JP2003509853A - 電気機械式アクチュエータ駆動装置の制御方法 - Google Patents
電気機械式アクチュエータ駆動装置の制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
たとえば内燃機関のガス交換弁制御用のアクチュエータ部材をコイルにより最終位置に保持するアクチュエータ駆動装置を適時に他方の最終位置へ切り替えることができるようにする目的で、調整部材を最終位置からリリースすべき時点よりも前の所定の期間tk、コイルの給電を遮断する。この場合、期間tk を最終位置に保持されている間のアクチュエータ駆動装置の給電電圧および/またはコイル電流に依存して選定する。さらにこの期間tk の適応化も可能である。
Description
【0001】
本発明は電気機械式アクチュエータ駆動装置の制御方法に関する。
【0002】
カムシャフトとは無関係に操作されるガス交換弁を備えた内燃機関は公知であ
る。カムシャフト操作形のガス交換弁とは異なり、このガス交換弁はクランクシ
ャフトの回転位置に依存して開閉制御される。この場合、クランクシャフトとの
固定的機械的な結合は行われていない。ガス交換弁用アクチュエータ駆動装置の
実例は DE 297 12 502 U1 または EP 0 724 067 A1 から公知である。これらは
閉鎖位置と開放位置との間に静止位置をもっており、そこから電磁石により変位
させることができる。
る。カムシャフト操作形のガス交換弁とは異なり、このガス交換弁はクランクシ
ャフトの回転位置に依存して開閉制御される。この場合、クランクシャフトとの
固定的機械的な結合は行われていない。ガス交換弁用アクチュエータ駆動装置の
実例は DE 297 12 502 U1 または EP 0 724 067 A1 から公知である。これらは
閉鎖位置と開放位置との間に静止位置をもっており、そこから電磁石により変位
させることができる。
【0003】
ガス交換弁の開閉の目的で個々の電磁石のコイルが通電される。この場合、吸
引フェーズ中に必要とされる電流はガス交換弁が最終位置に保持される保持フェ
ーズ中よりも大きい。
引フェーズ中に必要とされる電流はガス交換弁が最終位置に保持される保持フェ
ーズ中よりも大きい。
【0004】
カムシャフト操作形の慣用の弁駆動装置の場合には内燃機関の作動制御装置に
おける制御時間の設定は行われないのに対し、電気機械式に操作されるガス交換
弁の場合には適切な制御時間を計算して設定しなければならない。
おける制御時間の設定は行われないのに対し、電気機械式に操作されるガス交換
弁の場合には適切な制御時間を計算して設定しなければならない。
【0005】
ここで考慮しなければならないのは、ガス交換弁はアクチュエータ駆動装置お
よびそのばねといっしょになってばね質量振動子を成すことである。このような
振動子の固有振動数または共振振動数によって、最終位置間で弁を動かすことの
できる速度が決定される。
よびそのばねといっしょになってばね質量振動子を成すことである。このような
振動子の固有振動数または共振振動数によって、最終位置間で弁を動かすことの
できる速度が決定される。
【0006】
一方の位置から他方の位置への最小調整時間は物理的条件によって定まる。こ
の最小調整時間を制御時間計算時に考慮することは公知である。
の最小調整時間を制御時間計算時に考慮することは公知である。
【0007】
上位概念で考慮されている DE 195 26 681 A1 により知られているのは、アク
チュエータ部材を最終位置からリリースすべき時点よりも前の所定の期間、アク
チュエータ部材を最終位置に保持するコイルの通電を遮断することである。その
理由は、アクチュエータ駆動装置において機械的および磁気的な作用によりアク
チュエータ部材が最終位置にいわば張り付いた状態になってしまうからである。
このことは DE 195 31 437 A1, DE 196 23 698 A1, DE 195 18 056 A1 でも言及
されている。
チュエータ部材を最終位置からリリースすべき時点よりも前の所定の期間、アク
チュエータ部材を最終位置に保持するコイルの通電を遮断することである。その
理由は、アクチュエータ駆動装置において機械的および磁気的な作用によりアク
チュエータ部材が最終位置にいわば張り付いた状態になってしまうからである。
このことは DE 195 31 437 A1, DE 196 23 698 A1, DE 195 18 056 A1 でも言及
されている。
【0008】
本発明の課題は、上述の張り付き作用もしくは固着作用が最低限に抑えられる
よう電気機械式アクチュエータ駆動装置の制御方法を改善することにある。
よう電気機械式アクチュエータ駆動装置の制御方法を改善することにある。
【0009】
本発明によればこの課題は、請求項1および2記載の構成により解決される。
【0010】
詳しく研究した結果、固着はコイルを流れる電流の低減に依存し、さらにこれ
は最終位置に保持されている間のアクチュエータ駆動装置の給電電圧とコイル電
流レベルとに依存することが判明した。それゆえ本発明の1つの変形実施形態に
よれば、これらの量の少なくとも1つが捕捉され、それに依存して期間tk が
選定される。
は最終位置に保持されている間のアクチュエータ駆動装置の給電電圧とコイル電
流レベルとに依存することが判明した。それゆえ本発明の1つの変形実施形態に
よれば、これらの量の少なくとも1つが捕捉され、それに依存して期間tk が
選定される。
【0011】
第2の変形実施形態によれば、期間tk はアクチュエータ駆動装置の駆動制
御時に測定され、次の制御時に測定値が考慮される。
