WO2014009193A1 - Verfahren zur ansteuerung eines aktuators - Google Patents

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David Vopel
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electromagnetic actuator, comprising a housing with a magnetic coil, a aktu Schlierenden plunger and a magnet armature which moves under magnetic force by the energized magnetic coil, the plunger in the extension direction of the housing, and arranged between the armature and the housing Holding element that inhibits the movement of the armature below a magnetic force threshold.
  • Such an actuator is known from the unpublished DE 10 201 1 078 525 A1, wherein the holding element is a permanent magnet arranged between the housing and the magnet armature, which holds the magnet armature and the tappet at rest until the magnetic force threshold is exceeded.
  • the actuator is part of a valve train of an internal combustion engine with variable-stroke gas exchange valve actuation.
  • the stroke variability is generated by the camshaft, which comprises a carrier shaft and a cam piece rotatably mounted thereon and displaceable between axial positions.
  • the cam piece has at least one cam group of immediately adjacent cams with different elevations and an axial slide into which the plunger of the actuator is coupled to move the cam piece on the carrier shaft between the axial positions and thus the current Nockenhubabgriff from one cam to the other cam - switch.
  • the switching should be carried out at the highest possible switching speed and accordingly within a very short time precise and reproducible and completed for all cylinders of the internal combustion engine within a working cycle.
  • all actuators are sufficiently fast and without time variations in terms of the movement behavior of the ram extending out of the housing.
  • the precise timing of the switching operation is due to the scattering extension movement of the plungers due to the manufacturing tolerances and the wear ' affects the Aktuatorbaumaschinener and the large operating temperature range, which causes not only scattering friction conditions on the oiled Aktuatorbau former, but also scattering electrical resistances of the magnetic coils.
  • the insufficiently precise timing of the actuator can lead to unacceptable misregistration of the cam pieces on the carrier shaft.
  • the present invention has for its object to provide a method for operating an actuator of the type mentioned above, which allows in spite of the timing of the actuator interfering interference a timely possible precise movement of the extending out of the housing plunger.
  • the actual dead time of the actuator is monitored continuously and enters as a current value in a subsequent control of the actuator.
  • This will be one of the most significant disruptive factors to the timing of the actuator, namely the timing of the actual movement start of the plunger minimized.
  • This takes place in the case of an earlier shock relocation by the determination of the actual dead time and in a subsequent later shock relocation by the provision of the actual dead time, specifically individually for each actuator.
  • it is determined at each shock cycle and stored as the current control variable in the control unit of the actuator.
  • the actual dead time begins with the energization of the magnetic coil and ends with the start of movement of the plunger.
  • the beginning of the movement of the plunger is defined as the point in time at which the current or voltage curve at the energized magnetic coil experiences a pronounced collapse as a result of the mutual induction of the magnet armature, which until then has been stationary and now extended.
  • the breaking current or voltage curve shows a precisely evaluable maximum, which results from the sudden acceleration of the magnet armature which overcomes the magnetic force threshold.
  • the metrological determination of this characteristic current or voltage maximum is as such prior art, with a suitable measurement and evaluation circuit for the control device, in particular DE 101 50 199 A1 can be removed.
  • Figure 1 shows a detail of the known valve train in side view
  • FIG. 2 shows a cross section through the axial slide according to FIG. 1 with a schematic sequence of the coupling actuator slide;
  • FIG. 3 shows the actuator timing based on the cam angle without the use of the method according to the invention;
  • FIG. 4 shows the actuator timing based on the cam angle when the method according to the invention is used
  • FIG. 5 shows an actuator of the valve drive in a simplified longitudinal section
  • FIG. 6 shows the typical current / voltage curve on the magnetic coil when the control of the actuator according to FIG. 5 is activated
  • FIG. 7 shows the typical course of the magnet armature during the activation of the magnet armature
  • FIG. 8 shows a characteristic diagram for checking the plausibility of the determined actual dead times of the actuator.
  • FIG. 1 shows a variable-stroke valve drive 1 of an internal combustion engine, whose fundamental operating principle can be summarized in that a conventionally rigid camshaft is replaced by an externally toothed carrier shaft 2 and cam pieces 3 arranged thereon in a rotationally fixed and longitudinally displaceable manner by means of internal toothing.
