WO1998057080A1 - Verfahren und einrichtung zum steuern eines elektromechanischen stellgeräts - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum steuern eines elektromechanischen stellgeräts Download PDF

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WO1998057080A1
WO1998057080A1 PCT/DE1998/001569 DE9801569W WO9857080A1 WO 1998057080 A1 WO1998057080 A1 WO 1998057080A1 DE 9801569 W DE9801569 W DE 9801569W WO 9857080 A1 WO9857080 A1 WO 9857080A1
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WO
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current
electromagnet
predetermined
actuator
rest position
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PCT/DE1998/001569
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French (fr)
Inventor
Florian Tisch
Achim Koch
Richard Wimmer
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0675—Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor
    • F16K31/0679—Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor with more than one energising coil
    • 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
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling an electromechanical actuator. It relates in particular to an actuator for controlling an internal combustion engine.
  • a known actuator (US 5 350 153) has an actuator, which is designed as a gas exchange valve of an internal combustion engine, and an actuator.
  • the actuator comprises a first electromagnet with a first core and a first coil and a second electromagnet with a second
  • the first and second electromagnet are arranged in a housing at a predetermined distance.
  • An armature plate is movably arranged between the first and second electromagnets and is biased into a predetermined rest position by a first and a second spring.
  • the anchor plate is rigidly connected to a shaft of the gas exchange valve. In order to bring the armature plate into contact with the first electromagnet from its rest position, the first coil is excited with a pull-in current. The pull-in current causes an electromagnetic force that the
  • Anchor plate pulls against a force caused by the first or second spring on the first electromagnet.
  • the second coil is excited with a predetermined catch current.
  • the first coil is not energized.
  • the armature plate swings in the direction of the second electromagnet, caused by the spring force of the first and second springs.
  • the electromagnetic force caused by the excitation of the second electromagnet compensates only causes losses due to friction in the springs and between the armature plate and the housing. In the known actuator it can happen that the anchor plate undesirably drops into its rest position. This is due to manufacturing tolerances or aging of the components.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for controlling an actuating device which ensures reliable operation of the actuating device.
  • the invention is solved by the features of the independent claims.
  • the solution has the advantage that the catching current can be set low. This keeps the losses in the first and second electromagnets low and prevents excessive heating of the electromagnet, which can lead to thermal destruction of the electromagnet.
  • Another advantage is that reliable control is also ensured if disturbing forces act on the actuator. Such disturbing forces can be caused, for example, by strong vibrations.
  • a holding current is corrected when a drop into the rest position is detected.
  • the holding current can then advantageously be set to be low. It is then ensured that on the one hand the electromagnetic force caused by the holding current is sufficient to hold the armature plate in contact with the first or second electromagnet, but on the other hand that a small amount of heat loss is also generated.
  • the high magnetic resistance due to the small air gap between the armature plate and the electromagnet would result in a very high thermal load on the actuator if the holding current were high.
  • a start-up process is triggered after a drop in the anchor plate into the rest position has been detected. For this purpose, a start-up current is first corrected by a predetermined value and then the first and the second electromagnet are alternately supplied with current, approximately at the resonance frequency of the spring-mass system. This has the advantage that the availability of the actuator is increased.
  • FIG. 1 shows an arrangement of an actuator in an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a flow chart for controlling the actuator
  • FIG. 3 shows a further flow chart for correcting the currents through the first or the second coil
  • Figure 4 waveforms of the signals plotted over time t.
  • An actuator 1 ( Figure 1) comprises an actuator 11 and an actuator, which is designed for example as a gas exchange valve and has a shaft 121 and a plate 122.
  • the actuator 11 has a housing 111 in which a first and a second electromagnet are arranged.
  • the first electromagnet has a first core 112, in which a first coil 113 is embedded in an annular groove.
  • the second electromagnet has a second core 114, in which a second coil 115 is embedded in a further annular groove.
  • the first core 112 has a recess 116a, which forms a guide for the shaft 121.
  • the second core 114 has a further recess 116b, which also serves as a guide for the shaft 121.
  • An anchor plate 117 is movably arranged in the housing 111 between the first core 112 and the second core 114.
  • a first spring 118a and a second spring 118b bias the anchor plate into a predetermined rest position R.
  • Actuator 1 is rigidly connected to a cylinder head 21.
  • An intake port 22 and a cylinder 23 with a piston 24 are assigned to the cylinder head 21.
  • the piston 24 is coupled to a crankshaft 26 via a connecting rod 25.
  • a control device 4 which detects signals from sensors and generates control signals for the control device.
  • the sensors are as a position sensor 5, which detects a position X of the armature plate 117, a first ammeter 7a, which detects the actual value I_AV1 of the current through the first coil 113, and a second ammeter 7b, which detects an actual value
  • I_AV2 detects the current through the second coil 115 as a speed sensor 27, which detects the speed N of the crankshaft 25, or as a load detection sensor 28, which is preferably an air mass meter or a pressure sensor. In addition to the sensors mentioned, other sensors can also be present.
  • drivers 6a, 6b are provided which amplify the control signals of the control device 4.
  • the method for controlling the actuator is described with reference to FIGS. 2 and 3. It is irrelevant to the invention whether the method is executed in the form of a program in a microprocessor or whether a corresponding circuit arrangement is provided for this.
  • the procedure can also be carried out in the form of one computing process or in the form of several computing processes.
  • the method is started in a step S1 (FIG. 2).
  • a step S2 an oscillation of the anchor plate 117 from its rest position R is controlled.
  • the coils 113 and 115 are alternately energized, namely at the resonance frequency of the free spring-mass oscillator, which is formed by the first armature plate 117 and the first and second springs 118a, 118b.
  • the coils 113, 115 are energized with a starting current I_A, which is also referred to as the starting current.
  • the first or the second coil 113, 115 is energized with a holding current I_H, which causes an electromagnetic force which is sufficient to make the armature plate abut with the first or second core 112, 114 to keep.
  • the first or the second coil 113, 115 can also be supplied with a holding current I_H after the position sensor 5 has detected that the position X of the armature plate 117 is a closed position C or an open position 0.
  • the armature plate 117 is in the closed position when it is in contact with the first electromagnet and in the open position 0 when it is in contact with the second electromagnet.
  • the actuator 11 can assume several operating states, such as the swinging up, catching and holding the anchor plate 117.
  • a target value I_SP1 of the current through the first coil 113 is determined.
  • the catching current or the holding current or the starting current is determined from a respective map and assigned to the setpoint I_SP1 of the current through the first coil 113.
  • the maps are preferably dependent on the Speed N and the air mass flow MAF or the pressure MAP in the intake duct 22.
  • a step S4 the actual value I_AV1 of the current through the first coil 113 is detected by the ammeter 7a.
  • the difference between the setpoint I_SP1 and the actual value I_AV1 of the current through the coil 113 is the control difference which is fed to a controller with hysteresis in a step S5.
  • the controller is preferably designed as a two-point controller with hysteresis.
  • the manipulated variable of the controller is a voltage signal U1 which is fed to the driver 6a, which amplifies it and feeds it to the coil.
  • a setpoint I_SP2 of the current through the second coil 115 is determined. This will depend on the
  • the operating state of the actuator 11 and / or the position X of the armature plate 117, the catching current I_F or the holding current I_H or the starting current I_A is determined from a respective map and assigned to the setpoint I_SP2 of the current through the first coil 113.
  • the characteristic diagrams are preferably dependent on the rotational speed N and the air mass flow MAF or the pressure MAP in the intake duct 22.
  • a step S7 an actual value I_AV2 of the current through the second coil 115 is detected by a current meter 7b.
  • the difference between the setpoint I_SP2 and the actual value I_AV2 of the current through the second coil 115 is the control difference that is supplied to the controller in step S8.
  • the controller Depending on the control difference, the controller generates a voltage signal U2 which is fed to the driver 6b.
  • the driver 6b amplifies the voltage signal U2 and applies it to the second coil 115.
  • a step S9 it is checked whether an abort condition is met.
  • the termination condition is preferably whether the internal combustion engine is in an operating state of the engine stop. If this is the case, the method is ended in step S10. If this is not the case, however, the method is continued in step S3. As an alternative, the method can then only be continued after a predetermined delay time in step S3.
  • FIG. 3 shows a flow chart for correcting the capture current I_F, the holding current I_H and the starting current I_A.
  • the steps of the flow chart are preferably processed by an interruption process which is called periodically (for example every 5 ms) quasi in parallel to the program of FIG. 2.
  • step S14 The start takes place in a step S14.
  • step S15 the position X of the anchor plate is detected by the position transmitter 5 and read.
  • step S16 it is checked whether the amount of the difference between the position X and the rest position R is greater than a predetermined tolerance value DR. If this is the case, the process branches to step S19, in which a time value T is assigned the value zero becomes. However, if the condition of step S16 is not met, the time value T is increased by one in step S18.
  • a step S21 it is checked whether the time value T is greater than a predetermined time period T_DIAG. If this is not the case, the method is ended in step S22 and the time value T is stored. However, if this is the case, a drop in the anchor plate 117 into the rest position R is detected. In a step S24, the capture current I_F is increased by a first adaptation value I_AD1.
  • a step S25 it is checked whether the capture current I_F is greater than a maximum capture current I_F_MAX. If this is the case, then in step 26 an error in the control device recognized and the actuator is no longer activated. However, if the condition of step S25 is not met, the holding current is increased by a second adaptation value I_AD2 in step S27. In a step S28, the starting current I_A is increased by a third adaptation value I_AD2. In a step S29, a new oscillation is then controlled as in step S2, but with the corrected starting current I_A.
  • the catch current I_F, the holding current I_H and the starting current I_A can alternatively also be corrected multiplicatively.
  • Correction of the capture current I_F, the holding current I_H or the starting current I_A in steps S24, S27, S28 is carried out in a simple embodiment of the control device 4 by correcting all assigned map values. In another embodiment of the control device 4, only the map values associated with the current load and speed and those adjacent to them are corrected.
  • FIG. 4a shows the manipulated variable of the two-point controller with hysteresis, which is a first voltage signal U1 and with which the first coil 113 is excited.
  • FIG. 4b shows the assigned time profile of the actual value I_AV1 of the current through the first coil 113.
  • FIG. 4c shows the time profile of the
  • Control variable of the two-point controller with hysteresis for the second coil 115 is the voltage signal U2 with which the second coil 115 is excited.
  • FIG. 4c shows the time course of the assigned actual value I_AV2 of the current through the second coil 115.
  • FIG. 4e shows the time course of the position X of the armature plate 117.
  • the setpoint I_SP1 for the current through the first coil 113 is the capture current I F.
  • the armature plate 117 arrives System with the first core 112.
  • the setpoint I_SP1 of the current through the coil is the holding current I_H.
  • the time t 3 is preferably chosen so that it is as close as possible to the time t 2 .
  • the impact of the anchor plate 117 is preferably determined by evaluating the position X. In a simple embodiment, the time interval between the times ti and t 3 can, however, also be determined experimentally and be a fixed, predetermined value.
  • the setpoint I_SP1 of the current through the first coil 113 is zero.
  • the anchor plate 117 detaches from the first core 112 and swings from it due to the force caused by the first and second springs 118a, 118b
  • the setpoint value of the current through the second coil 115 is the capture current I_F.
  • the magnetic force caused by the current through the second coil 115 pulls the armature plate 117 in the direction of the second core 114.
  • the position X of the armature plate 117 is the closed position 0.
  • a time tg and a time tg is the target value of the current through the second coil 115 of the holding current I_H.
  • the actuator can also be designed as an injection valve.
  • the method can be executed as a program by a microprocessor. However, it can also be implemented by a logic circuit or an analog circuit arrangement.
  • the controller can also be designed, for example, as a single-point controller with a timing element or as a pulse width modulation controller.

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Abstract

Ein elektromechanisches Stellgerät umfaßt ein Stellglied und einen Stellantrieb. Der Stellantrieb hat einen ersten Elektromagneten (112) und einen zweiten Elektromagneten (114), der in einem vorgegebenen Abstand zu dem ersten Elektromagneten angeordnet ist. Der Stellantrieb hat ferner eine bewegliche Ankerplatte (117), eine erste und eine zweite Feder (118a, 118b), die die Ankerplatte in eine vorgegebene Ruheposition (R) vorspannen. Ein Positionsgeber (5) ist vorgesehen, der die Position (X) der Ankerplatte (117) erfaßt. Die Elektromagnete werden abwechselnd mit einem vorgegebenen Fangstrom (I_F) bestromt. Der Fangstrom wird erhöht, wenn die Ankerplatte länger als eine vorgegebene Zeitdauer (T_DIAG) in der Ruheposition (R) ist.

Description

Beschreibung
Verfahren und Einrichtung zum Steuern eines elektromechani- schen Stellgeräts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern eines elektromechanischen Stellgeräts- Sie betrifft insbesondere ein Stellgerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine .
Ein bekanntes Stellgerät (US 5 350 153) hat ein Stellglied, das als Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, und einen Stellantrieb. Der Stellantrieb umfaßt einen ersten Elektromagneten mit einem ersten Kern und einer ersten Spule und einen zweiten Elektromagneten mit einem zweiten
Kern und einer zweiten Spule. Der erste und zweite Elektromagnet sind in einem vorgegebenen Abstand in einem Gehäuse angeordnet. Eine Ankerplatte ist beweglich zwischen dem ersten und zweiten Elektromagneten angeordnet und ist durch eine er- ste und eine zweite Feder in eine vorgegebene Ruheposition vorgespannt. Die Ankerplatte ist starr mit einem Schaft des Gaswechselventils verbunden. Um die Ankerplatte aus ihrer Ruheposition in Anlage mit dem ersten Elektromagneten zu bringen, wird die erste Spule mit einem Anzugsstrom erregt. Der Anzugsstrom bewirkt eine elektromagnetische Kraft, die die
Ankerplatte gegen eine durch die erste oder zweite Feder bewirkte Kraft an den ersten Elektromagneten zieht. Um die Ankerplatte von der Anlage mit dem ersten Elektromagneten zu der Anlage mit dem zweiten Elektromagneten zu bringen, wird die zweite Spule mit einem vorgegebenen Fangstrom erregt. Gleichzeitig wird die erste Spule nicht erregt. Die Ankerplatte schwingt, hervorgerufen durch die Federkraft der ersten und zweiten Feder, in Richtung auf den zweiten Elektromagneten. Die elektromagnetische Kraft, die durch die Erre- gung des zweiten Elektromagneten hervorgerufen ist, kompen- siert lediglich Verluste durch Reibung in den Federn und zwischen der Ankerplatte und dem Gehäuse. Bei dem bekannten Stellgerät kann es passieren, daß die Ankerplatte unerwünscht in ihre Ruheposition abfällt. Dies ist durch Fertigungstoleranzen oder Alterung der Bauteile bedingt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern eines Stellgeräts zu schaffen, das/die einen zuverlässigen Betrieb des Stellgeräts gewährleistet.
Die Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die Lösung hat den Vorteil, daß der Fangstrom niedrig vorgegeben werden kann. Dadurch werden die Verluste in dem ersten und zweiten Elektromagneten gering ge- halten und eine starke Erwärmung des Elektromagneten verhindert, die zu einer thermischen Zerstörung des Elektromagneten führen kann. Ein weiterer Vorteil ist, daß auch ein zuverlässiges Steuern gewährleistet ist, wenn Störkräfte auf das Stellglied einwirken. Derartige Störkräfte können beispiels- weise durch starke Vibrationen hervorgerufen sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Haltestrom korrigiert, wenn ein Abfall in die Ruheposition erkannt ist. Der Haltestrom kann dann vorteilhaft niedrig vorgegeben werden. Es ist dann gewährleistet, daß einerseits die durch den Haltestrom hervorgerufene elektromagnetische Kraft ausreicht, um die Ankerplatte in Anlage mit dem ersten oder zweiten Elektromagneten zu halten, andererseits jedoch auch eine geringe Verlustwärme erzeugt wird. Der aufgrund des geringen Luftspalts zwischen der Ankerplatte und dem Elektromagneten hohe magnetischen Widerstand, hätte bei einem hohen Haltestrom eine sehr hohe thermische Beanspruchung des Stellgeräts zur Folge. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Anschwingvorgang ausgelöst, nachdem ein Abfall der Ankerplatte in die Ruheposition erkannt wurde. Dazu wird ein Anschwingstrom erst um einen vorgegebenen Wert korrigiert und dann der erste und der zweite Elektromagnet abwechselnd und zwar in etwa mit der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Systems bestromt. Dies hat den Vorteil, daß die Verfügbarkeit des Stellgeräts erhöht wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Anordnung eines Stellgeräts in einer Brennkraftmaschine, Figur 2 ein Flußdiagramm zum Steuern des Stellgeräts, Figur 3 ein weiteres Flußdiagramm zum Korrigieren der Strö- me durch die erste oder die zweite Spule,
Figur 4 Signalverläufe der Signale aufgetragen über die Zeit t.
Elemente gleicher Konstruktion und Funktion werden figuren- übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein Stellgerät 1 (Figur 1) umfaßt einen Stellantrieb 11 und ein Stellglied, das beispielsweise als Gaswechselventil ausgebildet ist und einen Schaft 121 und einen Teller 122 hat. Der Stellantrieb 11 hat ein Gehäuse 111 in dem ein erster und ein zweiter Elektromagnet angeordnet sind. Der erste Elektromagnet hat einen ersten Kern 112, in dem in einer ringförmigen Nut eine erste Spule 113 eingebettet ist. Der zweite Elektromagnet hat einen zweiten Kern 114, in dem in eine wei- tere ringförmige Nut eine zweite Spule 115 eingebettet ist. Der erste Kern 112 hat eine Ausnehmung 116a, die eine Führung für den Schaft 121 bildet. Der zweite Kern 114 hat eine weitere Ausnehmung 116b, die auch als Führung des Schafts 121 dient. Eine Ankerplatte 117 ist in dem Gehäuse 111 beweglich zwischen dem ersten Kern 112 und dem zweiten Kern 114 angeordnet. Eine erste Feder 118a und eine zweite Feder 118b spannen die Ankerplatte in eine vorgegebene Ruheposition R vor.
Das Stellgerät 1 ist mit einem Zylinderkopf 21 starr verbunden. Dem Zylinderkopf 21 ist ein Ansaugkanal 22 und ein Zylinder 23 mit einem Kolben 24 zugeordnet. Der Kolben 24 ist über eine Pleuelstange 25 mit einer Kurbelwelle 26 gekoppelt.
Eine Steuereinrichtung 4 ist vorgesehen, die Signale von Sensoren erfaßt und Stellsignale für das Steuergerät erzeugt. Die Sensoren sind als ein Positionsgeber 5, der eine Position X der Ankerplatte 117 erfaßt, als ein erster Strommesser 7a, der den Istwert I_AV1 des Stroms durch die erste Spule 113 erfaßt, als ein zweiter Strommesser 7b, der einen Istwert
I_AV2 des Stroms durch die zweite Spule 115 erfaßt, als ein Drehzahlgeber 27, der die Drehzahl N der Kurbelwelle 25 erfaßt, oder als ein Lasterfassungssensor 28 ausgebildet, der vorzugsweise ein Luftmassenmesser oder ein Drucksensor ist. Neben den erwähnten Sensoren können auch weitere Sensoren vorhanden sein.
Ferner sind Treiber 6a, 6b vorgesehen, die die Stellsignale der Steuereinrichtung 4 verstärken.
Anhand der Figuren 2 und 3 wird das Verfahren zum Steuern des Stellgeräts beschrieben. Dabei ist es für die Erfindung unwesentlich, ob das Verfahren in Form eines Programmes in einem Mikroprozessor abgearbeitet wird, oder ob eine entsprechende Schaltungsanordnung hierfür vorgesehen ist. Das Verfahren kann auch in Form eines Rechenprozesses oder in Form mehrerer Rechenprozesse ausgeführt werden.
In einem Schritt Sl (Figur 2) wird das Verfahren gestartet. In einem Schritt S2 wird ein Anschwingen der Ankerplatte 117 aus ihrer Ruhelage R gesteuert. Dazu werden die Spulen 113 und 115 abwechselnd und zwar in der Resonanzfrequenz des freien Feder-Masse-Schwingers bestromt, der durch die erste Ankerplatte 117 und die erste und zweite Feder 118a, 118b ge- bildet wird. Die Spulen 113,115 werden während des Anschwin- gens mit einem Anschwingstrom I_A bestromt, der auch als An- zugsstrom bezeichnet ist. Nach einer vorgegebenen Zeit ab dem Beginn des Anschwingens wird die erste oder die zweite Spule 113, 115 mit einem Haltestrom I_H bestromt, der eine elektro- magnetische Kraft bewirkt, die ausreicht, um die Ankerplatte in Anlage mit dem ersten beziehungsweise zweiten Kern 112, 114 zu halten. Alternativ kann die erste oder die zweite Spule 113, 115 auch mit einem Haltestrom I_H bestromt werden, nachdem der Positionsgeber 5 erfaßt hat, daß die Position X der Ankerplatte 117 eine Schließposition C oder eine Offenposition 0 ist. Die Ankerplatte 117 ist in der Schließposition, wenn sie in Anlage mit dem ersten Elektromagneten ist, und in der Offenposition 0, wenn sie in Anlage mit dem zweiten Elektromagneten ist. Der Stellantrieb 11 kann mehrere Betriebszu- stände einnehmen, so das Anschwingen, das Fangen und das Halten der Ankerplatte 117.
In einem Schritt S3 wird ein Sollwert I_SP1 des Stroms durch die erste Spule 113 ermittelt. Dazu wird abhängig von dem Be- triebszustand des Stellantriebs 11 und/oder der Position X der Ankerplatte 117 der Fangstrom oder der Haltestrom oder der Anschwingstrom aus je einem Kennfeld ermittelt und dem Sollwert I_SP1 des Stroms durch die erste Spule 113 zugeordnet. Die Kennfelder sind dabei vorzugsweise abhängig von der Drehzahl N und dem Luftmassenstrom MAF oder dem Druck MAP in dem Ansaugkanal 22.
In einem Schritt S4 wird der Istwert I_AV1 des Stroms durch die erste Spule 113 von dem Strommesser 7a erfaßt. Die Differenz des Sollwertes I_SP1 und des Istwertes I_AV1 des Stroms durch die Spule 113 ist die Regeldifferenz, die einem Regler mit Hysterese in einem Schritt S5 zugeführt wird. Der Regler ist vorzugweise als Zweipunktregler mit Hysterese ausgebil- det. Die Stellgröße des Reglers ist ein Spannungssignal Ul, das dem Treiber 6a zugeführt wird, der es verstärkt und der Spule zuführt.
In einem Schritt S6 wird ein Sollwert I_SP2 des Stroms durch die zweite Spule 115 ermittelt. Dazu wird abhängig von dem
Betriebszustand des Stellantriebs 11 und/oder der Position X der Ankerplatte 117 der Fangstrom I_F oder der Haltestrom I_H oder der Anschwingstrom I_A aus je einem Kennfeld ermittelt und dem Sollwert I_SP2 des Stroms durch die erste Spule 113 zugeordnet. Die Kennfelder sind dabei vorzugsweise abhängig von der Drehzahl N und dem Luftmassenstrom MAF oder dem Druck MAP in dem Ansaugkanal 22.
In einem Schritt S7 wird ein Istwert I_AV2 des Stroms durch die zweite Spule 115 von einem Strommesser 7b erfaßt. Die Differenz des Sollwertes I_SP2 und des Istwertes I_AV2 des Stroms durch die zweite Spule 115 ist die Regeldifferenz, die dem Regler im Schritt S8 zugeführt wird. Der Regler erzeugt abhängig von der Regeldifferenz ein Spannungssignal U2, das dem Treiber 6b zugeführt wird. Der Treiber 6b verstärkt das Spannungssignal U2 und beaufschlagt die zweite Spule 115 damit.
In einem Schritt S9 wird geprüft, ob eine Abbruchbedingung erfüllt ist. Die Abbruchbedingung ist vorzugsweise, ob sich die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand des Motorstops befindet. Ist dies der Fall, so wird das Verfahren im Schritt S10 beendet. Ist dies jedoch nicht der Fall, so wird das Verfahren in dem Schritt S3 fortgesetzt. Das Verfahren kann dann alternativ auch erst nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit im Schritt S3 fortgesetzt werden.
In Figur 3 ist ein Flußdiagramm zum Korrigieren des Fangstroms I_F, des Haltestroms I_H und des Anzugsstroms I_A dar- gestellt. Vorzugsweise werden die Schritte des Flußdiagramms von einem Unterbrechungsprozeß abgearbeitet, der periodisch (zum Beispiel alle 5 ms) quasi parallel zu dem Programm von Figur 2 aufgerufen wird.
In einem Schritt S14 erfolgt der Start. In einem Schritt S15 wird die Position X der Ankerplatte von dem Positionsgeber 5 erfaßt und eingelesen. In einem Schritt S16 wird überprüft, ob der Betrag der Differenz der Position X und der Ruheposition R größer ist als ein vorgegebener Toleranzwert DR. Ist dies der Fall, so wird in den Schritt S19 verzweigt, in dem ein Zeitwert T mit dem Wert Null belegt wird. Ist die Bedingung des Schritts S16 jedoch nicht erfüllt, so wird im Schritt S18 der Zeitwert T um eins erhöht.
In einem Schritt S21 wird geprüft, ob der Zeitwert T größer ist als eine vorgegebene Zeitdauer T_DIAG. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren im Schritt S22 beendet und der Zeitwert T gespeichert. Ist dies jedoch der Fall, so wird ein Abfall der Ankerplatte 117 in die Ruheposition R erkannt. In einem Schritt S24 wird der Fangstrom I_F um einen ersten Adaptionswert I_AD1 erhöht.
In einem Schritt S25 wird geprüft, ob der Fangstrom I_F größer ist als ein maximaler Fangstrom I_F_MAX. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 26 ein Fehler des Stellgeräts erkannt und das Stellgerät wird nicht mehr angesteuert. Ist die Bedingung des Schritts S25 jedoch nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S27 der Haltestrom um einen zweiten Adaptionswert I_AD2 erhöht. In einem Schritt S28 wird der An- zugsstrom I_A um einen dritten Adaptionswert I_AD2 erhöht. In einem Schritt S29 wird dann ein erneutes Anschwingen wie in dem Schritt S2 gesteuert, jedoch mit dem korrigierten Anzugsstrom I_A.
Der Fangstrom I_F, der Haltestrom I_H und der Anzugsstrom I_A können alternativ auch multiplikativ korrigiert werden.
Das Korrigieren des Fangstroms I_F, des Haltestroms I_H oder des Anzugsstroms I_A in den Schritten S24, S27, S28 erfolgt in einer einfachen Ausgestaltung der Steuereinrichtung 4 durch ein Korrigieren aller zugeordneten Kennfeldwerte. In einer anderen Ausgestaltung der Steuereinrichtung 4 werden nur die der aktuellen Last und Drehzahl zugeordneten und die diesen benachbarten Kennfeldwerte korrigiert.
Figur 4a zeigt die Stellgröße des Zweipunktreglers mit Hysterese, die ein erstes Spannungssignal Ul ist und mit dem die erste Spule 113 erregt wird. Figur 4b zeigt den zugeordneten zeitlichen Verlauf des Istwertes I_AV1 des Stroms durch die erste Spule 113. Figur 4c zeigt den zeitlichen Verlauf der
Stellgröße des Zweipunktreglers mit Hysterese für die zweite Spule 115. Die Stellgröße ist das Spannungssignal U2 mit dem die zweite Spule 115 erregt wird. Figur 4c zeigt den zeitlichen Verlauf des zugeordneten Istwertes I_AV2 des Stroms durch die zweite Spule 115. Figur 4e zeigt den zeitlichen Verlauf der Position X der Ankerplatte 117.
Von einem Zeitpunkt ti bis zu einem Zeitpunkt t3 ist der Sollwert I_SP1 für den Strom durch die erste Spule 113 der Fangstrom I F. Zum Zeitpunkt t2 kommt die Ankerplatte 117 zur Anlage mit dem ersten Kern 112. Von dem Zeitpunkt t3 bis zu einem Zeitpunkt t ist der Sollwert I_SP1 des Stroms durch die Spule der Haltestrom I_H. Der Zeitpunkt t3 ist vorzugsweise so gewählt, daß er möglichst nahe bei dem Zeitpunkt t2 liegt. Das Auftreffen der Ankerplatte 117 wird vorzugsweise durch ein Auswerten der Position X ermittelt. In einer einfachen Ausführungsform kann der zeitliche Abstand zwischen den Zeitpunkten ti und t3 jedoch auch experimentell bestimmt sein und ein fest vorgegebener Wert sein.
Von dem Zeitpunkt t bis zu einem Zeitpunkt tι0 ist der Sollwert I_SP1 des Stroms durch die erste Spule 113 gleich null. Nach dem Zeitpunkt t4 löst sich die Ankerplatte 117 von dem ersten Kern 112 und schwingt durch die von der ersten und zweiten Feder 118a, 118b hervorgerufenen Kraft von der
Schließposition C durch die Ruheposition R hin zur Öffnungsposition 0 der Ankerplatte 117. Ab dem Zeitpunkt t5 ist der Sollwert des Stroms durch die zweite Spule 115 der Fangstrom I_F. Die magnetische Kraft, die durch den Strom durch die zweite Spule 115 hervorgerufen ist, zieht die Ankerplatte 117 in Richtung des zweiten Kerns 114. Zu einem Zeitpunkt t7 ist die Position X der Ankerplatte 117 die Schließposition 0. Zwischen einem Zeitpunkt tg und einem Zeitpunkt tg ist der Sollwert des Stroms durch die zweite Spule 115 der Haltestrom I_H.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann das Stellglied auch als Einspritzventil ausgebildet sein. Das Verfahren kann als Pro- gramm von einem Mikroprozessor abgearbeitet werden. Es kann aber ebenso auch durch eine Logikschaltung oder eine Analog- schaltungsanordnung realisiert werden. Der Regler kann beispielsweise auch als ein Einpunktregler mit einem Zeitglied oder als ein Pulsweitenmodulations-Regler ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern eines elektromechanischen Stellgeräts, das ein Stellglied und einen Stellantrieb hat, der aufweist: einen ersten Elektromagneten und einen zweiten Elektromagneten, der in einem vorgegebenen Abstand zu dem ersten Elektromagneten angeordnet ist, - eine bewegliche Ankerplatte (117), - eine erste und eine zweite Feder (118a, 118b), die die Ankerplatte (117) in eine vorgegebene Ruheposition ( R) vorspannen, und einen Positionsgeber (5) , der die Position (X) der Ankerplatte (117) erfaßt; bei dem: - die Elektromagnete abwechselnd mit einem vorgegebenen Fangstrom (I_F) bestromt werden, und - der Fangstrom (I_F) erhöht wird, wenn die Ankerplatte (117) länger als eine vorgegebene Zeitdauer (T_DIAG) in der Ruheposition ( R) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangstrom (I_F) um einen vorgegebenen Adaptionswert (I_AD1) erhöht wird, wenn die Ankerplatte (117) länger als eine vorgegebene Zeitdauer (T_DIAG) in der Ruheposition (R) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert (I_AV1, I_AV2 ) des Stroms durch den ersten und den zweiten Elektromagneten erfaßt wird, daß ein Spannungssignal (Ul, U2) von einem Regler erzeugt wird und zwar ab- hängig von dem Istwert (I_AV1, I_AV2) des Stroms und dem
Fangstrom (I_F) , und daß dem ersten oder dem zweiten Elektromagneten das Spannungssignal (Ul, U2) zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, daß der erste oder der zweite Elektromagnet mit einem vorgegebenen Haltestrom (I_H) bestromt werden, wenn ein Auftreffen der Ankerplatte (117) auf den ersten bzw. den zweiten Elektromagneten erkannt wird, und daß der Haltestrom (I_H) adaptiert wird, wenn die Ankerplatte (117) länger als die vorgegebene Zeitdauer (T_DIAG) in der Ruheposition (R) ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschwingvorgang gesteuert wird, wenn die Ankerplatte (117) länger in der Ruheposition (R) ist als die vorgegebene Zeitdauer (T_DIAG) , daß während des Anschwingvorgangs der erste oder der zweite Elektromagnet im Wechsel und zwar mit der Eigenfrequenz eines freien Feder- Masse Schwingers, der durch die Ankerplatte (117) und die erste und die zweite Feder (118a, 118b) gebildet wird, mit einem vorgegebenen Anschwingstrom (I_A) statt des Fangstroms (I_F) bestromt werden, und daß der Anschwingstrom (I_A) adaptiert wird, wenn die Ankerplatte (117) länger als die vorgegebene Zeitdauer (T_DIAG) in der Ruheposition (R) ist.
6. Einrichtung zum Steuern eines elektromechanischen Stellgeräts, das ein Stellglied und einen Stellantrieb hat, der aufweist : - einen ersten Elektromagneten und einen zweiten Elektromagneten, der in einem vorgegebenen Abstand zu dem ersten Elektromagneten angeordnet ist, - eine bewegliche Ankerplatte (117), eine erste und eine zweite Feder (118a, 118b), die die Ankerplatte (117) in eine vorgegebene Ruheposition ( R) vorspannen, und einen Positionsgeber (5) , der die Position (X) der Ankerplatte (117) erfaßt; bei der: - erste Mittel vorgesehen sind, die die Elektromagnete abwechselnd mit einem vorgegebenen Fangstrom (I_F) bestromen , und
- zweite Mittel vorgesehen sind, die den Fangstrom (I_F) erhöhen, wenn die Ankerplatte (117) länger als eine vorgegebene Zeitdauer (T_DIAG) in der Ruheposition ( R) ist.
7. Einrichtung nach Ansrpuch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied als Gaswechselventil ausgebildet ist.
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