御時に測定され、次の制御時に測定値が考慮される。
【0012】
さらに以下のことも判明した。すなわち、アクチュエータ駆動装置における粘
着作用に起因する機械的な固着は動作パラメータとはほとんど無関係であり、そ
のような機械的な固着はアクチュエータ駆動装置の耐用期間にわたりごく僅かに
しか変化しないが、コイルにおける電流の低減に起因する磁気的な固着は、アク
チュエータ駆動装置の捕捉可能なパラメータに依存する。したがって本発明によ
る方法の有利な実施形態によればそのような動作パラメータが検出され、期間t k のうち動作パラメータに依存する部分期間を求めるために利用される。上述
の第1の部分期間とともに形成される別の部分期間として、定数すなわち固定的
に記憶された量が用いられる。とはいえその量を、所定の時間パターンで期間t k 全体を測定することによって適応化することができる。
着作用に起因する機械的な固着は動作パラメータとはほとんど無関係であり、そ
のような機械的な固着はアクチュエータ駆動装置の耐用期間にわたりごく僅かに
しか変化しないが、コイルにおける電流の低減に起因する磁気的な固着は、アク
チュエータ駆動装置の捕捉可能なパラメータに依存する。したがって本発明によ
る方法の有利な実施形態によればそのような動作パラメータが検出され、期間t k のうち動作パラメータに依存する部分期間を求めるために利用される。上述
の第1の部分期間とともに形成される別の部分期間として、定数すなわち固定的
に記憶された量が用いられる。とはいえその量を、所定の時間パターンで期間t k 全体を測定することによって適応化することができる。
【0013】
本発明による方法によれば、アクチュエータ駆動装置の制御にあたり不所望な
制御時間変動が避けられる。このような制御時間変動は、電磁的に操作されるガ
ス交換弁を備えた内燃機関であれば、吸気弁を閉じたときに排気ガス放出やスム
ーズな動きに対し強く悪影響を及ぼすものである。
制御時間変動が避けられる。このような制御時間変動は、電磁的に操作されるガ
ス交換弁を備えた内燃機関であれば、吸気弁を閉じたときに排気ガス放出やスム
ーズな動きに対し強く悪影響を及ぼすものである。
【0014】
従属請求項には本発明の有利な実施形態が示されている。次に、図面を参照し
ながら実施例に基づき本発明について詳しく説明する。
ながら実施例に基づき本発明について詳しく説明する。
【0015】
図1は、内燃機関のガス交換弁用アクチュエータ駆動装置の断面図である。
【0016】
図2a,2b,2cは、アクチュエータコイルのドライバ回路における電流の
流れを示す図である。
流れを示す図である。
【0017】
図3は、ドライバ回路を示す図である。
【0018】
図4は、コイルを流れるコイル電流の時間経過特性とアクチュエータ運動の行
程信号とを示す図である。
程信号とを示す図である。
【0019】
図5は、電気機械式アクチュエータ駆動装置制御方法の第1のフローチャート
である。
である。
【0020】
図6は、電気機械式アクチュエータ駆動装置制御方法の第2のフローチャート
である。
である。
【0021】
図1には、ディスク弁として構成されたガス交換弁用の電気機械式アクチュエ
ータ駆動装置が示されており、これは弁座3を有する弁体2と弁棒4から成り、
この弁棒はケーシング側のガイド5に支承されていて上端部には円錐部材6が設
けられている。弁体2はアクチュエータ駆動装置1によって2つの最終位置の間
で動かされる。すなわちガス交換弁は、上方の最終位置では閉じられ下方の最終
位置では開かれる。ケーシング側ガイド5と円錐部材6との間に配置されている
弁ばね8により、弁体は閉鎖位置におかれる。
ータ駆動装置が示されており、これは弁座3を有する弁体2と弁棒4から成り、
この弁棒はケーシング側のガイド5に支承されていて上端部には円錐部材6が設
けられている。弁体2はアクチュエータ駆動装置1によって2つの最終位置の間
で動かされる。すなわちガス交換弁は、上方の最終位置では閉じられ下方の最終
位置では開かれる。ケーシング側ガイド5と円錐部材6との間に配置されている
弁ばね8により、弁体は閉鎖位置におかれる。
【0022】
アクチュエータ駆動装置1はさらに上方の強磁性コイル巻枠10と下方の強磁
性コイル巻枠12とによって構成されており、これらはそれぞれコイル14とコ
イル16を支持している。
性コイル巻枠12とによって構成されており、これらはそれぞれコイル14とコ
イル16を支持している。
【0023】
上方のコイル巻枠10内にはシフト可能なかたちでアーマチュアシャフト17
が支承されており、これは両方のコイル14,16の間に位置するディスク状の
アーマチュア18を有している。両方のコイル巻枠10,12においてアーマチ
ュア18と向き合った端面19,20はアーマチュア18に対するストッパを成
しており、つまりはガス交換弁が開放状態または閉鎖状態にある上方と下方のガ
ス交換弁最終位置を規定している。
が支承されており、これは両方のコイル14,16の間に位置するディスク状の
アーマチュア18を有している。両方のコイル巻枠10,12においてアーマチ
ュア18と向き合った端面19,20はアーマチュア18に対するストッパを成
しており、つまりはガス交換弁が開放状態または閉鎖状態にある上方と下方のガ
ス交換弁最終位置を規定している。
【0024】
アーマチュアシャフト17とケーシング側ストッパ24との間にアクチュエータ
ばね22が張設されており、これはアーマチュア18に対し弁体2の開放位置方
向に作用を及ぼす。アーマチュア18は弁棒4の上に載置されている。コイル1
4,16が通電されていない間、図示されているようにアーマチュア18は弁ば
