DE19806619A1 - Electromagnetic setting device for engine valve control - Google Patents

Abstract

The setting device has two electromagnets with their pole faces facing one another, on either side of an armature which is held in a neutral position by a pair of springs and moved from this position into one or other end position by supplying one of the electromagnet windings (1-4), with a pulsed current used for holding the armature in the end position. The windings are connected in parallel with free-running diodes (1a-4a), with a storage capacitor (10) for energy recovery.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1 oder 2.The invention relates to an electromagnetic actuator with the features of The preamble of claims 1 or 2.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Betrieb einer elektromagnetischen Stelleinrichtung der oben genannten Art eine Energieeinsparung zu erzielen.The invention has for its object when operating an electromagnetic Actuator of the type mentioned to achieve energy savings.

Der Anspruch 1 geht von einem Stand der Technik aus, wie er z. B. durch das DE-Patent 35 46 513 C2 gegeben ist.The claim 1 is based on a prior art, such as. B. by that DE patent 35 46 513 C2 is given.

Der Anspruch 2 geht aus von einem Stand der Technik, wie er aus der DE 195 29 151 A1 bekannt ist. Hier fließt nach der Umschaltung von einem Elektroma­ gneten auf den andern über Dioden ein Strom von der gerade abgeschalteten Wick­ lung zur anderen Wicklung.The claim 2 is based on a prior art, as it from DE 195 29 151 A1 is known. Here flows after switching from an electroma on the other via diodes a current from the just switched off wick to the other winding.

Gegenüber dem erstgenannten Stand der Technik wird durch die Merkmale des An­ spruchs 1 Energie eingespart.Compared to the first-mentioned prior art, the features of the An say 1 energy saved.

Gegenüber dem an zweiter Stelle genannten Stand der Technik wird durch die Merkmale des Anspruchs 2 erhöht Energie eingespart. Außerdem kann diese gespei­ cherte Energie zu dem Zeitpunkt eingesetzt werden, an dem sie optimal genutzt wird.Compared to the prior art mentioned in second place, the Features of claim 2 increased energy saved. It can also be saved stored energy at the point in time when it is optimally used.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, wobei der Anspruch 8 und die folgenden Ansprüche ein redundantes Motorsteuerkonzept unter Einschluß der Erfindung gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 beinhalten, bei dem die Ausfallwahrscheinlichkeit eines Motors weit unter die Ausfallwahrscheinlichkeit eines Motors mit Kurbelwellensteuerung sinkt.The sub-claims contain advantageous embodiments of the invention, the Claim 8 and the following claims a redundant engine control concept  Inclusion of the invention according to claims 1 to 7, wherein the Failure probability of an engine far below the failure probability of a Engine with crankshaft control sinks.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are explained with the aid of the drawing. It demonstrate:

Fig. 1a ein erstes Beispiel mit Energierückgewinnung, Fig. 1a a first example of energy recovery,

Fig. 1b ein zugehöriges Diagramm, Strom über Zeit, zur Erläuterung der Funktion des Standes der Technik und der Erfindung, FIG. 1b a corresponding diagram current versus time for explaining the operation of the prior art and the invention,

Fig. 2a ein anderes Ausführungsbeispiel mit Energierückgewinnung, FIG. 2a another embodiment with energy recovery,

Fig. 2b ein zugehöriges Diagramm, Strom über Zeit, zur Erläuterung der Funktion des Standes der Technik und der Erfindung, Fig. 2b a corresponding diagram current versus time for explaining the operation of the prior art and the invention,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Energierückgewin­ nung, Fig. 3 shows a further embodiment with energy recovery threaded voltage,

Fig. 4 Diagramme zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1, Fig. 4 shows diagrams for explaining the embodiment of Fig. 1,

Fig. 5 und 6 Motorsteuerkonzepte. Fig. 5 and 6, motor control concepts.

