DE19641244A1 - Verfahren zur Justierung eines elektromagnetischen Aktuators - Google Patents
Verfahren zur Justierung eines elektromagnetischen AktuatorsInfo
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Description
Bei elektromagnetischen Aktuatoren, wie sie beispielsweise
an Kolbenbrennkraftmaschinen zur Betätigung der Gaswechsel
ventile eingesetzt werden, besteht die Anforderung, hohe
Schaltgeschwindigkeiten bei gleichzeitig hohen Schaltkräften
zu realisieren. Speziell zur Betätigung der Gaswechselven
tile an Kolbenbrennkraftmaschinen weist ein derartiger
elektromagnetischer Aktuator einen mit dem zu betätigenden
Stellglied, hier dem Gaswechselventil, verbundenen Anker
auf, der durch zwei gegeneinanderwirkende Rückstellfedern
in einer Ruheposition zwischen zwei Elektromagneten gehal
ten wird und der bei Bestromung der Elektromagneten wechsel
weise durch den einen als Schließmagneten und den anderen
als Öffnermagneten arbeitenden Elektromagneten aus der
Ruhelage angezogen und für die Dauer der jeweiligen Strom
beaufschlagung in der betreffenden Schließstellung bzw.
Öffnungsstellung gehalten wird.
Zur Betätigung des Gaswechselventils, d. h. zur Einleitung
der Bewegung aus der geschlossenen in die geöffnete Position
und umgekehrt, wird jeweils der Haltestrom an dem haltenden
Elektromagneten abgeschaltet. Hierdurch fällt die Haltekraft
des betreffenden Elektromagneten unter die Federkraft der
Rückstellfeder ab und der Anker beginnt, durch die Feder
kraft beschleunigt, sich zu bewegen. Nach dem Durchgang
des Ankers durch seine Ruheposition wird der "Flug" des
Ankers durch die Federkraft der gegenüberliegenden Rückstell
feder abgebremst. Um nun den Anker in der anderen Position
zu fangen und zu halten, wird der betreffende Elektromagnet
bestromt.
Die Verwendung elektromagnetischer Aktuatoren für die Gas
wechselventile bietet den Vorteil, daß hier eine anpassungs
fähige Steuerung für das Ein- und Ausströmen des Arbeitsme
diums möglich ist, so daß der Arbeitsprozeß nach den durch
den Betrieb gewünschten Parametern optimal beeinflußt werden
kann. Der Ablauf der Steuerung hat dabei großen Einfluß
auf die unterschiedlichen Betriebsparameter, beispielsweise
die Zustände des Arbeitsmediums im Einlaßbereich, im Arbeits
raum und im Auslaßbereich sowie auf die Vorgänge im Arbeits
raum selbst. Da Kolbenbrennkraftmaschinen bei sehr unter
schiedlichen Betriebszuständen instationär arbeiten, ist
eine entsprechend variable Steuerung der Gaswechselventile
vorteilhaft. Eine derartige elektromagnetische Schaltanord
nung für Gaswechselventile ist beispielsweise aus
DE-C-30 24 109 bekannt.
Ein wesentliches Problem bei der Steuerung derartiger elek
tromagnetischer Aktuatoren ist die Zeitgenauigkeit, die
insbesondere bei einer Steuerung der Motorleistung für
die Einlaßventile an einer Kolbenbrennkraftmaschine erfor
derlich ist. Eine genaue Steuerung der Zeiten wird durch
fertigungsbedingte Toleranzen, im Betrieb auftretende Ver
schleißerscheinungen sowie durch unterschiedliche Betriebs
zustände, beispielsweise wechselnde Lastanforderungen und
wechselnde Arbeitsfrequenzen erschwert, da diese äußeren
Einflüsse relevante Zeitparameter des Systems beeinflussen
können. Eine Voraussetzung für eine genaue und zuverlässige
Betätigung der Gaswechselventile ist eine Einstellung der
Ruhelage des Ankers. Die Einstellung der "statischen Ruhe
lage" des Ankers zwischen den beiden Elektromagneten bei
stromlos gesetzten Spulen, auch unter Berücksichtigung
der Federkräfte und der Induktivitäten der Magneten kann
hierzu nicht ausreichend sein.
Für einen möglichst zeitgenauen Betrieb eines derartigen
Aktuators ist die "dynamische Ruhelage" von Bedeutung.
