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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erfassung mindestens
einer Ventilhubposition bei einer Brennkraftmaschine mit Ventilen,
die durch Anlegen eines hydraulischen Drucks variabel betrieben werden
nach der Gattung des unabhängigen
Anspruchs.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung sind auch eine Vorrichtung zum Betreiben
einer Ventilsteuerung, insbesondere ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine,
sowie ein Computerprogramm-Produkt zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
auf einem Computer oder Steuergerät.
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Bei
herkömmlichen
Brennkraftmaschinen erfolgt der Gaswechsel über federbelastete Ventile,
die von einer Nockenwelle geöffnet
werden. Der zeitliche Verlauf des Ventilhubs, das heißt Beginn
und Dauer der Ventilöffnung
bzw. Position des Ventilstößels sind durch
die Formgebung der Nockenwelle festgelegt aber nicht variabel. Zur
Verbesserung der Wirkungsgrade von Brennkraftmaschinen und auch
im Hinblick auf Abgasreduzierung werden vermehrt Konzepte zur variablen
Ansteuerung von Gaswechselventilen eingesetzt. Beispielsweise können durch Verändern der
Phasenlage der Nockenwelle die Ein- und Auslasszeiten von Gaswechselventilen
variiert werden. Ein flexibler Betrieb einer Brennkraftmaschine
ist möglich,
wenn die Gaswechselventile nicht über eine Nockenwelle, sondern
direkt angesteuert werden.
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Aus
der WO 91/03384 ist beispielsweise eine voll variable Ventilsteuerung
bekannt, bei der die Gaswechselventile elektromagnetisch oder hydraulisch
betätigt
werden. Der Ventilhub wird hierbei durch einen Ventilhubsensor erfasst.
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Die
genaue Kenntnis des Ventilhubs ist notwendig, um einen einwandfreien
Betrieb der Brennkraftmaschine sicherzustellen und um u.a. Fehlzündungen
oder Kollisionen der Gaswechselventilen mit dem Kolben zu vermeiden.
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Die
DE 100 64 650 beschreibt
ein Verfahren zur Steuerung von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors
mit einem variablen Ventilhub. Die Steuerung des Ventils erfolgt
in Abhängigkeit
einer Auswertung eines Drucks im Brennraum des Motors, wobei die
Auswertung des Brennraumdrucks im Wesentlichen dazu dient einen
vorhandenen Ventilhubsensor zu kalibrieren.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
mit den Merkmalen des unabhängigen
Anspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, dass mindestens eine Ventilhubposition anhand einer
Veränderung
eines am Ventil anliegenden hydraulischen Drucks bestimmt wird.
Durch dieses Vorgehen kann in vorteilhafter Weise auch ohne Vorhandensein
eines Ventilhubsensors eine Ventilhubposition bestimmt werden.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, eine Ventilschließzeit und eine Ventilöffnungszeit
ausgehend von einem Zeitpunkt zu ermitteln, bei dem der Druck im
hydraulischen System beginnt abzufallen. Dies hat den Vorteil, dass
mit einem geringen Messaufwand auch ohne ein Vorhandensein eines
Ventilhubsensors relevante Größen für den Betrieb
einer variablen Ventilsteuerung ermittelt werden können. Darüber hinaus
können
bei einem vorhandenen Ventilhubsensor die Ventilhub-Sensorsignale überprüft werden,
wodurch sich die Betriebssicherheit weiter erhöht.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform,
lassen sich Ventilöffnungszeit
und -schließzeit
aus einem Zeitpunkt ermitteln, bei dem der Druck einen Schwellenwert
unterschreitet. Dies hat den Vorteil, dass bei geeigneter Wahl des Schwellenwertes
evtl. auftretende Druckschwankungen keine Einfluss auf die Ermittlung
der relevanten Öffnungs-
und Schließzeiten
haben.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist es vorteilhaft, anhand eines Maximums bzw. Extremwertes eines
Druckabfalls des hydraulischen Drucks eine Zeit bei der das Ventil öffnet bzw.
