DE19902664A1 - Verfahren zur Regelung der Zufuhr elektrischer Energie zu einer elektromagnetischen Einrichtung und Verwendung eines Sliding-Mode-Reglers - Google Patents

Verfahren zur Regelung der Zufuhr elektrischer Energie zu einer elektromagnetischen Einrichtung und Verwendung eines Sliding-Mode-Reglers

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Abstract

Bekannt sind Regelungseinrichtungen, bei denen zur Erzielung einer gewünschten Bewegung eines elektromagnetisch betätigten Gaswechselventils die elektrische Energiezufuhr in Abhängigkeit einer gemessenen Position des Gaswechselventils geregelt wird. Das neue Verfahren soll die Regelung hinsichtlich der zu erzielenden Bewegungsformen, der Geräuschbildung und/oder des notwendigen Einsatzes elektrischer Energie optimieren. DOLLAR A In einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung wird unter Verwendung des Bewegungssignals oder eines aus dem Bewegungssignal erzeugten Signals und eines Sollsignals ein Differenzsignal erzeugt. Mittels eines Sliding-Mode-Reglers wird unter Verwendung des Differenzsignals die elektrische Energiezufuhr zur Betätigungseinrichtung des Gaswechselventils geregelt. DOLLAR A Elektromagnetische Bewegungssteuerung, insbesondere eines Gaswechselventils.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Zufuhr elektrischer Energie zu mindestens einer der Betätigung eines Gaswechselventils dienenden elektromagnetischen Einrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines Sliding- Mode-Reglers.
Aus der WO 92-02712 ist eine Regeleinrichtung bekannt, bei der ein gemessener Positionswert eines Gaswechselventils eines Verbrennungsmotors mit einer (in Abhängigkeit von den Betriebs­ parametern des Verbrennungsmotors vorgegebenen) Sollposition verglichen wird. Abhängig von der Abweichung des gemessenen Positionswertes von der Sollposition wird eine dem Gaswechsel­ ventil zugeordnete elektromagnetische Einrichtung derart ange­ steuert, daß der Bewegungsverlauf des Gaswechselventils dem ermittelten Sollverlauf angenähert wird.
Der Betrieb von Verbrennungsmotoren mit elektromagnetisch betätigter Gaswechselventile hat gezeigt, daß die Möglichkeiten der in diesem Zusammenhang bekannten Steuer- oder Reglerein­ richtungen beispielsweise hinsichtlich der Minimierung der (Einfang-)Geschwindigkeiten an den oberen und unteren Endposi­ tionen des Gaswechselventils, der Minimierung der zur Betä­ tigung des Gaswechselventils notwendigen Energie, der Redu­ zierung der Dauer der Öffnungs- und Schließbewegungen, der Realisierung unterschiedlicher Bewegungsverläufe, der Stabili­ sierung der Regelung, der Minimierung der Geräuschentwicklung und/oder des Ausgleiches von Ungenauigkeiten infolge von Fertigungstoleranzen, Verschleiß oder Temperatureinflüssen begrenzt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung für die Energiezufuhr zu einer elektro­ magnetischen Einrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils vorzuschlagen, mittels derer die zuverlässige Approximation vorgegebener Öffnungs- und Schließbewegungen des Gaswechsel­ ventils und/oder die Fixierung desselben in Endlagen reali­ sierbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Vergleich des gemessenen Bewegungs­ signals oder eines aus dem Bewegungssignal erzeugten Signals mit einem Sollsignals erfolgt mittels der Bildung eines Differenzsignales. Eine derartige Differenzsignalbildung ist auf einfache Weise möglich. Gegebenenfalls handelt es sich bei dem aus dem Bewegungssignal erzeugten Signal beispielsweise um ein differenziertes Bewegungssignal, wobei für die Durchführung der Differenzierung aus der Regelungstechnik eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren bekannt sind. Das Differenzsignal wird anschließend einer Sliding-Mode-Regelung unterworfen, mittels derer das Regelungsziel, beispielsweise eine Opti­ mierung der Bewegungsbahn des Gaswechselventils, eine Mini­ mierung der der elektromagnetischen Einrichtung zugeführten Energie und/oder eine Geräuschminimierung, auf einfache, effiziente und/oder kostengünstige Weise möglich ist.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 14. Durch die Übertragung der Kenntnisse über die Sliding-Mode-Regelung auf die Regelung der elektrischen Energiezufuhr zu einer elektromagnetischen Ein­ richtung zur Betätigung eines Gaswechselventils eröffnet eine Vielzahl neuer Reglergestaltungsmöglichkeiten sowie neuer Regelungsstrategien und Regelungsziele.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen und der Beschreibung.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein durch eine elektromagnetische Einrichtung betätig­ bares Gaswechselventil,