Hierzu sind unterschiedliche Reibungswiderstände und/oder
Gaskräfte für die Bewegung des Ankers in Richtung "Offen"
und in Richtung "Geschlossen" zu berücksichtigen, die zu
einer Beeinflussung der Symmetrie des Bewegungsvorganges
führen. Die Ruhelage des Ankers hat einen entscheidenden
Einfluß auf die Symmetrie des Bewegungsablaufes. Bei ver
stellter Ruhelage schwingt der Anker jeweils unterschied
lich weit, je nachdem zu welcher Seite er sich gerade bewegt.
Um auf beiden Seiten ein sicheres Fangen zu gewährleisten,
muß nun bei einer verstellten Ruhelage entweder der Strom
für den einen fangenden Magneten, beispielsweise auf der
Öffnerseite, anders als der Strom für den anderen fangenden
Magneten, beispielsweise auf der Schließerseite, eingestellt
werden. Oder für beide Magneten wird der gleiche Strom
eingestellt und zwar in der Höhe, daß der Anker auf beiden
Seiten sicher gefangen wird. Dann trifft der Anker jedoch
auf den Magneten, zu dem hin die Ruhelage hin verschoben
ist, mit deutlich zu hoher Geschwindigkeit auf.
Bei einem unsymmetrischen Bewegungsverhalten muß die Ruhe
lage entsprechend außermittig eingestellt werden, damit
der Betrieb energieoptimal und damit auch zeitlich exakt
abläuft. Wichtig ist bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine
die korrekte, d. h. gleiche Einstellung der Ruhelagen aller
gleichartigen Gaswechselventile.
Weiterhin sind im Betrieb die Reibungswiderstände bzw.
Dämpfungen durch die wechselnden Gaskräfte stark lastabhän
gig. Allerdings kann für die einmalige Einstellung bei
Produktion und Service ein definierter Betriebspunkt ange
fahren werden, so daß dieser Effekt für die reine Einstel
lung keine Rolle spielt. Die Einstellung kann auch im unge
feuerten Betrieb erfolgen. Im tatsächlichen Betrieb werden
dann die Unsymmetrien durch unterschiedlichen Bestromung
von Öffner und Schließer im Betrieb mittlerer und hoher
Lasten aufgefangen.
Mit einer festen Einstellung der Ruhelage kann aus den
gerade genannten Gründen nicht in allen Betriebspunkten
"energieoptimal" gefahren werden. Insofern muß für eine
feste Einstellung der Ruhelage ein Kriterium unter Berück
sichtigung von Laufsicherheit und energetisch günstigem
Betrieb festgelegt werden, das die Anforderungen an den
Motor (Lastkollektive in Testzyklen etc.) berücksichtigt.
Eine andere Möglichkeit ergibt sich darin, die jeweilige
Ruhelage während des Betriebes jeweils an die Anforderungen
des Betriebspunktes anzupassen. So kann beispielsweise
bei einem Betriebspunkt hoher Last, bei dem der Anker beim
Öffnen des Auslaßventils besonders stark "gebremst" wird,
die Ruhelage in Richtung auf die Offen-Seite verstellt
werden.
Eine erste Ruhelageeinstellung muß unmittelbar im Anschluß
an die Endmontage erfolgen. Um die korrekte Einstellung
der Ruhelage prüfen zu können, muß ein Meßwert vorliegen,
der hierüber Auskunft gibt. Der Anker selbst ist allerdings
nach der Endmontage nicht mehr zugänglich, so daß die Überprüfung
der Ruhelage mechanisch sehr problematisch ist,
Dazu kommt, wie eben dargelegt, daß die geometrische Ruhe
lage nicht unbedingt gleich der energetischen bzw. dynami
schen Ruhelage sein muß, falls die Federn eine gewisse
Progressivität aufweisen und/oder unterschiedliche Reibungs
widerstände vorhanden sind.
