ITBO20010389A1 - Metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore a partire da una condizione di riposo - Google Patents

Metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore a partire da una condizione di riposo Download PDF

Info

Publication number
ITBO20010389A1
ITBO20010389A1 IT2001BO000389A ITBO20010389A ITBO20010389A1 IT BO20010389 A1 ITBO20010389 A1 IT BO20010389A1 IT 2001BO000389 A IT2001BO000389 A IT 2001BO000389A IT BO20010389 A ITBO20010389 A IT BO20010389A IT BO20010389 A1 ITBO20010389 A1 IT BO20010389A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
electromagnet
value
actuator body
energy
mechanical energy
Prior art date
Application number
IT2001BO000389A
Other languages
English (en)
Inventor
Gianni Padroni
Original Assignee
Magneti Marelli Spa
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 Magneti Marelli Spa filed Critical Magneti Marelli Spa
Priority to IT2001BO000389A priority Critical patent/ITBO20010389A1/it
Publication of ITBO20010389A0 publication Critical patent/ITBO20010389A0/it
Priority to US10/174,326 priority patent/US6659422B2/en
Priority to EP02013308A priority patent/EP1271571A1/en
Priority to BR0202532-9A priority patent/BR0202532A/pt
Publication of ITBO20010389A1 publication Critical patent/ITBO20010389A1/it

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844Monitoring or fail-safe circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/21Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids
    • F01L2009/2105Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids comprising two or more coils
    • F01L2009/2109The armature being articulated perpendicularly to the coils axes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Description

D E S C R I Z I O N E
del brevetto per invenzione industriale
La presente invenzione si riferisce ad un metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore.
Come è noto, sono attualmente in fase di sperimentazione motori a combustione interna del tipo di quello descritto nella domanda di brevetto italiano B099A000443 depositata il 4 Agosto 1999, in cui la movimentazione delle valvole di aspirazione e di scarico è effettuata da attuatori elettromagnetici. Tali attuatori elettromagnetici presentano indubbi vantaggi, in quanto permettono di comandare ciascuna valvola secondo una legge ottimizzata per qualunque condizione operativa del motore, mentre i tradizionali attuatori meccanici (tipicamente alberi a camme) richiedono la definizione di un profilo di alzata delle valvole che rappresenti un compromesso accettabile per tutte le possibili condizioni di funzionamento del motore .
Un attuatore elettromagnetico per una valvola di un motore a combustione interna del tipo di quello sopra descritto normalmente comprende un corpo attuatore, il quale è collegato allo stelo della valvola ed in condizioni di riposo viene mantenuto da almeno una molla in una posizione intermedia tra due elettromagneti diseccitati; in uso, gli elettromagneti vengono comandati in modo tale da esercitare alternativamente una forza di attrazione di origine magnetica sul corpo attuatore per spostare il corpo attuatore stesso tra le due posizioni limite di battuta, le quali corrispondono ad una posizione di massima apertura e di chiusura della rispettiva valvola .
Quando il motore è spento, gli elettromagneti sono diseccitati, ed il corpo attuatore si trova nella citata posizione intermedia per effetto della forza elastica esercitata dalla molla; quando viene richiesta l'accensione del motore, il corpo attuatore deve inizialmente venire portato in una posizione limite di battuta contro un elettromagnete corrispondente alla posizione di chiusura della rispettiva valvola. Tuttavia, ciascuno dei due elettromagneti non è in grado di esercitare una forza sufficiente a spostare il corpo attuatore fermo, cioè privo di energia cinetica, dalla posizione intermedia alla posizione di battuta; per tale motivo, gli elettromagneti vengono attivati alternativamente per generare un moto oscillatorio del corpo attuatore attorno alla posizione intermedia di riposo, il quale moto oscillatorio viene progressivamente amplificato fino a portare il corpo attuatore a disporsi in battuta contro l'elettromagnete desiderato.
