DE60108806T2

DE60108806T2 - Steuerungssystem für elektromagnetische Ventile

Info

Publication number: DE60108806T2
Application number: DE60108806T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Fujisawa-shi Nakajima; Hiroshi Zama-shi Kumaki; Ikuhiro Zushi-shi Taniguchi; Taketoshi Yokohama-shi Kawabe
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: DE60108806D1; US20020011224A1; EP1160422A3; EP1160422B1; JP3617413B2; EP1160422A2; JP2001349463A; US6412456B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem zum Steuern eines elektromagnetisch betätigten Ventils und insbesondere auf ein Elektromagnetventil-Steuersystem, das in der Lage ist, eine weiche Landung eines beweglichen Elements auf einem Elektromagneten bei einer Ventilöffnungs-/Schließsteuerung auszuführen.
In letzter Zeit wurden verschiedene Elektromagnetventil-Betätigungssysteme vorgeschlagen, die ein elektromagnetisches Betätigungsorgan verwenden, das aus einem beweglichen Element, einem Paar Elektromagneten und einem Paar Federn besteht, um so hin- und bewegend Einlass- und Auslassventile eines Verbrennungsmotors zu betätigen. Im allgemeinen wird bevorzugt, dass ein bewegliches Element eines solchen Ventilbetätigungssystems weich auf einem Elektromagneten landet, während ein erforderlicher Bewegungsablauf sichergestellt wird. Die JP-A-11-1259313 gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 11 offenbart ein Landeverfahren zum weichen Landen eines beweglichen Elements auf einem Elektromagneten bei einem Elektromagnetventil-Betätigungssystem. Eine solche weiche Landung bei diesem System wird durch zeitliches Ausschalten des Elektromagneten während einer Periode zwischen einem Einschaltmoment des Elektromagneten und dem Landemoment des beweglichen Elements erzielt. Um außerdem eine genauere Landungssteuerung einer Elektromagnetventileinheit zu realisieren, die ein Ventil und ein elektromagnetisches Betätigungsorgan enthält, oder ein Steuerverfahren vorgeschlagen, das eine Kennlinie verwendet, die ein Schwingungssystem der elektromagnetischen Elektromagnetventileinheit repräsentiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Kennlinie des Schwingungssystems der gesteuerten elektrischen Ventileinheit wird jedoch entsprechend einem Betätigungszustand verändert. Insbesondere wird eine Reibung in der Elektromagnetventileinheit in starkem Maße durch eine Temperatur beeinflusst, da die Reibung in starkem Maße von einer Kennlinie des Schmieröls abhängt, dessen Viskosität sich entsprechend der Änderung der Temperatur verändert. Daher ist es schwierig, eine erforderliche Landungssteuerung nur durch eine vorgegebene eine Kennlinie repräsentierende Größe stabil auszuführen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem und ein Verfahren zum sicheren Ausführen einer weichen Landungssteuerung einer elektromagnetischen Ventileinheit durch Verwenden einer tatsächlichen Kennlinie eines Schwingungssystems der elektromagnetischen Ventileinheit auszuführen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der jeweiligen Patentansprüche 1 und 11 gelöst.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung beruht auf einem Ventilsteuersystem, das eine elektromagnetische Ventileinheit und ein Steuergerät umfasst. In diesem System umfasst die elektromagnetische Ventileinheit ein Ventil, ein Paar von Elektromagneten, die in beabstandeter Beziehung voneinander in axialer Ausrichtung zu dem Ventil angeordnet sind, um einen Zwischenraum zu bilden, umfasst ein bewegliches Element, das axial beweglich in dem Zwischenraum zwischen den Elektromagneten angeordnet ist und mit dem Ventil verblockt ist und umfasst ein Paar Federn, die das bewegliche Element so vorspannen, dass sie das bewegliche Element in einem Zwischenbereich des Zwischenraums, wenn beide Elektromagneten aberregt sind, positionieren. Das Steuergerät ist mit der elektromagnetischen Ventileinheit verbunden und speist und aberregt jeden der Elektromagneten, um das Ventil hin- und hergehend zu verschieden. Das Steuergerät ist so angeordnet, dass es eine Kennlinie einer freien Schwingung eines Schwingungssystems in der elektromagnetischen Ventileinheit ermittelt, wenn beide Elektromagnete aberregt sind, und dass es eine Reibungszahl und/oder eine Federkonstante des Schwingungssystems auf der Basis der ermittelten Kennlinie der freien Schwingung abschätzt.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung beruht auf einem Verfahren zum Steuern einer elektromagnetischen Ventileinheit, wobei die elektrische Ventileinheit so angeordnet ist, dass sie ein Ventil durch elektromagnetisches Steuern eines Paares von Elektromagneten so betätigt, dass es ein bewegliches Element, dass in einem Zwischenraum zwischen dem Elektromagneten verschiebt und dass eine Vorspannungskraft eines Paares der Federn aufnimmt. Das Verfahren umfasst das Ermitteln einer Kennlinie einer freien Schwingung eines Schwingungssystems in der elektromagnetischen Ventileinheit, wenn beide Elektromagnete aberregt sind; und umfasst das Abschätzen einer Reibungszahl und/oder einer Federkonstante des Schwingungssystems auf der Basis der ermittelten Kennlinie der freien Schwingung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die ein Steuersystem des elektromagnetisch betätigten Motorventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Geschwindigkeitsfunktion eines beweglichen Elements, die bei einer Landungssteuerung durch das Steuersystem von 1 verwendet wird.
3 ist ein Blockdiagramms eines Rückführungssteuersystems der schematischen Ansicht des Ventilsteuersystems, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Blockdiagramm, dass einen Aufbau eines Steuergeräts bei dem Steuersystem zeigt.
5 ist ein Flussplan, der eine erste Schwingungszustand-Schätzroutine zum Abschätzen des Schwingungszustands während eines Motorstoppzustands zeigt.
6 ist ein Graph, der eine Wellenform einer freien Schwingung eines beweglichen Elements 6 zu einem Zeitpunkt zeigt, nachdem ein Motor gestoppt wurde.
7 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds zeigt, das zum Setzen eines Steuerparameters verwendet wird.
8 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Temperatur-Reibungs-Kennfeldes zeigt.
9 ist ein Flussplan, der eine Speisungssteuerungsroutine zeigt, die durch das Steuergerät des Steuersystems ausgeführt wird.
10 ist ein Flussplan, der eine Landungssteuerung zeigt, die durch das Steuergerät der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
11 ist ein Flussplan, der eine Reibungsschätzroutine zum Abschätzen einer Reibung während eines normalen Antriebszustands zeigt, der durch das Steuergerät ausgeführt wird.
12 ist ein Flussplan, der eine zweite Schwingungszustand-Schätzroutine zum Abschätzen eines Schwingungszustands während eines Einzelruhezustands zeigt.
