Brennkraftmaschinen, deren Gaswechselventile, insbesondere deren Einlaßventile elektromechanisch betätigt werden, sind bekannt. Im Gegensatz zu nockenwellenbetätigten Ventilen wer- den diese Ventile zum Öffnen und Schließen in Abhängigkeit von der Drehlage der Kurbelwelle angesteuert ; eine feste me- chanische Koppelung mit der Kurbelwelle liegt nicht vor.

Elektromechanische Stellglieder für Gaswechselventile sind beispielsweise aus DE 297 12 502 U1 bekannt. Sie weisen eine zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung lie- gende Ruhestellung auf, aus der sie mittels Elektromagneten ausgelenkt werden können.

Um das Ventil zu öffnen oder zu schließen, wird die Wicklung des jeweiligen Elektromagneten bestromt, wobei der erforder- liche Strom in der Fangphase größer ist als in der Halte- phase, in der das Ventil in einer Endstellung gehalten wird.

Eine solche elektromechanische Gaswechselventilbetatigung hat den Vorteil, daß bei einer gemischsaugenden Otto-Brennkraft- maschine die Laststeuerung direkt durch die Ansteuerung der Betätigung der Einlaßventile erfolgen kann, zumindest in ei- nem weiten Lastbereich. Beispielsweise für ge-

ringe Lasten kann die zusätzliche Betätigung einer Drossel- klappe notwendig sein.

So ist es beispielsweise aus der DE 196 10 468 Al bekannt, die Laststeuerung bei einer Brennkraftschiene mit frei an- steuerbaren Gasventilen durch unterschiedliche Öffnungs-und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile zu realisieren und bei hohen Drehzahlen und bei gleichzeitig kleinen Motormomen- ten den Gaswechselventilen eine entsprechend ansteuerbare Drosselklappe zuzuordnen.

Bei normaler Nockenwellenbetätigung werden die Einlaßventile dagegen stets mit Vollaststeuerzeiten geöffnet und geschlos- sen und zur Laststeuerung wird im Ansaugtrakt eine Drossel- klappe geeignet gestellt.

Durch die Auflösung der festen mechanischen Kopplung zwischen Ventilen und Kurbelwelle, die sich mit der elektromechani- schen Betätigung ergibt, können die Steuerzeiten solcher Ven- tile frei gewählt werden, so daß die Drosselklappe nicht mehr betätigt werden muß, wodurch Drosselverluste in der Größen- ordnung von 10 bis 20% wegfallen.

Aus der EP 0376714 A2 ist ein Kontrollsystem bekannt, dass bei erkanntem Fehler von elektromagnetischer Poren, die je- weils ein Einlassventil betätigen, ein Fehlersignal erzeugt, um die entsprechenden Einlassventile deaktiviert.

Die Ansteuerung der elektromechanisch betätigten Ventile in Abhängigkeit von der Drehlage der Kurbelwelle und nach Vor- gabe eines Betriebssteuergerätes erfolgt in der Regel durch ein separates Ventilsteuergerät, das die Bestromung der Elek- tromagneten der elektromechanischen Stellglieder geeignet einstellt bzw. regelt.

Das Ventilsteuergerät erhält dazu ein Signal über die Kurbel- wellenstellung sowie geeignete Vorgaben vom Betriebssteuerge-

rat der Brennkraftmaschine. Es ist deshalb mit diesem Be- triebssteuergerät über eine Kommunikationsleitung, in der Re- gel einen CAN-BUS verbunden.

Obwohl sich diese Kommunikationsleitungen als relativ be- triebssicher erwiesen haben, sind dennoch Fehler bzw. ein Versagen dieser Verbindungen möglich. Beispielsweise kann ein CAN-BUS ausfallen, wenn ein Teilnehmer am BUS eine Meldung nicht versteht und eine entsprechende Fehlermeldung absetzt und diese dann zu lawinenartigen Fehlermeldungen anderer BUS- Teilnehmer führt.