Eine korrekte Einstellung der Ruhelage wird sich im Normal
fall während des Betriebes nicht verstellen. Allerdings
kann es im Fehlerfall tatsächlich zu einer Verstellung
der Ruhelage kommen. Somit ist auch das Vorhandensein einer
Diagnosefunktion von Nöten, die Auskunft über den ordnungs
gemäßen Zustand der Ankereinstellung gibt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah
ren zur Justierung eines elektromagnetischen Aktuators zu
schaffen, das eine automatisierte Erfassung der Ruhelage mit
einer Anzeige und Diagnose von Fehleinstellungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das Auftreffverhalten des Ankers beim Auftreffen auf die
Polfläche des jeweils fangenden Magneten erfaßt und der
festgestellte Wert eines vorgegebenen Auftreffindikators
mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und bei Abweichun
gen über die Stellmittel die Ruhelage solange verstellt
wird, bis für beiden Magneten der Wert des Auftreffindikators
einem vorgegebenen Sollwert entspricht. Der Sollwert kann
dadurch vorgegeben werden, daß die Auftreffindikatoren
für beide Magneten gleich sind oder auch eine sich ergebende
Differenz einem vorgegebenen Wert entspricht. Als Auftreff
indikator kann der zeitliche Verlauf des Stroms und/oder
der zeitliche Verlauf der Spannung an der Spule des jeweils
fangenden Magneten vorgegeben werden oder ein ausgewähltes
Merkmal des zeitlichen Verlaufs, beispielsweise ein lokales
Maximum, der Zeitpunkt des Maximums oder dergl., vorgegeben
werden. In einer anderen Ausgestaltung ist als Auftreffindi
kator der beim Auftreffen des Ankers auf die Polfläche
des fangenden Magneten erzeugte Körperschall verwendbar.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen und
Diagramme näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen elektromagnetischen Aktuator
für ein Gaswechselventil,
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf von Strom und Weg
bei der Betätigung des Aktuators,
Fig. 3 die Erfassung unterschiedlicher Auftreff
geschwindigkeiten über den Spannungsver
lauf am fangenden Magneten,
Fig. 4 die Erfassung der unterschiedlichen Auf
treffgeschwindigkeiten über den Stromver
lauf am fangenden Magneten,
Fig. 5 eine Anordnung der Körperschallerfassung.
In Fig. 1 ist ein Hubventil 1 für eine Kolbenbrennkraft
maschine dargestellt, das mit einem elektromagnetischen
Ventilantrieb 2 versehen ist. Der elektromagnetische Ventil
antrieb 2 weist zwei mit Abstand zueinander angeordnete
Elektromagneten 3 und 4 auf, zwischen denen ein Anker 5
hin und her bewegbar gelagert ist, der mit dem Schaft 6
des Ventils 1 in Verbindung steht. Der Anker 5 wird durch
eine dem Elektromagneten 3 zugeordnete Rückstellfeder 7
und eine dem Elektromagneten 4 zugeordnete Rückstellfeder
8 bei stromlos gesetzten Elektromagneten in einer Mittel
stellung zwischen den beiden Elektromagneten 3 und 4 ge
halten. Über eine hier nur schematisch und beispielhaft
angedeutete, von Hand oder automatisch betätigbare Stell
einrichtung 2.1 besteht nun die Möglichkeit, diese Ruhelage
zu justieren. Wird der Elektromagnet 3 bestromt, dann wird
der Anker 5 angezogen und liegt an der Polfläche des Elek
tromagneten 3 an, so daß das Hubventil 1 in Schließstellung
gehalten wird. Wird der Elektromagnet 3 stromlos gesetzt
und der Elektromagnet 4 bestromt, dann bewegt sich der
Anker 5, zunächst beschleunigt durch die Kraft der Rück
stellfeder 7 in Richtung auf den Elektromagneten 4 und
wird von diesem dann eingefangen, so daß der Anker 5 an
der Polfläche des Elektromagneten 4 anliegt und das Hubven
til 1 in Öffnungsstellung hält.
Je nach seiner Zuordnung an der betreffenden Kolbenbrenn
kraftmaschine besitzt nun das Ventil die Funktion eines
Einlaßventils oder eines Auslaßventils, wobei je Zylinder
wenigstens ein Einlaßventil und ein Auslaßventil angeordnet
ist. Die Ansteuerung der einzelnen Einlaßventile und Auslaß
ventile an einer Kolbenbrennkraftmaschine erfolgt bei der
artigen elektromagnetischen Ventilantrieben über eine elek
tronische Motorsteuerung 9, die in Fig. 1 angedeutet ist.
Der Motorsteuerung 9 werden neben der Vorgabe des Lastwun
sches über das Gaspedal 10 als Grundvorgabe die Drehzahl
der Kurbelwinkel, die Motortemperatur und weitere für einen
einwandfreien Motorbetrieb relevante oder wünschenswerte
Daten vorgegeben, die in der elektronischen Motorsteuerung 9
verarbeitet werden und die entsprechenden Stellsignale
für die wechselseitige Bestromung der Elektromagneten der
einzelnen Stellantriebe der Hubventile erarbeitet.
In Fig. 2 ist in bezug auf die schematische Darstellung
eines elektromagnetischen Ventilsantriebs der zeitliche
Verlauf der Ströme in den beiden Elektromagneten sowie
der Wegverlauf des Ankers 5 näher dargestellt.