13 ist ein Graph, der eine Wellenform einer zeitweiligen freien Schwingung eines beweglichen Elements während des Einzelruhezustands zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 13 wird eine Ausführungsform eines Steuersystems für elektromagnetisch betätigte Motorventile in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist das Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung dazu eingerichtet, Einlass- und Auslassventile eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug zu steuern. Vier Ventileinheiten 100 sind für jeden Zylinder des Motors vorgesehen. Zwei der Ventileinheiten 100 arbeiten als Einlassventile, und die anderen beiden der Ventileinheiten 100 arbeiten als Auslassventile. Mehr im einzelnen, zwei Ansaugkanäle, die mit dem Ansaugkanal in Verbindung stehen und zwei Auslasskanäle sind in einem Zylinderkopf 1 ausgebildet. Um die Erläuterung der Struktur der Ventileinheiten 100 zu erleichtern, wird nur eine der Ventileinheiten 100 erläutert.
Ein Ventil 3 jeder Ventileinheit 300 ist an einem Kanal 2 der Ansaug- und Auslasskanäle installiert. Das Ventil 3 durchdringt eine untere Wand eines Gehäuses 12 und ist hin- und hergehend beweglich, während es durch den Zylinderkopf 1 gestützt wird. Eine Halterung 4 ist an einem oberen Endbereich des Ventils 3 befestigt. eine Ventilschließfeder 5 ist zwischen der Halterung 4 und einer Wand des Zylinderkopfs 1 zu der Halterung 4 weisend installiert und spannt das Ventil 3 in eine Ventilschließrichtung vor.
Ein plattenförmiges bewegliches Element 6, das aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist, ist integral mit einer Führungswelle 7 verbunden. Ein unteres Kopfende der Führungswelle 7 ist mit einem oberen Ende des Ventils 3 in Kontakt. Eine Halterung 8 ist an einem oberen Bereich der Führungswelle 7 befestigt. Eine Ventilöffnungsfeder 9 ist zwischen der Halterung 8 und einer oberen Wand des Gehäuses 12 installiert. Die Ventilöffnungsfeder 9 spannt das bewegliche Element integral mit der Führungswelle 7 in die Ventilöffnungsrichtung vor, und daher ist das Ventil 3 in die Ventilöffnungsrichtung durch die Ventilöffnungsfeder 9 über die Führungswelle 7 vorgespannt. Entsprechenderweise sind das Ventil 3 und das bewegliche Element 6 bei einer hin- und hergehenden Bewegung integral beweglich. Wenn das Ventil 3 und das bewegliche Element 6 in den Kontaktzustand gebracht sind, spannen die Ventilschließ- und Öffnungsfedern 5 und 9 das bewegliche Element 6 in eine Neutralposition vor, die in 1 gezeigt ist. Obwohl diese Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung solcherart gezeigt und beschrieben wurde, dass eine Welle des Ventils 3 trennbar von der Führungswelle 7 ist, versteht es sich, dass das Ventil 3 und die Führungswelle 7 integral ausgebildet sind.
Ein Ventilöffnungselektromagnet 10 ist unterhalb des beweglichen Elements 6 angeordnet, während es einen vorbestimmten Zwischenraum von dem beweglichen Element 6 aufweist, und ein Ventilschließelektromagnet 11 ist oberhalb des beweglichen Elements angeordnet, während es einen vorbestimmten Zwischenraum von dem beweglichen Element 6 aufweist. Daher ist das bewegliche Element 6 beweglich in einem Zwischenraum zwischen den Ventilöffnungs- und Ventilschließelektromagneten 10 und 11 angeordnet. Beide Ventilöffnungs- und Schließelektromagnete 10 und 11 weisen jeweils Führungslöcher auf, und eine Führungswelle 7 wird hin- und hergehend an diesen Führungslöchern gelagert. Die Neutralposition des beweglichen Elements 6 ist an einer allgemeinen mittleren (Zwischen-)Position zwischen den Ventilöffnungs- und Ventilschließelektromagneten 10 und 11 angeordnet.
Ein Positionssensor 13 ist in dem Gehäuse 12 installiert und ermittelt eine Position des beweglichen Elements 6 in der Axialrichtung. In dieser Ausführungsform wird ein Laserabstandsmesser als Positionssensor 13 verwendet.
Ein Steuergerät 21 des Ventilsteuersystems empfängt ein Ventilöffnungs-/-Schließbefehl von einer Motorsteuereinheit 22 und gibt ein Speisungssignal an eine Treiberschaltung 23 auf der Basis des empfangenen Ventilöffnungs-/-Schließbefehls ab, um den Ventilöffnungselektromagneten 10 oder den Ventilöffnungselektromagneten 11 zu speisen. Die Treiberschaltung 23 führt elektrischen Strom von einer elektrischen Quelle (nicht gezeigt) zu jedem Elektromagneten 10, 11 zu, um eine geeignete elektromagnetische Kraft auf das bewegliche Element 6 aufzubringen.
Außerdem empfängt das Steuergerät 21 ein Temperatursignal, das eine Schmieröltemperatur von einem Temperatursensor 14 angibt und einen Strom i, der jedem Elektromagnet 10, 11 von der Treiberschaltung 23 zugeführt wird. In dieser Ausführungsform wird ein Kühlmitteltemperatursignal Tw, das eine Motorkühlmitteltemperatur angibt, in das Steuergerät 21 als eine Temperatur entsprechend der Schmieröltemperatur eingegeben.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Ventileinheit 100 erläutert.
Die Abmessungen und die Federkonstanten der jeweiligen Ventilschließ- und Öffnungsfedern 5 und 9 wurden so gestaltet, dass das bewegliche Element 6 in der Neutralposition aufgrund der Vorspannungskräfte der Feder 5 und 9 positioniert sind und wenn beide Elektromagnete 10 und 11 aberregt sind.
Wenn die Arbeitsweise des beweglichen Elements 6 gestartet wird, wird eine Initialisierungssteuerung zum Positionieren des beweglichen Elements 6 in einer aufliegenden (Lande-)Position auf dem Ventilschließelektromagnet 11 ausgeführt, um einen Energieverbrauch zu verringern und Produktionskosten einer Stromzuführungsschaltung der Elektromagnete 10 und 11 zu verringern. Die Initialisierungssteuerung verwendet in dieser Ausführungsform ein bekanntes Verfahren, bei dem eine Amplitude der abwechselnden Verschiebung allmählich durch abwechselndes Zuführen von elektrischen Strom zu den Elektromagneten 10 und 11 allmählich erhöht wird und wobei das bewegliche Element 6 eine vorbestimmte Anfangsposition entsprechend der vollständigen Ventilschließposition erreicht.
