DE19855775A1 - Verfahren zur Bewegungssteuerung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators zur Betätigung eines Gaswechsel-Hubventiles einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Bewegungssteuerung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators zur Betätigung eines Gaswechsel-Hubventiles einer Brennkraftmaschine

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewegungssteuerung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators zur Betätigung eines Gaswechsel-Hubventils einer Brennkraftmaschine, wobei der Anker oszillierend zwischen zwei Elektromagnet-Spulen jeweils gegen die Kraft zumindest eine Rückstellfeder durch alternierende Bestromung der Elektromagnet-Spulen bewegt wird, und wobei die an der dem Anker näherliegenden und folglich bestromten Spule anliegende elektrische Spannung getaktet geregelt wird und das Spannungs-Taktverhältnis von einem Regler anhand einer die Anker-Sollbewegung beschreibenden Solltrajektorie bestimmt wird und wobei der Regler und/oder die Solltrajektorien an unterschiedliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine angepaßt ist/sind. DOLLAR A Insbesondere die Anpassung an unterschiedliche Brennkraftmaschinen-Betriebszustände erfolgt hinsichtlich ihrer Art vorab anhand eines numerischen Optimierungsalgorithmus und ist in einer elektronischen Steuereinheit abgelegt. Die zusätzliche Anpassung des Reglers und/oder der Solltrajektorien an sich ändernde äußere Randbedingungen erfolgt bei Betrieb der Brennkraftmaschine in einem zumindest zeitweise ablaufenden Hintergrundprozeß.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewegungssteuerung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators zur Betätigung eines Gaswechsel-Hubventiles einer Brennkraftmaschine, wobei der Anker oszillierend zwischen zwei Elektromagnet- Spulen jeweils gegen die Kraft zumindest einer Rückstellfeder durch alternierende Bestromung der Elektromagnet-Spulen bewegt wird, und wobei die an der dem An­ ker näherliegenden und folglich bestromten Spule anliegende elektrische Spannung getaktet geregelt wird und das Spannungs-Taktverhältnis von einem Regler anhand einer die Anker-Sollbewegung beschreibenden Solltrajektorie bestimmt wird und wobei der Regler und/oder die Solltrajektorien an unterschiedliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine angepaßt ist/sind, nach Patentanmeldung 198 32 196.1.
Zum technischen Umfeld wird neben der genannten nicht vorveröffentlichten deut­ schen Patentanmeldung 198 32 196.1 auch auf die ebenfalls nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung 198 36 297.8 verwiesen. Dabei baut die vorliegende Patentanmeldung inhaltlich vollständig auf dem in den beiden letztgenannten deut­ schen Patentanmeldungen beschriebenen Sachverhalt bzw. Gegenstand auf. In der vorliegenden Patentanmeldung wird daher der technologische Hintergrund nicht ausführlich erläutert, vielmehr werden in diesem Zusammenhang die gleichen Be­ griffe wie in den genannten nicht vorveröffentlichten Patentanmeldungen verwendet.
Kurz zusammengefaßt betrifft die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung 198 32 196.1 ein Regelungsverfahren für die Endphasen-Bewegung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators, insbesondere zur Betätigung eines Gas­ wechselventiles einer Brennkraftmaschine. Dabei wird mit einer Annäherung des Ankers an die ihn einfangende Spule die an letzterer angelegte elektrische Span­ nung entsprechend einer die Anker-Sollbewegung beschreibenden Solltrajektorie im Sinne einer Regelung ein- und ausgeschaltet, wobei eine elektronische hier sog. Aktuator-Regeleinheit auch Signale von einem sogenannten Beobachter empfängt und verarbeitet, die neben der Position des Ankers dessen aktuelle Bewegungsge­ schwindigkeit sowie dessen aktuelle Beschleunigung wiedergeben, um diesen Re­ gelungsprozeß wie gewünscht durchführen zu können.
Dabei findet sich in dieser nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 198 32 196.1 auch bereits der Hinweis, daß die darin beschriebene Berechnung der Solltrajektorie eine Adaption auch während des Betriebs der Brennkraftmaschine erlaubt, und zwar in Abhängigkeit von deren aktuellen Betriebszustand, wie bspw. Drehzahl, Lastmoment, Temperatur, Verschleiß und mehr. Tatsächlich hängt näm­ lich das dynamische Verhalten des Aktuators insbesondere aufgrund der auf das Gaswechsel-Hubventil einwirkenden Gaskräfte wesentlich vom Lastzustand und von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ab. Außerdem können Änderungen der Bau­ teil-Temperaturen und insbesondere der Temperatur des Brennkraftmaschinen- Schmieröles sowie allgemein Verschleißerscheinungen zu einer Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Aktuators führen.
In der vorliegenden Erfindung soll aufgezeigt werden, wie zumindest eine der ge­ nannten Anpassungen auf besonders effiziente Weise durchgeführt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß insbesondere die Anpassung an unterschiedliche Brennkraftmaschinen-Betriebszustände hinsichtlich ihrer Art vorab anhand eines numerischen Optimierungsalgorithmus erfolgt und in einer elektroni­ schen Steuereinheit abgelegt ist.
Im abhängigen Anspruch wird vorgeschlagen, daß die zusätzliche Anpassung des Reglers und/oder der Solltrajektorien an sich ändernde äußere Randbedingungen bei Betrieb der Brennkraftmaschine in einem zumindest zeitweise ablaufendem Hintergrundprozeß erfolgt.
Die Anpassung an unterschiedliche Brennkraftmaschinen-Betriebsbedingungen soll somit vorab erfolgen, so daß das Ergebnis dieser Anpassung in einer elektronischen Steuereinheit fix abgelegt werden kann. In Abhängigkeit vom aktuellen Betriebszu­ stand der Brennkraftmaschine arbeitet dann der Regler mit der entsprechenden An­ passung bzw. greift auf eine diesem Betriebszustand angepaßte Solltrajektorie zu­ rück. Die Tatsache der Vorab-Anpassung besagt dabei, daß diese Anpassung an­ hand von Simulationen und/oder anhand von Prüfstands-Messungen durchgeführt werden kann.
Grundsätzlich wird für diese Anpassung die Verwendung eines numerischen Opti­ mierungsalgorithmus vorgeschlagen. Insbesondere soll der gesamte Regelungspro­ zeß für die Anker-Bewegung anhand zumindest eines geeigneten Gütekriteriums optimiert werden. Ein Beispiel für ein derartiges Gütekriterium ist die Auftreffge­ schwindigkeit des Ankers auf die ihn aktuell einfangende Elektromagnet-Spule, oder die Anker-Beschleunigung im Zeitpunkt des Auftreffens.
Insbesondere die Anpassung an sich ändernde Randbedingungen soll jedoch bei Betrieb der Brennkraftmaschine in einem zumindest zeitweise ablaufenden Hinter­ grundprozeß erfolgen. Hierbei ist sicherzustellen, daß von der entsprechenden elektronischen Steuereinheit eine ausreichende Rechenkapazität zur Verfügung gestellt wird um diese sog. laufende Adaption zu ermöglichen.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird somit ein Betrieb der Regelung bzw. des Bewegungssteuerungs-Verfahrens für den Aktuator auch bei verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine sichergestellt. Darüberhinaus wird eine Veränderung der mechanischen Eigenschaften aufgrund äußerer Einflüsse in der Regelung berücksichtigt.

