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VentiltriebvorrichtungValve drive device
Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a valve drive device according to the preamble of claim 1.
Es sind bereits Ventiltriebvorrichtungen, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer Steuereinheit, die dazu vorgesehen ist, einen Schaltvorgang einer Schalteinheit, die zum Schalten eines axial verschiebbaren Nockenelements mittels einer Schaltkulisse vorgesehen ist, zu überwachen, bekannt.There are already valve train devices, in particular for an internal combustion engine, with a control unit, which is intended to monitor a switching operation of a switching unit which is provided for switching an axially displaceable cam member by means of a shift gate, known.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Fehleranfälligkeit für eine Überwachung des Schaltvorgangs zu senken. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is in particular the object of reducing a susceptibility to error for monitoring the switching operation. It is achieved according to the invention by the features of the independent claims. Further embodiments emerge from the subclaims.
Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer Steuereinheit, die dazu vorgesehen ist, einen Schaltvorgang einer Schalteinheit, die zum Schalten eines axial verschiebbaren Nockenelements mittels einer Schaltkulisse vorgesehen ist, zu überwachen.The invention relates to a valve drive device, in particular for an internal combustion engine, with a control unit, which is provided to monitor a switching operation of a switching unit, which is provided for switching an axially displaceable cam member by means of a shift gate.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest eine Kenngröße für ein Spannungsintegral zu berücksichtigen. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung ist eine Überwachung des Schaltvorgangs durch die Steuereinheit unabhängig von einem einzelnen Spannungswert, wodurch eine Fehleranfälligkeit der Überwachung gesenkt werden kann. Insbesondere hängt die Überwachung durch eine Auswertung der Kenngröße für das Spannungsintegral lediglich von einem Anfangszustand und einem Endzustand ab und ist unabhängig von einem Verlauf zwischen dem Anfangszustand und dem Endzustand, wodurch eine besonders geringe Fehleranfälligkeit bei-
spielsweise für Störspannungspitzen gegeben ist. Unter einer „Steuereinheit" soll insbesondere eine Prozessoreinheit mit einer Speichereinheit und einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden.It is proposed that the control unit is provided to take into account at least one parameter for a voltage integral. By an embodiment according to the invention a monitoring of the switching operation by the control unit is independent of a single voltage value, whereby an error rate of the monitoring can be reduced. In particular, monitoring by an evaluation of the parameter for the voltage integral depends only on an initial state and a final state and is independent of a progression between the initial state and the final state, as a result of which a particularly low susceptibility to error is afforded. example given for interference spikes. A "control unit" is to be understood, in particular, as a processor unit having a memory unit and an operating program stored in the memory unit.
Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden. Weiter soll unter einem „Spannungsintegral" insbesondere ein Integral über eine Spannung, die während des Schaltvorgangs von der Schalteinheit erzeugt wird, verstanden werden. Unter einem „Überwachen eines Schaltvorgangs" soll insbesondere verstanden werden, dass ein vorgesehener Schaltvorgang auf seine fehlerfreie Ausführung hin überwacht wird. Insbesondere soll die Steuereinheit dazu vorgesehen sein, einen Schaltvorgang zu überwachen, in der ein Schaltpin von einer Schaltstellung, in der der Schaltpin ausgefahren ist, in eine Grundstellung, in der der Schaltpin eingefahren ist, bewegt wird.The term "provided" should be understood to mean, in particular, specially equipped, designed and / or programmed. "In addition, a" voltage integral "is to be understood as meaning in particular an integral via a voltage which is generated by the switching unit during the switching operation. In particular, the control unit is intended to be used to monitor a switching operation in which a switching pin extends from a switching position in which the switching pin is extended is, in a basic position in which the shift pin is retracted, is moved.
Weiter soll unter einer „Kenngröße" eine durch die Steuereinheit bestimmbare Größe verstanden werden, von der ein Wert des Spannungsintegrals direkt oder indirekt abhängt, wie beispielsweise eine geflossene Ladungsmenge, die mittels eines Kondensators bestimmt wird, oder eine Kenngröße, die aus einem Spannungsverlauf berechnet wird. Insbesondere kann die Kenngröße dabei auch näherungsweise bestimmt sein, wie beispielsweise durch eine mathematische Nährung des Spannungsintegrals mittels einer Summation.Furthermore, a "parameter" should be understood to mean a variable which can be determined by the control unit and from which a value of the voltage integral depends directly or indirectly, such as, for example, a quantity of charge flow which is determined by means of a capacitor, or a parameter which is calculated from a voltage profile In particular, the parameter may also be approximately determined, for example by a mathematical approximation of the voltage integral by means of a summation.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, für die Kenngröße zumindest zwei zeitlich getrennte Spannungswerte zu addieren. Mittels einer Addition von zumindest zwei Werten kann die Kenngröße für das Spannungsintegral besonders einfach bestimmt werden. Dabei kann die Kenngröße grundsätzlich lediglich mittels der Addition berechnet werden. Prinzipiell ist es aber auch möglich, die Addition und eine Multiplikation miteinander zu verbinden, um beispielsweise einzelne Additionsterme zu gewichten.It is further proposed that the control unit be provided to add at least two temporally separated voltage values for the parameter. By means of an addition of at least two values, the parameter for the voltage integral can be determined particularly easily. The parameter can basically only be calculated by means of the addition. In principle, however, it is also possible to combine the addition and a multiplication, for example, to weight individual addition terms.