schließt
zu bestimmen. Dies hat den Vorteil, dass Extremwerte im Druckverlauf
leicht identifiziert werden können
und sich in der Regel deutlich von anderen Druckereignissen unterscheiden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
wird ein zeitlicher Verlauf eines Ventilhubs anhand mindestens einer
Ventilhubposition und/oder des zeitlichen Verlaufs des hydraulischen
Drucks bestimmt. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur einzelne Positionen,
sondern der Ventilhub über
die Zeit erfasst werden und während
des Betriebs der Brennkraftmaschine ein einwandfreier Betrieb der
Ventile detailliert überprüft werden
kann.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
ist es vorgesehen, während
eines spezifischen Zeitintervalls zu überprüfen, ob ein relevanter Druckveränderung
eingetreten ist, wobei beim Ausbleiben einer relevanten Druckveränderung
eine Fehlerreaktion eingeleitet wird. Durch die Vorgabe eines insbesondere
zylinder- und ventilspezifischen Zeitintervalls, in dem eine relevante
Druckveränderung
eintreten soll, wird es in vorteilhafter Weise möglich, die korrekte Funktion
bspw. eines Gaswechselventils zu überprüfen und bei Störungen eine
Fehlerreaktion einzuleiten.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
ist eine Vorrichtung zum Betreiben einer Ventilsteuerung vorgesehen,
insbesondere ein Steuergerät
einer Brennkraftmaschine, dass zur Anwendung eines Verfahrens zur
Erfassung eines Ventilhubs programmiert ist. So ist es möglich, Signalerfassung,
-verarbeitung, -auswertung und -ausgabe zentral in einem Gerät vorzunehmen,
wodurch sich in vorteilhafter Weise ein Schaltungs- und Bauteileaufwand
sowie eine Störanfälligkeit
beim Betrieb reduziert.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
ist ein Computerprogramm-Produkt
vorgesehen, mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert
ist, so dass in vorteilhafter Weise ein Verfahren zur Erfassung
eines Ventilhubs zur Anwendung gelangt, sobald das Programm auf
einem Computer oder Steuergerät
ausgeführt
wird.
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Zeichnungen
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Weitere
Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Dabei bilden
alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination
den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung
in den Patentansprüchen
oder deren Rückbeziehung
sowie unabhängig von
ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in
den Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1 zeigt
schematisch ein elektrohydraulisch betätigbares Ventil;
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2 zeigt
schematisch den zeitlichen Verlauf der Schaltzustände der
angesteuerten Magnetventile und korrespondierende Kenngrößen;
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3 zeigt
ein Flussdiagramm zur Erkennung von Fehlfunktionen eines hydraulischen
Ventils;
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4 zeigt
schematisch eine Logikschaltung zur Fehlererkennung
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Beschreibung
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Die
Erfindung geht von der Überlegung
aus, dass sich in einem elektrohydraulischen Ventil-Steuersystem
durch Schalten von Steuerventilen der Hydraulikdruck verändert. Beim Öffnen und
Schließen eines
elektrohydraulischen Ventils, beispielsweise einem Gaswechselventils,
werden die Steuerventile, bspw. Magnetventile, in einer bestimmten
Abfolge geschaltet, so dass sich der Hydraulikdruck im System in
einer charakteristischen Weise ändert.
Da sich die charakteristischen Druckänderungen bei jedem Öffnen und
Schließen
des elektrohydraulischen Ventils in reproduzierbarer Weise wiederholen,
ermöglicht
die Kenntnis des Druckverlaufs im Hydrauliksystem, auf weitere Systemgrößen beispielsweise
auf einen Ventilhub und/oder einer Ventilhubposition zu schließen.
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1 zeigt
schematisch ein elektrohydraulisch zu betätigendes Ventil 1 beispielsweise
ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine. Ein verschiebbarer
Schieber 30 trennt den Druckbereich des Ventils 1 in
eine obere Kammer 10 und in eine untere Kammer 20.