Ein normaler Ventilbetrieb jedes der Einlass- und Auslassventile wird nach Abschluss der Initialisierungssteuerung gestartet. Wenn z. B. das Ventil 3, das in eine geschlossene Position versetzt ist, in eine offene Position bewegt wird, wird zuerst der Ventilschließelektromagnet 11 aberregt. In Erwiderung auf den Aberregungsvorgang des Ventilschließelektromagneten 11 wird das bewegliche Element 6 grundlegend abwärts aufgrund der Kräfte der Federn 5 und 9 verschoben. Bewegliche Bereiche der Ventileinheit 11 erzeugen einen Energieverlust aufgrund einer bestimmten Reibung basierend auf einer Viskosität des Schmieröls. Um diesen Energieverlust aufzuheben und den Normalventilbetrieb beizubehalten, wird der Ventilöffnungselektromagnet 10 während eines Öffnungsprozesses des beweglichen Elements 6 gespeist.
Ein Graph von 2 zeigt einen Ort des beweglichen Elements 6. In diesem Graph repräsentiert eine Horizontalachse eine Position z des beweglichen Elements 6, wenn die Neutralposition des beweglichen Elements 6 auf einen Nullpunkt gesetzt ist, und eine Vertikalachse repräsentiert eine Geschwindigkeit v des beweglichen Elements 6 in der Position z. Durch Aberregen des Ventilschließelektromagneten 11 startet das bewegliche Element 6, das durch den Ventilschließelektromagneten 11 anzuziehen ist, eine freie Schwingung aus einer Position z = –z1 (wobei z1 > 0) ist. In dieser Situation wird die Bewegung in diesem Feder-Masse-Dämpfer-Schwingungssystem im allgemeinen durch die folgende Gleichung (1) bestimmt. mz .. + cz . + kz = 0 (1)
In dieser Gleichung (1) ist c ein Dämpfungskoeffizient und bezeichnet insbesondere eine Reibungsgröße.
In dem Moment, wenn das bewegliche Element 6 in eine Position verschoben wird, wo die Magnetkraft des Ventilöffnungselektromagneten 10 wirksam für das bewegliche Element 6 wird, wird der Ventilöffnungselektromagnet 10 gespeist. Das bewegliche Element 6 wird durch diese Magnetkraft des Ventilöffnungselektromagneten 10 vorgespannt und wird in eine vorbestimmte Position (z = z3) verschoben. Durch Zuführen eines vorbestimmten elektrischen Stroms zu dem Ventilöffnungselektromagneten 10 während dieser Periode wird das bewegliche Element 6 beschleunigt, wenn sich das bewegliche Element 6 an den Ventilöffnungselektromagneten 10 annähert. Um eine radiale Kollision zwischen dem beweglichen Element 6 und dem Ventilöffnungselektromagneten 10 zu verhindern, wird eine Landesteuerung zum weichen Landen des beweglichen Elements 6 auf dem Öffnungselektromagneten 10 durch Verzögern der Geschwindigkeit v des beweglichen Elements 6 ausgeführt.
Um diese Landungssteuerung (Kollisionsverhinderungssteuerung) zu erzielen, wird die Geschwindigkeit v des beweglichen Elements 6 nach dem Starten der Speisung des Ventilöffnungselektromagneten 10 auf eine Sollgeschwindigkeit r entsprechend der Position z mittels einer Rückführungssteuerung (Regelung) gesteuert, wie in 3 gezeigt ist. In diesem Steuersystem ermittelt das Steuergerät 21 eine Geschwindigkeit v des beweglichen Elements 6 und gibt den Speisungsbefehl so ab, das die ermittelte Geschwindigkeit v der Zielgeschwindigkeit r folgt. Durch Speisen des Ventilöffnungselektromagneten 10 über die Treiberschaltung 23 entsprechend dem Speisestrom wird es möglich, dass bewegliche Element 6 auf dem Ventilöffnungselektromagneten 10 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, wie z. B. 0,1 (m/s) oder weniger landen zu lassen. Außerdem wird es möglich, das bewegliche Element 6 in einer Position anzuhalten, wo das beweg liche Element 6 einen vorbestimmten Spalt in Bezug zu dem Ventilöffnungselektromagneten 10 hat und das bewegliche Element 6 in der Spaltposition zu halten, bis der nächste Schließvorgang ausgeführt wird.
Obwohl nur die Arbeitsweise der Ventileinheit 100 während der Ventilöffnungsperiode vorstehend erläutert wurde, wird auch die Arbeitsweise während der Ventilschließperiode gleich zu der während der Ventilöffnungsperiode ausgeführt. Daher wird die Erläuterung der Arbeitsweise während der Ventilschließperiode hierbei weggelassen.
Wenn die oben erläuterte Landungssteuerung ausgeführt wird, wird die Genauigkeit einer Steuerung durch Verwenden einer Modellkonstante, wie z. B. einer Masse m, einer Reibung c und einer Federkonstante k für ein gesteuertes System der Ventileinheit 100 verbessert. Die Reibung c neigt jedoch dazu, sich stark entsprechend der Änderung einer Temperatur, insbesondere der Änderung der Öltemperatur zu verändern. Außerdem ist es nicht sicher, dass die Federkonstante k immer konstant ist, und stattdessen kann sich die Federkontakte k bei jedem Ventil bei einer Anfangsinstallation verändern, d. h., es besteht die Möglichkeit, dass die Federkonstante k der Feder 5, 9 eine individuelle Abweichung hat.
Mit dem so angeordneten Ventilsteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Kennlinie der freien Schwingung der Ventileinheit 100 durch Versetzen der beiden Ventilöffnungs- und Ventilschließelektromagnete 10 und 11 in den aberregten Zustand aus einem Normalbetriebszustand zu überwachen, bei dem eine der Ventilöffnungs- und Schließelektromagnete 10 und 11 in dem gespeisten Zustand versetzt sind. Daher wird es möglich, die Reibung c der Ventileinheit 100 und die Federkonstante k der Summe der Federn 5 und 9 abzuschätzen.
Eine solche freie Schwingung wird vollständig ausgeführt, wenn der Motor gestoppt wird, und wenn beide der Ventilöffnungs- und Schließelektromagnete 10 und 11 in den aberregten Zustand versetzt sind. Wenn außerdem eine Vielzahl von Einlassventilen oder eine Vielzahl von Auslassventilen für jeden Zylinder des Motors vorgesehen sind, wird es möglich, zeitweilig eine solche freie Schwingung einer der Ventileinheiten 100 für die Einlass- und Auslassventile auch während des Motorbetriebszustandes auszuführen. In dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung sind vier Ventileinheiten 100 für jeden Zylinder des Motors installiert. Daher wird durch Beibehaltung des geschlossenen Zustandes eines der beiden Einlassventile und durch Betätigen des anderen Ein lassventils, um ein Gasgemisch einzulassen, es möglich, eine solche freie Schwingung der Ventileinheit für das zeitweilig ruhende Einlassventil auszuführen. Nachstehend wird ein Zustand, bei dem eines der Einlassventile oder Auslassventile in einen Ruhezustand versetzt ist, als ein Einzelruhezustand bezeichnet. Das heißt, durch einmaliges Freigeben des ruhenden Ventils während eines Niedriglastantriebszustandes und während des Einzelruhezustandes wird es möglich, die freie Schwingung der Ventileinheit 100 für das ruhende Ventil auszuführen.
