DE102007043250A1

DE102007043250A1 - Fehlerbehandlung im Betrieb von elektrohydraulischen Ventilsteuerungen

Info

Publication number: DE102007043250A1
Application number: DE102007043250A
Authority: DE
Inventors: Thomas Rommel; Milos Medvecky; Karsten Mischker; Hermann Gaessler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-03-12
Also published as: US20090064949A1; US8220424B2; JP2009068489A; JP5355969B2

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, wobei die elektrohydraulische Ventilsteuerung mindestens einen Gaswechselventilsteller (30) und ein von diesem hydraulisch betätigbares Gaswechselventil (1) umfasst, wird im Betrieb der Brennkraftmaschine ein Stellverhalten des Gaswechselventilstellers (30) beim Betätigen des Gaswechselventils (1) erfasst und mit einem Referenzstellverhalten verglichen, das ein Sollverhalten des Gaswechselventilstellers (30) beschreibt.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, wobei die elektrohydraulische Ventilsteuerung mindestens einen Gaswechselventilsteller und ein von diesem hydraulisch betätigbares Gaswechselventil umfasst.
In Brennkraftmaschinen mit elektrohydraulischen Ventilsteuerungen (EHVS) werden die Gaswechselventile der Brennkraftmaschine mit elektrohydraulischen Gaswechselventilstellern, sogenannten EHVS-Stellern, betätigt. Diese treiben die jeweils zugeordneten Gaswechselventile individuell an, um diese betriebspunktabhängig zu öffnen oder zu schließen.
EHVS-Steller können durch unterschiedliche Einflüsse in ihrer Funktion zum Öffnen und Schließen zugeordneter Gaswechselventile beeinträchtigt werden. Dies kann das normale Motorverhalten und damit das Abgasverhalten ungünstig beeinflussen. Falls hierdurch im Betrieb der Brennkraftmaschine ein entsprechendes Gaswechselventil nicht rechtzeitig oder nicht vollständig geschlossen wird, kann dies eine Kollision mit einem benachbarten Gaswechselventil und/oder mit dem Kolben eines entsprechenden Brennraums zur Folge haben. Dies kann zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen und eine kostspielige Reparatur erforderlich machen.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung be reitzustellen, die eine Erkennung und Behandlung von Fehlern im Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer EHVS ermöglichen.
Vorteile der Erfindung
Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer EHVS einer Brennkraftmaschine. Die EHVS umfasst mindestens einen Gaswechselventilsteller und ein von diesem hydraulisch betätigbares Gaswechselventil. Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird ein Stellverhalten des Gaswechselventilstellers beim Betätigen des Gaswechselventils erfasst. Das erfasste Stellverhalten wird mit einem Referenzstellverhalten verglichen. Dieses beschreibt ein Sollverhalten des Gaswechselventilstellers.
Die Erfindung ermöglicht somit eine Erkennung von Fehlern, die im Betrieb der EHVS auftreten können und sich durch Abweichungen des erfassten Stellverhaltens vom Referenzstellverhalten bemerkbar machen.
Erfindungsgemäß wird das Stellverhalten des Gaswechselventilstellers im Betrieb der Brennkraftmaschine kontinuierlich erfasst und fortwährend mit dem Referenzsteilverhalten verglichen. Beim Auftreten von Abweichungen zwischen dem erfassten Stellverhalten und dem Referenzstellverhalten erfolgt eine Bewertung der Abweichungen, um zu bestimmen, ob ein weiterer Betrieb des Gaswechselventilstellers zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen kann. Falls ein weiterer Betrieb des Gaswechselventilstellers nicht zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen kann, kann eine Anpassung von Ansteuerparametern für den Gaswechselventilsteller erfolgen, um dessen Stellverhalten zu beeinflussen und die Abweichungen zu reduzieren.
Somit wird ermöglicht, auch auf kleine Veränderungen im Stellverhalten des Gaswechselventilstellers zu reagieren und durch geeignete Maßnahmen das Verhalten der Brennkraftmaschine zu optimieren.
Falls ein weiterer Betrieb des Gaswechselventilstellers zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen kann, wird der Gaswechselventilsteller abgeschaltet.
Hierbei kann das Stellverhalten mindestens eines anderen Gaswechselventilstellers der Brennkraftmaschine beeinflusst werden, um eine Kompensation des durch Abschalten des Gaswechselventilstellers geänderten Verhaltens der Brennkraftmaschine zu bewirken.