  • Each cam piece 3 has two groups of axially adjacent cams 4 and 5, whose different stroke profiles are transmitted by means of drag levers 6 to gas exchange valves 7.
  • FIG. 2 shows a sequence of the ram 9 which is coupled into the groove-shaped axial slotted guide 8.
  • the ram is located at an angular position a at a distance from the high circle 11 and at rest.
  • the actual dead time of the already energized actuator 10, denoted by t1 ends and the plunger 9 begins its extension movement in the direction of the axial slide 8.
  • the push rod 9 sits on the high circle 11 and then follows the over the high circle 1 1 dipping axial slide 8, as shown with the angular positions c, d and e.
  • the groove depth of the Axialkulisse 8 remains constant from the position d, so that stops at this position, the extension movement of the plunger 9.
  • the time between the end of the actual dead time t1 1 and the reaching of the position d is referred to as Einkoppelzeit t12.
  • FIG. 3 shows the hitherto customary activation of the actuator 10, that is to say without the use of the actuation method according to the invention.
  • the control of the actuator 10 takes place here without exact knowledge of the actual dead time t1. 1
  • minimum and maximum dead time values t1 1 obtained by means of statistical methods are used for the control.
  • the need to design the control for extreme parts (very slow and very fast) limits the functional range of the average system.
  • the speed band in which a switching operation of the cam piece 3 is allowed can be chosen only very conservative.
  • the switchover at low temperatures must be limited to an initial actuation to secure the reference elevation curve / number of cylinders.
  • the actuation of the actuators 10 is usually carried out via transistors which are switched by the control unit (not shown). In this case, the solenoid coil 12 of the respective actuator 10 (see FIG.
  • FIG. 4 shows a control of the actuator 10 using the method according to the invention.
  • the actuation of the actuator 10 takes place in knowledge of the individual actual dead time t1 1 of the actuator 10, which was determined during an earlier switching operation of the associated cam piece 3 - the determination itself will be explained below with reference to FIGS. 5 to 8.
  • the determined actual dead time t1 1 (“t1 1 rated actuator") is now subtracted from a time lying within the "proper events" for the desired start of movement of the plunger 9 at the angular position a, so that the calculated starting time of a later Aktobatorbestromung This current start time is determined individually for each actuator 10.
  • FIG. 5 shows the basic construction of an actuator 10 suitable for the method according to the invention.
  • This comprises a housing 13 with the magnet coil 12 and contacting 14 of the coil 12, the actuating plunger 9 and the magnetic armature 15, which is under the application of magnetic force by the energized magnetic coil 12 moves the plunger 9 in the extension direction of the housing 13.
  • a arranged between the armature 15 and the housing 13 holding member 16 inhibits the movement of the armature 15 and the plunger 9 until the magnetic force of the magnetic coil 12 exceeds the magnetic force threshold of the support member 16.
  • the holding element 16 is a permanent magnet in the embodiment shown.
  • FIG. 6 shows the current / voltage curve U or 1 of the energized magnetic coil 12 over the time t
  • FIG. 7 shows the associated path profile s (t) of the plunger 9 extending out of the housing 13.
  • t1 currents I and Voltage U of the solenoid 12, wherein the magnetic force is not yet large enough to overcome the opposite thereto holding force of the permanent magnet 16.
  • the armature 15 and the plunger 9 remain accordingly at xO at rest.
  • the magnetic field structure of the magnetic coil 12 overcomes the inhibiting magnetic force threshold of the permanent magnet 16, so that the magnet armature 15 drives the tappet 9 out of the housing 13 and the armature movement generates a counterinduction in the magnetic field of the magnetic coil 12.
  • a current is induced for the duration of the magnetic armature movement, which current is counteracted by the current driven through the vehicle electrical system and depends inter alia on the speed of the magnet armature 15.
  • the sum characteristic of both currents shows a characteristic break-in which begins with a precisely evaluable bending in the characteristic curve.
  • the time of the kinking is determined by means of a known measuring and evaluation circuit (see above) and defines the end of the actual dead time t1 1 and the beginning of the coupling time t12.
  • the Einkoppelzeit t12 ends at the time when the plunger 9 reaches the angular position d and remains in the extended course of the Axialkulisse 8 in the extended rest position x1. From this point on, the armature 15 remains at rest, so that the mutual induction is zero and the current / voltage curve increases again.