Negli attuatori elettromagnetici noti, il controllo degli elettromagneti per portare il corpo attuatore dalla posizione intermedia di riposo alla posizione desiderata di battuta viene effettuato in catena aperta alimentando gli elettromagneti con rispettive onde di corrente di durata ed intensità prestabilite durante la fase di progettazione dell 'attuatore. Tuttavia, è stato osservato che il controllo a catena aperta durante la sopra descritta fase di avvio dell'attuatore elettromagnetico presenta diversi inconvenienti, principalmente dovuti sia alla dispersione e alla deriva nel tempo delle caratteristiche dell'attuatore, sia alla variazione delle caratteristiche dell 'attuatore con il variare della temperatura. In particolare, è stato osservato che il controllo a catena aperta durante la fase di avvio dell'attuatore elettromagnetico porta in alcune condizioni ad un mancato raggiungimento della desiderata condizione di battuta (o ad un raggiungimento di tale condizione di battuta in tempi molto lunghi), e porta in altre condizioni al raggiungimento della desiderata condizione di battuta con una velocità di impatto del corpo attuatore contro l'elettromagnete relativamente molto elevata, con un conseguente alimento sia delle sollecitazioni meccaniche a carico dell'attuatore elettromagnetico, sia del rumore prodotto dall'attuatore elettromagnetico stesso.
Per cercare di eliminare gli inconvenienti sopra esposti, è stato proposto di utilizzare un sensore di posizione esterno, il quale fornisce istante per istante la posizione esatta del corpo attuatore e permette di controllare la posizione stessa del corpo attuatore in modo preciso; tuttavia, non sono presenti in commercio sensori di posizione che sono in grado di assicurare la precisione e la durata necessari per potere venire proficuamente utilizzati allo scopo.
Scopo della presente invenzione è di fornire un metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore, che sia privo degli inconvenienti sopra descritti e, in particolare, sia di facile ed economica attuazione.
In accordo con la presente invenzione viene fornito un metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore secondo quanto licitato dalla rivendicazione 1.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 è una vista schematica, in elevazione laterale e parzialmente sezionata di una valvola di un motore e di un relativo attuatore elettromagnetico operante secondo il metodo oggetto della presente invenzione;
- la figura 2 illustra schematicamente un circuito elettromagnetico dell'attuatore della figura 1; e - la figura 3 illustra dei grafici relativi alla evoluzione temporale di alcune grandezze caratteristiche dell 'attuatore elettromagnetico della figura 1.
Nella figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un attuatore elettromagnetico (del tipo di quello descritto nella domanda di brevetto EP1087110) accoppiato ad una valvola 2 di aspirazione o di scarico di un motore a combustione interna di tipo noto per spostare la valvola 2 stessa lungo un asse 3 longitudinale della valvola tra una posizione di chiusura (nota e non illustrata) ed una posizione di massima apertura (nota e non illustrata).
L'attuatore 1 elettromagnetico comprende un braccetto 4 oscillante realizzato almeno parzialmente in materiale ferromagnetico, il quale presenta una prima estremità incernierata ad un supporto 5 in modo tale da poter oscillare attorno ad un asse 6 di rotazione trasversale all'asse 3 longitudinale della valvola 2, ed una seconda estremità collegata tramite una cerniera 7 ad un'estremità superiore della valvola 2. L'attuatore 1 elettromagnetico comprende, inoltre, due elettromagneti 8 portati in posizione fissa dal supporto 5 in modo da risultare disposti da bande opposte del braccetto 4 oscillante, ed una molla 9 accoppiata alla valvola 2 ed atta mantenere il braccetto 4 oscillante in una posizione intermedia (illustrata nella figura 1) in cui il braccetto 4 oscillante stesso risulta equidistante dalle espansioni 10 polari dei due elettromagneti 8. Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, la molla 9 accoppiata alla valvola 2 viene affiancata da una molla a barra di torsione accoppiata alla cerniera presente tra il supporto 5 ed il braccetto 4 oscillante.
In uso, un'unità 11 di controllo controlla in retroazione ed in modo sostanzialmente noto la posizione del braccetto 4 oscillante, cioè la posizione della valvola 2, in base alle condizioni di funzionamento del motore; in particolare l'unità 11 di controllo eccita gli elettromagneti 8 per esercitare alternativamente o simultaneamente una forza di attrazione di origine magnetica sul braccetto 4 oscillante in modo da farlo ruotare attorno all'asse 6 di rotazione spostando, di conseguenza, la valvola 2 lungo il rispettivo asse 3 longitudinale e tra le citate posizioni di massima apertura e di chiusura (non illustrate) .
