EP1272741B1 - Method for adjusting an actuator - Google Patents

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EP1272741B1
EP1272741B1 EP01927628A EP01927628A EP1272741B1 EP 1272741 B1 EP1272741 B1 EP 1272741B1 EP 01927628 A EP01927628 A EP 01927628A EP 01927628 A EP01927628 A EP 01927628A EP 1272741 B1 EP1272741 B1 EP 1272741B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adjusting
actuator
actual position
camshaft
duty factor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01927628A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1272741A1 (en
Inventor
Franz Kunz
Wolfgang Stowasser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1272741A1 publication Critical patent/EP1272741A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1272741B1 publication Critical patent/EP1272741B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a between two end positions movable actuator, which in a End position is acted upon and by an adjustment is movable towards the other end position.
  • Actuators of the type in question here in an end position are acted upon, and by an adjustment in So you have to move the other end position by active actuation of the adjustment in a desired position hold. From a held position can either by Suspend the operation of the adjustment an adjustment in the one end position or by increased actuation of Adjustment unit an adjustment to the other end position be effected.
  • the actuators described can be found, for example, in devices for camshaft phase adjustment in internal combustion engines Application. Such a camshaft phaser is described for example in DE 43 40 614 C2. He is a typical example of an actuator by a Adjustment unit is affected in the dead times and delayed Respond to a limitation of the maximum achievable Control speed and thus a corresponding parameterization require the associated controller.
  • the invention has for its object to provide a method for Specify control of an actuator of the type described, with which an exact control to a desired position can be achieved can occur without quasi-stationary or drifting states.
  • the invention is based on the finding that the holding load ratio Of course only in the rarest cases for all Operating conditions of the actuator is the same. Although can you interpret an actuator so that the holding load ratio is the same for all actual positions of the actuator, but leaves This is not for all operating conditions, for example Temperatures, supply voltages, hydraulic pressures or similar to reach. Does the hold duty ratio not exactly the value which is necessary to keep the actuator in an actual position, it will move to an end position. Thus, one is faulty holding load ratio Cause of a quasi-stationary or drifting condition. A quasi-stationary one Condition is then determined if, despite repeated control intervention permanently exceeded a minimum control deviation becomes. Then the hold duty ratio is changed until the control deviation falls below a threshold value.
  • the difference between quasi-stationary and drifting states is due to the error in the holding load ratio.
  • a quasi-stationary state will set.
  • the actuator drifts between the times of the scanning measurement the actual position so quickly out of the permissible control deviation, that despite repeated control interventions a constant Control deviation is measured.
  • the error of the hold duty ratio is relatively smaller.
  • the movement of the actuator from the desired position so slowly, one or more measurements become an actual position within show the permissible control deviation. this makes possible it to determine the drift behavior and from it the necessary Correctly calculate correction of the hold duty ratio.
  • the hold duty ratio not only by operating circumstances of the actuator may be in need of correction, but himself also by a defect of the actuator as in need of change can represent, a defect of the actuator is detected, if the change in the hold duty ratio over a certain pulse width modulation seems necessary.
  • the actuator is also defective if repeated a correction the hold duty ratio over a period of time necessary is, ie during the regulation over a longer period of time no fixed hold duty ratio can be found, in which the permissible control deviation is observed.
  • an actuator which is designed as a camshaft phaser is, the scanning of the position of the camshaft is done and thus the determination of the position of the actuator in the rule once or twice per revolution of the camshafts by sensed a mounted on the camshaft half-circle disc becomes.
  • the hold duty ratio two-stage.
  • the operating parameters of the internal combustion engine takes into account, for example, operating temperature, Oil pressure, battery voltage or similar
  • the mentioned Correction of the hold duty ratio to an adaptation map that is above the constant control deviation or over one or more of the drift behavior characteristic parameters is spanned.
  • a Cylinder In the diagram of Fig. 1 is only one Cylinder shown, of course it is a Internal combustion engine usually to a multi-cylinder internal combustion engine.
  • the connecting rod 12 is provided with a piston 11 and a crankshaft 2 connected.
  • a first gear 21 sits on the crankshaft 2 and is connected by a chain 21a a second gear 31 coupled to the camshaft third drives.
  • the camshaft 3 has cams 32, 33 which are the gas exchange valves 41, 42 actuate.
  • an actuator 5 is provided to adjust the position or phase of the camshaft 3 opposite the crankshaft 2. It has a mechanical adjustment 51, via hydraulic lines 52, 53 of an electromagnetically actuated Two / three-way valve 54 is ordered.
  • the valve 54 is over a high pressure hydraulic line 54 and a low pressure hydraulic line 56 connected to an oil reservoir, and a not shown oil pump ensures the generation of pressure in the high pressure hydraulic line 55.
  • a control unit 6 controls the Valve 54 on.
  • the control unit 6 outputs the drive signal TVAN_S depends on the values of various sensors 71 bis 74 ago. These are sensors for measuring the Speed N, the crankshaft angle of the crankshaft 2, the Camshaft position NWIST, by the internal combustion engine aspirated air mass MAF and the temperature TOEL of the oil, that the adjusting part 51 drives. Of course, this sensor assembly only to be understood as an example.
  • FIG. 2 shows the camshaft 3 with the mechanical adjusting part 51 as a partial sectional view.
  • the mechanical adjustment part 51 is driven by the second gear 31, in the form-fitting a third gear 511 is seated.
  • This third gear 511 has an internal helical toothing, which in an associated External helical gearing of a toothed rim 512 engages, which sits in the third gear 511.
  • This sprocket has one Bore with a spur toothing, which in a corresponding Gearing a fourth gear 513 engages. This is achieved that regardless of the axial position of the gear 512, the fourth gear 513 attached to the camshaft 3 is, its axial position does not change, although the sprocket 512 is rotatably connected to the fourth gear 513.
  • a spring 514 urges the ring gear 512 from the camshaft 3 way and thus the adjustment of the phase of the camshaft 3 towards an end position. Due to the oil pressure in the Hydraulic lines 52, 53 may be a dashed line schematically indicated in Fig. 2 adjustment of Phase of the cam 32 relative to the camshaft 3 driving second gear 31 can be achieved.
  • the adjusting device 5 thus causes a phase adjustment the camshaft 3 relative to the crankshaft 2.
  • the phase can continuously adjusted within a given range become.
  • the drive signal TVAN_S pulse width modulated with a hold duty cycle In order to keep the actuator 5 in a certain position is the drive signal TVAN_S pulse width modulated with a hold duty cycle.
  • the hold duty ratio is chosen so that the pressure acting on the ring gear 512 in the Hydraulic line 52 exactly the force of the spring 514 in one desired position of the ring gear 512 compensated.
  • the spring 514 is designed so that the force exerted by it for each position of the ring gear 512 is the same.
  • the hold duty ratio same for all camshaft phasing.
  • the hold duty ratio is close to 50%.
  • the hold duty ratio also from the camshaft phasing depend on what in the following is not assumed.
  • the an increase in pressure means that the electromagnet 57 stronger energized.
  • a stronger current may be depending on the construction also a reduction of the pressure in the hydraulic line 52, but it is assumed below that that a stronger energization of the electromagnet 57 causes an increase in the pressure in the line 52.
  • Fig. 3 shows a block diagram of the control circuit for camshaft phasing.
  • the control unit 6 has a controller 61 on. It continues to measure the position of the sensor via the sensor 72 Camshaft 3, by a mounted on the second gear 31 Semicircular disc is sensed. The signal NWIST of the sensor 73 is in the control unit 6 in an actual position I of the actuator. 5 converted, since ultimately only these for the controller 61 of interest is.
  • the controller 71 indicates the drive signal TVAN_S the solenoid valve 54 off. The drive signal is with a Ratio P pulse width modulated.
  • the solenoid valve 54 causes an adjustment of the actuator 5 against the force of Spring 514.
  • the controller 61 from the controller 6 at large jumps the desired position S supported by a feedforward control.
  • To the controller 6 changes the ratio P of the pulse width modulation of the drive signal TVAN_S by a certain amount for a certain period of time, until the Sollungs jump to be completed to a certain extent, for example 80% executed is.
  • the remaining change of the desired position is then the Leave controller 61, which due to its in Fig. 5 shown Design the new setpoint reached vibration-free.
  • controller 61 In order to design the controller 61 stable, in addition to in Fig. 5 described limitation of the variation dP provided that the controller 61 only at certain minimum control deviations dmin makes a control intervention, which will be discussed later becomes.
  • the hold duty ratio h must be selected as mentioned above be that the actuator 5 holds its actual position. This must be the force of the spring 514 by the pressure in the hydraulic line 52 are compensated. In an actuator 5, not by a spring 514, but by the actuating forces of Cams 32, 33 in which an end position is applied must these forces are compensated.
  • the holding load ratio h depends on different operating variables from. On the one hand, this is the temperature and the pressure the hydraulic fluid in the hydraulic lines 51, 53, 55 and 56. On the other hand, the battery voltage affects the Energization of the electromagnet 57 from.
  • the hold duty ratio Therefore h becomes one depending on these operating parameters Map taken. It is the case of the one described here Solenoid valve 54 in the vicinity of 50%. In a non-hydraulic, but purely electromagnetic actuation it will, however, be far away from it, for example at 4%.
  • Fig. 6 shows the actual position I of the actuator and thus the camshaft phase as a time series.
  • the dotted line shows the Sollage S.
  • the dot-dash line Line shows the permissible control deviation
  • curve 8 represents the actual actual position I of the actuator 5, the is scanned to the measuring points 10. Because the sampling frequency due to the scanning of the half disc wheel on the second gear 31 depends on the speed of the camshaft, are the Measuring points 10 in the case shown too far apart to the actual course of the curve 8 play. It will sub-sampled, the sampling theorem is not satisfied. Thereby the dashed curve 9 is apparent Position of the actuator 5. With dmin is the minimum control deviation registered, under the for stability reasons no control intervention is made.
  • the holding load ratio h is incorrect, therefore, the actuator 5 moves away from the desired position.
  • the controller 61 determines at time t 1 that a control intervention is necessary because the minimum control deviation dmin has been exceeded.
  • the solenoid valve 54 is momentarily energized with a ratio P of the pulse width modulation, which differs from the holding duty ratio h.
  • the actuator 5 is thereby in the range of permissible control deviation, here even the desired position S, brought, however, the permissible control deviation is exceeded again until the next measurement point. Only at the subsequent measuring point at the time t 2 has the controller 61 opportunity for a control intervention, because only then again the minimum control deviation dmin is exceeded.
  • This quasi-stationary state outside the permissible control deviation is not left, although the controller at the times t 1 , t 2 , t 3 , t 4 , etc. performs control interventions, since the error of the hold duty ratio h is so large that until the next measurement, the actual position I already clearly deviates from the desired position S and the permissible control deviation is exceeded.
  • the hold duty ratio h is now changed when the control unit 6 determines that, despite a controller intervention at the time t 1, the next measuring point is outside the permissible control deviation. This is shown in FIG. 7.
  • the time series of FIG. 7 does not differ from the time series of FIG. 6 until the first measuring point after time t 1. If the control device determines with the first measuring point after the control intervention at time t 1 that actual position I is outside the permissible control deviation S, the holding load ratio h is changed at time t e1 , in this case reduced. This reduction of the holding load ratio h leads to a reduction in the drift with which the actual position I moves away from the desired position S.
  • the holding load ratio h can be further changed, whereby the actual position I moves away from the desired position S even more slowly.
  • This further correction of the hold-load ratio h takes place at the time t e2 , at which it results that the permissible control deviation is once again exceeded. This is not the case with the first measurement after the time t 2 due to the correction at the time t e1 at which the hold duty ratio h has already approached the actual value, but only with the second measurement. Only after this measurement, a correction of the holding load ratio is made at time t e2 .
  • FIG. 10 This condition, in which a slow drift is detected, is shown in FIG. Then it is possible to determine the drift speed or the drift behavior of the actual position I exactly, since several measuring points 10 are within the permissible control deviation.
  • the curve 8 of FIG. 10 can be understood as a continuation of the curve 8 of FIG. 7, when viewed from the time t e2 .
  • the drift state of the actual position I illustrated in FIG. 8 can also be present independently of the previous state of FIG. 7. It is always given when the hold duty ratio h is relatively close to the target value, but is still too large or too small.
  • I (t) is the actual position at time t, t e2 the time at which the permissible control deviation and t 3 the time at which dmin is exceeded.
  • the drift factor D given by this equation can be used directly for the multiplicative correction of the hold-load ratio h. It expresses the percentage slope of the drift shown in FIG. It allows a fine correction of the hold duty ratio h in cases where the drift can be determined, ie when the drift is slow to the sampling rate of the measurements of the sensor 72.
  • the correction of the hold duty ratio h which is based on the Figure 6 has been described with 8 can also by access be achieved on a map in which the correction of the Holding ratio h as a function of the deviation in the quasi-stationary Case of Fig. 6 and the drift behavior in Case of Fig. 8 is stored.
  • This map makes the calculation of the drift factor D upwardly designated equation dispensable.
  • a Duration can be entered. This may be the duration act between the start of the hold mode with the Holding duty ratio h and the first time reaching or exceeding the minimum deviation dmin elapses. From this Time can then by means of the map of the corresponding Correction factor for the holding load ratio h can be determined.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines zwischen zwei Endstellungen beweglichen Stellgliedes, das in eine Endstellung beaufschlagt ist und durch eine Verstelleinheit zur anderen Endstellung hin bewegbar ist.The invention relates to a method for controlling a between two end positions movable actuator, which in a End position is acted upon and by an adjustment is movable towards the other end position.