Fällt nun, möglicherweise auch nur kurzzeitig, die Kommunika- tionsverbindung zwischen dem Betriebssteuergerät und dem Ven-

tilsteuergerät aus, kann vom Betriebssteuergerät die Last der Brennkraftmaschine nicht mehr gesteuert werden.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schal- tung zur Laststeuerung sowie ein Verfahren zum Notlaufbetrieb für eine gemischsaugende Brennkraftmaschine mit mindestens einem elektromechanisch betätigtem Einlaßventil anzugeben, deren Laststeuerung im Normalbetrieb nur durch die Betätigung der Einlaßventile bewirkt wird, so daß bei Ausfall der Kommu- nikationsverbindung zwischen Betriebssteuergerät und Ventil- steuergerät in einem Notlaufbetrieb dennoch eine Laststeue- rung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren sowie durch die im Anspruch 5 gekennzeichnete Schaltung gelöst.

Nach dem erfindungsgemäßen Konzept stellt das Ventilsteuerge- rat der Brennkraftmaschine die elektromechanische Betätigung der Einlaßventile auf fest vorgegebene Steuerzeiten um (z. B.

Vollsteuerzeiten), und das Betriebssteuergerät bringt eine Drosselklappe, die im Normalbetrieb geöffnet ist, in eine ge- eignete Laststellung, wenn die Kommunikation bzw. der Daten- austausch zwischen dem Betriebssteuergerät und dem Ventil- steuergerät gestört ist. Bei diesem Notlaufbetrieb verhält sich die Brennkraftmaschine dann wie eine Brennkraftmaschine mit herkömmlichem Nockenwellenventiltrieb.

Da das Einstellen der Drosselklappe auf die erforderliche Laststellung eine gewisse Zeitspanne in Anspruch nimmt, das Umstellen der elektromechanischen Betätigung der Einlaßven- tile auf die fest vorgegebenen Steuerzeiten dagegen von einem Arbeitsspiel zum nächsten möglich ist, wartet das Ventilsteu- ergerät vorteilhafterweise eine gewisse Zeitspanne mit der Umstellung, um sicherzustellen, daß die Drosselklappe in die erforderliche Laststellung gefahren wurde.

Das Einleiten des Notlaufbetriebs kann entweder vom Betriebs- steuergerät dem Ventilsteuergerät über eine separate Fehler- signalleitung angezeigt werden-natürlich kann auch das Ven- tilsteuergerät einen Ausfall der Kommunikationsverbindung über diese Fehlersignalleitung an das Betriebssteuergerät melden-, oder das Ventilsteuergerät alleine oder Ventilsteu- ergerät und Betriebssteuergerät zusammen leiten den Notlauf- betrieb selbständig ein.

In einer optionalen Ausbildung kann das Ventilsteuergerät die Drosselklappe auch direkt oder mittelbar selbst ansteuern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un- teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt : Fig. 1 eine schematische Darstellung der Schaltung mit elek- tromechanisch betätigten Gaswechselventilen für eine 4-Zylin- der-Brennkraftmaschine, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Schaltung mit Brenn- kraftmaschine und Drosselklappe und Fig. 3 den zeitlichen Verlauf beim Übergang von Normalbetrieb zu Notlaufbetrieb.

Die Schaltung der Fig. 1 zeigt die Ansteuerung elektromecha- nisch angetriebener Gaswechselventile 5a, 5b, 6a, 6b. Ein solches elektromechanisch angetriebenes Gaswechselventil ist beispielsweise im deutschen Gebrauchsmuster 297 12 502 U1 be- schrieben. Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung ist für eine 4-Zylinderbrennkraftmaschine dargestellt, jedoch ist diese Zylinderanzahl nur beispielhaft zu verstehen. In diesem Bei- spiel hat ein Zylinder zwei Einlaßventile 5a, 5b, die ebenso

wie die zwei Auslaßventile 6a, 6b elektromechanisch betätigt werden. Für die Einlaß-bzw. die Auslaßventile 5a, 5b bzw.