Vorzugsweise ist eine Anzahl der Spannungswerte, die aufsummiert werden, deutlich größer als zwei, da eine Genauigkeit mit der Anzahl der Spannungswerte ansteigt. Unter einem „Spannungswert" soll hierbei insbesondere ein Parameter verstanden werden, der einer durch die Schalteinheit erzeugten Spannung zu einem definierten Zeitpunkt entspricht.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, einen Einfahrschaltvorgang zu ü- berwachen. Dadurch kann eine Fehlfunktion durch einen fehlerhaften Rückschaltvorgang vermieden werden. Ferner kann aufgrund eines fehlerhaften Einfahrschaltvorgangs auf einen fehlerhaften Ausfahrschaltvorgang geschlossen werden, wodurch mittels der Steuereinheit auch ein fehlerhafter Ausfahrschaltvorgang erkannt werden kann. Unter einem „Einfahrschaltvorgang" soll dabei insbesondere ein Schaltvorgang verstanden werden, in dem die Schalteinheit von einer Schaltstellung in eine Neutralstellung geschaltet wird. Insbesondere soll dabei die Schalteinheit durch die Schaltkulisse geschaltet werden. Unter einem Ausfahrschaltvorgang soll insbesondere ein aktiver Schaltvorgang von der Grundstellung in die Schaltstellung verstanden werden.Preferably, a number of the voltage values that are summed up are significantly larger than two, since an accuracy increases with the number of voltage values. A "voltage value" is to be understood here in particular as a parameter which corresponds to a voltage generated by the switching unit at a defined point in time. Preferably, the control unit is provided to monitor a retraction switching operation. As a result, a malfunction can be avoided by a faulty downshift. Furthermore, due to a faulty Einfahrschaltvorgangs be concluded on a faulty Ausfahrschaltvorgang, whereby by means of the control unit and a faulty Ausfahrschaltvorgang can be detected. A switching-on operation is to be understood here as meaning, in particular, a switching operation in which the switching unit is switched from a switching position to a neutral position Switch position can be understood.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in zumindest einem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, die Kenngröße zeitabhängig zu bestimmen. Durch eine zeitabhängige Bestimmung ist die Bestimmung der Kenngröße besonders einfach. Insbesondere bei einer ausreichend großen Messzeit ist dadurch der Wert der Kenngröße unabhängig von einem zeitlichen Verlauf des Schaltvorgangs. Unter einer „zeitabhängigen Bestimmung" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Spannungswerte in Abständen zu bestimmen, deren zeitlicher Abstand vordefiniert ist.In an advantageous embodiment of the invention it is proposed that the control unit is provided in at least one operating mode to determine the characteristic time dependent. By a time-dependent determination, the determination of the characteristic is particularly simple. In particular, with a sufficiently large measurement time, the value of the characteristic is independent of a time course of the switching process. A "time-dependent determination" should be understood in particular to mean that the control unit is intended to determine the voltage values at intervals whose time interval is predefined.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in zumindest einem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, die Kenngröße winkelabhängig zu bestimmen. Unter einer „winkelabhängigen Bestimmung" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Spannungswerte in vordefinierten Drehwinkelabständen des Nockenelements und/oder einer Kurbelwelle zu bestimmen. Dadurch kann auf eine aufwendige Implementierung einer zeitabhängigen Bestimmung verzichtet werden, wodurch eine Fehleranfälligkeit weiter gesenkt werden kann. Grundsätzlich ist auch eine winkelabhängige und zeitabhängige Bestimmung denkbar, wie beispielsweise eine Bestimmung, die unterhalb einer Grenzdrehzahl der Kurbelwelle und/oder des Nockenelements winkelabhängig und oberhalb der Grenzdrehzahl zeitabhängig ist.In a further advantageous embodiment, it is proposed that the control unit is provided in at least one operating mode to determine the characteristic angle-dependent. A "angle-dependent determination" should be understood to mean in particular that the control unit is intended to determine the voltage values in predefined rotational angular distances of the cam element and / or a crankshaft, thereby making it possible to dispense with an elaborate implementation of a time-dependent determination, thereby further increasing the susceptibility to errors In principle, an angle-dependent and time-dependent determination is also conceivable, for example a determination which is time-dependent below a limiting rotational speed of the crankshaft and / or the cam element and dependent on the angle and above the limiting rotational speed.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, ein definiertes Intervall auszuwerten. Dadurch kann einfach ein Endzeitpunkt der Bestimmung festgelegt werden. Unter ei-