Stellglieder der hier in Rede stehenden Art, die in eine Endstellung beaufschlagt sind, und durch eine Verstelleinheit in die andere Endstellung hin bewegt werden können, muss man also durch aktive Betätigung der Verstelleinheit in einer Sollage halten. Aus einer gehaltenen Lage kann entweder durch Aussetzen der Betätigung der Verstelleinheit eine Verstellung in die eine Endstellung oder durch verstärkte Betätigung der Verstelleinheit eine Verstellung zur anderen Endstellung hin bewirkt werden. Eine bequeme Weise der Betätigung einer solchen Verstelleinheit, die beispielsweise elektromagnetisch arbeiten kann, ist die Ansteuerung mit einem pulsbreitenmodulierten Signal. Je nach Tastverhältnis der Pulsbreitenmodulation erfolgt eine Verstellung in die eine oder andere Endstellung. Soll das Stellglied in einer Lage gehalten werden, muss die Verstelleinheit mit einem Haltetastverhältnis angesteuert werden.Actuators of the type in question here, in an end position are acted upon, and by an adjustment in So you have to move the other end position by active actuation of the adjustment in a desired position hold. From a held position can either by Suspend the operation of the adjustment an adjustment in the one end position or by increased actuation of Adjustment unit an adjustment to the other end position be effected. A convenient way of operating such Adjustment unit, for example, electromagnetic can work, is the control with a pulse width modulated Signal. Depending on the duty cycle of the pulse width modulation an adjustment takes place in one or the other end position. If the actuator is to be kept in one position, the adjustment unit must be controlled with a hold duty cycle become.

Die beschriebenen Stellglieder finden beispielsweise bei Vorrichtungen zur Nockenwellenphasenverstellung bei Brennkraftmaschinen Anwendung. Ein solcher Nockenwellenphasensteller ist beispielsweise in der DE 43 40 614 C2 beschrieben. Er ist ein typisches Beispiel für ein Stellglied, das durch eine Verstelleinheit beeinflusst wird, bei dem Totzeiten und verzögertes Ansprechen eine Begrenzung der maximal erreichbaren Regelgeschwindigkeit und mithin eine entsprechende Parametrisierung des zugehörigen Reglers erfordern. The actuators described can be found, for example, in devices for camshaft phase adjustment in internal combustion engines Application. Such a camshaft phaser is described for example in DE 43 40 614 C2. He is a typical example of an actuator by a Adjustment unit is affected in the dead times and delayed Respond to a limitation of the maximum achievable Control speed and thus a corresponding parameterization require the associated controller.