ね8とアクチュエータばね22によって両方の端面19と20の間の中央位置に
保持されている。
ばね22が張設されており、これはアーマチュア18に対し弁体2の開放位置方
向に作用を及ぼす。アーマチュア18は弁棒4の上に載置されている。コイル1
4,16が通電されていない間、図示されているようにアーマチュア18は弁ば
ね8とアクチュエータばね22によって両方の端面19と20の間の中央位置に
保持されている。
【0025】
両方のコイル14,16はそれぞれ駆動回路26,27により通電され、これ
らは調整回路28によって制御される。
らは調整回路28によって制御される。
【0026】
弁体2の行程を測定するため、さらにピエゾ素子30′がアクチュエータばね
支持部分に設けられている。ケーシング側ガイド5には別のピエゾ素子32′が
設けられている。両方のピエゾ素子30′,32′の出力信号は調整回路28へ
導かれ、調整回路28はそれらの出力信号を以下のようにして利用する。すなわ
ち端面19もしくは20においてコイル巻枠10または20にアーマチュア18
が当接する速度を調整して、跳ね返りがなく僅かなノイズで迅速かつ望ましい時
点で個々の最終位置へ弁を移動させることができるようにしている。
支持部分に設けられている。ケーシング側ガイド5には別のピエゾ素子32′が
設けられている。両方のピエゾ素子30′,32′の出力信号は調整回路28へ
導かれ、調整回路28はそれらの出力信号を以下のようにして利用する。すなわ
ち端面19もしくは20においてコイル巻枠10または20にアーマチュア18
が当接する速度を調整して、跳ね返りがなく僅かなノイズで迅速かつ望ましい時
点で個々の最終位置へ弁を移動させることができるようにしている。
【0027】
図3には、ドライバ回路が調整回路28とともに実例として描かれている。図
3にはコイル14のためのドライバ回路26が示されている。ドライバ回路27
も同じように構成されている。
3にはコイル14のためのドライバ回路26が示されている。ドライバ回路27
も同じように構成されている。
【0028】
図3に示されているようにコイル14は非対称のハーフブリッジにより制御さ
れる。これによればコイル14は、他方の側が給電電圧Vccにおかれているハ
イサイドFET Thと、やはり他方の側が抵抗Rを介して基準電位におかれて
いるローサイドFET Tlとの間に接続されている。コイルとハイサイドFE
T Thの接続点と基準電位との間に、ダイオードD2が順方向で接続されてい
る。また、コイル14とローサイドFET Tlの接続点と給電電圧Vccとの
間には、ダイオードD1が順方向で接続されている。さらに給電電圧Vccと基
準電位とはコンデンサCを介して接続されている。ローサイドFET Tlと基
準電位との間には抵抗Rが接続されている。
れる。これによればコイル14は、他方の側が給電電圧Vccにおかれているハ
イサイドFET Thと、やはり他方の側が抵抗Rを介して基準電位におかれて
いるローサイドFET Tlとの間に接続されている。コイルとハイサイドFE
T Thの接続点と基準電位との間に、ダイオードD2が順方向で接続されてい
る。また、コイル14とローサイドFET Tlの接続点と給電電圧Vccとの
間には、ダイオードD1が順方向で接続されている。さらに給電電圧Vccと基
準電位とはコンデンサCを介して接続されている。ローサイドFET Tlと基
準電位との間には抵抗Rが接続されている。
【0029】
ハイサイドFET Thおよび/またはローサイドFET Tlのオン/オフに
より、コイル14における電流目標値が設定される。この場合、電流実際値はロ
ーサイド分岐中の抵抗Rにおける電圧降下によって測定される。電圧降下は差動
増幅器30により取り出され、その出力値は加算器ノード31を介してフィルタ
33さらにはアナログ/ディジタルコンバータ34ならびにマイクロコントロー
ラ35へ供給される。上述の加算器ノード31にはさらに定電流源32も接続さ
れている。
より、コイル14における電流目標値が設定される。この場合、電流実際値はロ
ーサイド分岐中の抵抗Rにおける電圧降下によって測定される。電圧降下は差動
増幅器30により取り出され、その出力値は加算器ノード31を介してフィルタ
33さらにはアナログ/ディジタルコンバータ34ならびにマイクロコントロー
ラ35へ供給される。上述の加算器ノード31にはさらに定電流源32も接続さ
れている。
【0030】
さて、図2a〜図2cには、アクチュエータ駆動装置が様々な動作状態のとき
の回路26の電流の流れが示されている。ここで図3に対応する素子には同じ参
照符号が付されている。
の回路26の電流の流れが示されている。ここで図3に対応する素子には同じ参
照符号が付されている。
【0031】
図2aには、アクチュエータ駆動装置の最終位置保持期間中のコイル14の通
電状態が示されており、その位置ではガス交換弁は閉鎖されている。この場合、
電流は参照符号40の付された矢印の方向で、給電電圧源Vccから導通状態の
ハイサイドFET Thを介しコイル14およびやはり導通状態のローサイドス
イッチFT Tlを通り、さらに抵抗Rを介して基準電位に向かって流れる。図
2bにはコイルの遮断状態が示されている。この目的でハイサイドFET Th
が開かれる。この場合、ローサイドFET TlおよびダイオードD2を介して
矢印40の方向で電流が流れることにより、コイル14に蓄積されているエネル
ギーが低減される。コイルの通電をもっと迅速に終わらせる目的で、図2cに描
かれているようなかたちでドライバ回路26を結線することができる。このため
にはローサイドスイッチFET Tlも開かれる。「クランプ」と称するこの状
