DE69821900T2

DE69821900T2 - Elektronische Steuerung des Aufschlags eines Ankers in einem elektromagnetischem Aktuator

Info

Publication number: DE69821900T2
Application number: DE69821900T
Authority: DE
Inventors: Danny Orlen Cobb's Creek Wright; Perry Robert Yorktown Czimmek
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: EP0927817A1; EP0927817B1; JP2000114037A; US6176207B1; DE69821900D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hohe Geschwindigkeit und eine große Kraft aufweisende elektromechanische Stellglieder, wie etwa Stellglieder, die bei der elektronischen Steuerung des Öffnens und Schließens von Motorventilen in einem Verbrennungsmotor verwendet werden. Insbesondere eine System zur Steuerung der Geschwindigkeit des Aufsetzens des Ankers auf den Ständer.
Hintergrund der Erfindung
In US 4.515.343 wird ein Kontaktdämpfer an einem Ende des Weges des Ankers offenbart, der für eine Dämpfung sorgen soll, wenn sich der Anker dem Polstück nähert. Bei anderen Systemen wird Strom an das Stellglied angelegt, um den Anker durch den Zwischenraum hindurch zu bewegen, und wenn sich der Anker in der Nähe des Ständers befindet, wird eine von der Ständerwicklung ausgehende magnetische Kraft beseitigt, um den Anker zu verlangsamen und auf ein "weiches", in der Nähe der Geschwindigkeit null erfolgendes Auftreffen hoffen zu können. Unmittelbar vor dem Auftreffen wird die Ständerwicklung dann erneut erregt, um den Anker heranzuziehen und aufsetzen zu lassen. Das Stellglied weist wenigstens zwei entgegengesetzt wirkende Federn auf, welche abwechselnd ihre potenzielle Energie freisetzen, um den Anker von einem Ständerpol zum anderen zu bewegen. Die Ständerwicklungen, d. h. die empfangende Wicklung, wenn eine Erregung erfolgt, verstärkt die gespeicherte und freigesetzte Federkraft ausreichend, um den Anker zu bewegen und aufsetzen zu lassen.
Der Zweck des Stellgliedes besteht darin, ein Motorventil eines Verbrennungsmotors zu öffnen und zu schließen.
Das Problem besteht darin, einen Steuerungsalgorithmus zu entwickeln, der genügend viel zusätzliche Energie von den Ständerwicklungen zur Verfügung stellt, so dass der Anker seinen Weg während eines Hubs immer vollständig zurücklegt, jedoch gleichzeitig ein "weiches" (in der Nähe der Geschwindigkeit null erfolgendes) Aufsetzen des Ankers auf einen Ständer bewirkt wird, um einen übermäßigen Stoßverschleiß am Anker und am Ständer zu verhindern und die Stärke des Geräusches, das durch diesen Aufprall hervorgerufen wird, zu vermindern.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung werden ein elektronisches Steuerungssystem gemäß den Ansprüchen 1 oder 11 und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 6 oder 16 bereitgestellt.
Ein elektronisches Steuerungssystem zur Steuerung der Bewegung eines Ankers in einem elektromechanischen Stellglied weist zwei Wicklungen auf, jeweils eine an jedem Ende des Weges eines Ankers. Der Anker ist zwischen den Enden einer Welle angebracht, die an einem Ende ein über ein hydraulisches Ventileinstellelement mit ihr gekoppeltes Motorventil und am anderen Ende ein sich axial vom Anker weg erstreckendes Wellenverlängerungsmittel aufweist. Mit der Ankerwelle sind zwei Federmittel gekoppelt, um potenzielle Energie zu speichern, welche, wenn sie freigesetzt wird, kinetische Energie liefert, zusammen mit der magnetischen Energie einer der Wicklungen, um den Anker durch den Zwischenraum zwischen dem Paar von axial zueinander ausgerichteten Wicklungen zu ziehen. Jeder der Ständer ist mit einem oder mehreren EM-Flux-Sensoren gekoppelt. Die EM-Flux-Sensoren erkennen die Verstärkung des Magnetflusses in der empfangenden Wicklung und übermitteln diese Informationen an eine elektronische Schaltung. Ein Zeitgebermittel steuert das Anlagen von Strom an beide Wicklungen so, dass eine Wicklung ausgeschaltet wird, damit sich der Anker in Bewegung setzen kann, und die zweite oder