mehreren Rastaufnahmen 15, beziehungsweise in Richtung einer von mehreren Rastaufnahmen 15, gedrängt wird. Bevorzugt ist jeder Axialposition des Nockenträgers 5 eine der Rastaufnahmen 15 zugeordnet. Bei dem Erreichen der der jeweiligen Rastaufnahme 15 zugeordneten Axialposition greift das Rastelement 13 in diese Rastaufnahme 15 ein. Entsprechend muss zum Verlagern des Nockenträgers 5 aus der momentan vorliegenden Axialposition heraus eine entsprechende Axialkraft auf den Nockenträger 5 bewirkt werden. Dies kann bei einer gewollten Verlagerung mithilfe der Stelleinrichtung bewerkstelligt werden.
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Es wird deutlich, dass jeder der Nockenträger 5 und 6 mehrere Ventilbetätigungsnocken 16 und 17 aufweist. Die Ventilbetätigungsnocken 16 und 17 bilden dabei jeweils eine Laufbahn 18 beziehungsweise 19 für einen Abnehmer 20 aus, welcher in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel als Rollenschlepphebel vorliegt. Letzterer weist dabei eine Rolle 21 auf, die auf einer der Laufbahnen 18 und 19 – in Abhängigkeit von der Axialposition des Nockenträgers 5 beziehungsweise 6 – abläuft beziehungsweis abrollt. Das Ablaufen des Abnehmers 20 beziehungsweise der Rolle 21 erfolgt bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 1 in einer Laufrichtung.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Bereichs der Brennkraftmaschine 1 beziehungsweise des Ventiltriebs 2. Dargestellt ist insbesondere die Schaltkulisse 10, jedoch in einer alternativen Ausgestaltung. Weil es im Rahmen der Erfindung jedoch nicht auf eine konkrete Ausführung der Schaltkulisse 10 ankommt, sind die Ausführungen für die unterschiedlichen Schaltkulissen 10 ohne weiteres übertragbar. Die Schaltkulisse 10 weist in der hier dargestellten Ausführungsform zwei Kulissenbahnen 22 und 23 auf. Das Verlagern der Schaltkulisse 10 und mithin des Nockenträgers 5 (hier nicht dargestellt) wird mithilfe des Aktuators 8 durchgeführt, der den Mitnehmer 9 aufweist, welcher in Richtung der Schaltkulisse 10 und mithin der Kulissenbahnen 22 und 23 verlagerbar ist.
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Wenigstens ein Bereich jeder der Kulissenbahnen 22 und 23 ist als Verschiebenut ausgeführt, greift also derart in die Schaltkulisse 10 ein, das in zumindest einer axialen Richtung eine Wand zur Begrenzung der Kulissenbahn 22 beziehungsweise 23 vorliegt. Je nachdem, in welche der Verschiebenuten 22 beziehungsweise 23 der Mitnehmer 9 eingreift, wird eine Verlagerung der Schaltkulisse 10 und mithin des Nockenträgers in die eine oder andere Richtung bewirkt. Der Aktuator 8 verfügt zum Verlagern des Mitnehmers 9 in radialer Richtung über eine Spule 24, während der Mitnehmer 9 mit einem gemeinsam mit ihm verlagerbaren Dauermagnet 25 verbunden ist.
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Ein Gehäuse 26 des Aktuators 8 besteht bevorzugt aus einem magnetischen oder magnetisierbarem Material, insbesondere aus Metall. Die Spule 24 ist über ein Schaltelement 27 mit einer Stromquelle 28 elektrisch verbindbar. Liegt diese Verbindung vor, so erzeugt die Spule 24 ein Magnetfeld, welches den Dauermagnet 25 in Richtung der Schaltkulisse 10 drängt, vorzugsweise bis der Dauermagnet 25 einen Endanschlag 29 oder der Mitnehmer 9 die Schaltkulisse 10 erreicht. Der Endanschlag 29 besteht vorzugsweise aus dem magnetischen oder magnetisierbaren Material, beispielsweise aus Metall, sodass der Mitnehmer 9 aufgrund des von dem Dauermagnet 25 erzeugten Magnetfelds in der hier angedeuteten Stellung festgesetzt ist und an dem Endanschlag 29 anliegt.
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Jede der Kulissenbahnen 22 und 23 kann nun eine Auswurframpe (nicht gezeigt) aufweisen, die den Mitnehmer 9 nach Durchführen des Verlagerns von der Schaltkulisse 10 fortdrängt. In dem der Auswurframpe zugeordneten Auswurfbereich wird dazu ein Abstand eines Grunds 30 beziehungsweise 31 der Kulissenbahn 22 beziehungsweise 23 von der Drehachse 4 bevorzugt stetig größer.
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Die Auswurframpen sind derart ausgeführt, dass der Mitnehmer 9 nach dem Verlagern des Nockenträgers 5 vollständig aus den Kulissenbahnen 22 und 23 ausgebracht ist. Dabei tritt bevorzugt der Dauermagnet 25 in Berührkontakt mit der Spule 24, welche jedoch nicht mehr bestromt ist. Entsprechend bewirkt die Magnetkraft des Dauermagneten 25, dass der Mitnehmer 9 in der ausgebrachten Stellung, also seiner Ausgangsposition, solange gehalten ist, bis die Spule 24 erneut bestromt wird, vorzugsweise mithilfe des Schaltelements 27.
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In dem Stromkreis aus Stromquelle 28, Schaltelement 27 und Spule 24 ist nun eine Stromerfassungseinrichtung 32 vorgesehen. Mit dieser wird während des Ansteuerns der Stelleinrichtung 7 beziehungsweise der Spule 24 die Stromstärke des durch die Stelleinrichtung 7 fließenden Stroms erfasst. Aus dem Verlauf der Stromstärke wird wenigstens eine Schaltprozessgröße ermittelt, beispielsweise eine Totzeit und/oder eine Flugzeit des Aktuators 8, insbesondere des Mitnehmers 9. Die wenigstens eine Schaltprozessgröße kann nachfolgend zum Adaptieren eines Schaltzeitpunkts der Stelleinrichtung 7 herangezogen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004027966 A1 [0006]