  • the actual dead time t1 1 determined individually for each actuator 10 is stored updated for a subsequent ram actuation in the control unit of the actuator 10. Prior to this, the determined value can be checked for plausibility, for which purpose the characteristic diagram of the dead time values t1 1 designated with "plausible values" is used as input variables for the characteristic field Actual dead times t1 1 and the information about temperature and voltage, the existing map can be permanently updated.It is also possible to subdivide the map in the cases initial circuit and forwarding, to take into account settling after prolonged service life of the valve train 1.

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Abstract

Vorgeschlagen ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektromagnetischen Aktuators (10) mit einem aktuierenden Stößel (9), das folgende Schritte umfasst: - bei einer Stoßelaktuation Ermitteln einer Ist-Totzeit (t11), während deren der Magnetanker (15) bei bestromter Magnetspule (12) im wesentlichen bewegungslos ist, wobei die Ist-Totzeit mit dem Stromeinbruch an der Magnetspule infolge Gegeninduktion des die Magnetkraftschwelle überwindenden Magnetankers endet; - vor einer nachfolgenden Stoßelaktuation Ermitteln des Beginnzeitpunkts der Magnetspulenbestromung, wobei der Strombeginnzeitpunkt gegenüber dem Soll-Bewegungsbeginn des aus dem Aktuatorgehäuse (13) ausfahrenden Stößels um die ermittelte Ist-Totzeit vorverlegt wird.

Description

Verfahren zur Ansteuerung eines Aktuators
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektromagnetischen Aktuators, aufweisend ein Gehäuse mit einer Magnetspule, einem aktuierenden Stößel und einem Magnetanker, der unter Magnetkraftbeaufschlagung durch die bestromte Magnetspule den Stößel in Ausfahrrichtung aus dem Gehäuse bewegt, sowie einem zwischen dem Magnetanker und dem Gehäuse angeordneten Halteelement, das die Bewegung des Magnetankers unterhalb einer Magnetkraftschwelle hemmt.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Aktuator ist aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 201 1 078 525 A1 bekannt, wobei das Halteelement ein zwischen dem Gehäuse und dem Mag- netanker angeordneter Permanentmagnet ist, der den Magnetanker und den Stößel bis zum Überschreiten der Magnetkraftschwelle in Ruhe hält. Der Aktuator ist Teil eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit hubvariabler Gaswechselventilbetätigung. Die Hubvariabilität wird durch die Nockenwelle erzeugt, die eine Trägerwelle und ein darauf drehfest und zwischen Axialpositionen verschiebbar ange- ordnetes Nockenstück umfasst. Das Nockenstück weist zumindest eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken mit unterschiedlichen Erhebungen und eine Axialkulisse auf, in die der Stößel des Aktuators eingekoppelt wird, um das Nockenstück auf der Trägerwelle zwischen den Axialpositionen zu verschieben und so den momentanen Nockenhubabgriff von einem Nocken auf den anderen Nocken umzu- schalten.
Der Umschaltvorgang soll bei möglichst hoher Schaltdrehzahl und dementsprechend innerhalb kürzester Zeit präzise und reproduzierbar erfolgen und für alle Zylinder der Brennkraftmaschine innerhalb eines Arbeitsspiels abgeschlossen sein. Idealerweise sind also alle Aktuatoren ausreichend schnell und ohne zeitliche Streuungen in Bezug auf das Bewegungsverhalten der aus dem Gehäuse ausfahrenden Stößel. In der Realität wird jedoch das präzise Timing des Umschaltvorgangs durch die streuende Ausfahrbewegung der Stößel infolge der Fertigungstoleranzen und des Verschleiß' der Aktuatorbauteile sowie des großen betrieblichen Temperaturbereichs beeinträchtigt, der nicht nur streuende Reibungsverhältnisse an den beölten Aktuatorbauteilen, sondern auch streuende elektrische Widerstände der Magnetspulen bewirkt. Im Falle des hubvariablen Ventiltriebs kann das unzureichend präzise Timing des Aktuators zu unakzeptablen Fehlschaltungen der Nockenstücke auf der Trägerwelle führen.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Aktuators der eingangs genannten Art anzugeben, das trotz der das Timing des Aktuators beeinträchtigenden Störeinflüsse einen zeitlich möglichst präzisen Bewegungsverlauf des aus dem Gehäuse ausfahrenden Stößels ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 , während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfin- dung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach soll das Verfahren folgende Schritte umfassen:
- bei einer Stößelaktuation Ermitteln einer Ist-Totzeit, während deren der Magnetanker bei bestromter Magnetspule im wesentlichen bewegungslos ist, wobei die Ist-Totzeit mit dem Stromeinbruch an der Magnetspule infolge Gegeninduk- tion des die Magnetkraftschwelle überwindenden Magnetankers endet;
- vor einer nachfolgenden Stößelaktuation Ermitteln des Beginnzeitpunkts der Magnetspulenbestromung, wobei der Strombeginnzeitpunkt gegenüber dem Soll-Bewegungsbeginn des aus dem Gehäuse ausfahrenden Stößels um die ermittelte Ist-Totzeit vorverlegt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also die Ist-Totzeit des Aktuators laufend überwacht und geht als aktueller Wert in eine nachfolgende Ansteuerung des Aktuators ein. So wird einer der maßgeblichen Störeinflüsse auf das Timing des Aktuators, nämlich die zeitliche Streuung des tatsächlichen Bewegungsbeginns des Stößels minimiert. Dies erfolgt bei einer früheren Stoßelaktuation durch die Ermittlung der Ist-Totzeit und bei einer nachfolgenden späteren Stoßelaktuation durch das Vorhalten der Ist-Totzeit, und zwar jeweils individuell für jeden Aktu- ator. Das Verfahren ist umso genauer, je öfter die Ist-Totzeit überwacht und aktualisiert wird. Idealerweise wird sie bei jeder Stoßelaktuation ermittelt und als aktuelle Steuergröße im Steuergerät des Aktuators gespeichert. Die Ist-Totzeit beginnt mit der Bestromung der Magnetspule und endet mit dem Bewegungsbeginn des Stößels. Als Bewegungsbeginn des Stößels wird der Zeitpunkt definiert, an dem der Strom- oder Spannungsverlauf an der bestromten Magnetspule einen ausgeprägten Einbruch infolge der Gegeninduktion des bis dahin ruhenden und nun ausfahrenden Magnetankers erfährt. Zu diesem Zeitpunkt zeigt der einbrechende Strom- oder Spannungsverlauf ein präzise auswertbares Maximum, das aus der sprunghaften Beschleunigung des die Magnetkraftschwelle überwinden- den Magnetankers resultiert. Die messtechnische Ermittlung dieses charakteristischen Strom- oder Spannungsmaximums ist als solche Stand der Technik, wobei eine geeignete Mess- und Auswerteschaltung für das Steuergerät insbesondere der DE 101 50 199 A1 entnehmbar ist. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich auf der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen das erfindungsgemäße Verfahren als bevorzugte aber dennoch beispielhafte Anwendung für einen hubvariablen Ventiltrieb der ein- gangs genannten Art erläutert ist. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
Figur 1 einen Ausschnitt des an sich bekannten Ventiltriebs in Seitenansicht;
Figur 2 einen Querschnitt durch die Axialkulisse gemäß Figur 1 mit einer schematischen Sequenz des einkoppelnden Aktuatorstößels; Figur 3 das auf den Nockenwinkel bezogene Aktuatortiming ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 4 das auf den Nockenwinkel bezogene Aktuatortiming bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 5 einen Aktuator des Ventiltriebs in vereinfachter Längsschnittdarstellung;
Figur 6 den typischen Strom-/Spannungsverlauf an der Magnetspule bei der An- Steuerung des Aktuators gemäß Figur 5;
Figur 7 den typischen Wegverlauf des Magnetankers bei der Ansteuerung des
