DE102020118949A1 - Monitoring a state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine - Google Patents

Monitoring a state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
DE102020118949A1
DE102020118949A1 DE102020118949.4A DE102020118949A DE102020118949A1 DE 102020118949 A1 DE102020118949 A1 DE 102020118949A1 DE 102020118949 A DE102020118949 A DE 102020118949A DE 102020118949 A1 DE102020118949 A1 DE 102020118949A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
time
actuator
switch
parameter
determined
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.)
Pending
Application number
DE102020118949.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Fabio De Giacomo
Claudio GENTA
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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 Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102020118949.4A priority Critical patent/DE102020118949A1/en
Publication of DE102020118949A1 publication Critical patent/DE102020118949A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844Monitoring or fail-safe circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607Armatures entering the winding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2810/00Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/02Lubrication
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/02Formulas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/03Auxiliary actuators
    • F01L2820/031Electromagnets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844Monitoring or fail-safe circuits
    • H01F2007/1855Monitoring or fail-safe circuits using a stored table to deduce one variable from another
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F2007/1888Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings using pulse width modulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

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 eingefahrenen Stellung, zu überwachen. Zudem umfasst die Erfindung ein entsprechendes System zur variablen Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors.The invention relates to a method for monitoring the state of an actuator (1) in a system for variable valve control of an internal combustion engine, the actuator (1) having an electromagnet (2) with a coil (3) and an armature which can be moved by means of the electromagnet (2). (4) which is coupled to an actuator pin (9) movable between a fully retracted position and a fully extended position, wherein a pulsed current (I) flowing in the coil (3) of the electromagnet (2) is measured, and a Switch-on time (TON) and a switch-off time (TOFF) of the pulses of the pulsed current (I) are determined, with a characteristic (K) being determined as a function of the switch-on time (TON) and the switch-off time (TOFF), with a time profile of the characteristic (K) is observed to monitor movement of the actuator pin (9), particularly towards the fully retracted position. In addition, the invention includes a corresponding system for variable valve control of an internal combustion engine.

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.The invention relates to a method for monitoring a state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine, the actuator comprising an electromagnet with a coil and an armature which can be moved by means of the electromagnet and which has a position between a fully retracted position and a fully extended position movable actuator pin is coupled. Furthermore, the invention relates to a system for variable valve control with an actuator which includes an electromagnet with a coil and an armature which can be moved by means of the electromagnet and which is coupled to an actuator pin which can be moved between a fully retracted position and a fully extended position.

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.Such actuators are used in systems for variable valve control, for example, to move cam pieces with several different cam contours axially on a shaft. Such cam pieces are also referred to as sliding cams. A curved groove is provided on the cam piece, into which a movable actuator pin of the actuator can selectively engage. In its retracted position, the actuator pin does not engage the groove, so the cam piece remains in its current axial position. In the extended position of the actuator pin, on the other hand, it engages in the curved groove and can thereby bring about an axial displacement of the cam piece. Such actuators often have a number of actuator pins, so that a number of displacement steps can be controlled. Such an actuator is, for example, from DE 10 2013 210 871 A1 known.

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.In such actuators, it is desirable to monitor movement of the actuator pin to enable control of the actuator pin and/or to provide early detection of damage to the actuator. For this purpose, however, it is necessary to provide additional sensors which detect the position of the actuator pin, as a result of which an increased outlay in terms of equipment is created.

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, eine kostengünstige Überwachung der Bewegungen des Aktorstifts zu ermöglichen.Against this background, the task arises of enabling cost-effective monitoring of the movements of the actuator pin.

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 eingefahrenen Stellung, zu überwachen.
The object is achieved by a method for monitoring the state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine,
wherein the actuator comprises an electromagnet with a coil and an armature which can be moved by means of the electromagnet and which is coupled to an actuator pin which can be moved between a fully retracted position and a fully extended position,
where a pulsed current flowing in the coil of the electromagnet is measured,
and a switch-on time and a switch-off time of the pulses of the pulsed current are determined,
a parameter is determined as a function of the switch-on time and the switch-off time,
a time profile of the parameter being observed in order to monitor a movement of the actuator pin, in particular in the direction of the fully retracted position.

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 eingefahrenen Stellung - also der Einfahrbewegung - 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 Gegenkraft (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.In the method according to the invention, the pulsed current flowing in the coil of the electromagnet is measured and evaluated. The switch-on time and the switch-off time are determined for the pulses of the pulsed current. Depending on the switch-on time and the switch-off time, a parameter is determined and its progression over time is observed. Conclusions about the movement of the actuator pin, in particular in the direction of the fully retracted position—that is, the retraction movement—can be drawn from the course of this parameter over time. This is due to the fact that the moving actuator pin causes the armature to move and the movement of the armature in the magnetic field of the electromagnet induces a voltage in the coil of the electromagnet which counteracts the voltage present on the coil and is also known as the counter electromotive force (EMF). ) referred to as. The induced voltage results in measurable on-time and off-time changes in the pulsed current of the coil. The method according to the invention has the advantage that motion sensors for detecting the movement of the actuator pin can be dispensed with. This enables cost-effective monitoring of the movement of the actuator pin.