6a, 6b ist jeweils ein Aufsetzregler 2 bzw. 3 vorgesehen. Der Aufsetzregler 2,3 steuert Endstufen an, die die Bestromung der jeweiligen Spulen der Ventile 5a, 5b, 6a, 6b bewerkstel- ligen. Dabei ist beispielsweise für jede Spule eine eigene Endstufe vorgesehen. Die Aufsetzregler 2,3 und die Endstufen sind in einem Gehäuse untergebracht, das an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, um eine gute Wär- meabfuhr zu gewährleisten.

Der Aufsetzregler 2,3 steuert die Endstufen abhängig von Zeitsteuersignalen an, die anzeigen, wann das entsprechende Ventil zu öffnen oder zu schließen hat. Jedes Zeitsteuersi- gnal ist beispielsweise ein Rechtecksignal, bei dem die fal- lende Flanke das Schließen des Ventils, die steigende Flanke das Öffnen des Ventils anzeigt. Die Zeitsteuersignale werden den Aufsetzreglern 2,3 über unidirektionale Kommunikations- leitungen 4 von einem Kommunikationsrecher 1 zugeführt, der später noch beschrieben werden wird.

Jeder Aufsetzregler 2,3 hat einen digitalen Prozessor, der die Bestromung der Spulen der Endstufen so regelt, daß das Ventil 5a, 5b, 6a, 6b in der gewünschten Endstellung sanft aufsetzt. Ublicherweise wird, um das Ventil aus einer End- stellung in die andere zu bringen, die Bestromung der Spule der zu verlassenden Endstellung abgeschaltet und die Bestrom- ung der Spule der neu einzunehmenden Endstellung eingeschal- tet. Der Strom wird vom Prozessor des Aufsetzreglers 2,3 so geregelt, daß das Ventil sanft, d. h. gedämpft in der neuen Endstellung aufsetzt. Für diese Regelung verwendet der Auf- setzregler 2,3 ein Positionssignal, das Auskunft über die Stellung des Ventils 5a, 5b 6a, 6b gibt. Zur Erzeugung dieses Positionssignals ist jedes elektromechanische Ventil 5a, 5b, 6a, 6b mit einem geeigneten Positionssensor versehen, wie er beispielsweise in der deutschen Anmeldung 197 53 275 oder der DE 195 18 056 A1 beschrieben ist.

Die Regelung des Spulenstroms zum Fangen des Ventils 5a, 5b, 6a, 6b in der Endstellung ist beispielsweise in der DE 195 26 683 A1 prinzipiell beschrieben. Der Aufsetzregler mißt dazu den IST-Strom durch die Spule und gibt den Wert des SOLL- Stromes an die Endstufe aus. Statt des Stromes kann jedoch auch eine andere Größe verwendet werden, die die Betätigung des Stellgliedes ausdrückt, z. B. die Treiberspannung der End- stufe.

Jeder Aufsetzregler 2,3 führt zusätzlich zur Regelung der Spulenbestromung noch eine Plausibilitätskontrolle der Si- gnale durch, d. h. des Positionssignals und der Spulenbestrom- ung. Aus letzterer kann, wie aus der DE 195 26 683 A1 bekannt ist, ein weiteres Signal abgeleitet werden, das Aussagen über die Position des Ventils 5a, 5b, 6a, 6b ermöglicht, so daß mittels dieses weiteren Signals das Positionssignal überprüft werden kann.

Jeder Aufsetzregler 2,3 ist über eine weitere SPI-BUS Schnittstelle mit dem Kommunikationsrechner 1 verbunden und meldet den Zustand des Ventils 5a, 5b, 6a, 6b bzw. einen eventuellen Ventilausfall über diese Schnittstelle.