Nachstehend wird die Steuerprozedur des Ventilsteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Das Schätzverfahren der Reibung c und der Federkonstante k wird ebenfalls unter Bezugnahme auf die 4 bis 13 erläutert.
4 zeigt ein Blockdiagramm des Steuergeräts 21 des Ventilsteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein Stoppschwingungszustand-Schätzabschnitt 31 des Steuergeräts 21 überwacht eine freie Schwingung, die durch Aberregen der Ventileinheit 100 in dem Motorstoppzustand erzielt wird. Auf der Basis der erzielten Kennlinie der freien Schwingung der ruhenden Ventileinheit 100 schätzt der Stoppschwingungszustand-Schätzabschnitt 31 die Reibung c bei der Temperatur in diesem Zustand und die Federkonstante k der Verbindung der Federn 5 und 9.
Ein Einzelruheschwingungszustand-Schätzabschnitt 32 des Steuergeräts 21 überwacht eine freie Schwingung, die durch zeitweiliges Aberregen der Ventileinheit 100 in dem Einzelruhezustand erzielt wird. Der Einzelruheschwingungszustand-Schätzabschnitt 32 kann die Reibung c zu der momentanen Temperatur auf der Basis der überwachten Kennlinie der freien Schwingung abschätzen. Obwohl es möglich ist, die Federkonstante k zusätzlich zur Schätzung der Reibung c abzuschätzen, ist die Alterungsschwankung der Federkonstante k klein verglichen mit der Alterungsschwankung der Reibung c. Außerdem wird es möglich, die Federkonstante k bei jedem Motorstoppzustand, wie oben erläutert, abzuschätzen. Daher wird in dieser Ausführungsform während des Einzelruhezustandes die Schätzung der Federkonstante k weggelassen.
Das Steuergerät 21 speichert die Reibung c, die in dem Stoppschwingungszustand-Schätzabschnitt 31 und dem Einzelruheschwingungszustand-Schätzabschnitt 32 abgeschätzt wurde und die Kühltemperatur Tw in der abgeschätzten Periode in einem Kenn feld 33 in Form eines Temperatur-Reibungs-Verhältnisses. Wenn die ermittelte Kühlmitteltemperatur Tw der Kühlmitteltemperatur entspricht, die in dem Kennfeld 33 gespeichert ist, wird die abgeschätzte Reibung c so der ermittelten Kühlmitteltemperatur Tw, anstatt der zuvor gespeicherten Reibungsdaten gespeichert.
Ein Normalbetriebreibungs-Schätzabschnitt 34 des Steuergeräts 21 schätzt die Reibung c zu der momentanen Temperatur auf der Basis der ermittelten Kühlmitteltemperatur Tw und unter Bezugnahme auf das Temperatur-Reibungs-Kennfeld 33. Wenn die ermittelte Kühlmitteltemperatur Tw nicht der gespeicherten Temperatur entspricht, wird die Reibung c aus den beiden gespeicherten Temperatur-Reibungsdaten benachbart zu der ermittelten Kühlmitteltemperatur interpoliert.
Ein Steuerparameter-Setzabschnitt 35 des Steuergeräts setzt einen optimalen Steuerparameter PRM auf der Basis der Reibung c fest, die an dem Stoppschwingungszustand-Schätzabschnitt oder dem Normalbetriebreibungs-Schätzabschnitt 34 abgeschätzt wurde und der Federkonstante k, die in dem Stoppschwingungszustand-Schätzabschnitt 31 abgeschätzt wurde. Zum Beispiel kann die Steuerverstärkung (Regelverstärkung) G des Landungssteuergeräts, das in 3 gezeigt ist, entsprechend der Reibung c und der Federkonstante k verändert werden.
Ein Hauptweiterverarbeitungsabschnitt 36 des Steuergeräts 21 empfängt die abgeschätzte Reibung c und die abgeschätzte Federkonstante k und den Steuerparameter PRM und das Positionssignal z. Der Hauptweiterverarbeitungsabschnitt 36 gibt Speisungsbefehle an die Treiberschaltung 23 zum Speisen des Ventilöffnungselektromagneten 10 und des Ventilschließelektromagneten 11 unter Einbeziehung der empfangenen Information, wenn der Hauptweiterverarbeitungsabschnitt 36 den Ventilöffnungs-/Schließbefehl von einer Motorsteuereinheit 22 empfängt.
Als nächstes wird der Steuerungsablauf des Steuergeräts 21 unter Bezugnahme auf einen Flussplan von 5 erläutert, der eine Schätzweiterverarbeitungsroutine zum Abschätzen eines Schwingungszustands während eines Motorstoppzustandes zeigt.
An der Stufe S1 entscheidet das Steuergerät 21, ob die Motorsteuereinheit 22 einen Ventilfreigabebefehl eines der zu prüfenden Ventileinheiten 100 abgibt. Wenn die Entscheidung an der Stufe S1 positiv ist, schreitet die Routine zur Stufe S2 fort. Wenn die Entscheidung an der Stufe S1 negativ ist, schreitet die Routine zur Stufe S3 fort.
An der Stufe S2 befiehlt das Steuergerät 21 der Treiberschaltung 23, sowohl den Ventilöffnungs- als auch Ventilschließelektromagneten 10 und 11 der überprüften Ventileinheit 100 abzuerregen. In Erwiderung dieser Befehle startet die überprüfte Ventileinheit 100 eine freie Schwingung.
An der Stufe S3 nachfolgend zu der negativen Entscheidung an der Stufe S1 befiehlt das Steuergerät 21 der Treiberschaltung 21, eine Speisungssteuerung für die Ventilöffnungs- und Ventilschließelektromagnete 10 und 11 auszuführen.
An der Stufe S4 nachfolgend zu dem Ausführen der Stufe S2 ermittelt das Steuergerät 21 die Position z des beweglichen Elements 6 auf der Basis des Signals von dem Positionssensor 13 und speichert die ermittelte Position z.
An der Stufe S5 entscheidet das Steuergerät 21, ob das bewegliche Element 6 in einen stationären Zustand versetzt wurde oder nicht. Wenn die Entscheidung an der Stufe S5 positiv ist, schreitet die Routine zur Stufe S6. Wenn die Entscheidung an der Stufe S5 negativ ist, kehrt die Routine zur Stufe S4 zurück.
