DE102005002387A1

DE102005002387A1 - Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Stellers

Info

Publication number: DE102005002387A1
Application number: DE102005002387A
Authority: DE
Inventors: Juergen Schiemann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-07-27

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ansteuern eines hydraulischen Stellers (30) vorgeschlagen, das eine Adaption der zur Ansteuerung erforderlichen Parameter umfasst, so dass die Güte der Ansteuerung über die gesamte Lebensdauer nahezu konstant bleibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Stellers, insbesondere eines hydraulischen Stellers zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Computerprogramm und ein Steuergerät nach den nebengeordneten Ansprüchen 28 und 30.
Anwendungshintergrund solcher hydraulischer Steller und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind elektrohydraulische Verstellsysteme, die beispielsweise zur Betätigung von Ventilen, wie der Gaswechselventile eines Brennkraftmaschine oder eines Kompressors, oder zur Betätigung von Klappen, wie beispielsweise schneller Schaltklappen im Ansaugrohr eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, oder zur Betätigung anderer Mechanismen verwendet werden. Von besonderem Interesse sind dabei hydraulische Verstellsysteme beziehungsweise Arbeitszylinder, die einen variablen Stellhub, beziehungsweise eine variable Endposition eines Verstellvorgangs ermöglichen.

In der Regel ist bei solchen Verstellsystemen eine feste Ausgangsposition vorhanden, von der ausgehend ein Verstellvorgang durchgeführt wird. Im Beispielfall der elektrohydraulischen Verstellung eines Gaswechselventils ist eine solche Ausgangsposition durch das Anliegen des Gaswechselventils in einem Ventilsitz definiert. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist dies jedoch nicht wesentlich. Es können Verstellvorgänge aus einer beliebigen Ruhelage oder Ausgangsposition heraus betrachtet werden.

Gegenstand oder Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist allgemein die Verstellung des Kolbens eines Arbeitszylinders von einer gegebenen Ausgangsposition in eine gewünschte Endposition, die von Fall zu Fall unterschiedlich sein kann. Dabei kommt es darauf an, die Endposition beziehungsweise den Verstellweg oder Hub hinreichend genau einzustellen.

Nachfolgend wird dieses Verfahren am Beispiel einer elektrohydraulischen Verstellung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine oder eines Kompressors dargestellt und formuliert. Mit einer direkten Übertragung der Begriffe, beispielsweise der Ersetzung von Ventilhub durch Stellweg oder Stellhub, Ventilhubsensor durch Stellwegsensor oder Positionssensor, Drehzahl durch Wiederholfrequenz der Betätigung eines Stellers, sowie Gaswechselventil durch Kolben eines Arbeitszylinders, beschreibt diese Darstellung auch die allgemeineren Anwendungsfälle.

Bei elektrohydraulischen nockenwellenlosen Ventilsteuerungen, wie sie z. B. aus der DE 101 27 205 und der DE 101 34 644 bekannt sind, können Hub und Steuerzeiten der Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine prinzipiell frei programmiert werden. Dadurch können das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine sowie deren spezifischer Kraftstoffverbrauch und deren Emissionsverhalten verbessert werden.

Allerdings weisen elektrohydraulische nockenwellenlose Ventilsteuerungen noch ein Optimierungspotential in Bezug auf die Steuerung des Ventilhubes auf. Die möglichen Verbesserungen liegen dabei in der Stellgenauigkeit des Ventilhubs und in dem zur Darstellung der Hubsteuerung benötigten technischen Aufwand. Dies gilt analog auch für die Steuerung von Verstell- oder Positioniervorgängen in den weiteren, eingangs genannten Systemen, für die die Erfindung verwendet werden kann.

In den nicht vorveröffentlichten Patentanmeldungen DE 102 00 500 2385 und DE 102 00 500 2384 , beide mit dem Titel "Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Arbeitszylinders", werden bereits ein grundsätzliches Lösungskonzept, sowie vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Konzepts, für die Steuerung des Hubes eines hydraulischen Stellers dargestellt. Damit wird insbesondere das grundsätzliche Problem gelöst, die Abhängigkeit des Stellvorgangs von hydraulischen Zustandsgrößen (Druck, Temperatur) sowie Gaskräften in geeigneter Weise zu beschreiben und in der Steuerungsfunktion des Hubes zu berücksichtigen. Unter Verweis auf diese Patentanmeldungen werden die darin beschriebenen Merkmale in die vorliegende Ausarbeitung einbezogen.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Weiterbildung der bereits beschriebenen Lösungen dar.

Eine besondere Herausforderung bei der Steuerung des Hubes eines hydraulischen Stellers besteht darin, die geforderte Genauigkeit der Hubsteuerung unabhängig von dem individuellen Betriebsverhalten des angesteuerten Stellers zu gewährleisten und während der gesamten Lebensdauer der Brennkraftmaschine konstant zu halten.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ansteuern eines hydraulischen Stellers mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs sowie den vorteilhaften Weiterbildungen nach den Merkmalen der abhängigen Ansprüche in einer neuen und sehr vorteilhaften Weise gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass für einen Steller mindestens ein individueller Adaptionswert vorhanden ist, und dass dieser Adaptionswert an das individuelle Verhalten des Stellers beziehungsweise an Veränderungen dieses Stellerverhaltens im Laufe der Betriebszeit angepasst, das heißt adaptiert wird, um die Genauigkeit der Hubsteuerung zu gewährleisten.

Des weiteren ist vorgesehen, dass die Ansteuerdauer (t_m1) eines ersten Steuerventils (MV1) des hydraulischen Stellers mindestens in Abhängigkeit eines Sollhubs (h_Soll) des Stellers sowie relevanter Betriebsgrößen (p_Oel, T_Oel) sowie des mindestens einen individuellen Adaptionswerts dieses Stellers berechnet wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung des Ventilhubs, nachfolgend auch als Steuerungsfunktion bezeichnet, bestimmt auf der Basis vorhandener Information zum Zustand des Hydrauliköls sowie gegebenenfalls zu weiteren Größen, die den Stellvorgang des Hubes beeinflussen, die Ansteuersignale eines hydraulischen Stellers so, dass ein aktuell gewünschter Hub des zugehörigen Gaswechselventils im Rahmen zulässiger Toleranzen eingestellt wird.

Information über den Zustand, zum Beispiel Druck und Temperatur, des Öls im Rail ist mittels kostengünstiger Standardtechnologie (Druck-/Temperatursensoren) leicht gewinnbar. Deren Verwendung in der Steuerungsfunktion des Ventilhubes ermöglicht somit eine kostengünstige Realisierung der Steuerung im Hinblick auf die benötigte Sensorik.

Der tatsächlich benötigte Umfang an Sensorik für den Ölzustand hängt im Allgemeinen von den Eigenschaften einer konkreten Ausführung des hydraulischen Stellsystems ab. Wesentliche Aspekte sind dabei unter anderem die Zeitveränderlichkeit beziehungsweise Steuerbarkeit der Zustandsgrößen des Öls. Wenn beispielsweise in einer einfachen Systemausführung keine Druckverstellung möglich ist, weil zum Beispiel der Raildruck mittels Druckbegrenzungsventil fest eingestellt ist, dann kann ein Drucksensor entfallen.

Durch die Realisierung der Steuerungsfunktion des Hubes als reine Steuerung entfällt zusätzlicher Aufwand zur Gewinnung von Information über den tatsächlich eingestellten Hub eines jeweiligen Stellvorgangs (beispielsweise mittels zeitlich hochauflösender Hubsensierung), wie sie zum Beispiel für eine Regelung benötigt würde.

Eine Realisierung der erfindungsgemäßen Steuerungsfunktion als Rechnerprogramm in einem elektronischen Steuergerät zeigt daher deutliche Vorteile im Hinblick auf den Bedarf an Speicher und Rechnerleistung.

Um die geforderte Genauigkeit der Hubsteuerung unabhängig von dem individuellen Betriebsverhalten des angesteuerten Stellers zu gewährleisten und während der gesamten Lebensdauer der Brennkraftmaschine konstant zu halten, werden erfindungsgemäß geeignete Adaptionsparameter in eine Umrechnung des Sollhubs (h_soll) in die Ansteuerzeit (t_m1) eines Steuerventils (MV1) eingeführt beziehungsweise bereits vorhandene Parameter als Adaptionsparameter geeignet gestaltet, wobei diese Adaptionsparameter allgemein in Abhängigkeit betriebspunktspezifischer Einflussgrößen, speziell Öldruck (p_Oel) und Öltemperatur (T_Oel), und/oder in Abhängigkeit des Sollhubs (h_Soll) oder einer dazu äquivalenten Größe definiert sind.

Die Adaptionsparameter werden jeweils individuell für einen einzelnen Steller berechnet und sie werden im Falle von Veränderungen des Verhaltens dieses Stellers, das heißt im Falle einer Stellerdrift, individuell angepasst respektive adaptiert, um die geforderte Genauigkeit der Hubsteuerung des Stellers zu gewährleisten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht neue und besonders vorteilhafte Ausgestaltungen einer solchen Adaption in der Weise, dass für die Adaption eines jeweiligen hydraulischen Stellers nur eine kleine Zahl von Einzelwerten, beispielsweise so genannte Driftfaktoren, benötigt werden, die – als individuelle Adaptionswerte dieses Stellers – im Falle einer Drift des Stellers adaptiert werden müssen.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Abhängigkeit eines allgemeinen Adaptionsparameters von Betriebsgrößen und/oder vom Sollhub durch eine gewisse Zahl von so genannten Driftfunktionen beschrieben, denen jeweils ein so genannter Driftfaktor als multiplikative Verstärkung zugeordnet ist. Die Abhängigkeit eines Adaptionsparameters von Betriebsgrößen und/oder dem Sollhub spiegelt sich dabei in den Driftfunktionen wider. Dem gegenüber sind die Driftfaktoren als Einzelwerte definiert, das heißt, sie weisen keine solche Abhängigkeit von Betriebsgrößen auf.

Erfindungsgemäß werden auf der Basis einer fortlaufenden Prüfung respektive Identifikation von Verhaltensänderungen eines Stellers in Bezug auf die Einstellung des Ventilhubes bei Bedarf entsprechende Veränderungen der individuell für diesen Steller abgespeicherten beziehungsweise berechneten Werte der skalaren Driftfaktoren vorgenommen, um Hubfehler infolge der Stellerdrift gering zu halten, beziehungsweise zu minimieren.

Die Driftfunktionen können hinsichtlich ihrer Abhängigkeit von den Betriebsparametern, das heißt den Einflussgrößen der Hubsteuerung, und/oder vom Sollhub, ganz oder teilweise in tabellarischer Form, das heißt mittels Kennlinien und Kennfeldern, dargestellt werden. In vorteilhaften Ausführungen sind diese Datensätze für gleichartige (baugleiche) Steller nur einmal vorhanden: Alternativ sind zur Darstellung der Driftfunktionen auch andere mathematische Beschreibungen, zum Beispiel parametrische Beschreibungen, verwendbar, wobei in vorteilhaften Ausführungen die betreffenden Parameter nicht ventilindividuell vorhanden sind.

Die veränderbaren Werte der skalaren Driftfaktoren werden individuell für die einzelnen Ventilsteller abgelegt, um einer im Allgemeinen individuell ausgeprägten Stellerdrift Rechnung zu tragen.

Ein wesentlicher Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass die Auswirkungen von Veränderungen des Stellerverhaltens beziehungsweise einer Stellerdrift auf den Hubstellvorgang und den resultierenden Ventilhub in der Ansteuerfunktion so effektiv kompensiert werden können, dass diese Lösung auch bei hohen Anforderungen an die Stellgenauigkeit und großen Veränderungen des Stellerverhaltens während des Betriebs beziehungsweise im Laufe der Zeit anwendbar ist.

Im Allgemeinen ist als weiterer Vorteil nutzbar, dass auch bei produktionsbedingt vorhandenen Exemplarstreuungen baugleicher Steller eine volle stellerindividuelle Gestaltung der in der Hubsteuerungsfunktion verwendeten Parameterfunktionen respektive Kennfelder entfällt und ein im wesentlichen einheitlicher Satz von Parameterfunktionen verwendet werden kann. Die Stellerunterschiede werden in diesem Fall bereits bei der Herstellung, zum Beispiel am Ende der Montage, mittels Adaption der stellerindividuellen skalaren Adaptionsparameter (Driftfaktoren) kompensiert.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Adaption skalarer Parameter ist eine deutliche Reduktion des Speicherplatzbedarfs und das Fehlen von Restriktionen für die im Adaptionsverfahren jeweils zu bewertenden Messpunkte-Ensembles. Eine Mischung verschiedener Betriebspunkte in diesen Ensembles ist hier problemlos möglich und sogar vorteilhaft.

Eine Realisierung der erfindungsgemäßen Steuerungsfunktion als Rechnerprogramm in einem elektronischen Steuergerät zeigt daher deutliche Vorteile im Hinblick auf den Bedarf an Rechnerleistung sowie an systemabhängig zu kalibrierenden Parametern (Applikationsdaten).

Als weitere Vorteile sind Einfachheit, Verständlichkeit und Modularität der Lösung zu nennen. Diese Faktoren resultieren maßgeblich aus dem Umstand, dass die vorgeschlagene Ausführung einer Parameteradaption als eigenständige, das heißt modulare Ergänzung zu einer einfach und effizient realisierbaren Hubsteuerungsfunktion hinzutritt, die für sich allein nur in Fällen mit vernachlässigbarer Stellerdrift anwendbar ist.