Fig. 2 ein Weg-Zeit-Signal eines Teilbereiches der Bewegung des Gaswechselventils,
Fig. 3 ein Geschwindigkeit-Zeit-Signal eines Teilbereiches der Bewegung des Gaswechselventils (zeitliche Ableitung des Signals gemäß Fig. 2),
Fig. 4 ein Beschleunigung-Zeit-Signal eines Teilbereiches der Bewegung des Gaswechselventils (zeitliche Ableitung des Signals gemäß Fig. 3),
Fig. 5 eine Darstellung eines Teilbereiches der Bewegung des Gaswechselventils in der Phasenebene (Geschwindigkeit als Funktion des Weges),
Fig. 6 eine Darstellung eines Teilbereiches der Bewegung und zweier unterschiedlicher Sollbewegungen des Gaswechsel­ ventils mit der Beschleunigung als Funktion des Weges,
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Regeleinrichtung und
Fig. 8 eine alternative Ausbildungsform eines Teilbereiches der Regeleinrichtung gemäß Fig. 7.
Gemäß Fig. 1 verfügt eine Betätigungseinrichtung 10 eines Gas­ wechselventils 11 über eine elektromagnetische Einrichtung 12, eine Meßeinrichtung 13 zur Erfassung einer Bewegungsgröße und eine Regeleinrichtung 14, der ein Meßsignal der Meßeinrichtung 13 zugeführt wird und die die Energiezufuhr zur elektromag­ netischen Einrichtung 12 regelt. Die elektromagnetische Ein­ richtung 12 verfügt vorzugsweise über einen als Öffnungsmagnet wirkenden Elektromagneten 15 sowie einen als Schließmagnet wirkenden Elektromagneten 16, die zur Beeinflussung der Bewe­ gung des Gaswechselventils 11 Kräfte in Längsrichtung desselben auf einen dem Gaswechselventil zugeordneten Anker 17 ausüben. Die Elektromagnete 15, 16 sind über ein dem Zylinderkopf 18 zugeordnetes Gehäuseteil 19 miteinander verbunden und weisen jeweils Erregerspulen 20, 21 und dem Anker zugewandte Pol­ flächen 22, 23 auf.
Die zwischen dem Anker 17 und den Polflächen 22, 23 wirkende Kraft hängt von dem Strom in den Erregerspulen bzw. den an diesen anliegenden Spannungen ab. Der Anker 17 ist zwischen zwei in Axialrichtung des Gaswechselventils 11 orientierten Ventilfedern 24, 25 derart eingespannt, daß bei stromlosen Erregerspulen 20, 21 das Gaswechselventil 11 eine Gleich­ gewichtslage xG einnimmt, beispielsweise mittig zwischen den Polflächen 22, 23. Bei entsprechender Bestromung der Erreger­ spulen 20, 21 kommt ein Ventilteller 26 des Gaswechselventils 11 (beispielsweise) in einer oberen Endlage unter Abdichtung eines Brennraumes 27 zur Anlage an einen Ventilsitz 28. Bei­ spielsweise in einer unteren Endlage, die der maximalen Öffnung der zwischen Gaswechselventil 11 und dem Ventilsitz 28 gebildeten Ein- bzw. Auslaßöffnung 29 entspricht, kommt der Anker 17 zur Anlage an die Polfläche 23. Auslaßöffnung 29 verbindet einen Gaswechselkanal 30 mit dem Brennraum 27.
Die folgenden Ausführungen sollen nicht hinsichtlich des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels eingeschränkt sein. Vielmehr sind die erfindungswesentlichen Merkmale für beliebige elektromagnetische Ventilsteuerungen eines oder mehrerer Ein- und/oder Auslaßkanäle mindestens eines Brennraumes einsetzbar. Zur Vereinfachung der Darstellung wird weiterhin im folgenden nur die Bewegung und die Regelung der Bewegung eines Gas­ wechselventils 11 nach dem Lösen aus der unteren Endlage (z. B. Offenstellung) bis zum Erreichen der oberen Endlage (z. B. Schließstellung), also beispielsweise die Schließbewegung, beschrieben. Gleichermaßen sind die erfindungsgemäßen Merkmale im Zusammenhang mit der Bewegungssteuerung der Öffnungsbewegung oder des gesamten Bewegungszyklus des Gaswechselventils einsetzbar.
