DE102020117598A1

DE102020117598A1 - Überwachung eines Zustands eines Aktors in einem System zur variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102020117598A1
Application number: DE102020117598.1A
Authority: DE
Inventors: Fabio De Giacomo; Claudio GENTA; Andreas Daum
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2022-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Zustands eines Aktors (1) in einem System zur variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors, wobei der Aktor (1) einen Elektromagnet (2) mit einer Spule (3) und einen mittels des Elektromagnets (2) bewegbaren Anker (4) umfasst, der mit einem zwischen einer vollständig eingefahrenen Stellung und einer vollständig ausgefahrenen Stellung bewegbaren Aktorstift (9) gekoppelt ist, wobei ein in der Spule (3) des Elektromagnets (2) fließender gepulster Strom (I) gemessen wird, und eine Einschaltzeit (TON) und eine Ausschaltzeit (TOFF) der Pulse des gepulsten Stroms (I) ermittelt werden, wobei in Abhängigkeit von der Einschaltzeit (TON) und der Ausschaltzeit (TOFF) eine Kenngröße (K) ermittelt wird, wobei ein zeitlicher Verlauf der Kenngröße (K) beobachtet wird, um eine Bewegung des Aktorstifts (9), insbesondere in Richtung der vollständig ausgefahrenen Stellung, zu überwachen

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Zustands eines Aktors in einem System zur variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors, wobei der Aktor einen Elektromagnet mit einer Spule und einen mittels des Elektromagnets bewegbaren Anker umfasst, der mit einem zwischen einer vollständig eingefahrenen Stellung und einer vollständig ausgefahrenen Stellung bewegbaren Aktorstift gekoppelt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein System zur variablen Ventilsteuerung mit einem Aktor, der einen Elektromagnet mit einer Spule und einen mittels des Elektromagnets bewegbaren Anker umfasst, der mit einem zwischen einer vollständig eingefahrenen Stellung und einer vollständig ausgefahrenen Stellung bewegbaren Aktorstift gekoppelt ist.
Derartige Aktoren werden in Systemen zur variablen Ventilsteuerung beispielsweise dazu eingesetzt, Nockenstücke mit mehreren unterschiedlichen Nockenkonturen, auf einer Welle axial zu verschieben. Solche Nockenstücke werden auch als Schiebenocken bezeichnet. An dem Nockenstück ist dabei eine gekrümmte Nut vorgesehen, in welche ein bewegbarer Aktorstift des Aktors wahlweise eingreifen kann. In seiner eingefahrenen Stellung greift der Aktorstift nicht in die Nut ein, so dass das Nockenstück in seiner derzeitigen axialen Stellung verbleibt. In der ausgefahrenen Stellung des Aktorstifts greift dieser hingegen in die gekrümmte Nut ein und kann dadurch eine axiale Verschiebung des Nockenstücks bewirken. Oftmals weisen derartige Aktoren mehrere Aktorstifte auf, sodass mehrere Verschiebeschritte gesteuert werden können. Ein derartiger Aktor ist beispielsweise aus der DE 10 2013 210 871 A1 bekannt.