Fig. 1a zeigt eine Ansteuerschaltung für ein Ventil. Pro Magnet sind hier zwei Erreger­ spulen 1, 2 bzw. 3, 4 mit getrennten, steuerbaren Endstufen 5 bis 8 vorgesehen, wie dies in der älteren Patentanmeldung 1 97 31 381.7 beschrieben ist. Die Wicklungen 1 und 2, bzw. 3 und 4 stellen je eine Wicklung dar. Parallel zu jeder Erregerspule 1 bis 4 ist eine Freilaufdiode 1a bis 4a geschaltet. Zur Entlastung des Bordnetzes 9 bei der hohen Impulsbelastung ist ein Speicherkondensator 10 vorgesehen. Fig. 1a shows a control circuit for a valve. For each magnet, two excitation coils 1 , 2 and 3 , 4 with separate, controllable output stages 5 to 8 are provided, as described in the earlier patent application 1 97 31 381.7. The windings 1 and 2 , or 3 and 4 each represent a winding. A free-wheeling diode 1 a to 4 a is connected in parallel with each excitation coil 1 to 4 . A storage capacitor 10 is provided to relieve the on-board electrical system 9 at high pulse loads.

Fig. 1b zeigt den zeitlichen Stromverlauf, und zwar zeigt die gestrichelte Stromkurve 11 den Verlauf bei der konventionellen Lösung gemäß obigem Stand der Technik. Diese zeigt eine Abschaltung mit einem schnellen Stromabfall. Bei dieser Lösung bewirkt die Abschaltenergie jeweils eine hohe Induktionsspannung, was zu höheren Anforderungen und damit Kosten wegen der Durchbruchspannung für die Endstufen führt. Nach den Stromabfall erfolgt für das Halten des Ventiles der getaktete Bereich 12, welcher hier sehr hochfrequent sein muß. Die durchgezogenen Kurve 13 zeigt die Lösung gemäß der Erfindung mit Freilaufdioden, bei der die Spulenenergie nach Ab­ schaltung einen Verlauf des Spulenstromes mit kleinem zeitlichem Abfall erzeugt, bis auch hier die Taktgrenze 14 erreicht wird. Gegenüber dem Stand der Technik besteht der Unterschied, daß die Frequenz und damit der elektrische Leistungsverbrauch er­ heblich geringer sind und damit auch die Störbelastung des Bordnetzes reduziert wird. FIG. 1b shows the temporal current profile, namely 11, the dashed curve shows the current curve for the conventional solution according to the above prior art. This shows a shutdown with a rapid drop in power. With this solution, the shutdown energy causes a high induction voltage, which leads to higher requirements and thus costs due to the breakdown voltage for the output stages. After the current drop, the clocked area 12 takes place for holding the valve, which must be very high-frequency here. The solid curve 13 shows the solution according to the invention with free-wheeling diodes, in which the coil energy after switching off generates a course of the coil current with a small drop in time, until the clock limit 14 is reached here. Compared to the prior art, the difference is that the frequency and thus the electrical power consumption are considerably lower, and thus the interference load on the vehicle electrical system is reduced.

Fig. 2a zeigt dieselbe Spulenkonfiguration, wie in Fig. 1a, mit dem Unterschied, daß hier über Dioden 25 die hohe Induktionsspannung beim Abschalten des Magneten einem Kondensator 26 zugeführt wird, welcher die Energie speichert. Diese gespei­ cherte Energie wird über eine steuerbare Endstufe 27 zurückgehalten. Die Ansteu­ eralgorithmen der Magnetansteuerung bewirken jeweils zum richtigen Zeitpunkt eine Zuführung der Energie zur entsprechenden Wicklung 21, 22, bzw. 23, 24. Fig. 2a shows the same coil configuration as in Fig. 1a, with the difference that here the high induction voltage is supplied via diode 25 when the magnet is switched off to a capacitor 26 which stores the energy. This stored energy is retained via a controllable output stage 27 . The control algorithms of the magnet control cause the energy to be supplied to the corresponding winding 21 , 22 or 23 , 24 at the right time.