In Richtung der oberen Kammer 10 ist der Schieber 30 mit
einem Führungsstößel 50 und
in Richtung der unteren Kammer 20 mit einem Ventilstößel 40 verbunden. Über ein
erstes Rückschlagventil
RV1 ist die untere Kammer 20 mit der Hochdruckseite des
Hydrauliksystems bzw. Hochdruck-Sammelleitung/-Rail HD-Rail verbunden.
Das erste Rückschlagventil
RV1 verhindert eine Rückströmung von
der unteren Kammer 20 zurück in das Hochdruck-Rail HD-Rail.
Die untere Kammer 20 ist über ein stromlos geschlossenes
Magnetventil MV1 mit der oberen Kammer 10 verbunden. Bei
bestromten und somit offenem Magnetventil MV1 sind beide Kammer 10, 20 mit
einem zweiten Rückschlagventil RV2
verbunden, das in Richtung Hochdruck-Rail entspannt. Die obere Kammer 10 ist
weiterhin über
ein zweites stromlos offenes Magnetventil MV2 mit einem Niederdruck-Rail
verbunden. Der Druck p rail
im Hochdruck-Rail wird über
ein Drucksensor erfasst.
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Unter
einem elektrohydraulischen Ventil ist somit ein Ventil zu verstehen,
das durch Anlegen eines hydraulischen Drucks bewegt wird, wobei
der hydraulische Druck entsprechend der gewünschten Ventilbewegung über elektrisch
ansteuerbare Steuerventile gesteuert bzw. geschaltet wird.
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Ist
beispielsweise das elektrohydraulische Ventil 1 als Gaswechselventil
ausgeführt,
so ist an einem Ende des Ventilstößels 40 eine Ventilplatte
angeordnet, die sich bei geschlossenem Gaswechselventil in einem
Ventilsitz eines Brennraumes einfügt. Beim Öffnen des Gaswechselventils
ragt der Ventilstößel 40 und
die Ventilplatte in den Brennraum.
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Ohne
Ansteuerung bzw. Bestromung der Magnetventile ist das erste Magnetventil
MV1 geschlossen und das zweite Magnetventil MV2 offen. Der hydraulische
Druck in der unteren Kammer 20 ist somit größer als
in der oberen Kammer 10. Aufgrund dieser Druckdifferenz
bewegt sich der Schieber 30 in Richtung der oberen Kammer 10 bis
das hydraulische Ventil eine Endstellung erreicht und geschlossen
ist.
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Werden
die Magnetventile MV1, 2 bestromt, ist das erste Magnetventil MV1
geöffnet
und das zweite Magnetventil MV2 geschlossen. Der hydraulische Druck
in der oberen als auch unteren Kammer 10, 20 ist
somit im Wesentlichen gleich. Die Fläche des Schiebers 30 ist
jedoch im Bereich der oberen Kammer 10 größer als
in der unteren Kammer 20, sodass die durch den hydraulischen
Druck auf den Schieber 30 wirkende Kraft den Schieber 30 in
Richtung unterer Kammer 20 bewegt und das hydraulische
Ventil 1 öffnet.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern
ist ebenso auf andere schaltbare hydraulische Anordnungen anwendbar.
Insbesondere kann die hydraulische Verschaltung oder die Position
des Drucksensors variiert werden. Weiterhin ist es denkbar, anstelle
der Magnetventile andere Stellglieder vorzusehen.
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2 zeigt
schematisch den zeitlichen Verlauf der Schaltzustände der
angesteuerten Magnetventile MV1, 2 und korrespondierender Kenngrößen wie
Druckverlauf p rail im Hochdruck-Rail
und den Ventilhub S GSW des
hydraulischen Ventils, wobei das linke Diagramm die Vorgänge beim Öffnen und das
rechte die Vorgänge
beim Schließen
des elektrohydraulischen Ventils 1 darstellt.
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Wie
bereits zur 1 beschrieben, ist das erste
Magnetventil MV1 unbestromt geschlossen und das zweite Magnetventil
MV2 offen, der Druck im Hochdruck-Rail p rail
ist im Wesentlichen konstant und das elektrohydraulische Ventil 1 bzw.