Bei derartigen Aktoren ist es wünschenswert, die Bewegung des Aktorstifts zu überwachen, um eine Steuerung des Aktorstifts zu ermöglichen und/oder um Schäden an dem Aktor führzeitig zu erkennen. Hierzu ist es allerdings erforderlich zusätzliche Sensoren vorzusehen, welche die Stellung des Aktorstifts erfassen, wodurch ein erhöhter apparativer Aufwand geschaffen wird.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, eine kostengünstige Überwachung der Bewegungen des Aktorstifts zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung eines Zustands eines Aktors in einem System zur variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors,
wobei der Aktor einen Elektromagnet mit einer Spule und einen mittels des Elektromagnets bewegbaren Anker umfasst, der mit einem zwischen einer vollständig eingefahrenen Stellung und einer vollständig ausgefahrenen Stellung bewegbaren Aktorstift gekoppelt ist,
wobei ein in der Spule des Elektromagnets fließender gepulster Strom gemessen wird,
und eine Einschaltzeit und eine Ausschaltzeit der Pulse des gepulsten Stroms ermittelt werden,
wobei in Abhängigkeit von der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit eine Kenngröße ermittelt wird,
wobei ein zeitlicher Verlauf der Kenngröße beobachtet wird, um eine Bewegung des Aktorstifts, insbesondere in Richtung der vollständig ausgefahrenen Stellung, zu überwachen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der in der Spule des Elektromagnets fließende gepulste Strom gemessen und ausgewertet. Zu den Pulsen des gepulsten Stroms wird jeweils die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit ermittelt. In Abhängigkeit von der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit wird eine Kenngröße ermittelt und deren zeitlicher Verlauf beobachtet. Aus dem zeitlichen Verlauf dieser Kenngröße können Rückschlüsse auf die Bewegung des Aktorstifts, insbesondere in Richtung der vollständig ausgefahrenen Stellung - also der Ausfahrbewegung - gezogen werden. Dies ist dadurch begründet, dass der sich bewegende Aktorstift eine Bewegung des Ankers bewirkt und die Bewegung des Ankers in dem magnetischen Feld des Elektromagnets eine Spannung in der Spule des Elektromagnets induziert, welche der an der Spule anliegenden Spannung entgegengewirkt und auch als elektromotorische Gegen-Kraft (EMK) bezeichnet wird. Die induzierte Spannung führt zu messbaren Veränderungen der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit in dem gepulsten Strom der Spule. Das erfindungsgemäße Verfahren bringt den Vorteil mit sich, dass aus Bewegungssensoren zur Erfassung der Bewegung des Aktorstifts verzichtet werden kann. Hierdurch wird eine kostengünstige Überwachung der Bewegung des Aktorstifts ermöglicht.
Die Einschaltzeit ist bevorzugt definiert als die Zeitspanne, während der der Strom im Verlauf eines Pulses ansteigt. Alternativ kann die Einschaltzeit definiert sein als Zeitspanne während der der gepulste Strom zwischen einem niedrigeren Schwellenwert und einem höheren Schwellenwert monoton ansteigt.
Die Ausschaltzeit ist bevorzugt definiert als die Zeitspanne, während der der Strom im Verlauf eines Pulses abfällt. Alternativ kann die Ausschaltzeit definiert sein als Zeitspanne während der der gepulste Strom zwischen einem höheren Schwellenwert und einem niedrigen Schwellenwert monoton abfällt
Die Kenngröße kann beispielsweise eine Funktion sein, die sowohl von der Einschaltzeit als auch von der Ausschaltzeit abhängig ist. Beispiele derartiger Funktionen sind das Verhältnis der Einschaltzeit zu dem Ausschaltzeit oder das Verhältnis der Ausschaltzeit zu der Einschaltzeit oder das Verhältnis der Einschaltzeit zu der Summe von Einschaltzeit und Ausschaltzeit oder das Verhältnis der Summe von Einschaltzeit und Ausschaltzeit zu der Einschaltzeit. Alternativ kann die Kenngröße als Funktion f(t_on, t_off) gemäß der Gleichung $f (t_{o n}, t_{o f f}) = k_{1} \cdot t_{o n}^{m} + k_{2} \cdot t_{o f f}^{n}$