Fig. 2b zeigt wiederum den zeitlichen Stromverlauf und zwar gemäß dem oben erläu­ terten Stand der Technik (28) gestrichelt. Hier ist der typische Stromverlauf gezeich­ net mit einer Abnahme des Stromes bei t A, nachdem der Anker durch sehr schnelle Flußänderung in den Bereich der Endlage einläuft. Der durchgezogene Stromverlauf 29 zeigt den erheblich schnelleren zeitlichen Anstieg des Stromes durch die höhere Spannung der Kondensatorladung. Darunter ist der Verlauf der Spannung U gezeich­ net. Diese Lösung hat den Vorteil einer kleinen Zeitkonstanten und bietet die Mög­ lichkeit, daß der Stromzufluß im Endbereich des Hubes ausgelöst werden kann, in dem der Magnet einen besseren Wirkungsgrad besitzt. Diese Lösung, erfordert einen höheren Schaltungsaufwand und eine höhere Spannungsanforderung der Leistungs­ endstufen. Über weitere Dioden 25a kann die Energie weiterer Elektromagnete dem Kondensator 26 zugeführt werden. Dementsprechend kann im Kondensator 26 ge­ speicherte Energie diesen anderen Elektromagneten zugeführt werden. Fig. 2b again shows the current curve over time, and in accordance with the above-explained prior art ( 28 ) dashed. Here, the typical current curve is shown with a decrease in the current at t A after the armature enters the area of the end position due to a very rapid change in flow. The solid current curve 29 shows the considerably faster temporal increase in the current due to the higher voltage of the capacitor charge. Below this, the course of the voltage U is shown. This solution has the advantage of a small time constant and offers the possibility that the current flow can be triggered in the end region of the stroke, in which the magnet has a better efficiency. This solution requires a higher level of circuitry and a higher voltage requirement for the power output stages. The energy of further electromagnets can be supplied to the capacitor 26 via further diodes 25 a. Accordingly, stored energy in the capacitor 26 can be supplied to these other electromagnets.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, ähnlich der der Fig. 1a, die für die Integration der Zün­ dung ausgelegt ist. Hier wird zum Beispiel die Wicklung 31 zusätzlich als Primärspule der Zündspule benützt. Die Zündendstufe muß deshalb eine extrem kurze Abschalt­ zeit aufweisen, damit die hohe Induktionsspannung die entsprechend hohe Zünd­ spannung bewirken kann. In dem Teil des Elektromagneten, in dem der Magnetkreis und die Wicklung 31 für die Zündung mitgenützt wird, ist es nicht möglich eine Frei­ laufdiode einzusetzen. Hier muß eine gesteuerte Freilaufdiode eingesetzt werden, die im Zündfall den Freilauf sperrt und bei Ventilbetätigung im Magneten zur Ener­ gierückgewinnung den Freilauf freigibt. Dies wird durch eine entsprechend gesteu­ erte, hochspannungsfeste Endstufe 39 ermöglicht. Fig. 3 shows an arrangement similar to that of Fig. 1a, which is designed for the integration of the ignition. Here, for example, the winding 31 is additionally used as the primary coil of the ignition coil. The ignition output stage must therefore have an extremely short switch-off time so that the high induction voltage can cause the correspondingly high ignition voltage. In the part of the electromagnet in which the magnetic circuit and the winding 31 is used for the ignition, it is not possible to use a free-wheeling diode. Here, a controlled freewheeling diode must be used, which blocks the freewheel in the event of ignition and releases the freewheel when the valve is actuated in the magnet for energy recovery. This is made possible by a correspondingly controlled, high-voltage-resistant output stage 39 .