empfangende Wicklung kurz eingeschaltet wird, um den Anker anzuziehen, und dann nach einem bestimmten Zeitintervall die empfangende Wicklung erneut eingeschaltet wird, um den Anker "zu fangen". Das Einschalten der empfangenden Wicklung zur Erzeugung des "Fangstromes" wird von der Zeitsteuerung des Systems und dem EM-Flux-Sensor zum Erkennen des Aufbaus eines Magnetflusses und folglich von magnetischer Kraft im Anker gesteuert. Sobald der Anker am empfangenden Ständer zur Anlage gekommen ist, wird der Fangstrom in einen Haltestrom geändert, der den Anker festhält, bis die nächste Betätigung des Ventils erfolgt. Durch Steuerung des Aufbaus des Magnetflusses wird erreicht, dass der Anker weich auf der Stirnseite des Ständers aufsetzt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wurde ein Hall-Geber in oder an den Ständern angebracht, um den Magnetfluss und die Änderung des Magnetflusses zu messen. Die wesentliche Eigenschaft des Gebers ist, dass er den von einem elektrischen Feld erzeugten Magnetfluss oder den in Reaktion auf die Bewegung des Ankers erzeugten Magnetfluss genau misst. Solche Geber können in oder an den Ständern oder im oder am Anker angebracht sein, sie können mit dem Anker oder Ventilschaft gekoppelt sein oder sich an einer beliebigen anderen Stelle befinden, die gegenüber der Bewegung des Ankers und/oder von dessen Welle magnetisch empfindlich ist.
Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen ist:
1 ein Diagramm des Verlaufs der Spannung, die an das Stellglied angelegt wird, das mit rückführungsloser Steuerung betrieben wird;
2 ein Diagramm der Erzeugung des Magnetflusses in einem Stellglied von 6 bei der für 1 beschriebenen Betriebsart des Systems;
3 ein Blockschaltbild eines Betriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zur Erzielung der Geschwindigkeit null des Aufsetzens des Ankers;
4 eine graphische Darstellung einer nach dem Stand der Technik erfolgenden Betätigung eines Stellglieds bei einer nominalen rückführungslosen Steuerung;
5 eine graphische Darstellung der Betätigung eines Stellglieds gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 eine Schnittdarstellung eines Stellglieds in der offenen Position unmittelbar vor dem Anlagen der Spannung von 1; und
7 eine Schnittdarstellung eines Stellglieds in der geschlossenen Position, nachdem der Anker den Zwischenraum durchquert hat.
Ausführliche Beschreibung
Es wird mittels der Bezugszeichen auf die Abbildungen Bezug genommen; 1 zeigt ein Diagramm 10 der Steuerung der Systemspannung in Abhängigkeit von der Zeit. Für die Zwecke der Erläuterung der Funktionsweise des Systems wird die in den 6 und 7 dargestellte Wicklung 13 des unteren Ständers 12 als die dem geöffneten Ventil entsprechende oder untere Wicklung bezeichnet, und die axial gegenüberliegende Wicklung oder Wicklung 15 des oberen Ständers 14 wird als die dem geschlossenen Ventil entsprechende oder empfangende Wicklung oder obere Wicklung bezeichnet. Wenn die untere Wicklung 13 erregt ist, liegt der Anker 16 am Ständer 14 an und hält dabei das Ventil 18 offen. Umgekehrt liegt, wenn die obere Wicklung 15 erregt ist, der Anker 16 am oberen Ständer 14 an und hält dabei das Ventil 18 geschlossen. Wie noch ersichtlich wird, gibt es auch Zeitpunkte, zu denen eine der Wicklungen 13, 15 erregt ist und der Anker 16 sich zwischen den Ständern 12, 14 durch den Zwischenraum hindurch bewegt.
Ein Beispiel eines solchen Ankers und Stellgliedes ist in den gleichzeitig schwebenden Patentanmeldungen "Armature for Electromagnetic valve Actuator" (Anker für ein elektromagnetisches Ventil-Stellglied), die am 09. Dezember 1997 angemeldet wurde und die Seriennummer 60/067.984 hat, und "Electromagnetic Valve Actuator" (Elektromagnetisches Ventil-Stellglied), die am 09. Dezember 1997 angemeldet wurde und die Seriennummer 60/069.144 hat, zu finden, welche beide durch Bezugnahme in das vorliegende Patent einbezogen werden.