Claims (2)

1. Verfahren zur Bewegungssteuerung eines Ankers eines elektromagneti­ schen Aktuators zur Betätigung eines Gaswechsel-Hubventiles einer Brenn­ kraftmaschine, wobei der Anker oszillierend zwischen zwei Elektromagnet- Spulen jeweils gegen die Kraft zumindest einer Rückstellfeder durch alter­ nierende Bestromung der Elektromagnet-Spulen bewegt wird, und wobei die an der dem Anker näherliegenden und folglich bestromten Spule anliegende elektrische Spannung insbesondere getaktet geregelt wird und das Span­ nungs-Taktverhältnis von einem Regler anhand einer die Anker- Sollbewegung beschreibenden Solltrajektorie bestimmt wird,
und wobei der Regler und/oder die Solltrajektorien an unterschiedliche Be­ triebszustände der Brennkraftmaschine angepaßt ist/sind,
nach Patentanmeldung 198 32 196.1 dadurch gekennzeichnet, daß die Art der Anpassung anhand eines numeri­ schen Optimierungsalgorithmus vorab erfolgt und in einer elektronischen Steuereinheit abgelegt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Regler und/oder die Solltrajektorien zusätzlich an sich ändernde äußere Randbedingungen angepaßt wird/werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung bei Betrieb der Brennkraftma­ schine in einem zumindest zeitweise ablaufendem Hintergrundprozeß erfolgt.
DE1998155775 1998-07-17 1998-12-03 Verfahren zur Bewegungssteuerung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators zur Betätigung eines Gaswechsel-Hubventiles einer Brennkraftmaschine Withdrawn DE19855775A1 (de)

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US9566415B2 (en) 2008-05-05 2017-02-14 Endogene Limited Method and apparatus for advancing a probe

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