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DE102007037296B3 - Electrically movable actuator's position controlling method for internal combustion engine of motor vehicle, involves developing controller to enable actuator for performing controlled periodic transfer movement at target position value - Google Patents

Electrically movable actuator's position controlling method for internal combustion engine of motor vehicle, involves developing controller to enable actuator for performing controlled periodic transfer movement at target position value Download PDF

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DE102007037296B3
DE102007037296B3 DE200710037296 DE102007037296A DE102007037296B3 DE 102007037296 B3 DE102007037296 B3 DE 102007037296B3 DE 200710037296 DE200710037296 DE 200710037296 DE 102007037296 A DE102007037296 A DE 102007037296A DE 102007037296 B3 DE102007037296 B3 DE 102007037296B3
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DE
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internal combustion
combustion engine
controller
additional signal
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DE200710037296
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German (de)
Inventor
Christoph FÖRSTER
Matthias Wiese
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Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Publication date
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

The method involves determining a difference of an actual position value (IW) and a target position value (SW) of an electrically movable actuator (A). An auxiliary signal (ZS) is formed in such a manner that a controller provides an output variable (RAG) in a form of control signal (SS) to the actuator based on the difference and the auxiliary signal. The controller is developed in such a manner that the actuator performs a temporally controlled periodic transfer movement at the target position value, where the transfer movement represents periodic vibration at the target position value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Position eines elektrisch bewegbaren Aktuators für eine Brennkraftmaschine sowie eine Reglervorrichtung welche derart ausgebildet ist, dass sie das Verfahren ausführen kann.The The invention relates to a method for controlling the position of a electrically movable actuator for an internal combustion engine as well a regulator device which is designed such that it Perform the procedure can.

Moderne Brennkraftmaschinen verfügen über eine große Anzahl elektrisch bewegbarer Aktuatoren. Dazu zählen unter anderem elektromagnetische, piezoelektrische und elektromechanische Aktuatoren für Ventile zur Steuerung und Dosierung von Flüssigkeits- oder Gasströmen. Als Beispiele wären hier Einlass- und Auslassventile, Einspritzventile für den Kraftstoff, Tankentlüftungsventile, Abgasrückführventile, Drosselklappen und Mengen- bzw. Drucksteuerventile für die Hochdruckeinspritzung zu nennen. Je nach Anwendung muss der Aktuator sehr schnell und, hinsichtlich der Lage, äußerst präzise gesteuert werden. Häufig sind auch nur sehr kleine Verstellwege zu realisieren. Jedoch kann bei den Aktuatoren eine Haftreibung auftreten, die ein schnelles Verstellen um kleine Stellwege erschwert, da zum Losbrechen des Aktuators ein erhöhtes Maß an Anregungsenergie erforderlich ist. Wird dem Aktuator jedoch ein Übermaß an elektrischer Energie zugeführt, kann es zu einem Überschwingen des Aktuators über die eigentliche Sollposition kommen. Dieses Verhalten ist jedoch bei einer zeitkritischen und hochpräzisen Positionsregelung unerwünscht.modern Internal combustion engines have one size Number of electrically movable actuators. These include, but are not limited to, electromagnetic, piezoelectric and electromechanical actuators for valves for controlling and metering liquid or gas streams. When Examples would be here Intake and exhaust valves, Injectors for the Fuel, tank ventilation valves, Exhaust gas recirculation valves, Throttle valves and quantity or pressure control valves for high-pressure injection to call. Depending on the application, the actuator must be very fast and, in terms of location, extremely precisely controlled become. Often Even very small adjustment paths can be realized. However, you can with the actuators a static friction occur, which is a quick adjustment makes it difficult to small travel paths, as to break the actuator increased Measure Excitation energy is required. However, the actuator is an excess of electrical Supplied with energy, it can overshoot of the actuator over the actual nominal position come. This behavior is, however undesirable in a time-critical and high-precision position control.

Aus DE 197 39 827 B4 und DE 691 23 829 T2 sind Regelungsverfahren für elektrische Stellglieder bekannt, bei denen zur Kompensation von Haftreibung ein Zusatzsignal dem Reglerausgang zugeführt wird.Out DE 197 39 827 B4 and DE 691 23 829 T2 Control methods for electric actuators are known in which an additional signal is supplied to the controller output to compensate for static friction.

Nachteilig an diesen Verfahren ist jedoch, dass Veränderungen im Stellverhalten des Stellgliedes, beispielsweise bedingt durch Temperatureinflüsse, vom Regler unberücksichtigt bleiben.adversely However, in these procedures is that changes in the positioning behavior of the actuator, for example due to temperature influences, from Regulator disregarded stay.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Position eines elektrisch bewegbaren Aktuators für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, welche eine höhere Präzision bei der Positionsregelung erlauben.It is therefore the object of the present invention, a method and a device for controlling the position of an electric movable actuator for to provide an internal combustion engine, which a higher precision at allow the position control.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Reglervorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.These The object is achieved by the method and the regulator device according to the independent claims. The dependent claims show advantageous embodiments of the invention.

Bei einem Regelverfahren für einen elektrisch bewegbaren Aktuator gemäß dem Anspruch 1 wird ein Positions-Istwert gemessen, welcher repräsentativ ist für die tatsächliche Position des Aktuators, und ein Positions-Sollwert für den Aktuator ermittelt. Ferner wird eine Differenz aus dem Positions-Istwert und dem Positions-Sollwert ermittelt und der Differenz ein Zusatzsignal in Form einer periodischen Schwingung aufgeprägt. Dem Regler wird die mit dem Zusatzsignal überlagerte Differenz als Reglereingangsgröße zugeführt. Das Zusatzsignal ist derart ausgebildet, dass der Regler basierend auf der Reglerabweichung und dem Zusatzsignal eine Reglerausgangsgröße in Form eines Stellsignals für den Aktuator bildet, welches so geartet ist, dass der Aktuator eine geregelte, zeitlich wiederkehrende Abweichbewegung vom Positions-Sollwert vollführt.at a control method for an electrically movable actuator according to claim 1 is an actual position value measured, which is representative is for the actual Position of the actuator, and a position setpoint for the actuator determined. Furthermore, a difference between the position actual value and the position reference value determined and the difference an additional signal in the form of a periodic Vibration imparted. The controller is the difference superimposed with the additional signal supplied as a controller input variable. The Additional signal is designed such that the controller based on the controller deviation and the additional signal a controller output in the form an actuating signal for forms the actuator, which is such that the actuator a Regulated, recurring deviation movement from the position setpoint performs.

Durch die geregelte Abweichbewegung des Aktuators wird ein Anhaften des Aktuators aufgrund von Haftreibung sicher vermieden, wodurch eine neue Sollposition auch bei sehr kleinen Verstellwegen deutlich schneller und vor allem präziser eingestellt werden kann. Da ein erhöhter Energieeintrag zum anfänglichen „Losbrechen" (Überwindung der Haftreibung) des Aktuators nicht mehr notwendig ist, kann ein Überschwingen des Aktuators verhindert werden. Erfindungsgemäß wird das Zusatzsignal dem Regler als Reglereingangsgröße zugeführt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die von dem Aktuator durchgeführte Abweichbewegung geregelt abläuft. Im Unterschied zu einer Ausführung, bei der ein derartiges Zusatzsignal einer Reglerausgangsgröße aufgeschlagen wird, wirkt das Zusatzsignal hier nicht als Störgröße, sondern quasi als zusätzlicher Sollwert. Dadurch kann ein ungewünschtes Reglerverhalten vermieden werden. Durch die geregelte Abweichbewegung ergibt sich ferner der Vorteil, dass Störgrößen, welche einen Einfluss auf das Aktuatorverhalten haben (wie beispielsweise Temperaturänderungen oder altersbedingte Schwergängigkeit) automatisch ausgeregelt werden. Die vom Aktuator vollführten Abweichbewegungen laufen daher unabhängig von derartigen äußeren Einflüssen im Wesentlichen immer gleich ab. Dadurch ergibt sich eine größere Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit des Aktuators.By the controlled deviation movement of the actuator will be an adhesion of the Actuator safely avoided due to stiction, creating a new Target position much faster even with very small adjustment paths and above all, more precise can be adjusted. Since an increased energy input to the initial "break" (overcoming the static friction) of the actuator is no longer necessary, can overshoot of the actuator can be prevented. According to the additional signal is the Controller supplied as a controller input. This brings the advantage with it, that carried out by the actuator deviation movement is regulated. Unlike an execution, in the pitched such an additional signal of a controller output is, the additional signal acts here not as a disturbance, but more or less as an additional Setpoint. This can be an undesirable Controller behavior can be avoided. Due to the controlled deviation movement There is also the advantage that disturbance variables which have an influence on the actuator behavior (such as temperature changes or age-related binding) be automatically corrected. The deviations made by the actuator therefore run independently from such external influences in the Essentially always the same. This results in greater reliability and operational safety of the actuator.

In der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 ist das Zusatzsignal derart ausgebildet, dass die Abweichbewegung eine periodische Schwingung um den Positions-Sollwert darstellt.In The embodiment of the method according to claim 2 is the additional signal formed such that the deviation movement is a periodic oscillation represents the position setpoint.

Durch die kontinuierliche, periodische Schwingung um den Positions-Sollwert wird sichergestellt, dass der Aktuator mit sehr kleiner Amplitude um den eigentlichen Positions-Sollwert schwingt und somit ständig in Bewegung ist. Durch diese ständige Bewegung wird ein Anhaften des Aktuators an der Sollposition sicher vermieden. Handelt es sich bei dem Aktuator um ein Ventil zur Dosierung von Fluidströmen, kann eine Beeinflussung der zu dosierenden Fluidmenge dadurch minimiert werden, dass die Abweichbewegung mit sehr geringer Amplitude und entsprechend hoher Frequenz durchgeführt wird.By the continuous, periodic oscillation around the position setpoint ensures that the actuator with very small amplitude order the actual position setpoint oscillates and thus constantly in Movement is. Through this constant movement Adhesion of the actuator is reliably avoided at the desired position. If the actuator is a metering valve Fluid streams, can be minimized influencing the amount of fluid to be dosed be that deviation motion with very low amplitude and accordingly high frequency performed becomes.

Inder Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 weist die Reglerausgangsgröße die Form eines pulsweiten-modulierten Stellsignals auf, wobei die Abweichbewegung durch entsprechende Variation des Tastgrads (duty cycle) bewirkt wird.In the Design of the method according to claim 3, the controller output variable in the form of a pulse width-modulated actuating signal, wherein the deviation movement caused by corresponding variation of the duty cycle becomes.

Insbesondere elektromagnetische oder elektromechanische Aktuatoren lassen sich mittels eines pulsweiten-modulierten Regelsignals auf einfache Weise regeln. Die zeitlich wiederkehrende Abweichbewegung wird bei dieser Ausgestaltung durch eine dem pulsweiten-modulierten Grundsignal übergelagerte Schwingung erzeugt, wodurch sich eine Variation des Tastgrads ergibt.Especially Electromagnetic or electromechanical actuators can be by means of a pulse-width-modulated control signal in a simple manner regulate. The time-recurring deviation movement is at this Embodiment by a pulse width-modulated fundamental signal superimposed Generates vibration, resulting in a variation of the duty cycle.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 kann das Zuatzsignal rechteck-, dreieck-, oder sinusförmig sein. Durch die verschiedenen Signalformen ergibt sich eine höhere Flexibilität, wodurch sich die Signalform an unterschiedliche Gegebenheiten und Ausführungsformen des Aktuators anpassen lässt.According to one Embodiment of the method according to claim 4, the additional signal rectangular, triangular, or sinusoidal be. The different signal forms result in a higher flexibility, which the signal shape to different circumstances and embodiments of the actuator can be adjusted.

Eine Reglervorrichtung gemäß dem Anspruch 5 ist derart ausgebildet, dass sie das Verfahren gemäß dem Anspruch 1 ausführen kann. Bezüglich der Vorteile wird auf die Ausführungen zum Anspruch 1 verwiesen. Diese gelten hier analog.A Regulator device according to the claim FIG. 5 is designed to implement the method according to the claim 1 can. In terms of the benefits will be on the designs refer to claim 1. These apply analogously here.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.in the Below, the invention will be described with reference to an embodiment with reference to the attached Figures closer explained.

In den Figuren sind:In the figures are:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine; 1 a schematic representation of an internal combustion engine;

2 eine schematische Darstellung eines Ventils; 2 a schematic representation of a valve;

3 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Reglervorrichtung. 3 a schematic representation of the structure of a regulator device.

In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 schematisch dargestellt. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist die Darstellung vereinfacht ausgeführt.In 1 is an internal combustion engine 1 shown schematically. For reasons of clarity, the representation is simplified.

Die Brennkraftmaschine 1 umfasst mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 auf und ab bewegbaren Kolben 3.The internal combustion engine 1 includes at least one cylinder 2 and one in the cylinder 2 reciprocating pistons 3 ,

Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner einen Ansaugtrakt, in dem stromabwärts einer Ansaugöffnung 4 ein Luftmassensensor 5, eine Drosselklappe 6 sowie ein Saugrohr 7 angeordnet sind. Der Ansaugtrakt mündet in einem durch den Zylinder 2 und den Kolben 3 begrenzten Brennraum 30. Die zur Verbrennung nötige Frischluft wird über den Ansaugtrakt in den Brennraum 30 eingeleitet, wobei die Frischluftzufuhr durch Öffnen und Schließen eines steuerbaren Einlassventils 8 gesteuert wird.The internal combustion engine 1 further includes an intake passage in the downstream of a suction port 4 an air mass sensor 5 , a throttle 6 and a suction tube 7 are arranged. The intake tract opens into a through the cylinder 2 and the piston 3 limited combustion chamber 30 , The fresh air needed for combustion is transferred via the intake tract into the combustion chamber 30 initiated, wherein the fresh air supply by opening and closing a controllable inlet valve 8th is controlled.

Bei der hier dargestellten Brennkraftmaschine 1 handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei der der für die Verbrennung nötige Kraftstoff über ein Einspritzventil 9 unmittelbar in den Brennraum 30 eingespritzt wird. Bei dem Einspritzventil 9 handelt es sich beispielsweise um ein elektromagnetisches, piezoelektrisches oder elektromechanisches Einspritzventil. Zur Auslösung der Verbrennung dient eine ebenfalls in den Brennraum 30 ragende Zündkerze 10. Die Verbrennungsabgase werden über ein steuerbares Auslassventil 11 in einen Abgastrakt der Brennkraftmaschine 1 abgeführt und mittels eines dort angeordneten Abgaskatalysators 12 gereinigt. Bei dem Einlassventil 8 und dem Auslassventil 11 handelt es sich um elektromagnetisch oder piezoelektrisch betätigte Ventile, deren Hub und Steuerzeiten individuell einstellbar sind.In the internal combustion engine shown here 1 it is an internal combustion engine 1 with direct fuel injection, in which the fuel required for combustion via an injection valve 9 directly into the combustion chamber 30 is injected. At the injection valve 9 For example, it is an electromagnetic, piezoelectric or electromechanical injection valve. To trigger the combustion, one also serves in the combustion chamber 30 protruding spark plug 10 , The combustion gases are via a controllable exhaust valve 11 in an exhaust tract of the internal combustion engine 1 discharged and by means of an arranged there exhaust gas catalyst 12 cleaned. At the inlet valve 8th and the exhaust valve 11 These are electromagnetically or piezoelectrically actuated valves whose stroke and timing are individually adjustable.

Die Kraftübertragung an einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) geschieht über eine mit dem Kolben 3 gekoppelte Kurbelwelle 13. Die Brennkraftmaschine 1 verfügt ferner über einen Kühlmitteltemperatursensor 14, einen Drehzahlsensor 15 zur Erfassung der Drehzahl der Kurbelwelle 13 sowie einen Lambda-Sensor 16 zur Messung der Abgaszusammensetzung.The power transmission to a drive train of a motor vehicle (not shown) via a with the piston 3 coupled crankshaft 13 , The internal combustion engine 1 also has a coolant temperature sensor 14 , a speed sensor 15 for detecting the rotational speed of the crankshaft 13 and a lambda sensor 16 for measuring the exhaust gas composition.

Der Brennkraftmaschine 1 sind weiterhin ein Kraftstofftank 17 sowie eine darin angeordnete Kraftstoffpumpe 18 zugeordnet. Der Kraftstoff wird mittels der Kraftstoffpumpe 18 über eine Versorgungsleitung 19 einem Druckspeicher 20 zugeführt. Dabei handelt es sich um einen gemeinsamen Druckspeicher 20, von dem aus die Einspritzventile 9 für mehrere Zylinder 2 mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt werden. In der Versorgungsleitung 19 ist ferner eine Hochdruckpumpe 22 mit einem zugeordneten Mengensteuerventil 21 vorgesehen. Die Hochdruckpumpe 22 dient dazu, den durch die Kraftstoffpumpe 18 mit relativ niedrigem Druck (ca. 3–6 Bar) geförderten Kraftstoff dem Druckspeicher 20 mit hohem Druck zuzuführen (typischerweise bis zu 150–200 bar). Die Hochdruckpumpe 22 wird dabei durch entsprechende Koppelung mit der Kurbelwelle 13 angetrieben. Das elektrisch steuerbare Mengensteuerventil 21 dient dazu, den der Hochdruckpumpe 22 saugseitig zugeführten Kraftstoffmengenstrom zum Zwecke der Druckregelung im Druckspeicher 20 einzustellen. Dem gleichen Zweck dient ein. Drucksteuerventil 23, über weiches der in dem Druckspeicher 20 befindliche Kraftstoff über eine Rückflussleitung 24 in die Versorgungsleitung 19 bzw. den Kraftstofftank 17 zurückfließen kann. Zur Überwachung des Drucks im Druckspeicher 20 ist ein Drucksensor 25 vorgesehen.The internal combustion engine 1 continue to be a fuel tank 17 and a fuel pump disposed therein 18 assigned. The fuel is using the fuel pump 18 via a supply line 19 a pressure accumulator 20 fed. This is a common accumulator 20 , from which the injection valves 9 for several cylinders 2 be supplied with pressurized fuel. In the supply line 19 is also a high pressure pump 22 with an associated quantity control valve 21 intended. The high pressure pump 22 Serves through the fuel pump 18 with relatively low pressure (about 3-6 bar) pumped fuel the pressure accumulator 20 at high pressure (typically up to 150-200 bar). The high pressure pump 22 is doing this by appropriate coupling with the crankshaft 13 driven. The electrically controllable quantity control valve 21 serves to that of the high-pressure pump 22 on the intake side supplied fuel flow for the purpose of pressure control in the accumulator 20 adjust. The same purpose is served. Pressure control valve 23 , about soft in the accumulator 20 located fuel via a return line 24 into the supply line 19 or the fuel tank 17 can flow back. To monitor the pressure in the accumulator 20 is a pressure sensor 25 intended.

Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Reglervorrichtung 26 zugeordnet, welche über Signal- und Datenleitungen mit allen Aktuatoren und Sensoren verbunden ist. In der Reglervorrichtung 26 sind kennfeldbasierte Motorsteuerungsfunktionen (KF1 bis KF5) softwaremäßig implementiert. Basierend auf den Messwerten der Sensoren und den kennfeldbasierten Motorsteuerungsfunktionen werden Steuersignale an die Aktuatoren der Brennkraftmaschine 1 ausgesendet. So ist die Reglervorrichtung 26 über Daten- und Signalleitungen mit der Kraftstoffpumpe 18, dem Mengensteuerventil 21, dem Drucksteuerventil 23, dem Drucksensor 25, dem Luftmassensensor 5, der Drosselklappe 6, der Zündkerze 10, dem Einspritzventil 9, dem Einlassventil 8, dem Auslassventil 11, dem Kühlmitteltemperatursensor 14, dem Drehzahlsensor 15 und dem Lambda-Sensor 16 gekoppelt.The internal combustion engine 1 is a regulator device 26 assigned, which is connected via signal and data lines with all actuators and sensors. In the regulator device 26 Map-based engine control functions (KF1 to KF5) are implemented by software. Based on the measured values of the sensors and the map-based engine control functions, control signals are sent to the actuators of the internal combustion engine 1 sent out. So is the regulator device 26 via data and signal lines with the fuel pump 18 , the quantity control valve 21 , the pressure control valve 23 , the pressure sensor 25 , the air mass sensor 5 , the throttle 6 , the spark plug 10 , the injector 9 , the inlet valve 8th , the exhaust valve 11 , the coolant temperature sensor 14 , the speed sensor 15 and the lambda sensor 16 coupled.

In 2 ist der prinzipielle Aufbau eines elektrisch betätigten Ventils 50 zur Dosierung eines Fluidstroms schematisch dargestellt. Bei dem Fluid kann es sich um Gase oder Flüssigkeiten handeln. In einem Gehäuse 40 des Ventils 50 ist eine Austrittsöffnung 41 ausgebildet, welche von einer beweglichen Schieber 42, hier in Form einer Ventilnadel, wahlweise geöffnet oder verschlossen werden kann. Die Austrittsöffnung 41 ist über einen Fluidkanal 43 mit einem Fluidreservoir bzw. einer Fluidquelle 50 verbunden. Im geöffneten Zustand kann daher das Fluid über die Austrittöffnung 41 austreten. Im geschlossenen Zustand ist der Fluidfluss unterbrochen.In 2 is the basic structure of an electrically operated valve 50 shown schematically for metering a fluid flow. The fluid may be gases or liquids. In a housing 40 of the valve 50 is an exit opening 41 formed, which by a movable slide 42 , here in the form of a valve needle, can optionally be opened or closed. The outlet opening 41 is via a fluid channel 43 with a fluid reservoir or a fluid source 50 connected. In the open state, therefore, the fluid can through the outlet opening 41 escape. When closed, the fluid flow is interrupted.

Der Schieber 42 ist mit einer Rückstellfeder 44 gekoppelt, welche den Schieber 42 in die Verschlussstellung drängt. Der Schaft des Schiebers 42 weist magnetisches Material auf. Zur Bewegung des Schiebers 42 ist ein stromdurchflossenes Spulenpaket 45 vorgesehen. Das Spulenpaket 45 ist mit einer (nicht dargestellten) Stromversorgung und der Reglervorrichtung 26 (siehe 1) verbunden. Durch entsprechende Bestromung des Spulenpakets 45 kann der Schieber 42 aufgrund der auftretenden elektro-magnetischen Kräfte bewegt werden. Der Öffnungsgrad bzw. der effektive Öffnungsquerschnitt des Ventils 50 kann durch die Größe des Erregerstroms für das Spulenpaket 45 eingestellt werden. Somit stellt die Höhe des Erregerstroms ein Maß für die Position des Schiebers 42 dar. Das Spulenpaket 45 und der Schieber 42 bilden den Aktuator des Ventils 50.The slider 42 is with a return spring 44 coupled, which the slider 42 pushes into the closed position. The shaft of the slider 42 has magnetic material. To move the slider 42 is a current-carrying coil package 45 intended. The coil package 45 is with a (not shown) power supply and the regulator device 26 (please refer 1 ) connected. By appropriate energization of the coil package 45 can the slider 42 be moved due to the occurring electro-magnetic forces. The degree of opening or the effective opening cross section of the valve 50 may be due to the size of the exciter current for the coil package 45 be set. Thus, the height of the excitation current provides a measure of the position of the slider 42 dar. The coil package 45 and the slider 42 form the actuator of the valve 50 ,

Das Ventil 50 ist als Stellglied in einen Regelkreis eingebunden. Ein Regelkreis zur Regelung eines derartigen elektrisch betriebenen Aktuators A ist schematisch in 3 dargestellt. Mittels des Regelkreises soll die Position des Aktuators A, hier der Öffnungshub des Schiebers 41, auf einen vorgegebenen Sollwert SW geregelt werden. Dazu wird der Istwert IW der Regelgröße, hier der dem Aktuator A zugeführte Erregerstrom, gemessen und der Reglervorrichtung 26 zugeführt. Die aktuelle Position des Aktuators A kann jedoch alternativ mittels eines geeigneten Positionssensors (nicht dargestellt) ermittelt werden. Aus dem von der Reglervorrichtung 26 gelieferten Sollwert SW und dem Istwert IW für die Regelgröße wird die Differenz gebildet und als sogenannte Regelabweichung RA einem in der Reglervorrichtung implementier ten Regler R zugeführt. Dem Signal der Regelabweichung wird zuvor ein Zusatzsignal ZS aufgeprägt. Das Signal der Regelabweichung und das überlagerte Zusatzsignal ZS werden dem Regler als sogenannte Reglereingangsgrößen REG zugeführt.The valve 50 is integrated as an actuator in a control loop. A control circuit for controlling such an electrically operated actuator A is shown schematically in FIG 3 shown. By means of the control loop, the position of the actuator A, here the opening stroke of the slider 41 , be controlled to a predetermined setpoint SW. For this purpose, the actual value IW of the control variable, here the excitation current supplied to the actuator A, measured and the regulator device 26 fed. However, the current position of the actuator A can alternatively be determined by means of a suitable position sensor (not shown). From the regulator device 26 supplied setpoint SW and the actual value IW for the controlled variable, the difference is formed and fed as a so-called control deviation RA a th implement in the regulator device th controller R. The signal of the deviation is previously impressed on an additional signal ZS. The signal of the control deviation and the superimposed additional signal ZS are fed to the controller as so-called regulator input variables REG.

Basierend auf der Reglereingangsgröße REG bildet der Regler R eine Reglerausgangsgröße RAG, welche dem Aktuator A in Form eines Stellsignals SS zugeführt wird. Durch die Aufprägung des Zusatzsignals ZS ist das vom Regler R generierte Stellsignal SS für den Aktuator A dergestalt, dass dieser zeitlich wiederkehrende Abweichbewegungen um den vorgegebenen Sollwert SW vollführt. Dabei kann es sich beispielsweise um eine periodische, hochfrequente Schwingung um den Sollwert SW handeln. Zu diesem Zweck kann das Zusatzsignal ZS eine periodische Dreieck-, Rechteck- oder Sinusschwingung darstellen. Die Amplituden dieser Schwingung sind im Vergleich zu den Stellhüben des Aktuators A sehr gering und die Frequenz derart hoch bemessen, dass beispielsweise bei dem Ventil 50 praktisch kein Effekt auf die zuzumessende Fluidmenge bemerkbar ist.Based on the regulator input variable REG, the regulator R forms a regulator output variable RAG, which is supplied to the actuator A in the form of a control signal SS. Due to the imprinting of the additional signal ZS, the control signal SS generated by the controller R for the actuator A is such that it performs time-recurring deviating movements by the predetermined desired value SW. This may, for example, be a periodic, high-frequency oscillation around the setpoint SW. For this purpose, the additional signal ZS can represent a periodic triangular, rectangular or sinusoidal oscillation. The amplitudes of this vibration are very low compared to the setting strokes of the actuator A and the frequency is so high that, for example, in the valve 50 practically no effect on the amount of fluid to be measured is noticeable.

Durch diese Abweichbewegungen wird ein Anhaften des Aktuators in der Sollposition wirksam verhindert. Bei einem Wechsel der Position bzw. der Stellung des Aktuators A ist es daher auch nicht mehr notwendig, mittels eines erhöhten Energieeintrags, beispielsweise mittels einer erhöhten Erregerstromstärke, den Aktuator A aus der alten Sollposition loszubrechen. Dadurch kann ein Überschwingen des Aktuators A verhindert und eine neue Sollposition mit hoher Geschwindigkeit und Präzision eingestellt werden.By These deviations will be an adhesion of the actuator in the desired position effectively prevented. When changing position or position of the actuator A, it is therefore no longer necessary, by means of one raised Energy input, for example by means of an increased excitation current, the Release actuator A from the old target position. This can an overshoot of the actuator A prevents and a new target position with high Speed and precision be set.

Das oben beschriebene Regelverfahren für den Aktuator A und die zugehörige Reglervorrichtung 26 bieten den Vorteil, dass der Aktuator A eine geregelte, zeitlich wiederkehrende Abweichbewegung um den Sollwert SW vollführt. Dies wird dadurch erreicht, dass das Zusatzsignal ZS dem Regler R als Reglereingangsgröße REG zugeführt wird. Dies bietet den Vorteil, dass äußere Störeinflüsse, welche die Abweichbewegung des Aktuators A beeinflussen, wie beispielsweise Temperaturschwan kungen oder altersbedingte Schwergängigkeit automatisch bei der Bemessung des Stellsignals berücksichtigt werden.The control method described above for the actuator A and the associated regulator device 26 offer the advantage that the actuator A performs a controlled, time-recurring deviation movement about the setpoint SW. This is achieved in that the additional signal ZS is supplied to the regulator R as a regulator input variable REG. This offers the advantage that external disturbances which influence the deviation movement of the actuator A, such as Temperaturschwan fluctuations or age-related stiffness automatically be taken into account in the design of the control signal.

Das oben beschriebene Verfahren eignet sich allgemein für Aktuatoren, deren Position erfassbar ist und welche als Stellglied in einem Regelkreis eingebunden sind. Im Bereich der Kraftfahrzeuge bzw. der Brennkraftmaschinen wären als Anwendungsbeispiele insbesondere Volumenstromregelventile zur Druckregelung im Kraftstoffdruckspeicher und Tankentlüftungsventile zu nennen. Prinzipiell ist die Erfindung jedoch auch auf elektrische Aktuatoren anderer Komponenten, wie beispielsweise die von Abgasrückführventilen, Drosselklappen, Drallklappen, Einspritzventilen, Einlass- und Auslassventilen anwendbar.The method described above is suitable in general for actuators whose position can be detected and which are integrated as an actuator in a control loop. In the field of motor vehicles or internal combustion engines, examples of application examples would be volumetric flow control valves for regulating pressure in the fuel pressure accumulator and tank venting valves. In principle, however, the invention is also applicable to electric actuators of other components, such as those of exhaust gas recirculation valves, throttle valves, swirl valves, injectors, intake and exhaust valves.

Claims (5)

Verfahren zur Regelung der Position eines elektrisch bewegbaren Aktuators (A) für eine Brennkraftmaschine (1), wobei – ein Positions-Istwert (IW) gemessen wird, welcher repräsentativ ist für die tatsächliche Position des Aktuators (A), – ein Positions-Sollwert (SW) für den Aktuator (A) ermittelt wird, – eine Differenz (RA) aus dem Positions-Istwert (IW) und dem Positions-Sollwert (SW) ermittelt wird, – der Differenz (RA) ein Zusatzsignal (ZS) in Form einer periodischen Schwingung aufgeprägt wird, – dem Regler (R) die mit dem Zusatzsignal (ZS) überlagerte Differenz (RA) als Reglereingangsgröße (REG) zugeführt wird, und wobei – das Zusatzsignal (ZS) derart ausgebildet ist, dass der Regler (R) basierend auf der Differenz (RA) und dem Zu satzsignal (ZS) eine Reglerausgangsgröße (RAG) in Form eines Stellsignals (SS) für den Aktuator (A) bildet, welches so geartet ist, dass der Aktuator (A) eine geregelte, zeitlich wiederkehrende Abweichbewegung vom Positions-Sollwert (SW) vollführt.Method for regulating the position of an electrically movable actuator (A) for an internal combustion engine ( 1 ), wherein - an actual position value (IW) is measured, which is representative of the actual position of the actuator (A), - a position set value (SW) for the actuator (A) is determined, - a difference (RA) from the position actual value (IW) and the position setpoint (SW) is determined, - the difference (RA) an additional signal (ZS) is impressed in the form of a periodic oscillation, - the controller (R) with the additional signal (ZS ) superimposed difference (RA) is supplied as a regulator input variable (REG), and wherein - the additional signal (ZS) is designed such that the controller (R) based on the difference (RA) and the set signal (ZS) a Reglerausgangsgröße (RAG ) in the form of a control signal (SS) for the actuator (A), which is such that the actuator (A) performs a controlled, time-recurring deviation movement from the position setpoint (SW). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zusatzsignal (ZS) derart ausgebildet ist, dass die Abweichbewegung eine periodische Schwingung um den Positions-Sollwert (SW) darstellt.The method of claim 1, wherein the additional signal (ZS) is formed such that the deviation movement is a periodic Oscillation around the position setpoint (SW). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Reglerausgangsgröße (RAG) die Form eines pulsweitenmodulierten Stellsignals (SS) hat und die Abweichbewegung durch entsprechende Variation des Tastgrads bewirkt wird.Method according to one of claims 1 or 2, wherein the controller output (RAG) has the form of a pulse width modulated control signal (SS) and the Deviation movement caused by corresponding variation of the duty cycle becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zusatzsignal (ZS) rechteck-, dreieck-, oder sinusförmig ist. Method according to one of claims 1 to 3, wherein the additional signal (ZS) is rectangular, triangular, or sinusoidal. Reglervorrichtung (26) für eine Brennkraftmaschine (1), welche derart mit Mitteln ausgebildet ist, dass das Verfahren gemäß Anspruch 1 ausgeführt werden kann.Regulator device ( 26 ) for an internal combustion engine ( 1 ), which is designed with means such that the method according to claim 1 can be carried out.
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