Aufgrund dieser Totzeiten und des verzögerten Ansprechens kann man den die Istlage des Stellgliedes regelnden Regler nicht mit einem Integralanteil ausstatten, da sich ansonsten ein instabiles System ergäbe. Stattdessen lässt man eine gewisse maximale Regelabweichung zu, unterhalb derer der Regler nicht aktiv wird.Because of these dead times and the delayed response you can the regulating the actual position of the actuator controller do not equip with an integral part, since otherwise an unstable system would result. Instead, you leave a certain maximum control deviation, below which the controller does not become active.

Dieses Vorgehen führt jedoch bei solchen Fällen zu Schwierigkeiten, in denen die Istlage des Stellgliedes nicht kontinuierlich gemessen werden kann, sondern nur eine Abtastung möglich ist. Dann treten Fälle auf, bei denen trotz wiederholtem Regeleingriff nicht die Sollage erreicht wird, sondern ein quasistationärer oder driftender Zustand des Stellgliedes festzustellen ist, in dem das Stellglied eine konstante Regelabweichung oder eine kontinuierliche Bewegung auf eine Endstellung hin zeigt.However, this procedure leads to difficulties in such cases, in which the actual position of the actuator is not continuous can be measured, but only one scan possible is. Then cases occur in which, despite repeated Rule intervention not the desired position is reached, but a Quasi-stationary or drifting state of the actuator It should be noted in which the actuator is a constant error or a continuous movement on one End position shows.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung eines Stellgliedes der beschriebenen Art anzugeben, mit dem eine genaue Regelung auf eine Sollage erreicht werden kann, ohne dass quasistationäre oder driftende Zustände auftreten.The invention has for its object to provide a method for Specify control of an actuator of the type described, with which an exact control to a desired position can be achieved can occur without quasi-stationary or drifting states.

Die Aufgabe wird durch eines der Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 oder 2 gelöst.The object is achieved by one of the methods according to the claims 1 or 2 solved.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Haltetastverhältnis natürlich nur in den seltensten Fällen für alle Betriebszustände des Stellgliedes gleich ist. Zwar kann man ein Stellglied so auslegen, dass das Haltetastverhältnis für alle Istlagen des Stellgliedes gleich ist, jedoch lässt sich dies nicht für alle Betriebsbedingungen, beispielsweise Temperaturen, Versorgungsspannungen, Hydraulikdrücke o.ä. erreichen. Hat das Haltetastverhältnis nicht genau den Wert, der nötig ist, um das Stellglied in einer Istlage zu halten, wird es sich auf eine Endstellung hin bewegen. Somit ist ein fehlerhaftes Haltetastverhältnis Ursache für einen quasistationären oder driftenden Zustand ist. Ein quasistationärer Zustand wird dann festgestellt, wenn trotz wiederholtem Regeleingriff dauerhaft eine Mindestregelabweichung überschritten wird. Dann wird das Haltetastverhältnis verändert, bis die Regelabweichung unter einen Schwellwert fällt.The invention is based on the finding that the holding load ratio Of course only in the rarest cases for all Operating conditions of the actuator is the same. Although can you interpret an actuator so that the holding load ratio is the same for all actual positions of the actuator, but leaves This is not for all operating conditions, for example Temperatures, supply voltages, hydraulic pressures or similar to reach. Does the hold duty ratio not exactly the value which is necessary to keep the actuator in an actual position, it will move to an end position. Thus, one is faulty holding load ratio Cause of a quasi-stationary or drifting condition. A quasi-stationary one Condition is then determined if, despite repeated control intervention permanently exceeded a minimum control deviation becomes. Then the hold duty ratio is changed until the control deviation falls below a threshold value.

Im Fall des driftenden Zustandes des Stellgliedes wird das Driftverhalten bestimmt, und das Haltetastverhältnis entsprechend korrigiert, bis die Sollage in einem gewünschten Rahmen genau eingehalten wird.In the case of the drifting state of the actuator is the Drift determined, and the holding load ratio accordingly corrected until the desired position in a desired frame is strictly adhered to.

Der Unterschied zwischen quasistationärem und driftendem Zustand ist durch den Fehler im Haltetastverhältnis bedingt. Bei einem relativ großen Fehler des Haltetastverhältnisses wird sich ein quasistationärer Zustand einstellen. Das Stellglied driftet zwischen den Zeitpunkten der abtastenden Messung der Istlage so schnell aus der zulässigen Regelabweichung, dass trotz wiederholten Regeleingriffen eine konstante Regelabweichung gemessen wird. Im driftenden Zustand ist dagegen der Fehler des Haltetastverhältnisses relativ kleiner. Hier erfolgt die Bewegung des Stellgliedes aus der Sollage so langsam, dass eine oder mehrere Messungen eine Istlage innerhalb der zulässigen Regelabweichung zeigen. Dies ermöglicht es, das Driftverhalten zu bestimmen und daraus die nötige Korrektur des Haltetastverhältnisses genau zu berechnen.The difference between quasi-stationary and drifting states is due to the error in the holding load ratio. With a relatively large error of the hold duty ratio a quasi-stationary state will set. The actuator drifts between the times of the scanning measurement the actual position so quickly out of the permissible control deviation, that despite repeated control interventions a constant Control deviation is measured. In the drifting state is against it the error of the hold duty ratio is relatively smaller. Here is the movement of the actuator from the desired position so slowly, one or more measurements become an actual position within show the permissible control deviation. this makes possible it to determine the drift behavior and from it the necessary Correctly calculate correction of the hold duty ratio.

Da das Haltetastverhältnis nicht nur durch Betriebsumstände des Stellgliedes korrekturbedürftig sein kann, sondern sich auch durch einen Defekt des Stellgliedes als änderungsbedürftig darstellen kann, wird ein Defekt des Stellgliedes erkannt, wenn die Veränderung des Haltetastverhältnisses über eine gewissen Pulsbreitenmodulation hinaus nötig erscheint. Das Stellglied ist auch defekt, wenn wiederholt eine Korrektur des Haltetastverhältnisses über eine Zeitdauer hinweg nötig ist, also während der Regelung über einen längeren Zeitraum kein festes Haltetastverhältnis gefunden werden kann, bei dem die zulässige Regelabweichung eingehalten wird. Because the hold duty ratio not only by operating circumstances of the actuator may be in need of correction, but himself also by a defect of the actuator as in need of change can represent, a defect of the actuator is detected, if the change in the hold duty ratio over a certain pulse width modulation seems necessary. The actuator is also defective if repeated a correction the hold duty ratio over a period of time necessary is, ie during the regulation over a longer period of time no fixed hold duty ratio can be found, in which the permissible control deviation is observed.

Aufgrund der Totzeiten und des verzögerten Ansprechsverhaltens des Stellgliedes möchte man natürlich den Regler sehr schwingungssicher auslegen. Andererseits benötigt man in manchen Anwendungen, beispielsweise bei den erwähnten Nockenwellenphasenstellern eine schnelle Nachführung in eine neue Sollage. Diese an und für sich widersprechenden Zielvorgaben können in einer bevorzugten Weiterbildung dadurch erreicht werden, indem große Sprünge der Sollage durch eine Vorsteuerung erreicht werden und der Regler nur in einem schmalen Bereich um die jeweilige Sollage aktiv ist. Dabei kann man dem Regler nur eine gewisse maximale Änderung der Pulsbreitenmodulation gestatten, was sich positiv auf die Stabilität auswirkt. Vorzugsweise ist diese maximale Änderung abhängig von der zu bewirkenden Verstellung der Istlage, was auch bei relativ großen Totzeiten zu einer nicht schwingenden Hinführung der Istlage auf die Sollage führt.Due to dead times and delayed response Of course, you want the regulator very much design vibration-proof. On the other hand you need in some Applications, for example in the mentioned camshaft phasers a fast tracking into a new setpoint. These contradictory objectives can achieved in a preferred development be, by making large jumps of the desired position by a pilot control be achieved and the controller only in a narrow range to the respective nominal position is active. You can do that Regulator only a certain maximum change in the pulse width modulation which has a positive effect on stability. Preferably, this maximum change is dependent on the adjustment of the actual position to be effected, which is also the case with relative big dead times to a non-swinging lead the actual position leads to the desired position.