態によって、電流が矢印40の方向でダイオードD2とD1ならびに相応にバイ
アスされたコンデンサCを介して流れることでコイル14が放電する。コイルの
クランプにより、図2bに描かれているように単に遮断するだけよりも非常に高
速にコイル電流を遮断することができる。
電状態が示されており、その位置ではガス交換弁は閉鎖されている。この場合、
電流は参照符号40の付された矢印の方向で、給電電圧源Vccから導通状態の
ハイサイドFET Thを介しコイル14およびやはり導通状態のローサイドス
イッチFT Tlを通り、さらに抵抗Rを介して基準電位に向かって流れる。図
2bにはコイルの遮断状態が示されている。この目的でハイサイドFET Th
が開かれる。この場合、ローサイドFET TlおよびダイオードD2を介して
矢印40の方向で電流が流れることにより、コイル14に蓄積されているエネル
ギーが低減される。コイルの通電をもっと迅速に終わらせる目的で、図2cに描
かれているようなかたちでドライバ回路26を結線することができる。このため
にはローサイドスイッチFET Tlも開かれる。「クランプ」と称するこの状
態によって、電流が矢印40の方向でダイオードD2とD1ならびに相応にバイ
アスされたコンデンサCを介して流れることでコイル14が放電する。コイルの
クランプにより、図2bに描かれているように単に遮断するだけよりも非常に高
速にコイル電流を遮断することができる。
【0032】
コイル14における電流はクランプにより指数関数的に減少する。この減少は
図4の時系列では上方の特性曲線のところに描かれている。指数関数的減少の時
定数は給電電圧のレベルによって決まる。給電電圧が高くなればなるほど、コイ
ル14においていっそう迅速に電流が減少する。初期電流レベルすなわち図2a
の回路においてコイルに通電される電流によっても指数関数的減少の時定数には
作用を及ぼさないが、電流が十分に減衰するまでの持続時間には大きく作用を及
ぼし、つまりアクチュエータ部材が最終位置からリリースされるまでの期間には
強く影響を及ぼす。
図4の時系列では上方の特性曲線のところに描かれている。指数関数的減少の時
定数は給電電圧のレベルによって決まる。給電電圧が高くなればなるほど、コイ
ル14においていっそう迅速に電流が減少する。初期電流レベルすなわち図2a
の回路においてコイルに通電される電流によっても指数関数的減少の時定数には
作用を及ぼさないが、電流が十分に減衰するまでの持続時間には大きく作用を及
ぼし、つまりアクチュエータ部材が最終位置からリリースされるまでの期間には
強く影響を及ぼす。
【0033】
図4には、2つの時系列での「張り付き」ないしは「固着」の作用が示されて
いる。上方の時系列はアクチュエータ部材を保持する際のコイルの給電経過特性
を示すものであり、たとえばガス交換弁が閉じられている最終位置にアーマチュ
ア18を保持する目的でコイル14に給電する状態が示されている。X軸上には
時間tが、Y軸上には電流Iが書き込まれている。その下に位置する曲線には対
応する行程信号Hが時間軸t上に書き込まれており、この行程信号は調整回路2
8における2つの圧電素子30′、32′の出力信号から生成されたものである
。
いる。上方の時系列はアクチュエータ部材を保持する際のコイルの給電経過特性
を示すものであり、たとえばガス交換弁が閉じられている最終位置にアーマチュ
ア18を保持する目的でコイル14に給電する状態が示されている。X軸上には
時間tが、Y軸上には電流Iが書き込まれている。その下に位置する曲線には対
応する行程信号Hが時間軸t上に書き込まれており、この行程信号は調整回路2
8における2つの圧電素子30′、32′の出力信号から生成されたものである
。
【0034】
図4に示されているように、コイル14に対し時点t0 まで保持電流Im が
給電される。この場合、調整回路28によって値Imin とImax との間で
電流が生成される。時点t0 においてコイル14がクランプされる。電流Iは
時点t0 〜t1 の間で0まで減衰する。この電流レベルは図4において参照符
号I0 によって表されている。したがって時点t1 からはコイル14はもはや
給電されない。
給電される。この場合、調整回路28によって値Imin とImax との間で
電流が生成される。時点t0 においてコイル14がクランプされる。電流Iは
時点t0 〜t1 の間で0まで減衰する。この電流レベルは図4において参照符
号I0 によって表されている。したがって時点t1 からはコイル14はもはや
給電されない。
【0035】
対応する行程信号Hによって示されているように、アーマチュア18はさらに
あとの時点t2 になってはじめて最終位置Hz からリリースされる。このよう
にアーマチュア18は、コイル14のクランプが開始された時点t0 から期間
tk が経過してはじめて、行程信号Hz に対応する端面19から離れる。コイ
ル18における電流が減少する期間te の間、アーマチュア18は端面19に
とどまり続ける。つまり行程信号は値Hz のところで一定である。これは磁気
的な「張り付き」に起因するものであり、その原因はコイル電流減衰に必要とさ
れる時間にある。しかも行程信号がさらに期間tm にわたり値Hz に維持され
続けること、すなわちアーマチュア18が依然として端面19のところにとどま
り続けることも、機械的な「張り付き」の要因となっており、その原因はアクチ
ュエータ駆動装置における付加的な粘着作用に起因し、たとえば油膜や案内摩擦
によるものである。
あとの時点t2 になってはじめて最終位置Hz からリリースされる。このよう
にアーマチュア18は、コイル14のクランプが開始された時点t0 から期間