Gaswechselventil geschlossen. Das elektrohydraulische Ventil wird
geöffnet,
indem zunächst
das zweite Magnetventil MV2 geschlossen und anschließend das
erste Magnetventil MV1 geöffnet
wird. Nachdem das elektrohydraulische Ventil seine Endposition – vollständig offen – erreicht
hat, wird das erste Magnetventil MV1 geschlossen.
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Das
Schließen
des zweiten Magnetventils MV2 verursacht keine signifikanten Druckschwankungen
im Hockdruckrail. Aufgrund der Anfangsbedingungen ist der hydraulische
Druck in der oberen Kammer 10 geringer als in der unteren
Kammer 20, so dass beim Öffnen des ersten Magnetventils
MV1 Hydraulikflüssigkeit
von der unteren Kammer 20 in die obere Kammer 10 gelangt.
Durch den Druckausgleich zwischen den beiden Kammern 10, 20 sinkt der
Druck p rail im Hochdruck-Rail
kurzzeitig ab. Der Druckabfall erreicht zu einem Zeitpunkt t pmax einen Maximalwert. Dieser
Zeitpunkt t pmax liegt typischer Weise
in einem Zeitintervall [t1, t2], das für einen jeweiligen Zylinder
Z i (i = 1...n; n = Anzahl
der Zylinder) und das jeweils geschaltete Magnetventil MV1, 2 bekannt
ist.
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Der
zeitliche Verlauf des Druckabfalls bzw. relevante Druckveränderungen
und insbesondere auch der Zeitpunkt t pmax,
bei dem der Druck maximal gefallen ist, hängen bei einem gegebenen System
im Wesentlichen vom Betriebszustand des elektrohydraulischen Ventils
ab. Wesentliche Einflussgrößen sind
beispielsweise die Geometrie und Länge der hydraulischen Leitungen,
der Hydraulikdruck und die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit.
Als weitere Größen kommen
auch die Temperatur und Drehzahl der Brennkraftmaschine, die Geschwindigkeit
der Stößelbewegung,
Druckverhältnisse
im Brennraum sowie ggf. weitere Größen in Betracht.
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Experimentell
und/oder auch durch Modellbildungen kann nun der zeitliche Druckverlauf
p rail im Hochdruckrail mit
dem Ventilhub bzw. Stellweg S GWV
des elektrohydraulischen Ventils bzw. Gaswechselventils in Verbindung
gebracht werden. So ist es möglich,
bei bekannten Betriebsbedingungen aus dem Druckverlauf im Hochdruckrail
und/oder einem maximalen Druckabfall und/oder weiteren relevanten Druckveränderungen
einen tatsächlich
vorliegenden Ventilhub und/oder insbesondere eine Ventilöffnungszeit
t o zu ermitteln. Unter relevanten
Druckveränderungen
sind im Wesentlichen alle Druckveränderungen oder Ereignisse gemeint
anhand derer auf den Ventilhub oder Ventilhubpositionen geschlossen werden
kann. Als relevante Druckveränderungen kommen
bspw. in Frage, ein erster Druckabfall, Unterschreiten eines Schwellenwertes,
Druckextremwerte, Minimal- oder Maximalwerte, Sattelpunkte und weitere.
Die Relevanz dieser Punkte kann weiter erhöht werden, indem nur relevante
Druckveränderungen
in einem bevorzugen Zeitintervall beobachtet werden.
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Im
Weiteren sind die Ausführungsbeispiele anhand
eines maximalen Druckabfalls – als
ein mögliches
Beispiel für
eine relevante Druckveränderung – erläutert. Selbstverständlich können anstelle
des maximalen Druckabfalls und/oder auch zusätzlich weitere relevante Druckveränderungen
berücksichtigt
werden.