Der Kommunikationsrechner 1 ist an einen CAN-BUS 8 ange- schlossen und führt darüber die Kommunikation mit dem Be- triebsssteuergerät 9 der Brennkraftmaschine durch. Weiter er- hält er das Kurbelwellensignal und berechnet daraus zusammen mit den Anforderungen des Betriebssteuergerätes 9 die Zeitsteuersignale für die Aufsetzregler 2,3 und gibt sie über die unidirektionalen Kommunikationsleitungen 4 an die Aufsetzregler 2,3 aus. Über den SPI-BUS 7 kommuniziert er zusätzlich mit den Aufsetzreglern 2,3 und tauscht die Zu- standsinformationen bzw. Fehlerinformationen aus. Weiter überwacht der Kommunikationsrechner 1 den gesamten elektrome- chanischen Ventiltrieb, d. h. die Temperatur der Endstufen für die Ventile 5a, 5b, 6a, 6b, die Versorgungsspannung dieser

Endstufen (üblicherweise 42 V), die Versorgungsspannung der Positionssensoren (üblicherweise 15 V) sowie die Versorgungs- spannung der Aufsetzregler 2,3 (üblicherweise 3,3 V).

In Fig. 2 ist die Brennkraftmaschine mit den elektromecha- nisch betätigten Ventilen 5a, 5b, 6a, 6b genauer dargestellt.

Die Brennkraftmaschine 10 verfügt über elektromechanisch be- tätigte Einlaßventile 5a, 5b, von denen in der Fig. 2 nur zwei dargestellt sind. Die elektromechanisch betätigten Aus- laßventile sind in Fig. 2 nicht eingezeichnet. Diese elektro- mechanisch betätigten Einlaßventile 5a, 5b werden auf die zu- vor beschriebene Weise von einem Aufsetzregler 2 angesteuert, der auf beschriebene Weise mit einem Kommunikationsrechner 1 verbunden ist. Die Brennkraftmaschine 10 verfügt weiter über einen Ansaugtrakt 11, in dem sich eine Drosselklappe 12 be- findet. Diese Drosselklappe 12 kann über eine Drosselklappen- steuerleitung 13 vom Betriebssteuergerät 9 der Brennkraftma- schine angesteuert werden. Das Betriebssteuergerät 9 ist, wie bereits beschrieben, über den CAN-BUS 8 mit dem Kommunikati- onsrechner 1 der Ventilsteuerung verbunden. Zusätzlich zur Verbindung über den CAN-BUS 8 kann das Betriebssteuergerät 9 noch optional eine Fehlersignalleitung 14 als Verbindung zum Kommunikationsrechner 1 haben.

Die Ansteuerung der Betätigung der Einlaßventile 5a, 5b er- folgt nun so, daß die Brennkraftmaschine 10 mit bestimmter Last läuft. Dies wird über die Steuerzeiten, insbesondere die Offnungsdauer der Einlaßventile bewirkt. Die Last wird dem Kommunikationsrechner 1 vom Betriebssteuergerät 9 der Brenn- kraftmaschine über den CAN-BUS 8 vorgegeben.

Durch diese Laststeuerung kann die Drosselklappe 12 der Brennkraftmaschine, die sich in deren Ansaugtrakt 11 befin- det, in offener Stellung bleiben und muß nicht über die Dros- selklappensteuerleitung 13 angesteuert werden.

Stellt das Betriebssteuergerät 9 eine Störung des Datenaus- tausches über den CAN-BUS 8 fest, weist es den Kommunikati- onsrechner 1 über die Fehlersignalleitung 14 an, die Ventil- steuerzeiten auf fest vorgegebene Steuerzeiten beispielsweise Vollaststeuerzeiten umzustellen. Um dennoch eine Laststeue- rung der Brennkraftmaschine durchführen zu können, fährt das Betriebssteuergerät 9 zeitgleich über die Drosselklappensteu- erleitung 13 die Drosselklappe 12 in die geeignete Laststel- lung. Die Laststeuerung der Brennkraftmaschine 10 erfolgt dann wie bei einer Brennkraftmaschine mit konventioneller Nockenwellenbetätigung.

Vorteilhafterweise stellt der Kommunikationsrechner 1 mittels der Aufsetzregler 2 die elektromechanische Betätigung der Einlaßventile 5a, 5b mit einem gewissen Zeitversatz gegenüber dem Empfang des Signals an der Fehlersignalleitung 14 auf die Vollaststeuerzeiten um, wie nun anhand von Fig. 3 erläutert werden wird.