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.The on-time is preferably defined as the period of time during which the current increases in the course of a pulse. Alternatively, the on-time can be defined as the period of time during which the pulsed current increases monotonically between a lower threshold and a higher threshold.

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 abfälltThe turn-off time is preferably defined as the period of time during which the current falls in the course of a pulse. Alternatively, the turn-off time can be defined as the period of time during which the pulsed current falls monotonically between a higher threshold and a lower threshold

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 (ton, toff) gemäß der Gleichung ƒ ( t o n , t o f f ) = k 1 t o n m + k 2 t o f f n

Figure DE102020118949A1_0001
ermittelt werden, wobei k1, k2, m, n vorgegebene Parameter sind. Beispielsweise kann k 1 = 1, m = 1, k 2 = 1, n = 1
Figure DE102020118949A1_0002
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
Figure DE102020118949A1_0003
gewählt sind, kann beispielsweise bei einem Unterschreiten des vorgegebenen Schwellenwerts k 1 = 0, m = 1, k 2 = 1, n = 1
Figure DE102020118949A1_0004
gesetzt werden, um eine zu geringe Kenngröße zu vermeiden.The parameter can be a function, for example, which is dependent on both the switch-on time and the switch-off time. examples such functions are the ratio of on-time to off-time, or the ratio of off-time to on-time, or the ratio of on-time to the sum of on-time and off-time, or the ratio of the sum of on-time and off-time to on-time. Alternatively, the parameter as a function f (t on , t off ) according to the equation ƒ ( t O n , t O f f ) = k 1 t O n m + k 2 t O f f n
Figure DE102020118949A1_0001
are determined, where k 1 , k 2 , m, n are predetermined parameters. For example, can k 1 = 1, m = 1, k 2 = 1, n = 1
Figure DE102020118949A1_0002
be valid. In this respect, the parameter can be the sum of the switch-on time and switch-off time or the difference between switch-on time and switch-off time or switch-off time and switch-on time. Provision is preferably made for one or more of the predefined parameters to be changed while the actuator is being monitored, for example when the parameter falls below a predefined threshold value. In this way, situations can be avoided in which the parameter becomes so small that it becomes susceptible to noise. If the default parameters k 1 = 1, m = 1, k 2 = 1, n = 1
Figure DE102020118949A1_0003
are selected, for example, when the predetermined threshold value is not reached k 1 = 0, m = 1, k 2 = 1, n = 1
Figure DE102020118949A1_0004
be set in order to avoid a parameter that is too low.

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.Provision is preferably made for the electromagnet to be driven with a pulsed voltage or a pulsed current, for example with a voltage or a current which is provided by pulse width modulation (PWM). The pulsed voltage or the pulsed current is particularly preferably regulated in such a way that the pulsed current rises to a specified, higher threshold value when it falls below a specified, lower threshold value and falls to the specified, lower threshold value when the specified, higher threshold value is exceeded. With such a pulsed current, the switch-on time and the switch-off time are variable and can be influenced by the movement of the armature.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine zeitliche Ableitung der Kenngröße ermittelt wird. Anhand der zeitlichen Ableitung der Kenngröße wird es möglich, den zeitlichen Verlauf der Kenngröße mit erhöhter Genauigkeit auszuwerten. Beispielsweise können abrupte Veränderungen der Kenngröße sowie Maxima und Minima der Kenngröße mit großer Zuverlässigkeit detektiert werden.According to an advantageous embodiment, it is provided that a chronological derivation of the parameter is determined. Based on the time derivation of the parameter, it is possible to evaluate the time profile of the parameter with increased accuracy. For example, abrupt changes in the parameter as well as maxima and minima of the parameter can be detected with great reliability.

Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher ein Start-Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem eine Bewegung des Aktorstifts in Richtung der eingefahrenen Stellung beginnt. Aufgrund der durch die Bewegung des Ankers induzierten Spannung in der Spule tritt zu dem Start-Zeitpunkt eine abrupte Veränderung der Kenngröße auf, welche detektiert werden kann.An embodiment of the invention is advantageous in which a starting point in time is determined at which a movement of the actuator pin begins in the direction of the retracted position. Due to the voltage induced in the coil by the movement of the armature, an abrupt change in the characteristic occurs at the start time, which can be detected.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn eine zeitliche Ableitung der Kenngröße ermittelt wird und zur Ermittlung des Start-Zeitpunkts ein Maximum der zeitlichen Ableitung der Kenngröße bestimmt wird. Die zeitliche Ableitung der Kenngröße nimmt im Start-Zeitpunkt ein lokales oder absolutes Maximum ein, welches detektierbar ist.In this context, it is particularly advantageous if a time derivative of the parameter is determined and a maximum of the time derivative of the parameter is determined to determine the start time. The time derivation of the parameter assumes a local or absolute maximum at the start time, which can be detected.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass ein Maximum-Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem die Kenngröße ein Maximum einnimmt. Mit dem Maximum-Zeitpunkt wird es möglich, eine den Hub des Aktorstifts zu überwachen. Bevorzugt wird zur Ermittlung des Maximum-Zeitpunkts ein Maximum der Kenngröße bestimmt.According to an advantageous embodiment, it is alternatively or additionally provided that a maximum point in time is determined at which the parameter assumes a maximum. With the maximum point in time, it becomes possible to monitor the stroke of the actuator pin. A maximum of the parameter is preferably determined to determine the maximum point in time.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass sowohl ein Start-Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem eine Bewegung des Aktorstifts in Richtung der eingefahrenen Stellung beginnt als auch ein Maximum-Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem die Kenngröße ein Maximum einnimmt und ein zeitlicher Abstand zwischen dem Start-Zeitpunkt und dem Maximum-Zeitpunkt ermittelt wird. Bevorzugt wird jeweils am Ende einer eines Strompulses oder Spannungspulses überprüft, ob die folgende Bedingung erfüllt ist: ƒ ( t o n , t o f f ) = C u r r M i n ( ƒ ( t o n , t o f f ) ) ( 1 + F a c k t o r M a x )