In Fig. 4a ist im oberen Bildteil der zeitliche Verlauf des Hubes S über der Zeit t dargestellt. Im unteren Teil prinzipiell, nicht im Detail, ist der Strom i und die Magnetkraft F über der Zeit gezeigt. Auch in dieser Darstellung entspricht die gestrichelte Kurve dem Stand der Technik und die durchgezogene Kurve der Lösung gemäß Fig. 1. Bei der Lösung gemäß dem Stand der Technik erfolgt zum Zeitpunkt T1 die Einschaltung der Erregerwicklung des Magneten. Der Strom steigt an bis zum Maximalwert i1; danach erfolgt die Abschaltung mit steilem Abfall mit anschließendem hochfrequenten Takttrieb. Dem Stromverlauf i1 ist der Verlauf der Magnetkurve Fm1 zugeordnet. Bei der Diodenlösung gemäß Fig. 1 erfolgt bei T2 die Einschaltung und der Strom wächst bis zum Strommaximalwert i2 an. Nach der Ansteuerzeit t2 erfolgt die Abschaltung, gefolgt von einem relativ flachen Stromabfall. Zu beachten ist die zugehörige Magnetkurve Fm2. Diese zeigt zu einem früheren Zeitpunkt eine höhere Magnetkraft und gegen Ende eine kleinere Magnetkraft gegenüber der gestrichelten Lösung. Für die Funktion ist die vom Magnet aufzubringenden Hubarbeit nämlich das Integral Kraft mal Weg ausschlaggebend. Zum Vergleich kann die Zeitachse gleichermaßen als Wegachse s angesehen werden. Ein Vergleich der notwendigen Ansteuerenergie i1 mal t1 mit i2 mal t2 zeigt für die Diodenlösung erheblich kleinere Werte. Damit ist bei gleicher Versorgungsspannung für beide Lösungen der Energieaufwand für die Diodenlösung erheblich geringer, was durch die Energierückgewinnung über den langsameren Stromabfall durch die Freilaufdiode bewirkt wird. Gemäß dem zeitlichen Verlauf des Hubes (obere Kurven) wird zu Test­ zeitpunkten Tt1 und Tt2 die Abweichung der Istwerte vom Sollwert festgestellt, was zu Wegabweichungen ΔS1 und ΔS2 führt. Der Vorteil der Diodenlösung liegt darin, daß zum Zeitpunkt Tt2 bzw. T2 nochmals erneut der Strom angehoben werden kann, um die Regelabweichung zu korrigieren.In Fig. 4a in the upper part of the time profile of the stroke S over the time t is shown. In the lower part, in principle, not in detail, the current i and the magnetic force F are shown over time. In this illustration too, the dashed curve corresponds to the prior art and the solid curve of the solution according to FIG. 1. In the solution according to the prior art, the excitation winding of the magnet is switched on at time T1. The current increases up to the maximum value i1; afterwards the switch-off with a steep drop followed by a high-frequency clock drive. The course of the magnetic curve Fm1 is assigned to the current course i1. In the diode solution according to FIG. 1, T2 is switched on and the current increases up to the current maximum value i2. After the activation time t2, the device is switched off, followed by a relatively flat current drop. Note the associated magnetic curve Fm2. This shows a higher magnetic force at an earlier point in time and towards the end a smaller magnetic force compared to the dashed solution. For the function, the lifting work to be performed by the magnet is the integral force times the distance. For comparison, the time axis can equally be viewed as the path axis s. A comparison of the necessary control energy i1 times t1 with i2 times t2 shows significantly smaller values for the diode solution. With the same supply voltage for both solutions, the energy expenditure for the diode solution is considerably lower, which is brought about by the energy recovery via the slower current drop through the freewheeling diode. According to the course of the stroke over time (upper curves), the deviation of the actual values from the target value is determined at test times Tt1 and Tt2, which leads to path deviations ΔS1 and ΔS2. The advantage of the diode solution is that the current can be raised again at time Tt2 or T2 in order to correct the control deviation.

Im Gegensatz zu dem in Fig. 4a prinzipiell gezeigten Stromverlauf, zeigt Fig. 4b den realen Stromverlauf während einer Ventilbetätigung. Wie bereits erwähnt, erfolgt zum Zeitpunkt TA im Endbereich des Hubes eine sehr starke Kraftflußänderung und damit eine hohe Gegeninduktion, was zu einer Stromabnahme bis zum Zeitpunkt TE führt. Befindet sich der Anker in der Endstellung, entsteht bei Geschwindigkeit 0 keine Induktionsspannung mehr. Der Strom steigt wieder an. Zur sicheren Funktion des Haltens des Ankers in der Endstellung, muß bei herkömmlichen Systemen das Magnetsystem bei einem hohen Stromniveau IF über eine gewisse Zeit angesteuert bleiben (gestrichelter Verlauf). Dies ist bei herkömmlichen Systemen ein nennenswerter Anteil des elektrischen Gesamtleistungsverbrauchs. Nach Ablauf von tF erfolgt dann die Abschaltung des Magneten, was zu dem bereits beschriebenen Taktbetrieb führt, um das Ventil, bzw. den Anker in der Endstellung zu Halten. Der Verlauf von herkömmlichen Systemen ist, wie gesagt gestrichelt gezeichnet. Der ausgezogen gezeichnete Kurvenverlauf entspricht der Diodenlösung. Hierbei wird nach TE der Strom kurzzeitig noch auf ein etwas höheres Niveau angehoben und nach Erreichen von TF abgeschaltet. Während der Abschaltung wirkt über den Stromverlauf eine entsprechende Magnetkraft, welche aber keine zusätzliche elektri­ sche Leistungsaufnahme erfordert. Nach Erreichen eines niedrigeren Stromniveaus, erfolgt dann in der herkömmlichen Weise das beschriebene Takten aber mit geringerer Frequenz. Die schraffierten Bereiche lassen im Vergleich der beiden Systeme die Einsparung von elektrischer Leistung erkennen.In contrast to the current profile shown in principle in FIG. 4a, FIG. 4b shows the real current profile during valve actuation. As already mentioned, there is a very strong change in the power flow in the end region of the stroke at the time TA and thus a high mutual induction, which leads to a decrease in current up to the time TE. If the armature is in the end position, there is no longer any induction voltage at speed 0. The current rises again. For reliable function of holding the armature in the end position, the magnetic system must remain activated for a certain time at a high current level IF in conventional systems (dashed line). In conventional systems, this is a significant proportion of the total electrical power consumption. After tF has elapsed, the magnet is then switched off, which leads to the cycle operation already described in order to hold the valve or the armature in the end position. The course of conventional systems is, as I said, drawn in dashed lines. The solid curve curve corresponds to the diode solution. After TE, the current is briefly raised to a slightly higher level and switched off after reaching TF. During the shutdown, a corresponding magnetic force acts via the current profile, but this does not require any additional electrical power consumption. After reaching a lower current level, the clocking described then takes place in the conventional manner but at a lower frequency. The hatched areas show the comparison of the two systems, the savings in electrical power.