nem „definierten Intervall" soll dabei ein Intervall verstanden werden, dessen Endpunkt bereits zu Beginn des Intervalls festgelegt ist.Preferably, the control unit is intended to evaluate a defined interval. As a result, it is easy to set an end time of the determination. Under one A "defined interval" should be understood to mean an interval whose end point is already established at the beginning of the interval.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn eine Intervalllänge zeitabhängig ist. Dadurch kann eine unnötig lange Bestimmung, die beispielsweise durch einen nachfolgenden Schaltvorgang verfälscht werden könnte, vermieden werden.In particular, it is advantageous if an interval length is time-dependent. As a result, an unnecessarily long determination, which could be falsified, for example, by a subsequent switching operation, can be avoided.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn das Intervall eine winkelabhängige Intervalllänge aufweist. Dadurch kann die Intervalllänge vorteilhaft auf die Ausgestaltung der Kulissenbahn abgestimmt werden. Grundsätzlich kann die Intervalllänge auch zeit- und winkelabhängig sein, wie beispielsweise ein Intervall, das einen vordefinierten Winkelbereich und einen vordefinierten Zeitbereich, der beispielsweise auf den Winkelbereich nachfolgt, abdeckt.It is also advantageous if the interval has an angle-dependent interval length. As a result, the interval length can be advantageously matched to the design of the slide track. In principle, the interval length can also be time-dependent and angle-dependent, such as, for example, an interval which covers a predefined angular range and a predefined time range, which follows, for example, the angular range.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Kenngröße in Bezug zu einem Kenngrößengrenzwert zu setzen, der unabhängig von einer Schaltgeschwindigkeit ist. Dadurch kann auf eine aufwendige Bestimmung des Kenngrößengrenzwerts verzichtet werden. Unter einem „Kenngrößengrenzwert", der unabhängig von einer Schaltgeschwindigkeit ist, soll insbesondere ein Kenngrößengrenzwert verstanden werden, der unabhängig von einer Drehzahl des Nockenelements und/oder unabhängig von einer Schmiermitteltemperatur ist. Die Schaltgeschwindigkeit hängt dabei insbesondere von der Drehzahl und der Schmiermitteltemperatur ab.In an advantageous embodiment of the invention, the control unit is provided to set the characteristic in relation to a characteristic limit, which is independent of a switching speed. This makes it possible to dispense with an expensive determination of the characteristic limit value. A "characteristic limit value", which is independent of a switching speed, should be understood to mean, in particular, a characteristic limiting value that is independent of a rotational speed of the cam element and / or independent of a lubricant temperature.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Schalteinheit zu überwachen. Unter einem „Überwachen der Schalteinheit" soll insbesondere verstanden werden, dass die Schalteinheit mittels der Steuereinheit in Bezug auf einen unvorhergesehenen Schaltvorgang, wie beispielsweise ein unbeabsichtigtes Ausfahren und/oder Einfahren, überwacht wird. Dadurch kann eine Fehlfunktion durch einen unvorhergesehenen Schaltvorgang vermieden werden.It is further proposed that the control unit is provided to monitor the switching unit. A "monitoring of the switching unit" should be understood in particular to mean that the switching unit is monitored by means of the control unit with regard to an unforeseen switching operation, such as unintentional extension and / or retraction, thereby avoiding a malfunction due to an unforeseen switching operation.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit zumindest eine Integratorschaltung aufweist. Unter einer „Integratorschaltung" soll dabei insbesondere eine Schaltung verstanden werden, mittels der die Kenngröße hardwaresei- tig bestimmt werden kann, wie beispielsweise eine Schaltung mit einem Kondensator, der geladen wird und dadurch die Kenngröße bereitstellt. Durch eine derartige Ausführung kann eine Steuereinheit mit einer besonders einfachen Software genutzt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.In a further embodiment of the invention, it is proposed that the control unit has at least one integrator circuit. An "integrator circuit" should be understood to mean, in particular, a circuit by means of which the parameter can be determined by hardware, for example a circuit having a capacitor which is charged and thereby provides the parameter particularly simple software. Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, two embodiments of the invention are shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigen:Showing:
Fig. 1 eine Ventiltriebvorrichtung mit einer Schalteinheit und einer Steuereinheit,1 shows a valve drive device with a switching unit and a control unit,
Fig. 2 ein Diagramm, das ein Verhalten der Schalteinheit und eine durch dieFig. 2 is a diagram showing a behavior of the switching unit and a through the
Schalteinheit erzeugte Spannung in Abhängigkeit von einer Zeit zeigt,Switching unit generates voltage as a function of time,
Fig. 3 ein Diagramm, das die durch die Schalteinheit erzeugte Spannung in Abhängigkeit von der Zeit für eine erste Drehzahl zeigt,3 is a diagram showing the voltage generated by the switching unit as a function of time for a first speed,
Fig. 4 ein Diagramm, das die durch die Schalteinheit erzeugte Spannung in Abhängigkeit von der Zeit für eine zweite Drehzahl zeigt, und4 is a diagram showing the voltage generated by the switching unit as a function of time for a second speed, and
Fig. 5 eine Ventiltriebvorrichtung mit einer Schalteinheit und einer alternativenFig. 5 is a valve drive device with a switching unit and an alternative
Steuereinheit.Control unit.
