Die als separate Baugruppe ausgeführten Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung bestehen im wesentlichen aus einem Öffnermagnet und einem Schließermagnet, die durch mindestens ein Cehäuseteil miteinander verbunden sind. Der Offnermagnet und der Schließermagnet sind Elektro- magneten, die jeweils aus einer Spule und einem Joch bestehen. zwischen dem Öffnermagnet und dem Schließermagnet befindet sich eine Ankerplat- te aus einem ferromagnetischen Werkstoff. Die Ankerplatte wird durch Bestromen der Spule des Öffnermagneten oder der Spule des Schließerma- gneten in dies jeweilige Richtung bewegt. Der Öffnermagnet weist eine Durchführung für einen Stofiel auf, der die Ankerplatte mit einem Aktorfe- derteller verbindet. Zwischen dem Aktorfederteller und dem Gehauseteil bzw. der Außenseite des Öffnermagneten ist eine Aktorfeder angeordnet.

Ein Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung bildet mit einem Gas- wechselventil eine funktionelle Einheit, wobei das Gaswechselventil, ent- sprechend einem konventionellen Zylinderkopf mit Nockenwellen, mittels einer Ventilfeder und einem Ventilfederteller in den Ventilsitz des zylinder- kopfes gezogen wird.

Ist eine funktionelle Einheit aus einem Aktor und einem Gaswechselventil an der Brennkraftmaschine montiert, werden der Aktorfederteller und der Ventilfederteller gegeneinander gepref3t. in der Ruhelage der funktionellen Einheit befindet sich die Ankerplatte exakt in der Mitte zwischen dem Öff- nermagnet und dem Schließermagnet. Das Gaswechselventil befindet sich dabei in einer Mittelstellung zwischen dem Ventilsitz des Zylinderkopfes, bei der das Ventil geschlossen ist, und der Position, in der das Ventil maximal geoffnet ist.

Die Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung werden vorteilhaft in einer Vorrichtung betrieben, bei er die Aktoren in den Aktorschächten eines Aktorträgers angeordnet sind, und der Aktorträger auf dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine aufgeschraubt ist. Der Aktorträger wird von einer abgedeckt.DiegekühlteZwischenebeneweistgekühltenZwischeneb ene Durchfuhrungen fur Stanzgitteranschlusse eines Stanzgitters auf. Das Stanz- gitter ist in einem multifunktionalen Kunststoffteil eingespritzt, auf dem ein Aktorsteuergerät angeordnet ist, das mit dem Stanzgitter verbunden ist.

Die gekühlte Zwischenebene wird von einem das Aktorsteuergerät umfas- senden Abdeckung abgedeckt. Das Aktorsteuergerät ist mit einem aube- halb der Abdeckung angeordneten Motorsteuergerät verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylinderköpfen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, das die Verbindung des Aktorsteuergerätes mit den Motorsteuergeräten beschreibt, und das auch fOr Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylinderkopfen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patenta- spruchs 1 gelöst, wobei jeder Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ein separates Aktorsteuergerät zur Steuerung der Aktoren zur elektromagneti- schen Ventilsteuerung aufweist, die mittels eines Datenbusses mit dem Motorsteuergerät verbunden sind. Als Datenbus wird vorzugsweise der CAN -Datenbus verwendet.

Dabei weist jeder Zylinderkopf der Brennkraftmaschine neben den Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung weitere Aktoren auf, die ebenfalls von dem Aktorsteuergerät des Zylinderkopfes gesteuert werden.

Das Motorsteuergerät steuert insbesondere solche Funktionen der Brenn- kraftmaschine, die auf dem Zusammenspiel der Baugruppen der Brenn- kraftmaschine beruhen, wie beispielsweise die Kraftstoffeinspritzung, das Arbeitsspiel der Ventile und die Zündfolge. Zudem können eine Geschwin- digkeitsregelanlage, die Lasterkennung und eine Lambdaregelung in dem Motorsteuergerät integriert werden. Außerdem werden von dem Rotor- steuergerät Diagnosefunktionen der Brennkraftmaschine übernommen.

Die Aktorsteuergeräte übernehmen die Steuerung der einzelnen Funktions- abläufe der Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung und der

weiteren Aktoren. Die Steuerung kann in einfachen Ein-und Ausschaltvor- gängen der Aktoren bestehen oder in komplexen Regelungen, die in Ab- hängigkeit von Sensordaten und/oder von Kennfeldern durchgeführt wer- den.