Aktuators gemäß Figur 5; Figur 8 ein Kennfeld zur Plausibilisierung der ermittelten Ist-Totzeiten des Aktuators.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 zeigt einen hubvariablen Ventiltrieb 1 einer Brennkraftmaschine, dessen grundlegendes Funktionsprinzip sich dahingehend zusammenfassen lässt, dass eine konventionell starr ausgebildete Nockenwelle durch eine außenverzahnte Trägerwelle 2 und darauf mittels Innenverzahnung drehfest und längsverschiebbar angeordnete Nockenstücke 3 ersetzt ist. Jedes Nockenstück 3 weist zwei Gruppen axial benachbarter Nocken 4 und 5 auf, deren unterschiedliche Hubverläufe mittels Schlepphebeln 6 auf Gaswechselventile 7 übertragen werden. Die zur betriebspunktabhängigen Aktivierung des jeweiligen Nockens 4 oder 5 erforderliche Verschiebung des Nockenstücks 3 auf der Trägerwelle 2 erfolgt über spiralförmige Axialkulissen 8 am Nockenstück 3, die sich entsprechend der Ver- schieberichtung in ihrer Orientierung unterscheiden und in die, je nach momentaner Stellung des Nockenstücks 3, jeweils ein zylindrischer Stößel 9 eines elektromagnetischen Aktuators 10 (siehe Figur 5) eingekoppelt wird. Figur 2 zeigt eine Sequenz des in die nutförmige Axialkulisse 8 einkoppelnden Stößels 9. Der Stößel befindet sich bis zur Winkelposition a beabstandet zum Hochkreis 1 1 und in Ruhe. Zu diesem Zeitpunkt endet die mit t1 1 bezeichnete Ist-Totzeit des bereits bestromten Aktuators 10 und der Stößel 9 beginnt mit seiner Ausfahrbewe- gung in Richtung der Axialkulisse 8. An der Winkelposition b setzt der Stößel 9 auf dem Hochkreis 1 1 auf und folgt anschließend der gegenüber dem Hochkreis 1 1 eintauchenden Axialkulisse 8, wie es mit den Winkelpositionen c, d und e dargestellt ist. Die Nuttiefe der Axialkulisse 8 bleibt ab der Position d konstant, so dass an dieser Position die Ausfahrbewegung des Stößels 9 stoppt. Die Zeit zwischen dem Ende der Ist-Totzeit t1 1 und dem Erreichen der Position d ist als Einkoppelzeit t12 bezeichnet.
Wesentlich für den Erfolg des Umschaltvorgangs aller Nockenstücke 3 innerhalb derselben Nockenwellenumdrehung ist nun das präzise Ansteuertim ing der Aktuatoren 10, so dass alle Stößel 9 zur richtigen Zeit in deren Axialkulissen 9 einkoppeln. Dies sei anhand der Figuren 3 und 4 illustriert, die den Einfluss der streuenden Ist-Totzeit t1 1 auf den Erfolg des Umschaltvorgangs zeigen. Jeweils dargestellt sind die für den Umschaltvorgang des Nockenstücks 3 relevanten zeitlichen Ereignisse des Aktuators 10 über dem Nockenwellenwinkel„cam angle". Figur 3 zeigt die bislang übliche Ansteuerung des Aktuators 10, d.h. ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Ansteuerverfahrens.
Die Ansteuerung des Aktuators 10 erfolgt hierbei ohne exakte Kenntnis der Ist-Totzeit t1 1 . Üblicherweise werden dabei mittels statistischer Methoden gewonnene minimale und maximale Totzeitwerte t1 1 zur Ansteuerung herangezogen. Die Notwendigkeit, die Ansteuerung auf Extremteile (sehr langsam und sehr schnell) auszulegen, schränkt den Funktionsbereich des durchschnittlichen Systems ein. So kann das Drehzahlband, in dem ein Umschaltvorgang des Nockenstücks 3 zulässig ist, nur sehr konservativ gewählt werden. Außerdem muss die Umschaltung bei tiefen Tem- peraturen aus Gründen exorbitanter Zunahme der Streubreite auf eine Initialaktuie- rung zur Absicherung der Referenzerhebungskurve/Zylinderanzahl begrenzt werden. Die Ansteuerung der Aktuatoren 10 erfolgt üblicherweise über Transistoren, die durch das Steuergerät (nicht dargestellt) geschaltet werden. Dabei wird die Magnetspule 12 des jeweiligen Aktuators 10 (siehe Figur 5) zeitlich gesteuert mit der verfügbaren Bordnetzspannung beaufschlagt. Die Ansteuerung des Aktuators 10 und dessen Ist-Totzeit t1 1 beginnen zum Zeitpunkt„trigger point". Für den Erfolg des Umschaltvorgangs („proper event") des Nockenstücks 3 ist es entscheidend, dass der Bewegungsbeginn des Stößels 9 an der Winkelposition a (siehe Figur 2) frühestens zum Zeitpunkt„earliest switching point" und spätestens zum Zeitpunkt Jätest swit- ching point" stattfindet. Das in den Diagrammen mit„scatter band" bezeichnete Streu- band der betrieblich verursachten Streuungen der Ist-Totzeit t1 1 , insbesondere infolge Verschleiß- und Temperatureinflüssen, ist nun größer als die zur Verfügung stehende Zeit des„proper event". Das führt zu emissionsrelevanten Fehlschaltungen des Nockenstücks 3 („erroneous event"), wobei einerseits die Ist-Totzeit t1 1 des schnellsten Aktuators 10 („t1 1 fastest actuator") zu kurz ist und dessen Stößel 9 be- reits vor der Winkelposition a ausfährt und wobei andererseits die Ist-Totzeit t1 1 des langsamsten Aktuators 10 („t1 1 slowest actuator") zu lang ist und dessen Stößel 9 erst nach der Winkelposition a ausfährt.