Secondo quanto illustrato nella figura 1, la valvola 2 si trova nella citata posizione di chiusura (non illustrata) quando il braccetto 4 oscillante è in battuta sull'elettromagnete 8 superiore eccitato, si trova nella citata posizione di massima apertura (non illustrata) quando il braccetto 4 oscillante è in battuta sull'elettromagnete 8 inferiore eccitato, e si trova in una posizione di apertura parziale quando i due elettromagneti 8 sono entrambi disalimentati ed il braccetto 4 oscillante è nella citata posizione intermedia (illustrata nella figura 1) per effetto della forza esercitata dalla molla 9.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, ciascun elettromagnete 8 comprende un rispettivo nucleo 12 magnetico accoppiato ad una corrispondente bobina 13, la quale viene alimentata dall'unità 11 di controllo con una corrente i(t) variabile nel tempo per generare un flusso attraverso un rispettivo circuito 14 magnetico accoppiato alla bobina 13 . In particolare ciascun circuito 14 magnetico è composto dal relativo nucleo 12 di materiale ferromagnetico, dal braccetto 4 oscillante di materiale ferromagnetico e dal traferro 15 esistente tra il relativo nucleo 12 ed il braccetto 4 oscillante.
Ciascun circuito 14 magnetico presenta una riluttanza complessiva R definita dalla somma della riluttanza del ferro e della riluttanza del traferro
(equazione [2]); il valore del flusso che
circola nel circuito 14 magnetico è legato al valore della corrente i(t) che circola nella relativa bobina 13 dalla equazione [1] , in cui N è il numero di spire della bobina 13:
In generale il valore della riluttanza complessiva R dipende sia dalla posizione x(t) del braccetto 4 oscillante (cioè dall'ampiezza del traferro 15, la quale è uguale, a meno di una costante, alla posizione x(t) del braccetto 4 oscillante), sia dal valore assunto dal flusso A meno di errori trascurabili, cioè in prima approssimazione, si può ritenere che il valore della riluttanza del ferro
dipende solo dal valore assunto dal flusso mentre il valore della riluttanza del traferro R0 dipende solo dalla posizione x(t), cioè:
Quindi, dall'equazione [7] risulta chiaro che è possibile determinare il valore assunto dalla riluttanza del traferro R0, e quindi la posizione x(t) del braccetto 4 oscillante, conoscendo il valore assunto dal flusso ed il valore assunto dalla corrente i (t); in particolare, una volta calcolato il valore assunto dalla riluttanza del traferro R0 risulta relativamente semplice ricavare la posizione x(t) del braccetto 4 oscillante conoscendo le caratteristiche costruttive dei circuiti 14 magnetici.
La relazione esistente tra riluttanza al traferro R0 e la posizione x è ricavabile in modo relativamente semplice analizzando le caratteristiche del circuito 14 magnetico (un esempio di un modello del comportamento del traferro 15 è rappresentato dalla equazione [9] riportata in seguito). Una volta nota la relazione tra la riluttanza al traferro R0 e la posizione x, la posizione x è ricavabile dalla riluttanza al traferro R0 applicando la relazione inversa (applicabile sia utilizzando l'equazione esatta, sia utilizzando una metodologia approssimata di calcolo numerico). Quanto sopra esposto si può sintetizzare nelle seguenti equazioni:
Le costanti sono costanti ricavabili in modo sperimentale mediante una serie di misure sul circuito 14 magnetico.
Da quanto sopra esposto, risulta chiaro che la posizione x(t) del braccetto 4 oscillante può venire determinata con precisione solo quando il valore assunto dal flusso è significativamente non nullo, cioè quando almeno uno degli elettromagneti 8 è eccitato; quando entrambi i due elettromagneti 8 sono diseccitati, non risulta possibile determinare la posizione x(t) del braccetto 4 oscillante.
Secondo quanto illustrato nella figura 3, in una condizione di riposo in cui entrambi gli elettromagneti 8 sono diseccitati il braccetto 4 oscillante rimane immobile nella citata condizione di riposo, la quale corrisponde convenzionalmente ad un valore nullo della posizione x(t) del braccetto 4 oscillante stesso. Prima di poter avviare il motore è necessario portare la valvola 2 nella citata posizione di chiusura (non illustrata), la quale corrisponde alla condizione di battuta del braccetto 4 oscillante contro l'elettromagnete 8 superiore e corrisponde ad un valore Xi della posizione x(t) del braccetto 4 oscillante stesso (mentre il valore X2 della posizione x(t) del braccetto 4 oscillante corrisponde alla condizione di battuta del braccetto 4 oscillante contro l'elettromagnete 8 inferiore).
Per portare il braccetto 4 oscillante in battuta contro l'elettromagnete 8 superiore, è necessario eccitare alternativamente i due elettromagneti 8 in modo da generare un moto oscillatorio progressivamente amplificato del braccetto 4 oscillante attorno alla posizione intermedia, in quanto ciascun elettromagnete 8 non è in grado di esercitare una forza magnetica sufficiente a spostare il braccetto 4 oscillante fermo, cioè privo di energia cinetica, dalla posizione intermedia alla posizione di battuta contro l'azione della molla 9.