tk が経過してはじめて、行程信号Hz に対応する端面19から離れる。コイ
ル18における電流が減少する期間te の間、アーマチュア18は端面19に
とどまり続ける。つまり行程信号は値Hz のところで一定である。これは磁気
的な「張り付き」に起因するものであり、その原因はコイル電流減衰に必要とさ
れる時間にある。しかも行程信号がさらに期間tm にわたり値Hz に維持され
続けること、すなわちアーマチュア18が依然として端面19のところにとどま
り続けることも、機械的な「張り付き」の要因となっており、その原因はアクチ
ュエータ駆動装置における付加的な粘着作用に起因し、たとえば油膜や案内摩擦
によるものである。
【0036】
アーマチュアが端面19を離れると、ばね22,8の作用を受けてアーマチュ
アは他方の最終位置へ向かって移動し、コイル16により生成された磁界によっ
てそこに吸着される。「自由飛行」とも称せられるこの運動のための時間は、動
かされる質量体とばね定数の商のルートに係数2πを乗算することにより得られ
る。
アは他方の最終位置へ向かって移動し、コイル16により生成された磁界によっ
てそこに吸着される。「自由飛行」とも称せられるこの運動のための時間は、動
かされる質量体とばね定数の商のルートに係数2πを乗算することにより得られ
る。
【0037】
このような「張り付き」作用はもちろん、両方の最終位置に係わるものである
。
。
【0038】
アーマチュア18もしくはアクチュエータ部材により駆動されるガス交換弁を
まえもって決められた時点に最終位置から確実にリリースして「自由飛行」を開
始させる目的で、図5に略示されているステップをもつ方法が実行される。
まえもって決められた時点に最終位置から確実にリリースして「自由飛行」を開
始させる目的で、図5に略示されているステップをもつ方法が実行される。
【0039】
ステップS1において、給電電圧Vccならびにその時点でのコイル電流I(
t0)が測定される。このパラメータ値から電気的な固着時間te が求められ
る。これはたとえば、パラメータとして相応の固着時間の格納されている特性マ
ップを用いて行うことができる。択一的に、これを次式によって行うこともでき
る: I(t)=I(t0)・(1−exp[−t/T1]) ここでT1は指数関数的な電流減衰の時定数を表し、これは給電電圧Vccの
レベルに依存して求められ、たとえば事前に経験的に求められた表に従って取り
出すことができる。上述の式からtに従い簡単に解くことにより電流が所定の値
If まで減衰する期間を求めることができ、ここでこの所定の値においては、
この電流により引き起こされる磁気的な力がアーマチュアを中央位置に印加する
ばね22と8の合成力よりも小さい。この電流If は所定のアクチュエータ駆
動装置にとって既知であり、もしくは簡単に実験的に求めることができ、これは
アーマチュア18が最終位置からリリースされるまで電流Im をゆっくりと減
少させることによって行われる。
t0)が測定される。このパラメータ値から電気的な固着時間te が求められ
る。これはたとえば、パラメータとして相応の固着時間の格納されている特性マ
ップを用いて行うことができる。択一的に、これを次式によって行うこともでき
る: I(t)=I(t0)・(1−exp[−t/T1]) ここでT1は指数関数的な電流減衰の時定数を表し、これは給電電圧Vccの
レベルに依存して求められ、たとえば事前に経験的に求められた表に従って取り
出すことができる。上述の式からtに従い簡単に解くことにより電流が所定の値
If まで減衰する期間を求めることができ、ここでこの所定の値においては、
この電流により引き起こされる磁気的な力がアーマチュアを中央位置に印加する
ばね22と8の合成力よりも小さい。この電流If は所定のアクチュエータ駆
動装置にとって既知であり、もしくは簡単に実験的に求めることができ、これは
アーマチュア18が最終位置からリリースされるまで電流Im をゆっくりと減
少させることによって行われる。
【0040】
ステップS1およびS2に並行してステップS3において機械的な固着時間t m
が求められ、これはたとえば特性マップから取り出される。この代案となる
機械的な固着時間tm の求め方については、図6を参照しながらさらに詳しく
説明する。
機械的な固着時間tm の求め方については、図6を参照しながらさらに詳しく
説明する。
【0041】
ステップS4において固着時間te とtm が期間tk に加算される。周知
のようにステップS5において、ガス交換弁が最終位置を離れるべきスイッチン
グ時間設定tfv が決定される。
のようにステップS5において、ガス交換弁が最終位置を離れるべきスイッチン
グ時間設定tfv が決定される。
【0042】
ついでステップS6において、コイルの給電を遮断する時点すなわちコイルを
クランプする時点が求められ、これはスイッチング時間設定tsv から固着時
間tk を減算してスイッチング時点ts を得ることによって行われる。
クランプする時点が求められ、これはスイッチング時間設定tsv から固着時
間tk を減算してスイッチング時点ts を得ることによって行われる。
【0043】
このスイッチング時点ts においてコイルをクランプすれば、アクチュエー
タ駆動装置のアーマチュア18もしくはガス交換弁を所望のスイッチング時間設
定tsv において確実に最終位置からリリースし、「自由飛行」を開始させる
ことができる。
タ駆動装置のアーマチュア18もしくはガス交換弁を所望のスイッチング時間設
定tsv において確実に最終位置からリリースし、「自由飛行」を開始させる
ことができる。
【0044】