Figur 1 zeigt eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Die Ventiltriebvorrichtung weist ein Nockenelement 12a auf, das axial verschiebbar und drehfest auf einer Nockenwelle 15a angeordnet ist. Das Nockenelement 12a wird mittels einer Schalteinheit 11 a und einer Schaltkulisse 13a verschoben. Die Schaltkulisse 13a weist eine Kulissenbahn 16a auf, die als eine Nut ausgeführt ist.FIG. 1 shows a valve drive device for an internal combustion engine. The valve drive device has a cam element 12a, which is axially displaceable and rotationally fixed on a camshaft 15a. The cam member 12a is displaced by means of a switching unit 11a and a shift gate 13a. The shift gate 13a has a slide track 16a, which is designed as a groove.
Die Schalteinheit 11a weist einen Aktuator 17a und ein Schaltelement 18a auf. Das Schaltelement 18a ist teilweise als ein Schaltpin 19a ausgeformt, der in einer Schaltstellung des Schaltelements 18a ausgefahren ist. In der Schaltstellung greift der Schaltpin 19a in die Kulissenbahn 16a der Schaltkulisse 13a ein.The switching unit 11a has an actuator 17a and a switching element 18a. The switching element 18a is partially formed as a switching pin 19a, which is extended in a switching position of the switching element 18a. In the switching position, the shift pin 19a engages in the slide track 16a of the shift gate 13a.
Der Aktuator 17a, der das Schaltelement 18a bewegt, weist eine Elektromagneteinheit 20a auf. Die Elektromagneteinheit 20a umfasst eine Spule 21a, die in einem Stator 22a der Elektromagneteinheit angeordnet ist. Mittels der Spule 21a kann ein magnetisches Feld erzeugt werden, das mit einem Permanentmagneten 23a wechselwirkt, der in dem Schaltelement 18a angeordnet ist. Dadurch kann das Schaltelement 18a mit dem Schaltpin 19a ausgefahren werden. Ein Kern 24a verstärkt das durch die Elektromagneteinheit 20a erzeugte magnetische Feld.
Ist die Spule 21a unbestromt, wechselwirkt der Permanentmagnet 23a mit dem umgebenden Material. In der Neutralstellung wechselwirkt der Permanentmagnet 23a insbesondere mit dem Kern 24a der Elektromagneteinheit 20a, der aus einem magnetisierba- ren Material besteht. In der Schaltstellung wechselwirkt der Permanentmagnet 23a mit dem Stator 22a des Aktuators 17a. In einem unbestromten Betriebszustand stabilisiert der Permanentmagnet 23a das Schaltelement 18a in der Schaltstellung bzw. der Neutralstellung. Die Schalteinheit 11a ist als ein bistabiles System ausgeführt, das in einem unbestromten Zustand der Schaltstellung oder der Neutralstellung zustrebt.The actuator 17a, which moves the switching element 18a, has a solenoid unit 20a. The solenoid unit 20a includes a coil 21a disposed in a stator 22a of the solenoid unit. By means of the coil 21a, a magnetic field can be generated, which interacts with a permanent magnet 23a, which is arranged in the switching element 18a. As a result, the switching element 18a can be extended with the switching pin 19a. A core 24a amplifies the magnetic field generated by the solenoid unit 20a. If the coil 21a is de-energized, the permanent magnet 23a interacts with the surrounding material. In the neutral position, the permanent magnet 23a interacts in particular with the core 24a of the electromagnet unit 20a, which consists of a magnetizable material. In the switching position, the permanent magnet 23a interacts with the stator 22a of the actuator 17a. In a de-energized operating state, the permanent magnet 23a stabilizes the switching element 18a in the switching position or the neutral position. The switching unit 11a is designed as a bistable system, which strives in a de-energized state of the switching position or the neutral position.