Mittels eines Sensors 31 wird eine Bewegungsgröße des Gaswechselventils 11 erfaßt, insbesondere berührungslos. Im in Fig. 1 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Weg x des Gaswechselventils erfaßt. In alternativen Ausführungsformen kann alternativ oder zusätzlich die Geschwindigkeit v und/oder die Beschleunigung a erfaßt werden. Als Meßmethoden können sämtliche bekannten Meßverfahren eingesetzt werden, insbe­ sondere ein Druckmeßaufnehmer am ortsfesten Federfußpunkt einer Ventilfeder 24, 25, ein mit dem Gaswechselventil gegenüber einem gehäusefesten Magnetfeldsensor bewegter Permanentmagnet, eine Erfassung einer Induktionsänderung infolge eines mit dem Gaswechselventil 11 bewegten Kernes oder eine Lasermeßmethode.
Der in Fig. 2 dargestellte Sollverlauf des Weges x des Gaswechselventils ist eine harmonische Funktion, nämlich xS(t) = A cosωt + xG, wobei das Gaswechselventil für t = 0 in der unteren Endlage startet und für tE die obere Endlage erreicht. Als Sollverlauf der Geschwindigkeit vS (Beschleu­ nigung aS) ergibt sich entsprechend Fig. 3 (Fig. 4) die Geschwindigkeit vS(t) = -Aω sinωt (die Beschleunigung aS(t) = -­ Aω2cosωt). Fig. 5 zeigt die Darstellung des Sollsignals in der Phasenebene, also die Geschwindigkeit vS als Funktion des Weges xS. Fig. 6 stellt die Beschleunigung aS als Funktion des Weges xS dar. Für den Fall des als harmonische Funktion angenommenen Wegsignales gemäß Fig. 2 ist die Beschleunigung aS linear vom Weg xS abhängig, wobei die Beschleunigung zum Zeitpunkt des Durchgangs durch die Gleichgewichtslage xG Null beträgt.
Im ungedämpften und ungestörten Fall, also beispielsweise ohne störende Gaskräfte oder Reibungseinflüsse, ergeben sich ohne Stellkräfte der elektromagnetischen Einrichtung 12 für lineare Ventilfedern 24, 25 die dargestellten Sollverläufe, für die die obere Endlage (idealerweise) stoßfrei mit v(tE = 0) erreicht wird. Für einen Betrieb unter Beaufschlagung des Gaswechsel­ ventils mit Störkräften, insbesondere Reibungs-, Dämpfungs- und Gaskräften oder Nichtlinearitäten der Ventilfedern 24, 25, ist die Aufbringung von Regelkräften mittels der elektromag­ netischen Einrichtung 12 zur Approximation der Sollsignale Fig. 2 bis Fig. 6 notwendig.
Weiterhin ist die Aufbringung von Regelkräften notwendig zur Erzielung von gegenüber abweichend zu den Fig. 2 bis 6 ausgebildeten Sollverläufen, die sich beispielsweise aus den Betriebsbedingungen ergeben bzw. an diese anpaßbar sind. Relevante Betriebsparameter sind beispielsweise der Last­ bereich, Motordrehzahl, Motortemperaturen oder Gastemperaturen.
Die Gerade 53 in Fig. 6 entspricht dem Sollsignal der Beschleu­ nigung für die Erzielung der harmonischen Bewegung. Die Soll­ kurve 54 ist eine alternative Bewegungsform, für die sich das Gaswechselventil 11 ohne Beschleunigung der oberen Endlage nähert. Eine weitere mögliche Sollkurve ist eine Gaußfunktion für den Geschwindigkeitsverlauf. Die erwähnten Kurvenverläufe sollen keine Einschränkung hinsichtlich der einsetzbaren Kurvenformen bedeuten. Bei Vorgabe eines Verlaufes eines Bewegungsverlaufes ergeben sich die übrigen Bewegungsverläufe (entsprechend der Fig. 2 bis 6) aus den bekannten Gesetz­ mäßigkeiten.