An der Stufe S6 berechnet das Steuergerät 21 die Frequenz ωn der freien Schwingung auf der Basis der Positionsinformation, die akkumulierend gespeichert wird. An der Stufe S7 berechnet las Steuergerät 21 ein Dämpfungsverhältnis ζ der freien Schwingung. In dieser Ausführungsform erstellt auf der Basis der gespeicherten Informationen hinsichtlich der Position z während der freien Schwingung das Steuergerät 21 die Wellenform W1 der freien Schwingung, wie in 6 gezeigt ist, und berechnet die Frequenz ωn der freien Schwingung auf der Basis der repräsentativen Periode der Wellenform W1 und der folgenden Gleichung (2). ωn = 2π/T (2)
Außerdem erzielt das Steuergerät 21 das Dämpfungsverhältnis ζ aus einer Kurve W2, die durch Verbinden der Scheitelpunkte P1 bis Pn des beweglichen Elements der Wellenform W1 erzielt wird. Da die Kurve W2 durch die folgende Gleichung 3 angenähert ist, kann das Dämpfungsverhältnis ζ aus der Information der wenigstens zwei Scheitelpunkte erzielt werden. Mehr im einzelnen, durch Ermitteln der Zeit (des Moments) t und der Position z der beiden Scheitelpunkte (P1 ––– Pn) auf der Kurve W2 kann das Dämpfungsverhältnis davon erzielt werden. a × exp(–ζ × ωn × t) = At (3)
Die dieser Gleichung (3) ist At eine Amplitude zum Zeitpunkt t der freien Schwingung W1, und a ist eine maximale Amplitude der freien Schwingung W1. Ein Abstand zwischen der Neutralposition und der Landeposition des beweglichen Elements 6 kann als die maximale Amplitude dieses Schwingungssystems verwendet werden. Daher wird in dieser Ausführungsform die Position z1, die in 2 gezeigt ist, als die maximale Amplitude A verwendet. Außerdem kann die maximale Amplitude a auf einen konstanten Wert, wie z. B. 4 mm gesetzt werden. Wenn daher der Wert a der Gleichung (3) zuvor festgesetzt wurde, ist es möglich, das Dämpfungsverhältnis ζ aus den Informationen einschließlich des Zeitpunkts t und der Position z des einen Scheitelpunkts und der Gleichung (3) zu erzielen. Die Stufen S4 bis S7 stellen eine Ermittlungseinrichtung der Kennlinie der freien Schwingung dar.
An der Stufe S8 schätzt das Steuergerät 21 eine Reibung c und die Federkonstante k auf der Basis der berechneten Frequenz ωn und des Dämpfungsverhältnisses ζ ab. Da die Wellenform der freien Schwingung theoretisch auf der Basis der Masse m, der Reibung c und der Federkonstante k des Schwingungssystems theoretisch ermittelt werden kann, ist es möglich, die tatsächliche Reibung c und die tatsächliche Federkonstante k aus der tatsächlich ermittelten Frequenz ωn und des Dämpfungsverhältnisses ζ und der folgenden Gleichung (4) und (5) abzuschätzen. k = m × ωn2 (4) c = 2 × m × ωn × ζ (5)
Diese Stufe S8 wirkt als eine Schwingungszustandermittlungseinrichtung.
An der Stufe S9 setzt das Steuergerät 21 einen optimalen Steuerparameter PRM in Bezug zu der abgeschätzten Reibung c und der Federkonstante k. Zum Beispiel wurde das Verhältnis zwischen dem optimalen Steuerparameter PRM, der Reibung c und der Federkonstante k zuvor durch Experimente erzielt, wie in 7 gezeigt ist, und in einem Kennfeld, das dieses Verhältnis angibt, gespeichert, wie in 7 gezeigt ist. Entsprech enderweise erzielt das Steuergerät 21 den Steuerparameter PRM, der in der tatsächlichen Steuerung verwendet wird, aus dem Kennfeld, der auf der Basis der abgeschätzten Reibung c und der Federkonstante k ermittelt wurde. Diese Stufe S9 bildet eine Steuerparametersetzeinrichtung.
Der Steuerparameter PRM, der an der Stufe S9 gesetzt wurde, entspricht einer Steuerverstärkung G, die bei der Speisungssteuerung für die Elektromagnete 10 und 11 verwendet wird. Wenn die Geschwindigkeit v des beweglichen Elements 6 aus einer Überwachung (oberserver) der Landungssteuerung abgeschätzt wird, kann die Reibung c und die Federkonstante k direkt beim Gestalten der Überwachung enthalten sein.
An der Stufe S10 liest das Steuergerät 21 die Kühlmitteltemperatur Tw.
An der Stufe S11 speichert das Steuergerät 21 die abgeschätzte Reibung c als ein Verhältnis zu der Kühlmitteltemperatur Tw und aktualisiert das Temperatur-Reibungskennfeld 33 bei jeder Abschätzung der Reibung c. Unter Bezugnahme auf 8 wurde das Temperatur-Reibungs-Kennfeld 33 in einem Anfangszustand nur die Koordinatenachsen der Kühlmitteltemperatur Tw und der Reibung c gespeichert, und erhöht dann allmählich die Informationen bei jedem Abschätzzeitpunkt der Reibung c und der ermittelten Temperatur. Es wird bevorzugt, die Kennlinie 33 mit den neuen Daten zu aktualisieren, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw der neuen Daten, dessen entsprechende Kühlmitteltemperatur Tw schon gespeichert wurde, erzielt wird. Durch diesen Aktualisierungsvorgang wird das Kennfeld 33 allmählich perfektioniert, und erfüllt insbesondere die Daten bei einer durchschnittlichen Temperatur. Diese Stufe S11 bildet eine Reibungszahl-Speichereinrichtung.
Als nächstes wird die Normalbetrieb-Steuerroutine, die durch das Steuergerät 21 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf einen Flussplan von 9 erläutert.
An der Stufe S21 liest das Steuergerät 21 den Ventilöffnungs-/Schließbefehl für jede Ventileinheit 100 für jedes der Einlass- und Auslassventile.
An der Stufe S22 entscheidet das Steuergerät 21, ob der eingegebene Befehl der Ventilöffnungsbefehl ist oder nicht. Wenn die Entscheidung an der Stufe S22 positiv ist, schreitet die Routine zur Stufe S23 fort. Wenn die Entscheidung an der Stufe S22 negativ ist, schreitet die Routine zur Stufe S25 fort.
An der Stufe S23 befiehlt das Steuergerät 21 der Treiberschaltung 23, den Ventilschließelektromagneten (VCE) 11 abzuerregen.