Die Steuerung der Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung und der weiteren Aktoren durch die Aktorsteuergeräte erfolgt gemäß der Vor- gabe des Motorsteuergerätes. Beispielsweise wird die Stromstärke, mit der die Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung zum Öffnen und Schließen der Ventile angesteuert werden, von dem jeweiligen Aktorsteuer- gerät geregelt. Die Zeitpunkte, zu denen die Gaswechselventile durch die Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung fOr das korrekte Arbeits- spiel der Ventile der Brennkraftmaschine geöffnet und geschlossen werden, wird von dem Motorsteuergerät vorgegeben.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Motorsteuer- gerät in einem der Aktorsteuergeräte integriert wird.

In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sen- soren der Brennkraftmaschine, die die zur Steuerung der Brennkraftma- schine notwendigen Sensordaten erfassen, direkt mit dem Motorsteuerge- rat verbunden sind. Sofern die Notwendigkeit besteht, werden sensordaten tuber den Datenbus von dem Motorsteuergerät zu den Aktorsteuergeräten weitergeleitet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Datenbus so ausgeführt ist, daß ein Aktorsteuergerät die Sensordaten auch von einem anderen Aktorsteuergerät beziehen kann.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Aktorsteuergeräte über Notlaufeigenschaften verfügen, durch welche die Brennkraftmaschine beim Auftreten von Störungen zumindest kurzzeitig weiter betrieben werden kann.

Zur Bereitstellung dieser Notlaufeigenschaften sind die Aktorsteuergeräte nicht nur tuber den Datenbus und das Motorsteuergerät mit den Motorsen- soren verbunden, sondern werden auch direkt mit Motorsensoren der Brennkraftmaschine verbunden, vorzugsweise mit den Sensoren zur Be- stimmung der desKurbelwellendrehwinkels.und

Zudem ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß Sensorda- ten, die den Aktorsteuergeraten uber den Datenbus und durch direkte Verbindung zu den Motorsensoren zur Verfügung stehen, synchronisiert werden.

Bei dem Ausfall von mindestens eines Aktors zur elektromagnetischen Ven- tilsteuerung wird im Rahmen der Notlaufeigenschaften die Kraftstoffzufuhr fOr den betroffenen Zylinder durch das zugehorige Aktorsteuergerat ge- sperrt.

Bei dem Ausfall der Verbindung zwischen einem Aktorsteuergerät und dem Motorsteuergerat ubernimmt im Rahmen der Notlaufeigenschaften das betroffene Aktorsteuergerät allein die Steuerung der Aktoren zur elektro- magnetischen Ventilsteuerung und der weiteren Aktoren. Die Vorgaben des Motorsteuergerätes zur Steuerung der Funktionen der Aktoren zur elek- tromagnetischen Ventilsteuerung und der weiteren Aktoren werden Kenn- feldern entnommen, die in den Aktorsteuergeräten zumindest drehzahlab- hängig abgelegt sind. Die Kennfelder betreffen beispielsweise die Zend- steuerung, die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und die Steuerung des Arbeitsspiels der Ventile.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylinderköpfen anhand eines Ausführungsbeispiels für eine Sechszylinder Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderköpfen im Zusammenhang mit einer Figur dargestellt und erläutert.

ES zeigt : Figur : eine schematische Darstellung der Verbindung des Motorsteuergerä- tes mit zwei Aktorsteuergerates mittels eines Datenbusses.

Bei einem ottomotor mit sechs Zylindern fOr einen Personenkraftwagen (PKW) werden fOr eine kompakte Bauform des Ottomotors die Zylinder V-formig angeordnet, wodurch auf dem Motorblock des ottomotors zwei Zylinderköpfe für jeweils drei Zylinder angeordnet sind. Bei den in Vierven- tiltechnik ausgeführten Zylinderköpfen wird zur elektromagnetischen Ven- tilsteuerung fOr jedes Gaswechselventil ein Ventilaktor VA verwendet. Auf

den Zylinderkopfen des Ottomotors ist jeweils ein Aktorhalter AH1, AH2 formschlussig angeordnet. Die Aktorhalter AH1, AH2 weisen fur drei Zylinder jeweils zwolf Aktorschachte zur Aufnahme der Ventilaktoren VA auf. Die Aktorschächte ordnen sich in den Aktorhaltern AH1, AH2 in Vierergruppen um einen Zündkerzenschacht.