All'istante di tempo t0 viene eccitato l'elettromagnete 8 superiore con una rispettiva corrente , la quale viene controllata in modo noto per portare, dopo un breve transitorio iniziale, l'elettromagnete 8 superiore a lavorare con un valore di flusso costante e pari ad un valore di regime. Per effetto della forza di attrazione magnetica generata dall'elettromagnete 8 superiore, il braccetto 4 oscillante si sposta verso l'elettromagnete 8 superiore e la posizione x(t) del braccetto 4 oscillante tende ad aumentare fino a raggiungere un punto di massimo relativo, nel quale la forza elastica generata dalla molla 9 è superiore alla forza magnetica generata dall'elettromagnete 8 superiore e porta ad una inversione del moto del braccetto 4 oscillante .
Partendo dall'analisi dell'equazione [6], risulta chiaro che l'intensità della corrente aumenta progressivamente durante il transitorio per portare il flusso a raggiungere rapidamente il valore Φι di regime (risulta ovvio che per la presenza di induttanze molto elevate il valore della corrente varia sempre in modo relativamente lento); successivamente, venendo il valore del flusso mantenuto costante, l'intensità della corrente dipende dal valore della riluttanza del traferro R0, la quale diminuisce all'aumentare del valore della posizione x(t) (cioè all'avvicinarsi del braccetto 4 oscillante all'elettromagnete 8 superiore). Quindi, una volta terminato il periodo transitorio, l'intensità della corrente diminuisce progressivamente fino a raggiungere un punto di minimo relativo all'istante di tempo in corrispondenza del quale il braccetto 4 oscillante raggiunge il suo punto di massimo relativo.
All'istante di tempo l'elettromagnete 8 superiore viene diseccitato portando rapidamente a zero l'intensità della corrente e ad un istante di tempo t2 l'elettromagnete 8 inferiore viene eccitato con una rispettiva corrente , la quale viene controllata in modo noto per portare, dopo un breve transitorio iniziale, l'elettromagnete 8 inferiore a lavorare con un valore di flusso costante e pari ad un valore Φ2 di regime (normalmente uguale al valore Φ1 di regime). Per effetto della forza di attrazione magnetica generata dall'elettromagnete 8 inferiore e per effetto della energia elastica immagazzinata in precedenza nella molla 9 il braccetto 4 oscillante si sposta verso l'elettromagnete 8 inferiore e la posizione x(t) del braccetto 4 oscillante tende a diminuire fino a raggiungere un punto Xp2 di minimo relativo, nel quale la forza elastica generata dalla molla 9 è superiore alla forza magnetica generata dall'elettromagnete 8 inferiore e porta ad una inversione del moto del braccetto 4 oscillante (per effetto della energia elastica immagazzinata nella molla 9, in valore assoluto il punto Xp2 di minimo è maggiore del punto Xp1 di minimo).
Quando all'istante di tempo ti l'unità 11 di controllo rileva il punto Ip1 di minimo relativo della corrente i1(t), l'unità 11 di controllo stessa stima il corrispondente valore Xp1 della posizione x(t) del braccetto 4 oscillante applicando l'equazione [10] essendo noto all'istante di tempo ti sia il valore Φ1 assunto dal flusso sia il valore assunto dalla corrente ii(t).
Una volta noto il valore della posizione
del braccetto 4 oscillante all'istante di tempo
l'unità 11 di controllo calcola il valore dell'energia
meccanica dinamicamente immagazzinata nel sistema
SM meccanico composto dal braccetto 4 oscillante e dalla molla 9. In generale, l'energia meccanica è data dalla somma dell'energia elastica immagazzinata dalla molla 9 e dall'energia
cinetica posseduta dal braccetto 4 oscillante; tuttavia, all'istante di tempo t1 il braccetto 4 oscillante è sostanzialmente fermo e, quindi, privo di energia cinetica ed all'istante di tempo ti l'energia meccanica è pari all'energia
elastica immagazzinata dalla molla 9 facilmente ricavabile con precisione applicando l'equazione [12]:
in cui:
m è la massa del braccetto 4 oscillante;
s(t) è la velocità del braccetto 4 oscillante;
k è la costante elastica della molla 9; e
X0 è la posizione del braccetto 4 oscillante corrispondente alla posizione di riposo della molla 9 (nella convenzione sopra stabilita,
.