In einem Betriebszustand, in dem die Elektromagneteinheit 20a bestromt ist, wechselwirkt der Permanentmagnet 23a mit dem Feld der Elektromagneteinheit 20a. Abhängig von einer Polarisierung des Permanentmagneten 23a und der Elektromagneteinheit 20a kann dabei eine anziehende Kraft und eine abstoßende Kraft realisiert werden. Eine Polarisierung der Elektromagneteinheit 20a lässt sich mittels einer Stromrichtung, mit der die E- lektromagneteinheit 20a bestromt wird, ändern. Um das Schaltelement 18a von seiner Neutralstellung in die Schaltstellung auszufahren, wird die Elektromagneteinheit 20a in der Stromrichtung bestromt, in der zwischen der Elektromagneteinheit 20a und dem Permanentmagneten 23a die abstoßende Kraft entsteht.In an operating state in which the solenoid unit 20a is energized, the permanent magnet 23a interacts with the field of the solenoid unit 20a. Depending on a polarization of the permanent magnet 23a and the solenoid unit 20a, an attractive force and a repelling force can be realized. A polarization of the electromagnet unit 20a can be changed by means of a current direction with which the electromagnet unit 20a is energized. In order to extend the switching element 18a from its neutral position into the switching position, the electromagnet unit 20a is energized in the current direction in which the repulsive force is produced between the electromagnet unit 20a and the permanent magnet 23a.
Weiter ist in dem Aktuator 17a eine Federeinheit 25a angeordnet, die ebenfalls eine Kraft auf das Schaltelement 18a ausübt. Die Kraft der Federeinheit 25a ist in eine Richtung gerichtet, die einer Richtung der abstoßenden Kraft zwischen der Elektromagneteinheit 20a und dem Permanentmagneten 23a entspricht, wodurch ein Ausfahrvorgang des Schaltelements 18a beschleunigt wird.Further, in the actuator 17a, a spring unit 25a is arranged, which also exerts a force on the switching element 18a. The force of the spring unit 25a is directed in a direction corresponding to a direction of the repulsive force between the solenoid unit 20a and the permanent magnet 23a, thereby accelerating an extension operation of the switching element 18a.
Die Kulissenbahn 16a weist eine axiale Richtungskomponente auf. Befindet sich das Schaltelement 18a in der Schaltstellung, wirkt durch die axiale Richtungskomponte bei einer Drehbewegung des Nockenelements 12a auf das Nockenelement 12a eine Kraft, mittels der das Nockenelement 12a verschoben wird. Um nach einem Verschieben des Nockenelements 12a das Schaltelement 18a in seine Grundstellung zu bewegen, weist die Kulissenbahn 16a ein Ausspursegment 26a auf, in dem ein Nutgrund 27a bis auf ein Grundkreisniveau 28a ansteigt. Durch das Ausspursegment 26a wirkt auf das Schaltelement 18a eine Kraft, die das Schaltelement 18a zurückbewegt.
Bei einem Einfahrschaltvorgang, in dem das Schaltelement 18a mittels des Ausspursegments 26a von seiner Schaltstellung in die Neutralstellung bewegt wirkt, strebt in einer ersten Phase 29a das Schaltelement 18a durch eine Wechselwirkung des Permanentmagneten 23a mit dem Stator 22a der Schaltstellung zu. Das Schaltelement 18a wird durch das Ausspursegment 26a und die Drehbewegung des Nockenelements 12a in Richtung seiner Grundstellung bewegt. Das Schaltelement 18a wird durch das Ausspursegment 26a entgegen der Kraft bewegt, die durch die Wechselwirkung des Permanentmagneten 23a mit dem Stator 22a entsteht.The slide track 16a has an axial directional component. If the switching element 18a is in the switching position, a force acts on the cam element 12a during a rotational movement of the cam element 12a through the axial directional component, by means of which the cam element 12a is displaced. In order to move the switching element 18a into its basic position after a displacement of the cam element 12a, the slide track 16a has a Ausspursegment 26a, in which a groove bottom 27a rises to a base circle level 28a. By the Ausspursegment 26a acts on the switching element 18a, a force which moves the switching element 18a back. In a Einfahrschaltvorgang in which the switching element 18a is moved by means of the Ausspursegments 26a from its switching position to the neutral position, strives in a first phase 29a, the switching element 18a by an interaction of the permanent magnet 23a with the stator 22a to the switching position. The switching element 18a is moved by the Ausspursegment 26a and the rotational movement of the cam member 12a toward its normal position. The switching element 18a is moved by the Ausspursegment 26a against the force that results from the interaction of the permanent magnet 23a with the stator 22a.