Die Ventilaktoren VA sind als vormontierte Baugruppe ausgeführt und be- steht aus einem Öffnermagnet mit einer Durchführung und einem Schlie- ßermagnet, die durch ein Gehäuseteil miteinander verbunden sind. Der Öffnermagnet und der Schließermagnet sind Elektromagneten und beste- hen jeweils aus einem Joch und einer Spule. Zwischen den beiden Magneten ist eine Ankerplatte aus einem ferromagnetischen Werkstoff angeordnet.

Die Ankerplatte ist tuber einen Stößel mit einem Aktorfederteller verbunden.

Der dabeldurchdieDurchführungdesÖffnermagnetengeführt.wird Zwischen dem Aktorfederteller und dem Öffnermagnet ist eine Aktorfeder angeordnet, die die Rückstellung der Ankerplatte, nachdem diese von dem Schlleßermagneten angezogen wurde, bewirkt. Die elektrischen Anschlüsse der beiden Spulen der Elektromagneten eines Aktors zur elektromagneti- schen Ventilsteuerung sind seitlich aus dem Gehauseteil herausgefuhrt und zu einer Steckvorrichtung zusammengefaßt.

Ein Ventilaktor VA bildet mit einem Gaswechselventil eine funktionelle Ein- heit. Die Gaswechselventile werden von jeweils einer Ventilfeder tuber einen am Ventilschaft befestigten Ventilfederteller in den Ventilsitz des Zylinder- kopfes gezogen. In der Ruhelage einer funktionellen Einheit aus einem Gaswechselventil und einem Ventilaktor werden der Aktorfederteller und der ventilfederteller gegeneinander gepreßt, wobei sich die Ankerplatte exakt in einer Mittellage zwischen dem Öffnermagneten und dem Schlie- Bermagneten befindet. Die Ventilfeder bewirkt die Rückstellung der Anker- platte in diese Mittellage, nachdem der Ankerteller von dem Offnermagne- ten zum Öffnen des Gaswechselventil angezogen wurde.

Die Aktorschachte, in welche die Ventilaktoren VA in die Aktorhalter AH1, AH2 eingesetzt werden, weisen jeweils die Winkel zur Bodenfläche der Ak- torhalter AH1, AH2 auf, daß der Stößel eines Ventilaktors VA mit dem Gentil- schaft eines Gaswechselventils jeweils eine Gerade bildet. Die Steckvorrich- tungen der Ventilaktoren VA stehen dabei senkrecht zur Oberfläche der Aktorhalter AH1, AH2.

Auf beiden Aktorhaltern AH1, AH2 mit den Ventilaktoren VA wird jeweils eine gekühite Zwischenplatte angeordnet, die als Aluminiumplatte AP1, AP2 ausgeführt ist. In den Aluminiumplatten AP1, AP2 sind Kühlwasserkanäle eingearbeitet, die mit Kühlwasserkanälen der Aktorhalter AH1, AH2 verbun- den sind. Zudem weisen die Aluminiumplatten AP1, AP2 Durchführungen auf, tuber welche die Steckvorrichtung der Ventilaktoren VA mit den Stanz- gitteranschlüssen eines Stanzgitters verbunden sind. Die Stanzgitter sind jeweils ist in einem multifunktionalen Kunststoffteil eingegossen und stellen die Verbindung zwischen den Ventilaktoren VA eines Zylinderkopfes und dem zugehorigen Aktorsteuergerat AS1, AS2 dar.

Die Aluminiumplatten AP1, AP2, das multifunktionales Kunststoffteil und ein Aktorsteuergerät AS1, AS2 werden jeweils von einer Abdeckung umschlos- sen. Die Abdeckungen sind aus Kunststoff gefertigt und dienen als De- signträger des PKW-Herstellers. Die Abdeckungen weisen jeweils eine Schnittstelle auf, tuber welche die Aktorsteuergeräte AS1, AS2 mittels einem CAN-Datenbus DB mit einem Motorsteuergerät MS, mit Motorsensoren s sowie mit der Stromversorgung UB des ottomotors verbunden sind. Der CAN (Controller Area Network)-Datenbus DB dient der Hochgeschwindig- keitsdatenübertragung und ist speziell for den Einsatz in Kraftfahrzeugen entwickelt.

