DE102020118949A1 - Monitoring a state of an actuator in a system for variable valve control of an internal combustion engine - Google Patents
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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
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
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:
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
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:
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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 gemäß1 , 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.
-
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 to1 , 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
Der Aktor 1 umfasst ferner einen Aktorstift 9, der zwischen einer in
In einer Abwandlung des in
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
Die Darstellung in
Die Auswirkungen der Bewegung des Ankers 4 auf den gepulsten Strom I der Spule 3 sollen nachfolgend anhand der Darstellung in
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
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
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
Die Darstellung in
In der Darstellung in
Die Darstellung in
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
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102013210871 A1 [0002]DE 102013210871 A1 [0002]
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-
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