ermittelt werden, wobei k₁, k₂, m, n vorgegebene Parameter sind. Beispielsweise kann $k_{1} = 1, m = 1, k_{2} = - 1, n = 1$
gelten. Insofern kann die Kenngröße die Summe von Einschaltzeit und Ausschaltzeit sein oder die Differenz zwischen Einschaltzeit und Ausschaltzeit bzw. Ausschaltzeit und Einschaltzeit. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein oder mehrere der vorgegebenen Parameter während der Überwachung des Aktors geändert werden, beispielsweise dann, wenn die Kenngröße einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Hierdurch könne Situationen vermieden werden, in denen die Kenngröße so klein wird, dass sie anfällig gegenüber Rauschen wird. Wenn die vorgegebenen Parameter zu $k_{1} = 1, m = 1, k_{2} = - 1, n = 1$
gewählt sind, kann beispielsweise bei einem Unterschreiten des vorgegebenen Schwellenwerts $k_{1} = 0, m = 1, k_{2} = 1, n = 1$
gesetzt werden, um eine zu geringe Kenngröße zu vermeiden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Elektromagnet mit einer gepulsten Spannung oder einem gepulsten Strom angesteuert wird, beispielsweise mit einer Spannung oder einem Strom, die oder der durch Pulsweitenmodulation (PWM) bereitgestellt wird. Besonders bevorzugt wird die gepulste Spannung oder der gepulste Strom derart geregelt, dass der gepulste Strom bei Unterschreiten eines vorgegebenen, niedrigeren Schwellenwerts bis zu einem vorgegebenen, höheren Schwellenwert ansteigt und bei Überschreiten des vorgegebenen, höheren Schwellenwerts bis zu dem vorgegebenen, niedrigeren Schwellenwert abfällt.
Die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit sind bei einem derartig gepulsten Strom insofern variabel und können durch die Bewegung des Ankers beeinflusst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass anhand des zeitlichen Verlaufs der Kenngröße eine Geschwindigkeit des Aktorstifts ermittelt wird.
Vorteilhaft ist ferner eine Ausgestaltung des Verfahrens, bei welcher anhand des zeitlichen Verlaufs der Kenngröße ein End-Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem der Aktorstift die vollständig ausgefahrene Stellung einnimmt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der End-Zeitpunkt als Zeitpunkt bestimmt wird, ab dem der zeitliche Verlauf der Kenngröße einen im Wesentlichen konstanten Wert einnimmt. Da der Anker ab dem End-Zeitpunkt im Wesentlichen an seiner vollständig ausgefahrenen Stellung verharrt, werden keine Veränderungen an der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit beobachtet. Die in Abhängigkeit von der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit ermittelte Kenngröße bleibt im Wesentlichen konstant.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass anhand des zeitlichen Verlaufs der Kenngröße eine Temperatur des Aktors, insbesondere des Elektromagnets des Aktors, ermittelt wird. Es hat sich herausgestellt, dass der Verlauf der Kenngröße abhängig von der Temperatur des Aktors ist. Daher ist es möglich, ausgehend von dem zeitlichen Verlauf der Kenngröße Rückschlüsse auf die Temperatur zu ziehen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass anhand einer Änderungsrate des Kenngröße, insbesondere einer Abfallrate der Kenngröße, eine Viskosität eines zur Schmierung des Ankers und/oder des Aktorstifts verwendeten Schmierstoffs, insbesondere eines Öls, bestimmt wird.
Vorteilhaft ist es, wenn der zeitliche Verlauf der Kenngröße mit einem Verlauf der Kenngröße verglichen wird, der im Neuzustand des Aktors aufgenommen worden ist. Durch einen solchen Vergleich können Abnutzungserscheinungen überwacht und/oder Defekte frühzeitig erkannt werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung bei welcher ein Defekt erkannt wird, wenn die Kenngröße dauerhaft einen konstanten Verlauf aufweist. Ein dauerhaft konstanter Verlauf, insbesondere trotz aktiver Ansteuerung des Elektromagnets, kann auf einen Defekt des Aktors hinweisen. Ein konstanter Verlauf der Kenngröße kann beispielsweise durch einen blockierten Anker hervorgerufen werden.
Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Aktor zusätzlich einen Schwenkhebel aufweist, über welchen der Anker mit dem Aktorstift gekoppelt ist. Über den Schwenkhebel kann ein Hebel- bzw. Übersetzungsverhältnis zwischen einer Bewegung des Ankers und einer Bewegung des Aktorstifts eingestellt werden. Bevorzugt ist der Anker über den Schwenkhebel derart mit dem Aktorstift gekoppelt, dass ein geringerer Hub des Ankers einen größeren Hub des Aktorstifts bewirkt, so dass der Aktor, insbesondere der Elektromagnet, kompakt ausgestaltet werden kann. Das bedeutet, dass der Hub des Ankers kleiner ist als der Hub des Aktorstifts.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein System zur variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors mit einem Aktor, der einen Elektromagnet mit einer Spule und einen mittels des Elektromagnets bewegbaren Anker umfasst, der mit einem zwischen einer vollständig eingefahrenen Stellung und einer vollständig ausgefahrenen Stellung bewegbaren Aktorstift gekoppelt ist,
und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist,
einen in der Spule des Elektromagnets fließenden gepulsten Strom zu messen,
eine Einschaltzeit und eine Ausschaltzeit der Pulse des gepulsten Stroms zu ermitteln,
in Abhängigkeit von der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit eine Kenngröße zu ermitteln und
einen zeitlichen Verlauf der Kenngröße zu beobachten, um eine Bewegung des Aktorstifts, insbesondere in Richtung der vollständig ausgefahrenen Stellung, zu überwachen.
Bei dem System können dieselben Vorteile erreicht werden, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung eines Zustands eines Aktors in einem System zur variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors beschrieben worden sind.
Ferner können bei dem System auch die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale allein oder in Kombination Anwendung finden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Aktors für ein System zur variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors in einer schematischen Schnittdarstellung, wobei sich der Aktorstift in einer vollständig ausgefahrenen Stellung befindet;
2 der Aktor gemäß 1, wobei sich der Aktorstift in einer vollständig eingefahrenen Stellung befindet;
3 einen zeitlichen Verlauf der an der Spule des Elektromagnets anliegenden Spannung sowie des in der Spule fließenden Stroms;
4 eine beispielhafter gepulster Stromverlauf;
5 einen zeitlichen Verlauf der ermittelten Kenngröße bei unterschiedlichen Temperaturen während einer ausfahrenden Bewegung des Ankers sowie des Aktorstifts; und
6 einen zeitlichen Verlauf der ermittelten Kenngröße bei unterschiedlichen Temperaturen bei blockiertem Anker und/oder Aktorstift.

In 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Aktors 1 gezeigt, der in einem System zu variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors zur Anwendung kommen kann. Der Aktor 1 umfasst einen Elektromagnet 2 mit einer Spule 3 und einen mittels des Elektromagnets 2 bewegbaren Anker 4. Der Anker 4 ist zwischen der in 1 dargestellten ausgefahrenen Stellung und der in 2 gezeigten eingefahrenen Stellung entlang einer zu einer Längsachse der Spule 3 parallelen Richtung R bewegbar. Der Anker 4 umfasst einen Ankerstößel 4.1 sowie eine Ankerhülse 4.2 mit einer Aufnahme, in welcher der Ankerstößel 4.1 aufgenommen ist. Der Ankerstößel 4.1 ist in einer Hülse 6 geführt, welche einen Innenraum des Elektromagnets 2, in welchem der Anker 4 bewegbar ist, abdichtet. Durch diese Abdichtung ist es möglich, den Innenraum mit einem Schmiermittel, beispielsweise einem Öl zu füllen.