Eine erfindungsgemäße Regelstrategie ist in Fig. 7 dargestellt. Eingangsgröße der Regeleinrichtung 14 ist das Meßsignal 32 der Meßeinrichtung 13, bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungs­ form der Weg x. Aus dem Meßsignal 32 wird mittels eines Differenzierers 33 eine Näherung des Geschwindigkeit v (Signal 34) bestimmt. Die Sollgeschwindigkeit vS (Signal 35) ist aus dem gemessenen Weg x (Signal 32) über ein Glied 36 bestimmbar. Die Differenzsignal 37 der Abweichung Δv der Geschwindigkeit v von der Sollgeschwindigkeit vS ergibt sich über Δv = vS-v. Das Differenzsignal 37 wird einer Reglereinheit 56 zugeführt. Die Reglereinheit weist einen Differenzierer 38 auf, an dessen Ausgang zum Signal Δã das verstärkte Differenzsignal 37 addiert wird, so daß sich eine angenäherte Differenzbeschleu­ nigung 39 mit Δa = Δã + K Δv ergibt. Die Erzeugung der Differenzbeschleunigung 39 erfolgt also mittels eines PD- Gliedes aus dem Differenzsignal 37. Mit der Differenzbeschleu­ nigung 39 wird ein Regelblock 40 beaufschlagt, dessen Ausgangs­ signal 41 über eine Regelfunktion 42 aus der Differenzbeschleu­ nigung 39 erzeugt wird. Aus dem Ausgangssignal 42 wird über ein P-Glied 43 und eine Endstufe 44 das der elektromagnetischen Einrichtung 12 zugeführte Signal 45, insbesondere der Strom der Erregerspule 20 bzw. 21 erzeugt.
Bei der Regelfunktion 42 handelt es sich im dargestellten Aus­ führungsbeispiel um eine (geglättete) Signum-Funktion, mittels derer außerhalb des Glättungsbereiches der Signum-Funktion betragsgleiche, aber dem Vorzeichen der Differenzbeschleunigung 39 entsprechende Signale 45 erzeugt werden. Alternativ ist es denkbar, durch entsprechende Nullpunktsverschiebung der Ordi­ nate der Regelfunktion 42 für ein Vorzeichen der Differenz­ beschleunigung 39 ein Signal 45 identisch Null zu erzeugen und für das andere Vorzeichen der Differenzbeschleunigung einen definierten Wert auszugeben, so daß die Regeleinheit 14 das Signal 45 zwischen zwei diskreten Werten regelt. Eine Anpaßung der Signals 45 an unterschiedliche Beträge der Differenzbe­ schleunigung 39 kann dadurch erzielt werden, daß das P-Glied 43 eine von einer Bewegungsgröße, insbesondere der Differenz­ beschleunigung, abhängige Verstärkung aufweist.
Im Glied 36 wird die Sollgeschwindigkeit über eine in Tabellen­ form, in Form eines Feldes oder mittels einer mathematischen Modellierung abgelegte Phasenkurve ermittelt. Hierbei können unterschiedliche Sollwertverläufe in Abhängigkeit von gemessenen Betriebsparametern 46 abgelegt und verwendet werden. Relevante Betriebsparameter sind beispielsweise der Kurbel­ winkel, die Motordrehzahl, die Motorlast, Motortemperatur, der Gasdruck oder Gastemperaturen. Die Sollwertverläufe können entsprechend der Modellierung mittels eines Mikroprozessor erzeugt werden, insbesondere findet während des Betriebes des Verbrennungsmotors eine Adaption an die Betriebsparameter statt. Dies ist beispielsweise für eine mathematische Modellierung mittels von den Betriebsparametern abhängigen Parametern der mathematischen Modellierung möglich.
Als Differenzierer 33, 38 können bekannte Blöcke zur Ermittlung (einer Näherung) der zeitlichen Ableitung eines Signales eingesetzt werden, beispielsweise ein D-Glied oder eine Kalmann-Filterung.