Somit werden größere Schäden an der Brennkraftmaschine, die zu kostspieligen Reparaturen führen können, vermieden, wobei gleichzeitig die weitere Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine sichergestellt wird, um zum Beispiel das Anfahren einer Werkstatt oder eine Heimfahrt zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird das Stellverhalten des Gaswechselventilstellers durch eine Erfassung der Bewegung des Gaswechselventils mit mindestens einem Hubsensor bestimmt. Alternativ wird das Stellverhalten des Gaswechselventilstellers durch eine Auswertung von mindestens einer Zustandsgröße der Brennkraftmaschine bestimmt. Diese umfasst zumindest eine der folgenden Größen: Brennraumdruck, Kurbelwellendrehzahl, Gradient der Kurbelwellendrehzahl, Körperschall, Öldruck, Luftmasse und Druck im Ansaug- oder Abgastrakt.
Die Erfindung kann somit kostengünstig und auf einfache Art und Weise realisiert werden.
Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine elektrohydraulische Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine, die mindestens einen Gaswechselventilsteller und ein von diesem hydraulisch betätigbares Gaswechselventil umfasst. Die elektrohydraulische Ventilsteuerung ist dazu ausgebildet, im Betrieb der Brennkraftmaschine ein Stellverhalten des Gaswechselventilstellers beim Betätigen des Gaswechselventils zu erfassen und mit einem Referenzstellverhalten zu vergleichen, das ein Sollverhalten des Gaswechselventilstellers beschreibt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines elektrohydraulischen Gaswechselventilstellers;
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit EHVS.
Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt eine schematische Darstellung eines EHVS-Stellers 30 mit einem hydraulischen Arbeitszylinder 3, der im dargestellten Beispiel zur Betätigung eines hydraulisch betätigbaren Gaswechselventils 1 einer Brennkraftmaschine, z. B. eines Verbrennungsmotors oder Kompressors, dient. Das Gaswechselventil 1 kann sowohl als Einlassventil EV als auch als Auslassventil AV ausgeführt sein. Wenn das Gaswechselventil 1 geschlossen ist, liegt es auf einem Ventilsitz 2 auf.
Des Weiteren umfasst der EHVS-Steller 30 ein elektrisch angesteuertes hochdruckseitiges Steuerventil MV1, das nachfolgend auch als das erste Steuerventil MV1 bezeichnet wird, und ein elektrisch angesteuertes niederdruckseitiges Steuerventil MV2, das nachfolgend auch als das zweite Steuerventil MV2 bezeichnet wird, sowie hydraulische Leitungen 11, 19a und 19b, eine Ventilbremse 29 und ein optionales Rückschlagventil RV1. Die genannten Komponenten sind in typischen Ausführungen des EHVS-Stellers 30 in einer einzelnen baulichen Einheit integriert. Bei der Beschreibung der Stellvorgänge des EHVS-Stellers 30 werden neben den Eigenschaften seiner Komponenten auch die Masse eines mit dem Kolben 5 verbundenen Gaswechselventils 1 sowie die Reibungsverhältnisse in einer Führung des Ventilschafts (nicht gezeigt) mit einbezogen.
Der Arbeitszylinder 3 stellt die zentrale mechanisch-hydraulische Komponente des EHVS-Stellers 30 dar und ist als Differentialzylinder mit einem Kolben 5 mit einseitiger Kolbenstange ausgebildet. Der Arbeitszylinder 3 kann jedoch auch mit beidseitiger Kolbenstange (nicht dargestellt) ausgeführt werden.
Der Kolben 5 hat eine größere obere Wirkfläche A_ob und eine kleinere untere Wirkfläche A_unt. Die obere Wirkfläche A_ob begrenzt einen ersten Arbeitsraum 7 des Arbeitszylinders 3. Die untere Wirkfläche A_unt begrenzt einen zweiten Arbeitsraum 9. Beide Arbeitsräume 7, 9 werden von einer Speiseleitung 11, welche sich aus den Abschnitten 11a, 11b und 11c zusammensetzt, mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid, wie zum Beispiel Hydrauliköl, versorgt. Zu diesem Zweck ist der Arbeitszylinder 3 hochdruckseitig über die Speiseleitung 11 und das darin verbaute erste Rückschlagventil RV1 mit einem Hochdruckspeicher 13 hydraulisch verbunden, der die hydraulische Energie für den Stellvorgang bereitstellt.