Successivamente, l'unità 11 di controllo applica l'equazione [13] per determinare l'energia elastica staticamente immagazzinata dalla molla 9 nella citata posizione di battuta contro l'elettromagnete 8 superiore, cioè nella posizione alla quale si vuole portare e mantenere il braccetto 4 oscillante; in base alla differenza esistente tra l'energia elastica staticamente immagazzinata dalla molla 9 nella posizione di battuta desiderata e l'energia EM(t) meccanica dinamicamente immagazzinata nel sistema SM meccanico all'istante di tempo cioè in base all'energia che deve ancora venire fornita al sistema SM meccanico per portare il braccetto 4 oscillante nella posizione di battuta desiderata, l'unità 11 di controllo determina i parametri dell'eccitazione dell'elettromagnete 8 inferiore, cioè determina il valore dell'intensità, il valore della durata e l'istante di inizio della corrente i2(t) di eccitazione che viene alimentata all'elettromagnete 8 inferiore stesso.
Ovviamente, i parametri dell'eccitazione dell'elettromagnete 8 inferiore vengono determinati in modo da fornire nel più breve tempo possibile al braccetto 4 oscillante l'energia meccanica mancante per arrivare nella posizione di battuta desiderata tenendo conto dei fenomeni dissipativi presenti.
Nell'esempio particolare illustrato nella figura 3, All'istante di tempo (rilevato dall'unità 11 di controllo mediante la ricerca del punto Ipi di minimo relativo della corrente l'elettromagnete 8 superiore viene diseccitato portando rapidamente a zero l'intensità della corrente ed ad un istante di tempo t2, immediatamente successivo all'istante di tempo
l'elettromagnete 8 inferiore viene eccitato con una
rispettiva corrente i2(t), la quale viene controllata in modo noto per portare, dopo un breve transitorio iniziale, l'elettromagnete 8 inferiore a lavorare con un valore di flusso costante e pari ad un valore Φ2 di regime (normalmente uguale in valore assoluto al valore Φ1 di regime). Per effetto della forza di attrazione magnetica generata dall'elettromagnete 8 inferiore e per effetto della energia elastica immagazzinata in precedenza nella molla 9 il braccetto 4 oscillante si sposta verso l'elettromagnete 8 inferiore e la posizione x(t) del braccetto 4 oscillante tende a diminuire fino a raggiungere il punto Xp2 di minimo relativo.
Con modalità del tutto simili a quelle sopra descritte, l'elettromagnete 8 inferiore viene diseccitato all'istante di tempo t3, in corrispondenza del quale la corrente i2(t) raggiunge il suo punto di Ip2 di minimo relativo ed in corrispondenza del quale il braccetto 4 oscillante raggiunge il suo punto Xp2 di minimo relativo. All'istante di tempo t3, l'unità 11 di controllo stima, secondo le modalità descritte in precedenza, l'energia EM(t) meccanica dinamicamente immagazzinata nel sistema SM meccanico, e calcola i parametri dell'eccitazione (cioè calcola il valore dell'intensità, il valore della durata e l'istante di inizio della corrente di eccitazione) dell'elettromagnete 8 superiore in funzione della differenza esistente tra l'energia EEXI elastica staticamente immagazzinata dalla molla 9 nella posizione di battuta desiderata e l'energia EM(t) meccanica dinamicamente immagazzinata nel sistema SM meccanico all'istante di tempo t3.
Nell'esempio illustrato nella figura 3, l'unità di controllo eccita l'elettromagnete 8 superiore con una corrente a partire dall'istante di tempo t4, il quale è relativamente ritardato rispetto all'istante di tempo t3; per effetto della forza di attrazione magnetica generata dall'elettromagnete 8 superiore e per effetto della energia elastica immagazzinata in precedenza nella molla 9, il braccetto 4 oscillante si sposta verso l'elettromagnete 8 superiore fino a portarsi in battuta contro l'elettromagnete 8 superiore con una velocità di impatto sostanzialmente nulla.
Secondo una forma di attuazione alternativa, l'energia EM(t) meccanica dinamicamente immagazzinata nel sistema SM meccanico viene calcolata come differenza tra l'energia magneticamente fornita dagli elettromagneti 8 al sistema SM meccanico e l'energia dissipata nel sistema SM meccanico; tuttavia, diverse prove sperimentali hanno evidenziato che tale metodo di stima è meno preciso e più complesso da implementare rispetto alla stima dell'energia EM(t) meccanica mediante l'applicazione dell'equazione [12].