Bei einem Stellglied, das als Nockenwellenphasensteller ausgebildet ist, erfolgt die Abtastung der Lage der Nockenwelle und damit die Bestimmung der Lage des Stellgliedes in der Regel ein- oder zweimal pro Umdrehung der Nockenwellen, indem eine an der Nockenwelle befestigte Halbkreisscheibe abgefühlt wird. Für einen solchen Nockenwellenphasensteller kann man die Wahl des Haltetastverhältnisses zweistufig gestalten. Zum einen wird ein Grundwert für das Haltetastverhältnis einem Basiskennfeld entnommen, das Betriebsparameter der Brennkraftmaschine berücksichtigt, beispielsweise Betriebstemperatur, Öldruck, Batteriespannung o.ä. Zum andern kann die erwähnte Korrektur des Haltetastverhältnisses einem Adaptionskennfeld entnommen werden, das über der konstanten Regelabweichung oder über einem oder mehreren das Driftverhalten kennzeichnenden Parametern aufgespannt ist.In an actuator, which is designed as a camshaft phaser is, the scanning of the position of the camshaft is done and thus the determination of the position of the actuator in the rule once or twice per revolution of the camshafts by sensed a mounted on the camshaft half-circle disc becomes. For such a camshaft phaser you can make the choice of the hold duty ratio two-stage. To the one becomes a basic value for the hold duty ratio Base map taken, the operating parameters of the internal combustion engine takes into account, for example, operating temperature, Oil pressure, battery voltage or similar On the other hand, the mentioned Correction of the hold duty ratio to an adaptation map that is above the constant control deviation or over one or more of the drift behavior characteristic parameters is spanned.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1
eine Schemadarstellung einer Brennkraftmaschine mit Nockenwellenphasenverstellung,
Fig. 2
eine Nockenwelle mit aufgeschnittenem mechanischem Verstellteil,
Fig. 3
ein Blockschaltbild des Regelkreises zur Nockenwellenphasenverstellung,
Fig. 4
den Zusammenhang zwischen Pulsbreitenmodulationsverhältnis und Verstellgeschwindigkeit des Stellgliedes,
Fig. 5
der dem Regler zugängliche Variationsbereich der Pulsbreitenmodulation als Funktion der RegelabWeichung, und
Fig.6 bis 8
Zeitreihen der Istlage des Stellglieds.
The invention will be explained in more detail with reference to the drawing in an embodiment. In the drawing shows:
Fig. 1
a schematic representation of an internal combustion engine with camshaft phasing,
Fig. 2
a camshaft with cut mechanical adjustment,
Fig. 3
a block diagram of the control circuit for camshaft phasing,
Fig. 4
the relationship between the pulse width modulation ratio and the adjustment speed of the actuator,
Fig. 5
the variation range of the pulse width modulation accessible to the controller as a function of the control deviation, and
Fig.6 to 8
Time series of the actual position of the actuator.

In den Figuren sind Elemente gleicher Konstruktion und Funktion mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, elements of the same construction and function provided with the same reference numerals.

Eine in Figur 1 schematisch dargestellte Brennkraftmaschine umfasst einen Zylinder 1 mit einem Kolben 11 und einer Pleuelstange 12. In der Schemazeichnung der Fig. 1 ist nur ein Zylinder dargestellt, natürlich handelt es sich bei einer Brennkraftmaschine in der Regel um eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine. Die Pleuelstange 12 ist mit einem Kolben 11 und einer Kurbelwelle 2 verbunden. Ein erstes Zahnrad 21 sitzt auf der Kurbelwelle 2 und ist über eine Kette 21a mit einem zweiten Zahnrad 31 gekoppelt, das eine Nockenwelle 3 antreibt. Die Nockenwelle 3 hat Nocken 32, 33, die die Gaswechselventile 41, 42 betätigen.An engine shown schematically in Figure 1 comprises a cylinder 1 with a piston 11 and a connecting rod 12. In the diagram of Fig. 1 is only one Cylinder shown, of course it is a Internal combustion engine usually to a multi-cylinder internal combustion engine. The connecting rod 12 is provided with a piston 11 and a crankshaft 2 connected. A first gear 21 sits on the crankshaft 2 and is connected by a chain 21a a second gear 31 coupled to the camshaft third drives. The camshaft 3 has cams 32, 33 which are the gas exchange valves 41, 42 actuate.

Zum Verstellen der Stellung bzw. Phase der Nockenwelle 3 gegenüber der Kurbelwelle 2 ist ein Stellglied 5 vorgesehen. Es hat ein mechanisches Verstellteil 51, das über Hydraulikleitungen 52, 53 von einem elektromagnetisch betätigten Zwei/Drei-Wegeventil 54 bestellt wird. Das Ventil 54 ist über eine Hochdruck-Hydraulikleitung 54 und eine Niederdruck-Hydraulikleitung 56 mit einem Ölreservoir verbunden, und eine nicht dargestellte Ölpumpe sorgt für die Erzeugung des Druckes in der Hochdruck-Hydraulikleitung 55.To adjust the position or phase of the camshaft 3 opposite the crankshaft 2, an actuator 5 is provided. It has a mechanical adjustment 51, via hydraulic lines 52, 53 of an electromagnetically actuated Two / three-way valve 54 is ordered. The valve 54 is over a high pressure hydraulic line 54 and a low pressure hydraulic line 56 connected to an oil reservoir, and a not shown oil pump ensures the generation of pressure in the high pressure hydraulic line 55.

Über ein Ansteuersignal TVAN_S steuert ein Steuergerät 6 das Ventil 54 an. Das Steuergerät 6 gibt das Ansteuersignal TVAN_S dabei abhängig von den Werten diverser Sensoren 71 bis 74 vor. Dabei handelt es sich um Sensoren zum Messen der Drehzahl N, des Kurbelwellenwinkels der Kurbelwelle 2, der Nockenwellenstellung NWIST, der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse MAF und der Temperatur TOEL des Öls, dass das Verstellteil 51 treibt. Natürlich ist diese Sensorbestückung nur beispielhaft zu verstehen.Via a drive signal TVAN_S, a control unit 6 controls the Valve 54 on. The control unit 6 outputs the drive signal TVAN_S depends on the values of various sensors 71 bis 74 ago. These are sensors for measuring the Speed N, the crankshaft angle of the crankshaft 2, the Camshaft position NWIST, by the internal combustion engine aspirated air mass MAF and the temperature TOEL of the oil, that the adjusting part 51 drives. Of course, this sensor assembly only to be understood as an example.

Figur 2 zeigt die Nockenwelle 3 mit dem mechanischen Verstellteil 51 als Teilschnittbild. Das mechanische Verstellteil 51 wird vom zweiten Zahnrad 31 angetrieben, in dem formschlüssig ein drittes Zahnrad 511 sitzt. Dieses dritte Zahnrad 511 hat einen Innenschrägverzahnung, die in eine zugeordnete Aussenschrägverzahnung eines Zahnkranzes 512 eingreift, der im dritten Zahnrad 511 sitzt. Dieser Zahnkranz hat eine Bohrung mit einer Geradverzahnung, die in eine entsprechende Verzahnung eines vierten Zahnrades 513 eingreift. Damit ist erreicht, dass unabhängig von der axialen Lage des Zahnrades 512 das vierte Zahnrad 513, das an der Nockenwelle 3 angebracht ist, seine axiale Lage nicht ändert, obwohl der Zahnkranz 512 mit dem vierten Zahnrad 513 drehfest verbunden ist. FIG. 2 shows the camshaft 3 with the mechanical adjusting part 51 as a partial sectional view. The mechanical adjustment part 51 is driven by the second gear 31, in the form-fitting a third gear 511 is seated. This third gear 511 has an internal helical toothing, which in an associated External helical gearing of a toothed rim 512 engages, which sits in the third gear 511. This sprocket has one Bore with a spur toothing, which in a corresponding Gearing a fourth gear 513 engages. This is achieved that regardless of the axial position of the gear 512, the fourth gear 513 attached to the camshaft 3 is, its axial position does not change, although the sprocket 512 is rotatably connected to the fourth gear 513.

Abhängig vom Öldruck in den Hydraulikleitungen 52, 54 wird nun der Zahnkranz 512 axial zur Nockenwelle verschoben. Bedingt durch das Ineinandergreifen der Aussenschrägverzahnung des Zahnkranzes 512 und der Innenschrägverzahnung des dritten Zahnrades 511 erfolgt eine Verdrehung der Nockenwelle 3 gegenüber dem dritten Zahnrad 511, das drehfest mit dem zweiten Zahnrad 31 verbunden ist.Depending on the oil pressure in the hydraulic lines 52, 54 is now the sprocket 512 axially displaced to the camshaft. conditioned by the meshing of the external helical teeth of the sprocket 512 and the internal helical gearing of the third Gear 511 is a rotation of the camshaft 3 opposite the third gear 511, the rotation with the second Gear 31 is connected.

Eine Feder 514 beaufschlagt den Zahnkranz 512 von der Nockenwelle 3 weg und damit die Verstellung der Phase der Nockenwelle 3 auf eine Endstellung hin. Durch den Öldruck in den Hydraulikleitungen 52, 53 kann eine durch gestrichelte Darstellung schematisch in Fig. 2 angedeutete Verstellung der Phase des Nockens 32 gegenüber dem die Nockenwelle 3 antreibenden zweiten Zahnrad 31 erreicht werden.A spring 514 urges the ring gear 512 from the camshaft 3 way and thus the adjustment of the phase of the camshaft 3 towards an end position. Due to the oil pressure in the Hydraulic lines 52, 53 may be a dashed line schematically indicated in Fig. 2 adjustment of Phase of the cam 32 relative to the camshaft 3 driving second gear 31 can be achieved.

Die Stelleinrichtung 5 bewirkt somit eine Phasenverstellung der Nockenwelle 3 relativ zur Kurbelwelle 2. Die Phase kann innerhalb eines vorgegebenen Bereiches kontinuierlich verstellt werden. Wenn sowohl die Nockenwelle 3, die zur Betätigung der Einlass-Gaswechselventile dient, als auch eine Nockenwelle zur Betätigung der Auslass-Gaswechselventile entsprechend mit einem Stellglied 5 versehen sind, kann man den Hubbeginn und das über die Nockenform vorgegebene Hubende der Gaswechselventile variieren.The adjusting device 5 thus causes a phase adjustment the camshaft 3 relative to the crankshaft 2. The phase can continuously adjusted within a given range become. When both the camshaft 3, the for actuation the intake gas exchange valves serves as well as a camshaft for actuating the exhaust gas exchange valves accordingly are provided with an actuator 5, you can the Hubbeginn and over the cam shape given stroke end of the Gas exchange valves vary.

Für das Verständnis der Erfindung ist die Funktionsweise des Ventils 54 nur insofern von Interesse, als die Bestromung des Elektromagneten 57 den Druck auf den Zahnkranz 512 gegen die Feder 514 einstellt. Wird der Elektromagnet 57 nicht bestromt, wirkt kein Druck auf den Zahnkranz 512, weshalb der Feder 514 keine Kraft entgegensteht und der Zahnkranz 512 in seine axiale Endstellung von der Nockenwelle 3 weggedrückt wird. Dies entspricht einer Endstellung des Nockenwellenphasenverstellbereiches. Wird der Elektromagnet 57 maximal bestromt, wird die andere Endstellung des Nockenwellenphasenverstellbereiches erreicht. For the understanding of the invention is the operation of the Valve 54 only inasmuch as the energization of the Solenoid 57 the pressure on the ring gear 512 against the Adjust spring 514. If the solenoid 57 is not energized, no pressure on the ring gear 512, which is why the Spring 514 does not oppose force and the ring gear 512 in its axial end position pushed away from the camshaft 3 becomes. This corresponds to an end position of the Nockenwellenphasenverstellbereiches. If the solenoid 57 maximum energized, the other end position of the Nockenwellenphasenverstellbereiches reached.

Zur Bestromung wird der Elektromagnet 57 mit dem Ansteuersignal TVAN_S pulsbreitenmoduliert angesteuert.For energizing the electromagnet 57 with the drive signal TVAN_S controlled by pulse width modulation.

Um das Stellglied 5 in einer bestimmten Lage zu halten, wird das Ansteuersignal TVAN_S mit einem Haltetastverhältnis pulsbreitenmoduliert. Das Haltetastverhältnis ist dabei so gewählt, dass der auf den Zahnkranz 512 wirkende Druck in der Hydraulikleitung 52 genau die Kraft der Feder 514 in einer gewünschten Lage des Zahnkranzes 512 kompensiert. Die Feder 514 ist so ausgelegt, dass die von ihr ausgeübte Kraft für jede Lage des Zahnkranzes 512 gleich ist. Dann ist das Haltetastverhältnis für alle Nockenwellenphasenstellungen gleich. Das Haltetastverhältnis liegt beispielsweise in der Nähe von 50 %. Natürlich kann das Haltetastverhältnis auch von der Nockenwellenphasenstellung abhängen, wovon im folgenden aber nicht ausgegangen wird.In order to keep the actuator 5 in a certain position is the drive signal TVAN_S pulse width modulated with a hold duty cycle. The hold duty ratio is chosen so that the pressure acting on the ring gear 512 in the Hydraulic line 52 exactly the force of the spring 514 in one desired position of the ring gear 512 compensated. The spring 514 is designed so that the force exerted by it for each position of the ring gear 512 is the same. Then the hold duty ratio same for all camshaft phasing. For example, the hold duty ratio is close to 50%. Of course, the hold duty ratio also from the camshaft phasing depend on what in the following is not assumed.

Um die Nockenwellenphasenstellung von einer bestimmten Lage in eine andere zu bringen, wird bei einer Verstellung, die eine Druckerhöhung bedeutet, der Elektromagnet 57 stärker bestromt. Eine stärkere Bestromung kann zwar je nach Konstruktion auch eine Minderung des Drucks in der Hydraulikleitung 52 zur Folge haben, im folgenden wird jedoch davon ausgegangen, dass eine stärkere Bestromung des Elektromagneten 57 eine Erhöhung des Drucks in der Leitung 52 bewirkt.To adjust the camshaft phasing from a specific location to bring in another, is in an adjustment, the an increase in pressure means that the electromagnet 57 stronger energized. A stronger current may be depending on the construction also a reduction of the pressure in the hydraulic line 52, but it is assumed below that that a stronger energization of the electromagnet 57 causes an increase in the pressure in the line 52.

Fig. 3 zeigt als Blockschaltbild den Regelkreis zur Nockenwellenphasenverstellung. Das Steuergerät 6 weist einen Regler 61 auf. Es misst weiter über den Sensor 72 die Stellung der Nockenwelle 3, indem eine am zweiten Zahnrad 31 angebrachte Halbkreisscheibe abgefühlt wird. Das Signal NWIST des Sensors 73 wird im Steuergerät 6 in eine Istlage I des Stellgliedes 5 umgewandelt, da letztlich nur diese für den Regler 61 von Interesse ist. Der Regler 71 gibt das Ansteuersignal TVAN_S an das Magnetventil 54 aus. Das Ansteuersignal ist mit einem Verhältnis P pulsbreitenmoduliert. Das Magnetventil 54 bewirkt eine Verstellung des Stellgliedes 5 gegen die Kraft der Feder 514.Fig. 3 shows a block diagram of the control circuit for camshaft phasing. The control unit 6 has a controller 61 on. It continues to measure the position of the sensor via the sensor 72 Camshaft 3, by a mounted on the second gear 31 Semicircular disc is sensed. The signal NWIST of the sensor 73 is in the control unit 6 in an actual position I of the actuator. 5 converted, since ultimately only these for the controller 61 of interest is. The controller 71 indicates the drive signal TVAN_S the solenoid valve 54 off. The drive signal is with a Ratio P pulse width modulated. The solenoid valve 54 causes an adjustment of the actuator 5 against the force of Spring 514.