Figure DE102020118949A1_0005
wobei re ton, toff) die Kenngröße ist, CurrMin(fton, toff)) das aktuelle Minimum der Kenngröße bis zum aktuellen Zeitpunkt ist und FactorMax einen Kalibrierungsfaktor bezeichnet, der es ermöglicht, die starke Variation der Kenngröße bei Beginn der mechanischen Bewegung des Aktorstifts zu erkennen.A preferred embodiment of the method provides that both a start time is determined at which a movement of the actuator pin begins in the direction of the retracted position and a maximum time is determined at which the parameter assumes a maximum and a time interval between the start time and the maximum time is determined. Preferably, at the end of a current pulse or voltage pulse, it is checked whether the following condition is met: ƒ ( t O n , t O f f ) = C and right right M i n ( ƒ ( t O n , t O f f ) ) ( 1 + f a c k t O right M a x )
Figure DE102020118949A1_0005
where re t on , t off ) is the parameter, CurrMin(ft on , t off) ) is the current minimum of the parameter up to the current point in time and FactorMax designates a calibration factor that enables the strong variation of the parameter at the beginning of the mechanical to detect movement of the actuator pin.

Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem Start-Zeitpunkt und dem Maximum-Zeitpunkt eine, insbesondere von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder der Temperatur abhängige, Schätzung des zeitlichen Verlaufs der Stellung des Aktorstifts berechnet wird. Die Stellung x(t) des Aktorstifts ab dem Start-Zeitpunkt kann näherungsweise angegeben werden als x ( t ) = h ( h 1 2 Δ t t )

Figure DE102020118949A1_0006
wobei h die Länge des Aktorstifts, Δt der zeitliche Abstand zwischen dem Start-Zeitpunkt und dem Maximum-Zeitpunkt und t die Zeit ist. In der vollständig ausgefahrenen Stellung, insbesondere zum Start-Zeitpunkt, ist x = h, in der vollständig eingefahrenen Stellung gilt x = 0. Der zeitliche Abstand zwischen dem Start-Zeitpunkt und dem Maximum-Zeitpunkt ist abhängig von der Temperatur und/oder der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Es ist daher möglich, den zeitlichen Abstand zwischen dem Start-Zeitpunkt und dem Maximum-Zeitpunkt für unterschiedliche Werte von Temperatur und/oder Drehzahl des Verbrennungsmotors zu erfassen und für Diagnosezwecke während des Betriebs des Aktors abzuspeichern.It is advantageous in this context if, as a function of the distance between the start time and the maximum time, an estimate of the time profile of the position of the Aktorstifts is calculated. The position x(t) of the actuator pin from the start time can be specified as an approximation x ( t ) = H ( H 1 2 Δ t t )
Figure DE102020118949A1_0006
where h is the length of the actuator pin, Δt is the time interval between the start time and the maximum time, and t is the time. In the fully extended position, in particular at the start time, x=h, in the fully retracted position x=0. The time interval between the start time and the maximum time depends on the temperature and/or the speed of the combustion engine. It is therefore possible to record the time interval between the start time and the maximum time for different values of temperature and/or speed of the internal combustion engine and to store it for diagnostic purposes during operation of the actuator.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass anhand des Start-Zeitpunkts und des Maximum-Zeitpunkts eine rechnerische Drehzahl ermittelt wird und mit einer tatsächlichen Drehzahl des Verbrennungsmotos verglichen wird. Beispielsweise kann anhand des Start-Zeitpunkts und des Maximum-Zeitpunkts der zeitliche Abstand der beiden Zeitpunkte berechnet werden und eine zu dem zeitlichen Abstand vorab ermittelte rechnerische Drehzahl, beispielsweise aus einem Speicher, bereitgestellt werden. Durch den Vergleich der rechnerischen Drehzahl mit der tatsächlichen Drehzahl des Verbrennungsmotors kann eine etwaige Fehlfunktion des Aktors detektiert werden. Hierzu kann überprüft werden, ob eine Abweichung der rechnerischen Drehzahl von der tatsächlichen Drehzahl kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.According to an advantageous embodiment, it is provided that a calculated speed is determined on the basis of the start time and the maximum time and is compared with an actual speed of the internal combustion engine. For example, based on the start time and the maximum time, the time interval between the two points in time can be calculated and a calculated rotational speed determined in advance for the time interval, for example from a memory, can be provided. A possible malfunction of the actuator can be detected by comparing the calculated speed with the actual speed of the combustion engine. For this purpose, it can be checked whether a deviation of the calculated speed from the actual speed is less than a predetermined threshold value.

Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei welcher der Abstand zwischen dem Start-Zeitpunkt und dem Maximum-Zeitpunkt ermittelt wird, und in den Fall, dass der ermittelte Abstand von einem vorgegebenen theoretischen Wert abweicht, ein Fehlersignal erzeugt wird, welches anzeigt, dass der Aktor fehlerhaft ist. Zur Bestimmung der Abweichung kann die Differenz aus dem theoretischen Wert und dem ermittelten Abstand gebildet werden und diese Differenz mit einem vorgegebenen Abweichungs-Schwellenwert verglichen werden. In dem Fall, dass die Differenz größer ist als der Abweichungs-Schwellenwert, kann das Fehlersignal erzeugt werden. Der theoretische Wert kann in Abhängigkeit von der Drehzahl ermittelt werden.A configuration is advantageous in which the distance between the start time and the maximum time is determined, and if the determined distance deviates from a predefined theoretical value, an error signal is generated which indicates that the actuator is faulty is. To determine the deviation, the difference between the theoretical value and the determined distance can be formed and this difference can be compared with a predetermined deviation threshold value. In the event that the difference is greater than the deviation threshold, the error signal may be generated. The theoretical value can be determined depending on the speed.

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.A constructively advantageous embodiment provides that the actuator additionally has a pivoting lever, via which the armature is coupled to the actuator pin. A lever ratio or transmission ratio between a movement of the armature and a movement of the actuator pin can be set via the pivoted lever. The armature is preferably coupled to the actuator pin via the pivoted lever in such a way that a smaller stroke of the armature causes a larger stroke of the actuator pin, so that the actuator, in particular the electromagnet, can be designed to be compact. This means that the stroke of the armature is less than the stroke of the actuator pin.

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 eingefahrenen Stellung und einer 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 eingefahrenen Stellung, zu überwachen.
Another subject of the invention is a system for variable valve control of an internal combustion engine with an actuator, which includes an electromagnet with a coil and an armature that can be moved by means of the electromagnet and that is coupled to an actuator pin that can be moved between a retracted position and an extended position, and with a control and evaluation unit that is set up to
to measure a pulsed current flowing in the coil of the electromagnet,
to determine a switch-on time and a switch-off time of the pulses of the pulsed current,
to determine a parameter as a function of the switch-on time and the switch-off time and
to observe a time course of the parameter in order to monitor a movement of the actuator pin, in particular in the direction of the fully retracted position.

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.The same advantages can be achieved with the system as have already been described in connection with the method according to the invention for monitoring a state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine.

Ferner können bei dem System auch die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale allein oder in Kombination Anwendung finden.Furthermore, the advantageous configurations and features described in connection with the method can also be used alone or in combination in the system.

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 Bewegung des Ankers bei einlaufendem Aktorstift;
  • 6 einen zeitlichen Verlauf einer von der Einschaltzeit und dem Ausschaltzeit abhängigen Kenngröße sowie deren zeitlicher Ableitung bei einlaufendem Aktorstift; und
  • 7-9 zeitliche Verläufe der Kenngröße bei unterschiedlichen Drehzahlen des Verbrennungsmotors sowie eine geschätzte und eine tatsächliche Stellung des Aktorstifts.
Further details and advantages of the invention will be explained below with reference to the embodiment shown in the drawings. Herein shows:
  • 1 an embodiment of an actuator for a system for variable valve control of an internal combustion engine in a schematic sectional view, wherein the actuator pin is in a fully extended position;
  • 2 the actor according to 1 , wherein the actuator pin is in a fully retracted position;
  • 3 a time course of the voltage applied to the coil of the electromagnet and of the current flowing in the coil;
  • 4 an exemplary pulsed current curve;
  • 5 a time course of the movement of the armature with an incoming actuator pin;
  • 6 a time profile of a parameter that is dependent on the switch-on time and the switch-off time, and its derivative over time when the actuator pin arrives; and
  • 7-9 time courses of the parameter at different speeds of the internal combustion engine as well as an estimated and an actual position of the actuator pin.

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.In 1 and 2 an exemplary embodiment of an actuator 1 is shown, which can be used in a system for variable valve control of an internal combustion engine. The actuator 1 includes an electromagnet 2 with a coil 3 and a movable means of the electromagnet 2 armature 4. The armature 4 is between the in 1 shown extended position and in 2 shown retracted position along a parallel to a longitudinal axis of the coil 3 direction R movable. The armature 4 comprises an armature ram 4.1 and an armature sleeve 4.2 with a receptacle in which the armature ram 4.1 is accommodated. The armature tappet 4.1 is guided in a sleeve 6, which seals an interior space of the electromagnet 2, in which the armature 4 can be moved. This seal makes it possible to fill the interior with a lubricant, such as an oil.