In Fig. 3 ist in Kurve 21 der Lastvorgabewert, der sich aus der Stellung der Drosselklappe 12 ergibt, eingetragen. Zum Zeitpunkt t0 stellt die Brennkraftmaschine 9 fest, daß die Kommunikation über den CAN-BUS 8 gestört ist und beginnt, die Drosselklappe 12 aus der Vollaststellung in die der entspre- chenden Betriebsphase entsprechenden Laststellung z. B. 20 % Last zu bringen. Da die Drosselklappe 12 für eine solche Stellungsänderung von z. B 80 % eine gewisse Zeitspanne benö- tigt, dauert es die Zeitspanne dt, in unserem Beispiel etwa 80 ms, bis die Drosselklappe 12 in die entsprechende Last- stellung gefahren ist. Das Umstellen der Einlaßventile auf Vollaststeuerzeiten kann dagegen von einem Arbeitsspiel zum nächsten erfolgen. Würde deshalb, wie in Kurve 20 angedeutet, die Betätigung der Einlaßventile zum Zeitpunkt t0 auf Vol- laststeuerzeiten umgestellt, liefe die Brennkraftmaschine während der Zeitdauer dt mit einer größeren Last als vom Be- triebssteuergerät 9 gewünscht. Um dies zu vermeiden, bewirkt der Kommunikationsrechner 1 das Umstellen der elektro-

mechanisch betätigten Einlaßventile 5a, 5b erst zu einem späteren Zeitpunkt tl, wie in Kurve 22 angedeutet.

Dadurch ist sichergestellt, daß die Brennkraftmaschine 10 nicht mit einer größeren Last läuft als vom Betriebssteuerge- rät 9 gewünscht. Die exakte Wahl des Zeitpunktes tl bzw. des Zeitversatzes dt hängt natürlich von der Stellgeschwindigkeit der Drosselklappe 12 ab. Da die Drosselklappe typischerweise 100 ms benötigt, um von Laststellung 100 % in Laststellung 0 % zu verfahren, sollte der Zeitversatz jedoch in der Größen- ordnung von 100 ms liegen.

In einer alternativen Ausführungsform kann auf die Fehlersi- gnalleitung 14 zwischen dem Betriebssteuergerät 9 und dem Kommunikationsrechner 1 verzichtet werden. Der Kommunikati- onsrechner 1 stellt die elektromechanische Betätigung der Einlaßventile selbsttätig auf Vollaststeuerzeiten um und lei- tet so den Notbetrieb ein, wenn er einen Ausfall bzw. eine Störung des Datenaustausches über den CAN-BUS 8 feststellt.

Dasselbe tut das Betriebssteuergerät 9, so daß beide unabhän- gig und selbsttätig vom Normalbetrieb mit Laststeuerung durch Betätigung der Einlaßventile 5a, 5b in Notbetrieb mit Last- steuerung durch die Drosselklappe 12 wechseln.

In einer optionalen Ausführungsform hat der Kommunikations- rechner 1 eine Eingriffsmöglichkeit auf die Stellung der Drosselklappe 12, z. B. durch eine geeignete Anordnung von lo- gischen Gliedern in der Drosselklappensteuerleitung 13. Er- kennt dieser dann eine Störung bzw. einen Ausfall des Daten- austausches über den CAN-BUS 8, entweder selbsttätig oder durch ein entsprechendes Signal an der Fehlersignalleitung 14, bewirkt er selbst den Wechsel in den Notbetrieb. Ist in der Drosselklappensteuerleitung ein geeignetes UND-Glied ge- schaltet, kann das Betriebssteuergerät 9 über eine geeignete Leitung die Steuerung der Drosselklappe 12 anschließend selbst übernehmen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Synchronität zwischen Abschalten der Ventil-Laststeuerung und Einschalten der Drosselklappen-Laststeuerung beim Über- gang in den Notbetrieb gewährleistet ist.