Figur 4 zeigt demgegenüber eine Ansteuerung des Aktuators 10 unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In diesem Fall erfolgt die Ansteuerung des Aktuators 10 in Kenntnis der individuellen Ist-Totzeit t1 1 des Aktuators 10, die bei einem früheren Umschaltvorgang des zugehörigen Nockenstücks 3 ermittelt wurde - die Ermittlung selbst wird weiter unten an- hand der Figuren 5 bis 8 erläutert. Die ermittelte Ist-Totzeit t1 1 („t1 1 rated actuator") wird nun von einem innerhalb des„proper events" liegenden Zeitpunkt für den Soll- Bewegungsbeginn des Stößels 9 an der Winkelposition a subtrahiert, so dass der so berechnete Beginnzeitpunkt einer späteren Aktuatorbestromung („calculated trigger point") um die zuvor ermittelte Ist-Totzeit t1 1 vorverlegt ist. Auch dieser Strombeginn- Zeitpunkt wird für jeden Aktuator 10 individuell ermittelt. Es ist deutlich erkennbar, dass das Streuband der bei dem nun folgenden Umschaltvorgang des Nockenstücks 3 tatsächlich auftretenden Ist-Totzeit t1 1 („reduced scatter band") erheblich kleiner ist und innerhalb des für den„proper event" erforderlichen Zeitintervalls liegt. Figur 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Aktuators 10. Dieser umfasst ein Gehäuse 13 mit der Magnetspule 12 und Kontaktierung 14 der Spule 12, dem aktuierenden Stößel 9 und dem Magnet- anker 15, der unter Magnetkraftbeaufschlagung durch die bestromte Magnetspule 12 den Stößel 9 in Ausfahrrichtung aus dem Gehäuse 13 bewegt. Ein zwischen dem Magnetanker 15 und dem Gehäuse 13 angeordnetes Halteelement 16 hemmt die Bewegung des Magnetankers 15 und des Stößels 9 solange, bis die Magnetkraft der Magnetspule 12 die Magnetkraftschwelle des Halteelements 16 übersteigt. Das Halteelement 16 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Permanentmagnet.
Figur 6 zeigt den Strom-/Spannungsverlauf U bzw.l der bestromten Magnetspule 12 über der Zeit t, und Figur 7 zeigt den dazugehörigen Wegverlauf s(t) des aus dem Gehäuse 13 ausfahrenden Stößels 9. Während der Totzeit t1 1 steigen Strom I und Spannung U der Magnetspule 12 an, wobei deren Magnetkraft noch nicht ausreichend groß ist, um die dazu entgegen gerichtete Haltekraft des Permanentmagneten 16 zu überwinden. Der Magnetanker 15 und der Stößel 9 verbleiben dementsprechend bei xO in Ruhe. Am Ende der Totzeit t1 1 und am Beginn der Einkoppelzeit t12 überwindet der Magnetfeldaufbau der Magnetspule 12 die hemmende Magnetkraftschwelle des Permanentmagneten 16, so dass der Magnetanker 15 den Stößel 9 aus dem Gehäuse 13 treibt und die Ankerbewegung eine Gegeninduktion im Magnetfeld der Magnetspule 12 erzeugt. Bei der Gegeninduktion wird für die Dauer der Magnetankerbewegung ein Strom induziert, der dem durch das Bordnetz getriebenen Strom entgegen gesetzt ist und unter anderem von der Geschwindigkeit des Magnetankers 15 abhängt. Die Summenkennlinie beider Ströme zeigt während der Einkoppelzeit t12 des Magnetankers 15 und des Stößels 9 einen charakteristischen Einbruch, der mit einem präzise auswertbaren Abknicken in der Kennlinie beginnt. Der Zeitpunkt des Abknickens wird mit Hilfe einer an sich bekannten Mess- und Auswerteschaltung (siehe oben) ermittelt und definiert das Ende der Ist-Totzeit t1 1 und den Beginn der Einkoppelzeit t12. Die Einkoppelzeit t12 endet zu dem Zeitpunkt, wenn der Stößel 9 die Winkelposition d erreicht und im weiteren Verlauf der Axialkulisse 8 in ausgefahrener Ruhestellung x1 bleibt. Ab diesem Zeitpunkt verharrt auch der Magnetanker 15 in Ruhe, so dass die Gegeninduktion zu Null wird und der Strom-/Spannungsverlauf wieder ansteigt.