In einem Abschnitt 11b der Speiseleitung 11, welcher den zweiten Arbeitsraum 9 und den ersten Arbeitsraum 7 verbindet, ist das erste Steuerventil MV1 angeordnet. In dem in 1 dargestellten Schaltzustand ist es geschlossen und stromlos.
Das Hydraulikfluid im ersten Arbeitsraum 7 kann über eine im Abschnitt 19c drucklose oder mit niedrigem Standdruck beaufschlagte Rücklaufleitung 19, welche sich aus den Abschnitten 19a, 19b und 19c zusammensetzt, abgeführt werden. In der Rücklaufleitung 19 ist das zweite Steuerventil MV2 angeordnet, welches in 1 geöffnet dargestellt ist. Das zweite Steuerventil MV2 kann zum Beispiel stromlos geöffnet sein.
Im zweiten Arbeitsraum 9 kann eine Schließfeder 27 vorgesehen sein, die das Gaswechselventil 1 bei drucklosem Arbeitszylinder 3 in die Schließstellung bringt, d. h. in Anlage an den Ventilsitz 2, beziehungsweise in dieser Stellung hält. In einer alternativen Ausführung (in 1 nicht gezeigt) kann die Schließfeder 27 auch so ausgelegt werden, dass sie die schließende Kraft allein aufbringt und beim Öffnungsvorgang einen entsprechend hohen Betrag an potentieller Energie aufnimmt. In diesem Fall entfallen die hydraulische Verbindung 11c und die Funktion des zweiten Arbeitsraums 9, das heißt, die Beaufschlagung der unteren Wirkfläche A_unt des Kolbens 5 mit dem Druck des Hochdruckspeichers 13. Der hydraulische Arbeitszylinder 3 ist in diesem Fall also als einfach wirkender Arbeitszylinder ausgebildet. In einer Weiterbildung dieser Ausführung wird die Feder 27 progressiv ausgelegt, d. h. mit einer über dem Stellweg des Kolbens 5 anwachsenden Federkraft.
Es ist ebenfalls möglich, die vorangehend beschriebene hydraulische und mechanische Krafterzeugung zu kombinieren, um die schließende Kraft des hydraulischen Stellers bereitzustellen. Es ist des Weiteren möglich, den Kolben 5 so auszugestalten, dass sich die Wirkfläche A_ob über dem Weg des Kolbens 5 mit mindestens einer Abstufung verändert, insbesondere kleiner wird. Beispielsweise kann der Kolben 5 zweiteilig gestuft ausgeführt werden (nicht gezeigt), wobei eine erste Stufe, die sich nur auf einem ersten Wegabschnitt beim Öffnen des Gaswechselventils 1 mitbewegt, eine zusätzliche Wirkfläche für den Druck im ersten Arbeitsraum 7 bereitstellt. In dieser Ausführung des EHVS-Stellers 30 ist also die obere Wirkfläche A_ob und damit die Öffnungskraft des EHVS-Stellers 30 während eines ersten Wegabschnitts beim Öffnen des Gaswechselventils 1 vergrößert, mit dem Vorteil, dass das Gaswechselventil 1 gegen höhere Gaskräfte und auch schneller geöffnet werden kann.
Weitere, hier nicht im einzelnen genannte Ausgestaltungen des Arbeitszylinders 3 beziehungsweise des EHVS-Stellers 30 sind möglich und in gleicher Weise geeignet für die Anwendung des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens.
Der Hochdruckspeicher 13 wird über eine Hochdruckpumpe 17 mit dem unter hohem Druck stehenden Hydraulikfluid versorgt. In dem Abschnitt 11a der Speiseleitung, welche den Hochdruckspeicher 13 mit dem zweiten Arbeitsraum 9 verbindet, ist das Rückschlagventil RV1 vorgesehen, so dass ein Rückströmen von Hydraulikfluid aus dem zweiten Arbeitsraum 9 in den Hochdruckspeicher 13 verhindert wird.