In einer zweiten Phase 30a löst sich das Schaltelement 18a von dem Nutgrund 27a und strebt durch die Wechselwirkung des Permanentmagneten 23a mit dem Kern 24a der Neutralstellung zu. Das Schaltelement 18a wird durch die Wechselwirkung des Permanentmagneten 23a mit dem Kern 24a unabhängig von der Drehbewegung des Nockenelements 12a in seine Neutralstellung bewegt.In a second phase 30a, the switching element 18a releases from the groove bottom 27a and strives for the neutral position by the interaction of the permanent magnet 23a with the core 24a. The switching element 18a is moved to its neutral position by the interaction of the permanent magnet 23a with the core 24a independently of the rotational movement of the cam element 12a.
Bei dem Einfahrschaltvorgang, in dem die Elektromagneteinheit 20a unbestromt ist, wird durch die Bewegung des Permanentmagneten 23a in die Spule 21a eine Spannung 31a induziert. Die induzierte Spannung 31a wird mittels einer Steuereinheit 10a ausgewertet. Die Steuereinheit 10a überwacht den Einfahrschaltvorgang mittels der induzierten Spannung 31a. Die Steuereinheit 10a überwacht dabei insbesondere, ob der Schaltvorgang fehlerfrei ist und das Schaltelement 18a von der Schaltstellung in die Neutralstellung geschaltet wird.In the retracting operation in which the solenoid unit 20a is de-energized, a voltage 31a is induced by the movement of the permanent magnet 23a into the coil 21a. The induced voltage 31a is evaluated by means of a control unit 10a. The control unit 10a monitors the retraction switching operation by means of the induced voltage 31a. The control unit 10a monitors in particular whether the switching operation is error-free and the switching element 18a is switched from the switching position to the neutral position.
Zur Überwachung des Einfahrschaltvorgangs berücksichtigt die Steuereinheit 10a eine Kenngröße für ein Spannungsintegral 14a. Das Spannungsintegral 14a läuft dabei über die Spannung 31a, die durch den Schaltvorgang in die Spule 21a induziert wird und die somit von der Schalteinheit 11a erzeugt wird.To monitor the Einfahrschaltvorgangs the control unit 10a takes into account a parameter for a voltage integral 14a. The voltage integral 14a passes through the voltage 31a, which is induced by the switching operation in the coil 21a and which is thus generated by the switching unit 11a.
Eine Größe des Spannungsintegrals 14a hängt lediglich von einem Hub 32a des Schaltelements 18a zu Beginn der Bestimmung und am Ende der Bestimmung ab. Für eine Messung über ein ausreichend langes Intervall ist die Größe des Spannungsintegrals 14a unabhängig von Parametern des Schaltvorgangs, wie beispielsweise einer Schaltgeschwindigkeit 33a, mit der das Schaltelement bewegt wird.
Um die Kenngröße für das Spannungsintegral 14a zu bestimmen, bestimmt die Steuereinheit 10a zeitlich aufeinander folgende Spannungswerte der in die Spule induzierten Spannung 31a. Die Kenngröße wird mittels einer Addition der zeitlich aufeinander folgenden Spannungswerte bestimmt.A magnitude of the voltage integral 14a depends only on a stroke 32a of the switching element 18a at the beginning of the determination and at the end of the determination. For a measurement over a sufficiently long interval, the magnitude of the voltage integral 14a is independent of parameters of the switching operation, such as a switching speed 33a, with which the switching element is moved. In order to determine the parameter for the voltage integral 14a, the control unit 10a determines temporally successive voltage values of the voltage 31a induced in the coil. The parameter is determined by means of an addition of the temporally successive voltage values.
In einem ersten Betriebsmodus bestimmt die Steuereinheit 10a die Kenngröße zeitabhängig. Die Spannungswerte werden dabei in vordefinierten, zeitlich konstanten Abständen bestimmt. Zwei Spannungswerte werden dabei in einem Abstand von etwa 10 Millisekunden bestimmt. Für die Bestimmung der Kenngröße ist es daher ausreichend, die Spannungswerte zu addieren. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, die zeitlichen Abstände in Abhängigkeit von einem Parameter zu definieren und jeden Spannungswert mit einem Faktor zu gewichten.In a first operating mode, the control unit 10a determines the characteristic time-dependent. The voltage values are determined in predefined, temporally constant intervals. Two voltage values are determined at a distance of about 10 milliseconds. For the determination of the parameter, it is therefore sufficient to add the voltage values. In principle, however, it is also conceivable to define the time intervals as a function of a parameter and to weight each voltage value with a factor.