Um im normalen Betrieb von der geschlossenen Stellung des Ventils 18, wie in 7 dargestellt, zur offenen Stellung des Ventils, wie in 6 dargestellt, zu gelangen, wird zu Beginn eines Ankerhubes zum Zeitpunkt T0 die volle Spannung an die obere Wicklung 15 angelegt, damit sich der Anker 16 in Bewegung setzt. Gleichzeitig wird die Stromversorgung der unteren Wicklung 13 unterbrochen, damit sich der Anker 16 vom unteren Ständer 12 löst. Wenn sich der Anker 16 in Bewegung gesetzt hat, wird zum Zeitpunkt T1 die Spannung an der oberen Wicklung 15 abgeschaltet, um dem Anker 16 zu ermöglichen, sich als Feder-Masse-System entsprechend einer einfachen Sinusschwingung zu bewegen, bis er sich der geschlossenen Position genähert hat. Die eine Vorbelastung in entgegengesetzten Richtungen erzeugenden Federn 18, 20 bewirken, dass potenzielle Energie gespeichert wird, wenn sie zusammengedrückt werden, und liefern kinetische Energie, wenn der Anker 16 gelöst wird. Danach wird zum Zeitpunkt T2 die volle Wicklungsspannung an die obere oder empfangende Spule 15 angelegt, um die Fangstrom-Phase einzuleiten. Schließlich wird zum Zeitpunkt T3 die Wicklungsspannung an der empfangenden Spule 15 auf einen wert verringert, der ausreichend ist, um den Haltestrom zum Halten des Ankers 16, so dass er am oberen Ständer 14 anliegt und die entgegengerichtete Kraft einer zusammengedrückten Feder 20 überwunden wird, zu liefern. Dies ist eine optimale Steuerung vom Typ einer Zweipunktregelung.
Eines der Federmittel 20, 22, wie in den 6 und 7 dargestellt, hat die Funktion der normalen Ventilfeder, welche normalerweise, wenn die elektromagnetischen Stellglieder nicht vorhanden wären, das Ventil 18 geschlossen halten würde. Das zweite Federmittel 22 ist eine weitere Feder, die am Ende des Wellenmittels 24 angeordnet ist, das sich vom Anker 16 aus axial erstreckt, und so angeordnet ist, dass sie das Ventil 18 öffnen kann. Die Federn 20, 22 befinden sich in einem Gleichgewicht, und in ihrer normalen Position, wenn keine der Ständerwicklungen 13, 15 erregt ist, würde sich der Anker 16 zwischen den Ständern im Gleichgewichtszustand befinden, und das Ventil 18 wäre teilweise geöffnet.
2 ist ein vereinfachtes Diagramm 24 des Magnetflusses für das System von 1 ohne die vorliegende Erfindung. Wenn der Anfangs-Spannungsimpuls 26 an die Wicklung 13 oder 15 angelegt wird, beginnt sich der Magnetfluss bis T1 aufzubauen. Zum Zeitpunkt T1 wird die Spannung abgeschaltet, und während sich der Anker 16 durch den Zwischenraum bewegt, ist nur eine leichte Erhöhung des Magnetflusses zu verzeichnen. Zum Zeitpunkt T2 wird die Spannung erneut an die Wicklung angelegt, der Magnetfluss verstärkt sich schnell, und zum Zeitpunkt T3 wird die Spannung dann verringert, um den Haltestrom zu liefern. In der Theorie können Werte für die Zeitpunkte T1, T2 und T3 so berechnet werden, dass das wünschenswerte sanfte Auftreffen des Ankers 16 auf den Ständer 14 erreicht wird. In der Praxis ist dies jedoch nahezu niemals erreichbar, da das System ständig durch variable Parameter der realen Umgebung gestört wird, wie etwa Dämpfung, Temperatur, Ablenkungen, Summierung von Toleranzen, Schwingungen, Gasladungen des Motors usw., um nur einige zu nennen.
Bei Laborversuchen mit einer sehr sorgfältigen Justierung des Fangstroms, d. h. des Stroms, der aus der zum Zeitpunkt T2 angelegten Spannung resultiert, wurden in Verbindung mit einer Dämpfung durch dickflüssiges Öl "weiche Landungen" bei einzelnen Hüben erzielt. Typischer sind jedoch Situationen, in denen das Auftreffen recht hart ist und mit einer Geschwindigkeit von ca. 1,0 Metern pro Sekunde erfolgt. Ein Geschwindigkeitswert von 0,7 Metern pro Sekunde scheint der praktische Grenzwert zu sein, der bei rückführungsloser Steuerung des Stellglieds erreichbar ist, wenn die vollständige Ausführung jedes Ankerhubes sichergestellt werden soll. Der berechnete erforderliche Geschwindigkeitswert des Ankers 16 für die Gewährleistung einer "ruhigen" Funktion des Stellgliedes ist kleiner als 0,04 Meter pro Sekunde bei einer Motordrehzahl von 600 U/min und kleiner als 0,4 Meter pro Sekunde bei einer Motordrehzahl von 6000 U/min.