Als Ausgangslage für die Darstellung in Fig. 2 wird davon
ausgegangen, daß der Anker 5 an der Polfläche des Elektro
magneten 3 anliegt, d. h. daß das Hubventil 1 in Schließ
stellung gegen die Kraft der Rückstellfeder 7 gehalten
ist. Um den Anker am Elektromagneten halten zu können,
ist dieser mit einem Haltestrom I3h beaufschlagt, wobei
dieser Haltestrom I3h zwischen einem oberen und einem unte
ren Stromwert "getaktet" wird, um unter Ausnutzung der
gespeicherten magnetischen Energie den Stromverbrauch wäh
rend der Haltephase zu reduzieren.
Soll nun das Hubventil 1 geöffnet werden, dann wird zu
einem Zeitpunkt T₁ der Elektromagnet 3 stromlos gesetzt.
Der Haltestrom fällt über einen Zeitraum tab ab, wobei
der Anker auch nach dem vollständigen Stromabfall noch
für eine gewisse Zeit, der sogenannten Klebzeit, am Elektro
magneten 3 anliegt. Erst zum Zeitpunkt T₂ setzt sich der
Anker 5 unter dem Einfluß der Kraftwirkung der Rückstell
feder 7 in Bewegung, wie dies aus dem zwischen den beiden
Stromkurven angegebenen Wegverlauf zu ersehen ist. Sobald
der Anker 5 die durch die Kraftwirkung der beiden Rückstell
federn 7 und 8 vorgegebene Mittelposition durchlaufen hat,
wirkt der Ankerbewegung die wachsende Rückstellkraft der
Rückstellfeder 8 entgegen. Um nun den Anker 5 am Elektromag
neten 4 zu "fangen" und das Hubventil 1 sicher in Öffnungs
stellung zu halten, wird zum Zeitpunkt T₃ der Elektromagnet 4
bestromt, so daß noch vor dem Auftreffen des Ankers 5 auf
der Polfläche des Elektromagneten 4 zum Zeitpunkt T₄ der
maximale Fangstrom I4f erreicht wird. Dieser maximale Fang
strom wird über eine vorgegebene Zeitdauer bis zum Zeit
punkt T₅ aufrechterhalten, wobei dieser Zeitraum tf so
bemessen ist, daß ein sicheres Auftreffens des Ankers 5
auf der Polfläche des Elektromagneten 4 gewährleistet ist.
Zum Zeitpunkt T₅ wird der Strom dann auf die Höhe des Halte
stroms I4h reduziert, wobei während der Haltezeit der Halte
strom I4h wiederum zur Reduzierung des Stromverbrauchs
getaktet wird. Zum Schließen des Ventils wird dann über
die elektronische Motorsteuerung 9 in entsprechender Weise
der Haltestrom I4h abgeschaltet, so daß der vorstehend
beschriebene zeitliche Ablauf der Bestromung und der Ventil
bewegung in umgekehrter Richtung verläuft.
Es ist nun einzusehen, daß die Auftreffgeschwindigkeit
des Ankers 5 auf die Polfläche des jeweils fangenden Elek
tromagneten bei gleicher Größe des Fangstroms If dann unter
schiedlich sein muß, wenn die Ruhelage des Ankers 5 nicht
genau eingestellt ist. Der Anker erfährt in der Endphase
seiner Annäherung an die eine Polfläche eine entsprechend
stärkere Beschleunigung als bei der Annäherung an die andere
Polfläche, so daß der Anker jeweils mit unterschiedlich
hoher Geschwindigkeit auf die Polfläche auftrifft.
Die unterschiedliche Geschwindigkeit des Ankers 5 kurz
vor bis zum Auftreffen auf die Polfläche kann nun zum einen
über einen Vergleich der Stromverläufe oder der Spannungs
verläufe an der fangenden Spule erkannt werden.
In Fig. 3 ist nun für einen Bewegungsvorgang, wie er in
Fig. 2 dargestellt ist, in der Wegverlaufskurve einmal
der Wegverlauf für ein hartes Auftreffen dargestellt (aus
gezogene Linie) und der Wegverlauf für ein weiches Auftreffen
(strichpunktierter Kurvenast). Das sogenannte harte Auftref
fen bedeutet, daß bei gegebener gleicher Stromhöhe jeweils
an den fangenden Magneten in dem einen Fall der Anker einen
geringeren Widerstand zu überwinden hat und daher früher
auftrifft und daß im Fall des weichen Auftreffens der Anker
einen höheren Widerstand zu überwinden hat und dementspre
chend später und auch mit geringerer Geschwindigkeit auf
die Polfläche auftrifft. Sind die Bedingungen für beide
fangenden Magneten gleich, dann ergeben sich jeweils gleiche
Kurvenverläufe, so daß hier die Aussage getroffen werden
kann, daß bei dem untersuchten Aktuator die Ruhelage des
Ankers 5 richtig eingestellt ist.