Die Steuereinheit 10a wertet ein definiertes Intervall aus. Das Intervall weist eine zeitliche Länge auf, die einer zu erwartenden Länge des Schaltvorgangs entspricht. Die Länge ist in der Steuereinheit 10a vordefiniert und kann von weiteren Parametern abhängen.The control unit 10a evaluates a defined interval. The interval has a time length which corresponds to an expected length of the switching operation. The length is predefined in the control unit 10a and may depend on other parameters.
Ein Kenngrößenwert, die die Kenngröße am Ende des Intervalls annimmt, ist unabhängig von einer Schaltgeschwindigkeit 33a, mit der das Schaltelement 18a von seiner Schaltstellung in die Neutralstellung geschaltet wird. Die Schaltgeschwindigkeit 33a hängt insbesondere in der ersten Phase 29a, in der das Schaltelement 18a durch den Nutgrund 27a bewegt wird, von einer Drehzahl des Nockenelements 12a ab. In der zweiten Phase 30a, in der das Schaltelement durch die Wechselwirkung des Permanentmagneten 23a bewegt wird, ist die Schaltgeschwindigkeit 33a und damit die Spannung 31a unabhängig von der Drehzahl der Nockenwelle. In der zweiten Phase 30a hängt die Schaltgeschwindigkeit 33a lediglich von Parametern der Schalteinheit 11a, wie insbesondere einer Schmiermitteltemperatur der Schalteinheit, ab (vgl. Figur 2). Der Kenngrößenwert ist bei einer zeitabhängigen Bestimmung unabhängig von der Drehzahl des Nockenelements 12a.A characteristic value which adopts the parameter at the end of the interval is independent of a switching speed 33a with which the switching element 18a is switched from its switching position to the neutral position. The switching speed 33a depends, in particular in the first phase 29a, in which the switching element 18a is moved by the groove base 27a, from a rotational speed of the cam element 12a. In the second phase 30a, in which the switching element is moved by the interaction of the permanent magnet 23a, the switching speed 33a and thus the voltage 31a is independent of the rotational speed of the camshaft. In the second phase 30a, the switching speed 33a depends only on parameters of the switching unit 11a, in particular a lubricant temperature of the switching unit (see FIG. The characteristic value is independent of the rotational speed of the cam element 12a in the case of a time-dependent determination.
Um einen fehlerfreien Schaltvorgang erkennen zu können, ist in der Steuereinheit 10a ein Kenngrößengrenzwert gespeichert, zu dem die Kenngröße in Bezug gesetzt wird. Der Einfahrschaltvorgang ist fehlerfrei, wenn die Kenngröße den Kenngrößengrenzwert überschreitet. Der Kenngrößengrenzwert ist dabei unabhängig von einer zu erwartenden
Schaltgeschwindigkeit des Schaltelements, die insbesondere von der Drehzahl der Nockenwelle und der Schmiermitteltemperatur abhängt.In order to be able to recognize a faultless switching operation, a characteristic limit value is stored in the control unit 10a, to which the characteristic is related. The retraction operation is error-free if the parameter exceeds the characteristic limit value. The characteristic limit value is independent of any expected one Switching speed of the switching element, which depends in particular on the speed of the camshaft and the lubricant temperature.
In einem zweiten Betriebsmodus bestimmt die Steuereinheit 10a die Kenngröße winkelabhängig. Im Unterschied zum ersten Betriebsmodus addiert die Steuereinheit 10a in diesem Betriebsmodus Spannungswerte, die in Abhängigkeit von einer Drehlage des Nockenelements 12a bestimmt werden. Die Steuereinheit 10a greift dabei auf eine bereits vorhandene, nicht näher dargestellte Sensorvorrichtung zurück.In a second operating mode, the control unit 10a determines the characteristic angle-dependent. In contrast to the first operating mode, in this operating mode, the control unit 10a adds voltage values which are determined as a function of a rotational position of the cam element 12a. The control unit 10a accesses an already existing, not shown sensor device back.
Da sich bei einer derartigen Bestimmung ein Kenngrößenwert ergibt, der von der Drehzahl des Nockenelements 12a abhängt, erhält man einen drehzahlunabhängigen Wert, indem man den Kenngrößenwert lediglich durch die Drehzahl dividiert. Eine komplizierte Abhängigkeit, die insbesondere in einem aufwendigen Verfahren bestimmt werden muss, entfällt.Since such a determination results in a characteristic value which depends on the rotational speed of the cam element 12a, a speed-independent value is obtained by dividing the characteristic value only by the rotational speed. A complicated dependence, which must be determined in particular in a complex procedure, is eliminated.