Una verifica sperimentale ha evidenziato che il metodo di controllo sopra esposto per il comando della valvola 2 a partire dalla citata condizione di riposo permette di portare il braccetto 4 oscillante dalla posizione di riposo alla posizione di battuta contro l'elettromagnete 8 superiore in modo rapido e, contemporaneamente, con una velocità di impatto sostanzialmente nulla, nonostante che per intervalli di tempo rilevanti (nell'esempio illustrato nella figura 3 tra dall'istante di tempo t3 e l'istante di tempo t4) entrambi gli elettromagneti 8 risultano diseccitati e quindi non sia possibile stimare in alcun modo la posizione x(t) del braccetto 4 oscillante, e che durante tutti i numerosi transitori la posizione x(t) del braccetto 4 oscillante non è rilevabile con la precisione necessaria per effetto della continua variazione del valore del flusso
Ovviamente, quando l'elettromagnete 8 superiore risulta eccitato ed in funzionamento stabile (cioè al termine di un transitorio di accensione) risulta possibile determinare applicando l'equazione [10] la posizione x(t) del braccetto 4 oscillante con precisione e, quindi, controllare in retroazione la posizione x(t) e la velocità v(t) del braccetto 4 oscillante stesso per cercare di avere una velocità v(t) di impatto contro l'elettromagnete 8 inferiore sostanzialmente nulla; tuttavia, le possibilità di correzione finale tramite il controllo in retroazione sono relativamente modeste e per risultare realmente efficaci devono venire abbinate al precedente controllo dell'eccitazione degli elettromagnete 8 sopra descritto .

Claims (10)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Metodo di controllo di un attuatore (1) elettromagnetico per il comando di una valvola (2) di un motore a partire da una condizione di riposo, nella quale posizione di riposo un corpo (4) attuatore azionante la valvola (2) viene mantenuto da almeno un corpo (9) elastico in una posizione intermedia tra due elettromagneti (8) diseccitati; per portare il corpo (4) attuatore in una posizione di battuta contro un primo elettromagnete (8), il metodo prevedendo di eccitare alternativamente i due elettromagneti (8) in modo da generare un moto oscillatorio progressivamente amplificato del corpo (4) attuatore attorno alla posizione intermedia; il metodo essendo caratterizzato dal fatto di stimare una energia (EM) meccanica dinamicamente immagazzinata nel sistema (SM) meccanico composto dal corpo (4) attuatore e dal corpo (9) elastico prima di eccitare ciascun detto elettromagnete (8), e di calcolare i parametri dell'eccitazione di ciascun elettromagnete (8) in funzione della differenza tra una energia (EEX1) elastica staticamente immagazzinata dal corpo (9) elastico nella citata posizione di battuta e l'energia (EM) meccanica dinamicamente immagazzinata nel detto sistema (SM) meccanico.
  2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun detto elettromagnete (8) viene diseccitato quando il detto corpo (4) attuatore raggiunge una posizione limite, in cui la velocità del corpo (4) attuatore stesso è nulla.
  3. 3) Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui ciascun detto elettromagnete (8) viene eccitato con una corrente (i) elettrica variabile nel tempo per lavorare a regime con un rispettivo valore di flusso (φ) magnetico costante; la detta posizione limite, in cui la velocità del detto corpo (4) attuatore è nulla, venendo determinata ricercando una situazione di minimo relativo del valore della corrente (i) elettrica.
  4. 4) Metodo secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui i parametri dell'eccitazione di ciascun elettromagnete (8) vengono calcolati in modo da fornire al detto corpo (4) attuatore e nel più breve tempo possibile la differenza tra l'energia (EEX1) elastica staticamente immagazzinata dal corpo (9) elastico nella citata posizione di battuta e l'energia (EM) meccanica dinamicamente immagazzinata nel detto sistema (SM) meccanico .
  5. 5) Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui i parametri dell'eccitazione di ciascun elettromagnete (8) vengono calcolati anche in funzione dei fenomeni dissipativi presenti nel detto sistema (SM) meccanico.
  6. 6) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui prima di eccitare ciascun detto elettromagnete (8) viene stimata l'energia meccanica trasferita magneti esimente dai detti elettromagneti (8) al detto corpo (4) attuatore, e viene stimata l'energia meccanica dissipata dal detto corpo (4) attuatore; la detta energia meccanica dinamicamente immagazzinata nel sistema (SM) meccanico venendo calcolata come differenza tra l'energia meccanica trasferita magneticamente dai detti elettromagneti (8) e l'energia meccanica dissipata.