Hieraus geht klar hervor, dass irgendeine Form eines Rückkopplungs-Algorithmus erforderlich ist, um die Robustheit der Steuerung des Ankers zu erhöhen. Herkömmliche Herangehensweisen an das Rückführungsproblem haben sich bei der Simulation als effizient erwiesen, doch wie weiter oben bereits erwähnt wurde, versagten sie in der Realität. Der gemeinsame Grund, weshalb diese Methoden versagten, war die Unmöglichkeit, die erforderlichen Rückführungsgleichungen innerhalb der verfügbaren Zeit zu verarbeiten und die erforderlichen Zustandsvariablen mit ausreichender Genauigkeit und ausreichendem Auflösungsvermögen zu erfassen. Zum Beispiel haben Analyseprüfungen gezeigt, dass ein Positionssensor die Hublänge des Ankers von acht Millimetern bei Vorhandensein von starken Motorschwingungen und elektrischen Störungen mit einem maximalen Fehler von 10 Mikron (0,125) auflösen muss. Gegenwärtig ist dies bei einer für die Serienproduktion bestimmten Konstruktion nicht realisierbar. Wenn man annimmt, dass ein typischer Motor vier Ventile pro Zylinder besitzt, würde ein solches Ventilsteuerungssystem dann für jeden Zylinder vier Stellglieder von der Art des in 6 dargestellten erfordern. Multipliziert man dies mit der Anzahl der Zylinder und dann mit der Anzahl der Motoren, so wird der Umfang des Problems erkennbar.
3 ist ein Blockschaltbild eines Betriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zur Erzielung der Geschwindigkeit null beim Aufsetzen des Ankers 16. Für die Zwecke der Beschreibung wird wieder angenommen, dass sich der Anker 16 von der unteren Wicklung 13 und dem Ständer 12 zur oberen Wicklung 15 und dem Ständer 14 hin bewegt, oder dass sich das Ventil 18 aus der geöffneten in die geschlossene Position bewegt. Dieses System beruht auf der Steuerung der Geschwindigkeit des Ankers in der Nähe des Aufsetzens durch Regelung der Geschwindigkeit der Änderung des Magnetflusses im Magnetkreis Anker/Ständerkern. Der Magnetfluss wird mittels eines Sensors 28 erfasst. Es gibt viele Typen von Sensoren, wie etwa Hall-Sensoren, GMR-Sensoren, Wirbelstrom-Sensoren und sogar die Möglichkeit der Verwendung der nicht erregten Ständerwicklung des Stellgliedes zum Erfassen der Ableitung des Magnetflusses nach der Zeit. Bei der bevorzugten Ausführungsform wurde ein Hall-Sensor 30 verwendet.
Es wird auf die 6 und 7 Bezug genommen; in ihnen ist eine Position des Hall-Sensors 30 dargestellt, und zwar in jedem Ständerkern 12, 14. Eine andere Möglichkeit ist, den Sensor am Anker 16 selbst anzubringen. Die Wahl eines EM-Flux-Sensors hat folgende Vorteile:

(1) Ein EM-Flux-Sensor reagiert äußerst empfindlich (quadratisches Abstandsgesetz) auf die Bewegung des Ankers in dem Bereich in der Nähe des Auftreffens, und
(2) seine Signalspannung ist mit zunehmender Verschiebung des Ankers (d. h. wenn sich der Anker dem Ort seines Auftreffens nähert) monoton wachsend.

Der theoretische Kurvenverlauf 24 ist in 2 dargestellt, und in den 4 und 5 wurde die mit "F" bezeichnete Kurve vom Bild auf einem Oszilloskop kopiert. 4 ist sehr ähnlich zu 2, und 5 zeigt die gewünschten Kurvenformen, die im Ergebnis der Erfindung erhalten wurden.