Fig. 4c zeigt den zeitlichen Verlauf einer Ventilhub-Bewegung mit dem zugeordneten Stromverlauf der Erregerspulen und das Eingreifen der Regelalgorithmen und zwar im oberen Diagramm der Idealverlauf und in der zweiten Zeile der reale Verlauf. Dar­ unter sind die Verläufe der Ströme der beiden Erregerwicklungen gezeigt. Zum Zeit­ punkt T0 (oberer Bildteil) würde bei idealer Ventilreaktion der Befehl zur Öffnung des Ventils und zum Zeitpunkt T2', der Befehl zum Schließen des Ventils erfolgen. Dieser Zeitpunkt T0 wird vom Rechner bereits im Voraus gesehen und dementsprechend die zeitliche Ansteuerung des Taktens des haltenden Magneten verändert. Hierzu wird zum Zeitpunkt A, also zu einem früheren Zeitpunkt bereits wieder Strom erhöht, damit entsprechend der abfallenden Kurve zum Zeitpunkt T0 der Strom i0 erreicht wird, was bewirkt, daß sich hier bereits der Magnet bewegen kann, weil die Magnet­ kraft geringer ist als die Rückstellkraft der beweglichen Masse. Zum Zeitpunkt T01 ist das Ventil vollkommen geöffnet. Durch entsprechende Algorithmen erfolgt zum Zeitpunkt T2 die Bestromung des zweiten Magneten mit einer Zeitsteuerung wie in Fig. 4a gezeigt. Hier wird angenommen, daß bereits die Zeitsteuerung, entsprechend E10 optimiert ist, so daß keine Korrektur mehr notwendig ist. Damit ist zum Zeitpunkt T01 das Ventil in der Offenstellung, anschließend stellt sich eine Stellungsregelung über den Taktbetrieb ein. Auch hier wird zur Vorbereitung des Ventilschließens vom Rechner ein Zeitpunkt TZ, errechnet, an dem der Strom iM1 zur Ventilschließung, gestartet wird. Außerdem wird zum Zeitpunkt A1 das Takten entsprechend korrigiert, so daß zum Zeitpunkt T02 der Stromwert i2 erreicht wird, ab dessen Erreichen sich das Ventil in die Schließstellung bewegt. Fig. 4c shows the time course of a valve moving with the associated current waveform of the exciting coils and the intervention of the control algorithms and that in the upper diagram the course of Ideal and in the second row of the real course. The currents of the two excitation windings are shown below. At the point in time T0 (upper part of the figure), the command to open the valve would occur with an ideal valve reaction and, at time T2 ', the command to close the valve would take place. This time T0 is seen in advance by the computer and the timing of the timing of the holding magnet is changed accordingly. For this purpose, current is increased again at time A, that is to say at an earlier time, so that current i0 is reached at time T0 in accordance with the falling curve, which means that the magnet can already move here because the magnet force is less than that Resetting force of the moving mass. The valve is fully open at time T01. Appropriate algorithms are used to energize the second magnet with a time control as shown in FIG. 4a at time T2. It is assumed here that the time control has already been optimized in accordance with E10, so that no correction is necessary. This means that the valve is in the open position at time T01, followed by position control via the cyclical operation. Here too, in preparation for valve closing, the computer calculates a point in time TZ at which the current iM1 for valve closing is started. In addition, the clocking is corrected accordingly at the time A1, so that the current value i2 is reached at the time T02, from which the valve moves into the closed position.