Weitere Regelfunktionen 42 können nach für Sliding-Mode-Regler bekannten Auswahlverfahren und -kriterien ausgewählt werden. Zur Stabilisierung der Regelung bzw. einer Stabilisierung der Bewegung um die Sollbewegung ist eine Erfüllung eines Ljapunov'schen Stabilitätskriteriums durch die gewählte Regel­ funktion notwendig. Bei derartiger Auswahl der Regelfunktion bleibt die Istkurve 55 der Beschleunigung in unmittelbarer Umgebung der Sollkurve 54, vgl. Fig. 6.
Abweichend vom in Fig. 7 dargestellten Blockschaltbild kann das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Verwendung folgendermaßen ausgebildet sein (soweit nicht anders erwähnt erfolgt die Signalverarbeitung beispielsweise entsprechend der Beschreibung zu Fig. 7):
Gemäß dem Ausführungsbeispiel Fig. 8 mit Signalführung gemäß der durchgezogen dargestellten Linien erfolgt eine Ermittlung (einer Näherung) der Geschwindigkeitssignals 47 über Beauf­ schlagung eines Differenzierer 48 mit einem gemessenen Weg­ signal 49. Die Bestimmung einer Näherung des Beschleunigungs­ signals 50 erfolgt mittels eines Differenzierers 51. Das Soll­ signal der Beschleunigung 52 wird mit einem Glied 53, welchem als Eingangssignal das gemessene Wegsignal 49 zugeführt wird, ermittelt, in dem beispielsweise der Sollverlauf der Beschleu­ nigung 52 als Funktion des Weges 49 entsprechend Fig. 6 in. Tabellenform abgelegt ist oder für den Fall einer linearen Abhängigkeit eine Multiplikation des Wegsignales 49 mit einer Konstanten und der Addition einer weiteren Konstanten erfolgt. Die Subtraktion des Näherungswertes des Beschleunigungssignales 50 vom Sollwert der Beschleunigung 52 ergibt eine Differenz­ beschleunigung 39, die analog zur Differenzbeschleunigung 39 in Fig. 7 weiter verarbeitet wird.
Alternativ ist es gemäß der in Fig. 8 gestrichelt dargestellten Linie möglich, anstelle des Wegsignales dem Glied 53 das Näherungssignal der Geschwindigkeit zuzuführen, wenn mittels des Gliedes 53 die Abhängigkeit der Beschleunigung von der Geschwindigkeit abgebildet werden kann.
Die Bestimmung der zwei zeitlichen Ableitungen mittels der Differenzierer 48, 51 kann auch mittels eines Blockes, ins­ besondere mittels eines Wiener-Filters erfolgen.
Bei unmittelbarer Messung der Geschwindigkeit durch einen ge­ eigneten Meßsensor kann das Meßsignal unmittelbar als Signal 47 zugeführt werden, so daß der Differenzierer 48 nicht notwendig ist.
Im Fall einer unmittelbaren Messung der Beschleunigung sowie der Zeit seit Beginn des Bewegungsvorganges, beispielsweise dem Lösen des Ankers aus der unteren Endlage, kann der zur Ermitt­ lung der Differenzbeschleunigung notwendige Sollwert der Beschleunigung mittels eines Gliedes erzeugt werden, welches die Sollbeschleunigung in Abhängigkeit von der seit Bewe­ gungsbeginn verstrichenen Zeit abbildet.
Zur Realisierung eine Haltekraft kann mit dem Erreichen des Weges x des oberen oder unteren Endbereiches (oder eines Toleranzbereiches um diese) die Reglungsstrategie geändert werden. Beispielsweise kann zu diesem Zeitpunkt bis zum er­ neuten Lösen des Gaswechselventils 11 ein konstanter Haltestrom von der Regeleinrichtung ausgegeben werden.