Ist jedoch die Ruhelage des Ankers nicht richtig eingestellt,
dann ergeben sich bei einem Vergleich entsprechend unter
schiedliche Wegverläufe.
Da nun die Wegverläufe nicht unmittelbar gemessen werden
können, besteht bei einer Stromregelung, wie sie anhand
von Fig. 2 dargestellt und beschrieben ist und wie sie
hinsichtlich der Stromverlaufskurve in Fig. 3 schematisch
wiedergegeben ist, auch noch die Möglichkeit, den Verlauf
der Spannung jeweils am fangenden Magneten festzustellen.
Während der Fangstrom in der erwartenden Auftreffzeit kon
stant gehalten wird, erzeugt die Bewegung des sich der
Polfläche nähernden Ankers eine Spannungsänderung in der
betreffenden Magnetspule. Wie Fig. 3 zeigt, fällt die Span
nung zu Beginn der Konstantphase des Stromes ab. Sobald
sich jedoch der Anker der Polfläche nähert, erfolgt ein
Wiederanstieg. Dieser Anstieg ist proportional zur Bewegungs
geschwindigkeit des auftreffenden Ankers, so daß bei einem
harten Auftreffen ein steilerer Spannungsverlauf feststell
bar ist, als bei einem weicheren Auftreffen. Dies ist in
der Spannungsverlaufskurve in Fig. 3 wieder mit einer ausge
zogenen Linie für das harte Auftreffen und mit einer strich
punktierten Linie für das weiche Auftreffen dargestellt.
Der Verlauf der Spannung kann am jeweils fangenden Magneten
erfaßt werden, so daß ein unmittelbarer Vergleich der beiden
Spannungsverlaufskurven der jeweils fangenden Magneten
möglich ist und bei Abweichungen eine entsprechende Verstel
lung der Ruhelage des Ankers am untersuchten Aktuators
möglich ist.
Fig. 4 zeigt die Abweichungen in der Stromverlaufskurve
am jeweils fangenden Magneten bei unterschiedlichen Auftreff
geschwindigkeiten, wenn am fangenden Magneten der Fangstrom
zum Zeitpunkt T₃ (Fig. 2) ohne Konstantbegrenzung hochge
regelt wird und zu einem erwarteten Zeitpunkt kurz nach
dem Auftreffen des Ankers auf der Polfläche auf den Halte
strom Ih zurückgeregelt wird. Die vollausgezogene Linie
zeigt hier wieder den Verlauf des Fangstroms bei hartem
Auftreffen, während die strichpunktierte Linie den Strom
verlauf bei einem weichen Auftreffen zeigt. Aufgrund der
signifikanten Abweichungen ist es auch hier möglich, durch
einen unmittelbaren Vergleich beider Kurven eine Aussage
über die richtige Einstellung der Ruhelage zu treffen und
bei Abweichungen am Aktuator die Ruhelage des Ankers so
zu verstellen, daß die Stromverlaufskurven der beiden
Magneten im wesentlichen deckungsgleich sind.
Da beim Auftreffen des Ankers auf die Polfläche eine ent
sprechende Energieumsetzung aus Bewegungsenergie in Kraft
wirkung auf die Polfläche und damit die Entwicklung von
Schall zur Folge hat, besteht in Abwandlung des Verfahrens
die Möglichkeit, über eine Schallmessung den Auftreffzeit
punkt und die Auftreffenergie zu erfassen. Da bei richtig
eingestellter Ruhelage die Energieumsetzung bei beiden
fangenden Magneten gleich ist, muß auch an dem jeweils
zu untersuchenden Aktuator der gleiche Körperschall erzeugt
werden. Liegen Abweichungen vor, ergibt sich wiederum die
Möglichkeit, ein entsprechendes Stellsignal zu erzeugen,
so daß über eine Anzeige von Hand, aber auch automatisch,
mittels der Stelleinrichtung am Aktuator die Ruhelage des
Ankers solange verstellt werden kann, bis die Energieum
setzung, d. h. die Schallerzeugung an beiden fangenden
Magneten gleich ist.