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Im
linken unteren Diagramm der 2 ist der
zeitliche Verlauf des Ventilhubs S GWV
eines sich öffnenden
Gaswechselventils dargestellt. Aufgrund bspw. von Reibung und hydraulischen
Widerständen
ist ein Öffnen
des elektrohydraulischen Ventils 1 nicht unmittelbar nach
dem Öffnen
des ersten Magnetventils zu beobachten, sondern erfolgt mit einer
systembedingten Zeitverzögerung.
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Für die Bestimmung
einer Ventilöffnungszeit t o oder der Ventilschließzeit t s ist es jedoch nicht zwingend
notwendig den gesamten zeitlichen Druckverlauf im Hochdruckrail
zu berücksichtigen,
sondern es reicht aus, den Zeitpunkt einer charakteristischen reproduzierbaren
Druckveränderung
zu ermitteln. Als eine mögliche
charakteristische Druckveränderung kann
der maximale Druckabfall im Hochdruckrail zu einem Zeitpunkt t pmax dienen, der typischer
Weise in einem Zeitintervall [t1, t2] nach dem Schalten eines Magnetventils
erwartet wird. Ist dieser Zeitpunkt t pmax
bestimmt, kann über
ein entsprechendes Modell die Ventilöffnungszeit t o oder die Schließzeit t s ermittelt werden.
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Im
rechten Diagramm der 2 ist der Schließvorgang
des elektrohydraulischen Ventils dargestellt. Zum Schließen bleibt
das erste Magnetventil MV1 geschlossen und das zweite Magnetventil MV2 öffnet. Die
obere Kammer 10 ist somit mit dem Niederdruckrail ND-Rail
verbunden und steht unter einem geringeren Druck als die untere
Kammer 20. Durch die Druckdifferenz wird der Schieber 30 in Richtung
der oberen Kammer 10 bewegt, wodurch der Druck p rail im Hochdruckrail kurzeitig abfällt.
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Analog
zur Ventilöffnung
ist in einem Zeitintervall [t1, t2] zu einem Zeitpunkt t pmax ein maximaler Druckabfall zu beobachten.
Sind die Betriebsbedingungen des elektrohydraulischen Ventils und
dieser Zeitpunkt t pmax bekannt,
so kann hieraus eine Ventilsehließzeit t s ermittelt werden. Die Zeitintervalle
[t1, t2], der Zeitpunkt t pmax
sowie Verschließzeit
t s und Öffnungszeit t o können
für den
Schließ-
bzw. Öffnungsvorgang
des Ventils unterschiedlich sein. Insbesondere können diese Größen für verschiedene
Ventile und Zylinder unterschiedlich sein.
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Die
unteren Diagramme der 2 zeigen den Ventilhub bzw.
die Stellwege S GWV eines elektrohydraulischen
Ventils bzw. Gaswechselventils beim Öffnen und Schließen. Als
Zeitpunkt der Ventilöffnung
t o und Ventilschließung t s wird der Zeitpunkt identifiziert,
bei dem sich das Ventil zum ersten Mal in Bewegung setzt. Diese
erste Bewegung erfolgt typischer Weise mit einer systembedingten
zeitlichen Verzögerung
nach dem Schalten des relevanten Steuerventils MV1 oder MV2. Für ein bekanntes
System besteht so die Möglichkeit,
den Schließ-
bzw. Öffnungszeitpunkt
unter Berücksichtigung
der systembedingten zeitlichen Verzögerung anhand der Schaltzeiten
der Steuerventile MV1, MV2 zu ermitteln. Es handelt sich hierbei
jedoch nur um eine zu erwartende Öffnungs- bzw. Schließzeit, ohne eine Überprüfung des
tatsächlichen Öffnungs-
bzw. Schließvorgangs.
Zuverlässiger
ist es, die Öffnungs- bzw.
Schließzeit
t o, t s anhand einer Größe zu bestimmen, die nur bei
einer tatsächlich
stattgefundenen Öffnungs-
bzw Schließbewegung
des Ventils zu beobachten ist. Wie beschrieben, können erfindungsgemäß diese
Zeiten t o, t s bspw. aus der Analyse des zeitlichen
Druckverlaufs und insbesondere aus dem Zeitpunkt t pmax des maximalen Druckabfalls gewonnen
werden.