An der Stufe S24 befiehlt das Steuergerät 21 der Treiberschaltung, den Ventilöffnungselektromagneten (VOE) 10 zu speisen und die Landungssteuerung auszuführen. Das heißt, die Routine springt zu der Landungssteuerungsroutine, die durch einen Flussplan von 10 gezeigt ist. Nach der Ausführung der Landungssteuerungsroutine für den Ventilöffnungselektromagneten 10, schreitet die Routine zu der Stufe S25 fort. Die Landungssteuerungsroutine wird später erläutert.
An der Stufe S25 entscheidet das Steuergerät 21, ob die empfangenen Befehle den Ventilschließbefehl enthalten oder nicht. Wenn die Entscheidung an der Stufe S25 positiv ist, schreitet die Routine zur Stufe S26 fort. Wenn die Entscheidung an der Stufe S25 negativ ist, schreitet die Routine zu einer Rückführstufe fort.
An der Stufe S26 nachfolgend zu der Bestätigungsentscheidung an der Stufe S25 befiehlt das Steuergerät 21 der Treiberschaltung 23, den Ventilöffnungselektromagneten (VOE) 10 abzuerregen.
An der Stufe S27 befiehlt das Steuergerät 21 der Treiberschaltung 23, den Ventilschließelektromagneten (VCE) 11 zu speisen und die Landungssteuerung des Ventilschließelektromagneten 11 auszuführen. Das heißt, die Routine springt zu der Landungssteuerungsroutine, die durch einen Flussplan von 10 gezeigt ist. Nach der Ausführung der Landungssteuerungsroutine für den Ventilschließelektromagneten 11 schreitet die Routine zu dem Rückkehrblock fort.
Als nächstes wird die Landungssteuerung unter Bezugnahme auf den Flussplan von 10 erläutert. Wie oben erläutert, wird diese Routine als eine Unterroutine an den Stufen S24 und S27 separat ausgeführt.
An der Stufe S31 liest das Steuergerät 21 die Position z des beweglichen Elements 6.
An der Stufe S32 entscheidet das Steuergerät 21, ob die gelesene Position z größer ist als oder gleich dem Wert z2 ist oder nicht. Das heißt, das Steuergerät 21 entscheidet, ob das bewegliche Element 6 in eine Position bewegt ist, wo die elektromagnetische Kraft des Ventilöffnungselektromagneten 10 das bewegliche Element 6 beeinflusst, wie in 2 gezeigt ist. Wenn die Entscheidung an der Stufe S32 negativ ist (z < z2), kehrt die Routine zur Stufe S31 zurück. Das heißt, die Stufen S31 und S32 werden wiederholt, bis die Entscheidung an der Stufe S32 positiv wird. Wenn die Entscheidung an der Stufe S32 positiv ist (z ≥ z2), schreitet die Routine zur Stufe S33 fort.
An der Stufe S33 führt das Steuergerät 21 die Steuerparameter-Setzsteuerung aus, um den Steuerparameter PRM zu setzen. Mehr im einzelnen, springt die Routine zu der Steuerparameter-Setzsteuerroutine, die durch einen Flussplan von 11 gezeigt ist. Nach der Ausführung der Steuerparameter-Setzsteuerung, kehrt die Routine zur Stufe S34 zurück. Die Steuerparameter-Setzroutine wird später erläutert.
An der Stufe S34 ermittelt das Steuergerät 21 die Geschwindigkeit v des beweglichen Elements 6. In dieser Ausführungsform erzielt das Steuergerät 21 die Geschwindigkeit v auf der Basis der Position z, die durch den Positionssensor 13 ermittelt wurde. Mehr im einzelnen wird die Geschwindigkeit v des beweglichen Elements 6 auf der Basis der Verschiebung pro Zeiteinheit erzielt (v = dz/dt), wie z. B. eine Differenz (z_n – z_n–1) zwischen einer vorhergehenden Position z_n–1 und einer momentanen Position z_n. Die Geschwindigkeit v des beweglichen Elements 6 kann durch Vorsehen eines Geschwindigkeitssensors zum Ermitteln der Geschwindigkeit des beweglichen Elements 6 erzielt werden oder durch Gestaltung einer Überwachung der Geschwindigkeit v und Abschätzen der Geschwindigkeit v aus dieser Überwachung. In solch einem Fall ist es notwendig, ein Modell eines Zustands eines gesteuerten Systems zu ermitteln, um die Überwachung der Geschwindigkeit v zu gestalten. Unter Einbeziehung eines Reibungswiderstands, der auf die beweglichen Bereiche des gesteuerten Systems (Ventileinheit 100) und die Federkraft der Federn 5 und 9 einwirkt, sind die Reibung c und die Federkonstante k in dem Modell enthalten. Wenn es entsprechenderweise möglich ist, die Reibung c und die Federkonstante k entsprechend dem Zustand abzuschätzen, tragen diese Schätzungen zum weiteren präzisen Abschätzen der Geschwindigkeit v bei.
An der Stufe S35 berechnet das Steuergerät 21 die Sollgeschwindigkeit r. Die Sollgeschwindigkeit r ist eine Funktion, die entsprechend einer Position z des beweglichen Elements 6 gesetzt wurde, und es wird bevorzugt, dass die Sollgeschwindigkeit r_z2 an der Position z2 gleich einer Geschwindigkeit v_z2 ist, die aus der freien Schwingung (r_z2 = v_z2) abgeleitet wurde, wenn die Position z an einem Schaltstartpunkt z2 (z = z2) ist. Hinsichtlich des Landungsabschlusspunktes wird, wenn er so gesetzt wurde, bei z = z3 die Ge schwindigkeit vz3 Null ist (vz3 = 0) es möglich, die Kollision zwischen dem beweglichen Element 6 und dem Ventilöffnungselektromagneten 10 zu verhindern und das bewegliche Element 6 in einer vorbestimmten Position bis zum nächsten Ventilschließvorgang zu halten.
An der Stufe S36 berechnet das Steuergerät 21 einen elektrischen Sollstrom i*, der dem Ventilöffnungselektromagneten 10 in einer solchen Weise zuzuführen ist, um einen Regelungskorrekturstrom durch Multiplizieren einer Differenz (r – v) zwischen der Sollgeschwindigkeit r und der tatsächlichen Geschwindigkeit v des beweglichen Elements 6 mit der Steuerverstärkung G und durch Addieren des Regelungskorrekturstroms zu einem tatsächlichen elektrischen Strom i zu erzielen (i* = G(r – v) + i).
An der Stufe S37 steuert das Steuergerät 21 die Treiberschaltung 23, um den elektrischen Sollstrom i* den entsprechenden Elektromagneten 10, 11 zuzuführen. Demzufolge wird eine elektromotorische Gegenkraft an dem entsprechenden Elektromagneten entsprechend der Bewegung des beweglichen Elements 6 erzeugt, und der elektrische Strom, der tatsächlich dem Elektromagneten zugeführt wird, wird ermittelt. Ferner wird die Anziehungskraft f des Elektromagneten auf das bewegliche Element 6 entsprechend dem tatsächlichen elektrischen Strom und der Position z des beweglichen Elements 6 aufgebracht. Ein beweglicher Abschnitt, der das bewegliche Element 6 enthält, wird durch die Anziehungskraft f und die Vorspannungskraft der Federn 5 und 9 angetrieben, so dass das Ventilelement 6 zu der vollständig offenen Position hin angetrieben wird.