Die für jeden Aktuator 10 individuell ermittelte Ist-Totzeit t1 1 wird für eine nachfolgende Stößelaktuation im Steuergerät des Aktuators 10 aktualisiert gespeichert. Zuvor kann der ermittelte Wert auf Plausibilitat überprüft werden, wozu das in Figur 8 skizzierte Kennfeld der mit„plausible values" bezeichneten Totzeitwerte t1 1 herangezogen wird. Als Eingangsgrößen für das Kennfeld dienen die Spulentemperatur T und die aktuelle Bordnetzspannung U. Mit Hilfe der laufend ermittelten Ist-Totzeiten t1 1 und den Informationen über Temperatur und Spannung kann das vorhandene Kennfeld permanent aktualisiert werden. Es ist weiterhin möglich, das Kennfeld in die Fälle Erstschaltung und Weiterschaltung zu untergliedern, um Setzerscheinungen nach längerer Standzeit des Ventiltriebs 1 Rechnung zu tragen.
Liste der Bezugszeichen
1 Ventiltrieb
2 Trägerwelle
3 Nockenstück
4 Nocken
5 Nocken
6 Schlepphebel
7 Gaswechselventil
8 Axialkulisse
9 Aktuatorstößel
10 Aktuator
1 1 Hochkreis
12 Magnetspule
13 Aktuatorgehäuse Kontaktierung
Magnetanker
Halteelement / Pernnanentnnagnet

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines elektromagnetischen Aktuators (10), aufweisend ein Gehäuse (13) mit einer Magnetspule (12), einem aktuierenden Stö- ßel (9) und einem Magnetanker (15), der unter Magnetkraftbeaufschlagung durch die bestromte Magnetspule (12) den Stößel (9) in Ausfahrrichtung aus dem Gehäuse (13) bewegt, sowie einem zwischen dem Magnetanker (15) und dem Gehäuse (13) angeordneten Halteelement (16), das die Bewegung des Magnetankers (15) unterhalb einer Magnetkraftschwelle hemmt, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- bei einer Stößelaktuation Ermitteln einer Ist-Totzeit (t1 1 ), während deren der Magnetanker (15) bei bestromter Magnetspule (12) im wesentlichen bewegungslos ist, wobei die Ist-Totzeit (t1 1 ) mit dem Stromeinbruch an der Magnetspule (12) infolge Gegeninduktion des die Magnetkraftschwelle ü- berwindenden Magnetankers (15) endet;
- vor einer nachfolgenden Stößelaktuation Ermitteln des Beginnzeitpunkts der Magnetspulenbestromung, wobei der Strombeginnzeitpunkt gegenüber dem Soll-Bewegungsbeginn des aus dem Gehäuse (13) ausfahrenden Stößels (9) um die ermittelte Ist-Totzeit (t1 1 ) vorverlegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Totzeit (t1 1 ) bei jeder Stößelaktuation ermittelt und im Steuergerät des Aktuators (10) aktualisiert gespeichert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Ist-Totzeit (t1 1 ) mit Hilfe eines Soll-Totzeit-Kennfelds auf Plausibilität geprüft wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Soll- Totzeit-Kennfeld hinterlegten Totzeiten (t1 1 ) des Magnetankers (15) zumindest von der Stromspannung (U) und der Temperatur (T) der Magnetspule (12) als wesentliche Einflussgrößen auf die Ist-Totzeiten (t1 1 ) des Magnetankers (15) abhängen.
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