ステップS3において機械的な固着時間tm を特性マップから取り出すこと
は、この機械的な固着時間tm が固定的な値であることを意味するが、これに
対する代案として図6に示されているステップを実行することができる:まずは
じめにステップS31において、以下の適応方式のための機械的な固着時間のた
めの初期値がメモリから取り出される。これは機械的な固着時間tm のために
記憶された値または調整回路28の直前の実行時に求められた値とすることがで
きる。その後、ステップS32においてこの初期値を用いて期間tk が図5の
ステップに従い1回求められ、アクチュエータ駆動装置の制御に用いられる。そ
の際、ステップS33において同時に行程信号Hが監視され、アクチュエータ部
材すなわちアーマチュア18が最終位置から離れる時点t2 とコイルがクラン
プされた時点t0 との間の時間差が求められる。したがってアクチュエータ駆
動装置の動作時に実際に設定された期間tk が得られる。次にステップS34
において期間tk に対するこの測定値から、事前に図5による方法に従い期間
tk のために計算された値が減算される。この差は、期間tk に対して計算さ
れた値が測定された値よりも大きいのか小さいのかに従い、正であるかもしれな
いし負であるかもしれない。次にこの差が、ステップS31が前提とした機械的
な固着時間tm に対する値に加算される。そしてこの値は、ついでステップS
31の次の実行時に図6に従いこの方法を実行するために用いられ、その結果、
機械的な固着時間tm は常に適応化される。
は、この機械的な固着時間tm が固定的な値であることを意味するが、これに
対する代案として図6に示されているステップを実行することができる:まずは
じめにステップS31において、以下の適応方式のための機械的な固着時間のた
めの初期値がメモリから取り出される。これは機械的な固着時間tm のために
記憶された値または調整回路28の直前の実行時に求められた値とすることがで
きる。その後、ステップS32においてこの初期値を用いて期間tk が図5の
ステップに従い1回求められ、アクチュエータ駆動装置の制御に用いられる。そ
の際、ステップS33において同時に行程信号Hが監視され、アクチュエータ部
材すなわちアーマチュア18が最終位置から離れる時点t2 とコイルがクラン
プされた時点t0 との間の時間差が求められる。したがってアクチュエータ駆
動装置の動作時に実際に設定された期間tk が得られる。次にステップS34
において期間tk に対するこの測定値から、事前に図5による方法に従い期間
tk のために計算された値が減算される。この差は、期間tk に対して計算さ
れた値が測定された値よりも大きいのか小さいのかに従い、正であるかもしれな
いし負であるかもしれない。次にこの差が、ステップS31が前提とした機械的
な固着時間tm に対する値に加算される。そしてこの値は、ついでステップS
31の次の実行時に図6に従いこの方法を実行するために用いられ、その結果、
機械的な固着時間tm は常に適応化される。
【0045】
このような適応化によって、機械的な固着時間tm の初期値と直前の適応化
された値との差を求めることができる。この差が所定の閾値よりも大きければ、
機械系においてエラーが発生しているものと推定することができ、そのことを適
切に表示させたり記憶させたりすることができる。
された値との差を求めることができる。この差が所定の閾値よりも大きければ、
機械系においてエラーが発生しているものと推定することができ、そのことを適
切に表示させたり記憶させたりすることができる。
【0046】
また、この方法を実行する際の計算の煩雑さを低減させたいのであれば、図6
による方法の変形実施形態を使用することができる:この場合、機械的な固着時
間tm が適応されるのではなく、期間tk 全体が適応化される。このためステ
ップS31においてまずはじめに、アクチュエータ駆動装置を最初に制御するた
めに期間tk に対する初期値が取り出される。次にこの値は、ステップS32
、ステップS33ならびにステップS34において実際に生じたtk を測定す
ることにより適応化され、その結果、アクチュエータ駆動装置を制御するごとに
期間tk に対し直前に測定された値が用いられるようになる。
による方法の変形実施形態を使用することができる:この場合、機械的な固着時
間tm が適応されるのではなく、期間tk 全体が適応化される。このためステ
ップS31においてまずはじめに、アクチュエータ駆動装置を最初に制御するた
めに期間tk に対する初期値が取り出される。次にこの値は、ステップS32
、ステップS33ならびにステップS34において実際に生じたtk を測定す
ることにより適応化され、その結果、アクチュエータ駆動装置を制御するごとに
期間tk に対し直前に測定された値が用いられるようになる。
【図1】
内燃機関のガス交換弁用アクチュエータ駆動装置の断面図である。
【図2】
アクチュエータコイルのドライバ回路における電流の流れを示す図である。
【図3】
ドライバ回路を示す図である。
【図4】
コイルを流れるコイル電流の時間経過特性とアクチュエータ運動の行程信号と
を示す図である。
を示す図である。
【図5】
電気機械式アクチュエータ駆動装置制御方法の第1のフローチャートである。
【図6】
電気機械式アクチュエータ駆動装置制御方法の第2のフローチャートである。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年11月20日(2001.11.20)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】削除