Der erste Betriebsmodus wird bei einer Drehzahl des Nockenelements 12a oberhalb einer Grenzdrehzahl gewählt (vgl. Figur 3). Der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Spannungswerten entspricht dabei einer Arbeitszeit, die die Steuereinheit 10a zum Bestimmen des Spannungswerts benötigt. Der zweite Betriebsmodus wird bei einer Drehzahl des Nockenelements 12a unterhalb der Grenzdrehzahl gewählt (vgl. Figur 4).The first operating mode is selected at a rotational speed of the cam member 12a above a limit speed (see Figure 3). The time interval between two successive voltage values corresponds to a working time which the control unit 10a needs to determine the voltage value. The second operating mode is selected at a speed of the cam member 12a below the limit speed (see Figure 4).
Weiter ist die Steuereinheit 10a dazu vorgesehen, die Schalteinheit 11a zu überwachen, wenn die Elektromagneteinheit 20a unbestromt ist. Dabei wird die Schalteinheit 11a insbesondere überwacht, wenn sich das Schaltelement 18a in der Schaltstellung befindet und es grundsätzlich möglich ist, dass das Schaltelement 18a einen unvorhergesehenen Einfahrschaltvorgang ausführt.Further, the control unit 10a is provided to monitor the switching unit 11a when the solenoid unit 20a is de-energized. In this case, the switching unit 11a is particularly monitored when the switching element 18a is in the switching position and it is in principle possible that the switching element 18a performs an unforeseen Einfahrschaltvorgang.
In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 4 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in der Figur 5 ersetzt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 4, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 4 verwiesen werden kann.
Figur 5 zeigt schematisiert eine alternative Ausführung einer Ventiltriebvorrichtung. Die Ventiltriebvorrichtung weist eine Steuereinheit 10b mit einer Integratorschaltung 34b auf. Die Integratorschaltung 34b ist mittels eines Kondensators 35b realsiert, der mit einer Spule 21 b einer Elektromagneteinheit 20b verbunden ist. Die Steuereinheit 10b ist dazu vorgesehen, einen Spannungswert des Kondensators 35b zu bestimmen.FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the invention. In order to distinguish the embodiments, the letter a in the reference numerals of the embodiment in Figures 1 to 4 is replaced by the letter b in the reference numerals of the embodiments in FIG. The following description is limited essentially to the differences from the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 4, wherein reference can be made to the description of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 4 with regard to components, features and functions remaining the same. FIG. 5 schematically shows an alternative embodiment of a valve drive device. The valve drive device has a control unit 10b with an integrator circuit 34b. The integrator circuit 34b is realized by means of a capacitor 35b, which is connected to a coil 21b of a solenoid unit 20b. The control unit 10b is provided to determine a voltage value of the capacitor 35b.
Bei einem Schaltvorgang eines Schaltelements 18b einer Schalteinheit, bei dem in die Spule 21 b der unbestromten Elektromagneteinheit 20b eine Spannung induziert wird, wird der Kondensator 35b geladen. Eine Anzahl von Ladungen, die dabei auf den Kondensator 35b fließen, bildet ein Spannungsintegral 14b über die induzierte Spannung. Der Spannungswert des Kondensators 35b, der mittels der Steuereinheit 10b bestimmt werden kann, ist proportional zu der Anzahl der geflossenen Ladungen. Der Spannungswert bildet somit direkt eine Kenngröße, mittels der das Spannungsintegral 14b bestimmt werden kann.In a switching operation of a switching element 18b of a switching unit in which a voltage is induced in the coil 21b of the non-energized solenoid unit 20b, the capacitor 35b is charged. A number of charges flowing to the capacitor 35b form a voltage integral 14b across the induced voltage. The voltage value of the capacitor 35b, which can be determined by means of the control unit 10b, is proportional to the number of charges that have flowed. The voltage value thus directly forms a parameter by means of which the voltage integral 14b can be determined.
Grundsätzlich denkbar, in Figur 5 jedoch nicht dargestellt, ist eine weitere Schaltung, die dazu vorgesehen ist, die Integratorschaltung 34b zu ergänzen und/oder zu optimieren. Beispielsweise ist es denkbar, die Intergratorschaltung 34b mit einer Verstärkerschaltung zu ergänzen, die die induzierte Spannung verstärkt und damit eine Fehlerungenauigkeit durch den Kondensator 35b verringert.
In principle conceivable, but not shown in FIG. 5, is a further circuit which is provided to supplement and / or to optimize the integrator circuit 34b. For example, it is conceivable to supplement the integrator circuit 34b with an amplifier circuit which amplifies the induced voltage and thus reduces an error inaccuracy by the capacitor 35b.