Als nächstes wird die Steuerparameter-Setzsteuerung unter Bezugnahme auf den Flussplan von 11 erläutert.
In der Stufe S41 liest das Steuergerät 21 die Kühlmitteltemperatur Tw.
An der Stufe S42 schätzt das Steuergerät 21 die Reibung c unter Bezugnahme auf das Kennfeld 33 ab.
An der Stufe S43 setzt das Steuergerät den Steuerparameter PRM auf der Basis der Reibung c, die an der Stufe S43 abgeschätzt wurde, und der Federkonstante k, die an der Stufe S8 abgeschätzt wurde, und unter Bezugnahme auf das Kennfeld, das in 8 gezeigt ist. Nach der Ausführung der Stufe S43 kehrt die Routine zu der Routine der Landungssteuerung zurück.
Unter Bezugnahme auf einen Flussplan von 12 wird die Schwingungszustand-Schätzroutine zum Abschätzen des Schwingungszustands des Schwingungssystems während des Einzelruhezustands erläutert.
An der Stufe S51 entscheidet das Steuergerät 21, ob die Motorsteuereinheit 22 einen Einzelruhebefehl abgibt. Wenn die Entscheidung an der Stufe S51 positiv ist, schreitet die Routine zur Stufe S52. Wenn die Entscheidung an der Stufe S51 negativ ist, springt die Routine zur Stufe S53.
An der Stufe S52 befiehlt das Steuergerät 21 der Treiberschaltung 23, den Ventilschließelektromagneten 11 der Ventileinheit 100 zu speisen, um sie in einen Ruhezustand zu versetzen. Durch die Ausführung der Stufe S52 wird das entsprechende Einlassventil in dem geschlossenen Zustand gehalten. Das heißt, das entsprechende Einlassventil wird in den Ruhezustand versetzt.
An der Stufe S53 nachfolgend zu der negativen Entscheidung an der Stufe S51, führt das Steuergerät 21 die Normalspeisungssteuerung für jede der Elektromagnete 10 und 11 durch. Nach der Ausführung der Stufe S53 schreitet die Routine zu einer Rückkehrstufe fort.
An der Stufe S54 nachfolgend zur Ausführung zur Stufe S54 entscheidet das Steuergerät 21, ob die Abschätzung der Reibung c ausgeführt wird oder nicht. Wenn die Entscheidung an der Stufe S54 positiv ist, schreitet die Routine zur Stufe S55 fort. Wenn die Entscheidung an der Stufe S54 negativ ist, springt die Routine zu der Rückkehrstufe, um den Schließzustand des Einlassventils beizubehalten.
An der Stufe S55 befiehlt das Steuergerät 21 der Treiberschaltung 23, den Elektromagneten des ruhenden Ventils abzuerregen, d. h., den Ventilschließelektromagneten 11 abzuerregen, um die freie Schwingung der ruhenden Ventileinheit 100 zu starten.
An der Stufe S56 ermittelt das Steuergerät 21 die Position z des beweglichen Elements 6 auf der Basis des Signals vom Positionssensor 13 und speichert die ermittelte Position z.
An der Stufe S57 entscheidet das Steuergerät 21, ob sich das bewegliche Element umgekehrt bewegt hat oder nicht. Es ist möglich, die umgekehrte Bewegung des beweglichen Elements durch Entscheiden zu ermitteln, ob die Geschwindigkeit v des beweglichen Elements zu dem ersten Zeitpunkt Null wird, nachdem der Ventilschließelektromagnet 11 das bewegliche Element 6 in dem Ruhezustand freigibt. Wenn die Entschei dung an der Stufe S57 negativ ist, kehrt die Routine zur Stufe S56 zurück, um die Stufen S56 und S57 zu wiederholen, bis die Entscheidung an der Stufe S57 positiv wird. Wenn die Entscheidung an der Stufe S57 positiv ist, schreitet die Routine zur Stufe S58 fort.
An der Stufe S58 führt das Steuergerät 21 die Landungssteuerung des Ventilschließelektromagneten 11 aus, um das bewegliche Element 6 auf dem Ventilschließelektromagneten 11 gleichförmig und weich landen zu lassen.
An der Stufe S59 berechnet das Steuergerät 21 das Dämpfungsverhältnis ζ. In dieser Ausführungsform erzielt das Steuergerät 21 teilweise eine Freischwingungs-Wellenform W3, die in 13 gezeigt ist, durch Akkumulieren der Position z, die an der Stufe S56 gespeichert wird, bis zum Ermitteln der Umkehrbewegung des beweglichen Elements 6. Auf der Basis der erzielten Wellenform W3 werden wenigstens zwei Scheitelpunkte P1' und P2' der Verschiebung des beweglichen Elements 6 ermittelt, und das Dämpfungsverhältnis ζ wird von der Linie W4 abgeschätzt, die die Scheitelpunkte P1' und P2' der Wellenform W3, wie sie in 13 gezeigt ist, verbindet.
Da die Wellenform W3 durch die Gleichung (3) in dem Zustand, bei dem die maximale Amplitude a z1 ist (a = z1), angenähert werden kann, kann das Dämpfungsverhältnis ζ durch die Gleichung (3) erzielt werden, und der Zeitpunkt t_P2' und die Position z_P2' des einen Scheitelpunkts P2' erzielt werden. Außerdem kann die Federkonstante k durch angenähertes Erzielen einer Periode T in einer Art und Weise abgeschätzt werden, bei dem zwei mit der Zeitperiode zwischen den Scheitelpunkten P1' und P2' multipliziert wird. In dieser Routine bilden die Stufen S56, S57 und S58 eine Freischwingungskennlinie-Ermittlungseinrichtung.
An der Stufe S60 schätzt das Steuergerät 21 die Reibung c auf der Basis des berechneten Dämpfungsverhältnisses ζ und der Frequenz ωn der freien Schwingung und der Gleichung (5) ab.
An der Stufe S61 setzt das Steuergerät 21 der optimalen Steuerparameter PRM entsprechend der abgeschätzten Reibung c und der Federkonstante k unter Bezugnahme auf das Kennfeld, das in 8 gezeigt ist. Diese Stufe S61 bildet eine zweite Steuerparameter-Setzeinrichtung. Der Steuerparameter PRM, der an der Stufe S61 gesetzt wurde, kann sich auf eine Steuerverstärkung beziehen, die bei der Speisungssteuerung der Elektromagnete 10 und 11 verwendet wird. Wenn die Geschwindigkeit v des beweglichen Elements 6 mittels der Überwachung bei der Landungssteuerung abgeschätzt wird, kann die Reibung c, die an der Stufe S60 abgeschätzt wird, direkt bei der Gestaltung der Überwachung verwendet werden.