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.The actuator 1 also includes an actuator pin 9, which is located between an in 2 fully retracted position shown and a 1 shown fully extended position is movable. The actuator pin 9 is coupled to the armature 4 via a pivoted lever 7 which is pivotably mounted at a bearing point 8 . For this purpose, a free end of the armature tappet 4.1 is in contact with the pivoted lever 7. The pivoted lever 7 in turn makes contact with one end of the anchor pin 9. The anchor pin 9 is pretensioned by a spring element 10 in the direction of its retracted position. In the system for variable valve timing, the actuator 1 is used together with a cam piece which is axially slidably mounted on the camshaft. This cam piece includes a curved groove in which the actuator pin 9 can engage. The groove of the cam piece also includes a ramp-shaped area which, starting from its fully extended position, pushes the actuator pin 9 in the direction of its fully retracted position.

In einer Abwandlung des in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels kann der Aktor zwei Aktorstifte umfassen, die jeweils von einem separaten Elektromagnet angesteuert werden.In a modification of the in 1 and 2 shown embodiment, the actuator can include two actuator pins, which are each controlled by a separate electromagnet.

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.A pulsed voltage is applied to the coil of the electromagnet 2 in order to extend the actuator pin 9 and to hold the actuator pin 9 in its fully extended position. To this end, the system includes a control and evaluation unit. This is set up to drive the coil with a pulsed voltage, for example with a voltage that is provided by pulse width modulation (PWM). The representation in 3 shows the voltage U applied to the coil 3, which is provided in pulsed form in a first phase PI, in which the actuator pin 9 is extended. In a second phase PII, in which the actuator pin 9 is in its fully extended position and is held there, the voltage U is also provided in pulsed form. The pulsed voltage is regulated in such a way that the pulsed current rises to a predetermined, higher threshold value when it falls below a predetermined, lower threshold value and falls to the predetermined, lower threshold value when the predetermined, higher threshold value is exceeded. With such a pulsed current, the switch-on time and the switch-off time are variable and can be influenced by the movement of the armature. In this case, the lower threshold value and the higher threshold value are both constant.

Die Darstellung in 4 zeigt einen bespielhaften gepulsten Stromverlauf, wobei die Einschaltzeit tON diejenige Zeitspanne ist, während der der Strom I im Verlauf eines Pulses ansteigt und die Ausschaltzeit TOFF diejenige Zeitspanne ist, während der der Strom I im Verlauf eines Pulses abfällt. Die Summe aus TON und TOFF ist die Periode des gepulsten Stroms.The representation in 4 shows an exemplary pulsed current curve, the switch-on time t ON being the time span during which the current I increases over the course of a pulse and the switch-off time T OFF being the time span during which the current I falls over the course of a pulse. The sum of T ON and T OFF is the period of the pulsed current.

Die Auswirkungen der Bewegung des Ankers 4 auf den gepulsten Strom I der Spule 3 sollen nachfolgend anhand der Darstellung in 5 erläutert werden, welche im oberen Bereich die gemessene Auslenkung des Ankers 4 und im unteren Bereich den gepulsten Strom I in der Spule 3 zeigt. Anfangs, d.h. zum Zeitpunkt t0, befindet sich der Anker 4 in seiner ausgefahrenen Stellung. Zum Zeitpunkt t1 beginnt die Bewegung des Ankers 4 in Richtung seiner eingefahrenen Stellung. Es ist erkennbar, dass die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit der einzelnen Pulse ab dem Zeitpunkt t1 gegenüber dem Bereich vor dem Zeitpunkt t1 verändern. Diese Veränderung ist dadurch bedingt, dass die Bewegung des Ankers 4 in dem magnetischen Feld des Elektromagnets 2 eine Spannung in der Spule 3 des Elektromagnets 2 induziert, welche der an der Spule 2 anliegenden Spannung U entgegengewirkt.The effects of the movement of the armature 4 on the pulsed current I of the coil 3 are explained below using the illustration in 5 are explained, which shows the measured deflection of the armature 4 in the upper area and the pulsed current I in the coil 3 in the lower area. Initially, ie at time t 0 , the armature 4 is in its extended position. At time t 1 the movement of the armature 4 begins in the direction of its retracted position. It can be seen that the switch-on time and the switch-off time of the individual pulses change from time t 1 compared to the area before time t 1 . This change is due to the fact that the movement of the armature 4 in the magnetic field of the electromagnet 2 generates a voltage in the coil 3 of the electromagnet 2 induced, which counteracted the voltage U applied to the coil 2.

Zum Zeitpunkt t2 wird der gepulste Strom I abgeschaltet. Dies hat zur Folge, dass die Bewegung des Ankers 4 in Richtung seiner eingefahrenen Stellung keine magnetische Kraft mehr entgegenwirkt und der Anker 4 - hier mehrmals- über seine Endlage überschwingt. Zum Zeitpunkt t3 hat der Anker dann seine eingefahrene Stellung eingenommen.At time t 2 the pulsed current I is switched off. The result of this is that the movement of the armature 4 in the direction of its retracted position is no longer counteracted by a magnetic force and the armature 4 overshoots its end position—several times here. At time t 3 the armature has then assumed its retracted position.