Des weiteren kann das vorgeschlagene Adaptionsverfahren der Hubsteuerung, das auf einer Anpassung von Einzelwerten (Driftfaktoren) beruht, auch vorteilhaft mit alternativen Verfahren kombiniert werden, beispielsweise einer Kennfeldadaption. Solche Verfahren sind in der ersten der eingangs zitierten, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldungen beschrieben, auf denen die vorliegende Erfindung aufbaut.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zeichnungen
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Stellers;
2 die Ansteuerung des ersten Steuerventils und die daraus resultierende Hubbewegung;
3 eine mögliche Definition des Betriebsparameters p_Oel;
4 und 5 Beispiele von Hub-Transferfunktionen;
6 das Funktionsmodul tm1_to_h;
7 das Funktionsmodul h_to_tm1;
8 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens;
9 das Funktionsmodul ber_p_Oel;
10 das Funktionsmodul ber_T_Oel;
11 eine nach dem Skalenansatz modellierte Hub-Transferfunktion;
12 eine beispielhafte Ausführung der Umrechnung h_to_tm1;
13 eine Darstellung der Streuung baugleicher Steller;
14 ein erstes Ausführungsbeispiel des Funktionsmoduls h_to_tm1 mit Adaption;
15 eine beispielhafte Ausführung der Teilberechnung ber_pöl_a für das erste Ausführungsbeispiel;
16 eine beispielhafte Ausführung der Teilberechnung ber_tm1 für das erste Ausführungsbeispiel;
18 ein Vergleich der Güte der Steuerung mit und ohne Adaption;
19 ein Beispiel lokaler Driftfunktionen;
20 eine beispielhafte Ausführung der Teilberechnung ber_tm1 für ein zweites Ausführungsbeispiel;
21 eine beispielhafte Ausführung des Blocks TM1OFFH_1 aus 20.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung eines hydraulischen Arbeitszylinders 3 als Blockschaltbild dargestellt. Der Arbeitszylinder dient hier beispielhaft zur Betätigung eines Gaswechselventils 1 eines Verbrennungsmotors oder eines Kompressors. Die erfindungsgemäße Steuerung ist jedoch, wie einleitend gesagt, nicht auf diesen beispielhaften Verwendungszweck des Arbeitszylinders beschränkt.
Das Gaswechselventil 1 kann sowohl als Einlassventil als auch als Auslassventil ausgeführt sein. Wenn das Gaswechselventil 1 geschlossen ist, liegt es auf einem Ventilsitz 2 auf.
Betätigt wird das Gaswechselventil 1 durch einen hydraulischen Arbeitszylinder 3, der die zentrale mechanisch-hydraulische Komponente eines elektrohydraulischen Stellers 30 darstellt. Im weiteren umfaßt der in 1 beispielhaft gezeigte Steller 30 ein erstes Steuerventil MV1 und ein zweites Steuerventil MV2, hydraulische Leitungen 11 sowie 19a und 19b, eine Ventilbremse 29 und ein optionales Rückschlagventil RV1. Die genannten Komponenten sind in typischen Ausführungen eines Stellers 30 in einer baulichen Einheit integriert. Bei der Beschreibung der Stellvorgänge des Stellers 30 werden neben den Eigenschaften seiner Komponenten auch die Masse eines mit dem Kolben 5 verbundenen Gaswechselventils 1 sowie die Reibungsverhältnisse in einer Führung des Ventilschafts (nicht gezeigt) mit einbezogen.
Der Arbeitszylinder 3 ist als Differentialzylinder mit einem Kolben 5 mit einseitiger Kolbenstange ausgebildet. Der Arbeitszylinder 3 kann jedoch auch mit beidseitiger Kolbenstange (nicht dargestellt) ausgeführt werden.
Der Kolben 5 hat eine größere obere Wirkfläche A_ob und eine kleinere untere Wirkfläche A_unt. Die obere Wirkfläche A_ob begrenzt einen ersten Arbeitsraum 7 des Arbeitszylinders 3. Die untere Wirkfläche A_unt begrenzt einen zweiten Arbeitsraum 9. Beide Arbeitsräume 7 und 9 werden von einer Speiseleitung 11, welche sich aus den Abschnitten 11a, 11b und 11c zusammensetzt, mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid, wie zum Beispiel Hydrauliköl, versorgt. Zu diesem Zweck ist der Arbeitszylinder 3 hochdruckseitig über die Speiseleitung 11 und ein darin verbautes erstes Rückschlagventil RV1 mit einem Hochdruckspeicher 13 hydraulisch verbunden, der die hydraulische Energie für den Stellvorgang bereitstellt.
In dem Abschnitt 11b der Speiseleitung 11, welcher den zweiten Arbeitsraum 9 und den ersten Arbeitsraum 7 verbindet, ist ein erstes Steuerventil MV1 angeordnet. In dem in 1 dargestellten Schaltzustand ist es geschlossen und stromlos.
Das Hydraulikfluid im ersten Arbeitsraum 7 kann über eine im Abschnitt 19c drucklose oder mit niedrigem Standdruck beaufschlagte Rücklaufleitung 19, welche sich aus den Abschnitten 19a, 19b und 19c zusammensetzt, abgeführt werden. In der Rücklaufleitung 19 ist ein zweites Steuerventil MV2 angeordnet, welches in 1 geöffnet dargestellt ist. Das zweite Steuerventil MV2 ist vorteilhafterweise stromlos geöffnet.
Im zweiten Arbeitsraum 9 kann eine Schließfeder 27 vorgesehen sein, die das Gaswechselventil 1 bei drucklosem Arbeitszylinder 3 in die Schließstellung, das heißt in Anlage an den Ventilsitz 2, bringt beziehungsweise in dieser Stellung hält.
In einer ebenfalls vorteilhaften alternativen Ausführung (in 1 nicht gezeigt) kann die Schließfeder 27 auch so ausgelegt werden, dass sie die schließende Kraft allein aufbringt und beim Öffnungsvorgang einen entsprechend hohen Betrag an potentieller Energie aufnimmt. In diesem Fall entfallen die hydraulische Verbindung 11c und die Funktion des zweiten Arbeitsraums 9, das heißt, die Beaufschlagung der unteren Wirkfläche A_unt der Kolbens 5 mit dem Druck des Hochdruckspeichers 13. Der hydraulische Arbeitszylinder 3 ist in diesem Fall also als einfach wirkender Arbeitszylinder ausgebildet. In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführung wird die Feder 27 progressiv ausgelegt, das heißt mit einer über dem Stellweg des Kolbens 5 anwachsenden Federkraft.
Es ist ebenfalls vorteilhaft, die Möglichkeiten der hydraulischen und mechanischen Krafterzeugung, wie vorangehend beschrieben, zu kombinieren, um die schließende Kraft des hydraulischen Stellers bereitzustellen.
Es ist des weiteren möglich und vorteilhaft, den Kolben 5 so auszugestalten, dass sich die Wirkfläche A_ob über dem Weg des Kolbens mit mindestens einer Abstufung verändert, insbesondere kleiner wird. Beispielsweise kann der Kolben 5 zweiteilig gestuft ausgeführt werden (nicht gezeigt), wobei eine erste Stufe, die sich nur auf einem ersten Wegabschnitt beim Öffnen des Gaswechselventils 1 mitbewegt, eine zusätzliche Wirkfläche für den Druck im ersten Arbeitsraum 7 bereitstellt. In dieser Ausführung des hydraulischen Stellers ist also die obere Wirkfläche A_ob und damit die Öffnungskraft des Stellers 30 während eines ersten Wegabschnitts beim Öffnen des Gaswechselventils 1 vergrößert, mit dem Vorteil, dass das Gaswechselventil 1 gegen höhere Gaskräfte und auch schneller geöffnet werden kann.
Weitere, hier nicht im einzelnen genannte Ausgestaltungen des Arbeitszylinders 3 beziehungsweise Stellers 30 sind möglich und in gleicher Weise geeignet für die Anwendung des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens.
Der Hochdruckspeicher 13 wird über eine Hochdruckpumpe 17 mit unter hohem Druck stehendem Hydraulikfluid (das hier synonym auch als Öl bezeichnet wird) versorgt. In dem Abschnitt 11a der Speiseleitung, welche den Hochdruckspeicher 13 mit dem zweiten Arbeitsraum 9 verbindet, ist ein erstes Rückschlagventil RV1 vorgesehen, so dass ein Rückströmen von Hydraulikfluid aus dem zweiten Arbeitsraum 9 in den Hochdruckspeicher 13 verhindert wird.
Zwischen dem ersten Arbeitsraum 7 und dem zweiten Steuerventil MV2 ist eine hydraulische Bremseinrichtung 29 vorgesehen. Diese hydraulische Bremseinrichtung 29 arbeitet wie folgt: Wenn sich der Kolben 5 nach oben bewegt und infolgedessen das Volumen des ersten Arbeitsraums 7 verkleinert wird, strömt das Hydraulikfluid aus dem ersten Arbeitsraum 7 durch den Abschnitt 19a der Rücklaufleitung 19 ab, so lange bis die Oberkante des Kolbens 5 den Abschnitt 19a der Rücklaufleitung 19 verschließt. Danach kann das Hydraulikfluid aus dem ersten Arbeitsraum 7 nur noch über die hydraulische Bremseinrichtung 29, welche im Wesentlichen aus einer Drossel besteht, abfließen, da die Verbindung zur hydraulischen Bremseinrichtung 29 am oberen Ende des Arbeitsraums 7 angeordnet ist. Durch den im Vergleich zu dem Strömungswiderstand des Abschnitts 19a der Rücklaufleitung erhöhten Strömungswiderstand der hydraulischen Bremseinrichtung 29 wird der Kolben 5 abgebremst, bevor das Gaswechselventil 1 auf dem Ventilsitz 2 aufliegt.
Im Hochdruckspeicher 13 sind Temperatursensoren T_rail und Drucksensoren p_rail angeordnet, welche über Signalleitungen mit einem Steuergerät 31 verbunden sind. Die Hochdruckpumpe 17, das erste Steuerventil MV1 und das zweite Steuerventil MV2 sind ebenfalls über Signalleitungen mit dem Steuergerät 31 verbunden und werden von diesem angesteuert. Die Signalleitungen sind in 1 als gestrichelte Linien dargestellt.
Die hydraulische Bremseinrichtung 29 kann, wie in 1 durch eine Signalleitung angedeutet, als aktive Bremseinrichtung ausgebildet sein und über die Signalleitung vom Steuergerät 31 bei Bedarf angesteuert werden. Auch kann der Druck P_rail des Hochdruckspeicher 13 in Abhängigkeit der gewünschten Stellbewegung oder Öffnungskraft des Gaswechselventils 1 mittels einer entsprechenden Ansteuerung der Hochdruckpumpe 17 geregelt werden.
Wenn, wie in 1 dargestellt, das erste Steuerventil MV1 geschlossen und das zweite Steuerventil MV2 geöffnet ist, bewirkt der Druck p_udr im zweiten Arbeitsraum 9, dass sich das Gaswechselventil 1 entgegen der Richtung des Pfeils 15 bewegt und somit geschlossen wird.
Die dazu erforderliche Kraft wird dadurch bereitgestellt, dass der zweite Arbeitsraum 9 mit unter hohem Druck stehendem Hydraulikfluid von der Speiseleitung 11 versorgt wird, während der Druck p_odr im ersten Arbeitsraum 7 aufgrund der hydraulischen Verbindung zur Rücklaufleitung 19 schnell abfällt und sich letztlich dem sehr niedrigen Druck p_R1 im Abschnitt 19c der Rücklaufleitung angleicht.
Zum Öffnen des Gaswechselventils 1 wird das zweite Steuerventil MV2 geschlossen und anschließend das erste Steuerventil MV1 geöffnet. Dadurch findet ein Druckausgleich zwischen dem ersten Arbeitsraum 7 und dem zweiten Arbeitsraum 9 statt. Infolge dessen öffnet das Gaswechselventil 1, weil die vom ersten Arbeitsraum 7 mit Druck beaufschlagte Stirnfläche A_ob des Kolbens 5 größer ist als die vom zweiten Arbeitsraum 9 mit Druck beaufschlagte Ringfläche A_unt des Kolbens 5.
Für die Steuerung des Öffnens des Gaswechselventils 1 und speziell des resultierenden Ventilhubs ist somit die Ansteuerung des ersten Steuerventils MV1 in zweierlei Hinsicht von großer Bedeutung: Erstens wird mit dem Öffnen des ersten Steuerventils MV1 der Beginn der Öffnungsbewegung des Gaswechselventils 1 festgelegt, und zweitens hat die Dauer der Ansteuerung – nachfolgend als Ansteuerdauer t_m1 bezeichnet – maßgeblichen Einfluss auf den Hub des Gaswechselventils 1. Die Ansteuerdauer t_m1 legt fest, wie lange das erste Steuerventils MV1 geöffnet bleibt, woraus sich die Menge des vom Hochdruckspeicher 13 in den ersten Arbeitsraum 7 zufließenden Öls ergibt, die wiederum unmittelbar den Ventilhub bestimmt. Indem also das erste Steuerventil 1 zum richtigen Zeitpunkt wieder geschlossen wird, stellt sich der gewünschte Ventilhub des Gaswechselventils 1 ein.
Wenn das Gaswechselventil 1 wieder geschlossen werden soll, wird das zweite Steuerventil MV2 geöffnet, so dass der Druck p_odr im ersten Arbeitsraum 7 zusammenbricht und die vom zweiten Arbeitsraum 9 auf den Kolben 5 ausgeübte hydraulische Kraft das Gaswechselventil 1 schließt.
Das nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die zuvor im Sinne eines Beispiels beschriebene Systemausführung beschränkt. Zum Beispiel können auch Piezoventile anstelle magnetischer Schaltventile und/oder Proportional- statt Schaltventile verwendet werden. Auch sind Mehrwegeventile anstelle von 2/2-Wege-Ventilen möglich. Beispielsweise ist es auch möglich, das erste Steuerventil MV1 und das zweite Steuerventil MV2 als Funktionsteile eines einzigen Steuerventils auszuführen, wobei dieses Steuerventil mehr als zwei Positionen einstellen kann.
In einer weiteren möglichen Ausführung können das erste Steuerventil MV1, oder auch ein kombiniertes Steuerventil (MV1, MV2), auch mittels hydraulischer Druckkraft betätigt werden, wobei weitere Steuerventile, beispielsweise elektrohydraulische Servoventile, zum Einsatz kommen. In diesem Fall wird das erfindungsgemäße Verfahren der Hubsteuerung dazu verwendet, die Ansteuerung eines Servoventils, das zum Schließen des Steuerventils MV1 und damit zur Dosierung des beim Verstellvorgang zufließenden Hydrauliköls dient, so zu bestimmen, dass eine gewünschte Verstellung des Kolbens 5 beziehungsweise ein gewünschter Hub des Gaswechselventils 1 herbeigeführt wird.
Die Druckversorgung kann auch fest anstatt verstellbar sein. Das Rückschlagventil RV1 kann auch fehlen. Im hydraulischen Schaltkreis können auch weitere hier nicht gezeigte Komponenten vorhanden sein, zum Beispiel eine Verbindung des ersten Arbeitsraums 7 des Arbeitszylinders 3 mit dem Hochdruckspeicher 13 über ein weiteres Rückschlagventil.
Der Umfang der Sensoren kann gegenüber dem in 1 dargestellten Beispiel eingeschränkt oder auch erweitert sein. So kann es zum Beispiel mehrere Drucksensoren geben, die vorzugsweise verteilt an verschiedenen Stellen des Hochdruckspeichers 13, aber auch direkt eingangs der einzelnen Arbeitszylinder 3, angebracht sein können. Eine Erfassung der Öltemperatur kann auch – alternativ oder zusätzlich zu dem in 1 angezeigten Ort – am hochdruckseitigen Eingang oder in den Arbeitsräumen 7 und 9 einzelner Arbeitszylinder 3 vorgesehen werden.
Des Weiteren können zusätzliche Sensoren für die Temperatur von Strukturmaterialien, wie zum Beispiel Zylinderkopf, Arbeitszylinder-, Steller- oder Magnetventilgehäuse, oder für die Spulentemperatur von Magnetventilen, und/oder ein Sensor zur Erfassung der Ölviskosität vorhanden sein. Insbesondere kann auch ein Hubsensor vorgesehen sein (in 1 nicht gezeigt), der den Stellweg oder Hub eines elektrohydraulischen Stellers 30 beziehungsweise seines zugehörigen Kolbens 5 bestimmt. Entsprechende, mit den genannten Sensoren gewonnene Information kann zur Verbesserung der Steuerungsgenauigkeit der Hubsteuerung in das erfindungsgemäße Verfahren einbezogen werden.
In typischen und vorteilhaften Ausführungen eines Stellers 30 sind dessen in 1 gezeigte Komponenten in einer baulichen Einheit integriert. In erweiterten Ausführungen kann diese integrierte Einheit auch einen Hubsensor und/oder weitere Sensoren und/oder entsprechende Teile der Steuerungselektronik umfassen, die in 1 durch das Steuergerät 31 repräsentiert ist.
Insbesondere kann also das Steuergerät 31 aus mehreren separaten Teilen respektive Elektronikmodulen bestehen (nicht dargestellt), die durch elektrische Leitungen beziehungsweise Kommunikationskanäle miteinander verbunden sind und die – ganz oder teilweise – an einzelnen Stellern 30 angebaut oder auf diese Steller 30 aufgesteckt sein können.
Das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Steuerung eines Stellvorgangs eines hydraulischen Arbeitszylinders 3 beziehungsweise eines elektrohydraulischen Stellers 30, das anhand des Ausführungsbeispiels von 1 erläutert wird, ist in direkter Übertragung in allen hier genannten, sowie in weiteren, durch Verallgemeinerung ableitbaren Systemauslegungen anwendbar. Es ist insbesondere unabhängig vom Verwendungszweck des hydraulischen Arbeitszylinders 3.
Bei der elektrohydraulischen Steuerung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine sind je Zylinder mindestens ein hydraulischer Steller 30 für das oder die Einlassventile und/oder ein hydraulischer Steller 30 für das oder die Auslassventile erforderlich beziehungsweise vorhanden. Dies bedeutet unter anderem, dass an den Hochdruckspeicher 13 im allgemeinen mehrere Steller 30 angeschlossen sind, von denen in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einer, einschließlich des zugehörigen Gaswechselventils 1, dargestellt ist.
Für jedes solches System beziehungsweise für jeden einzelnen hydraulischen Steller 30 stellt sich die prinzipiell gleichartige Aufgabe einer geeigneten Bestimmung der jeweiligen hubbestimmenden Ansteuergröße bei jeweils vorgegebenem Sollhub und bei jeweils aktuell vorliegenden Werten der wesentlichen Einflussgrößen des Stellvorgangs, wie zum Beispiel des Drucks und der Temperatur des Hydraulikfluids.
In 2 sind die Ansteuerung der Steuerventile MV1 und MV2 über der Zeit t zusammen mit der daraus resultierenden Bewegung des Gaswechselventils 1 und des Kolbens 5 des zugehörigen Arbeitszylinders 3 aufgetragen. Die Linie 33 zeigt die Ventilbewegung über der Zeit bis zum Ende der Ansteuerung des Magnetventils MV2. Der resultierende Hub h des Gaswechselventils 1 ergibt sich dabei aus der Ansteuerung des ersten Steuerventils MV1 mit der Ansteuerzeit t_m1.
Der nach einem kurzen Einschwingvorgang vorliegende Stationärhub des Gaswechselventils 1 (siehe 2) definiert beispielhaft die in der Hubsteuerung betrachtete Steuergröße h. Andere Definitionen, beispielsweise unter Einbeziehung charakteristischer Werte des Hubs während des Öffnungsvorgangs, wie des maximalen Hubs, sind ebenfalls möglich. Bei der Steuerung des Hubes wird für die Steuergröße h ein gewünschter Wert oder Sollwert h_Soll vorgegeben, beispielsweise in Abhängigkeit der vom Fahrer gewünschten Leistung und der aktuellen Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine.
Der Bewegungsverlauf und der resultierende Hub h des Gaswechselventils 1 hängen bei fester Ansteuerzeit t_m1 unter anderem ab vom Druck und der Temperatur des dem hydraulischen Arbeitszylinder 3 zufließenden Öls. Diese Abhängigkeit wird als "Betriebspunktabhängigkeit" des Zusammenhangs zwischen Ansteuerzeit t_m1 und Hub h bezeichnet.
Der funktionale Zusammenhang h(t_m1) zwischen Hub h und Ansteuerdauer t_m1 wird im Folgenden als "Hubtransferfunktion" und deren Umkehrfunktion t_m1(h) als "inverse Hubtransferfunktion" bezeichnet. Beide hängen vom Betriebspunkt des hydraulischen Arbeitszylinders 3, insbesondere von den hydraulischen Zustandsgrößen Druck und Temperatur, ab.
Eine geeignete funktionale Beschreibung der Abhängigkeit vom Betriebspunkt für die inverse Hubtransferfunktion t_m1(h), das heißt für die Berechnung der Ansteuerzeit t_m1, bildet den Kern einer erfindungsgemäßen Hubsteuerung. Die analoge Betrachtung für die Hubtransferfunktion selbst führt auf ein erfindungsgemäßes Verfahren für die Berechnung des Hubes h.
Die angestrebten Vorteile werden durch eine möglichst einfache Darstellung der Betriebspunktabhängigkeit erzielt, bei der der Betriebspunkt durch ortsunabhängige und zeitunabhängige (effektive) Einflussgrößen beschrieben wird. Ausgehend von zeitabhängigen und gegebenenfalls auch ortsabhängigen physikalischen Einflussgrößen werden diese effektiven Einflussgrößen beispielsweise als Mittelwerte oder als charakteristische Einzelwerte, wie zum Beispiel Anfangswerte, definiert.
Erfindungsgemäß wird beispielsweise die Abhängigkeit von den Zustandsgrößen des Öls durch entsprechende skalare Einflussgrößen, das heißt Einzelwerte, p_Oel und T_Oel beschrieben, die – in der oben genannten Weise – geeignet zu definieren sind. Dies ist in 3 für den Öldruck p_Oel veranschaulicht.
Der für einen Öffnungsvorgang eines Arbeitszylinders 3 maßgebliche effektive Öldruck p_Oel wird in diesem Beispiel örtlich auf diejenige Stelle am Hochdruckspeicher 13 bezogen, an der die Speiseleitung 11 angeschlossen ist, und zeitlich als "Mittelwert" des Drucks an dieser Stelle über ein geeignetes Zeitintervall bestimmt. Als Alternative der örtlichen Bestimmung des Drucks p_Oel kann auch die Zulauf stelle zum zweiten Arbeitsraum 9 herangezogen werden, was ebenfalls in 3 angezeigt ist. Als einfache Alternative der zeitlichen Bestimmung kann auch ein Momentanwert des Drucks, beispielsweise kurz vor dem Beginn t_ob der Hubbewegung, verwendet werden (in 3 nicht gezeigt).
Zur näherungsweisen Bestimmung von p_Oel wird eine Erfassungsgröße p_rail, die den Druck im Hochdruckspeicher 13 charakterisiert, herangezogen. Wenn p_rail an einem zum betreffenden Steller hinreichend nahe gelegenen Ort am Hochdruckspeicher 13 erfasst wird, kann der örtliche Unterschied gegebenenfalls vernachlässigt werden, was in 3 angedeutet ist. Dies bedeutet, dass p_Oel in diesem Fall als zeitlicher Mittelwert, oder alternativ auch als Momentanwert, von p_rail darstellbar ist.
Der über einen Offnungsvorgang gemittelte effektive Öldruck p_Oel ist in der Regel kleiner als der Anfangswert des Drucks zu Beginn der Bewegung, da der Arbeitszylinder 3 beim Öffnen des Gaswechselventils 1 Öl aus dem Hochdruckspeicher 13 entnimmt. Wegen der Kompressibilität des Öls bewirkt dies, abhängig vom Volumen beziehungsweise der Geometrie des Speichers 13, einen mehr oder weniger deutlichen Druckeinbruch. Die mittlere Druckabsenkung hängt dabei insbesondere auch vom Hub h des geöffneten Gaswechselventils 1 ab. Neben der Entnahme von Öl durch den betrachteten Stellvorgang selbst können aber auch zeitlich naheliegende oder überlappende Stellvorgänge weiterer hydraulischer Arbeitszylinder, die zu anderen, nicht dargestellten Gaswechselventilen 1 gehören, den betrachteten Stellvorgang durch die von ihnen verursachten Druckpulsationen und/oder durch eine insgesamt stärkere Absenkung des Raildrucks p_rail beeinflussen. Ein solcher Einfluss kann durch eine Definiton von p_Oel berücksichtigt werden, die einer geeignet gewählten zeitlichen Mittelung des Drucks p_rail entspricht. Eine entsprechende Definition ist beispielhaft in 3 angedeutet.
Im Hinblick auf die verschiedenen Einflüsse beziehungsweise Effekte, die für die Berechnung des hubbestimmenden Öldrucks p_Oel relevant sein können, kann die Bestimmung von p_Oel in vorteilhafter Weise wie folgt gestaltet werden: Auf der Basis von Messwerten p_rail wird zunächst ein Grundwert berechnet, der beispielsweise einen mittleren Druck im Hochdruckspeicher 13, oder in einem Teil dieses Speichers, zumindest näherungsweise repräsentiert. Zu diesem Grundwert werden additiv verschiedene Korrekturwerte hinzugefügt, soweit dies zur Erreichung der geforderten Genauigkeit der Hubsteuerung nötig ist.
Die Korrekturwerte werden dabei spezifisch für einzelne Einflüsse bestimmt, die zu Abweichungen des Öldrucks p_Oel vom genannten Grundwert führen. Der bereits genannte Einfluß gleichzeitiger oder zeitlich überlappender Stellvorgänge kann somit durch eine spezifische Korrektur (Überlagerungskorrektur) berücksichtigt werden. Weitere Korrekturwerte können beispielsweise zur Beschreibung eines Druckabfalls (Strömungsverlust), oder zur Beschreibung der Auswirkung von Längsschwingungen (Druckwellen) im Hochdruckspeicher 13 gebildet werden.
Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, für eine Berechnung des Druckparameters p_Oel nur einen einzelnen Erfassungswert p_rail zu verwenden und auf Mittelwertbildungen zu verzichten.
Analog zu p_Oel wird eine geeignete Größe T_Oel definiert und bestimmt, um den Einfluss der Öltemperatur in der Hubtransferfunktion zu beschreiben. Im einfachsten Falle kann bereits ein aktueller Messwert T_rail, der an einer Messstelle am Hochdruckspeicher 13 erfasst wird, als Schätzwert für T_Oel dienen. Aufwändigere und potentiell bessere Definitionen und Berechnungsverfahren für T_Oel sind denkbar, beispielsweise unter Einbeziehung weiterer gemessener Temperaturwerte wie der Motortemperatur T_Mot der Brennkraftmaschine.
Bei entsprechend gewählten Definitionen der Größen p_Oel und T_Oel ergibt sich eine Abhängigkeit der Hubtransferfunktion h(tm1) von diesen Größen wie in den 4 und 5 beispielhaft gezeigt ist. In 4 ist die Abhängigkeit der Hubtransferfunktion vom Druck p_Oel bei konstanter Temperatur T_Oel und in 5 die Abhängigkeit von der Einflussgröße T_Oel bei konstantem Druck p_Oel dargestellt, wobei jeweils drei Stützstellen für die variierte Zustandsgröße ausgewählt sind.
Mit beliebigen Werten für p_Oel und T_Oel ergibt sich allgemein eine kontinuierliche Funktionsschar von Hubtransferfunktionen h(t_m1) in Abhängigkeit der Einflussgrößen.
Dieser Zusammenhang sei wie folgt geschrieben: h = fhub(tm1; TOel, pOel, Ex) (1)
Neben den Betriebsparametern T_Oel und p_Oel werden gegebenenfalls noch weitere Einflussgrößen berücksichtigt, die in Gleichung (1) durch ein zusätzliches Argument E_x repräsentiert werden. Für den allgemeinen Zusammenhang f_hub wird ebenfalls der Begriff "Hubtransferfunktion" verwendet.
Als Beispiele für weitere Einflüsse seien zusätzliche Temperaturparameter, beispielsweise die Temperatur von Magnetventilen, genannt, oder auch Gaskräfte, die auf ein Gaswechselventil 1 während des hubbestimmenden Stellvorgangs wirken. Solche Gaskräfte resultieren zum Beispiel aus einem hohen Zylinderinnendruck p_zyl zum Zeitpunkt des Öffnens des Gaswechselventil 1. In diesem Fall kann beispielsweise p_zyl als weiterer skalarer Einflussparameter in einer erfindungsgemäßen Beschreibung der Hubtransferfunktion h(t_m1) nach Gleichung (1) verwendet werden.
Eine algorithmische Darstellung des Zusammenhangs (1) wie weiter unten beschrieben kann beispielsweise als ein Funktionsmodul "tm1_to_h" in der Steuerungseinheit realisiert werden. Ein solches Modul ist in 6 dargestellt. Es repräsentiert eine erfindungsgemäße Berechnungsfunktion zur Bestimmung des aus gegebenen Werten der Ansteuergröße t_m1, der Einflussgrößen p_Oel und T_Oel sowie gegebenfalls weiterer Einflussgrößen E_x resultierenden Hubs oder "Isthubs" h = h_Ist.
Das Symbol E_x wird hier, wie bereits bei Gleichung (1) sowie in nachfolgenden Fällen, zur Bezeichnung weiterer Einflussgrößen verwendet, wobei diese Größen von Fall zu Fall unterschiedlich sein können, auch bei mehrfacher Verwendung des Symbols innerhalb eines Diagramms.
Die genannte Berechnungsfunktion kann zum Beispiel für Überwachungszwecke des Ventilhubes eingesetzt werden.
Für die Steuerung des Hubes h, das heißt für das Einstellen eines jeweils für einen Stellvorgang gewünschten Sollhubes h_Soll, wird die Berechnung des zu (1) inversen funktionalen Zusammenhangs tm1 = ftm1(h; TOel, pOel, Ex) (2)mit h = hSoll benötigt. Diese Funktion ist die "inverse Hubtransferfunktion" oder „Stellgrößen-Transferfunktion" f_tm1. Wiederum steht E_x für gegebenenfalls vorhandene und berücksichtigte weitere Einflussgrößen.
Nach einer erfindungsgemäßen Realisierung der Hubsteuerung ist somit in dem Steuergerät eine algorithmische Darstellung des Zusammenhangs (2) zum Beispiel als Rechenprogramm vorhanden. Ein solches erfindungsgemäßes Rechenprogramm beziehungsweise Funktionsmodul "h_to_tm1" der Steuerungseinheit ist in 7 dargestellt. Es bestimmt aus gegebenen Werten des Sollhubs h_Soll der Einflussgrößen p_Oel und T_Oel sowie gegebenfalls weiterer Einflussgrößen E_x die resultierende Ansteuerzeit t_m1.
Vor jeder Ansteuerung eines Ventilstellers führt das Funktionsmodul tm1_to_h eine Berechnung aus, bei der als Eingangsgrößen der aktuell gewünschte Sollhub h_Soll sowie Schätzwerte für die zum Zeitpunkt des Stellvorgangs vorliegenden effektiven Einflussgrößen, wie zum Beispiel T_Oel und p_Oel, verwendet werden. Durch diese Einflussgrößen werden direkt oder mittelbar alle wesentlichen Einflüsse des hubbestimmenden Stellvorgangs beziehungsweise die in diesem Stellvorgang wirksam werdenden Kräfte berücksichtigt.
Vom Ölzustand abhängige hydraulische Kräfte und Reibungskräfte des Stellsystems werden ebenso wie die auf hydraulische Steuerventile, wie das Magnetventil MV1, wirkenden Kräfte, erfindungsgemäß dadurch berücksichtigt, dass die Umrechnung in geeigneter Weise in Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters p_Oel (effektiver Öldruck) und/oder T_Oel (effektive Öltemperatur) oder dazu äquivalenter Information erfolgt. Anstelle oder zusätzlich zu T_Oel kann, wie bereits gesagt, auch ein Maß η_Oel für die Viskosität des Hydrauliköls verwendet werden. Bei Bedarf werden weitere Temperaturparameter und andere Einflussgrößen berücksichtigt.
Für die Bestimmung aktueller Werte beziehungsweise Schätzwerte der Einflussgrößen sind erfindungsgemäß Funktionsmodule im Steuergerät 31 vorhanden, darunter ein Modul "ber_p_Oel" wie in 8 dargestellt.
In der 8 ist die auf den Signalfluss bezogene Verschaltung der Berechnungsfunktionen ber_p_Oel und ber_T_Oel der Einflussgrößen p_Oel und T_Oel mit der zentralen Umrechnungsfunktion h_to_tm1 der Hubsteuerung als Blockdiagramm dargestellt. Entsprechend Gleichung (2) werden der Sollwert h_Soll des Hubs, die Einflussgrößen p_Oel und T_Oel sowie gegebenfalls weitere Einflussgrößen E_x als Eingangsgrößen in die Berechnung h_to_tm1 hineingeführt. Darüber hinaus wird ein Ventilindex v an die zentrale Umrechnungsfunktion übermittelt, dessen Wert angibt, für welches Gaswechselventil 1 beziehungsweise für welchen Steller 30 die jeweilige Berechnung durchgeführt wird. Der Ventilindex v kann auch unter den weiteren Eingangsgrößen E_x der Module ber_p_Oel und ber_T_Oel auftreten. Des weiteren ist auch die Anbindung eines Funktionsmoduls "Parameteradaption" gezeigt, das in erfindungsgemäßer Weise einer Anpassung der zentralen Umrechnungsfunktion an Veränderungen der Eigenschaften des Stellers 30 im Betrieb dient.
Der gemäß 8 für einen jeweiligen Stellvorgang berechnete Wert der Ansteuerzeit t_m1 wird an eine zuständige Ausgabeeinheit ausgegeben, die in der geforderten Weise die elektrische Ansteuerung des zugehörigen Magnetventils MV1 des betreffenden Ventilstellers 30 vornimmt.
Die in 8 auftretenden Module "ber_p_Oel", "ber_T_Oel" und "Parameteradaption" werden nachfolgend im Detail erläutert.
In 9 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Funktionsmoduls ber_p_oel dargestellt. Dabei ist der für die Größe p_Oel einzusetzende Wert ein Schätzwert für einen erst später – zum Zeitpunkt des Stellvorgangs – vorliegenden effektiven Druck p_Oel des Öls, der für den betrachteten Stellvorgang bestimmend ist.
Das Modul ber_p_Oel schätzt diesen hubbestimmenden Druck p_Oel auf Basis vorhandener Information über den Druck im Hochdruckspeicher 13, zum Beispiel aus Messwerten p_rail des am Hochdruckspeicher 13 verbauten Drucksensors, und gegebenenfalls weiterer Information über die zeitliche Veränderung des Raildrucks zwischen dem Zeitpunkt der Berechnung von p_Oel beziehungsweise der letzten Erfassung von p_rail und dem Zeitpunkt des Stellvorgangs des Gaswechselventils 1, für den diese Berechnung durchgeführt wird. Die weitere Information wird durch den Eingang E_x repräsentiert. Um eine solche zeitliche Prädiktion oder auch eine zeitliche Mittelung von Messwerten in der Berechnung von p_Oel darzustellen, können beispielsweise wie in 9 angedeutet, entsprechende Zeitpunkte t_mess, an denen die verwendeten Messwerte p_rail erfasst werden, oder alternativ entsprechende Kurbelwinkel ϕ_KW,mess, als weitere Eingangsgrößen des Moduls ber_p_Oel auftreten, sowie auch beispielsweise der Zeitpunkt t_ob beziehungsweise der Kurbelwinkel ϕ_KW,ob für den Beginn der Hubbewegung. Die Zeiten können dabei auch als Zeitdifferenzen in Bezug auf einen Referenzzeitpunkt, wie beispielsweise den Zeitpunkt einer aktuellen Berechnung der Steuerungsfunktion des Hubs, verstanden werden. Wenn Kurbelwinkel ϕ_KW,mess und/oder ϕ_KW,ob verwendet werden, umfassen die mit E_x bezeichneten weiteren Eingangsgrößen in der Regel auch die Drehzahl n_mot der Brennkraftmaschine, an der der Steller 30 verbaut ist. Analoges gilt auch für den Einsatz des Stellers 30 an einem Kompressor oder für weitere mögliche Einsatzzwecke. Bei Mittelungen oder Filterungen von Größen innerhalb des Moduls ber_p_Oel und/oder bei einer Verwendung zeitabhängiger physikalischer Modelle können des weiteren Gedächtnisvariablen M_x auftreten, die typischerweise bei jeder Durchführung der Berechnung ber_p_Oel gelesen und aktualisiert werden, wie ebenfalls in 9 angezeigt ist.
Unter den weitere Eingangsgrößen E_x des Moduls ber_p_Oel kann zum Beispiel auch Information über die Ansteuerung oder die aktuelle Einstellung einer verstellbaren Hochdruckpumpe 17 und/oder Information über mit dem betrachteten Stellvorgang zeitlich überlappende Stellvorgänge von weiteren, an einem Hochdruckspeicher 13 angeschlossenen Arbeitszylindern 3 enthalten sein, um in einem entsprechend aufwändigen Algorithmus einen guten Schätzwert für p_Oel berechnen zu können.
In einer einfachen, beispielhaften Realisierung verarbeitet das Modul ber_p_Oel schritthaltend mit einer zeitlich äquidistanten Abtastung des Signals eines Druckgebers am Hochdruckspeicher 13 die dabei zu den Zeitpunkten t = t_mess<i> erfassten Druckmesswerte p_rail = p_rail<i>, i = 1, 2, ... mittels einer Tiefpassfilterung, die fortlaufend einen Filterwert pOel = tiefpass (prail <i>) (3)aus den Messwerten bestimmt. Die Filterfunktion kann beispielsweise als regelungstechnisches PT1-Glied mit geeigneter Zeitkonstante gewählt sein.
Zur Bestimmung des maßgeblichen Werts der Einflussgröße T_Oel im Hinblick auf einen jeweils auszuführenden Hubstellvorgang ist ein weiteres Funktionsmodul ber_T_Oel in dem Steuergerät 31 vorhanden, das beispielhaft in 10 dargestellt ist.
In der gezeigten Ausführung berechnet das Modul die Modellgröße T_Oel auf Basis einer Erfassungsgröße T_rail, die die Temperatur des Hochdruckspeichers 13 charakterisiert, sowie gegebenenfalls weiterer Information wie der Motortemperatur T_mot. Weitere Eingangsgrößen werden wieder durch einen Eingang E_x repräsentiert. Analog zu 9 können auch Gedächtnisvariablen M_x auftreten.
Eine einfachste Ausführung der Funktion ber_T_Oel gibt beispielsweise einen aktuellen Messwert T_rail gemäß TOel = Trail (4)unmittelbar an die nachfolgende Umrechnungsfunktion weiter, wobei die Erfassung der Geberwerte T_rail häufig genug erfolgt, um der – vergleichsweise langsamen – Veränderung der Temperatur T_rail Rechnung zu tragen. In typischen Ausführungen kann dabei der einzelne Erfassungswert noch plausibilisiert und bei störungsbedingten "Ausreißern" auf einen Ersatzwert umgeschaltet werden, was an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt werden soll.
Als ein wichtiger Teil der erfindungsgemäßen Hubsteuerung ist schließlich noch ein beispielhafter Algorithmus für die Umrechnung des Sollhubs h_Soll in die Ansteuerzeit t_m1 gemäß Gleichung (2) anzugeben, was nachfolgend geschieht. Ein entsprechender Algorithmus wird beispielsweise als Rechenprogramm in dem Steuergerät 31 umgesetzt und stellt als solches eine Ausführung des Moduls h_to_tm1 (siehe 7) dar.
Als vorteilhafte algorithmische Darstellungen der inversen Hubtransferfunktion (Stellgrößen-Transferfunktion) gemäß Gleichung (2) oder der Hubtransferfunktion gemäß Gleichung (1) eignen sich allgemein so genannte parametrische Darstellungen oder Parameter-Funktionen, das heißt Berechnungsformeln auf Basis einer Anzahl vorgegebener (elementarer) Funktionsterme und einer Anzahl von Parametern, die als Skalierungsparameter oder Koeffizienten auftreten. Eine solche Beschreibung wird im Folgenden zunächst für die Hubtransferfunktion f_hub gemäß Gleichung (1) angegeben.
Für die Funktion f_hub kann beispielsweise in geeigneten Fällen eine parametrische Darstellung mittels Skalenansatz Verwendung finden. Ein solcher Beschreibungsansatz kann zum Beispiel als Lösung einer Bewegungsgleichung abgeleitet werden, die den Hubvorgang des Gaswechselventils 1 hinreichend gut beschreibt, sofern mögliche Elastizitätsschwingungen nur schwach ausgeprägt sind. Weitere Voraussetzungen der Herleitung betreffen das Verhalten des Magnetventils MV1. Die 4 und 5 zeigen Beispiele, in denen die Voraussetzungen erfüllt sind. Für andere Fälle kann ein solcher Grundansatz beispielsweise mittels entsprechender Schwingungskorrekturen erweitert oder ein alternativer Ansatz gewählt werden.
Bei einer Modellierung mittels Skalenansatz nimmt die Transferfunktion f_hub gemäß Gleichung (1) zum Beispiel die folgende Form an: h = fhub(tm1) = HWA·fa(STP/HWA·(tm1 – TW)), (5)wobei eine geeignete Skalenfunktion fa und Skalenparameter HWA, STP und TW verwendet werden.
Die Skalenparameter HWA, STP und TW hängen von den in Gleichung (1) auftretenden beziehungsweise zu berücksichtigenden Einflussgrößen p_Oel, T_Oel, ... ab: HWA = HWA(pOel, TOel, ...) TW = TW(pOel, TOel, ...) STP = STP(pOel, TOel, ...) (6)
Eine direkte Abhängigkeit der Funktion fa von den Einflussgrößen kann bei Bedarf ebenfalls verwendet werden. Dies ist beispielsweise mittels einer einparametrigen Funktionsschar fa(x) = f (a; x) (7)darstellbar, wobei der sogenannte Formparameter a dann analog zu den Gleichungen (6) in der Form a = a(pOel, TOel, ...) (8)angesetzt werden kann. Die Variable x in Gleichung (7) steht für das Argument der Funktion fa in Gleichung (5), oder allgemeiner für einen Funktionsterm, der von der Ansteuerzeit t_m1 und gegebenenfalls von einer oder mehrerer der Einflussgrößen p_Oel, T_Oel, ... abhängt.
In 11 ist beispielhaft der Verlauf einer gemäß der Gleichungen (5) und (7) berechneten Funktion f_hub dargestellt. Der Skalenparameter STP bezeichnet die asymptotische Steigung, HWA einen Krümmungsparameter und TW einen Zeitparameter.
Durch eine entsprechende Wahl der Parameter HWA, STP und TW in Abhängigkeit von p_Oel und T_Oel können die in den 4 und 5 gezeigten Hubtransferfunktionen sehr gut angenähert werden. Die tabellarische Darstellung der Ergebniswerte einer solchen Anpassung, aufgetragen über den gegebenen Stützstellen p_Oel und T_Oel auf den Druck- und Temperatur-Achsen, wird als Kennfeld bezeichnet. Ein solches Kennfeld ist in entsprechender Form im Datenspeicher des elektronischen Steuergeräts 31 als Feld von Werten ablegbar.
Beispielhaft sei dafür aus einer einparametrigen Schar von Lösungen gemäß Gleichung (7) die Skalenfunktion fa = f0 = ln coshyp (9)für den Parameter a = 0 angegeben.
In einer erfindungsgemäßen Darstellung des zur Berechnung eines Istwerts h = h_Ist verwendeten Moduls tm1_to_h wird beispielsweise die Funktion f0 gemäß Gleichung (9) tabellarisch als Kennlinie im Datenspeicher des Steuergeräts 31 abgelegt und von einem Programmstück, das den Algorithmus gemäß Gleichung (5) berechnet, mittels Interpolation für den zunächst zu berechnenden Wert des Arguments STP/HWA·(t_m1 – TW) ausgewertet. Anstelle einer Kennlinie können zur Darstellung der Funktion f0 auch ein Polynom oder eine rationale Funktion, beziehungsweise eine stückweise Zusammensetzung solcher Funktionen, verwendet werden. Die Werte der Parameter HWA, STP und TW werden in einem ersten Schritt bestimmt, indem die im Datenspeicher des Steuergeräts 31 abgelegten Kennfeldwerte von HWA, STP und TW für die gegebenen Werte der Einflussgrößen p_Oel und T_Oel interpoliert werden.
Analog zur parametrischen Darstellung (5) für die Hubberechnungsfunktion gemäß Gleichung (1) kann auch eine parametrische Darstellung der Hubsteuerungsfunktion f_tm1 gemäß Gleichung (2) gefunden und einer erfindungsgemäßen Darstellung der Hubsteuerung zugrunde gelegt werden.
In besonders vorteilhaften Ausführungen ist mit der gewählten Darstellung der Berechnungsvorschrift gemäß Gleichung (1) auf einfache Weise zugleich eine analoge Darstellung des inversen Zusammenhangs (2) verknüpft und umgekehrt. Für die Skalenfunktion nach Gleichung (5) ist dies erfüllt, wie leicht zu sehen ist. Mit der zur Funktion fa vorhandenen Umkehrfunktion fa_inv ergibt sich unmittelbar tm1 = ftm1(h) = HWA/STP·fainv (h/HWA) + TW (10)
Für die in Gleichung (9) angegebene Skalenfunktion f0 ist die Umkehrfunktion f0_inv explizit angebbar: f0inv = arcoshyp exp (11)
Die durch Invertierung des Skalenansatzes (5) erhaltene Darstellung der Hubsteuerungsfunktion f_tm1(h) gemäss Gleichung (10) ist wiederum ein Skalenansatz, wobei die Skalenparameter direkt mittels der gemäß der Gleichungen (6) bereits bekannten Parameter ausgedrückt sind. Für die erfindungsgemäße Hubsteuerung wird die Gleichung (10) mit h = h_Soll ausgewertet.
Der besondere Vorteil einer Invertierbarkeit des Beschreibungsansatzes ist darin zu sehen, dass sowohl Hubsteuerungsfunktion als auch Hubberechnungsfunktion auf Basis der gleichen Parameter, im genannten Beispiel also STP, HWA und TW, darstellbar sind, was eine besonders effiziente Realisierung in einem elektronischen Steuergerät 31 für beide Funktionen zusammen sowie eine Aufwandsersparnis für die Applikation der Daten ermöglicht. Zudem bringt es Vorteile, dass beide Darstellungen numerisch praktisch ohne Näherungsfehler invers zueinander sind, was im Fall von verschiedenen Ansätzen für Hubberechnung und Hubsteuerung nur schwer zu erreichen wäre.
Für den in Gleichung (10) angegebenen Algorithmus zeigt 12 den Signalfluss einer programmtechnischen Darstellung, die für die Realisierung im Steuergerät 31 besonders geeignet ist. Die Parameter HWA, TW und STP sind dabei als Kennfelder in Abhängigkeit von p_Oel und T_Oel und die Funktion fa_inv beispielhaft als Kennlinie fa_inv realisiert, wobei hier auch, wie oben für den Fall von f0 angegeben, eine Darstellung durch elementare Funktionen möglich wäre. Ansonsten treten in dem Blockdiagramm in 12 nur elementare Rechenoperationen auf.
Die Berechnung der Skalenparameter kann auch auf andere Weise erfolgen als in der beispielhaften Ausführung angegeben. Anstelle von oder zusätzlich zu Tabellen respektive Kennfeldern können zum Beispiel allgemeinere Berechnungsvorschriften verwendet werden, wie sie sich beispielsweise aus einer analytischen, speziell einer physikalisch modellgestützen Darstellung der Parameter in Abhängigkeit der Einflussgrößen ergeben können.
Die konkrete Gestalt der Abhängigkeiten in den Gleichungen (6) kann beispielsweise bei einer Herleitung von Gleichung (5) als Lösung einer oben zitierten approximativen Bewegungsgleichung des Gaswechselventils 1 beziehungsweise Kolbens 5 – zumindest näherungsweise – bestimmt werden. Dabei werden die Skalenparameter zunächst als Funktion der in der Bewegungsgleichung auftretenden hydraulischen Kräfte, Reibungskräfte und sonstigen Kräfte dargestellt. Diese Kräfte wiederum hängen unter anderem von Stoffgrößen des Öls wie Viskosität und Dichte ab, die als Funktion von p_Oel und T_Oel darstellbar sind.
Solche Zusammenhänge können ganz oder in Teilen in der Berechnung der Parameter im Rahmen einer erfindungsgemäßen Realisierung des Moduls h_to_tm1 verwendet werden. Vorteile ergeben sich zum Beispiel aus einer Darstellung der Hubsteuerungs- und/oder der Hubberechnungsfunktion, bei der in einem ersten Schritt die Stoffgrößen des Öls in Abhängigkeit von p_Oel und T_Oel und anschließend die Parameter, zum Beispiel die Skalenparameter einer verwendeten parametrischen Beschreibung der Transferfunktion in Abhängigkeit der Stoffgrößen und gegebenenfalls weiterer Einflussgrößen berechnet werden.
Zur konkreten Darstellung einzelner der genannten Abhängigkeiten können wiederum tabellarische Darstellungen (Kennfelder) dienen. Der Vorteil einer solchen Ausführung der erfindungsgemäßen Berechnungsmodule, bei der die Abhängigkeit von Stoffgrößen des Öls explizit dargestellt wird, ist darin zu sehen, dass es bei einer Änderung des verwendeten Hydraulikmediums ausreichen kann, nur die in dem Steuergerät 31 abgelegte Information zu den Stoffeigenschaften, zum Beispiel Kennfeld-Daten für Viskosität und Dichte, an die geänderten Verhältnisse anzupassen.
Grundsätzlich können Parameter wie die Größen HWA, STP und TW, die in der beispielhaften Darstellung der Stellgrößen-Transferfunktion f_tm1 gemäß Gleichung (10) auftreten, auf der Basis von Daten, beispielsweise Kennfeldern, bestimmt werden, die individuell für einzelne hydraulische Steller 30 oder auch einheitlich – in jeweils nur einem Exemplar – für Gruppen baugleicher beziehungsweise sich gleichartig verhaltender hydraulischer Steller 30 im Datenspeicher des Steuergeräts 31 abgelegt werden.
Dabei stellt die stellerindividuelle Berechnung der Parameter der Stellgrößen-Transferfunktion, beziehungsweise die Verwendung stellerindividueller Kennfelder, insbesondere eine mögliche Lösung für das durchaus praxisrelevante Problem dar, dass sich auch baugleiche elektrohydraulische Steller 30 aufgrund unvermeidlicher Toleranzen in der Fertigung untereinander nicht völlig identisch verhalten, das heißt, mehr oder weniger deutliche – und im Hinblick auf die zulässigen Hubfehler gegebenenfalls zu große – Exemplarstreuungen aufweisen können.
Nicht gelöst wird damit jedoch das in der Praxis ebenfalls auftretende Problem einer Drift der Eigenschaften hydraulischer Steller 30 oder Arbeitszylinder 3, das heißt das Problem von Veränderungen des Betriebsverhaltens im Laufe der Zeit. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist daher vorgesehen, dass mittels einer Adaption der Steuerung trotz gegebenenfalls auftretender Veränderungen des Betriebsverhaltens eines Stellers 30 die geforderte Qualität beziehungsweise Genauigkeit der Hubsteuerung des Stellers gewährleistet ist.
13 zeigt beispielhaft für zwei Steller den Verlauf der Transferfunktion h(t_m1) an drei Betriebspunkten (Raildrücken) bei T_Oel = 30°C, wobei sich diese beiden prinzipiell baugleichen Steller sichtbar unterscheiden, das heißt eine deutliche Exemplarstreuung aufweisen.
Gemäß den oben gemachten Ausführungen werden die Hubtransferfunktion beziehungsweise ihre Inverse (Stellgrößen-Transferfunktion) wie folgt angeschrieben: h = fhub(tm1; TOel, pOel, ...) (siehe Gl. 1) tm1 = ftm1(h; TOel, pOel, ...) (siehe Gl. 2)
Als betriebspunktspezifische Parameter treten der Druck p_Oel sowie eine Temperatur T_Oel und gegebenenfalls vorhandene weitere Einflussgrößen, zum Beispiel auf das Gaswechselventil 1 wirkende Gaskräfte, auf.
Unter Verwendung einer geeigneten algorithmischen Darstellung der inversen Hubtransferfunktion oder Stellgrößen-Transferfunktion wird für einen jeweils anstehenden Stellvorgang eines Gaswechselventils 1 aus dem gewünschten Sollhub h = h_Soll die benötigte Ansteuerzeit t_m1 des Magnetventils MV1 berechnet. Im Steuergerät 31 ist dieser Algorithmus zum Beispiel als Rechnerprogramm realisiert.
Die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Parameteradaption geht beispielhaft davon aus, dass das Modul h_to_tm1 nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele realisiert ist. In diesem Fall treten parametrisierte Darstellungen der inversen Hubtransferfunktion auf, wobei die Parameter als Parameterfunktionen in Abhängigkeit von p_Oel und T_Oel und gegebenenfalls weiteren Einflussgrößen definiert sind.
Diese Art der Ausführung des Moduls h_to_tm1 ist jedoch nicht zwingend zur Durchführung der Parameteradaption erforderlich. Die erfindungsgemäße Parameteradaption geht vielmehr allgemein davon aus, dass mindestens eine, im Allgemeinen auch mehrere, gegebenenfalls in Abhängigkeit von Betriebsparametern und/oder dem Sollhub h_Soll oder einer dazu äquivalenten Größe berechnete Parameter in einer für die Adaption geeigneten Ausprägung vorhanden sind beziehungsweise hinzugefügt werden. Eine solche geeignete Ausprägung stützt sich auf einen Datensatz ab, der in einer individuellen Kopie für einen zu adaptierenden hydraulischen Steller 30 vorhanden ist, wobei die Werte dieser Daten – mindestens teilweise – während des Betriebs verändert werden können. Die veränderlichen Einzelwerte werden als Adaptionswerte bezeichnet.
Es wird weiter davon ausgegangen, dass mindestens ein Adaptionsparameter auf der Basis mindestens eines Adaptionswertes bestimmt wird, dessen Veränderung den Adaptionsparameter nicht nur lokal beeinflusst, das heißt nicht nur in der unmittelbaren Umgebung eines einzelnen Betriebspunkts (p_Oel, T_Oel) und/oder eines einzelnen Sollwerts h_Soll Vielmehr wird der Adaptionsparameter dann beispielsweise in einem ganzen Bereich von Betriebspunkten (p_Oel, T_Oel) verändert.
In einer bevorzugten Ausführung wird ein erfindungsgemäß gestalteter Adaptionsparameter durch eine Berechnung ermittelt, in der mindestens ein Produkt aus einem – in Abhängigkeit von Betriebsparametern und/oder dem Sollhub bestimmten – Wert einer so genannten Driftfunktion und einem Adaptionswert auftritt, der individuell für einen jeweiligen Steller 30 vorhanden ist und angepasst werden kann. Ein solcher Adaptionswert, der die betriebspunktabhängigen Werte einer Driftfunktion einheitlich verstärkt respektive skaliert, wird als Driftfaktor bezeichnet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird ein betriebspunktabhängiger Adaptionsparameter aus einer Summe mehrerer – zum Beispiel zwei bis drei – solcher Produktterme aus Driftfunktion und Driftfaktor berechnet (additive Driftfunktionenentwicklung).
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein betriebspunktabhängiger Adaptionsparameter aus einem Produkt aus mehreren – zum Beispiel zwei bis drei – Termen der Form 1 + Driftfaktor·Driftfunktionbestimmt (multiplikative Driftfunktionenentwicklung).
Durch Verallgemeinerung und/oder Kombination der genannten Ansätze können weitere Ansätze für Adaptionsparameter gebildet werden, die ebenfalls vorteilhafte Ausführungen einer erfindungsgemäßen Parameteradaption darstellen.
Es ist des Weiteren möglich und fallweise vorteilhaft, beispielsweise bei der Darstellung mehrerer Adaptionsparameter mittels einer Driftfunktionenentwicklung einzelne der auftretenden Driftfaktoren voneinander abhängig zu machen, beispielsweise im speziellen Fall auch gleichzusetzen, was auf einen reduzierten Satz unabhängiger Driftfaktoren führt.
Es ist insbesondere auch möglich, die Driftfaktoren aus einem weiteren – gegebenenfalls reduzierten – Satz unabhängiger (primärer) Adaptionswerte zu berechnen. In vorteilhafter Weise werden dabei die Driftfaktoren zum Beispiel als Linearkombinationen der primären unabhängigen Adaptionswerte dargestellt.
Für die unabhängigen Driftfaktoren respektive primären Adaptionswerte sind individuellen Kopien für die einzelnen Ventilsteller vorhanden. Im Falle einer Stellerdrift werden die Werte dieser Driftfaktoren des betreffenden Stellers von der erfindungsgemäß vorhandenen Adaptionsfunktion in geeigneter Weise verändert beziehungsweise nachgeführt.
Die Driftfunktionen können hinsichtlich ihrer Abhängigkeit von Betriebsparametern, beispielsweise von p_Oel und T_Oel, und/oder vom Sollhub h_Soll, in tabellarischer Form mittels Kennlinien und Kennfeldern oder mittels Parameter-Funktionen dargestellt werden. In vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Adaption sind diese Driftfunktionen nicht stellerindividuell ausgeprägt.
Die für die Adaption zu verwendenden Parameter können unter Umständen – ganz oder teilweise – unter den bereits vorhandenen Parametern eines Basisansatzes der Hubtransferfunktion (beziehungsweise des Moduls h_to_tm1) gefunden und in für die Adaptionszwecke geeigneter Weise als adaptierbare Funktionen beziehungsweise Kennfelder ausgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich können Parameterfunktionen für die Zwecke der Adaption hinzugefügt werden.
Beispiele für solche geeigneten und vorteilhaften Adaptionsparameter, die wahlweise respektive bei Bedarf zu einer beliebigen Ausführung des Moduls h_to_tm1 (das heißt zu einem beliebigen Basisansatz der Hubtransferfunktion) hinzugefügt, und erfindungsgemäß auf Basis von Driftfunktionenentwicklungen dargestellt werden können, sind:

a) ein Druck-Offsetparameter poffset = poffset(pOel, TOel, ...), (12)der additiv zur Eingangsgröße p_Oel von h_to_tm1 hinzutritt,
b) ein t_m1-Offsetparameter tm1_offset = tm1_offset(pOel, TOel, ...) (13)der zur Ausgangsgröße von h_to_tm1 addiert wird, woraus sich die benötigte Ansteuergröße t_m1 ergibt,
c) eine Hub-Skala hskala = hskala(pOel, TOel, ...), (14)die multiplikativ zum Hub h, speziell dem Sollhub h = h_Soll vor der Berechnung der inversen Transferfunktion gemäß Gleichung (2) hinzutritt,
d) ein Hub-Offset hoffset = hoffset(pOel, TOel, ...), (15)der additiv zum Hub h, speziell dem Sollhub h = h_Soll vor der Berechnung der inversen Transferfunktion gemäß Gleichung (2) hinzutritt.

In Verallgemeinerung der einheitlichen Skalierung des Hubes (Fall c)) können auch unabhängige Skalierungen des Hubes in separaten Bereichen einer bereichsweisen Unterteilung des Hubbereichs, beziehungsweise des t_m1-Bereichs, betrachtet werden. Vorteilhaft ist beispielsweise eine getrennte Skalierung für kleine respektive große Hübe, mit zwei unabhängigen Adaptionsparametern h_{skala_low} und h_{skala_high}. Der Übergangspunkt kann sich dabei am Übergang von einem Beschleunigungsbereich in einen asymptotischen Bereich (mit ungefähr gleichbleibender Geschwindigkeit) der Hubbewegung orientieren, oder an einem Übergangshub, bei dem sich – bei einer zweiteilig gestuften Ausführung eines Kolbens 5 wie weiter vorne beschrieben – dessen obere Wirkfläche A_ob verändert.
Diese Verallgemeinerung stellt übrigens ein spezielles Beispiel für die oben bereits erwähnte allgemeine Möglichkeit dar, dass ein Adaptionsparameter, in diesem Fall h_skala, auch abhängig vom Sollwert h_Soll betrachtet respektive bestimmt wird.
In allen Fällen können diese Parameter problemlos und vorteilhaft in einer modularen Weise zu einer bereits vorhandenen Realisierung eines Basisansatzes als Modul h_to_tm1 hinzugefügt werden.
Alternativ oder zusätzlich können multiplikative oder additive Adaptionsparameter zu einzelnen Parametern hinzugefügt werden, die im Basisansatz der Hubsteuerung auftreten, sofern solche Parameter nicht direkt, wie bereits als Möglichkeit angedeutet, als adaptive Parameter verwendet und ausgeführt werden. Bei einer stückweisen Beschreibung der Hubtransferfunktion, beispielsweise auf der Basis zweier Bereiche, lassen sich auf diesem Weg auch die oben genannten Skalierungen h_{skala_low} und h_{skala_high} in eleganter Weise einführen.
Im Falle eines multiplikativen Adaptionsparameters, zum Beispiel h_skala, ist vielfach auch eine "störungstheoretische" Darstellung in der folgenden Weise vorteilhaft: hskala = 1 + Δhskala, (16)wobei in diesem Fall Δh_skala als Adaptionsparameter dient und in der genannten Weise allgemein als Funktion von Einflussgrößen, speziell p_Oel und T_Oel, dargestellt und auf der Basis einer Driftfunktionenentwicklung berechnet wird.
Bei einem multiplikativen Adaptionsparameter wie h_skala erweist sich oft auch eine multiplikative Driftfunktionenentwicklung als vorteilhaft. Dabei wird jeder Faktor der Produktreihe in einer zu Gleichung (16) analogen störungstheoretischen Form als ein Term 1 + Driftfaktor·Driftfunktiondargestellt.
In der Praxis erweist sich die Verwendung des Druck- und des t_m1-Offsets als sehr gute Wahl, wobei allein durch die geeignete Nachführung dieser beiden Adaptionsgrößen bereits typische, auch deutlich ausgeprägte Veränderungen des Stellerverhaltens in der Hubsteuerung im erforderlichen Maße kompensiert werden können.
Bei hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Hubsteuerung und starker Stellerdrift empfiehlt sich die Hinzunahme einer Hub-Skala – speziell in der Ausprägung nach Gleichung (21) – als dritter Parameter, was eine im Allgemeinen spürbare und praktisch in allen Fällen ausreichende Verbesserung der Adaptionsgüte erbringt. Dabei kann die adaptive Skalierung des Hubs auch auf einen Teilbereich des Hubs beschränkt werden, beispielsweise im Sinne des oben genannten Parameters h_{skala_high}.
Alternativ ist es auch vorteilhaft, Kombinationen des Parameters t_{m1_offset} mit dem Parameter h_skala oder mit den beiden Parametern h_{skala_low} und h_{skala_high} zu verwenden, wobei die Hub-Skalen in der Form (21) ausgebildet sein können.
Des weiteren ist es wie gesagt möglich, für einen Adaptionsparameter – und davon ausgehend für entsprechende Driftfunktionen – neben den betriebspunktspezifischen Einflussgrößen auch eine Abhängigkeit vom Sollhub h_Soll, oder von einer dazu äquivalenten Größe, zu betrachten. Grundsätzlich reicht ein einziger so gestalteter Parameter für die Zwecke der Adaption aus.
Alle im Hinblick auf die Wahl der Adaptionsparameter genannten Konzepte sind auch dahingehend vorteilhaft, dass sie – neben dem Ausgleich einer Stellerdrift – auch einen Ausgleich von aus der Produktion resultierenden Exemplarstreuungen ermöglichen, wie oben beschrieben. Dies erbringt den großen Vorteil, dass in diesem Fall die übrigen Parameter des Basisansatzes der Hubtransferfunktion nicht stellerindividuell ausgebildet werden müssen – das heißt die Verwendung eines einzigen Datensatzes für alle baugleichen Steller ist ausreichend -, was vor allem Speicherplatz sowie gegebenenfalls auch Rechenzeit spart.
Der Kern der erfindungsgemäßen Adaption besteht darin, dass im Falle einer Drift, das heißt einer allmählichen Veränderung von Eigenschaften eines Stellers 30 während des Betriebs, die erfindungsgemäß vorhandenen (skalaren) Adaptionswerte respektive Driftfaktoren gezielt verändert werden, um sonst eintretende allzu große Fehler der Hubsteuerung zu vermeiden.
Die Erfindung geht zu diesem Zwecke davon aus, dass eine Rückmeldung über das Stellerverhalten vorliegt, die es ermöglicht, individuell für einen einzelnen Steller 30 dessen Stellgenauigkeit beziehungsweise die Fehler der Hubeinstellung, respektive die Veränderung dieser Stellgenauigkeit beziehungsweise der Stellfehler im Laufe der Zeit, zu verfolgen und zu bewerten.
Diese Messungen und Bewertungen können je nach Voraussetzungen im regulären Betrieb eines Stellers 30 durchgeführt werden, oder auch in speziell durchlaufenen Messzyklen, beispielsweise unter Herbeiführung oder Ausnutzung spezieller Betriebszustände, in denen zum Beispiel ein einzelner Steller 30 ungestört von anderen, sonst im Regelfall überlagerten Stellvorgängen anderer Steller 30 untersucht wird.
Die Rückmeldung bezüglich des Hubes kann beispielhaft durch eine direkte Erfassung des Hubes mittels eines Hubsensors erfolgen. Alternativ sind Messsignale auswertbar, in denen sich der Hub des Kolbens 5, oder der Ventilhub eines damit verbundenen Gaswechselventils 1, und/oder der Verlauf des Öffens oder Schließens eines Gaswechselventils (in den auch der Hub mit eingeht) signifikant auswirkt.
Als Möglichkeiten einer solchen mittelbaren Bestimmung des Hubes beziehungsweise Hubfehlers seien hier beispielhaft genannt:

– die Erfassung des Schließzeitpunktes eines Gaswechselventils 1 zum Beispiel durch Detektion des beim Auftreffen in den Sitz ausgelösten Körperschalls (zum Beispiel mit Klopfsensor), woraus die Rücklaufzeit beim Schließen und daraus wiederum der Ventilhub h bestimmbar sind;
– die schnelle Erfassung des Signals eines Differenzdrucksensors (nicht dargestellt), das – bei einer Erfassung des Druckabfalls über dem Magnetventil MV1 – ein nicht-lineares Maß für den Durchfluss am Magnetventil MV1 liefert. Daraus ist über ein entsprechendes Durchflussintegral der Hubverlauf und damit der resultierende Hub h des Gaswechselventils 1 rekonstruierbar. Auch bei einer anderen geeigneten Positionierung eines Differenzdrucksensors, und sogar auf Basis eines Absolutdrucksensors, ist eine analoge, indirekte Bestimmung des Ventilhubs möglich.
– die Erfassung der Zylinderfüllung zum Beispiel mittels eines Sensors für den angesaugten Luftmassenstrom, wobei aus der sich in Abhängigkeit des Hubes h eines Einlassventils einstellenden Zylinderfüllung – gegebenenfalls auch durch einen Vergleich dieser Füllungen bei einer Variation des Schließzeitpunktes des Einlassventils – auf den Hub zurückgeschlossen werden kann.

Weitere Beispiele sind denkbar. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung reicht es aus, wenn ein gegebenenfalls nicht-lineares, monotones Maß w(h) (17)des tatsächlichen Hubes h = h_Ist aus geeigneten Messsignalen bestimmt und das zur Bewertung von Hubfehlern benötigte Vergleichsmaß w(h_soll) berechnet werden kann. Bei direkter Hubsensierung oder -Berechnung ist die Funktion w die Identität.
Alternativ kann für den hier betrachteten Zweck auch ein nicht-lineares Maß d(hIst – hSoll) mit d(0) = 0 (18)verwendet werden, sofern dieses aus einer indirekten Rückmeldung über den Stellerhub bestimmbar ist.
Das Ziel der Adaption besteht darin, auftretende Hubfehler beziehungsweise ein dafür gemäß Gleichungen (17) oder (18) verfügbares direktes oder indirektes Maß F = w(hIst) – w(hSoll) respektive F = d(hIst – hSoll) (19)durch geeignetes Verstellen der Adaptionsparameter gering zu halten beziehungsweise zu minimieren.
Zur Durchführung dieses Verfahrens ist ein Funktionsmodul „Parameteradaption" vorgesehen, das beispielhaft in 8 dargestellt ist. Seine Arbeitsweise wird nachfolgend genauer beschrieben.
Das Modul „Parameteradaption" bewertet Fehlermaße gemäß Gleichung (19), die zu Stellvorgängen eines Ventils an verschiedenen Betriebspunkten (p_Oel, T_Oel, ...) gehören. Sofern die Bewertung dazu führt, dass festgestellte Abweichungen der Hübe vom Sollwert verringert werden sollen, verstellt das Modul einen oder mehrere der erfindungsgemäß vorhandenen Driftfaktoren beziehungsweise Adaptionswerte.
Das Modul "Parameteradaption" prüft, ob die Verstellung zu Verbesserungen führt und stellt in jedem Falle sicher, dass eine einzelne Verstellung keine unzulässigen Auswirkungen haben kann, zum Beispiel mittels einer Veränderung in jeweils genügend kleinen Schritten.
Gegebenenfalls wird eine ungünstige Verstellung rückgängig gemacht beziehungsweise – sofern eine Vorab-Prüfung einer möglichen Verstellung rechnerisch, zum Beispiel im Rahmen eines nach dem Stand der Technik bekannten Optimierungsverfahrens zum Auffinden "optimaler" Werte der zu verstellenden Parameter, erfolgt – auch von vorne herein unterlassen.
Bei einer solchen beispielhaften Realisierung kann die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Adaption von ihrem Grundschema her mit einer "verlangsamten" Regelung verglichen werden, bei der nicht ein einzelner Stellvorgang, sondern ganze Ensembles von zum Beispiel 10 oder 100 oder mehr Stellvorgängen für die Charakterisierung eines "Regelungsfehlers" und die Bewertung einer (angestrebten) zeitlichen Veränderung dieses Fehlers durch den "Regelungseingriff" herangezogen werden.
Beispielhaft werden nachfolgend ein erfindungsgemäßes Adaptionsverfahren und eine dieses Verfahren ausführende Adaptionsfunktion beschrieben, bei dem als Adaptionsparameter ein Druck- und ein t_m1-Offset verwendet und diese Offset-Parameter jeweils als Summe zweier Produkte aus Driftfunktion und zugehörigem Driftfaktor gebildet werden.
Die Driftfunktionen werden beispielhaft durch Kennfelder in Abhängigkeit von p_Oel und T_Oel dargestellt, die für alle gleichartigen Steller gleich, das heißt in nur einem Exemplar vorhanden sind.
Diese Kennfeld-basierten Driftfunktionen sowie die zugehörigen, in ventilindividuellen Kopien vorhandenen Driftfaktoren seien innerhalb des zentralen Hubsteuerungsmoduls h_to_tm1 realisiert. Entsprechend ist der Verstelleingriff seitens des Moduls "Parameteradaption", der auf die Driftfaktoren wirkt, in 8 durch einen Doppelpfeil angezeigt, der zum Modul h_to_tm1 hinführt.
Alternativ oder zusätzlich können auch Parameterwerte in den Berechnungsmodulen ber_p_Oel, ber_T_Oel oder weiteren solchen Modulen als Adaptionswerte im Sinne der Erfindung verwendet und durch das Modul „Parameteradaption" verstellt werden. Entsprechende Verstelleingriffe wären in 8 durch weitere Doppelpfeile anzuzeigen (nicht dargestellt). Beispielsweise wäre es auch möglich, einen oben genannten Adaptionsparameter P_offset im Modul ber_p_Oel zu berücksichtigen und additiv in das Berechnungsergebnis p_Oel einzubringen.
Für die beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen adaptiven Hubsteuerung wird das zentrale Hubsteuerungsmodul h_to_tm1 gemäß 14 in die Teilmodule ber_p_Oel_a, h_to_tm1_basis und ber_tm1 gegliedert.
Die Aufgabe des in 15 beispielhaft ausgeführten Moduls ber_p_Oel_a besteht darin, den für die aktuelle Berechnung gültigen Druckoffset p_offset zum Druck p_Oel zu addieren, was den Ausgabewert p_{Oel_a} ergibt.
Der jeweils betrachtete Ventilstellvorgang wird durch den Ventilindex v bezeichnet, der bei der Berechnung des p_offset-Parameters im Modul ber_p_Oel_a als Selektor für die Auswertung des "richtigen" ventilindividuellen Berechnungszweiges dient. In diesem Berechnungszweig werden die zum Ventilindex v zugehörigen Driftfaktoren p1_v und p2_v mit den Kennfeldwerten POFFS_1(p_Oel, T_Oel) und POFFS_2(p_Oel, T_Oel), das heißt den Werten der zugehörigen Driftfunktionen multipliziert und die Produktwerte addiert, was den aktuellen Wert p_offset für das betreffende Ventil ergibt. Dieser Rechengang ist in der beispielhaften Ausführung des Moduls ber_p_Oel_a in 15 als Blockdiagramm dargestellt.
Das im Blockdiagramm von 14 verwendete Modul h_to_tm1_basis implementiert beispielhaft einen "Basisansatz" f_{tm1_basis} der Stellgrößen-Transferfunktion f_tm1 in der Ausgestaltung als Skalenansatz mit der Skalenfunktion fa_inv = arcoshyp exp. Dabei treten Skalenparameter HWA, TW und STP auf, die, wie bereits erwähnt, von p_Oel und T_Oel und gegebenenfalls auch von weiteren Einflussgrößen abhängen.
Das Blockdiagramm in 12 stellt eine beispielhafte Realisierung dieses Algorithmus, somit auch der Stellgrößen-Transferfunktion f_{tm1_Basis} beziehungsweise des Moduls h_to_tm1_basis gemäß 14 dar, wobei die Skalenparameter als Kennfelder in Abhängigkeit von p_Oel und T_Oel realisiert sind.
Die Kennfelder HWA, TW und STP sind in diesem Beispiel nicht ventilindividuell ausgeführt. Es wird also von der – durchaus praxisgerechten – Annahme ausgegangen, dass die Adaption mittels der Druck- und t_m1-Offsets in der Lage ist, auch die fertigungsbedingten Exemplarunterschiede von hydraulischen Arbeitszylindern auszugleichen. Die in den Kennfeldern HWA, TW und STP applizierten Daten gehen zu diesem Zweck von einem repräsentativen "mittleren" Verhalten eines hydraulischen Stellers 30 aus.
Gemäß 14 wird statt p_Oel der offset-korrigierte (adaptierte) Druckparameter p_{Oel_a}, der zuvor vom Modul ber_p_Oel_a berechnet worden ist, in die Berechnung des Moduls h_to_tm1_basis (in der Realisierung gemäß 12) hineingeführt. Die Ausgabegröße dieses Moduls wird als t_{m1_u} bezeichnet. Dabei steht der Index "u" für "unkorrigiert", da eine Ansteuerdauer-Offset-Korrekur nachfolgt.
Die nachfolgende Offset- respektive Adaptionskorrektur von t_{m1_u} ist Aufgabe des Moduls ber_tm1, das in 16 dargestellt ist. Wiederum wird mittels des aktuellen Werts des Ventilselektors v die Auswahl des richtigen ventilindividuellen Berechnungszweiges bewirkt.
Mit den ventilspezifischen Werten t1_v und t2_v der beiden Driftfaktoren des t_{m1_offset}-Parameters und den betriebspunktabhängigen Werten der zugehörigen Driftfunktionen TM1OFFS_1 beziehungsweise TM1OFFS_2 ergibt sich der Wert t_{m1_offset} für das Ventil v als tm1_offset = t1_v·TM1OFFS_1(pOel, TOel) + t2_v·TM1OFFS_2 (pOel, TOel)
Der Ergebniswert t_m1 offset wird zu t_{m1_u} addiert, was die gewünschte Ansteuergröße t_m1 der Hubsteuerung liefert. Dieser Algorithmus ist in der beispielhaften Ausführung des Moduls ber_tm1 in 16 als Blockdiagramm dargestellt.
Für die abschließend zu betrachtende Ausführung des Moduls "Parameteradaption" gemäß 8 sei hier beispielhaft davon ausgegangen, dass auf der Basis der verfügbaren Rückmeldungen respektive Erfassungsgrößen des Systems der tatsächlich gestellte Hub h_Ist berechenbar ist und berechnet wird.
Für die Bewertung der Güte der Adaption wird beispielhaft der quadratische Fehler F2 = (hIst – hsoll)2 (20) einzelner Stellvorgänge eines Stellers berechnet.
Alternativ kann der analog definierte quadratische Fehler für die Ansteuerzeit t_m1 betrachtet werden: F2 = (tm1_ber – tm1)2, (21)wobei t_m1 die tatsächliche Ansteuerzeit eines Hubstellvorgangs ist. Die Größe t_{m1_ber} hingegen ist die (theoretische) Ansteuerzeit, die den gemessenen Hub beziehungsweise Isthub h_Ist ergeben hätte. Sie wird mittels des in der Hubsteuerung vorhandenen Berechnungsalgorithmus für die inverse Hubtransferfunktion (siehe Gleichung (2)) aus dem Isthub h_Ist des Hubstellvorgangs rückgerechnet: tm1_ber = ftm1(hIst; pOel, TOel, Ex). (22)
Der mittlere Fehler der Hubsteuerung, der gemäß (20) oder (21) an einem gegebenen Betriebspunkt, hier beispielhaft definiert durch p_Oel und T_Oel, berechnet respektive festgestellt wird, soll – so das Ziel der Adaption – möglichst klein sein und auf jeden Fall (sofern prinzipiell möglich) vorgegebene Fehlerschwellen nicht überschreiten.
Für die Bewertung eines solchen mittleren Fehlers, die das Modul "Parameteradaption" in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen immer wieder durchführt, wird ein Ensemble von Stellereignissen (Messungen) betrachtet, das sich aus Messungen zu verschiedenen Betriebspunkten p_Oel, T_Oel, ... sowie verschiedenen tm1-Werten beziehungsweise Hub-Einstellungen nahezu beliebig zusammensetzen kann.
Im Fall der erfindungsgemäßen Parameteradaption (Adaption von Driftfaktoren) ist es vorteilhaft, wenn verschiedene Betriebspunkte in einen Bewertungs- und Verstellschritt der Adaptionsfunktion einbezogen werden.
Es ist darüber hinaus vorteilhaft, wenn das jeweils bewertete Ensemble eine gewisse Zahl verschiedener tm1-Werte bzw. Hubeinstellungen umfaßt.
In der Adaptionsfunktion wird eine, möglicherweise nach Kriterien wie zum Beispiel dem Hub oder auch dem "Alter" einer Messung gewichtete, Summe der Fehlerquadrate gemäß (20) oder (21) gebildet. Hier sei beispielhaft die Wurzel aus dem mittleren quadratischen Fehler als Gütemaß eingeführt: wmqf = Wurzel (Ensemble-Mittelwert von F2) (23)
Beispielhaft kann das Modul "Parameteradaption" so ausgeführt werden, dass es auf der Basis eines vorliegenden Ensembles von Messungen eine neue Festlegung der Driftfaktoren beziehungsweise der primären Adaptionswerte vornimmt, und zwar in der Weise, dass das Maß (23) zumindest näherungsweise minimiert wird: wmqf -> Min. (24)
Diese Aufgabe ist – bei vier in diesem Ausführungsbeispiel zu bestimmenden skalaren Parametern – prinzipiell bereits auf der Basis von vier in geeigneter Weise über den Betriebsbereich der Zustandsgrößen p_Oel und T_Oel sowie den stellbaren Hubbereich verteilten Messungen sinnvoll lösbar, sofern Messfehler und/oder Fehler der Modellierung des Hubes klein genug gehalten werden können. Eine größere Anzahl, zum Beispiel 6 – 20, von über den Betriebsbereich und Hubbereich verteilten Messungen ist vorteilhaft.
Die beispielhaft angegebene Ausführung des Moduls "Parameteradaption" sei für die praktische Anwendung vorteilhaft so ausgeführt, dass die beispielweise mindestens 6 – 20 jeweils in eine Bewertung des Hubfehlers einbezogenen gemessenen Hubwerte ihrerseits bereits durch eine Mittelung der Hübe aus mehreren Einzelmessungen zum gleichen Betriebspunkt und mit gleicher Ansteuerzeit gewonnen werden. Damit werden statistische Fehler der Messung unterdrückt, die das Verfahren sonst stören könnten.
Wahlweise kann – mit Vorteil im Hinblick auf die Güte der Adaption – auch ein größeres Ensemble bei der jeweiligen Neuberechnung der Driftfaktoren, das heißt der Lösung der Optimierungsaufgabe gemäß (24), zugrunde gelegt werden.
Für eine beispielhafte Darstellung der Teilschritte "Bewerten aktueller Hubabweichungen" und "Verstellen der Driftfaktoren" des Moduls "Parameteradaption" soll hier auf ein nach dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zur iterativen Lösung der Optimierungsaufgabe nach Gleichung (24) zurückgegriffen werden. Als einfaches Beispiel sei ein zyklischer Koordinatenabstieg betrachtet. Alternativ können zum Beispiel auch die Methode des steilsten Abstiegs sowie Verfahren mit konjugierten Gradienten verwendet werden. Der höhere Rechenzeitbedarf zum Beispiel eines Programmstücks, das ein solches Verfahren beispielhaft in einem Steuergerät 31 umsetzt, wirkt sich für die Adaption allmählicher Veränderungen (wie sie im Regelfall hier zu betrachten sind) nicht nachteilig aus. Das Programmstück kann in einer praxistypischen Realisierung, bei der verschiedene Steuerungsfunktionen als Multitasking-Programm auf Basis einer einzigen Rechnereinheit abgearbeitet werden, zum Beispiel in einem durch schnelle respektive hochpriore Vorgänge unterbrechbaren langsamen Zeitraster beziehungsweise in einem so genannten Hintergrundprogramm ausgeführt werden.
Beim zyklischen Koordinatenabstieg werden hier beispielhaft die skalaren Adaptionswerte p1_v, p2_v, t1_v und t2_v des jeweils betrachteten Ventilstellers in einer zyklischen Reihenfolge so verstellt, dass der Zielwert wmqf gemäß Gleichung (24) jeweils verringert oder mindestens nicht vergrößert wird. Nach einem geeigneten Kriterium, zum Beispiel einer festen Zahl von Schritten und/oder dem Unterschreiten einer vorgegebenen, von Fall zu Fall auch veränderbaren Schwelle für den Wert und/oder die Veränderung von wmqf wird die Suche abgebrochen. Die dabei vorliegenden Adaptionswerte p1_v, p2_v, t1_v und t2_v stellen die aktuellen neuen Zielwerte der Driftfaktoren dar.
Es ist vorteilhaft, wenn die so erhaltenen Zielwerte der stellerspezifischen Driftfaktoren – oder allgemein der erfindungsgemäßen skalaren Adaptionsgrößen – nicht unmittelbar in die entsprechenden Speicherorte dieser Größen eingetragen, sondern vielmehr über die zeitliche Abfolge von Neubewertungen und Neuberechnungen der Parameteradaption hinweg tiefpassgefiltert werden. Die jeweils aktuell bestimmten gefilterten Werte werden dann als neue Werte der Adaptionsgrößen übernommen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Veränderungen der Steuerung nur langsam eintreten und Fehler aus Berechnungen und/oder zugehörigen Messungen des Adaptionsverfahrens unterdrückt werden.
Dabei ermöglicht es auch die genügend häufig neu vorgenommene Bewertung der Güte der Hubsteuerung, ein Abdriften durch ungünstige Verstellung rechtzeitig zu erkennen und zu verhindern.
In einer speziellen, gegebenenfalls vorteilhaften Ausführung des Adaptionsverfahrens kann auch so vorgegangen werden, dass Adaptionsphasen im Betrieb als eine gegebenenfalls schnelle Abfolge einzelner Mess- und Verstellschritte ausgestaltet werden, wobei zum Beispiel in einem Schritt jeweils nur ein Parameter verstellt und die Auswirkung dieser Verstellung gemessen und bewertet wird. Die Abfolge solcher Testschritte realisiert in diesem Falle die beschriebene (iterative) Optimierung der Hubsteuerung – beispielsweise im Sinne des Kriteriums gemäß Gleichung (24) – mittels der Adaption der skalaren Driftfaktoren.
In günstigen Fällen kann als Alternative zu den genannten Suchverfahren für die iterative Lösung von Gleichung (24) auch ein äquivalentes Gleichungssystem hergeleitet und zumindest approximativ gelöst werden.
Das Gleichungssystem ergibt sich beispielsweise aus den zu Gleichung (24) äquivalenten Stationaritätsbedingungen, die für das betrachtete Ausführungsbeispiel wie folgt lauten: d(wmqf)/d(p1_v) = 0 d(wmqf)/d(p2_v) = 0 d(wmqf)/d(t1_v) = 0 d(wmqf)/d(t2_v) = 0 (25)
Vorteilhaft ist eine solche Formulierung zum Beispiel in den speziellen Fällen, in denen das Gleichungssystem linear ist. Dann kann mit bekannten, insbesondere auch nicht-iterativen Methoden eine Lösung bestimmt werden. Solche Lösungsverfahren liefern schnelle (rechenzeiteffiziente) Algorithmen, die beispielsweise bei der Zielsetzung einer potentiell sehr schnellen Adaption für die Realisierung des Moduls "Parameteradaption" im elektronischen Steuergerät 31 ausgewählt werden können.
Auch in einem solchen Falle werden die gewonnenen neuen Zielwerte der Adaptionsgrößen in einer vorteilhaften Ausführung zeitlich gefiltert, wobei die gefilterten Werte in die Speicherorte der Adaptionsgrößen eingetragen werden. Ungünstige Auswirkungen möglicher Näherungsfehler und Messfehler des Adaptionsverfahrens auf die Hubsteuerung werden auf diese Weise unterdrückt.
In einigen der beispielhaft genannten Ausführungen des Adaptionsmoduls wird ein gewähltes Bewertungsmaß, zum Beispiel das Gütemaß gemäß Gleichung (23) mit der Definition gemäß Gleichung (20), bestimmt, bei dem resultierende Hübe zu bekannten Werten der Einflussgrößen und t_m1-Zeiten berechnet werden müssen.
In solchen Fällen erweist es sich als sehr vorteilhaft, wenn die gewählte mathematische Beschreibung der inversen Hubtransferfunktion gemäß Gleichung (2), die dem Modul h_to_tm1_basis zugrunde liegt, invertierbar ist. In diesem Falle ist unmittelbar auch eine mathematische Beschreibung der zur Hubberechnung benötigten Transferfunktion gemäß Gleichung (1) vorhanden und auf der Basis der bereits vorhandenen Parameter einfach und effizient im Steuergerät 31 darstellbar. Neben diesem Vorteil kommt dem Adaptionsverfahren sehr zugute, dass Modellfehler unter diesen Voraussetzungen praktisch nicht zum Tragen kommen, wie dies anderenfalls, das heißt bei unabhängigen Hubsteuerungs- und Hubberechnungsalgorithmen, im Regelfall gegeben wäre.
Im oben angegebenen Ausführungsbeispiel ist die Invertierbarkeit des Hubsteuerungsalgorithmus erfüllt. Für die im Adaptionsmodul verwendete Hubberechnung wird somit vorteilhaft die zur Gleichung (10) inverse Darstellung h = fhub(tm1) = HWA·fa(STP/HWA·(tm1-TW + tm1_offset)) (26)verwendet, wobei fa die zu fa_inv inverse Funktion ist und die Kennfelder für die Eingangsgrößen p_Oel + P_offset und T_Oel ausgewertet werden. Die Adaptionsparameter wiederum werden zu den Werten p_Oel, T_Oel des gegebenen Betriebspunktes bestimmt.
Das Potential der erfindungsgemäßen Parameteradaption unter Verwendung der beispielhaft beschriebenen Ausführung der Erfindung ist in 17 für ein realitätsnah gestaltetes Testszenario dargestellt. Dabei wird von dem Verhalten zweier realer Steller ausgegangen, die eine deutliche Exemplarstreuung zeigen (siehe 13). Davon ausgehend wurde eine Stellerdrift des Stellers 1 angenommen, der zufolge sein Verhalten in 6000 Betriebsstunden so driftet, dass er sich am Ende wie Steller 2 verhält. Die Drift wurde rechnerisch mittels Interpolation erzeugt.
In Abständen von 300 Betriebsstunden wurde auf der Basis von jeweils 2 Hubmessungen zu je drei Werten von p_Oel und T_Oel, das heißt mit einem Ensemble von 18 im Betriebs- und Stellbereich verteilten Messpunkten, die erfindungsgemäße Adaption der Driftfaktoren vorgenommen. Die Veränderung der Güte der Hubsteuerung wird auf der Basis eines größeren Ensembles von 100 Punkten (mit jeweils ca. 11 Hubeinstellungen zu den genannten 9 Betriebspunkten) mittels des Gütemaßes wmqf bewertet.
Die zeitliche Veränderung dieses Maßes ist in 17 im Vergleich zum Ergebnis des alternativen Adaptionsverfahrens einer so genannten Kennfeldadaption dargestellt. Dieses Verfahren und dessen hier zum Vergleich gezeigtes Ergebnis für das betrachtete Testscenario sind in der ersten der eingangs zitierten, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldungen enthalten, auf denen die vorliegende Anmeldung aufbaut. Ergänzend wird in dem Diagramm von 17 auch die zeitliche Entwicklung der Güte der Hubsteuerung bei fehlender Adaption gezeigt.
Die Güte der Hubsteuerung zeigt dabei über die ganze Betriebszeit hinweg keine wesentlichen Veränderungen. Die realistisch bei 0.08 mm angesetzte Schwelle für die geforderte Güte der Hubsteuerung wird mit deutlichem Abstand eingehalten. Die erreichte Anpassungsgüte ist etwas schlechter als bei der zum Vergleich dargestellten Kennfeldadaption, was sich aus der deutlich geringeren Anzahl verstellbarer Freiheitsgrade (in diesem Beispielfall 4 anstelle von 18) ergibt.
Der größte Anteil am mittleren Fehler der Hubsteuerung ergibt sich im vorliegenden Fall jedoch aus dem verwendeten Basisansatz und nicht aus der Adaption.
Bei dem zum Vergleich betrachteten Fall der Hubsteuerung ohne Adaption wird die angesetzte Schwelle für die geforderte Güte der Hubsteuerung bereits nach gut 1500 Betriebsstunden überschritten.
Neben der vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kompensation einer Stellerdrift demonstriert das Testbeispiel im Hinblick auf die deutlich unterschiedlichen Transferfunktionen der baugleichen Steller, von denen im Beispiel ausgegangen wurde, zugleich auch die mögliche und vorteilhafte Anwendung des Adaptionsverfahrens zum Ausgleich von Exemplarstreuungen.
Zu dem beschriebenen (ersten) Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Parameteradaption gibt es gleichermaßen vorteilhafte modifizierte oder alternative Ausführungen. Des Weiteren sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Wie oben bereits gesagt, sind bei einer Realisierung der Adaption mittels zusätzlicher Adaptionsgrößen – wie im Ausführungsbeispiel – keinerlei Vorgaben oder Einschränkungen für den Algorithmus nötig, der für das Basismodul der Hubsteuerung und/oder der Hubberechnung verwendet wird.
Anstelle des beispielhaft verwendeten Skalenansatzes sind auch Polynomapproximationen der Transferfunktion und/oder stückweise Zusammensetzungen solcher Beschreibungsansätze einsetzbar.
Wie ebenfalls bereits gesagt, sind – im Allgemeinen abhängig von der konkret getroffenen Auswahl einer mathematischen Modellierung der Hubtransferfunktion – auch Parameter zum Zwecke der Adaption ergänzbar, die unmittelbar den Parametern des Beschreibungsansatzes zugeordnet sind und diese Parameter zum Beispiel additiv oder multiplikativ korrigieren.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel stellt der Parameter t_{m1_offset} ein Beispiel für einen solchen Adaptionswert dar, welcher einen Basisparameter, in diesem Falle den Parameter TW, additiv respektive subtraktiv adaptiert. Grundsätzlich können Basisparameter auch unmittelbar als Adaptionsparameter im Sinne der Erfindung eingesetzt und zu diesem Zwecke entsprechend gestaltet werden.
Des Weiteren ist es möglich, die erfindungsgemäße Entwicklung eines Adaptionsparameters nach vorgegebenen Driftfunktionen – mit den Driftfaktoren als Entwicklungskoeffizienten – auf Teilbereiche des Betriebsbereiches zu beschränken und/oder eine Einteilung des Betriebsbereiches in mehrere, vorzugsweise disjunkte Teilbereiche vorzunehmen und die Driftfunktionen-Entwicklung jeweils lokal für einzelne Bereiche zu definieren. Entsprechend wird dann auch das erfindungsgemäße Adaptionsverfahren jeweils lokal für einen bestimmten, von Fall zu Fall auch unterschiedlichen Teilbereich durchgeführt.
Ein Beispiel für eine solche Ausführung der Erfindung ist in 18 dargestellt. Als Ausgangspunkt werden erfindungsgemäß gestaltete Adaptionsparameter p_offset und t_{m1_offset} nach Art des oben beschriebenen (ersten) Ausführungsbeispiels betrachtet. Für diese Parameter wird beispielhaft eine einheitliche Parkettierung des Betriebsbereichs der Größen p_Oel, T_Oel in Teilbereiche B1, B2, ... vorgenommen, wie in 18 dargstellt. Für den Bereich B4 sind des Weiteren die diesem Bereich zugeordneten, zum Beispiel als lokale Kennfelder definierten Driftfunktionen sowie die ventilindividuellen Driftfaktoren angezeigt.
In einer weiteren vorteilhaften Darstellung des erfindungsgemäßen Adaptionsverfahrens kann – wie oben bereits gesagt – für einen Adaptionsparameter neben den betriebspunktspezifischen Einflussgrößen auch eine Abhängigkeit vom Sollwert h_Soll, oder von einer dazu äquivalenten Größe, betrachtet werden. In diesem Fall reicht es grundsätzlich aus, nur einen einzigen Adaptionsparameter zu verwenden.
Für ein entsprechend dieser Idee gestaltetes zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird auf den oben eingeführten Adaptionsparameter t_{m1_offset} und die in 14 dargestellte Anbindung dieses Adaptionsparameters an ein Basismodul h_to_tm1_basis zurückgegriffen. Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel, das in der 14 dargestellt ist, entfällt der zweite Adaptionsparameter p_{Oel_a} und das Modul ber_p_Oel_a ist nicht vorhanden oder schaltet den Eingang p_Oel direkt auf den Ausgang p_{Oel_a} durch.
Der Adaptionswert t_{m1_offset} wird beispielhaft als Funktion der Einflußgrößen p_Oel und T_Oel sowie der „unkorrigierten" Ansteuerzeit t_{m1_u} berechnet, die das Modul h_to_tm1_basis des ersten Ausführungsbeispiels bestimmt (siehe 14). Dabei wird die Größe t_{m1_u}, wie oben beschrieben, mittels einer Berechnungsfunktion f_{tm1_basis} für einen nicht gedrifteten Steller 30 (Referenzsteller) bestimmt: tm1_u = ftm1_basis (hSoll; i pOel, TOel) (27)
Das weitere Modul ber_tm1 (14) erzeugt daraus die Ansteuergröße t_m1 gemäß tm1 = tm1_u + tm1_offset(tm1_u; pOel, TOel) (28)wobei diese Berechnung in einer für das zweite Ausführungsbeispiel geeigneten Form als Driftfunktionen-Entwicklung dargestellt wird. Eine solche Darstellung ist beispielhaft in 19 gezeigt.
Dabei wird der ventilspezifische Berechnungszweig des Parameters t_{m1_offset} in bereits bekannter Weise mittels des Selektors („Ventilindex") v ausgewählt, indem dieser Wert einen entsprechenden Datenpfadschalter steuert. In der 19 ist beispielhaft der Berechnungsalgorithmus für den Zweig v = v1 ausgeführt. Weitere Zweige – bei mehreren Ventilen 1 beziehungsweise Stellern 30 – werden analog behandelt.
Beispielhaft wird der Adaptionsparameters t_m1 offset für einen Steller v als Summe aus vier Drifttermen berechnet, die als Produkt Driftfaktor·Driftfunktion gebildet sind: tm1_offset[v] = t1 v·TM1OFFH_1(tm1_u; pOel, TOel) + t2 v·TM1OFFH_2(tm1_u; pOel, TOel) + t3 v·TM1OFFH_3(tm1_u; pOel, TOel) + t4 v·TM1OFFH_4(tm1_u; pOel, TOel) (30)
Die Größen t1_v, t2_v, t3_v und t4_v sind die für den Steller v spezifischen Driftfaktoren, und die Funktionen TM1OFFH_1 ... TM1OFFH_4 sind die nicht stellerindividuellen Driftfunktionen.
In einer vorteilhaften Ausführung werden diese Driftfunktionen als Parameter-Funktionen in Abhängigkeit von t_min beschrieben. Beispielhaft wird eine stückweise polynomiale Approximation mit festen t_{m1_u}-Stützstellen betrachtet, wobei die einfachste Ausführung mit linearen Teilstücken ausgewählt wird. In 20 ist eine Berechnung der Driftfunktion TM1OFFH_1 (t_{m1_u}; p_Oel, T_Oel) für ein entsprechendes Teilstück dargestellt. Die darin auftretenden Koeffizienten TCON_1 und TLIN_1 sind als Kennfelder in Abhängigkeit von p_Oel und T_Oel realisiert. Die übrigen Driftfunktionen können analog dargestellt werden.
Die Bestimmung neuer Adaptionswerte auf der Basis eines entsprechenden Ensembles von Messpunkten und zugehöriger Fehlermaße gemäß Gleichung (20) oder (21) wird wieder als Optimierungsaufgabe gemäß Gleichung (24) formuliert.
Bei Verwendung des Fehlermaßes (21) führt dies auf ein nach dem Stand der Technik bekanntes allgemeines Problem der linearen Regression. Dabei stellen die zu Gleichung (24) äquivalenten Stationaritätsbedingungen d(wmqf)/d(t1_v) = 0 d(wmqf)/d(t2_v) = 0 d(wmqf)/d(t3_v) = 0 d(wmqf)/d(t4_v) = 0 (31)ein lineares Gleichungssystem in den Unbekannten t1_v, t2_v, t3_v und t4_v dar. Dafür sind effiziente nicht-iterative Lösungsverfahren bekannt, die sich sehr gut für die Implementierung der erfindungsgemäßen Adaption in einem Steuergerät (31) eignen.
In Weiterbildung der Erfindung beziehungsweise der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist es möglich und fallweise vorteilhaft, die Durchführung des erfindungsgemäßen Adaptionsverfahrens während des Betriebs eines Stellers 30 beziehungsweise einer damit ausgerüsteten Brennkraftmaschine auf bestimmte Betriebszustände zu beschränken und/oder unterschiedliche Vorgehensweisen – zum Beispiel schnelle oder langsame Adaption – je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen einzusetzen. Auch ist gegebenenfalls eine redundante Auslegung von adaptierbaren Parametern vorteilhaft, wobei nicht alle Parameter zeitgleich in der Betrachtung sind. Beispielsweise können je nach Betriebszustand verschiedene Parametersätze, gegebenenfalls auch auf der Grundlage unterschiedlicher Verfahren, adaptiert werden.
Die Wahl beziehungsweise der Umfang der den Betriebspunkt charakterisierenden Einflussgrößen ist ebenfalls nicht eingeschränkt. Vorteile ergeben sich bei einer Ausführung, bei der die Veränderungen von Stoffwerten des Öls wie zum Beispiel der Viskosität in die Steuerungsfunktion des Hubs einbezogen werden. Dies ist beispielsweise auf der Basis der Erfassungswerte eines Viskositätssensors (nicht dargestellt) möglich, der im Ölkreislauf des in 1 gezeigten elektrohydraulischen Stellsystems verbaut wird. In einem solchen Falle werden die zum Beispiel durch Alterung und/oder Verschmutzung des Öls im Betrieb bedingten Veränderungen der Viskosität bereits in der Steuerung (ohne Adaption) berücksichtigt, so dass keine Hubfehler daraus entstehen können. Anderenfalls, das heißt in einem System ohne Viskositätssensor, ist eine erfindungsgemäße Adaption nötig, um die sonst aus Viskositätsveränderungen resultierenden Hubfehler zu verringern beziehungsweise zu vermeiden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass – beispielsweise durch das Modul Adaption anhand eines von diesem bewerteten Gütemaßes, wie das Maß wmqf gemäß Gleichung (23) – regelmäßig und/oder zu bestimmten Zeitpunkten geprüft wird, ob eine geforderte Güte beziehungsweise Genauigkeit der Hubsteuerung noch gewährleistet ist. Alternativ oder zusätzlich kann geprüft werden, ob verwendete Adaptionsparameter beziehungsweise Driftfaktoren in vorgegebenen zulässigen Bereichen bleiben. Wenn festgestellt wird, dass das eine oder das andere nicht mehr der Fall ist, beispielsweise weil eine allzu starke Veränderung der Eigenschaften eines Stellers 30 und/oder des zum Betrieb des Stellers verwendeten Hydrauliköls eingetreten ist, dann kann beziehungsweise soll eine Information oder Meldung erzeugt werden, die diesen Sachverhalt anzeigt. Diese Information kann beispielsweise als Diagnoseinformation oder Fehlermeldung in einem Fehlerspeicher abgespeichert und/oder durch Informationsmittel, beispielsweise eine Warnlampe, angezeigt werden. Wenn ein solcher Sachverhalt, gegebenenfalls bei weiterer Prüfung, als kritisch eingestuft wird, kann eine Schutzmaßnahme getroffen werden, beispielsweise durch einen eingeschränkten Betrieb des betreffenden Stellers 30, eine Stilllegung dieses Stellers, oder sogar eine Stilllegung des gesamten Systems.
In speziellen Realisierungen der erfindungsgemäßen Steuerungsfunktion innerhalb eines Steuergeräts 31 kann das eine oder andere Berechnungsmodul – ganz oder teilweise – statt als Rechnerprogramm auch in dedizierter digitaler Hardware ausgeführt werden.

Claims

Verfahren zum Ansteuern einer Steuereinrichtung (MV1, MV2) eines hydraulischen Stellers (30), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Einlesen eines Sollwerts (h_Soll) einer Steuergröße (h), – Ermitteln mindestens eines Betriebsparameters (T_Oel, p_Oel), – Berechnen einer Ansteuergröße (t_m1) in Abhängigkeit des Sollwerts (h_Soll) und des mindestens einen Betriebsparameters (T_Oel, p_Oel) mittels einer Stellgrößen-Transferfunktion (t_m1 = f_tm1(h_Soll; T_Oel, p_Oel, T_mot, ...), wobei in der Stellgrößen-Transferfunktion (f_tm1) mindestens ein Adaptions-Parameter (p_offset, t_{m1_offset}, h_skala) vorgesehen ist; mit: f_tm1: Stellgrößen-Transferfunktion h_Soll: Sollwert der Steuergröße (Sollhub) T_Oel, p_Oel: Betriebsparameter T_mot, ...: weitere Betriebsparameter P_offset = Druck-Adaptionsparameter t_{m1_offset}: Ansteuerdauer-Adaptionsparameter h_skala: Hub-Adaptionsparameter und Ausgabe der Ansteuergröße (t_m1) an eine Ausgabeeinheit zur Erzeugung eines entsprechenden Ansteuersignals.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Adaptions-Parameter (p_offset, t_{m1_offset}, h_offset) auf der Basis mindestens eines Einzelwerts, beispielsweise eines so genannten Driftfaktors, berechnet wird, wobei dieser Einzelwert durch Adaption angepasst werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Adaptions-Parameter (p_offset, t_{m1_offset}, h_offset) als Produkt aus einem Driftfaktor und einer so genannten Driftfunktion, oder auf der Basis eines solchen Produkts berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Driftfunktion in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters (T_Oel, p_Oel) und/oder in Abhängigkeit des Sollwerts (h_Soll) oder einer dazu äquivalenten Größe definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Driftfunktion als Kennlinie oder Kennfeld hinterlegt ist oder auf der Basis eines Kennfelds oder einer Kennlinie berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Driftfunktion als Parameter-Funktion ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Adaptionsparameter als Summe mehrerer Driftterme berechnet wird, wobei jeder Driftterm als Produkt eines Driftfaktors und einer Driftfunktion gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Adaptionsparameter als Produkt aus mehreren Faktoren berechnet wird, wobei jeder Faktor durch Addition eines Produkts aus einem Driftfaktor und einer Driftfunktion zum Wert 1 gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Driftfaktoren nicht linear unabhängig sind.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Driftfaktoren gleich sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Driftfaktoren aus einer – gegebenenfalls reduzierten – Anzahl unabhängiger (primärer) Adaptionswerte berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche Hub (h_Ist) eines Gaswechselventils (1) oder eines Kolbens (5) eines hydraulischen Stellers (30) direkt oder indirekt erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maß (F) für die Abweichung des tatsächlichen Hubs (h_Ist) vom Soll-Wert (h_Soll) eines individuellen Stellers (30) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Abweichung (F) mindestens ein Driftfaktor oder (primärer) Adaptionswert des betreffenden Stellers (30) individuell adaptiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Wert einer Stoffgröße, insbesondere der Viskosität η_Oel, eines zum Betrieb des Arbeitszylinders (3) verwendeten Hydrauliköls bestimmt und als hydraulischer Betriebsparameter verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Betriebsparameter (T_Oel, p_Oel, η_Oel) direkt gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Betriebsparameter (T_Oel, p_Oel, η_Oel) aus einem oder mehreren gemessenen Werten (T_Rail, p_Rail, ...) abgeschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Betriebsparameter (T_Oel, p_Oel, η_Oel) in einem Kennfeld oder einer Kennlinie in Abhängigkeit eines oder mehrerer gemessener Werte (T_Rail, p_Rail, ...)) hinterlegt ist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abschätzung des mindestens einen Betriebsparameters (T_Oel, p_Oel, η_Oel) aus gemessenen Werten (T_Rail, p_Rail, ...) weitere Parameter (T_Mot, t_mess, Φ_KW,mess, t_ob, Φ_KW,ob) berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung des oder der Betriebsparameter (T_Oel, p_Oel, η_Oel) der Ermittlung dieser Betriebsparameter zu einem in der Zukunft liegenden Zeitpunkt der Ansteuerung des Stellglieds (MV1, MV2) dient.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung des oder der Betriebsparameter (T_Oel, p_Oel, η_Oel) mit Hilfe von Mittelwerten und/oder Filterfunktionen, insbesondere eines Tiefpassfilters, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Störgrößen, insbesondere hydraulische Kräfte oder Reibungskräfte, in Abhängigkeit des oder der Betriebsparameter (T_Oel, p_Oel, η_Oel) bei der Ansteuerung des Stellglieds (MV1, MV2) berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Parameter die Temperatur der Brennkraftmaschine (T_Mot), der Zeitpunkt (t_mess) einer Messung und/oder der Kurbelwinkel (Φ_KW,mess) zum Zeitpunkt der Messung, der Zeitpunkt (t_ob) der Ansteuerung des Stellglieds (MV1) und/oder der Kurbelwinkel (Φ_KW,ob) zum Zeitpunkt der Ansteuerung des Stellglieds (MV1) und/oder auf ein Gaswechselventil (1) oder zumindest mittelbar auf einen Kolben (5) wirkende Gaskräfte berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter (T_Oel, p_Oel) als skalare Größen definiert sind, beziehungsweise durch Einzelwerte, wie beispielsweise einen Momentanwert, einen Mittelwert und/oder eine momentane oder mittlere zeitliche Veränderung dargestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen-Transferfunktion (t_m1 = f_tm1(h_soll; T_Oel, p_Oel, T_mot, ...) mittels mindestens einer Kennlinie oder eines Kennfelds darstellbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen-Transferfunktion (t_m1 = f_tm1(h_soll; T_Oel, p_Oel, T_mot, ...)) als Parameter-Funktion ausgebildet ist oder auf der Basis mindestens einer Parameter-Funktion berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter-Funktion mehrere, insbesondere elementare, Funktionsterme und Skalierungs-Koeffizienten aufweist, und dass die Skalierungs-Koeffizienten aus den Betriebsparametern (T_Oel, p_Oel) und/oder den weiteren parametern (T_Mot, ...) ermittelt werden.
Computer-Programm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung eines der vorstehenden Verfahren geeignet ist.
Computer-Programm nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Speichermedium abspeicherbar ist.
Steuergerät, insbesondere zur Steuerung eines elektrohydraulischen Ventilstellers, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung eines der vorstehenden Verfahren geeignet ist.