Da das Magnetventil 54 den hydraulischen Fluss zum mechanischen Verstellteil 51 steuert, ist die dabei bewirkte Verstellgeschwindigkeit nicht linear abhängig vom Verhältnis P der Pulsbreitenmodulation. Der Zusammenhang ist in Fig. 4 aufgetragen. Bei einem Pulsbreitenmodulationsverhältnis P von Null wird eine maximale Verstellgeschwindigkeit v von 100 % erreicht, in diesem Fall erfolgt die Verstellung ausschliesslich durch die Feder 514. Bei einem maximalen Pulsbreitenmodulationsverhältnis P von 100 %, d.h. bei dauerhafter Bestromung des Magnetventils 54 erfolgt die Verstellung mit maximaler Geschwindigkeit v zur anderen Endlage hin. Bei einem Verhältnis P der Pulsbreitenmodulation von h wird das Stellglied 5 gehalten, weshalb dieses Verhältnis h als Haltetastverhältnis bezeichnet wird. Kleine Abweichungen vom Haltetastverhältnis h führen zu einer relativ kleinen Verstellgeschwindigkeit. Die Form der Kurve der Fig. 4 erlaubt es, den Regler 61 dadurch stabil auszulegen, indem ihm nur ein eingeschränkter Bereich des Verhältnisses P der Pulsbreitenmodulation um das Haltetastverhältnis h freigegeben wird. Dies ist in Fig. 5 dargestellt, in der die dem Regler zugestandene Variation dP des Verhältnisses P als Funktion der Regelabweichung d aufgetragen ist, welche sich aus der Betragsdifferenz zwischen Sollage S und Istlage I ergibt. Bei einer Regelabweichung d = 0 beträgt die dem Regler zugestandene Variation dP = 5 %. Sie steigt mit zunehmender Regelabweichung auf einen Maximalwert von beispielsweise 15 %. Durch diese Auslegung des Reglers 61 wird ein stabiles Regelverhalten erreicht. Um dennoch eine hohe Stellgeschwindigkeit gewährleisten zu können, wird der Regler 61 vom Steuergerät 6 bei grossen Sprüngen der Sollage S durch eine Vorsteuerung unterstützt. Dazu verändert das Steuergerät 6 das Verhältnis P der Pulsbreitenmodulation des Ansteuersignals TVAN_S um ein gewisses Mass für eine gewisse Zeitdauer, bis der zu vollführende Sollagensprung zu einem gewissen Grade, beispielsweise 80 % ausgeführt ist. Die restliche Änderung der Sollage wird dann dem Regler 61 überlassen, der aufgrund seiner in Fig. 5 dargestellten Auslegung die neue Sollage schwingungsfrei erreicht.Since the solenoid valve 54 the hydraulic flow to the mechanical Adjustment part 51 controls, is thereby effected Verstellgeschwindigkeit not linearly dependent on the ratio P the pulse width modulation. The relationship is in FIG. 4 applied. At a pulse width modulation ratio P of Zero becomes a maximum displacement speed v of 100% reached, in this case, the adjustment takes place exclusively by the spring 514. At a maximum pulse width modulation ratio P of 100%, i. with permanent energization the solenoid valve 54 is the adjustment with maximum Speed v towards the other end position. At a ratio P of the pulse width modulation of h becomes the actuator 5 held, which is why this ratio h as a holding load ratio referred to as. Small deviations from the holding load ratio h lead to a relatively small adjustment speed. The shape of the curve of Fig. 4 allows the controller 61 thereby stable interpreted by him only a limited Range of the ratio P of the pulse width modulation to the holding duty ratio h is released. This is shown in FIG. 5, in which the controller conceded variation dP of the ratio P as a function of the control deviation d is applied, which is the difference in amount between Sollage S and Istlage I results. In case of a control deviation d = 0 is the controller's allowed variation dP = 5%. It rises to one with increasing control deviation Maximum value of, for example, 15%. By this interpretation of the controller 61, a stable control behavior is achieved. Around nevertheless to be able to guarantee a high positioning speed, the controller 61 from the controller 6 at large jumps the desired position S supported by a feedforward control. To the controller 6 changes the ratio P of the pulse width modulation of the drive signal TVAN_S by a certain amount for a certain period of time, until the Sollungs jump to be completed to a certain extent, for example 80% executed is. The remaining change of the desired position is then the Leave controller 61, which due to its in Fig. 5 shown Design the new setpoint reached vibration-free.

Um den Regler 61 stabil auszulegen, ist zusätzlich zur in Fig. 5 beschriebenen Begrenzung der Variation dP vorgesehen, dass der Regler 61 nur bei gewissen Mindest-Regelabweichungen dmin einen Regeleingriff vornimmt, worauf später noch eingegangen wird.In order to design the controller 61 stable, in addition to in Fig. 5 described limitation of the variation dP provided that the controller 61 only at certain minimum control deviations dmin makes a control intervention, which will be discussed later becomes.

Das Haltetastverhältnis h muss, wie oben erwähnt, so gewählt werden, dass das Stellglied 5 seine Istlage hält. Dazu muss die Kraft der Feder 514 durch den Druck in der Hydraulikleitung 52 kompensiert werden. Bei einem Stellglied 5, das nicht durch eine Feder 514, sondern durch die Betätigungskräfte der Nocken 32, 33 in die eine Endstellung beaufschlagt ist, müssen diese Kräfte kompensiert werden.The hold duty ratio h must be selected as mentioned above be that the actuator 5 holds its actual position. This must be the force of the spring 514 by the pressure in the hydraulic line 52 are compensated. In an actuator 5, not by a spring 514, but by the actuating forces of Cams 32, 33 in which an end position is applied must these forces are compensated.

Das Haltetastverhältnis h hängt von verschiedenen Betriebsgrößen ab. Dies ist zum einen die Temperatur und der Druck des Hydraulikfluides in den Hydraulikleitungen 51, 53, 55 und 56. Zum anderen wirkt sich die Batteriespannung bei der Bestromung des Elektromagneten 57 aus. Das Haltetastverhältnis h wird deshalb abhängig von diesen Betriebsparametern einem Kennfeld entnommen. Es liegt beim Fall des hier beschriebenen Magnetventils 54 in der Nähe von 50 %. Bei einer nichthydraulischen, sondern rein elektromagnetischen Betätigung wird es dagegen weitab davon, beispielsweise bei 4 % liegen.The holding load ratio h depends on different operating variables from. On the one hand, this is the temperature and the pressure the hydraulic fluid in the hydraulic lines 51, 53, 55 and 56. On the other hand, the battery voltage affects the Energization of the electromagnet 57 from. The hold duty ratio Therefore h becomes one depending on these operating parameters Map taken. It is the case of the one described here Solenoid valve 54 in the vicinity of 50%. In a non-hydraulic, but purely electromagnetic actuation it will, however, be far away from it, for example at 4%.

Wenn das Haltetastverhältnis h dem Kennfeld entnommen wurde, kann sich dennoch eine dauerhafte Regelabweichung d einstellen, wie in Fig. 6 zu sehen ist. Fig. 6 zeigt die Istlage I des Stellgliedes und damit der Nockenwellenphase als Zeitreihe. Die gestrichelte Linie zeigt die Sollage S. Die strichpunktierte Linie zeigt die zulässige Regelabweichung, Kurve 8 stellt die tatsächliche Istlage I des Stellgliedes 5 dar, die zu den Messpunkten 10 abgetastet wird. Da die Abtastfrequenz aufgrund der Abtastung des Halbscheibenrades am zweiten Zahnrad 31 von der Drehzahl der Nockenwelle abhängt, liegen die Messpunkte 10 im dargestellten Fall zu weit auseinander, um den tatsächlichen Verlauf der Kurve 8 wiederzugeben. Es wird unterabgetastet, das Abtasttheorem ist nicht erfüllt. Dadurch ergibt sich die gestrichelt dargestellte Kurve 9 als scheinbare Lage des Stellgliedes 5. Mit dmin ist die Mindest-Regelabweichung eingetragen, unter der aus Stabilitätsgründen kein Regeleingriff vorgenommen wird.When the hold duty ratio h has been taken from the map, can nevertheless set a permanent control deviation d, as can be seen in Fig. 6. Fig. 6 shows the actual position I of the actuator and thus the camshaft phase as a time series. The dotted line shows the Sollage S. The dot-dash line Line shows the permissible control deviation, curve 8 represents the actual actual position I of the actuator 5, the is scanned to the measuring points 10. Because the sampling frequency due to the scanning of the half disc wheel on the second gear 31 depends on the speed of the camshaft, are the Measuring points 10 in the case shown too far apart to the actual course of the curve 8 play. It will sub-sampled, the sampling theorem is not satisfied. Thereby the dashed curve 9 is apparent Position of the actuator 5. With dmin is the minimum control deviation registered, under the for stability reasons no control intervention is made.

Im dargestellten Fall ist das Haltetastverhältnis h falsch, deshalb bewegt sich das Stellglied 5 aus der Sollage weg. Zum Zeitpunkt t0 sei der Anschaulichkeit halber angenommen, dass die Istlage I der Sollage S gleiche. Aufgrund des falschen Haltetastverhältnisses h bewegt sich das Stellglied aus der Sollage S. Erst bei der zweiten Messung der Istlage stellt der Regler 61 zum Zeitpunkt t1 fest, dass ein Regeleingriff nötig ist, da die Mindest-Regelabweichung dmin überschritten wurde. Zum Regeleingriff wird das Magnetventil 54 kurzzeitig mit einem Verhältnis P der Pulsbreitenmodulation bestromt, das sich vom Haltetastverhältnis h unterscheidet. Das Stellglied 5 wird dadurch zwar in den Bereich der zulässigen Regelabweichung, hier sogar die Sollage S, gebracht, jedoch ist bis zum nächsten Messpunkt bereits wieder die zulässige Regelabweichung überschritten. Erst am darauffolgenden Messpunkt zum Zeitpunkt t2 hat der Regler 61 Gelegenheit zu einem Regeleingriff, da erst dann wieder die Mindest-Regelabweichung dmin überschritten ist. Es ergibt sich also durch die Lage der Messpunkte 10 eine Schwebung in einem quasistationären Zustand, bei dem keiner der Messpunkte 10 innerhalb der zulässigen Regelabweichung um die Sollage S liegt. Dieser quasistationäre Zustand außerhalb der zulässigen Regelabweichung wird nicht verlassen, obwohl der Regler zu den Zeitpunkten t1, t2, t3, t4 usw. Regeleingriffe vornimmt, da der Fehler des Haltetastverhältnisses h so groß ist, dass bis zur nächsten Messung die Istlage I bereits wieder deutlich von der Sollage S abweicht und die zulässige Regelabweichung überschritten ist.In the illustrated case, the holding load ratio h is incorrect, therefore, the actuator 5 moves away from the desired position. At the time t 0 , for the sake of clarity, it is assumed that the actual position I of the desired position S is the same. Due to the wrong holding load ratio h, the actuator moves from the setpoint S. Only at the second measurement of the actual position, the controller 61 determines at time t 1 that a control intervention is necessary because the minimum control deviation dmin has been exceeded. For control intervention, the solenoid valve 54 is momentarily energized with a ratio P of the pulse width modulation, which differs from the holding duty ratio h. Although the actuator 5 is thereby in the range of permissible control deviation, here even the desired position S, brought, however, the permissible control deviation is exceeded again until the next measurement point. Only at the subsequent measuring point at the time t 2 has the controller 61 opportunity for a control intervention, because only then again the minimum control deviation dmin is exceeded. Thus, due to the position of the measuring points 10, there is a beating in a quasi-stationary state in which none of the measuring points 10 lies within the permissible control deviation about the desired position S. This quasi-stationary state outside the permissible control deviation is not left, although the controller at the times t 1 , t 2 , t 3 , t 4 , etc. performs control interventions, since the error of the hold duty ratio h is so large that until the next measurement, the actual position I already clearly deviates from the desired position S and the permissible control deviation is exceeded.

Um diesen quasistationären Zustand zu vermeiden bzw. zu verlassen, wird nun das Haltetastverhältnis h verändert, wenn das Steuergerät 6 feststellt, dass trotz eines Reglereingriffes zum Zeitpunkt t1 der nächste Messpunkt außerhalb der zulässigen Regelabwecihung liegt. Dies ist in Fig. 7 dargestellt. Die Zeitreihe der Fig. 7 unterscheidet sich bis zum ersten Messpunkt nach dem Zeitpunkt t1 nicht von der Zeitreihe der Fig. 6. Stellt das Steuergerät mit dem ersten Messpunkt nach dem Regeleingriff zum Zeitpunkt t1 fest, dass die Istlage I außerhalb der zulässigen Regelabweichung S liegt, wird zum Zeitpunkt te1 das Haltetastverhältnis h verändert, in diesem Fall verkleinert. Diese Verkleinerung des Haltetastverhältnisses h führt zur Verminderung der Drift, mit der sich die Istlage I von der Sollage S wegbewegt. Jedoch wird zum Zeitpunkt t2 die Mindest-Regelabweichung dmin überschritten, was zu einem erneuten Regeleingriff führt. Nun kann mit einer weiteren Korrektur das Haltetastverhältnis h weiter verändert werden, wodurch sich die Istlage I noch langsamer von der Sollage S wegbewegt. Diese weitere Korrektur des Haltetastverhältnisses h erfolgt zum Zeitpunkt te2, zu dem sich ergibt, dass die zulässige Regelabweichung wiederum überschritten wird. Dies ist aufgrund der Korrektur zum Zeitpunkt te1, bei der das Haltetastverhältnis h schon besser an den wirklichen Wert angenähert wurde, nicht mit der ersten Messung nach dem Zeitpunkt t2 der Fall, sondern erst mit der zweiten Messung. Erst nach dieser Messung wird zum Zeitpunkt te2 eine Korrektur des Haltetastverhältnisses vorgenommen.In order to avoid or leave this quasi-stationary state, the hold duty ratio h is now changed when the control unit 6 determines that, despite a controller intervention at the time t 1, the next measuring point is outside the permissible control deviation. This is shown in FIG. 7. The time series of FIG. 7 does not differ from the time series of FIG. 6 until the first measuring point after time t 1. If the control device determines with the first measuring point after the control intervention at time t 1 that actual position I is outside the permissible control deviation S, the holding load ratio h is changed at time t e1 , in this case reduced. This reduction of the holding load ratio h leads to a reduction in the drift with which the actual position I moves away from the desired position S. However, at time t 2, the minimum control deviation dmin is exceeded, which leads to a renewed control intervention. Now, with a further correction, the holding load ratio h can be further changed, whereby the actual position I moves away from the desired position S even more slowly. This further correction of the hold-load ratio h takes place at the time t e2 , at which it results that the permissible control deviation is once again exceeded. This is not the case with the first measurement after the time t 2 due to the correction at the time t e1 at which the hold duty ratio h has already approached the actual value, but only with the second measurement. Only after this measurement, a correction of the holding load ratio is made at time t e2 .