Der Aktor 1 umfasst ferner einen Aktorstift 9, der zwischen einer in 2 gezeigten vollständig eingefahrenen Stellung und einer in 1 gezeigten vollständig ausgefahrenen Stellung bewegbar ist. Der Aktorstift 9 ist mit dem Anker 4 über einen Schwenkhebel 7 gekoppelt, der an einer Lagerstelle 8 schwenkbar gelagert ist. Hierzu steht ein freies Ende des Ankerstößels 4.1 mit dem Schwenkhebel 7 in Kontakt. Der Schwenkhebel 7 kontaktiert seinerseits ein Ende des Ankerstifts 9. Der Ankerstift 9 ist über ein Federelement 10 in Richtung seiner eingefahrenen Stellung vorgespannt. In dem System zur variablen Ventilsteuerung wird der Aktors 1 zusammen mit einem Nockenstück verwendet, welches auf der Nockenwelle axial verschiebbar gelagert ist. Dieses Nockenstück umfasst eine gekrümmte Nut, in welche der Aktorstift 9 eingreifen kann. Die Nut des Nockenstücks umfasst zudem einen rampenförmigen Bereich, welcher den Aktorstift 9 ausgehend von seiner vollständig ausgefahrenen Stellung in Richtung seiner vollständig eingefahrenen Stellung drückt.
In einer Abwandlung des in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels kann der Aktor zwei Aktorstifte umfassen, die jeweils von einem separaten Elektromagnet angesteuert werden.
Zum Ausfahren des Aktorstifts 9 sowie zum Halten des Aktorstifts 9 in seiner vollständig ausgefahrenen Stellung wird eine gepulste Spannung an der Spule des Elektromagnets 2 angelegt. Hierzu umfasst das System eine Steuer- und Auswerteeinheit. Diese ist dazu eingerichtet, die Spule mit einer gepulsten Spannung anzusteuern, beispielsweise mit einer Spannung, die durch Pulsweitenmodulation (PWM) bereitgestellt wird. Die Darstellung in 3 zeigt die an der Spule 3 anliegende Spannung U, die in einer ersten Phase PI, in welcher der Aktorstift 9 ausgefahren wird, gepulst bereitgestellt wird. In einer zweiten Phase PII, in welcher sich der Aktorstift 9 in seiner vollständig ausgefahrenen Stellung befindet und dort gehalten wird, wird die Spannung U ebenfalls gepulst bereitgestellt. Die gepulste Spannung wird derart geregelt, dass der gepulste Strom bei Unterschreiten eines vorgegebenen, niedrigeren Schwellenwerts bis zu einem vorgegebenen, höheren Schwellenwert ansteigt und bei Überschreiten des vorgegebenen, höheren Schwellenwerts bis zu dem vorgegebenen, niedrigeren Schwellenwert abfällt. Die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit sind bei einem derartig gepulsten Strom insofern variabel und können durch die Bewegung des Ankers beeinflusst werden. In diesem Fall sind der niedrigere Schwellenwert und der höhere Schwellenwert beide konstant.
Die Darstellung in 4 zeigt einen bespielhaften gepulsten Stromverlauf, wobei die Einschaltzeit t_ON diejenige Zeitspanne ist, während der der Strom I im Verlauf eines Pulses ansteigt und die Ausschaltzeit t_OFF diejenige Zeitspanne ist, während der der Strom I im Verlauf eines Pulses abfällt. Die Summe aus T_ON und T_OFF ist die Periode des gepulsten Stroms.
Um den Zustand des Aktors 1, insbesondere die Bewegung des Aktorstifts 9, zu überwachen wird bei dem System zur variablen Ventilsteuerung daher gemäß der Erfindung der gepulste Strom I in der Spule 3 gemessen und es werden Einschaltzeit T_ON und eine Ausschaltzeit T_OFF der Pulse des gepulsten Stroms I ermittelt. In Abhängigkeit von der Einschaltzeit T_ON und der Ausschaltzeit T_OFF wird dann eine Kenngröße K ermittelt und deren zeitlicher Verlauf beobachtet, um die Bewegung des Aktorstifts 9, insbesondere in Richtung der vollständig ausgefahrenen Stellung, zu überwachen. Derartige Verläufe der Kenngröße K bei unterschiedlichen Temperaturen im Bereich von 90 °C bis -20 °C sind in 5 dargestellt. Es ist erkennbar, dass der Absolutwert der Kenngröße K mit fallen Temperatur sinkt. Ferner ist erkennbar, dass der Abfall der Kenngröße K beim Ausfahren des Aktorstifts 9 bei niedrigen Temperaturen mit einem größeren Abfall der Kenngröße K über der Zeit t einhergeht. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Kenngröße K eine Funktion f(t_on, t_off) gemäß der Gleichung $f (t_{o n}, t_{o f f}) = k_{1} \cdot t_{o n}^{m} + k_{2} \cdot t_{o f f}^{n}$
, wobei k₁, k₂, m, n vorgegebene Parameter sind. Beispielsweise kann $k_{1} = 1, m = 1, k_{2} = - 1, n = 1$
gelten.
