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Adaptionsverfahren fuer elektromagnetische Aktuatoren

IP.com Disclosure Number: IPCOM000022343D
Published in the IP.com Journal: Volume 4 Issue 4 (2004-04-25)
Included in the Prior Art Database: 2004-Apr-25
Document File: 3 page(s) / 49K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Elektromagnetische Aktuatoren in elektronischen Steuerungen werden fuer gewoehnlich mit einem pulsweitenmodulierten Signal angesteuert. Dieses Signal bewirkt in der Regel einen Stromfluss, der dann in den Aktuatoren ein gewuenschtes Verhalten hervorruft. Dies kann beispielsweise bei einem Mengenregelventil einen gewuenschten Durchfluss proportional zum Stromfluss zur Folge haben. Durch Streuung der Komponentenkennlinien kann sich eine Abweichung von der Normkennlinie ergeben, die sich negativ auf die gesamte Steuerung auswirkt. Bisher wird ein Verfahren verwendet, das in bestimmten Betriebsbereichen eine multiplikative und in anderen Betriebsbereichen eine additive Korrektur anwendet, die durch zahlreiche Adaptionsschritte iterativ ermittelt wird. Erst durch die zahlreichen Iterationsschritte wird eine ausreichende Genauigkeit erreicht. Der im Folgenden vorgestellte Vorschlag beschreibt ein schnelleres Adaptionsverfahren. Die Idee besteht in der Bestimmung der Abweichung von nur zwei Betriebspunkten und der Interpolation der Abweichungen zwischen diesen Punkten mit Hilfe des Strahlensatzes. Dies bewirkt eine schnellere Adaption und eine geringere Regelabweichung.

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S

Adaptionsverfahren fuer elektromagnetische Aktuatoren

Idea: Gerhard Eser, DE-Regensburg

Elektromagnetische Aktuatoren in elektronischen Steuerungen werden fuer gewoehnlich mit einem pulsweitenmodulierten Signal angesteuert. Dieses Signal bewirkt in der Regel einen Stromfluss, der dann in den Aktuatoren ein gewuenschtes Verhalten hervorruft. Dies kann beispielsweise bei einem Mengenregelventil einen gewuenschten Durchfluss proportional zum Stromfluss zur Folge haben. Durch Streuung der Komponentenkennlinien kann sich eine Abweichung von der Normkennlinie ergeben, die sich negativ auf die gesamte Steuerung auswirkt.

Bisher wird ein Verfahren verwendet, das in bestimmten Betriebsbereichen eine multiplikative und in anderen Betriebsbereichen eine additive Korrektur anwendet, die durch zahlreiche Adaptionsschritte iterativ ermittelt wird. Erst durch die zahlreichen Iterationsschritte wird eine ausreichende Genauigkeit erreicht.

Der im Folgenden vorgestellte Vorschlag beschreibt ein schnelleres Adaptionsverfahren. Die Idee besteht in der Bestimmung der Abweichung von nur zwei Betriebspunkten und der Interpolation der Abweichungen zwischen diesen Punkten mit Hilfe des Strahlensatzes. Dies bewirkt eine schnellere Adaption und eine geringere Regelabweichung.

Das Verhalten der Adaption soll exemplarisch an einem 3-Wege-Ventil beschrieben werden, das in Benzinhochdruckpumpen fuer benzindirekteinspritzende Brennkraftmaschinen eingesetzt wird. In Abbildung 1 ist das Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine fuer den Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckdirekteinspritzung dargestellt. Fuer ein Kraftstoffsystem dieser Architektur ist ein bestimmtes Kraftstoffdruckniveau im Rail (Kraftstoffverteiler) gefordert. Eine elektrische Niederdruckkraftstoffpumpe mit einem mechanischen Regulator und einer Tankrueckfuehrleitung versorgt die Einlassseite der Hochdruckpumpe mit einem Basisvordruck. Der Kraftstoff wird von einer Hochdruckkraftstoffpumpe in das Rail befoerdert und ueber Einspritzventile in den Zylinderinnenraum eingebracht. Die Regelung der Ansteuerung fuer das Stellglied zur Kraftstoffzufuhr in das Rail benutzt das Signal des Kraftstoffdrucksensors als Rueckkopplung.

Das 3-Wege-Ventil hat einen Bereich fuer eine Mengenregelung und einen Bereich fuer eine Druckregelung. Das Adaptionsverfahren soll nur am Bereich der Mengenregelung dargestellt werden. In Abbildung 2 ist die prinzipielle Kennlinie des Ventils dargestellt. Es stellt sich abhaengig vom PWM und damit vom Stromfluss ein gewisser Kraftstoffmassenfluss durch das Ventil ein. Die beiden durch die unterbrochene Linie dargestellten Exemplarstreuungen zeigen moegliche Abweichungen der Kennlinien.

Fuer die Adaption wird ein Bereich mit hohem Durchfluss (Adaptation range high flow) und ein Bereich mit niedrigem Durchfluss (Adaptation range low flow) definiert. Wie in Abbildung 3 dargestellt, koennen di...