Zwischen dem ersten Arbeitsraum 7 und dem zweiten Steuerventil MV2 ist die hydraulische Bremseinrichtung 29 vorgesehen. Diese arbeitet wie folgt: Wenn sich der Kolben 5 nach oben bewegt und infolgedessen das Volumen des ersten Arbeitsraums 7 verkleinert wird, strömt das Hydraulikfluid aus dem ersten Arbeitsraum 7 durch den Abschnitt 19a der Rücklaufleitung 19 ab, so lange bis die Oberkante des Kolbens 5 den Abschnitt 19a der Rücklaufleitung 19 verschließt. Danach kann das Hydraulikfluid aus dem ersten Arbeitsraum 7 nur noch über die hydraulische Bremseinrichtung 29, welche im Wesentlichen aus einer Drossel besteht, abfließen, da die Verbindung zur hydraulischen Bremseinrichtung 29 wie dargestellt am oberen Ende des Arbeitsraums 7 angeordnet ist. Durch den im Vergleich zu dem Strömungswiderstand des Abschnitts 19a der Rücklaufleitung erhöhten Strömungswiderstand der hydraulischen Bremseinrichtung 29 wird der Kolben 5 abgebremst, bevor das Gaswechselventil 1 auf dem Ventilsitz 2 aufliegt.
Im Hochdruckspeicher 13 sind Temperatursensoren T_rail und Drucksensoren p_rail angeordnet, welche über Signalleitungen mit einem Steuergerät 31 verbunden sind. Die Hochdruckpumpe 17, das erste Steuerventil MV1 und das zweite Steuerventil MV2 sind ebenfalls über Signalleitungen mit dem Steuergerät 31 verbunden und werden von diesem angesteuert. Die Signalleitungen sind in 1 als gestrichelte Linien dargestellt.
Die hydraulische Bremseinrichtung 29 kann, wie in 1 durch eine Signalleitung angedeutet, als aktive Bremseinrichtung ausgebildet sein und über die Signalleitung vom Steuergerät 31 bei Bedarf angesteuert werden. Auch kann der Druck P_rail des Hochdruckspeichers 13 in Abhängigkeit der gewünschten Stellbewegung oder Öffnungskraft des Gaswechselventils 1 mittels einer entsprechenden Ansteuerung der Hochdruckpumpe 17 geregelt werden.
Wenn, wie in 1 dargestellt, das erste Steuerventil MV1 geschlossen und das zweite Steuerventil MV2 geöffnet ist, bewirkt der Druck p_udr im zweiten Arbeitsraum 9, dass sich das Gaswechselventil 1 entgegen der Richtung eines Pfeils 15 bewegt und somit geschlossen wird. Die dazu erforderliche Kraft wird dadurch bereitgestellt, dass der zweite Arbeitsraum 9 mit dem unter hohem Druck stehenden Hydraulikfluid von der Speiseleitung 11 versorgt wird, während der Druck p_odr im ersten Arbeitsraum 7 aufgrund der hydraulischen Verbindung zur Rücklaufleitung 19 schnell abfällt und sich letztlich dem sehr niedrigen Druck p_RI im Abschnitt 19c der Rücklaufleitung angleicht.
Zum Öffnen des Gaswechselventils 1 wird das zweite Steuerventil MV2 geschlossen und anschließend das erste Steuerventil MV1 geöffnet. Dadurch findet ein Druckausgleich zwischen dem ersten Arbeitsraum 7 und dem zweiten Arbeitsraum 9 statt. Infolge dessen öffnet das Gaswechselventil 1, weil die vom ersten Arbeitsraum 7 mit Druck beaufschlagte Stirnfläche A_ob des Kolbens 5 größer ist als die vom zweiten Arbeitsraum 9 mit Druck beaufschlagte Ringfläche A_unt des Kolbens 5.
Für die Steuerung des Öffnens des Gaswechselventils 1 und speziell des resultierenden Ventilhubs ist somit die Ansteuerung des ersten Steuerventils MV1 in zweierlei Hinsicht von großer Bedeutung: Erstens wird mit dem Öffnen des ersten Steuerventils MV1 der Beginn der Öffnungsbewegung des Gaswechselventils 1 festgelegt, und zweitens hat die Dauer der Ansteuerung – nachfolgend als Ansteuerdauer t_m1 bezeichnet – maßgeblichen Einfluss auf den Hub des Gaswechselventils 1. Die Ansteuerdauer t_m1 legt fest, wie lange das erste Steuerventil MV1 geöffnet bleibt, woraus sich die Menge des vom Hochdruckspeicher 13 in den ersten Arbeitsraum 7 zufließenden Hydraulikfluids ergibt, die wiederum unmittelbar den Ventilhub bestimmt. Indem also das erste Steuerventil MV1 zum richtigen Zeitpunkt wieder geschlossen wird, stellt sich der gewünschte Ventilhub des Gaswechselventils 1 ein. Dieser kann mit einem geeigneten Hubsensor 70 gemessen werden, der über eine Signalleitung mit dem Steuergerät 31 verbunden ist. Anders ausgedrückt kann mit dem Hubsensor 70 der Stellweg oder Hub des EHVS-Stellers 30 beziehungsweise des Kolbens 5 bestimmt werden.
Wenn das Gaswechselventil 1 wieder geschlossen werden soll, wird das zweite Steuerventil MV2 geöffnet, so dass der Druck p_odr im ersten Arbeitsraum 7 zusammenbricht und die vom zweiten Arbeitsraum 9 auf den Kolben 5 ausgeübte hydraulische Kraft das Gaswechselventil 1 schließt.
Das nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Steuerungsverfahren ist nicht auf die zuvor im Sinne eines Beispiels beschriebene Systemausführung beschränkt. Zum Beispiel können auch Piezoventile anstelle magnetischer Schaltventile und/oder Proportional- statt Schaltventile verwendet werden. Auch sind Mehrwegeventile anstelle von 2/2-Wege-Ventilen möglich. Beispielsweise ist es auch möglich, das erste Steuerventil MV1 und das zweite Steuerventil MV2 als Funktionsteile eines einzigen Steuerventils auszuführen, wobei dieses Steuerventil mehr als zwei Positionen einstellen kann.
In einer weiteren möglichen Ausführung können das erste Steuerventil MV1, oder auch ein kombiniertes Steuerventil (MV1, MV2), auch mittels hydraulischer Druckkraft betätigt werden, wobei weitere Steuerventile, beispielsweise elektrohydraulische Servoventile, zum Einsatz kommen. In diesem Fall wird das erfindungsgemäße Verfahren der Hubsteuerung dazu verwendet, die Ansteuerung eines Servoventils, das zum Schließen des Steuerventils MV1 und damit zur Dosierung des beim Verstellvorgang zufließenden Hydraulikfluids dient, so zu bestimmen, dass eine gewünschte Verstellung des Kolbens 5 beziehungsweise ein gewünschter Hub des Gaswechselventils 1 herbeigeführt wird.
Die Druckversorgung kann auch fest anstatt verstellbar sein. Das Rückschlagventil RV1 kann auch fehlen. Im hydraulischen Schaltkreis können auch weitere hier nicht gezeigte Komponenten vorhanden sein, zum Beispiel eine Verbindung des ersten Arbeitsraums 7 des Arbeitszylinders 3 mit dem Hochdruckspeicher 13 über ein weiteres Rückschlagventil.
Der Umfang der Sensoren kann gegenüber dem in 1 dargestellten Beispiel eingeschränkt oder auch erweitert sein. So kann es zum Beispiel mehrere Drucksensoren geben, die vorzugsweise verteilt an verschiedenen Stellen des Hochdruckspeichers 13, aber auch direkt eingangs der einzelnen Arbeitszylinder 3, angebracht sein können. Eine Erfassung der Öltemperatur kann auch – alternativ oder zusätzlich zu dem in 1 angezeigten Ort – am hochdruckseitigen Eingang oder in den Arbeitsräumen 7 und 9 einzelner Arbeitszylinder 3 vorgesehen werden.
Des Weiteren können zusätzliche Sensoren für die Temperatur von Strukturmaterialien, wie zum Beispiel Zylinderkopf, Arbeitszylinder-, Steller- oder Magnetventilgehäuse, oder für die Spulentemperatur von Magnetventilen, und/oder ein Sensor zur Erfassung der Ölviskosität vorhanden sein. Insbesondere können geeignete Sensoren vorgesehen sein, die eine Erfassung von Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine, wie z. B. Brennraumdruck, Körperschall und/oder Öldruck ermöglichen. Entsprechende, mit den genannten Sensoren gewonnene Informationen können zur Verbesserung der Steuerungsgenauigkeit der Hubsteuerung und zur Fehlerbehandlung in das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren einbezogen werden.
In typischen und vorteilhaften Ausführungen eines EHVS-Stellers 30 sind dessen in 1 gezeigte Komponenten wie oben erwähnt in einer einzelnen baulichen Einheit integriert. In erweiterten Ausführungen kann diese integrierte Einheit auch weitere Sensoren und/oder entsprechende Teile der Steuerungselektronik umfassen, die in
1 durch das Steuergerät 31 repräsentiert ist. Zum Beispiel kann das Steuergerät 31 einen Fehlerspeicher zum Abspeichern von Fehlern, die im Betrieb des EHVS-Stellers 30 auftreten können, implementieren bzw. integrieren.
Insbesondere kann also das Steuergerät 31 aus mehreren separaten Teilen respektive Elektronikmodulen bestehen (nicht dargestellt), die durch elektrische Leitungen beziehungsweise Kommunikationskanäle miteinander verbunden sind und die – ganz oder teilweise – an einzelnen EHVS-Stellern angebaut oder auf diese Steller aufgesteckt sein können.
Das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Steuerung eines Stellvorgangs des hydraulischen Arbeitszylinders 3 beziehungsweise des EHVS-Stellers 30, das anhand des Ausführungsbeispiels von 1 erläutert wird, ist in direkter Übertragung in allen hier genannten, sowie in weiteren, durch Verallgemeinerung ableitbaren Systemauslegungen anwendbar. Es ist insbesondere unabhängig vom Verwendungszweck des hydraulischen Arbeitszylinders 3. Darüber hinaus ist der EHVS-Steller 30, wie einleitend gesagt, auch nicht auf diesen beispielhaften Verwendungszweck des Arbeitszylinders 3 beschränkt.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Steuerungsverfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit EHVS. Dieses hat mindestens einen EHVS-Steller (z. B. Gaswechselventilsteller 30 von 1) zur Betätigung eines von diesem hydraulisch betätigbaren Gaswechselventils (z. B. Gaswechselventil 1 von 1). Erfindungsgemäß wird das Steuerungsverfahren kontinuierlich während des Betriebs der Brennkraftmaschine ausgeführt.
Das dargestellte Steuerungsverfahren beginnt mit Schritt S1, in dem ein Stellverhalten des EHVS-Stellers, der hier als EHVS-Steller i bezeichnet ist, erfasst wird und mit einem Referenzstellverhalten verglichen wird. Das erfasste Stellverhalten des EHVS-Stellers i beschreibt dessen Ist-Zustand, der direkt aus einer Erfassung der Gaswechselventilbewegung mit einem oder mehreren Hubsensoren (z. B. Hubsensor 70 von 1) bestimmt werden kann. Alternativ hierzu kann der Ist-Zustand indirekt über eine Auswertung einer oder mehrerer Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine bestimmt werden, zum Beispiel durch Auswertung von Brennraum druck, Kurbelwellendrehzahl, Gradient der Kurbelwellendrehzahl, Luftmasse, Druck im Ansaug- oder Abgastrakt, Körperschall und/oder Öldruck.
Das Referenzstellverhalten des EHVS-Stellers i beschreibt dessen Sollverhalten bzw. einen Soll-Zustand des EHVS-Stellers i. Dieser kann ein verallgemeinertes, idealisiertes Stellverhalten von EHVS-Stellern beschreiben, das zum Beispiel in einer Entwicklungsphase von EHVS-Stellern desselben Typs bestimmt und zum Betrieb des EHVS-Stellers i in einem zugeordneten Steuergerät (z. B. Steuergerät 31 von 1) abgelegt wird. Insbesondere kann das Sollverhalten ein im Wesentlichen fehlerfreies Stellverhalten des EHVS-Stellers i beschreiben, das dessen Normalbetrieb charakterisiert. Alternativ hierzu kann das Referenzstellverhalten auch einmalig bei definierten Betriebszuständen für den EHVS-Steller i ermittelt und im zugeordneten Steuergerät abgelegt werden. Dies ermöglicht die Speicherung eines individuell bestimmten Referenzstellverhaltens für jeden EHVS-Steller der Brennkraftmaschine.
Falls in Schritt S1 bestimmt wird, dass Ist-Zustand und Soll-Zustand des EHVS-Stellers i übereinstimmen, wird die Brennkraftmaschine in Schritt S2 im Normalbetrieb weiter betrieben, d. h. ohne Beeinflussung der EHVS. Das Steuerungsverfahren wird nach Schritt S2 bei Schritt S10 wie unten stehend beschrieben fortgeführt.
Falls in Schritt S1 bestimmt wird, dass der Ist-Zustand des EHVS-Stellers i von dessen Soll-Zustand abweicht, erfolgt in Schritt S3 eine Bewertung der aufgetretenen Abweichungen, um zu bestimmen, ob ein weiterer Betrieb des EHVS-Stellers i zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen kann. Falls ein weiterer Betrieb des EHVS-Stellers i zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen kann, werden die aufgetretenen Abweichungen als kritisch eingestuft.
Kritische Abweichungen sind zum Beispiel Abweichungen aufgrund von Fehlern im Stellverhalten des EHVS-Stellers i, die insbesondere ein rechtzeitiges oder nicht vollständiges Schließen des zugeordneten Gaswechselventils verhindern können. Dies kann eine Kollision mit einem benachbarten Gaswechselventil und/oder mit dem Kolben eines entsprechenden Brennraums zur Folge haben, was zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen und eine kostspielige Reparatur erforderlich machen kann.
Falls die auftretenden Abweichungen in Schritt S3 als unkritisch eingestuft werden, d. h. ein weiterer Betrieb des EHVS-Stellers i kann nicht zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen, wird die Brennkraftmaschine in Schritt S4 im Normalbetrieb weiter betrieben, d. h. ohne Beeinflussung der EHVS. Das Steuerungsverfahren wird nach Schritt S4 bei Schritt S10 wie unten stehend beschrieben fortgeführt. Alternativ hierzu kann in Schritt S4 eine Anpassung von Ansteuerparametern für den EHVS-Steller i erfolgen, um dessen Stellverhalten derart zu beeinflussen, dass eine Abgleichung von Ist- und Soll-Zustand erfolgt und die aufgetretenen Abweichungen somit kompensiert oder zumindest reduziert werden.
Falls die auftretenden Abweichungen in Schritt S3 als kritisch eingestuft werden, bedeutet dies, dass im Betrieb des EHVS-Stellers i Fehler auftreten. Deshalb wird in Schritt S5 überprüft, ob zur Fehlerbehandlung eine Einschränkung des Normalbetriebs durch Änderung von Ansteuerparametern des EHVS-Stellers i ausreichend ist, um einen Ausfall der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Falls dies der Fall ist, erfolgt eine entsprechende Einschränkung des Normalbetriebs in Schritt S6, bevor das Steuerungsverfahren wie unten stehend beschrieben in Schritt S8 fortfährt. Falls jedoch in Schritt S5 bestimmt wird, dass eine Einschränkung des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine nicht ausreichend ist, um deren möglichen Ausfall zu verhindern, wird der EHVS-Steller i in Schritt S7 abgeschaltet, bevor das Steuerungsverfahren wie unten stehend beschrieben in Schritt S8 fortfährt.
In Schritt S8 werden die aufgetretenen Fehler in einen entsprechenden Fehlerspeicher (z. B. Steuergerät 31 von 1) für Diagnose- und Reparaturerfordernisse in einer Werkstatt eingetragen.
In Schritt S9 erfolgt die Aktivierung geeigneter Ersatzstrategien zur Erzielung eines optimierten weiteren Systemverhaltens der Brennkraftmaschine. Diese dienen beispielsweise dazu, die beim EHVS-Steller i auftretenden Fehler derart zu kompensieren, dass diese für einen Benutzer der Brennkraftmaschine weder am Systemverhalten der Brennkraftmaschine noch an einer entsprechenden Geräuschentwicklung wahrnehmbar sind, wobei gleichzeitig die weitere Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine sichergestellt wird, um zum Beispiel dem Benutzer das Anfah ren einer Werkstatt oder eine Heimfahrt zu ermöglichen. Die Aktivierung geeigneter Ersatzstrategien umfasst zum Beispiel die Beeinflussung des Stellverhaltens mindestens eines anderen EHVS-Stellers der Brennkraftmaschine derart, dass eine Kompensation des durch Abschalten des EHVS-Stellers i geänderten Verhaltens der Brennkraftmaschine erfolgt.
In Schritt S10 wird bestimmt, ob das Steuerungsverfahren für alle EHVS-Steller der Brennkraftmaschine durchgeführt wurde, d. h. ob i >= imax. Falls dies nicht der Fall ist, wird in Schritt S11 die Durchführung des Verfahrens für einen nächsten EHVS-Steller, d. h. EHVS-Steller 1 + 1, eingeleitet und beginnt für diesen bei Schritt S1 wie oben beschrieben. Ansonsten wird das Steuerungsverfahren in Schritt S12 erneut für den ersten EHVS-Steller der Brennkraftmaschine, d. h. EHVS-Steller i = 1, eingeleitet und beginnend bei Schritt S1 durchgeführt. Dementsprechend wird das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren im Betrieb der Brennkraftmaschine schleifenförmig durchgeführt, wobei das Stellverhalten des EHVS-Stellers i kontinuierlich erfasst und fortwährend mit dessen Referenzstellverhalten verglichen wird.
Vielfache Abwandlungen des Steuerungsverfahrens können die Fehlerbehandlung im Betrieb von EHVS-Stellern zusätzlich verbessern. Zum Beispiel kann es hilfreich bzw. notwendig sein, spezielle Betriebszustände der Brennkraftmaschine auszuwerten, wie den Zustand, in dem die Brennkraftmaschine kein Antriebsmoment abgibt (der sogenannte Schiebebetrieb) oder beim Auslaufen der Brennkraftmaschine in der Abstellphase oder bei deren Start. Des Weiteren können bei Mehr-Ventil-Brennkraftmaschinen ausgewählte EHVS-Steller abgeschaltet werden, um auftretende Fehler besser identifizieren zu können. Zum Beispiel werden bei einer Vier-Ventil-Brennkraftmaschine jeweils zwei Gaswechselventile auf der Einlass- und Auslassseite und damit jeweils zwei EHVS-Steller zeitgleich angesteuert, von denen jeweils einer abgeschaltet werden kann. Der Ist-Zustand des jeweils verbleibenden aktiven EHVS-Stellers kann dann individuell zur Fehlerbestimmung analysiert werden. Hierbei ist durch Invertierung des Ansteuermusters eine eindeutige Identifizierung eines fehlerhaften EHVS-Stellers möglich.
Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren kann wie oben beschrieben im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden. Alternativ hierzu kann das Steuerungsverfahren zur Fehlerdetektierung jeweils in Phasen des Betriebs durchgeführt werden, in denen kein Antriebsmoment abgegeben wird.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, wobei die elektrohydraulische Ventilsteuerung mindestens einen Gaswechselventilsteller (30) und ein von diesem hydraulisch betätigbares Gaswechselventil (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Brennkraftmaschine ein Stellverhalten des Gaswechselventilstellers (30) beim Betätigen des Gaswechselventils (1) erfasst wird und mit einem Referenzstellverhalten verglichen wird, das ein Sollverhalten des Gaswechselventilstellers (30) beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellverhalten des Gaswechselventilstellers (30) im Betrieb der Brennkraftmaschine kontinuierlich erfasst wird und fortwährend mit dem Referenzstellverhalten verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten von Abweichungen zwischen dem erfassten Stellverhalten und dem Referenzstellverhalten eine Bewertung der Abweichungen erfolgt, um zu bestimmen, ob ein weiterer Betrieb des Gaswechselventilstellers (30) zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen kann.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpassung von Ansteuerparametern für den Gaswechselventilsteller (30) erfolgt, um dessen Stellverhalten zu beeinflussen und die Abweichungen zu reduzieren, falls ein weiterer Betrieb des Gaswechselventilstellers (30) nicht zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen kann.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswechselventilsteller (30) abgeschaltet wird, falls ein weiterer Betrieb des Gaswechsel ventilstellers (30) zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen kann.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellverhalten mindestens eines anderen Gaswechselventilstellers der Brennkraftmaschine beeinflusst wird, um eine Kompensation des durch Abschalten des Gaswechselventilstellers (30) geänderten Verhaltens der Brennkraftmaschine zu bewirken.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellverhalten des Gaswechselventilstellers (30) durch eine Erfassung der Bewegung des Gaswechselventils (1) mit mindestens einem Hubsensor (70) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellverhalten des Gaswechselventilstellers (30) durch eine Auswertung von mindestens einer Zustandsgröße der Brennkraftmaschine bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zustandsgröße der Brennkraftmaschine zumindest eine der folgenden Größen umfasst: Brennraumdruck, Kurbelwellendrehzahl, Gradient der Kurbelwellendrehzahl, Körperschall, Öldruck, Luftmasse und Druck im Ansaug- oder Abgastrakt.
Elektrohydraulische Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine, die mindestens einen Gaswechselventilsteller (30) und ein von diesem hydraulisch betätigbares Gaswechselventil (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrohydraulische Ventilsteuerung dazu ausgebildet ist, im Betrieb der Brennkraftmaschine ein Stellverhalten des Gaswechselventilstellers (30) beim Betätigen des Gaswechselventils (1) zu erfassen und mit einem Referenzstellverhalten zu vergleichen, das ein Sollverhalten des Gaswechselventilstellers (30) beschreibt.