Das System von 3 umfasst einen EM-Flux-Sensor 28, einen Verstärker 30 und ein Differenzierglied 32, das einen Eingang 33 eines Komparators 34 speist. Der andere Eingang 36 des Komparators 34 ist ein Schwellwertelement 38. Der Ausgang des Komparators 34 wird durch "logisches UND" mit einem logischen Zeitgeberelement 40 verknüpft und der Treiberschaltung 42 des Stellglieds 44 zugeführt. Wenn die Stellglied-Treiber erregt werden, wird die Wicklung des Stellglieds erregt.
Der Kurvenverlauf des Ausgangs des EM-Flux-Sensors 28 wird verstärkt und differenziert. Die Kurve des EM-Flux-Sensors ist in 5 als Kurve "F" dargestellt. Der Schwellwert wird verwendet, um den Magnetfluss zwischen T2 und T3 zu steuern, wie in 5 dargestellt. Dies ist eine Regelung im geschlossenen Kreis, und die die Geschwindigkeit darstellende Kurve, die mit "V" bezeichnet ist, zeigt in oder nahe bei T3 eine Geschwindigkeit des Aufsetzens, die nahe bei null liegt. Das entscheidende Merkmal in 5 ist, dass erzwungen wird, dass das in hohem Maße nichtlineare Verhalten des Aufbaus des Magnetflusses, welcher auch die auf den Anker 16 wirkende Kraft repräsentiert, in dem Bereich nahe dem Punkt des Auftreffens linear wird. Der Aufbau des Magnetflusses in diesem Bereich 45 zwischen T2 und T3 wird, eingestellt durch den Fangstrom, zu einer "geneigten Linie", die elektronisch zur Federkonstanten der Feder 20 äquivalent ist. Folglich ist, wenn sich der Anker 16 der Position des Auftreffens nähert, der Magnetfluss gering, wodurch sich die vom empfangenden Ständer 14 und der Wicklung 15 ausgeübte magnetische Kraft verringert, was zur Folge hat, dass sich die Geschwindigkeit des Ankers 16 null nähert. Zum Zeitpunkt T3 wird der Magnetfluss nicht mehr gehemmt, und der Anker 16 wird am Ständer 14 festgehalten.
Es wird auf die 4 und 5 Bezug genommen; die mit "A" bezeichnete Kurve veranschaulicht die Bewegung des Ankers 16 aus einer Position, der sendenden Position, zu der anderen Position, der empfangenden Position, durch den Spalt hindurch. Die mit "I" bezeichnete Kurve ist der Strom, der sich in der Wicklung 15 aufbaut, die auf den Ständer 14 gewickelt ist, dem sich der Anker 16 nähert und die in unserem Beispiel die obere Wicklung 15 ist. Diese Kurve zeigt die Änderung des Stroms von T2, wo der Strom angelegt wird, bis T3, wo der Haltestrom angelegt wird. Es ist der charakteristische Abfall 46 des Stroms dargestellt, wenn der Anker 16 zur Anlage kommt.
Der endgültige Wert des Magnetflusses, welcher die auf den Anker wirkende Kraft ist, wird nun zum Zeitpunkt T3 durch den Haltestrom so eingestellt, dass er gerade die entgegenwirkende Federkraft, die der oberen Feder 20, übersteigt. Dies ermöglicht dann ein schnelles Lösen des Ankers 16 zu Beginn des nächsten Hubes, um das Ventil 18 zu öffnen. Außerdem ist der Haltestrom durch die minimale Leistung definiert, die erforderlich ist, um das Stellglied zu steuern.
Es wird auf 3 Bezug genommen; das logische Zeitgeberelement 40 ist die Systemsteuerung, welche den zeitlichen Ablauf für die Kurven 10 steuert, die in 1 angegeben sind. Es ist ein Systemparameter, welcher die Zeit definiert, in der sich der Anker 16 durch den Zwischenraum bewegt, zwischen T1 und T2. Zum Zeitpunkt T2 nähert sich der Anker 16 dem gewünschten Bereich des Aufsetzens für ein Aufsetzen mit Geschwindigkeit null. Zum Zeitpunkt T3 wird ein normaler Aufbau des Magnetflusses ermöglicht.
Die 6 und 7 zeigen das Stellglied, welches die normale Ventilfeder 22, die auf den Ventilschaft 24 einwirkt, die entgegenwirkende Ventilfeder 20 an dem zum Ventil entgegengesetzten Ende des Mechanismus des Ventilschafts 24, den oberen und unteren Ständer 12, 14 und die Ständerwicklungen 13, 15 sowie den Anker 16, welcher über ein hydraulisches Ventileinstellelement 48 mit dem Ventilschaft 24 verbunden ist, umfasst.