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Des
Weiteren kann der Zeitpunkt des maximalen Druckabfalls auch dazu
genutzt werden, die Funktionsfähigkeit
eines elektrohydraulischen Ventils, insbesondere eines Gaswechselventils,
zu überprüfen. In 3 ist
schematisch ein Flussdiagramm einer möglichen Überwachungs-Prozedur dargestellt.
Es wird davon ausgegangen, dass der Druck p rail im Hochdruckrail in regelmäßigen, kurzen
Zeitabständen
ermittelt wird. In einem Schritt 600 werden alle Messzeitpunkte
t m, die in einen für einen
jeweiligen Zylinder n relevanten Zeitintervall [t1, t2] fallen, mit
den jeweiligen Drücken
p rail erfasst. Im Schritt 610 wird
aus den im Zeitintervall [t1, t2] erfassten Drücken p rail ein Maximalwert p max ermittelt. Im Schritt 620 wird überprüft, ob dieser
Maximalwert p_max einen Schwellenwert S_p überschreitet. Wird der Schwellenwert
S_p überschritten
erfolgt im Schritt 650 eine Freigabe des entsprechenden
Gaswechselventils. Wird der Schwellenwert S_p nicht überschritten,
wird im Schritt 680 das entsprechende Gaswechselventil
gesperrt und gegebenenfalls der zugehörige Zylinder abgestellt.
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In 4 ist
eine mögliche
Logik-Schaltungsanordnung zur Überprüfung von
Gaswechselventilen einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine dargestellt. Die
Anordnung umfasst einen Mikroprozessor 500, einen Komparator 400 und
vier AND-Glieder mit zwei Eingängen.
Ausgehend von Stellensignalen der Magnetventile MV1, 2 und gegebenenfalls
weiteren Betriebsgrößen ermittelt
der Mikroprozessor 500 einen Druck-Schwellenwert S_p, der
eine Eingangsgröße des Komparators 400 bildet,
und setzt weiterhin während
eines bestimmten Zeitintervalls [t1, t2]_Z_1,2,3,4 zylinderspezifisch
einen zweiten Eingang eines AND-Gliedes auf den logischen Wert TRUE.
Der Komparator 400 vergleicht den Druck p_rail im Hochdruckrail
mit dem vom Mikroprozessor 500 zur Verfügung gestellten Druck-Schwellenwert S_p
und setzt alle ersten Eingänge
der AND-Glieder auf den logischen Wert TRUE, wenn der Druck p_rail im
Hochdruckrail den Druck-Schwellenwert
S_p überschreitet.
Sobald an beiden Eingängen
eines AND-Gliedes TRUE-Signale anliegen wird ein logischer Wert
TRUE weitergegeben und signalisiert somit ein einwandfreies Funktionieren
eines Gaswechselventils für
diesen Zylinder.
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Die
Logikausgänge
der AND-Glieder können bspw.
durch ein Steuergerät überwacht
werden, wobei bei Logikwerten, die auf eine fehlerhaft Funktion der
Ventile hinweisen eine Fehlerreaktion eingeleitet wird. Liegt beispielsweise
der Zeitpunkt t_pmax des maximalen Druckabfalls außerhalb
des zulässigen Zeitintervalls
[t1, t2], so liegt zwar am AND-Glied ein TRUE-Signal für das Zeitinvall
[t1, t2] an das „t_max"-Signal liegt jedoch
nicht vor und ist auf FALSE gesetzt, sodass auch das AND-Glied ein
FALSE-Signal ausgibt.
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Gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
wird der Raildruck p_rail im Hochdruckrail kontinuierlich oder in
bestimmten Zeitabständen
erfasst. Die erfassten Druckwerte werden vorzugsweise gefiltert,
um Störeinflüsse auszublenden.