Claims (15)

1. Verfahren zur Regelung der Zufuhr elektrischer Energie zu mindestens einer der Betätigung eines Gaswechselventils (11) dienenden elektromagnetischen Einrichtung (12) bei Ver­ brennungsmotoren mit einer Meßeinrichtung (13) zur Bestimmung eines Bewegungssignals (32, 49) des Gaswechselventils (11) und einer Regeleinrichtung (14), der eingangsseitig das Bewegungs­ signal (32, 49) zugeführt wird und mittels derer in Abhängig­ keit vom Ergebnis des Vergleiches des Bewegungssignals (32, 49) oder eines aus dem Bewegungssignal (32, 49) erzeugten Signals (34, 47, 50) mit einem Sollsignal (35, 52) ein Stellsignal (45) erzeugt wird, welches ausgangsseitig, insbesondere über eine Endstufe (44), der elektromagnetischen Einrichtung (12) zuge­ führt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Regeleinrichtung (14) unter Verwendung des Bewegungs­ signals (32, 49) oder eines aus dem Bewegungssignal erzeugten Signals (34, 47, 50) und eines Sollsignals (35, 52) ein Differenzsignal (37, 39) erzeugt wird und mittels eines Sliding-Mode-Reglers unter Verwendung des Differenzsignals (37, 39) die Stellgröße (45) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Regeleinrichtung (14) mindestens eine Ermittlung der zeit­ lichen Ableitung oder einer Näherung derselben des Bewegungs­ signals (32) oder des Differenzsignals (37, 39) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Ableitung mittels einer Kalmann-Filterung oder einer Wiener-Filterung bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Regeleinrichtung (14) das Differenz­ signal (37, 39) entsprechend einer Regelfunktion (42) verar­ beitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelfunktion (42) eine (geglättete) Signum-Funktion verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) als Bewegungssignal ein Wegsignal (32) ermittelt wird,
  • b) aus dem Wegsignal (32) mindestens eine Näherung des Ge­ schwindigkeitssignals (34) ermittelt wird,
  • c) das Differenzsignal (37) aus der Näherung des Geschwindig­ keitssignals (34) und dem Sollsignal (35) bestimmt wird,
  • d) das Differenzsignal (37) einer mindestens einen D-Anteil (38) aufweisenden Reglereinheit (56) zugeführt wird,
  • e) das Ausgangssignal der Reglereinheit (56) in einem Glied (40) entsprechend einer Regelfunktion (42) verarbeitet wird,
  • f) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal (41) der Regelfunktion (42) ein der elektromagnetischen Einrichtung (14) zugeführtes elektrisches Signal (45) bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglereinheit (56) ein PD-Glied ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reglereinheit (56) eine Endstufe (44) nachgeschaltet ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reglereinheit (56) ein Verstärker mit vom Differenzsignal (37) oder einer Ableitung desselben abhängiger Verstärkung nachgeschaltet ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbeschleunigung mindestens in einem Teilbereich linear von der Verschiebung abhängt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollgeschwindigkeit mindestens in einem Teilbereich ent­ sprechend der Ableitung einer Gaußfunktion von der Verschiebung abhängt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sollsignal aus einem Feld von Sollsignalen ausgewählt wird, wobei die Auswahl in Abhängigkeit von Betriebsparametern (46) des Verbrennungsmotors erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sollsignal von Betriebsparametern (46) des Verbrennungsmotors abhängig ist.
14. Verwendung eines Sliding-Mode-Reglers zur Regelung der elektrischen Energiezufuhr zu einer elektromagnetischen Einrichtung (14) zur Betätigung eines einem Gaswechselventil (11) zugeordneten Ankers (17).
15. Verwendung eines Sliding-Mode-Reglers nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelungsziel des Sliding-Mode- Reglers der Bewegungsverlauf des Gaswechselventils (11) an einen vorgegebenen Bewegungsablauf angenähert wird.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1241325A1 (de) * 2001-03-13 2002-09-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle eines elektromagnetisch betätigten Ventils
DE10206033A1 (de) * 2002-02-14 2003-09-04 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators
DE10308057A1 (de) * 2003-02-26 2004-09-09 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung mit einer Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit zur Erfassung einer Gleichgewichtslage eines Ankers
FR2906593A1 (fr) * 2006-10-03 2008-04-04 Valeo Sys Controle Moteur Sas Dispositif et procede de commande d'une soupape avec controle de l'energie consommable.
EP1577526A3 (de) * 2004-03-19 2010-07-07 Ford Global Technologies, LLC Eine Methode, um die elektromechanischen Ventile auf einem Verbrennungsmotor anzustellen
WO2012055457A1 (de) * 2010-10-30 2012-05-03 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum steuern eines ventils einer brennkraftmaschine
DE102008052255B4 (de) 2008-10-18 2018-08-09 Volkswagen Ag Verfahren zum Ansteuern eines elektromotorischen Aktuators eines Gaswechselventils

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10054600A1 (de) * 1999-11-04 2001-06-13 Unisia Jecs Corp Vorrichtung und Verfahren für eine Gleitmodusregelung
US6739293B2 (en) 2000-12-04 2004-05-25 Sturman Industries, Inc. Hydraulic valve actuation systems and methods
US6397797B1 (en) * 2000-12-08 2002-06-04 Ford Global Technologies, Inc. Method of controlling valve landing in a camless engine
US6644253B2 (en) * 2001-12-11 2003-11-11 Visteon Global Technologies, Inc. Method of controlling an electromagnetic valve actuator
DE10207658B4 (de) * 2002-02-22 2008-09-04 Meta Motoren- Und Energie-Technik Gmbh Verfahren zum Verkürzen der Öffnungs- und Schließflanke eines Ventils, sowie Ventil
DE102004006297B4 (de) * 2004-02-09 2007-05-16 Siemens Ag Verfahren zur Steuerung eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine
CN102032012A (zh) * 2010-05-05 2011-04-27 天津蹊径动力技术有限公司 辐向永磁直线电机式电磁气门驱动系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992002712A1 (en) * 1990-07-27 1992-02-20 Keith Leslie Richards A valve control arrangement
US5694910A (en) * 1995-02-24 1997-12-09 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for controlling air-fuel ratio of internal combustion engine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5298867A (en) * 1991-12-13 1994-03-29 Universities Research Association, Inc. Phase-locked loop with controlled phase slippage
JP3683300B2 (ja) * 1995-01-27 2005-08-17 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
JP3134724B2 (ja) * 1995-02-15 2001-02-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の弁駆動装置
JP3261038B2 (ja) * 1996-04-05 2002-02-25 本田技研工業株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP3299109B2 (ja) * 1996-04-05 2002-07-08 本田技研工業株式会社 スライディングモード制御方法
DE19623698A1 (de) * 1996-06-14 1997-12-18 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Verfahren zur Steuerung der Antriebe von Hubventilen an einer Kolbenbrennkraftmaschine
JPH11148328A (ja) * 1997-11-12 1999-06-02 Fuji Heavy Ind Ltd 電磁駆動バルブの開閉時期検出装置
JP3465568B2 (ja) * 1998-01-19 2003-11-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の電磁駆動弁制御装置
EP0972912A1 (de) * 1998-07-15 2000-01-19 Fuji Oozx Inc. Elektrische Ventilsteuerungseinrichtung in einer Brennkraftmaschine
US5988123A (en) * 1998-07-15 1999-11-23 Fuji Oozx, Inc. Method of controlling an electric valve drive device and a control system therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992002712A1 (en) * 1990-07-27 1992-02-20 Keith Leslie Richards A valve control arrangement
US5694910A (en) * 1995-02-24 1997-12-09 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for controlling air-fuel ratio of internal combustion engine

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1241325A1 (de) * 2001-03-13 2002-09-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle eines elektromagnetisch betätigten Ventils
US7014167B2 (en) 2001-03-13 2006-03-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus and method of electromagnetic valve
DE10206033A1 (de) * 2002-02-14 2003-09-04 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators
DE10206033B4 (de) * 2002-02-14 2010-05-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators
DE10308057A1 (de) * 2003-02-26 2004-09-09 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung mit einer Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit zur Erfassung einer Gleichgewichtslage eines Ankers
EP1577526A3 (de) * 2004-03-19 2010-07-07 Ford Global Technologies, LLC Eine Methode, um die elektromechanischen Ventile auf einem Verbrennungsmotor anzustellen
FR2906593A1 (fr) * 2006-10-03 2008-04-04 Valeo Sys Controle Moteur Sas Dispositif et procede de commande d'une soupape avec controle de l'energie consommable.
WO2008040865A1 (fr) * 2006-10-03 2008-04-10 Valeo Systemes De Controle Moteur Dispositif et procédé de commande d'une soupape avec contrôle de l ' énergie consommable
US8038122B2 (en) 2006-10-03 2011-10-18 Valeo Systemes De Controle Moteur Device and method for controlling a valve with consumable energy monitoring
DE102008052255B4 (de) 2008-10-18 2018-08-09 Volkswagen Ag Verfahren zum Ansteuern eines elektromotorischen Aktuators eines Gaswechselventils
WO2012055457A1 (de) * 2010-10-30 2012-05-03 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum steuern eines ventils einer brennkraftmaschine

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US6260521B1 (en) 2001-07-17
ITRM990786A0 (it) 1999-12-22

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