Anhand des Verlaufs der Kenngröße K wird nun die Geschwindigkeit des Aktorstifts 9 während der Phase PI bei der Bewegung in Richtung der vollständig ausgefahrenen Stellung ermittelt. Hierzu wird ein End-Zeitpunkt t_E bestimmt, ab dem der zeitliche Verlauf der Kenngröße K einen im Wesentlichen konstanten Wert einnimmt. Die entsprechenden Punkte des End-Zeitpunkts t_E,90-t_E,-20 sind in der Darstellung in 5 jeweils durch senkrechte Linien markiert. Zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Aktorstifts 9 wird die Zeitdauer ab dem Anfang der ersten Phase PI bis zu dem End-Zeitpunkt t_E bestimmt.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass ein zeitlicher Verlauf der Kenngröße K bei einer ausfahrenden Bewegung des Aktorstifts 9 in einem Neuzustand des Aktors 1 ermittelt und gespeichert wird. Alternativ kann statt des vollständigen Verlaufs lediglich der End-Zeitpunkt t_E oder die Zeitdauer ab dem Anfang der ersten Phase PI bis zu dem End-Zeitpunkt t_E gespeichert werden. Bevorzugt werden entsprechende Verläufe der Kenngröße K bei unterschiedlichen Temperaturen ermittelt und die Verläufe bzw. die End-Zeitpunkte t_E oder die Zeitdauer ab dem Anfang der ersten Phase PI bis zu dem jeweiligen End-Zeitpunkt t_E gespeichert. Die gespeicherten Werte können dann während des Betriebs des Aktors 1 zu Funktionsüberwachung verwendet werden. Beispielsweise kann während des Betriebs des Aktors 1 in einem System zu variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors der zeitliche Verlauf der Kenngröße K mit einem Verlauf der Kenngröße K verglichen wird, der im Neuzustand des Aktors 1 aufgenommen worden ist. Abweichungen von dem im Neuzustand bei der entsprechenden Temperatur aufgenommen Verlauf zeigen einen Abnutzungszustand an. Diese Abnutzung kann sich in einer gegenüber dem Neuzustand veränderten Viskosität des Schmierstoffs im Innenraum des Elektromagneten äußern. Daher kann anhand einer Änderungsrate der Kenngröße K, insbesondere einer Abfallrate der Kenngröße K, in der ersten Phase PI die Viskosität des zur Schmierung des Ankers 4 verwendeten Schmierstoffs, insbesondere eines Öls, bestimmt wird.
Ferner kann ein Defekt, beispielsweise durch eine Blockade des Ankers 4 oder des Aktorpins 9, detektiert werden. Hierzu wird geprüft, ob die Kenngröße K in der ersten Phase PI dauerhaft einen konstanten Verlauf aufweist. Ist dies der Fall, so kann dies darauf zurückzuführen, sein, dass sich der Anker 4 des Aktors 1 nicht bewegt. In einem solchen Fall liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Defekt durch eine Blockade des Ankers 4 oder des Aktorstifts 9 vor.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann sowohl bei Systemen zur variablen Ventilsteuerung Anwendung finden, die Schiebenocken umfassen als auch bei elektrohydraulischen Systemen zur variablen Ventilsteuerung oder elektromechanischen Systemen zur variablen Ventilsteuerung.