  7. 7) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui la detta la detta energia (EM) meccanica dinamicamente immagazzinata nel sistema (SM) meccanico viene stimata calcolando l'energia (EK) elastica immagazzinata dal corpo (9) elastico in una posizione limite in cui la velocità del detto corpo (4) attuatore è sostanzialmente nulla.
  8. 8) Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui ciascun detto elettromagnete (8) viene eccitato con una corrente (i) elettrica variabile nel tempo per lavorare a regime con un rispettivo valore di flusso (φ) magnetico costante; la detta posizione limite, in cui la velocità del detto corpo (4) attuatore è nulla, venendo determinata ricercando una situazione di minimo relativo del valore della corrente (i) elettrica.
  9. 9) Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui l'energia immagazzinata dal corpo (9) elastico nella detta posizione limite viene calcolata in funzione delle caratteristiche del corpo (9) elastico ed in funzione della posizione (x) del corpo (4) attuatore rispetto all'elettromagnete (8), la quale posizione (x) viene determinata in base al valore assunto dalla riluttanza (R) complessiva di un circuito (18) magnetico comprendente l'elettromagnete (8) ed il corpo (4) attuatore; il valore della detta riluttanza (R) complessiva del circuito (14) magnetico venendo calcolata come rapporto tra un valore complessivo di amperspire (Ni) associato al detto circuito (14) magnetico ed un valore del flusso (φ) magnetico attraversante il circuito (14) magnetico stesso; ed il detto valore complessivo di amperspire (Ni) venendo calcolato in funzione del valore assunto dalla detta corrente (i) elettrica di eccitazione dell'elettromagnete (8).
  10. 10) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui i detti parametri dell'eccitazione di ciascun elettromagnete (8) comprendono il valore dell'intensità, il valore della durata, e l'istante di inizio della corrente (i) di eccitazione che viene alimentata all'elettromagnete (8) stesso,
IT2001BO000389A 2001-06-19 2001-06-19 Metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore a partire da una condizione di riposo ITBO20010389A1 (it)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT2001BO000389A ITBO20010389A1 (it) 2001-06-19 2001-06-19 Metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore a partire da una condizione di riposo
US10/174,326 US6659422B2 (en) 2001-06-19 2002-06-18 Control method for an electromagnetic actuator for the control of a valve of an engine from a rest condition
EP02013308A EP1271571A1 (en) 2001-06-19 2002-06-18 "A control method for an electromagnetic actuator for the control of a valve of an engine from a rest condition"
BR0202532-9A BR0202532A (pt) 2001-06-19 2002-06-18 Método de controle para acionador eletromagnético para o controle de válvula de motor a partir de condição de repouso

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT2001BO000389A ITBO20010389A1 (it) 2001-06-19 2001-06-19 Metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore a partire da una condizione di riposo

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ITBO20010389A0 ITBO20010389A0 (it) 2001-06-19
ITBO20010389A1 true ITBO20010389A1 (it) 2002-12-19

Family

ID=11439434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT2001BO000389A ITBO20010389A1 (it) 2001-06-19 2001-06-19 Metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore a partire da una condizione di riposo

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6659422B2 (it)
EP (1) EP1271571A1 (it)
BR (1) BR0202532A (it)
IT (1) ITBO20010389A1 (it)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7004120B2 (en) * 2003-05-09 2006-02-28 Warren James C Opposed piston engine
US20050001702A1 (en) * 2003-06-17 2005-01-06 Norton John D. Electromechanical valve actuator
US7255073B2 (en) * 2003-10-14 2007-08-14 Visteon Global Technologies, Inc. Electromechanical valve actuator beginning of stroke damper
FR2873232B1 (fr) * 2004-07-16 2008-10-03 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de commande electromagnetique fonctionnant en basculement
JP4196940B2 (ja) * 2004-11-29 2008-12-17 トヨタ自動車株式会社 電磁駆動弁