Anstelle der Druckwerte können
auch die Druckveränderungen – bspw.
die zeitliche Ableitung des Druckverlaufs – berücksichtigt werden. Im Fall
des Öffnens
bzw. Schließens
eines Gaswechselventils wird nach Öffnen des ersten Magnetventils
MV1 bzw. nach Öffnen
des zweiten Magnetventils MV2 über
ein Mikroprozessor oder einer separaten Zeitkontrolle für das zugehörige Zeitintervall
[t1, t2] ein Zeitfenster geöffnet,
während dem
die relevanten Drucksignale erfasst werden. Die erfassten Drucksignale
werden ausgewertet und ein Öffnungszeitpunkt
t_o bzw. Schließzeitpunkt
t_s des überwachten
Gaswechselventils bestimmt. Die berechneten Zeitpunkte werden für die weitere
Verarbeitung an ein Steuergerät
weiter gegeben.
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Im
Falle eines verklemmten Gaswechselventils ist im relevanten Zeitintervall
[t1, t2] kein entsprechender Druckabfall festzustellen und das entsprechende
Gaswechselventil bzw. der zugehörige
Zylinder wird stillgelegt, indem bspw. die Einspritzung und die
Zündung
für diesen
Zylinder nicht mehr frei gegeben wird. Darüber hinaus sind weitere Maßnahmen für einen
Notfahrbetrieb oder Reaktivierung des Gaswechselventils denkbar.
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In
vorteilhafter Weise ist das erfindungsgemäße Verfahren entweder bereits
als Hardware oder auch als Software in einem Steuergerät einer
Brennkraftmaschine integriert.
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Die
Erfassung der Drucksignale erfolgt typischer Weise in einer für Betrieb
des Steuergeräts bzw.
Brennkraftmaschine charakteristischen Taktfrequenz, beispielsweise
anhand von Bustakten oder auch Kurbelwellenwinkeln, -positionen.
Die Taktfrequenzen können
ohne Weiteres in ein anderes Bezugssystem umgerechnet werden. Bei
Gaswechselventilen wird vorzugsweise der Kurbelwellenwinkel als
Bezugsgröße gewählt. So
lässt sich
er findungsgemäß aus Druckveränderungen
im hydraulischen System die Öffnungs-
und Schließwinkel
der Gaswechselventile bestimmen.
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Wie
bereis erwähnt,
wird der Druck und insbesondere die Druckveränderungen im hydraulischen
System von einer Vielzahl von Größen beeinflusst.
So ist bspw. beim Öffnen
eines Gaswechselventils ein Druckabfall im hydraulischen System
nicht unmittelbar beim Beginn der Öffnungsbewegung des Ventils
zu beobachten, sondern erst mit einer spezifischen zeitlichen Verzögerung.
Die zeitliche Verzögerung
ist im Wesentlichen bedingt durch Länge des hydraulischen Weges
zwischen Ventil und Druckmessung, wobei Druck und Temperatur der
Hydraulikflüssigkeit
zusätzlich
die Verzögerungszeit
beeinflussen. In Kenntnis dieser Beziehungen kann der Ventilhub
als Funktion von Druck und Temperatur der Hydraulikflüssigkeit
dargestellt werden und beispielsweise als Funktion oder Kennwerttabelle
in einem Steuergerät
hinterlegt sein. Die Hinterlegung als Kennwerttabelle bietet sich
insbesondere an, wenn Rechenzeit im Steuergerät gespart werden soll oder wenn
die Werte bspw. nicht über
eine Modellierung, sondern empirisch ermittelt wurden.
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Gemäß eines
weiteren Ausführungsbeispiel ist
es denkbar, die Druckveränderung
nicht oder nicht nur im Hochdruck-Rail zu ermitteln, sondern durch Druckmessungen
in der oberen und/oder unter Kammer 10, 20 des
Ventils. Hierdurch werden, insbesondere die hydraulischen Weglängen verkürzt, wodurch sich
die zeitliche Verzögerung
zwischen Ventilbewegung und Druckveränderung reduziert und ggf.
zu vernachlässigen
ist.