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 und Ausschaltzeit der Pulse des gepulsten Stroms ermittelt. In Abhängigkeit von der Einschaltzeit und dem Ausschaltzeit wird dann eine Kenngröße K ermittelt und deren zeitlicher Verlauf beobachtet, um die Bewegung des Aktorstifts 9, insbesondere in Richtung der vollständig eingefahrenen Stellung, zu überwachen. Ein derartiger Verlauf der Kenngröße K sowie deren zeitliche Ableitung K' und die entsprechende gepulste Spannung U an der Spule 3 ist in 6 dargestellt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Kenngröße K eine Funktion f(ton, toff) gemäß der Gleichung ƒ ( t o n , t o f f ) = k 1 t o n m + k 2 t o f f n

Figure DE102020118949A1_0007
, wobei k1, k2, m, n vorgegebene Parameter sind. Beispielsweise kann k 1 = 1, m = 1, k 2 = 1, n = 1
Figure DE102020118949A1_0008
gelten.In order to monitor the state of the actuator 1, in particular the movement of the actuator pin 9, the pulsed current I in the coil 3 is therefore measured in the system for variable valve control according to the invention and the switch-on time and switch-off time of the pulses of the pulsed current are determined. A parameter K is then determined as a function of the switch-on time and the switch-off time, and its progress over time is observed in order to monitor the movement of the actuator pin 9, in particular in the direction of the fully retracted position. Such a course of the parameter K and its time derivative K' and the corresponding pulsed voltage U at the coil 3 is shown in 6 shown. According to the exemplary embodiment, the parameter K is a function f(t on , t off ) according to the equation ƒ ( t O n , t O f f ) = k 1 t O n m + k 2 t O f f n
Figure DE102020118949A1_0007
, where k 1 , k 2 , m, n are predetermined parameters. For example, can k 1 = 1, m = 1, k 2 = 1, n = 1
Figure DE102020118949A1_0008
be valid.

Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass ein Start-Zeitpunkt tS ermittelt wird, zu dem eine Bewegung des Aktorstifts in Richtung der vollständig eingefahrenen Stellung beginnt. Um diesen Start-Zeitpunkt tS zu ermitteln, wird zunächst die zeitliche Ableitung K' der Kenngröße K gebildet und dann wird ein Maximum der zeitlichen Ableitung K' der Kenngröße K bestimmt.In the method according to the exemplary embodiment, it is also provided that a starting point in time t S is determined, at which a movement of the actuator pin begins in the direction of the fully retracted position. In order to determine this start time t S , the time derivative K′ of the parameter K is first formed and then a maximum of the time derivative K′ of the parameter K is determined.

Das Verfahren sieht zudem vor, dass ein Maximum-Zeitpunkt tM ermittelt wird, zu dem die Kenngröße ein Maximum einnimmt. Ferner wird der zeitliche Abstand Δt zwischen dem Start-Zeitpunkt tS und dem Maximum-Zeitpunkt tM ermittelt, der charakteristisch für die momentane Drehzahl des Verbrennungsmotors und auch die herrschende Temperatur ist. Im Rahmen der Herstellung des Verbrennungsmotors, bevorzugt am Ende der Herstellung, wird der zeitliche Abstand Δt für unterschiedliche Werte von Temperatur und Drehzahl des Verbrennungsmotors erfasst und für Diagnosezwecke in einer Speichereinheit des Systems zur variablen Ventilsteuerung abgespeichert. Im Betrieb können diese abgespeicherten Werte herangezogen werden, um die Funktionsfähigkeit des Systems, insbesondere des Aktors 1, zu überprüfen. Denn die Stellung x(t) des Aktorstifts 9 ab dem Start-Zeitpunkt tS kann näherungsweise angegeben werden als x ( t ) = h ( h 1 2 Δ t t )

Figure DE102020118949A1_0009
wobei h die Länge des Aktorstifts und t die Zeit ist. Im Betrieb des Verbrennungsmotors kann anhand des Start-Zeitpunkts tS und des Maximum-Zeitpunkts tM eine rechnerische Drehzahl ermittelt und mit einer tatsächlichen Drehzahl des Verbrennungsmotos verglichen werden. Die rechnerische Drehzahl kann dabei als Funktion von Start-Zeitpunkt tS und dem Maximum-Zeitpunkt tM und ggf. der Temperatur aus der Speichereinheit ausgelesen werden.The method also provides that a maximum point in time t M is determined, at which the parameter assumes a maximum. Furthermore, the time interval Δt between the start time t S and the maximum time t M is determined, which is characteristic of the instantaneous speed of the internal combustion engine and also the prevailing temperature. As part of the production of the internal combustion engine, preferably at the end of production, the time interval Δt is recorded for different values of temperature and speed of the internal combustion engine and stored in a memory unit of the system for variable valve control for diagnostic purposes. These stored values can be used during operation in order to check the functionality of the system, in particular of the actuator 1. Because the position x (t) of the actuator pin 9 from the start time t S can be approximately specified as x ( t ) = H ( H 1 2 Δ t t )
Figure DE102020118949A1_0009
where h is the length of the actuator pin and t is the time. During operation of the internal combustion engine, a calculated speed can be determined using the start time t S and the maximum time t M and compared with an actual speed of the internal combustion engine. The calculated speed can be read from the memory unit as a function of the start time t S and the maximum time t M and possibly the temperature.