In Fig. 5 ist in einem Blockschaltbild das Grundprinzip
dargestellt. Eine Kolbenbrennkraftmaschine 11 ist mit einer
entsprechenden Zahl von Hubventilen versehen, die jeweils
mit elektromagnetischen Ventilantrieben 2 (hier insgesamt
als Block dargestellt) versehen sind. Den zu untersuchenden
Ventilantrieben 2 am Motor 11 ist nun ein zentraler Sensor
12 oder aber jedem Hubventil ein gesonderter Sensor 12
zugeordnet, über den das beim Auftreffen des Ankers auf
die jeweiligen Polflächen erzeugte Schwingungssignal erfaßt
wird. Das über den Sensor 12 erfaßte Schwingungssignal
wird nun in einer Auswerteeinheit 13 in bezug auf seine
Amplitudensymmetrie ausgewertet. Sofern eine Abweichung
gegeben ist, d. h. der Anker trifft mit höherer Auftreff
geschwindigkeit auf die Polfläche des einen fangenden Elek
tromagneten als bei dem anderen fangenden Elektromagneten
auf, dann wird entsprechend dem Korrektursignal, das von
der Auswerteeinheit 13 zur Anzeige gebracht wird, mittels
der Stelleinrichtung 2.1 die Ruhelage durch einen Eingriff
von Hand oder automatisch über die Steuerung 9 justiert.
Ist jedem Hubventilantrieb ein eigener Schallsensor zugeord
net, dann kann der Auftreffindikator "Körperschall" für
jedes Hubventil gesondert erfaßt werden. Wird nur ein Schall
sensor für die Kolbenbrennkraftmaschine insgesamt eingesetzt,
dann muß die Auswerteeinheit 13 und/oder die zugehörige
Anzeigeeinrichtung über ein zusätzliches, von der Kurbel
welle abzugreifendes Signal getiggert werden. Jedes vom
Schallsensor 12 erfaßte Signal kann dann in bezug zur Kurbel
wellenstellung genau dem jeweils wirksamen Aktuator zugeord
net werden.
Die Größe der Körperschallsignale ist abhängig von der
Auftreffgeschwindigkeit. Bei kleinen Auftreffgeschwindigkei
ten erhält man nur ein kleines Signal und bei entsprechend
größeren Geschwindigkeiten ein größeres Signal. Eventuell
auftretende zyklische Schwankungen im Körperschallsignal,
beispielsweise bedingt durch jeweils etwas andersartiges
Aufkommen des Ankers auf der Polfläche, können durch Mitte
lung über jeweils mehrere Zyklen eliminiert werden.
Die jeweils auf der Öffner- und Schließerseite ermittelten
Werte für die Auftreffgeschwindigkeiten können nun, bei
spielsweise nach Bewertung über eine vorgegebene Kennlinie,
voneinander subtrahiert werden oder alternativ als Quotient
gebildet werden. Das Ergebnis wird nun mit einem Sollwert
verglichen und somit ein Maß für den Betrag der Fehlein
stellung gefunden.
Dieser ermittelte Betrag wird über eine Diagnoseanzeige
demjenigen, der die Ruhelage einstellt, zur Kenntnis ge
bracht, so daß er die Ruhelage mittels einer entsprechenden
Einstellvorrichtung entsprechend ändern kann. Im Anschluß
an den Einstellvorgang oder gar während des Einstellvorgangs
wird erneut die Bestimmung der Ruhelage in dieser Weise
durchgeführt. Bei weiterhin vorliegender Abweichung von
der Soll-Einstellung wird erneut nachgestellt. Dieser Vor
gang wiederholt sich solange, bis die korrekte Einstellung
gefunden ist. Im Idealfall ist jedoch nur ein einziger
Einstellvorgang erforderlich, da das Verfahren ja ermöglicht,
auch den etwaigen Betrag der Fehleinstellungen anzugeben.
Dieser Vorgang kann auch bei einer entsprechend ausgebildeten
Stelleinrichtung 2.2 automatisiert vorgenommen werden,
beispielsweise mit Hilfe der Motorsteuerung 9 oder einer
aufgeschalteten externen Werkstatt-Diagnoseeinrichtung.
Zur Auswertung können nun bei den jeweils angewendeten
Auftreffindikatoren auch ausgewählte besondere Merkmale
herangezogen werden. So ist es zweckmäßig, eine Amplitude
innerhalb eines vorgegebenen "Zeitfensters" oder innerhalb
eines vorgegebenen Kurbelwinkelbereichs zu erfassen und
für den Vergleich zu verwenden. Es ist auch möglich, die
maximale Amplitude, der Zeitpunkt des Auftretens der maxima
len Amplitude oder auch das aus dem zeitlichen Verlauf
des erfaßten Auftreffindikators abgeleitete Integral als
zu vergleichenden Wert zu benutzen.