Bezugszeichenliste

1: Aktor
2: Elektromagnet
3: Spule
4: Anker
4.1: Ankerstößel
5: Aktorgehäuse
6: Hülse
7: Schwenkhebel
8: Lagerstelle
9: Aktorstift
10: Federelement
I: Strom
K: Kenngröße
K': Ableitung der Kenngröße
U: Spannung
tE: End-Zeitpunkt
TON: Einschaltzeit
TOFF: Ausschaltzeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013210871 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Zustands eines Aktors (1) in einem System zur variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors, wobei der Aktor (1) einen Elektromagnet (2) mit einer Spule (3) und einen mittels des Elektromagnets (2) bewegbaren Anker (4) umfasst, der mit einem zwischen einer vollständig eingefahrenen Stellung und einer vollständig ausgefahrenen Stellung bewegbaren Aktorstift (9) gekoppelt ist, wobei ein in der Spule (3) des Elektromagnets (2) fließender gepulster Strom (I) gemessen wird, und eine Einschaltzeit (T_ON) und eine Ausschaltzeit (T_OFF) der Pulse des gepulsten Stroms (I) ermittelt werden, wobei in Abhängigkeit von der Einschaltzeit (T_ON) und der Ausschaltzeit (T_OFF) eine Kenngröße (K) ermittelt wird, wobei ein zeitlicher Verlauf der Kenngröße (K) beobachtet wird, um eine Bewegung des Aktorstifts (9), insbesondere in Richtung der vollständig ausgefahrenen Stellung, zu überwachen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des zeitlichen Verlaufs der Kenngröße (K) eine Geschwindigkeit des Aktorstifts (9) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des zeitlichen Verlaufs der Kenngröße (K) ein End-Zeitpunkt (t_E) ermittelt wird, zu dem der Aktorstift (9) die vollständig ausgefahrene Stellung einnimmt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der End-Zeitpunkt (t_E) als Zeitpunkt bestimmt wird, ab dem der zeitliche Verlauf der Kenngröße (K) einen im Wesentlichen konstanten Wert einnimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des zeitlichen Verlaufs der Kenngröße (K) eine Temperatur des Aktors (1), insbesondere des Elektromagnets (2) des Aktors (1), ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand einer Änderungsrate des Kenngröße (K), insbesondere einer Abfallrate der Kenngröße (K), eine Viskosität eines zur Schmierung des Ankers (4) und/oder des Aktorstifts (9) verwendeten Schmierstoffs, insbesondere eines Öls, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf der Kenngröße (K) mit einem Verlauf der Kenngröße (K) verglichen wird, der im Neuzustand des Aktors (1) aufgenommen worden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Defekt erkannt wird, wenn die Kenngröße (K) dauerhaft einen konstanten Verlauf aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (1) zusätzlich einen Schwenkhebel (7) aufweist, über welchen der Anker (4) mit dem Aktorstift (9) gekoppelt ist.
System zur variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors mit einem Aktor (1), der einen Elektromagnet (2) mit einer Spule (3) und einen mittels des Elektromagnets (2) bewegbaren Anker umfasst, der mit einem zwischen einer vollständig eingefahrenen Stellung und einer vollständig ausgefahrenen Stellung bewegbaren Aktorstift (9) gekoppelt ist, und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, einen in der Spule des Elektromagnets (2) fließenden gepulsten Strom (I) zu messen, eine Einschaltzeit (T_ON) und eine Ausschaltzeit (T_OFF) der Pulse des gepulsten Stroms (I) zu ermitteln, in Abhängigkeit von der Einschaltzeit (T_ON) und der Ausschaltzeit (T_OFF) eine Kenngröße (K) zu ermitteln und einen zeitlichen Verlauf der Kenngröße (K) zu beobachten, um eine Bewegung des Aktorstifts (9), insbesondere in Richtung der vollständig ausgefahrenen Stellung, zu überwachen.