Mit dieser zweiten Korrektur zum Zeitpunkt te2 ist der Fehler des Haltetastverhältnisses so gering, dass die Drift des Haltetastverhältnisses langsam gegen die Abtastrate der Messung des Sensors 72 liegt, die zur Beabstandung der Messpunkte 10 führt. Es gibt somit nach einem Regeleingriff, der immer dann anfällt, wenn die Mindest-Regelabweichung dmin überschritten ist, immer einige Messpunkte 10, die innerhalb der zulässigen Regelabweichung liegen. Ein quasistationärer Zustand außerhalb dieser Regelabweichung tritt also nicht mehr auf.With this second correction at the time t e2 , the fault of the hold duty ratio is so low that the drift of the hold duty ratio slowly approaches the sampling rate of the measurement of the sensor 72 which leads to the spacing of the measurement points 10. Thus, after a control intervention, which always occurs when the minimum control deviation dmin is exceeded, there are always some measuring points 10 which are within the permissible control deviation. A quasi-stationary state outside of this control deviation thus no longer occurs.

Dieser Zustand, bei dem eine langsame Drift festgestellt wird, ist in Fig. 8 dargestellt. Dann ist es möglich, die Driftgeschwindigkeit bzw. das Driftverhalten der Istlage I genau zu bestimmen, da mehrere Messpunkte 10 innerhalb der zulässigen Regelabweichung liegen. Die Kurve 8 der Fig. 10 kann als Fortsetzung der Kurve 8 der Fig. 7 aufgefasst werden, wenn man sie ab dem Zeitpunkt te2 betrachtet. Der in Fig. 8 dargestellte Driftzustand der Istlage I kann jedoch auch unabhängig vom vorherigen Zustand der Fig. 7 vorliegen. Er ist immer dann gegeben, wenn das Haltetastverhältnis h relativ nahe am Zielwert ist, aber dennoch fehlerhaft zu groß oder zu klein. Da in diesem Driftfall die Messpunkte 10 dicht genug liegen, um das Abtasttheorem annähernd zu erfüllen, kann man das Driftverhalten aus der Lage der Messpunkte 10 ermitteln und daraus unmittelbar eine Korrektur des Haltetastverhältnisses wie folgt bestimmen: D = [I(t3) - I(te2)] / [(t3 - te2) • I(t3)]. This condition, in which a slow drift is detected, is shown in FIG. Then it is possible to determine the drift speed or the drift behavior of the actual position I exactly, since several measuring points 10 are within the permissible control deviation. The curve 8 of FIG. 10 can be understood as a continuation of the curve 8 of FIG. 7, when viewed from the time t e2 . However, the drift state of the actual position I illustrated in FIG. 8 can also be present independently of the previous state of FIG. 7. It is always given when the hold duty ratio h is relatively close to the target value, but is still too large or too small. Since in this drift case the measurement points 10 are close enough to approximately meet the sampling theorem, it is possible to determine the drift behavior from the position of the measurement points 10 and from this directly determine a correction of the hold duty ratio as follows: D = [I (t 3 ) - I (t e2 )] / [(t 3 - t e2 ) • I (t 3 )].

Dabei ist I(t) die Istlage zur Zeit t, te2 der Zeitpunkt zu dem die zulässige Regelabweichung und t3 der Zeitpunkt, zu dem dmin überschritten ist. Der durch diese Gleichung gegebene Driftfaktor D kann direkt zur multiplikativen Korrektur des Haltetastverhältnisses h verwendet werden. Er drückt die prozentuale Steigung der in Fig. 8 dargestellten Drift aus. Er ermöglicht eine Feinkorrektur des Haltetastverhältnisses h in den Fällen, in denen die Drift bestimmt werden kann, d.h. wenn die Drift langsam gegen die Abtastrate der Messungen des Sensors 72 ist.Here, I (t) is the actual position at time t, t e2 the time at which the permissible control deviation and t 3 the time at which dmin is exceeded. The drift factor D given by this equation can be used directly for the multiplicative correction of the hold-load ratio h. It expresses the percentage slope of the drift shown in FIG. It allows a fine correction of the hold duty ratio h in cases where the drift can be determined, ie when the drift is slow to the sampling rate of the measurements of the sensor 72.

Die Korrektur des Haltetastverhältnisses h, die anhand der Figuren 6 mit 8 beschrieben wurde, kann auch durch Zugriff auf ein Kennfeld erreicht werden, in dem die Korrektur des Haltetastverhältnisses h als Funktion der Abweichung im quasistationären Fall der Fig. 6 bzw. des Driftverhaltens im Fall der Fig. 8 abgelegt ist. Dieses Kennfeld macht die Berechnung des Driftfaktors D nach oben bezeichneter Gleichung entbehrlich. In dieses Kennfeld kann beispielsweise eine Zeitdauer eingegeben werden. Dabei kann es sich um die Zeitdauer handeln, die zwischen dem Start des Haltemodus mit dem Haltetastverhältnis h und dem erstmaligen Erreichen oder Überschreiten der Mindestabweichung dmin verstreicht. Aus dieser Zeit kann dann mittels des Kennfeldes der entsprechende Korrekturfaktor für das Haltetastverhältnis h bestimmt werden.The correction of the hold duty ratio h, which is based on the Figure 6 has been described with 8 can also by access be achieved on a map in which the correction of the Holding ratio h as a function of the deviation in the quasi-stationary Case of Fig. 6 and the drift behavior in Case of Fig. 8 is stored. This map makes the calculation of the drift factor D upwardly designated equation dispensable. In this map, for example, a Duration can be entered. This may be the duration act between the start of the hold mode with the Holding duty ratio h and the first time reaching or exceeding the minimum deviation dmin elapses. From this Time can then by means of the map of the corresponding Correction factor for the holding load ratio h can be determined.

Claims (10)

  1. Method for adjusting an actuator (5) which can move between two end positions, which is displaced into one end position and can be moved into the other end position by activating an adjusting unit (51), in which method
    the actual position (8) of the actuator is measured in a sensing fashion,
    the actuator is adjusted to a desired position (S) by means of pulse-width-modulated actuation of the adjusting unit (51), and is held in the desired position (S) by actuation using a retaining pulse duty factor (h), an adjusting intervention using the retaining pulse duty factor of a deviating pulse width modulation taking place only if a minimum adjustment (dmin) of the actuator is necessary, and
    the retaining pulse duty factor (h) being corrected if, despite repeated adjusting intervention, a deviation between the desired position (S) and actual position is continuously measured, until the deviation drops below a threshold value.
  2. Method according to Claim 1, in which, when there is a drift in the actual position (8) between the repeated adjusting interventions, a drift absolute value is determined from the maximum error between the actual position (8) and desired position (S), and a drift time is determined, and a correction of the retaining pulse duty factor (h) is obtained therefrom.
  3. Method according to Claim 1, in which the retaining pulse duty factor (h) is corrected if, despite repeated adjusting intervention, the next sampled value for the actual position (8) after an adjusting intervention is constantly outside a permissible adjusting deviation, until a few sampled values for the actual position are within the permissible adjusting deviation.
  4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a defect in the actuator (5) is detected if the correction of the retaining pulse duty factor (h) is necessary beyond a specific pulse width modulation and/or is continuously necessary beyond a specific time period.
  5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a control intervention brings about only a certain maximum change in the pulse width modulation.
  6. Method according to Claim 5, characterized in that the maximum change in the pulse width modulation is dependent on the adjustment in the actual position (8) which is to be brought about by the adjusting intervention.
  7. Method according to Claim 5 or 6, characterized in that adjustments of the actual position which exceed a limiting value are brought about in a controlled fashion, and in that after this control intervention the adjustment is continued to the desired position (S).
  8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that no integral component is taken into account in the adjustment to the desired position.
  9. Method according to one of the preceding claims for adjusting a camshaft phase adjuster (5) of an internal combustion engine, characterized in that the actual position (8) of the camshaft phase adjuster (5) takes place by sampling the position of the camshaft (3), one or two measurements being made per revolution of the camshaft.
  10. Method according to one of the preceding claims for adjusting a camshaft phase adjuster (5) of an internal combustion engine, characterized in that the retaining pulse duty factor is obtained from a basic characteristic diagram which covers operating parameters of the internal combustion engine, and in that the correction of the retaining pulse duty factor (h) is obtained from an adaptation characteristic diagram which covers the constant deviation between the desired position (S) and actual position (I) according to Claim 1 and/or the drift time and the drift absolute value according to Claim 2.
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