US7305943B2 (en) 2005-02-23 2007-12-11 Visteon Global Technologies, Inc. Electromagnet assembly for electromechanical valve actuators
US7305942B2 (en) * 2005-02-23 2007-12-11 Visteon Global Technologies, Inc. Electromechanical valve actuator
DE102007050550A1 (de) * 2007-10-23 2009-04-30 Robert Bosch Gmbh Multipol-Magnetaktor
US9540995B2 (en) 2012-03-06 2017-01-10 KATCON USA, Inc. Exhaust valve assembly

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3307070C2 (de) * 1983-03-01 1985-11-28 FEV Forschungsgesellschaft für Energietechnik und Verbrennungsmotoren mbH, 5100 Aachen Stelleinrichtung für ein zwischen zwei Endstellungen verstellbares Schaltelement
DE3307683C1 (de) * 1983-03-04 1984-07-26 Klöckner, Wolfgang, Dr., 8033 Krailling Verfahren zum Aktivieren einer elektromagnetisch arbeitenden Stelleinrichtung sowie Vorrichtung zum Durchfuehren des Verfahrens
DE19544207C2 (de) * 1995-11-28 2001-03-01 Univ Dresden Tech Verfahren zur modellbasierten Messung und Regelung von Bewegungen an elektromagnetischen Aktoren
DE19640659B4 (de) 1996-10-02 2005-02-24 Fev Motorentechnik Gmbh Verfahren zur Betätigung eines elektromagnetischen Aktuators mit Beeinflussung des Spulenstroms während der Ankerbewegung
DE19807875A1 (de) 1998-02-25 1999-08-26 Fev Motorentech Gmbh Verfahren zur Regelung der Ankerauftreffgeschwindigkeit an einem elektromagnetischen Aktuator durch extrapolierende Abschätzung der Energieeinspeisung
JP3921311B2 (ja) * 1998-10-30 2007-05-30 株式会社日立製作所 機関弁の電磁駆動装置
JP3565100B2 (ja) * 1999-08-10 2004-09-15 日産自動車株式会社 エンジンの電磁動弁制御装置
JP3508636B2 (ja) * 1999-08-19 2004-03-22 日産自動車株式会社 電磁駆動吸排気弁の制御装置
DE19954416A1 (de) 1999-11-12 2001-05-17 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Anschwingen eines elektromagnetischen Aktuators
JP4281257B2 (ja) * 2000-06-29 2009-06-17 トヨタ自動車株式会社 機関バルブの駆動制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
BR0202532A (pt) 2003-04-01
US20030034470A1 (en) 2003-02-20
EP1271571A1 (en) 2003-01-02
ITBO20010389A0 (it) 2001-06-19
US6659422B2 (en) 2003-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5107843B2 (ja) プランジャ位置検出装置及び電磁弁
US5818680A (en) Apparatus for controlling armature movements in an electromagnetic circuit
EP1241325B1 (en) Control apparatus and method of electromagnetic valve
ITBO20000247A1 (it) Metodo e dispositivo per la stima della posizione di un corpo attuatore in un azionatore elettromagnetico per il comando di una valvola di u
JP4281246B2 (ja) 機関バルブの駆動制御装置
ITBO20010389A1 (it) Metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore a partire da una condizione di riposo
JP2000049012A (ja) 電磁アクチュエ―タのア―マチュアの運動制御方法
US6234122B1 (en) Method for driving an electromagnetic actuator for operating a gas change valve
JP2001059430A (ja) 電磁駆動吸排気弁の制御装置
US20060130785A1 (en) Linear EMV actuator using permanent magnet and electromagnet
JP2002541656A (ja) 電機子の位置を求める方法
ITBO20000678A1 (it) Metodo di controllo di un azionatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore
JP2009150541A (ja) ソレノイド駆動電流のスイッチング周波数の分析によって、ソレノイドバルブの可動要素がソレノイドの通電に続くその端位置に到達する瞬間を決定する方法
JPH09320841A (ja) 電磁アクチュエータ制御装置
JP3614092B2 (ja) 電磁駆動弁のバルブクリアランス推定装置及び制御装置
JP2001159336A (ja) 電磁アクチュエータの制御装置
ITBO20010390A1 (it) Metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore a partire da una condizione di battuta
EP1152251B1 (en) Method and device for estimating magnetic flux in an electromagnetic actuator for controlling an engine valve
ITBO20000660A1 (it) Metodo per la stima dell'effetto delle correnti parassite in un azionatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore
ITBO20010760A1 (it) Metodo per la stima della posizione e della velocita' di un corpo attuatore in un azionatore elettromagnetico per il comando di una valvola
ITBO20010077A1 (it) Metodo di stima della curva di magnetizzazione di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore
US11837401B2 (en) Actuation system to achieve soft landing and the control method thereof
Chladny et al. A magnetic flux-based position sensor for control of an electromechanical VVT actuator
ITBO990710A1 (it) Metodo per la stima delle posizioni di fine corsa di organi mobili diattuatori elettromagnetici per l' azionamento di valvole di aspirazion
JP2003284369A (ja) Emvaアマチュアの位置および速度を推定する方法