Obwohl die bisher gegebene Beschreibung auf nur eine der Wicklungen beschränkt war, gilt sie selbstverständlich auch sinngemäß für die andere Wicklung und den Weg des Ankers in der entgegengesetzten Richtung. Ein entscheidendes Merkmal ist, dass durch diese Erfindung das in hohem Maße nichtlineare Verhalten des Aufbaus des Magnetflusses und folglich der auf den Anker wirkenden Kraft beseitigt wird und erzwungen wird, dass in dem Bereich in der Nähe des Auftreffens ein linearer Aufbau des Magnetflusses erfolgt, was in 5 dargestellt ist. Der endgültige Wert des Magnetflusses wird durch den Haltestrom so eingestellt, dass er die entgegenwirkende Federkraft gerade übersteigt. Das Ergebnis ermöglicht ein schnelles Lösen des Ankers zu Beginn des nächsten Hubes und sorgt dafür, dass eine minimale Leistung erforderlich ist, um das Stellglied zu steuern.
Somit wurde ein elektronisches Steuerungssystem für die Bewegung eines Ankers aus einer sendenden Position zu einer empfangenden Position beschrieben und definiert, welches die Geschwindigkeit des Aufsetzens des Ankers auf den Ständer so steuert, dass die Geschwindigkeit nahe bei null liegt und dadurch die Aufprallkraft minimiert wird.

Claims

Elektronisches Steuerungssystem zur Steuerung der Bewegung eines Ankers in einem elektromechanischen Stellglied, wobei das System umfasst: einen Zeitgeber, der eine Vielzahl von impulsförmigen elektrischen Signalen erzeugt, wobei die besagten Signale und die Zeitabstände zwischen den besagten Signalen die Zeitsteuerung der Funktion des Stellgliedes repräsentieren; einen Anker, der eine erste Position aufweist und sich in Reaktion auf die besagten impulsförmigen elektrischen Signale zu einer zweiten Position bewegen kann; ein Feder-Vorbelastungsmittel zum Vorbelasten des besagten Ankers in der besagten ersten Position, wobei das besagte Feder-Vorbelastungsmittel eine definierte Federkonstante aufweist; einen Ständer in der besagten zweiten Position, wobei der besagte Ständer eine Wicklung mit einer ersten und zweiten Anschlussklemme aufweist; und ein Stromkreis-Mittel, das mit der besagten Wicklung elektrisch verbunden ist und die Funktion hat, in Reaktion auf den besagten Zeitgeber die besagte Wicklung mit einer Spannung zur Erzeugung eines Magnetflusses in dem besagten Ständer zu versorgen, wobei der besagte Magnetfluss bewirkt, dass der besagte Anker angezogen wird; dadurch gekennzeichnet, dass ein EM-Flux-Sensor auf wirksame Weise an dem besagten Ständer befestigt ist und auf den besagten Magnetfluss, der in diesem erzeugt wird, anspricht; und Steuerungsmittel auf wirksame Weise mit dem besagten EM-Flux-Sensor verbunden sind, wobei die besagten Steuerungsmittel in Reaktion auf den besagten Zeitgeber auf den besagten Magnetfluss so reagieren, dass der Anstieg des Magnetflusses in dem besagten Ständer so geändert wird, dass er an die Federkonstante des besagten Feder-Vorbelastungsmittels angepasst ist, um die Geschwindigkeit des Aufpralls des besagten Ankers auf den besagten Ständer zu steuern.
Elektronisches Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der besagte Anker auf wirksame Weise mit einem Motorventil in einem Verbrennungsmotor verbunden ist.
Elektronisches Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der besagte EM-Flux-Sensor ein Hall-Geber ist.
Elektronisches Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der besagte Ständer eine Vielzahl von Blechlamellen umfasst und der besagte EM-Flux-Sensor in den besagten Blechlamellen angebracht ist und auf den Magnetfluss anspricht, der in dem besagten Ständer erzeugt wird.
Elektronisches Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der besagte EM-Flux-Sensor an dem besagten Anker angebracht ist und auf den Magnetfluss anspricht, der in dem besagten Anker erzeugt wird.
Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Ankers in einem elektromechanischen Stellglied, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen einer Vielzahl von impulsförmigen elektrischen Signalen, wobei die besagten Signale und die Zeitabstände zwischen den besagten Signalen die Zeitsteuerung der Funktion des Stellgliedes repräsentieren; Vorbelasten eines Ankers, der eine erste Position aufweist und sich in Reaktion auf die impulsförmigen elektrischen Signale zu einer zweiten Position an einem Ständer, der eine Wicklung aufweist, bewegen kann, wobei die Vorbelastung durch eine definierte Federkonstante repräsentiert wird; und elektrisches Verbinden der Wicklung mit einem Stromkreis, um in Reaktion auf die impulsförmigen elektrischen Signale zu bewirken, dass die Wicklung mit einer Spannung zur Erzeugung eines Magnetflusses in dem besagten Ständer versorgt wird, wobei der besagte Magnetfluss bewirkt, dass der Anker angezogen wird; dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfluss erfasst wird, der in dem Ständer erzeugt wird; und anschließend der Anstieg des Magnetflusses im Ständer in Reaktion auf den erfassten Magnetfluss und die besagten impulsförmigen elektrischen Signale so geändert wird, dass er an die Federkonstante der Vorbelastung angepasst ist, um die Geschwindigkeit des Aufpralls des Ankers auf den Ständer zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Anker auf wirksame Weise mit einem Motorventil in einem Verbrennungsmotor verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Erfassens des besagten Magnetflusses mittels eines Hall-Gebers durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Ständer eine Vielzahl von Blechlamellen umfasst und der besagte Schritt des Erfassens mittels eines EM-Flux-Sensors durchgeführt wird, der in den Blechlamellen angebracht ist und auf den Magnetfluss anspricht, der im Ständer erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Erfassens des Magnetflusses mittels eines Sensors durchgeführt wird, der am Anker angebracht ist und auf den Magnetfluss anspricht, der im Anker erzeugt wird.
Elektronisches Steuerungssystem zur Steuerung der Bewegung eines Ankers in einem elektromechanischen Stellglied, wobei das System umfasst: einen Zeitgeber, der eine Vielzahl von impulsförmigen elektrischen Signalen erzeugt, wobei die besagten Signale und die Zeitabstände zwischen den besagten Signalen die Zeitsteuerung der Funktion des Steuerungssystems repräsentieren; zwei Ständer, die axial in einem bestimmten Abstand voneinander auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, wobei die beiden Ständer im Wesentlichen identische Wicklungen aufweisen; ein Ankerelement, das ein zwischen den besagten zwei Ständern angeordnetes flaches Element aufweist und ein Paar von sich vom Rotationsmittelpunkt des besagten flachen Elements aus axial in entgegengesetzten Richtungen durch jeweils einen der besagten Ständer hindurch erstreckenden Elementen aufweist, wobei der besagte Anker eine erste Position aufweist, in der er an einem der besagten Ständer anliegt, und sich in Reaktion auf die besagten impulsförmigen elektrischen Signale im Rahmen einer hin- und hergehenden Bewegung zu einer zweiten Position, in der er am anderen von den besagten Ständern anliegt, bewegen kann; zwei Feder-Vorbelastungsmittel, von denen sich auf jeder Seite des besagten flachen Elements jeweils eines befindet und die auf den besagten sich axial in entgegengesetzten Richtungen erstreckenden Elementen axial zueinander ausgerichtet sind, zum Vorbelasten des besagten Ankers in der besagten ersten und der besagten zweiten Position, wobei die besagten Feder-Vorbelastungsmittel gleich definierte Federkonstanten aufweisen, wobei der besagte Anker, wenn keinerlei äußere Kräfte vorhanden sind, normal so vorbelastet ist, dass er von den beiden Ständern denselben Abstand hat; und ein Stromkreis-Mittel, das mit den besagten Wicklungen elektrisch verbunden ist und die Funktion hat, in Reaktion auf den besagten Zeitgeber eine der besagten Wicklungen mit einer Spannung zur Erzeugung eines Magnetflusses in dem besagten Ständer, der mit der besagten Wicklung gekoppelt ist, zu versorgen, wobei der besagte Magnetfluss bewirkt, dass der besagte Anker zu einem der besagten Ständer hin angezogen wird, so dass eines der besagten Federelemente zusammengedrückt wird und dabei potenzielle Energie speichert und das andere der besagten Federelemente sich ausdehnt, so dass es kinetische Energie freisetzt; dadurch gekennzeichnet, dass an jedem der besagten zwei Ständer jeweils ein EM-Flux-Sensor auf wirksame Weise befestigt ist und auf den besagten Magnetfluss, der in diesem erzeugt wird, anspricht; und Steuerungsmittel auf wirksame Weise mit den besagten EM-Flux-Sensoren verbunden sind, wobei die besagten Steuerungsmittel in Reaktion auf den besagten Zeitgeber auf den besagten Magnetfluss so reagieren, dass der Anstieg des Magnetflusses in dem besagten Ständer so geändert wird, dass er an die Federkonstante des besagten Feder-Vorbelastungsmittels, welches potenzielle Energie speichert, angepasst ist, um die Geschwindigkeit des Aufsetzens des besagten flachen Elements des Ankers auf den besagten Ständer zu steuern.
Elektronisches Steuerungssystem nach Anspruch 11, wobei der besagte Anker auf wirksame Weise entlang der besagten gemeinsamen Achse mit einem Motorventil in einem Verbrennungsmotor verbunden ist.
Elektronisches Steuerungssystem nach Anspruch 11, wobei die besagten zwei EM-Flux-Sensoren Hall-Geber sind.
Elektronisches Steuerungssystem nach Anspruch 11, wobei die besagten zwei Ständer eine Vielzahl von Blechlamellen umfassen und einer der besagten EM-Flux-Sensoren auf der Oberfläche der besagten Blechlamellen des jeweiligen Ständers angebracht ist und auf den Magnetfluss anspricht, der in dem besagten jeweiligen Ständer erzeugt wird.
Elektronisches Steuerungssystem nach Anspruch 11, wobei der besagte EM-Flux-Sensor an dem besagten Anker angebracht ist und auf den Magnetfluss anspricht, der in dem besagten Anker erzeugt wird.
Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Ankers in einem elektromechanischen Stellglied zwischen einer sendenden Position und einer empfangenden Position, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen einer Vielzahl von impulsförmigen elektrischen Signalen, wobei die Signale und die Zeitabstände zwischen den besagten Signalen die Zeitsteuerung der Funktion des Stellgliedes repräsentieren; Positionieren von zwei Ständern, so dass sie axial in einem bestimmten Abstand voneinander auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, wobei sich einer der Ständer an der sendenden Position befindet und der andere an der empfangenden Position befindet und wobei die beiden Ständer im Wesentlichen identische Wicklungen aufweisen; Positionieren eines Ankerelements, das ein flaches Element aufweist, zwischen den zwei Ständern, wobei das Ankerelement ein Paar von sich vom Rotationsmittelpunkt des flachen Elements aus axial in entgegengesetzten Richtungen durch jeweils einen der Ständer hindurch erstreckenden Elementen aufweist; Ausführen einer hin- und hergehenden Bewegung des Ankers zwischen der sendenden Position, in der er an einem der Ständer anliegt, und der empfangenden Position, in der er am anderen Ständer anliegt, in Reaktion auf die impulsförmigen elektrischen Signale; Anbringen von zwei axial zueinander ausgerichteten Feder-Vorbelastungsmitteln auf den sich axial in entgegengesetzten Richtungen erstreckenden Elementen, so dass sich auf jeder Seite des flachen Elements jeweils eines befindet; Herstellung der Übereinstimmung der Federkonstanten der Feder-Vorbelastungsmittel, wobei der Anker, wenn keinerlei äußere Kräfte vorhanden sind, normal so vorbelastet ist, dass er von den beiden Ständern denselben Abstand hat; elektrisches Verbinden der Wicklungen mit einem Stromkreis, um in Reaktion auf die impulsförmigen elektrischen Signale zu bewirken, dass eine der Wicklungen mit einer Spannung zur Erzeugung eines Magnetflusses in dem empfangenden Ständer, der mit der Wicklung gekoppelt ist, versorgt wird; und in Reaktion auf den Magnetfluss, Zusammendrücken der Federelemente in der empfangenden Station, so dass potenzielle Energie gespeichert wird, und Ausdehnen des anderen Federelements in der sendenden Station, so dass kinetische Energie freigesetzt wird; dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfluss in jedem der zwei Ständer erfasst wird; und anschließend der Anstieg des Magnetflusses in dem empfangenden Ständer in Reaktion auf den erfassten Magnetfluss und die impulsförmigen elektrischen Signale so geändert wird, dass er an die Federkonstante des Feder-Vorbelastungsmittels der empfangenden Station, welches potenzielle Energie speichert, angepasst ist, um die Geschwindigkeit des Aufsetzens des flachen Elements des Ankers auf den Ständer der empfangenden Station zu steuern.