In der Figur ist in einer schematischen Darstellung die Anordnung des Mo- torsteuergerätes MS und der zwei Aktorsteuergeräte AS1, AS2 for den sechs- zylindrigen Ottomotor mit elektromagnetischer Ventilsteuerung dargestellt.

Der komplette Datenaustausch zwischen den Aktorsteuergeräten AS1, AS2 und dem Motorsteuergerät MS erfolgt über den CAN-Datenbus DB.

Das Motorsteuergerät MS regelt oder steuert vorzugsweise den Ablauf von Systemfunktionen, die auf dem korrekten Zusammenspiel gleichartiger (beim Sechszylinder zum Teil sechsfach vorhandener) Baugruppen beruhen, oder auf dem Zusammenwirken unterschiedlicher Baugruppen (Ein- spritzung-Zundung) des Ottomotors basieren. Diese Systemfunktionen betreffen beispielsweise die Zündfolge, das Arbeitsspiel der Ventile und die Kraftstoffeinspritzung.

Zur Bewaltigung dieser Systemfunktionen ist das Motorsteuergerat MS mit einer Vielzahl von Motorsensoren s verbunden. Die Wichtigsten sind die

Sensoren zur Erkennung der Kurbelwellendrehzahl und des Kurbelwellen- drehwinkels.

Die Aktorsteuergeräte AS1, AS2 regel oder steuern Grundfunktionen der Aktoren, die dem jeweiligen Zylinderkopf zugeordnet sind. Diese Grund- funktionen werden von den Aktorsteuergeräten AS1, AS2 nach Vorgaben des Motorsteuergerates MS ausfuhrt und betreffen die Ventilaktoren VA sowie weitere Aktoren, beispielsweise die Magnetventile zur Kraftstoffein- spritzung und die Zündkerzen, Fur das Arbeitsspiel der Ventile des Ottomotors werden die Ventilaktoren VA zur elektromagnetischen Ventilsteuerung von den Aktorsteuergeräten AS1, AS2 nach der Vorgabe des Motorsteuergerätes MS gesteuert.

Die Vorgabe des Motorsteuergerätes MS besteht in der Angabe der Zeit- punkte, wann die Öffnermagneten und die Schließermagneten der vierund- zwanzig Ventilaktoren VA die Einlaßventile und die Auslaßventile der sechs Zylinder des ottomotors betätigen. Die optimale Zeitpunkte werden von dem Motorsteuergerät MS in Abhängigkeit der Kurbelwellendrehzahl und des Kurbelwellendrehwinkels, des Lastzustandes und der Motortemperatur bestimmt.

Die Aktorsteuergeräte AS1, AS2 regeln fOr jeden Ventilaktor VA die Strom- stärke, die aufgewendet werden muß, damit sich ein Gaswechselventil bei- spielsweise gegen den Brennraumdruck öffnen, oder mit einer Geschwin- digkeit von m6glichst 0 m/, in den Ventilsitz des Zylinderkopfes gezogen wird. Fur dise Regelung ist in jedem Ventilaktor VA eine Vorrichtung ange- ordnet, mit der im Ventilaktor VA die exakte Position des Ankers zwischen dem Öffnermagneten und dem Schließermagneten bestimmt werden kann.

Fur die Kraftstoffeinspritzung des Ottomotors werden Magnetventile, die zwischen der Kraftstoffpumpe und den Kraftstoffinjektoren zur unterdrük- kung der Kraftstoffeinspritzung angeordnet sind, ebenfalls von den Aktor- steuergeräten AS1, AS2 nach Vorgabe des Motorsteuergerates MS angesteu- ert. Das Motorsteuergerät MS bestimmt den Beginn und die Dauer der Kraft- stoffeinspritzung. Der Einspritzverlauf oder ein eventuelles Vor-oder Nach- einspritzen werden von den Aktorsteuergeräten AS1, AS2 geregelt. Die Aktorsteuergeräte AS1, AS2 kontrollieren am Stromverlauf die einwandfreie Funktion der Magnetventile.