Claims (7)
- 【請求項1】 電気機械式アクチュエータ駆動装置により調整部材が駆動さ
れ、該電気機械式アクチュエータ駆動装置は、調整部材の最終位置に割り当てら
れた少なくとも1つのコイルを有しており、該コイルにより調整部材が最終位置
に保持され、 該コイルの給電は、調整部材を最終位置からリリースすべき時点よりも所定の
期間(tk)だけ前に遮断される形式の、 電気機械式アクチュエータ駆動装置の制御方法において、 前記期間(tk)を、最終位置に調整部材が保持されている間のアクチュエー
タ駆動装置の給電電圧および/またはコイル電流に依存して選定することを特徴
とする、 電気機械式アクチュエータ駆動装置の制御方法。 - 【請求項2】 電気機械式アクチュエータ駆動装置により調整部材が駆動さ
れ、該電気機械式アクチュエータ駆動装置は、調整部材の最終位置に割り当てら
れた少なくとも1つのコイルを有しており、該コイルにより調整部材が最終位置
に保持され、 該コイルの給電は、調整部材を最終位置からリリースすべき時点よりも所定の
期間(tk)だけ前に遮断される形式の、 電気機械式アクチュエータ駆動装置の制御方法において、 コイル電流の遮断と調整部材のリリースとの間の時間を測定し、該測定から前
記期間(tk)を求めることを特徴とする、 電気機械式アクチュエータ駆動装置の制御方法。 - 【請求項3】 前記時間の測定にあたり、アクチュエータ部材の位置を表す
アクチュエータ行程信号を評価する、請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記期間(tk)が閾値を超えたときエラーであると診断す
る、請求項2または3記載の方法。 - 【請求項5】 前記期間(tk)を2つの部分期間から合成し、第1の部分
期間だけをコイル電流および/または給電電圧に依存して選定する、請求項1記
載の方法。 - 【請求項6】 前記第2の部分期間を一定に選定する、請求項5記載の方法
。 - 【請求項7】 前記第2の部分期間を請求項2に従い期間(tk)を求める
ことにより適応化する、請求項5記載の方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944520 | 1999-09-16 | ||
DE19944520.6 | 1999-09-16 | ||
PCT/DE2000/003113 WO2001020140A1 (de) | 1999-09-16 | 2000-09-07 | Verfahren zum steuern eines elektromechanischen stellantriebes |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003509853A true JP2003509853A (ja) | 2003-03-11 |
Family
ID=7922311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001523492A Withdrawn JP2003509853A (ja) | 1999-09-16 | 2000-09-07 | 電気機械式アクチュエータ駆動装置の制御方法 |
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---|---|
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JP2007027465A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Aisin Seiki Co Ltd | リニアソレノイドの駆動回路 |
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JP2022147345A (ja) * | 2021-03-23 | 2022-10-06 | シンフォニアマイクロテック株式会社 | ソレノイド |
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---|---|---|---|---|
GB0200030D0 (en) | 2002-01-02 | 2002-02-13 | Bae Systems Plc | A switching circuit and a method of operation thereof |
GB0200024D0 (en) | 2002-01-02 | 2002-02-13 | Bae Systems Plc | A switching circuit and a method of operation thereof |
GB0200027D0 (en) * | 2002-01-02 | 2002-02-13 | Bae Systems Plc | Improvements relating to operation of a current controller |
JP2007071186A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Toyota Motor Corp | 電磁駆動弁 |
JP4311392B2 (ja) * | 2005-10-05 | 2009-08-12 | トヨタ自動車株式会社 | 電磁駆動式動弁機構の制御装置 |
DE102008024086A1 (de) | 2008-05-17 | 2009-11-19 | Daimler Ag | Ventiltriebvorrichtung |
DE102009032521B4 (de) * | 2009-07-10 | 2016-03-31 | Continental Automotive Gmbh | Bestimmung des Schließzeitpunkts eines Kraftstoffeinspritzventils basierend auf einer Auswertung der Ansteuerspannung |
DE102009028048A1 (de) * | 2009-07-28 | 2011-02-03 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils, insbesondere Einspritzventils einer Kraftstoffeinspritzanlage |
US9301460B2 (en) * | 2011-02-25 | 2016-04-05 | The Toro Company | Irrigation controller with weather station |
RU2486656C1 (ru) * | 2012-02-20 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Способ управления двухкатушечным электромагнитным двигателем возвратно-поступательного движения |
DE102017008944A1 (de) * | 2017-09-23 | 2019-03-28 | Hydac Accessories Gmbh | Adaptervorrichtung nebst Verfahren zur Regelung eines Steuerstromes |
US11105291B1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-08-31 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for unsticking engine poppet valves |
CN114562350B (zh) * | 2021-03-09 | 2023-05-23 | 长城汽车股份有限公司 | 基于可变气门升程机构的控制方法及电子设备 |
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US4974622A (en) * | 1990-01-23 | 1990-12-04 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Self compensation for duty cycle control |
DE4319918A1 (de) * | 1993-06-16 | 1994-12-22 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Verfahren zum Ansteuern eines Elektromagneten |
DE4434684A1 (de) * | 1994-09-28 | 1996-04-04 | Fev Motorentech Gmbh & Co Kg | Verfahren zur Steuerung der Ankerbewegung einer elektromagnetischen Schaltanordnung |
JP3683300B2 (ja) | 1995-01-27 | 2005-08-17 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
DE19518056B4 (de) | 1995-05-17 | 2005-04-07 | Fev Motorentechnik Gmbh | Einrichtung zur Steuerung der Ankerbewegung einer elektromagnetischen Schaltanordnung und Verfahren zur Ansteuerung |
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DE29712502U1 (de) | 1997-07-15 | 1997-09-18 | FEV Motorentechnik GmbH & Co. KG, 52078 Aachen | Elektromagnetischer Aktuator mit Gehäuse |
-
2000
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- 2000-09-07 JP JP2001523492A patent/JP2003509853A/ja not_active Withdrawn
- 2000-09-07 WO PCT/DE2000/003113 patent/WO2001020140A1/de active IP Right Grant
- 2000-09-07 EP EP00974307A patent/EP1212519B1/de not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-03-18 US US10/100,578 patent/US6661636B2/en not_active Expired - Fee Related
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