DE60125698T2

DE60125698T2 - Elektromagnetische Ventilsteuerung

Info

Publication number: DE60125698T2
Application number: DE60125698T
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Wako-shi Yamaki; Minoru Wako-shi Nakamura; Yoshinori Wako-shi Onohara
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2021-11-09
Also published as: EP1211389A2; US6729277B2; DE60125698D1; EP1211389B1; EP1211389A3; JP2002147260A; US20020056422A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Steuer-/Regeleinrichtung zum Steuern/Regeln von Öffnungs-/Schließvorgängen eines elektromagnetischen Ventils, und insbesondere betrifft sie eine Steuer-/Regeleinrichtung zum Steuern/Regeln der Zeitsteuerung des Trennens eines Elektromagneten des elektromagnetischen Ventils von der Stromversorgung gemäß einer auf Grundlage von bekannten Parametern bestimmten Pseudo-Totzeit.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein elektromagnetischer Aktuator versorgt alternierend ein Paar von gegenüberliegenden Elektromagneten mit elektrischem Strom, um einen Anker anzutreiben, der zwischen einem Paar von gegenüberliegenden Federn angeordnet ist, und zwar zwischen der einen Endposition und der anderen Endposition. Wenn die Einlass-/Auslassventile eines Verbrennungsmotors durch den elektromagnetischen Aktuator angetrieben werden, ist es möglich, die Ventilsteuerung im Vergleich mit einem mechanischen Aktuator variabel zu steuern/regeln. Der elektromagnetische Aktuator ermöglicht es, die Ausgabecharakteristik und die Kraftstoffeffizienz eines Motors zu verbessern. Daher ist es erwünscht, den elektromagnetischen Aktuator an Einlass-/Auslassventilen eines Motors als eine zukünftige Möglichkeit einzusetzen.
Bei herkömmlichen elektromagnetischen Ventilen wird ein Anker, der als ein Ergebnis einer Anziehungskraft durch einen der Elektromagnete, aufsitzt, von dem aufsitzenden Zustand freigegeben, wenn der eine der Elektromagnete unter Strom gesetzt wird. Der Anker beginnt, sich in Richtung zu einer Neutralposition zu bewegen, in welcher die entgegengesetzte Kraft jeder der beiden einander gegenüberliegenden Federn sich ausgleicht. Mit einer bestimmten Zeitsteuerung in Synchronisation mit dieser Bewegung wird elektrischer Strom dem anderen der Elektromagnete zugeführt, um den Anker anzuziehen.
Wenn der Anker den anderen der Elektromagnete erreicht, steigt der magnetische Fluss abrupt an. Die durch die Anziehungskraft des anderen der Elektromagnete verrichtete Arbeit überwindet die Summe der geringen Arbeit, um den Anker durch den restlichen magnetisch Fluss des einen der Elektromagnete und einen mechanischen Verlust zurückzuziehen. Daher erreicht der Anker eine Sitzposition am anderen Elektromagnet. Sobald das Aufsitzen stattfindet, wird mit einer geeigneten Zeitsteuerung ein Haltestrom zugeführt, um den Anker in der Sitzposition zu halten.
Im tatsächlichen Ventilbetrieb ist es nicht leicht, die Anziehungskraft zum Halten des Ankers in der Sitzposition zu steuern/regeln, so dass eine Variation im restlichen magnetischen Fluss auftritt, wenn der Anker freigegeben wird. Im Ergebnis variiert eine Zeitdauer, von dem Zeitpunkt, zu dem der Elektromagnet von der Stromversorgung getrennt wird, zu dem Zeitpunkt, zu dem der Anker tatsächlich die Sitzposition verlässt, wobei die Zeitdauer hierin im Folgenden als eine „Totzeit" bezeichnet wird. Es ist erwünscht, dass die Totzeit zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Ventilzeitsteuerbefehl zum Aktivieren des Ventilöffnungs/Schließvorgangs tatsächlich ausgeführt wird, bereits vergangen ist. Andernfalls kann ein Ventilöffnungs-/Schließvorgang nicht in Antwort auf den Ventilzeitsteuerbefehl schnell starten, was die Genauigkeit der Ventilzeitsteuerung verschlechtert.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 6-2599 offenbart ein Verfahren zur Korrektur einer Variation einer Toteinspritzzeit für ein Kraftstoffeinspritzventil, wobei die Toteinspritzzeit als eine Zeitdauer definiert ist, von dem Zeitpunkt, zu dem ein Antriebssignal an das Kraftstoffeinspritzventil angelegt wird, zu dem Zeitpunkt, zu dem das Kraftstoffeinspritzventil tatsächlich geöffnet wird. Gemäß dem Verfahren wird die Toteinspritzzeit aus der Änderungsrate eines durch das Kraftstoffeinspritzventil fließenden Stroms bestimmt. Die Zeitsteuerung zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils für den gegenwärtigen Zyklus wird auf Grundlage der Toteinspritzzeit bestimmt, welche bestimmt wird, wenn das Kraftstoffeinspritzventil im vorangehenden Zyklus geöffnet wurde. Dasselbe Verfahren ist in der DE 37 33 704 A1 und DE 41 28 434 A1 gezeigt.
Die US 5,181,680 und US 6,081,413 offenbaren ein Verfahren und eine Anordnung zum Steuern/Regeln der Bewegung eines Ankers eines elektromagnetischen Ventils gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Anordnung erlaubt eine Bestimmung der Totzeit des Ankers. Die gemessene Totzeit für den vorangehenden Zyklus wird als eine Abschätzung für die Totzeit im gegenwärtigen Zyklus verwendet. Gemäß der Totzeit wird eine Korrektur der Verzögerungszeitdauer bewirkt, um welche die tatsächliche Zeitsteuerung zur Trennung von der Stromversorgung des Elektromagneten des Ventils verzögert wird.
Die Länge der Totzeit für den elektromagnetischen Aktuator variiert abhängig von verschiedenen Parametern wie der angelegten Spannung, der Motorlast, des Haltestromwerts, der Motordrehzahl, der Ventilzeitsteuerung usw. Da das oben genannte herkömmliche Verfahren die Totzeit für den gegenwärtigen Zyklus lediglich auf Grundlage der Totzeit für den vorangehenden Zyklus bestimmt, kann eine Verzögerung in Öffnungs-/Schließventilvorgängen auftreten, wenn sich solche Parameter abrupt ändern. Daher kann das Verfahren keine geeignete Motorleistungsfähigkeit erreichen.
Es existiert ein Bedürfnis für eine Steuer-/Regeleinrichtung für ein elektromagnetisches Ventil, welche die Totzeit genauer bestimmt, um die Genauigkeit der Ventilzeitsteuerung aufrecht zu erhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Steuer-/Regeleinrichtung zum Steuern/Regeln eines elektromagnetischen Ventils wie in Anspruch 1 beansprucht vorgesehen.
Die Steuer-/Regeleinrichtung schätzt eine Pseudo-Totzeit auf Grundlage vorbestimmter Parameter ab. Dann wird eine Pseudo-Totzeit für einen gegenwärtigen Zyklus auf Grundlage der abgeschätzten Pseudo-Totzeit bestimmt. Eine tatsächliche Zeitsteuerung zur Trennung eines Elektromagneten des Ventils von der Stromversorgung wird auf Grundlage der für den gegenwärtigen Zyklus bestimmten Pseudo-Totzeit bestimmt. Ein Elektromagnet des Ventils wird nach Maßgabe der tatsächlichen Trennungszeitsteuerung von der Stromversorgung getrennt. Die Pseudo-Totzeit ist eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt, zu dem der Elektromagnet von der Stromversorgung getrennt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Elektromagnet sich um eine vorbestimmte Strecke bewegt. Daher wird die Genauigkeit der Ventilzeitsteuerung sogar dann beibehalten, wenn die Antriebsbedingungen sich abrupt ändern, weil die Pseudo-Totzeit für den gegenwärtigen Zyklus auf Grundlage der vorbestimmten Parameter bestimmt wird, die die Antriebsbedingungen wiedergeben. Die vorbestimmten Parameter können die Motordrehzahl, Motorlast, angelegte Spannung, den Haltestrom und die Ventilzeitsteuerung umfassen.
Gemäß der Erfindung misst die elektromagnetische Ventil-Steuer-/Regeleinrichtung eine Pseudo-Totzeit in einem vorangehenden Zyklus. Eine Abweichung zwischen der Pseudo-Totzeit, die im vorangehenden Zyklus gemessen wurde, und der Totzeit, die im vorangehenden Zyklus abgeschätzt wurde, wird bestimmt. Die Pseudo-Totzeit für den gegenwärtigen Zyklus wird auf Grundlage der Abweichung und der abgeschätzten Pseudo-Totzeit, die im gegenwärtigen Zyklus bestimmt wurde, bestimmt. Daher wird die Genauigkeit der Ventilzeitsteuerung verbessert, weil die abgeschätzte Pseudo-Totzeit, die im gegenwärtigen Zyklus bestimmt wird, mit der im vorangehenden Zyklus erzeugten Abweichung korrigiert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestimmt die Steuer-/ Regeleinrichtung für das elektromagnetische Ventil ferner eine Soll-Trennungszeitsteuerung, die anzeigt, wann ein Ventilzeitsteuerbefehl ausgeführt werden soll, und zwar auf Grundlage vorbestimmter Parameter, etwa der Ventilzeitsteuerung und einer Motordrehzahl. Die für den gegenwärtigen Zyklus bestimmte Pseudo-Totzeit wird von der Soll-Trennungszeitsteuerung versetzt oder subtrahiert, um die tatsächliche Trennungszeitsteuerung zu bestimmen. Daher wird die Ventilzeitsteuerung gemäß Antriebsbedingungen durchgeführt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das die Gesamtstruktur eines elektromagnetischen Aktuators und seiner Steuer-/Regeleinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das die mechanische Struktur eines elektromagnetischen Aktuators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 ist ein Schaubild, das die Ausgabecharakteristik zeigt, wenn ein Ventil durch einen elektromagnetischen Aktuator gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung angetrieben wird;
4 ist ein Blockdiagramm, das das Detail der Trennung des Steuer-/Regelteils von der Stromversorgung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 ist ein Schaubild, welches die Beziehung zwischen der Motordrehzahl, der Motorlast, und einer Pseudo-Totzeit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und einer Pseudo-Totzeit gemäß einer Ausführungs form der Erfindung zeigt;
7 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Ventilzeitsteuerung und einer Pseudo-Totzeit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
8 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen dem Haltestrom und einer Pseudo-Totzeit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Prozess zum Bestimmen einer tatsächlichen Trennungszeitsteuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
10 ist ein schematisches Diagramm, das zeigt, wie eine tatsächliche Trennungszeitsteuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bestimmt wird; und
11(a) ist ein Schaubild, das die Antwort einer Ventilbetätigung auf einen Ventilzeitsteuerbefehl zeigt, wenn eine Gaspedalöffnung abrupt geändert wird, und zwar gemäß einem herkömmlichen Verfahren;
11(b) ist ein Schaubild, das die Antwort einer Ventilbetätigung auf einen Ventilzeitsteuerbefehl zeigt, wenn eine Gaspedalöffnung abrupt geändert wird, und zwar gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein elektromagnetischer Aktuator zum Antrieb eines Motorventils wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt die Gesamtstruktur eines elektromagnetischen Aktuators 60 und einer Steuer-/Regeleinrichtug zum Steuern/Regeln des elektromagnetischen Aktuators 60.
Die Steuer-/Regeleinrichtung umfasst eine Eingangsschnittstelle 51, eine zentrale Prozessoreinheit 53 (hierin im Folgenden als „CPU" bezeichnet), ein ROM (Nur-Lesespeicher) 54 zum Speichern von auszuführenden Programmen und Daten, ein RAM (Arbeitsspeicher) 55, welcher einen Arbeitsbereich für Operationen bereitstellt und die Ergebnisse von Operationen speichert, und eine Ausgabeschnittstelle 52 zum Senden von Steuer-/Regelsignalen zu jeder Motorkomponenten.
Die Eingabeschnittstelle 51 empfängt ein Verlagerungssignal, welches von einem Verlagerungsdetektor 65 ausgegeben wird. Die Eingabeschnittstelle 51 empfängt ferner Signale von verschiedenen Sensoren 79, welche die Motordrehzahl (Ne), die Motorwassertemperatur (Tw), die Ansauglufttemperatur (Ta), die Batteriespannung (VB), den Zündschalter (IGSW) und dergleichen anzeigen. Ein durch einen Lastanforderungsdetektor 78 erfasster gewünschter Drehmomentwert wird ebenfalls in die Eingabeschnittstelle 51 eingegeben. In Antwort auf diese Eingaben bestimmen die Steuer-/Regeleinrichtung 51 Parameter, etwa die Zeitsteuerung zum Zuführen von elektrischer Leistung, die Größe der anzulegenden Spannung und die Dauer, über die die Spannung angelegt werden soll, gemäß Steuer-/Regelprogrammen, welche in dem ROM 54 gespeichert sind, und gibt die Steuer-/Regelsignale für geeignete Steuerung/Regelung des elektromagnetischen Aktuators 60 über die Ausgabeschnittstelle 52 aus. Der Lastanforderungsdetektor 78 kann Gaspedalsensor sein, zum Erfassen wie tief das Gaspedal niedergedrückt ist.
Der elektromagnetische Aktuator 60 verwendet typischerweise ein Paar von Elektromagneten 63, um ein Ventil 20 anzutreiben. Einer derselben kann als ein Ventilöffnungselektromagnet bezeichnet werden und der andere kann als ein Ventilschließelektromagnet bezeichnet werden. Wenn der Ventilöffnungselektromagnet unter Strom gesetzt wird, wird ein Anker 22 nach unten angetrieben, wodurch das Ventil geöffnet wird. Wenn der Ventilschließ elektromagnet unter Strom gesetzt wird, wird der Anker 22 nach oben angetrieben, wodurch das Ventil geschlossen wird.
Der Verlagerungsdetektor 65 erfasst die Verlagerung des Ankers 22. Jedes beliebige Verfahren kann zur Erfassung der Verlagerung des Ankers 22 verwendet werden. Beispielsweise umfasst der Verlagerungsdetektor 65 einen Permanentmagnet, der sich zusammen mit dem Anker 22 bewegt, sowie eine Spule zum Ausgeben einer Spannung, welche proportional zu einer Magnetflussdichte ist, die durch den Permanentmagnet erzeugt wird. Die Verlagerung des Ankers 22 wird auf Grundlage der von der Spule erfassten Spannung erfasst.
Alternativ umfasst der Verlagerungsdetektor 65 einen Permanentmagneten und ein Hall-Element. Der Permanentmagnet bewegt zusammen mit dem Anker 22. Das Hall-Element erfasst eine durch den Permanentmagneten erzeugte magnetische Flussdichte. Die Verlagerung des Ankers 22 wird auf Grundlage der von dem Hall-Element erfassten Spannung erfasst.
In der Ausführungsform umfasst ein Automobil insgesamt 16 Ventile, die aus acht Einlassventilen und acht Auslassventilen bestehen. Daher sind 16 elektromagnetische Aktuatoren an dem Automobil angebracht. Jeder der elektromagnetischen Aktuatoren umfasst den Verlagerungsdetektor 65.
Ein Antriebselement 77 unterwirft die von einer Konstantspannungsstromversorgung 75 bereitgestellte Spannung einer Pulsweitenmodulation nach Maßgabe von Steuer-/Regelsignalen von der Steuer-/Regeleinheit 50 und führt die modulierte Spannung den Elektromagneten 63 zu. Ein Ventilzeitsteuerbefehl zur Aktivierung von Ventilöffnungs-/Schließbetätigungen für das Ventil 20 ist eines der Steuer-/Regelsignale, die durch die Steuer-/Regeleinheit 50 ausgegeben werden. Nach Empfang des Ventilzeitsteuerbefehls von der Steuer-/Regeleinheit 50 beginnt das Antriebselement 77, den Ventilöffnungs-Elektromagneten oder den Ventilschließ-Elektromagneten unter Strom zu setzen, wobei jeweils der Ventilöffnungs- oder Ventilschließvor gang aktiviert wird.
Ein Stromdetektor 76 ist mit dem Antriebselement 77 verbunden. Der Stromdetektor 76 erfasst die Größe des Elektromagneten 63 zugeführten Stroms, um diesen zu der Steuer-/Regeleinrichtung 50 zurückzuführen. Die Steuer-/Regeleinrichtung 50 erfasst Parameter zum Steuern/Regeln eines Treiberstroms, der durch die Elektromagneten 63 fließt, und zwar auf Grundlage des Rückkopplungssignals, und stellt die bestimmten Parameter für das Antriebselement 77 bereit. Auf diese Weise wird der den Elektromagneten 63 zugeführte Treiberstrom optimiert. Die Rückkopplungs-Steuerung/Regelung ermöglicht es, dass die Kraftstoffeffizienz und die Ausgabecharakteristik eines Motors verbessert wird. Weiterhin verringert die Rückkopplungs-Steuerung/Regelung die Emissionen eines Motors.
Die Steuer-/Regeleinrichtung 50 umfasst einen Steuer-/Regelteil 57 zur Trennung von der Stromversorgung. Der Steuer-/Regelteil 57 zur Trennung von der Stromversorgung bestimmt eine abgeschätzte Pseudo-Totzeit auf Grundlage bekannter Parameter, welche durch verschiedene Sensoren 79 erfasste Parameter und durch die Steuer-/Regeleinheit 50 im Voraus berechnete Parameter umfassen können. Eine Pseudo-Totzeit für den gegenwärtigen Zyklus wird auf Grundlage der abgeschätzten Pseudo-Totzeit bestimmt. Eine Pseudo-Totzeit bezieht sich auf eine Zeitdauer, von dem Zeitpunkt, zu dem der Elektromagnet von der Stromversorgung getrennt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Verlagerung des Ankers einen vorbestimmten Wert (1 mm im Fall des vorliegenden Beispiels) erreicht. Der Steuer-/Regelteil 57 für die Trennung von der Stromversorgung bestimmt, und zwar auf Grundlage der abgeschätzten Pseudo-Totzeit für den gegenwärtigen Zyklus, eine tatsächliche Zeitsteuerung zur Trennung von der Stromversorgung, welche anzeigt, wann die Stromversorgung Elektromagnete 63 angehalten werden soll bzw. wann die Elektromagnete 63 von der Stromversorgung getrennt werden sollen. Der Steuer-/Regelteil 57 für die Trennung von der Stromversorgung gibt ein Steuer-/Regelsignal zum Trennen der Elektromagnete 63 von der Stromversorgung an das Antriebsele ment 77 nach Maßgabe der bestimmten tatsächlichen Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung aus. In Antwort auf das Steuer-/Regelsignal hält das Antriebselement 77 die Zufuhr von elektrischer Energie zu den Elektromagneten 63.
2 ist eine Querschnittsansicht, welche die schematische Struktur des elektromagnetischen Aktuators 60 zeigt, der in 1 gezeigt ist. Das Ventil 20 ist in der Einlassöffnung oder Auslassöffnung (hierin im Folgenden als Einlass-/Auslassöffnung 30 bezeichnet) des Verbrennungsmotors 1 angeordnet, um die Einlass-/Auslassöffnung 30 zu öffnen und zu schließen. Wenn das Ventil 20 durch den elektromagnetischen Aktuator 60 nach oben angetrieben wird, wird es in einer Position angehalten, in der es fest auf einem Ventilsitz 31 aufsitzt, der in der Einlass-/Auslassöffnung 30 angebracht ist, so dass die Einlass-/Auslassöffnung 30 geschlossen ist. Wenn das Ventil 20 durch den elektromagnetischen Aktuator 60 nach unten angetrieben wird, verlässt es den Ventilsitz 31 um eine vorbestimmte Strecke, so dass die Einlass-/Auslassöffnung 30 geöffnet ist.
Der sich von dem Ventil 20 erstreckende Ventilschaft 21 ist in einer Bohrung einer Ventilführung 33 gehalten, um es zu ermöglichen, ihn in eine Axialrichtung zu bewegen. Ein scheibenförmiger Anker 22, der aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist, ist am oberen Ende des Ventilschafts 21 angebracht. Der Anker 22 ist gemeinsam mit jeweiligen nach oben und nach unten gerichteten Kräften einer ersten Feder 16 und einer zweiten Feder 17 gelagert.
Ein Gehäuse 18, welches aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, umfasst den Ventilschließelektromagneten 11, der oberhalb des Ankers 22 angeordnet ist, sowie den Ventilöffnungselektromagneten 13, der unterhalb des Ankers 22 angeordnet ist. Der Ventilschließelektromagnet 11 ist durch ein erstes Magnetjoch 12 umgeben und der Ventilöffnungselektromagnet 13 ist durch ein zweites Magnetjoch 14 umgeben. Die erste Feder 16 und die zweite Feder 17 sind in einer ausgeglichenen Konfigurati on vorgesehen, so dass der Anker 22 in der Mitte des Spalts zwischen dem Ventilschließelektromagneten 11 und dem Ventilöffnungselektromagneten 13 gehalten ist, wenn sowohl an den Ventilschließelektromagneten 11 als auch an den Ventilöffnungselektromagneten 13 kein Treiberstrom angelegt ist.
Wenn das Antriebselement 77 einen Treiberstrom dem Ventilschließelektromagneten 11 zuführt, werden das erste Magnetjoch 12 und der Anker 22 magnetisiert, um einander anzuziehen, so dass der Anker 22 nach oben angezogen wird. Das Ventil 20 wird nach oben durch den Ventilschaft 21 angetrieben und hält an, wenn der Anker 22 auf dem ersten Magnetjoch 12 sitzt. Auf diese Weise ist das Ventil 20 geschlossen.
Wenn das Antriebselement 77 die Zufuhr eines Treiberstroms zu dem Ventilschließ-Elektromagneten 11 anhält und die Zufuhr eines Treiberstroms zu dem Ventilöffnungs-Elektromagneten 13 beginnt, werden das zweite Magnetjoch 14 und der Anker 22 magnetisiert, um einander anzuziehen, so dass der Anker 22 zusammen mit der Schwerkraftwirkung nach unten angetrieben wird. Das Ventil 20 wird durch den Ventilschaft 21 nach unten angetrieben und hält an, wenn der Anker 22 auf dem zweiten Magnetjoch 14 aufsitzt. Auf diese Weise wird das Ventil 20 geöffnet.
Bezug nehmend auf 3 wird ein Antriebsschema des elektromagnetischen Aktuators 16 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Kurve (a) in 3 zeigt die Verlagerung des Ankers 22. Die als 0 mm an der linken Vertikalachse markierte Position zeigt die erste Endposition an. Die andere oder zweite Endposition ist 7 mm von der ersten Endposition entfernt. Die Kurve (b) zeigt den Strom, der dem Ventilschließ-Elektromagneten 11 zugeführt wird, die Kurve (c) zeigt die Spannung, die an den Ventilschließ-Elektromagneten 11 angelegt wird, und die Kurve (d) zeigt die Anziehungskraft, die durch den Ventilschließ-Elektromagneten 11 erzeugt wird.
Wenn ein dem Ventilöffnungs-Elektromagneten 13 zugeführter Haltestrom angehalten wird, während der Anker 22 auf dem zweiten Joch 14 aufsitzt und das Ventil 20 geöffnet ist, wird der Anker 22 von dem zweiten Joch 14 freigegeben und beginnt sich mittels potentieller Energie der ersten Feder 16 und der zweiten Feder 17 zu dem Ventilschließelektromagneten 11 hin nach unten zu bewegen (bei 0 ms). Ungefähr zu dem Zeitpunkt, zu dem der Anker 22 die Neutralposition erreicht, in der die Kräfte der ersten und der zweiten Feder 16 und 17 ausgeglichen sind (3 ms, nachdem der Anker beginnt, sich zu bewegen), sendet die Steuer-/Regeleinrichtung 50 ein Steuer-/Regelsignal zu dem Antriebselement 77, um eine konstante Spannung an den Ventilschließ-Elektromagneten 11 anzulegen, wie durch die Kurve (c) gezeigt ist.
Wenn das Anlegen der Spannung begonnen wird, ist eine in dem Ventilschließ-Elektromagneten 11 erzeugte gegenelektromotorische Kraft klein, weil der Spalt zwischen dem Anker 22 und dem ersten Joch 12 groß ist. Da die dem Ventilschließ-Elektromagneten 11 zugeführte Spannung derart gesteuert/geregelt wird, dass sie einen konstanten Wert hat, steigt der durch das Antriebselement 77 zugeführte Strom an, wenn sich die elektrische Last verringert, wie durch die Kurve (b) gezeigt ist. Demzufolge steigt die Zufuhr von elektrischer Leistung zu dem Elektromagneten 11 an. Im Ergebnis steigt der durch den Ventilschließ-Elektromagneten 11 erzeugte magnetische Fluss an und eine Anziehungskraft wird größer, wie durch die Kurve (d) gezeigt ist.
Wen der Anker 22 das erste Joch 12 erreicht und aufsitzt, wird das Anlegen der konstanten Spannung angehalten und das System schaltet in einen Konstantstrommodus. In dem Konstantstrommodus wird ein Haltestrom von ungefähr 1,5 A an den Ventilschließ-Elektromagneten 11 angelegt. In dem Beispiel von 3 wird das Schalten zum Konstantstrommodus ungefähr zum Zeitpunkt von 5,2 ms ausgeführt. Der Konstantstrommodus dauert fort bis zum Zeitpunkt von 8 ms.
Um den Anker 22 nach unten zu bewegen und den Öffnungsvorgang für das Ventil 20 zu beginnen, wird die Zufuhr des Haltestroms angehalten (bei 8 ms). Der Anker 22 wird von dem ersten Joch 12 freigegeben und beginnt, den Ventilöffnungs-Elektromagneten 13 mittels potentieller Energie der ersten Feder 16 und der zweiten Feder 17 nach unten zu bewegen. Der Anker verlässt das erste Joch 12 um 1 mm ungefähr zum Zeitpunkt von 9,7 ms.
Wie oben beschrieben, bedeutet eine Pseudo-Totzeit eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt, zu dem der Elektromagnet von der Stromversorgung getrennt wird, zu dem Zeitpunkt zu dem die Verlagerung des Ankers einen vorbestimmten Wert (1 mm im Fall des vorliegenden Beispiels) erreicht. In dem in 3 gezeigten Beispiel beträgt die Pseudo-Totzeit ungefähr 1,7 ms, wodurch die Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten von 8 ms und 9,7 ms gezeigt ist.
Daher existiert auf diese Art und Weise eine Verzögerung der Länge der Pseudo-Totzeit zwischen der Zeit, zu der der Elektromagnet von der Stromversorgung getrennt wird, und der Zeit, zu der die Verlagerung des Ankers 1 mm erreicht. Um den Ventilöffnungs-/Schließvorgang in Antwort auf einen Ventilzeitsteuerungsbefehl schnell durchzuführen, wird die Trennung des Elektromagneten von der Stromversorgung um die Länge der Pseudo-Totzeit früher ausgeführt als die Ausführung des Ventilzeitsteuerbefehls.
4 zeigt schematisch funktionelle Blöcke des Steuer-/Regelteils 57 für die Trennung von der Stromversorgung, der in 1 gezeigt ist. Typischerweise werden diese funktionellen Blöcke durch Computerprogramme realisiert, die in einem Speichermedium, etwa einem ROM, einer Magnetplatte, einer optischen Platte oder einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind. Alternativ ist es auch möglich, Hardware zur Ausführung der Funktionen dieser funktionellen Blöcke aufzubauen.
Der Steuer-/Regelteil 57 für die Trennung von der Stromversorgung umfasst einen Steuerungs/Vorwärtsregelungsteil 71 und einen Rückkopplungsrege lungsteil 72. Der Steuerungs/Vorwärtsregelungsteil 71 bestimmt eine abgeschätzte Totzeit Tinvm auf Grundlage bekannter Parameter. Die Bestimmung der abgeschätzten Pseudo-Totzeit wird für jeden Zyklus ausgeführt, in dem der Öffnungs- oder Schließvorgang für ein Ventil durchgeführt wird. Tinvm(n) zeigt die Pseudo-Totzeit für den gegenwärtigen Zyklus an, während Tinvm(n – 1) die Pseudo-Totzeit für den vorangehenden Zyklus anzeigt. Die abgeschätzte Pseudo-Totzeit Tinvm wird in einem Speicher durch den Steuerungs/Vorwärtsregelungsteil 71 gespeichert.
Der Rückkopplungsregelungsteil 72 bestimmt eine Abweichung Tinvs zwischen der Pseudo-Totzeit Tinvp, die im vorangehenden Zyklus tatsächlich gemessen wurde, und der abgeschätzten Pseudo-Totzeit Tinvm(n – 1), die im vorangehenden Zyklus durch den Vorwärtsregelungsteil 71 bestimmt wurde. Genauer ausgedrückt, wird die Abweichung Tinvs nach Maßgabe der folgenden Gleichung (1) bestimmt: Tinvs = Tinvm(n – 1) – Tinvp (1)
Ein Addierer 73 addiert die abgeschätzte Pseudo-Totzeit Tinvm(n) für den gegenwärtigen Zyklus und die Abweichung Tinvs, um die Pseudo-Totzeit Tinv für den gegenwärtigen Zyklus wie folgt zu bestimmen: Tinv = Tinvm(n) + Tinvs (2)
Der Steuer-/Regelteil 57 zur Trennung von der Stromversorgung umfasst ferner einen Sollwertbestimmungsteil 70 für die Trennung von der Stromversorgung, welcher eine Sollzeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung auf Grundlage bekannter Parameter bestimmt. Die Sollzeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung zeigt an, wann der Ventilzeitsteuerbefehl ausgeführt werden soll. Die Pseudo-Totzeit Tinv wird von der Sollzeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung subtrahiert, um eine tatsächliche Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung zu bestimmen. Der Elektromagnet des Ventils 63 wird nach Maßgabe der bestimmten tatsächlichen Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung von der Stromversorgung getrennt.
Das Ziel ist es, dass der Anker eine Position erreicht, die vom Joch um 1 mm entfernt ist, wenn der Ventilzeitsteuerbefehl ausgeführt wird. Die Trennung des Elektromagneten von der Stromversorgung in Antwort auf die tatsächliche Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung ermöglicht es, dieses Ziel zu erreichen.
Sobald der Elektromagnet bei der tatsächlichen Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung von der Stromversorgung getrennt ist, beginnt das elektromagnetische Ventil 63 sich zu bewegen. Die Verlagerung des Ventils 63 wird durch den Verlagerungsdetektor 65 erfasst (1). Die Zeit, die erforderlich ist, dass das Ventil 63 die Position erreicht, welche um 1 mm von dem Joch entfernt ist, wird gemessen. Die gemessene Pseudo-Totzeit Tinvp wird in den Rückkopplungsregelungsteil 72 zurückgeführt.
Unter Bezugnahme auf 5 bis 8 wird ein Verfahren zum Bestimmen der abgeschätzten Pseudo-Totzeit Tinvm auf Grundlage von bekannten Parametern beschrieben, welches durch den Steuerungs/Vorwärtsregelungsteil 71 durchgeführt wird. In der Ausführungsform werden die Motordrehzahl, Motorlast, angelegte Spannung, Ventilzeitsteuerung und der Haltestromwert als die bekannten Parameter verwendet. Jedoch können beliebige andere Parameter oder beliebige der oben aufgeführten Parameter zur Bestimmung der abgeschätzten Pseudo-Totzeit verwendet werden.
5 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Pseudo-Totzeit, der Motordrehzahl und der Motorlast zeigt. Das Schaubild wurde im Voraus durch Experimente und Simulationen erhalten und wird als ein Kennfeld im ROM 54 (1) der Steuer-/Regeleinrichtung 50 gespeichert. Eine Gasbetätigungselementöffnung, welche einen Niederdrückungsgrad des Gaspedals zeigt, wird zur Darstellung der Motorlast verwendet. Der Steuerungs/Vorwärtsregelungsteil 71 empfängt ein Signal, das die Motordrehzahl (Ne) anzeigt, von dem Motordrehzahlsensor und ein Signal, das die Gasbetätigungselementöffnung anzeigt, von dem Lastanforderungsdetektor 78. Der Steuerungs/Vorwätsregelungsteil 71 bestimmt eine erste Pseudo-Totzeit Tinvb aus dem in 5 gezeigten Kennfeld auf Grundlage der empfangenen Motordrehzahl und Gasbetätigungselementöffnung.
6 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen der Pseudo-Totzeit und der angelegten Spannung zeigt, bei dem die Pseudo-Totzeit entsprechend der angelegten Spannung von 42 V als ein Referenzwert verwendet wird. Das Schaubild wurde im Voraus durch Experimente und Simulationen erhalten und wird als ein Kennfeld im ROM 54 der Steuer-/Regeleinrichtung 50 gespeichert. Der Steuerungs/Vorwärtsregelungsteil 71 empfängt ein Signal, das den zugeführten Spannungswert anzeigt, und bestimmt eine zweite Pseudo-Totzeit Tinvv aus dem in 5 gezeigten Kennfeld auf Grundlage des empfangenen angelegten Spannungswerts.
7 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen der Pseudo-Totzeit und Ventilzeitsteuerung zeigt, bei der die Pseudo-Totzeit entsprechend dem Öffnungszustand des Ventils bei BDC als ein Referenzwert verwendet wird. TDC und BDC in 7 zeigen jeweils den oberen Totpunkt und den unteren Totpunkt an. Das Schaubild wurde im Voraus durch Experimente und Simulationen erhalten und wird als ein Kennfeld in dem ROM 54 der Steuer-/Regeleinrichtung 50 gespeichert. Der Steuerungs/Vorwärtsregelungsteil 71 bestimmt eine dritte Pseudo-Totzeit Tangle aus dem in 7 gezeigten Kennfeld auf Grundlage der empfangenen Ventilzeitsteuerung, welche in Einheiten des Kurbelwinkels ausgedrückt ist.
8 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Pseudo-Totzeit und dem Haltestrom zeigt, bei dem die Pseudo-Totzeit entsprechend dem Haltestrom von 1 A als ein Referenzwert verwendet wird. Das Schaubild wurde im Voraus durch Experimente und Simulationen erhalten und ist als ein Kennfeld in dem ROM 54 der Steuer-/Regeleinheit 50 gespeichert. Der Steuerungs/Vorwärtsregelungsteil 71 empfängt von dem Stromdetektor 76 (1) ein Signal, das den Wert des Haltestroms anzeigt, welcher dem Elektromagneten zugeführt wird. Der Steuerungs/Vorwärtsregelungsteil 71 bestimmt eine vierte Pseudo-Totzeit Tinvi aus dem in 8 gezeigten Kennfeld auf Grundlage des empfangenen Stromwerts.
Der Steuerungs/Vorwärtsregelungsteil 71 berechnet die Summe der ersten, zweiten, dritten und vierten Pseudo-Totzeit, um die abgeschätzte Pseudo-Totzeit Tinvm wie folgt zu bestimmen: Tinvm = Tinvb + Tinvv + Tangle + Tinvi (4)
Auf diese Weise wird die geschätzte Pseudo-Totzeit Tinvm auf Grundlage der bekannten Parameter bestimmt.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Bestimmung der tatsächlichen Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung zeigt, welcher durch den Steuer-/Regelteil 57 für die Trennung von der Stromversorgung durchgeführt wird. In den Schritten 101 bis 104 wird die erste bis vierte Pseudo-Totzeit wie oben unter Bezugnahme auf 5 bis 8 erläutert, bestimmt. In Schritt 105 wird die erste bis vierte Pseudo-Totzeit aufsummiert, um abgeschätzte Pseudo-Totzeit Tinvm(n) für den gegenwärtigen Zyklus zu bestimmen, wie oben beschrieben wurde.
In Schritt 106, welcher durch den Rückkopplungsregelungsteil 72 durchgeführt wird, wird die Abweichung Tinvs zwischen der tatsächlichen Pseudo-Totzeit Tinvp, die im vorangehenden Zyklus gemessen wurde, und der abgeschätzten Pseudo-Totzeit Tinvm(n – 1), die im vorangehenden Zyklus bestimmt wurde, bestimmt. In Schritt 107 wird die Abweichung Tinvs zu der gegenwärtig abgeschätzten Pseudo-Totzeit Tinvm(n) addiert, um die Pseudo-Totzeit Tinv für den gegenwärtigen Zyklus zu bestimmen.
Die Schritte 101 bis 104 können nebeneinander ausgeführt werden. Der Schritt 106 kann neben den Schritten 101 bis 105 ausgeführt werden.
In Schritt 108 bestimmt der Sollwertbestimmungsteil 70 für die Trennung von der Stromversorgung eine Sollstufe für die Trennung von der Stromversorgung und eine Sollzeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung auf Grundlage von bekannten Parametern. In einer Ausführungsform kann ein Kennfeld, in welchem die Sollstufe für die Trennung der Stromversorgung als eine Funktion der Ventilzeitsteuerung (8vt) und der Motordrehzahl (Ne) angegeben ist, im ROM 54 der Steuer-/Regeleinrichtung 50 im Voraus gespeichert sein. Weiterhin kann ein Kennfeld, in dem die Sollzeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung als eine Funktion der Gasbetätigungselementöffnung (ACC) und der Motordrehzahl (Ne) angegeben ist, in dem ROM 54 im Voraus gespeichert sein. In Schritt 108 bestimmt der Sollbestimmungsteil 70 für die Trennung von der Stromversorgung die Sollstufe für die Trennung von der Stromversorgung und die Sollzeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung unter Bezugnahme auf diese Kennfelder.
Die Sollstufe für die Trennung von der Stromversorgung zeigt an, in welchem Zyklus des Kurbelwellenimpulssignals der Ventilzeitsteuerbefehl ausgeführt werden soll. Das Kurbelwellenimpulssignal wird von einem Kurbelwinkelsensor nach Maßgabe der Drehung der Kurbelwelle ausgegeben. Die Sollzeit für die Trennung von der Stromversorgung zeigt eine Zeitdauer von der Startzeit des Zyklus an, welche der Sollstufe für die Trennung von der Stromversorgung entspricht, bis zu der Zeit, zu der der Ventilzeitsteuerbefehl ausgeführt wird. Der Zeitpunkt, zu dem die Sollzeit für die Trennung von der Stromversorgung vergangen ist, wird als die Sollzeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung identifiziert.
In Schritt 109 wird die Pseudo-Totzeit Tinv von der Sollzeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung subtrahiert, um die tatsächliche Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung von dem gegenwärtigen Zyklus zu bestimmen. Die tatsächliche Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung wird als eine tatsächliche Stufe Vstg von der Trennung von der Stromversorgung und eine tatsächliche Zeitsteuerung Vtime für die Trennung von der Stromversorgung wiedergegeben. Die tatsächliche Stufe Vstg für die Trennung von der Stromversorgung zeigt an, in welchem Zyklus das Kurbelwellenimpulssignal die tatsächliche Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung enthalten ist. Die tatsächliche Zeit Vtime für die Trennung von der Stromversorgung zeigt eine Zeitdauer von der Startzeit des der tatsächlichen Stufe Vstg für die Trennung von der Stromversorgung entsprechenden Zyklus bis zu der tatsächlichen Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung an. Der Elektromagnet wird nach Maßgabe der tatsächlichen Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung von der Stromversorgung getrennt.
Unter Bezugnahme auf 10 wird ein Verfahren zum Bestimmen der tatsächlichen Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung genauer beschrieben. Das Bezugszeichen 201 zeigt ein Kurbelimpulssignal an. Die Stufe 211 zeigt den gegenwärtigen Zyklus an, der bei der Zeit t1 beginnt, während die Stufe 212 den nächsten Zyklus anzeigt, der bei der Zeit t3 beginnt.
Der Steuer-/Regelteil 57 für die Trennung von der Stromversorgung bestimmt die Sollstufe Vstgcmd für die Trennung von der Stromversorgung und die Sollzeit Vtimecmd für die Trennung von der Stromversorgung auf Grundlage der bekannten Parameter, wie oben beschrieben wurde. In dem in 10 gezeigten Beispiel wird bestimmt, dass die Sollstufe Vstgcmd für die Trennung von der Stromversorgung die Stufe 212 ist und die Sollzeit Vtimecmd für die Trennung von der Stromversorgung die Zeitdauer t3 bis t4 ist. Man beachte, dass die Stufe Vstgcmd tatsächlich durch einen Zählerwert von einem Zylinderunterscheidungssignal wiedergegeben wird. Auf diese Weise wird die Sollzeitsteuerung t4 für die Trennung von der Stromversorgung anhand des Kurbelwellenimpulssignals identifiziert. Der Ventilzeitsteuerungsbefehl wird zur Zeit t4 ausgeführt.
Dann subtrahiert der Steuer-/Regelteil 57 für die Trennung von der Strom versorgung die Pseudo-Totzeit Tinv von der Sollzeitsteuerung t4 für die Trennung von der Stromversorgung, um zu bestimmen, dass die tatsächliche Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung t2 ist.
Die tatsächliche Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung wird durch eine Stufe und eine vergangene Zeit seit dem Start der Stufe ausgedrückt, wie oben beschrieben wurde. Weil in diesem Beispiel die Pseudo-Totzeit Vinv länger ist als die Sollzeitsteuerung Vtimecmd für die Trennung von der Stromversorgung, erstreckt sich die Pseudo-Totzeit Vinv von der Stufe 212 über die vorangehende Stufe 211. Daher wird bestimmt, dass die tatsächliche Stufe Vstg zur Trennung von der Stromversorgung die Stufe 211 ist. Es wird bestimmt, dass die Zeitdauer von t1, welche die Startzeit von Vstg ist, bis t2 die tatsächliche Zeit Vtime für die Trennung von der Stromversorgung ist. Daher wird die tatsächliche Zeitsteuerung t2 für die Trennung von der Stromversorgung anhand des Kurbelwellenimpulssignals identifiziert.
Im Folgenden wird beschrieben, wie der Elektromagnet von der Stromversorgung getrennt wird. Der Steuer-/Regelteil 57 für die Trennung von der Stromversorgung beginnt, die vergangene Zeit seit der Startzeit t1 von Stufe 211 zu messen. Zur Zeit t2, wenn die tatsächliche Zeit Vtime für die Trennung von der Stromversorgung vergangen ist, gibt der Steuer-/Regelteil 57 für die Trennung von der Stromversorgung ein Signal zur Trennung von der Stromversorgung aus. In Antwort auf das Signal zur Trennung von der Stromversorgung trennt das Antriebselement 77 (1) den Elektromagneten von der Stromversorgung, wie durch das Bezugszeichen 203 von 10 gezeigt ist. Wenn der Elektromagnet von der Stromversorgung getrennt ist, beginnt der Anker sich zu bewegen, wie durch das Bezugszeichen 202 angezeigt ist. In diesem Beispiel wird angenommen, dass sich der Anker nach unten bewegt. Zum Zeitpunkt t4, wenn die Pseudo-Totzeit Vinv seit der Zeit, zu der die Trennung von der Stromversorgung ausgeführt wurde, vergangen ist, wird der Ventilzeitsteuerbefehl ausgegeben. In Antwort auf den Ventilzeitsteuerbefehl beginnt das Antriebselement 77, den Ventilöffnungs-Elektromagneten zum Aktivieren des Ventilöffnungsvorgangs unter Strom zu setzen.
Wie in 10 ersichtlich ist, erreicht die Verlagerung des Ankers 1 mm, wenn der Ventilzeitsteuerbefehl ausgeführt wird. Der Ventil-Öffnungs-/Schließvorgang wird unmittelbar in Antwort auf die Ausführung des Ventilzeitsteuerbefehls aktiviert. Im Ergebnis wird die Genauigkeit der Ventilzeitsteuerung beibehalten.
11(a) und 11(b) sind Schaubilder, die die Ankerverlagerung relativ zum Kurbelwinkel zeigen, wenn die Gasbetätigungselementöffnung 80 abrupt von 0 % auf 100 % endet. Es wird angenommen, dass der Ventilzeitsteuerbefehl konstant ist. 11(a) zeigt Ergebnisse, die gemäß einem herkömmlichen Verfahren zum Bestimmen der Pseudo-Totzeit für den gegenwärtigen Zyklus auf Grundlage lediglich der Pseudo-Totzeit für den vorangehenden Zyklus gemessen wurden. 11(b) zeigt Ergebnisse, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gemessen wurden.
Unter Bezugnahme auf 11(a) zeigt das Erscheinen von verschiedenen Linien von der am weitesten rechts liegenden Linie 302 bis zu der am weitesten links liegenden Linie 301 an, dass die Verlagerungen des Ankers, wenn der Ventilzeitsteuerbefehl ausgeführt wird, sich für jeweilige Zyklen ändert. Beispielsweise wird angenommen, dass der Ventilzeitsteuerbefehl beim Kurbelwinkel von θ1 ausgeführt wurde. Die durch die am weitesten links liegende Linie 301 angezeigte Verlagerung erreicht 1 mm, wohingegen die durch die am weitesten rechts liegende Linie 302 angezeigte Verlagerung 1 mm nicht erreicht.
Gemäß dem herkömmlichen Verfahren kann Pseudo-Totzeit für den ersten Zyklus, nachdem sich die Gasbetätigungselementöffnung von 0% auf 100% ändert, kürzer eingestellt sein, als eine geeignete Pseudo-Totzeit. Daher erreicht die Ankerverlagerung für den ersten Zyklus zu der Zeit, bei der Ventilzeitsteuerbefehl ausgeführt wird, noch nicht 1 mm. Dies bedeutet, dass der Start des Ventil-Öffnungs-/Schließvorgangs in Antwort auf den Ventilzeitsteuerbefehl sich verzögern kann. Die Verlagerung des Ankers erreicht 1 mm nach mehreren Zyklen, wie durch die am weitesten links liegende Linie 301 angezeigt ist. Daher kann es mehrere Zyklen dauern, um die Antwort auf den Ventilzeitsteuerbefehl konvergieren zu lassen.
Bezug nehmend auf 11(b) ist ersichtlich, dass die Verlagerung des Ankers 1 mm erreicht, wen der Ventilzeitsteuerbefehl bei dem Kurbelwinkel von θ1 ausgeführt wird. Dies liegt daran, dass die Pseudo-Totzeit für den gegenwärtigen Zyklus unter Berücksichtigung der Gasbetätigungselementöffnung bestimmt wurde. Daher wird erfindungsgemäß die geeignete Pseudo-Totzeit sogar in dem Fall einer abrupten Änderung in den Parametern bestimmt. Der Ventil-Öffnungs-/Schließvorgang kann in Antwort auf den Ventilzeitsteuerbefehl schnell ausgeführt werden.
Eine elektromagnetische Ventil-Steuer-/Regeleinrichtung schätzt eine Pseudo-Totzeit auf Grundlage vorbestimmter Parameter ab. Eine Pseudo-Totzeit für den gegenwärtigen Zyklus wird auf Grundlage der abgeschätzten Pseudo-Totzeit bestimmt. Die Steuer-/Regeleinrichtung misst eine Pseudo-Totzeit in dem vorangehenden Zyklus. Die Steuer-/Regeleinrichtung bestimmt eine Abweichung zwischen der Pseudo-Totzeit, die im vorangehenden Zyklus gemessen wurde, und der Pseudo-Totzeit, die im vorangehenden Zyklus abgeschätzt wurde. Die Abweichung wird zu der im gegenwärtigen Zyklus abgeschätzten Pseudo-Totzeit addiert, um die Pseudo-Totzeit für den gegenwärtigen Zyklus zu bestimmen. Die Steuer-/Regeleinrichtung bestimmt ferner eine Sollzeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung, die anzeigt, wann ein Ventilzeitsteuerbefehl ausgeführt werden soll, und zwar auf Grundlage vorbestimmter Parameter. Die für den gegenwärtigen Zyklus bestimmte Pseudo-Totzeit wird von der Sollzeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung versetzt oder subtrahiert, um eine tatsächliche Zeitsteuerung für die Trennung von der Stromversorgung zu bestimmen. Ein Elektromagnet des Ventils wird nach Maßgabe der tatsächlichen Zeitsteuerung für die Trennung der Stromversorgung von der Strom versorgung getrennt. Die Genauigkeit der Ventilzeitsteuerung wird sogar dann beibehalten, wenn sich einige Parameter aufgrund von Fahrbedingungen abrupt ändern, weil die Pseudo-Totzeit für den gegenwärtigen Zyklus auf Grundlage der vorbestimmten Parameter bestimmt wird. Die vorbestimmten Parameter können die angelegte Spannung, den Haltestrom, die Motordrehzahl und die Ventilzeitsteuerung umfassen.

Claims

Steuer/Regeleinrichtung (50) zum Steuern/Regeln eines elektromagnetisches Ventils, wobei die Steuer/Regeleinrichtung (50) konfiguriert ist zum Bestimmen einer abgeschätzten Pseudo-Totzeit (Tinvm) bei Öffnungs- und Schließbetätigung des elektromagnetischen Ventils, Bestimmen einer Pseudo-Totzeit (Tinv) für einen vorliegenden Zyklus (n) nach Maßgabe der abgeschätzten Pseudo-Totzeit (Tinvm) und Bestimmen einer tatsächlichen Abschaltezeitsteuerung (Vtime) zum Trennen eines Elektromagneten (63) des elektromagnetischen Ventils vom Strom auf Grundlage der für den vorliegenden Zyklus (n) bestimmten Pseudo-Totzeit (Tinv), wobei der Elektromagnet (63) des elektromagnetischen Ventils nach Maßgabe der tatsächlichen Abschaltezeitsteuerung (Vtime) vom Strom getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer/Regeleinrichtung (50) dazu ausgebildet ist, die abgeschätzte Pseudo-Totzeit (Tinvm) auf Grundlage vorbestimmter Parameter zu bestimmen, eine Pseudo-Totzeit (Tinvp) in einem vorangehenden Zyklus (n – 1) zu messen, und die Pseudo-Totzeit (Tinv) für den vorliegenden Zyklus (n) zu bestimmen auf Grundlage einer Abweichung (Tinvs) zwischen der im vorangehenden Zyklus (n – 1) gemessenen Pseudo-Totzeit (Tinvp) und der im vorangehenden Zyklus (n – 1) bestimmten abgeschätzten Totzeit (Tinvm) und auf Grundlage der im vorliegenden Zyklus (n) bestimmten abgeschätzten Pseudo-Totzeit (Tinvm), wobei die Pseudo-Totzeit eine Zeitdauer ist von einem Zeitpunkt (t2), bei dem der Elektromagnet (63) vom Strom getrennt wird, bis zu dem Zeitpunkt (t4), bei dem sich das elektromagnetische Ventil um eine vorbestimmte Strecke bewegt.
Steuer/Regeleinrichtung (50) nach Anspruch 1, wobei die Pseudo-Totzeit (Tinv) für den vorliegenden Zyklus (n) bestimmt wird durch Addieren der Abweichung (Tinvs) zu der im vorliegenden Zyklus (n) bestimmten abgeschätzten Pseudo-Totzeit (Tinvm).
Steuer/Regeleinrichtung (50) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorbestimmte Strecke einen Millimeter beträgt.
Steuer/Regeleinrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner konfiguriert zum Bestimmen einer Soll-Abschaltezeitsteuerung (Vtimecmd) auf Grundlage vorbestimmter Parameter und Subtrahieren der Pseudo-Totzeit (Tinv) für den vorliegenden Zyklus (n) von der Soll-Abschaltezeitsteuerung (Vtimecmd) zur Bestimmung der tatsächlichen Abschaltezeitsteuerung (Vtime), wobei die Soll-Abschaltezeitsteuerung (Vtimecmd) anzeigt, wann ein Ventilzeitsteuerbefehl ausgeführt werden soll.
Steuer/Regeleinrichtung (50) nach Anspruch 4, wobei die Soll-Abschaltezeitsteuerung (Vtimecmd) auf Grundlage einer Ventilzeitsteuerung und einer Motordrehzahl bestimmt wird.
Steuer/Regeleinrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die vorbestimmten Parameter zum Bestimmen der abgeschätzten Pseudo-Totzeit (Tinvm) beliebige aus Motordrehzahl, Motorlast, Versorgungsspannung, Ventilzeitsteuerung und Haltestromwert umfassen.
Steuer/Regeleinrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die tatsächliche Abschaltezeitsteuerung (Vtime) an einem Kurbelimpulssignal identifiziert wird, wobei das Kurbelimpulssignal nach Maßgabe der Drehung einer Kurbelwelle ausgegeben wird.
Verfahren zum Steuern/Regeln eines elektromagnetischen Ventils, umfassend die Schritte: Bestimmen einer abgeschätzten Pseudo-Totzeit (Tinvm) bei Öffnungs- und Schließbetätigung des elektromagnetischen Ventils, Bestimmen einer Pseudo-Totzeit (Tinv) für einen vorliegenden Zyklus nach Maßgabe der abgeschätzten Pseudo-Totzeit (Tinvm) und Bestimmen einer tatsächlichen Abschaltezeitsteuerung (Vtime) zum Trennen eines Elektromagneten (63) des elektromagnetischen Ventils vom Strom auf Grundlage der für den vorliegenden Zyklus (n) bestimmten Pseudo-Totzeit (Tinv), wobei der Elektromagnet (63) des elektromagnetischen Ventils nach Maßgabe der tatsächlichen Abschaltezeitsteuerung (Vtime) vom Strom getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmen der abgeschätzten Pseudo-Totzeit (Tinvm) auf Grundlage vorbestimmter Parameter, Messen einer Pseudo-Totzeit (Tinvp) in einem vorangehenden Zyklus (n – 1), Bestimmen einer Abweichung (Tinvs) zwischen der im vorangehenden Zyklus (n – 1) gemessenen Pseudo-Totzeit (Tinvp) und der im vorangehenden Zyklus (n – 1) bestimmten abgeschätzten Totzeit (Tinvm), und Bestimmen der Pseudo-Totzeit (Tinv) für den vorliegenden Zyklus (n) auf Grundlage der Abweichung (Tinvs) und der im vorliegenden Zyklus (n) bestimmten abgeschätzten Pseudo-Totzeit (Tinvm), wobei die Pseudo-Totzeit eine Zeitdauer ist von einem Zeitpunkt (t2), bei dem der Elektromagnet (63) vom Strom getrennt wird, bis zu dem Zeitpunkt (t4), bei dem sich das elektromagnetische Ventil um eine vorbestimmte Strecke bewegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Pseudo-Totzeit (Tinv) für den vorliegenden Zyklus (n) bestimmt wird durch Addieren der Abweichung (Tinvs) zu der im vorliegenden Zyklus (n) bestimmten abgeschätzten Pseudo-Totzeit (Tinv).
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die vorbestimmte Strecke einen Millimeter beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner umfassend die Schritte: Bestimmen einer Soll-Abschaltezeitsteuerung (Vtimecmd) auf Grundlage vorbestimmter Parameter und Subtrahieren der Pseudo-Totzeit (Tinv) für den vorliegenden Zyklus (n) von der Soll-Abschaltezeitsteuerung (Vtimecmd) zur Bestimmung der tatsächlichen Abschaltezeitsteuerung (Vtime), wobei die Soll-Abschaltezeitsteuerung (Vtimecmd) anzeigt, wann ein Ventilzeitsteuerbefehl ausgeführt werden soll.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Soll-Abschaltezeitsteuerung (Vtimecmd) auf Grundlage einer Ventilzeitsteuerung und einer Motordrehzahl bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die vorbestimmten Parameter zum Bestimmen der abgeschätzten Pseudo-Totzeit (Tinvm) beliebige aus Motordrehzahl, Motorlast, Versorgungsspannung, Ventilzeitsteuerung und Haltestromwert umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die tatsächliche Abschaltezeitsteuerung (Vtime) an einem Kurbelimpulssignal identifiziert wird, wobei das Kurbelimpulssignal nach Maßgabe der Drehung einer Kurbelwelle ausgegeben wird.