Die Zündvorrichtung des ottomotors ist als Wechselsromzündung ausge- bildet und mit einer Vorrichtung zur Bestimmung des lonenstromes kombi- niert. Fur die korrekte Zündfolge werden die Aktorsteuergeräte AS1, AS2 von dem Motorsteuergerät MS angewiesen, welche Zündkerze des sechszy- lindrigen ottomotors als nachstes zundet.

Die Zündung einer Zündkerze wird durch das jeweilige Aktorsteuergerät AS1, AS2 ausgelöst. Dabei wird das lonenstromsignal vom Aktorsteuergerät AS1, AS2 dazu genutzt, um den Zündzeitpunkt möglichst nahe nach OT zu verschieben und um ein eventuelles Klopfsignal zu detektieren. Zudem wird die ZündfunkensvondenAktorsteuergerätenAS1,AS2dreh-des zahlabhängig gesteuert. Die dazu notwendige Information tuber die Kurbel- wellendrehzahl und den Kurbelwellendrehwinkel erhalten die Aktorsteuer- geräte AS1, AS2 wiederum tuber den Datenbus DB vom Motorsteuergerät MS.

Werden durch die lonenstrommessung an einem Zylinder Zündaussetzer detektiert, wird von dem betroffenen Aktorsteuergerät AS1, AS2 die Ma- gnetventile gesperrt und damit die Kraftstoffzufuhr fOr diesen Zylinder zum Schutz eines Katalysators unterbunden.

Von dem Motorsteuergerät MS werden weitere Funktionen wie die Laster- kennung oder die Lambdaregelung ubernommen. Zudem sind Sonderfunk- tionen wie beispielsweise eine Geschwindigkeitsregelanlage und eine Dreh- zahlbegrenzung im Motorsteuergerät MS integriert. Des weiteren werden von dem dieDiagnosefunktionenübernommen.MS Das Motorsteuergerät MS und die Aktorsteuergeräte AS1, AS2 sind fOr den Ausfall einzelner Komponenten des Ottomotors mit speziellen Notlaufeigen- schaften ausgestattet. Dabei soll ein zumindest kurzfristiger Weiterbetrieb des ottomotors ermoglicht werden, oder es sollen Komponenten wie der Katalysator des Kraftfahrzeuges vor einer Beschadigung geschutzt werden.

Bei dem Ausfall eines Ventilaktors VA zur elektromagnetischen Ventilsteue- rung wird im Rahmen der Notlaufeigenschaften die Kraftstoffeinspritzung der drei Zylinder des betroffenen Zylinderkopfes unterbunden. Das Kraft- fahrzeug wird in diesem Fall lediglich von drei Zylindern angetrieben. Das Motorsteuergerät MS verfugt fur diesen Fall tuber spezielle Zündkennfelder.

FOr den Fall des Ausfalls der Datenübertragung zwischen deni Motorsteuer- gerät MS und den Aktorsteuergeräten AS1, AS2 stehen den Aktorsteuergera-

ten AS1, AS2 eigene Kennfelder für das Arbeitsspiel der Ventile, die Kraft- stoffeinspritzung und die Zündung zur Verfügung. Dazu muß die Daten- denAktorsteuergerätenAS1,AS2funktionstüchtigübertragungzw ischen sein. Zudem haben die Aktorsteuergeräte AS1, AS2 eine vom CAN-Datenbus DB unabhängige Verbindung mit den Sensoren zur Erfassung der Kurbelwel- lendrehzahl und des Kurbelwellendrehwinkels. Im Normalbetrieb des otto- motors werden die dem Motorsteuergerät MS und den Aktorsteuergeräten AS1, AS2 zugeführten Signale der Sensoren zur Erfassung der Kurbelwellen- drehzahl und des Kurbelwellendrehwinkels verglichen und synchronisiert.

Die beschrieben Verteilung der Systemfunktionen auf das Motorsteuergerät MS und der Grundfunktionen auf die Aktorsteuergeräte AS1, AS2 ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb des Ottomotors, wobei die Aktorsteuergeräte AS1, AS2 eine vorteilhafte Nähe zu den von ihnen gesteuerten Aktoren aufweisen, und die rasche übertragung von Anweisungen des Motorsteuer- gerätes an die Aktorsteuergeräte AS1, AS2 durch den Datenbus DB gewähr- leistet ist.