An der Stufe S62 ermittelt das Steuergerät S62 ermittelt das Steuergerät 21 die Kühlmitteltemperatur Tw.
An der Stufe S63 speichert das Steuergerät 21 die abgeschätzte Reibung c und die Kühlmitteltemperatur Tw zum Zeitpunkt der Abschätzung der Reibung c in dem Temperatur-Reibungs-Kennfeld 33. Das Kennfeld 33 kann sogar während der Einzelruheperiode aktualisiert werden. Diese Stufe S63 bildet eine Reibungsgröße-Speichereinrichtung.
Mit dem so angeordneten Steuersystem entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine tatsächliche Reibung mit der Temperatur zum Zeitpunkt der Einzelruhe abzuschätzen, und daher wird es möglich, die Zeitpunkte des Abschätzens der tatsächlichen Reibung c zu erhöhen. Entsprechenderweise wird es möglich, dass Verhältnis zwischen der Reibung c und der Temperatur für die Landungssteuerung zu verbessern.
Obwohl die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung solcherart gezeigt und beschrieben wurde, dass der Steuerparameter PRM auf der Basis der abgeschätzten Reibung c und der Federkonstante k gesetzt wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann so angeordnet sein, dass sie die Reibung c und die Federkonstante k auch dann abschätzt, wenn das Setzen des Steuerparameters nicht gesetzt ist. Außerdem kann der Steuerparameter PRM auf der Basis der abgeschätzten Reibung c und/oder der abgeschätzten Federkonstante k gesetzt werden, oder die Reibung c und/oder die abgeschätzte Federkonstante k können abgeschätzt werden, und für den anderen Wert kann ein Anfangswert desselben verwendet werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen und Veränderungen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden für den Fachmann im Licht der obigen Lehre ersichtlich sein. Der Schutzumfang der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Patentansprüche definiert.

Claims

Ventilsteuersystem, umfassend: eine elektromagnetische Ventileinheit (100), umfassend ein Ventil (3), ein Paar Elektromagnete (10, 11), die in einer zueinander beabstandeten Beziehung in axialer Ausrichtung mit dem Ventil (3) angeordnet sind, so dass sie einen Zwischenraum bilden, ein bewegliches Element (6), das axial beweglich in dem Zwischenraum zwischen den Elektromagneten (10, 11) angeordnet ist, wobei das bewegliche Element (6) mit dem Ventil (3) verblockt ist, ein Paar Federn (5, 9), die das bewegliche Element (6) so vorspannen, dass sie das bewegliche Element (6) in einer Zwischenstellung des Zwischenraums positionieren, wenn beide Elektromagnete (10, 11) aberregt sind; und ein Steuergerät (21), das mit der elektromagnetischen Ventileinheit (100) verbunden ist, wobei das Steuergerät (21) jeden der Elektromagneten (10, 11) speist und aberregt, um das Ventil (3) hin- und hergehend zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (21) so angeordnet ist, dass es eine Kennlinie einer freien Schwingung eines Schwingungssystems in der elektromagnetischen Ventileinheit (100) ermittelt, wenn beide Elektromagnete (10, 11) aberregt sind, und eine Reibungszahl (c) und/oder eine Federkonstante (k) des Schwingungssystems auf der Basis der ermittelten Kennlinie der freien Schwingung abschätzt.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät (21) den den Elektromagneten (10, 11) zuzuführenden elektrischen Strom (i) steuert, um die Arbeitsweise des Ventils (3) zu steuern.
Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuergerät (21) den den Elektromagneten (10, 11) zuzuführenden elektrischen Strom (i) basierend auf der abgeschätzten Kennlinie des Schwingungssystems der Ventileinheit (100) steuert.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuergerät (21) ein tatsächliches Dämpfungsverhältnis des Schwingungssystems als die Kennlinie des Schwingungssystems ermittelt.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuergerät (21) eine Periode oder eine Frequenz der freien Schwingung als eine Kennlinie ermittelt.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Steuergerät (21) die freie Schwingung des Schwingungssystems durch Aberregen beider Elektromagneten (10, 11) erzeugt, wenn die elektromagnetische Ventileinheit (100) in einen ausgeschalteten Zustand versetzt ist.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Steuergerät (21) die freie Schwingung durch Aberregen des Elektromagneten (10, 11) erzeugt, der von der elektromagnetischen Ventileinheit (100) für eines der Vielzahl der Ventile (3) eingerichtet ist und der gespeist wurde, um das Ventil (3) in einem Schließzustand zu halten, wenn das Steuersystem dazu eingerichtet ist, die Einlass- und Auslassventile des Verbrennungsmotors zu steuern und wenn eine Vielzahl von Einlassventilen oder eine Vielzahl von Auslassventilen für jeden Zylinder des Motors vorgesehen sind.
Steuersystem nach Anspruch 3, wobei das Steuergerät (21) einen Steuerparameter ermittelt, der zum Steuern des den Elektromagneten (10, 11) zuzuführenden elektrischen Stroms (i) auf der Basis der Reibungszahl und/oder der Federkonstante (k) verwendet.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Steuergerät (21) eine Temperatur ermittelt, die eine Temperatur des Schmieröls für den Motor angibt, und wobei das Steuergerät (21) die abgeschätzte Reibungszahl (c) mit der Temperatur in dem abgeschätzten Zustand speichert.
Steuersystem nach Anspruch 9, wobei das Steuergerät (21) einen Steuerparameter ermittelt, der zum Steuern des den Elektromagneten (10, 11) zuzuführenden elektrischen Stroms (i) auf der Basis der Reibungszahl (c), die in dem Steuergerät (21) gespeichert ist, verwendet wird.
Verfahren zum Steuern einer elektromagnetischen Ventileinheit (100), wobei die elektromagnetische Ventileinheit (100) so angeordnet ist, dass sie ein Ventil (3) durch elektromagnetisches Steuern eines Paares von Elektromagneten (10, 11) so betätigt, dass sie ein bewegliches Element (6), das in einem Zwischenraum zwischen den Elektromagneten (10, 11) angeordnet ist und welches eine Vorspannungskraft eines Paares von Federn (5, 9) aufnimmt, verschiebt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: Ermitteln einer Kennlinie einer freien Schwingung eines Schwingungssystems in der elektromagnetischen Ventileinheit (100), wenn beide Elektromagneten (10, 11) aberregt sind; und Abschätzen einer Reibungszahl (c) und/oder einer Federkonstante (k) des Schwingungssystems auf der Basis der ermittelten Kennlinie der freien Schwingung.