Die Darstellung in 7 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Kenngröße K für eine Drehzahl von 2000 U/min bei einer Temperatur von 60 °C. Dargestellt sind ferner der näherungsweise Verlauf der Stellung x̃(t) des Aktorstifts 9 sowie die tatsächliche, mittels einer Lasermesseinrichtung gemessene Stellung x(t) des Aktorstifts 9.The representation in 7 shows a time course of the parameter K for a speed of 2000 rpm at a temperature of 60 °C. Also shown are the approximate course of the position x̃(t) of the actuator pin 9 and the actual position x(t) of the actuator pin 9 measured by means of a laser measuring device.

In der Darstellung in 8 ist ein zeitlichen Verlauf der Kenngröße K für eine Drehzahl von 1300 U/min bei einer Temperatur von 60 °C. Dargestellt sind ferner der näherungsweise Verlauf der Stellung x̃(t) des Aktorstifts 9 sowie die tatsächliche, mittels einer Lasermesseinrichtung gemessene Stellung x(t) des Aktorstifts 9.In the representation in 8th is a time course of the parameter K for a speed of 1300 rpm at a temperature of 60 °C. Also shown are the approximate course of the position x̃(t) of the actuator pin 9 and the actual position x(t) of the actuator pin 9 measured by means of a laser measuring device.

Die Darstellung in 9 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Kenngröße K für eine Drehzahl von 500 U/min bei einer Temperatur von 60 °C. Dargestellt sind ferner der näherungsweise Verlauf der Stellung x̃(t) des Aktorstifts 9 sowie die tatsächliche, mittels einer Lasermesseinrichtung gemessene Stellung x(t) des Aktorstifts 9.The representation in 9 shows a time course of the parameter K for a speed of 500 rpm at a temperature of 60 °C. Also shown are the approximate course of the position x̃(t) of the actuator pin 9 and the actual position x(t) of the actuator pin 9 measured by means of a laser measuring device.

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.The method described above can be applied to variable valve timing systems that include sliding cams, as well as to electrohydraulic variable valve timing systems or electromechanical variable valve timing systems.

BezugszeichenlisteReference List

11
Aktoractuator
22
Elektromagnetelectromagnet
33
SpuleKitchen sink
44
Ankeranchor
4.14.1
Ankerstößelanchor tappet
55
Aktorgehäuseactuator housing
66
Hülsesleeve
77
Schwenkhebelswing lever
88th
Lagerstellestorage place
99
Aktorstiftactuator pin
1010
Federelement spring element
II
Stromelectricity
KK
Kenngrößeparameter
K'K'
Ableitung der KenngrößeDerivation of the parameter
Uu
Spannung voltage
tStS
Start-Zeitpunktstart time
tMtm
Maximum-Zeitpunktmaximum time
ΔtΔt
zeitlicher Abstand temporal distance
TONVOLUME
Einschaltzeiton time
TOFFTOFF
Ausschaltzeit off time
x(t)x(t)
Stellung des AktorstiftsPosition of the actuator pin
x̃(t)x̃(t)
näherungsweise Stellung des Aktorstiftsapproximate position of the actuator pin

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102013210871 A1 [0002]DE 102013210871 A1 [0002]

Claims (10)