Bei der Verwendung des Körperschalls als Auftreffindikator
kann bevorzugt der Wert der Schallenergie erfaßt werden,
wobei auch hier wieder zeit- und/oder kurbelwinkelbezogene
Maximalwerte für den Vergleich erfaßt werden.
Claims (3)
1. Verfahren zur Justierung eines elektromagnetischen Aktua
tors mit zwei im Anstand zueinander angeordneten Elektro
magneten und einem gegen die Kraft jeweils einer Rückstell
feder durch die Magnetkräfte hin- und herbewegbaren und
bei stromlosen Elektromagneten in einer Ruhelage zwischen
den Elektromagneten befindlichen Anker und mit Mitteln
zum Einstellen der Ruhelage, dadurch gekennzeichnet, daß
das Auftreffverhalten des Ankers beim Auftreffen auf die
Polfläche des jeweils fangenden Magneten erfaßt und der
festgestellte Wert eines vorgegebenen Auftreffindikators
mit einem vorgebbaren Sollwert verglichen und bei Abwei
chungen über die Stellmittel die Ruhelage solange verstellt
wird, bis für beide Magneten der Wert des Auftreffindika
tors einem vorgegebenen Sollwert entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Auftreffindikator der Verlauf des Stroms und/oder der
Spannung am jeweils fangenden Magneten vorgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der beim Auftreffen des Ankers auf die Polfläche des
fangenden Magneten erzeugte Körperschall vorgegeben wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19641244A DE19641244B4 (de) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | Verfahren zur Justierung eines elektromagnetischen Aktuators |
US08/941,061 US5822167A (en) | 1996-10-07 | 1997-09-30 | Method of adjusting an electromagnetic actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19641244A DE19641244B4 (de) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | Verfahren zur Justierung eines elektromagnetischen Aktuators |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19641244A1 true DE19641244A1 (de) | 1998-04-09 |
DE19641244B4 DE19641244B4 (de) | 2005-04-14 |
Family
ID=7808039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19641244A Expired - Fee Related DE19641244B4 (de) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | Verfahren zur Justierung eines elektromagnetischen Aktuators |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5822167A (de) |
DE (1) | DE19641244B4 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19736963A1 (de) * | 1997-08-25 | 1999-01-07 | Daimler Benz Ag | Verfahren zum Feststellen der Mittellage eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators |
DE19831520A1 (de) * | 1998-07-14 | 2000-01-20 | Schaeffler Waelzlager Ohg | Elektromagnetischer Ventiltrieb |
WO2000018382A2 (de) * | 1998-09-28 | 2000-04-06 | Tiefenbach Bergbautechnik Gmbh | Hydraulisches wegeventil |
WO2001049981A1 (de) * | 1999-12-30 | 2001-07-12 | Robert Bosch Gmbh | Ventilsteuerung für einen verbrennungsmotor |
DE10139362A1 (de) * | 2001-08-20 | 2003-03-06 | Heinz Leiber | Elektromagnetischer Aktuator |
DE10308057A1 (de) * | 2003-02-26 | 2004-09-09 | Daimlerchrysler Ag | Vorrichtung mit einer Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit zur Erfassung einer Gleichgewichtslage eines Ankers |
EP2511526B1 (de) | 2011-04-14 | 2019-08-21 | Hoerbiger Wien GmbH | Hubkolbenverdichter mit Fördermengenregelung |
DE102015114734B4 (de) | 2015-09-03 | 2023-11-16 | Baumüller Nürnberg GmbH | Aktor für Textil-Legenadeln und andere Verstellobjekte sowie ein Bewegungs- oder Verstellverfahren |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19518056B4 (de) * | 1995-05-17 | 2005-04-07 | Fev Motorentechnik Gmbh | Einrichtung zur Steuerung der Ankerbewegung einer elektromagnetischen Schaltanordnung und Verfahren zur Ansteuerung |
US6246561B1 (en) * | 1998-07-31 | 2001-06-12 | Magnetic Revolutions Limited, L.L.C | Methods for controlling the path of magnetic flux from a permanent magnet and devices incorporating the same |
DE19927823B4 (de) * | 1999-06-18 | 2004-08-12 | Daimlerchrysler Ag | Elektromagnetischer Aktuator und Verfahren zur Justierung des elektromagnetischen Aktuators |
DE10003896A1 (de) * | 2000-01-29 | 2001-08-02 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Verfahren zur Steuerung eines Proportional-Magneten mit Haltefunktion |
DE10051076C2 (de) | 2000-10-14 | 2003-12-18 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Aktuators |
JP2002320369A (ja) * | 2001-04-20 | 2002-10-31 | Seiko Epson Corp | 振動エネルギーの電力変換装置 |
US20070097589A1 (en) * | 2003-05-06 | 2007-05-03 | Valeo Systemes De Controle Moteur | Method of preadjusting an electromagnetic actuator |
CN105775625A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-07-20 | 安庆市星博特电子科技有限公司 | 震动盘电磁衔铁间隙调整辅助模块 |
US10693358B2 (en) | 2017-02-03 | 2020-06-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Reciprocating electromagnetic actuator with flux-balanced armature and stationary cores |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3024109A1 (de) * | 1980-06-27 | 1982-01-21 | Pischinger, Franz, Prof. Dipl.-Ing. Dr.Techn., 5100 Aachen | Elektromagnetisch arbeitende stelleinrichtung |
DE3307683C1 (de) * | 1983-03-04 | 1984-07-26 | Klöckner, Wolfgang, Dr., 8033 Krailling | Verfahren zum Aktivieren einer elektromagnetisch arbeitenden Stelleinrichtung sowie Vorrichtung zum Durchfuehren des Verfahrens |
US5256973A (en) * | 1991-06-28 | 1993-10-26 | Michael Thee | Relay tester having a circuit to sense the voltage spihe caused by the armature movement |
DE4317109A1 (de) * | 1993-05-21 | 1994-11-24 | Herion Werke Kg | Verfahren zur Überprüfung von Magnetventilen und zugehörige Meßanordnung |
US5477149A (en) * | 1993-12-29 | 1995-12-19 | Spencer; George M. | Method and apparatus for non-invasive monitoring of solenoid valves |
DE4433209C2 (de) * | 1994-09-17 | 2000-02-03 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Einrichtung zur Erkennung des Ankeraufprallzeitpunktes bei Entstromung eines Magnetventils |
DE19631909A1 (de) * | 1995-08-08 | 1997-02-13 | Fev Motorentech Gmbh & Co Kg | Verfahren zur Justierung der Ruhelage des Ankers an einem elektromganetischen Aktuator |
-
1996
- 1996-10-07 DE DE19641244A patent/DE19641244B4/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-30 US US08/941,061 patent/US5822167A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19736963A1 (de) * | 1997-08-25 | 1999-01-07 | Daimler Benz Ag | Verfahren zum Feststellen der Mittellage eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators |
DE19831520A1 (de) * | 1998-07-14 | 2000-01-20 | Schaeffler Waelzlager Ohg | Elektromagnetischer Ventiltrieb |
WO2000018382A2 (de) * | 1998-09-28 | 2000-04-06 | Tiefenbach Bergbautechnik Gmbh | Hydraulisches wegeventil |
WO2000018382A3 (de) * | 1998-09-28 | 2000-08-10 | Tiefenbach Bergbautechnik Gmbh | Hydraulisches wegeventil |
US6263913B1 (en) * | 1998-09-28 | 2001-07-24 | Tiefenbach Bergbautechnik Gmbh | Hydraulic multiway valve |
WO2001049981A1 (de) * | 1999-12-30 | 2001-07-12 | Robert Bosch Gmbh | Ventilsteuerung für einen verbrennungsmotor |
US6581557B1 (en) | 1999-12-30 | 2003-06-24 | Robert Bosch Gmbh | Valve control for an internal combustion engine |
DE10139362A1 (de) * | 2001-08-20 | 2003-03-06 | Heinz Leiber | Elektromagnetischer Aktuator |
DE10308057A1 (de) * | 2003-02-26 | 2004-09-09 | Daimlerchrysler Ag | Vorrichtung mit einer Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit zur Erfassung einer Gleichgewichtslage eines Ankers |
EP2511526B1 (de) | 2011-04-14 | 2019-08-21 | Hoerbiger Wien GmbH | Hubkolbenverdichter mit Fördermengenregelung |
DE102015114734B4 (de) | 2015-09-03 | 2023-11-16 | Baumüller Nürnberg GmbH | Aktor für Textil-Legenadeln und andere Verstellobjekte sowie ein Bewegungs- oder Verstellverfahren |
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US5822167A (en) | 1998-10-13 |
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