Fig. 5 zeigt als Blockschaltbild die gesamte Elektronikschaltung. Diese Anordnung entspricht zum Beispiel einem Sechszylinder-V-Motor, wobei jede Zylinderbank eine redundante Schaltung für die Motorsteuerung und für die Ventilsteuerung bein­ haltet. Dementsprechend besitzt jede Zylinderbank einen Mastermikroprozessor MC2b bzw MC1a und einen Slavemikroprozessor MC2a bzw MC1b, welche über Can miteinander korrespondieren und auch zur Bordnetzschaltung des Fahrzeugs eine Verbindung 60 aufweisen. Die Elektronik besitzt eine herkömmliche Spannungsver­ sorgung 61, die hier nur symbolisch dargestellt ist. Die Mikroprozessoren MC bein­ halten die gesamte Prozeßverarbeitung für die Motorsteuerung und die Ventilsteue­ rung; dementsprechend sind hier Endstufen für die Zündung 62 und die Einspritzung 63 vorgesehen. Zur Motorsteuerung werden von Gebern 64 Signale zugeführt, die z. B. den Ölstand, die Ölgüte, die Luftmasse und die Kurbelwellensteilung beinhalten. Fig. 5 shows a block diagram of the entire electronic circuit. This arrangement corresponds, for example, to a six-cylinder V engine, with each cylinder bank containing a redundant circuit for the engine control and for the valve control. Accordingly, each cylinder bank has a master microprocessor MC2b or MC1a and a slave microprocessor MC2a or MC1b, which correspond to one another via CAN and also have a connection 60 to the vehicle electrical system. The electronics have a conventional power supply 61 , which is only shown symbolically here. The microprocessors MC contain the entire process processing for the engine control and the valve control; Accordingly, output stages for the ignition 62 and the injection 63 are provided here. To control the engine 64 signals are supplied from z. B. include the oil level, the oil quality, the air mass and the crankshaft pitch.

Für die Ansteuerung der Erregerspulen der elektromagnetischen Ventilsteuerung (nur M1 und M2 gezeichnet) sind integrierte Endstufen 65 vorgesehen, von denen jede in der einfachsten Ausführung acht Erregerwicklungen versorgt. Zur Aufrechterhaltung der Redundanz werden die Erregerspulenteile der Magnete für ein Ventil von unterschiedlichen IC's angesteuert. Fällt zum Beispiel ein IC oder auch ein Mikrokontroller aus, so ist die redundante Versorgung sicher gestellt. Dem­ entsprechend sind die Anschlüsse A1, A2 der Teilwicklungen von M1, M2 den benachbarten IC MC1a bzw. MC1b mit den Ausgängen A1, A2 zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung sind nur die wichtigsten Verbindungen dargestellt. Konsequenterweise werden die Sensorsignale der Hubsensoren 66 ebenso in beide Mikrokontroller eingelesen. Die redundante Schaltung reduziert außergewöhnlich stark den totalen Ausfall. Hat zum Beispiel ein einfaches System eine Ausfallrate von 100 ppm (10^-4), so hat das redundante System eine Ausfallrate von 10^-8. Damit ist es möglich die elektronische Ventilsteuerung trotz des hohen Elektronik- und Spulenaufwandes unter die Ausfallrate eines konventionellen Nockenwellenbetriebs zu bringen.Integrated output stages 65 are provided for the control of the excitation coils of the electromagnetic valve control (only M1 and M2 drawn), each of which supplies eight excitation windings in the simplest version. In order to maintain redundancy, the excitation coil parts of the magnets for a valve are controlled by different ICs. If, for example, an IC or a microcontroller fails, the redundant supply is ensured. Correspondingly, the connections A1, A2 of the partial windings of M1, M2 are assigned to the adjacent IC MC1a or MC1b with the outputs A1, A2. For the sake of clarity of presentation, only the most important connections are shown. Consequently, the sensor signals of the stroke sensors 66 are also read into both microcontrollers. The redundant circuit reduces the total failure exceptionally. For example, if a simple system has a failure rate of 100 ppm (10 ^-4 ), the redundant system has a failure rate of 10 ^-8 . This makes it possible to bring the electronic valve control below the failure rate of conventional camshaft operation despite the high expenditure on electronics and coils.

Fig. 6 zeigt eine ebenfalls redundante Ansteuerung. Der Unterschied gegenüber Fig. 5 besteht darin, daß die Hauptprozeßverarbeitung in einem Power-PC erfolgt, wel­ cher korrespondiert mit kleinen Client-Surfer Mikrokontroller, in welche die Endstufen integriert sind. Ausgenommen sind die Endstufen 70 für die Zündung, da hier hinsichtlich Durchbruchspannung erheblich höhere Anforderungen gelten. Dieses Konzept ist hinsichtlich der Leistungsfähigkeit außerordentlich hoch zu bewerten auch bestehen große Vorteile für den Fahrzeugeinsatz, da die Client-Surfer Mikro­ kontroller MC 1a, 1b, 2a, 2b die motorspezifische Software, bzw. Algorithmen mit Signalverarbeitung und Prozessorverarbeitung abdecken und der Power-PC die fahrzeugspezifische Prozeßverarbeitung übernimmt. Der Power-PC ist in der Lage zusätzliche Funktionen der gesamten Fahrzeugelektronik zu übernehmen, wie Kombi-Instrument, Klimasteuerung, Getriebesteuerung und möglicherweise auch Fahrwerksteuerung. Damit sind auch große Vorteile hinsichtlich von Softwaremodifi­ kationen verbunden, da bei Änderungen nicht immer alle elektronischen Steuerge­ räte, sowohl fahrzeug-, als auch motorspezifisch modifiziert werden müssen. Anstelle von zwei Client-Surfer pro Zylinderbank können natürlich mehrere eingesetzt werden. Fig. 6 also shows a redundant control. The difference compared to FIG. 5 is that the main process processing takes place in a power PC, which corresponds to small client surfer microcontrollers in which the output stages are integrated. The output stages 70 for the ignition are excluded, since considerably higher requirements apply with regard to breakdown voltage. This concept is extremely high in terms of performance and there are great advantages for vehicle use, since the client-surfer microcontrollers MC 1 a, 1 b, 2 a, 2 b cover the engine-specific software and algorithms with signal processing and processor processing and the Power PC handles the vehicle-specific process processing. The Power-PC is able to take on additional functions of the entire vehicle electronics, such as the instrument cluster, climate control, transmission control and possibly also chassis control. This also has great advantages with regard to software modifi cations, since changes do not always have to modify all electronic control units, both vehicle and engine-specific. Instead of two client surfers per cylinder bank, several can of course be used.

Claims (13)

1. Elektromagnetische Stelleinrichtung mit zwei Elektromagneten, deren Polflä­ chen zumindest teilweise einander zugewandt sind und einem verschiebbar ge­ lagerten, zwischen den Polflächen durch die Elektromagnete hin- und herbe­ wegbaren Anker, der ohne Ansteuerung einer Wicklung eines der Elektroma­ gnete durch zwei entgegengesetzt gerichtete Federkräfte in einer Zwischen­ stellung gehalten wird und nach Erreichen einer Endstellung wenigstens in der Nähe der Polflächen eines der Elektromagnete durch Magnetkraft festgehalten wird, wobei der Strom zum Halten des Ankers in der Endstellung getaktet wird, dadurch gekennzeichnet, daß den Wicklungen wenigstens teilweise Freilaufdi­ oden parallel geschaltet sind und daß die Ansteuerung der Wicklungen über spezielle Algorithmen erfolgt.1.Electromagnetic actuator with two electromagnets, the Polflä surfaces are at least partially facing each other and a slidably mounted, between the pole faces by the electromagnets back and forth movable armature that gneed without actuating a winding of the electroma by two oppositely directed spring forces in an intermediate position is held and after reaching an end position, at least in the vicinity of the pole faces, one of the electromagnets is held by magnetic force, the current for holding the armature being clocked in the end position, characterized in that the windings are at least partially connected in parallel to freewheel diodes and that the windings are controlled using special algorithms. 2. Elektromagnetische Stelleinrichtung mit zwei Elektromagneten, deren Polflä­ chen zumindest teilweise einander zugewandt sind und einem verschiebbar ge­ lagerten, zwischen den Polflächen durch die Elektromagnete hin- und herbe­ wegbaren Anker, der ohne Ansteuerung einer Wicklung eines der Elektroma­ gnete durch zwei entgegengesetzt gerichtete Federkräfte in einer Zwischen­ stellung gehalten wird und nach Erreichen einer Endstellung wenigstens in der Nähe der Polflächen eines der Elektromagnete durch Magnetkraft festgehalten wird, wobei eine Dioden enthaltende Schaltung vorgesehen ist, die nach Ab­ schalten des Stroms an einer Wicklung einen von dieser Wicklung über eine andere Wicklung fließenden Strom zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen über Dioden mit einem Stromspeicher verbunden sind, dem ein steuerbares Tor nachgeschaltet ist, das nach seiner Öffnung einen Strom vom Stromspeicher zu wenigstens einer anderen Wicklung zuläßt. 2. Electromagnetic actuator with two electromagnets, the Polflä Chen are at least partially facing each other and a slidable ge stored, back and forth between the pole faces by the electromagnets movable armature, which without control of a winding of one of the electroma gneed by two oppositely directed spring forces in an intermediate position is held and after reaching a final position at least in the Near the pole faces of one of the electromagnets held by magnetic force is, wherein a circuit containing diodes is provided, which according to Ab switching the current on a winding one of that winding over one allows other winding flowing current, characterized in that the Windings are connected via diodes to a power store, the one controllable gate is connected, which after opening a current from Allows electricity storage to at least one other winding.   3. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die jedem Elektromagneten zugeordnete Wicklung aus wenig­ stens zwei Teilwicklungen besteht, die über getrennte Endstufen ansteuerbar sind.3. Electromagnetic actuator according to claim 1 or 2, characterized records that the winding associated with each electromagnet from little There are at least two partial windings that can be controlled via separate output stages are. 4. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine Wicklung zusätzlich als Primärwicklung einer Zündeinrichtung dient, dadurch gekennzeichnet, daß die dieser Wicklung zugeordnete Diode durch ein steuerbares Element ersetzt ist.4. Electromagnetic actuator according to one of claims 1 to 3, wherein at least one winding additionally as the primary winding of an ignition device serves, characterized in that the diode associated with this winding is replaced by a controllable element. 5. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufen zur Ansteuerung der Wicklungen in inte­ grierten Schaltungen IC enthalten sind.5. Electromagnetic actuator according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the output stages for controlling the windings in inte grated circuits IC are included. 6. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zu einem Zylinder gehörenden wenigstens vier Wicklungen von wenigstens zwei IC angesteuert werden, wobei die Wicklungsteile einer Wicklung von unterschiedlichen IC und MC angesteuert werden.6. Electromagnetic actuator according to claim 3 or 5, characterized records that the at least four windings belonging to a cylinder can be controlled by at least two ICs, the winding parts of one Winding can be controlled by different IC and MC. 7. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß pro Zylinder wenigstens ein Zündungs-IC vorgesehen ist.7. Electromagnetic actuator according to one of claims 4 to 6, characterized characterized in that at least one ignition IC is provided per cylinder. 8. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekenn­ zeichnet durch ihre Anwendung in einer Motorsteuerung, bei der zwei redun­ dante MC pro Zylinderbank vorgesehen sind.8. Electromagnetic actuator according to one of claims 4 to 7, characterized is characterized by its application in a motor control in which two redun dante MC are provided per cylinder bank. 9. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß von den zwei redundanten MC einer ein Master ist.9. Electromagnetic actuator according to claim 8, characterized in that one of the two redundant MCs is a master. 10. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß pro Magnetventil ein Hubsensor vorgesehen ist, wobei jeder Hubsensor mit den beiden Teilen eines redundanten MC verbunden ist. 10. Electromagnetic actuator according to claim 8, characterized in that a stroke sensor is provided for each solenoid valve, each stroke sensor with the two parts of a redundant MC is connected.   11. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß den redundanten Mikrokontrollern durch Sensoren ermit­ telte Motordaten zugeführt werden.11. Electromagnetic actuator according to one of claims to 10, characterized characterized in that the redundant microcontrollers with sensors Partial engine data are supplied. 12. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Motor ein Power-PC vorgesehen ist, der die Hauptprozeßverarbeitung übernimmt und daß die redundanten MC Client Surfer Mikrokontroller sind die, die motorspezifische Signal- und Prozeßverarbeitung übernehmen.12. Electromagnetic actuator according to one of claims 8 or 10 to 11, characterized in that a power PC is provided for an engine, which takes over the main process processing and that the redundant MC Client surfer microcontrollers are the ones that have engine-specific signal and Take over process processing. 13. Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufen in den Client Surfer Mikrokontrollern integriert sind.13. Electromagnetic actuator according to claim 12, characterized characterized in that the final stages in the client surfer microcontrollers are integrated.