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 eingefahrenen Stellung, zu überwachen.Method for monitoring the state of an actuator (1) in a system for variable valve control of an internal combustion engine, the actuator (1) comprising an electromagnet (2) with a coil (3) and an armature (4) which can be moved by means of the electromagnet (2). , which is coupled to an actuator pin (9) that can be moved between a fully retracted position and a fully extended position, a pulsed current (I) flowing in the coil (3) of the electromagnet (2) being measured, and a switch-on time (T ON ) and a switch-off time (T OFF ) of the pulses of the pulsed current (I) are determined, with a parameter (K) being determined as a function of the switch-on time (T ON ) and the switch-off time (T OFF ), with a time profile of the parameter (K) is observed to monitor movement of the actuator pin (9), particularly towards the fully retracted position. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Ableitung (K') der Kenngröße (K) ermittelt wird.procedure after claim 1 , characterized in that a time derivative (K') of the parameter (K) is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Start-Zeitpunkt (ts) ermittelt wird, zu dem eine Bewegung des Aktorstifts (9) in Richtung der vollständig eingefahrenen Stellung beginnt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a start time (t s ) is determined at which a movement of the actuator pin (9) begins in the direction of the fully retracted position. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Ableitung (K') der Kenngröße (K) ermittelt wird und zur Ermittlung des Start-Zeitpunkts (ts) ein Maximum der zeitlichen Ableitung (K') der Kenngröße (K) bestimmt wird.procedure after claim 3 , characterized in that a time derivative (K') of the parameter (K) is determined and to determine the start time (ts) a maximum of the time derivative (K') of the parameter (K) is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maximum-Zeitpunkt (tM) ermittelt wird, zu dem die Kenngröße (K) ein Maximum einnimmt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a maximum point in time (t M ) is determined at which the parameter (K) assumes a maximum. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maximum-Zeitpunkt (tM) ermittelt wird, zu dem die Kenngröße (K) ein Maximum einnimmt und ein zeitlicher Abstand (Δt) zwischen dem Start-Zeitpunkt (ts) und dem Maximum-Zeitpunkt (tM) ermittelt wird.procedure after claim 3 , characterized in that a maximum time (t M ) is determined at which the parameter (K) assumes a maximum and a time interval (Δt) between the start time (ts) and the maximum time (t M ) is determined. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem Abstand (Δt) zwischen dem Start-Zeitpunkt (ts) und dem Maximum-Zeitpunkt (tM) eine, insbesondere von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder der Temperatur abhängige, Schätzung des zeitlichen Verlaufs der Stellung des Aktorstifts (9) berechnet wird.procedure after claim 6 , characterized in that as a function of the distance (Δt) between the start time (ts) and the maximum time (t M ), an estimate of the time profile of the Position of the actuator pin (9) is calculated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Start-Zeitpunkts (ts) und des Maximum-Zeitpunkts (tM) eine rechnerische Drehzahl ermittelt wird und mit einer tatsächlichen Drehzahl des Verbrennungsmotos verglichen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a calculated speed is determined on the basis of the start time (ts) and the maximum time (t M ) and is compared with an actual speed of the internal combustion engine. 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.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (1) additionally has a pivoted lever (7) via which the armature (4) is coupled to the actuator pin (9). 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 (TON) und eine Ausschaltzeit (TOFF) der Pulse des gepulsten Stroms (I) zu ermitteln, in Abhängigkeit von der Einschaltzeit (TON) und der Ausschaltzeit (TOFF) 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 eingefahrenen Stellung, zu überwachen.System for variable valve control of an internal combustion engine with an actuator (1) which comprises an electromagnet (2) with a coil (3) and an armature which can be moved by means of the electromagnet (2) and which has a position between a fully retracted position and a fully extended position movable actuator pin (9), and with a control and evaluation unit which is set up to measure a pulsed current (I) flowing in the coil of the electromagnet (2), a switch-on time (T ON ) and a switch-off time (T OFF ) of the pulses of the pulsed current (I), to determine a parameter (K) as a function of the switch-on time (T ON ) and the switch-off time (T OFF ) and to observe a time profile of the parameter (K) in order to To monitor movement of the actuator pin (9), especially in the direction of the fully retracted position.
DE102020118949.4A 2020-07-17 2020-07-17 Monitoring a state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine Pending DE102020118949A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020118949.4A DE102020118949A1 (en) 2020-07-17 2020-07-17 Monitoring a state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020118949.4A DE102020118949A1 (en) 2020-07-17 2020-07-17 Monitoring a state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020118949A1 true DE102020118949A1 (en) 2022-01-20

Family

ID=79020814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020118949.4A Pending DE102020118949A1 (en) 2020-07-17 2020-07-17 Monitoring a state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020118949A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013210871A1 (en) 2013-06-11 2014-12-11 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Actuator with transmission element

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013210871A1 (en) 2013-06-11 2014-12-11 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Actuator with transmission element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018203166A1 (en) Parking lock in a transmission of a motor vehicle
DE69821900T2 (en) Electronic control of the impact of an anchor in an electromagnetic actuator
EP2281113A2 (en) Valve operating mechanism
DE102015208573B3 (en) Pressure determination in a fuel injection valve
EP2388583A1 (en) Method and control device for determining a viscosity parameter of an oil
DE102008042556A1 (en) Method and control device for operating an injection valve
EP3589857B1 (en) Method and device for operating a drivetrain
EP3597891B1 (en) Electrical determination of characteristics of magnetic switching valves
DE19880737B4 (en) Method for monitoring the function of an electromagnetic actuator
DE102011016895B4 (en) Method for determining the state of wear of an electromagnetic actuator during its operation
DE102014226856A1 (en) Method and device for operating a braking device, braking device
DE102016203136B3 (en) Determining an electrical activation time for a fuel injector with solenoid drive
DE102014223066A1 (en) Method and control unit for detecting an armature stop of an electromechanical actuator
EP3353798B1 (en) Control unit and method for monitoring the function of an electromagnetic actuator
DE102010064048B4 (en) Method and device for operating a high-pressure pump
WO2008090047A1 (en) Device and method for controlling an electromagnetic valve
DE10235432A1 (en) Diagnostic system for monitoring the operation of an electromagnetic actuator has actual coil current compared with that generated by a linear model
DE102011011455A1 (en) Device for valve train device to operate valve train of motor car, has sensor unit with sensor element to detect parameter depending on force acting on switching elements, where parameter is designed as axial movement of switching elements
DE102020118949A1 (en) Monitoring a state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine
WO2018068875A1 (en) Valve train device
DE102015219383B3 (en) Determining a time when a fuel injector is in a predetermined state
DE102008040250A1 (en) Electromagnetic actuator operating method for magnetic valve of internal combustion engine for motor vehicle, involves evaluating electrical operating parameters of electromagnetic actuator to close inductance of magnetic coil
DE102020117598A1 (en) Monitoring of a state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine
DE102020126550A1 (en) A method of monitoring a condition of an actuator in a variable valve timing system; system
DE102016217985A1 (en) Control unit and method for monitoring the operation of an electromagnetic actuator

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed