Ein bekanntes Stellgerät (EP 0 400 389 A2) hat ein Stellglied und einen Stellantrieb. Der Stellantrieb umfaßt einen Elek- tromagneten mit einem Kern und einer Spule. Der Elektromagnet ist in einem Gehäuse angeordnet. Eine Ankerplatte ist beweg- lich zu dem ersten Elektromagneten angeordnet und ist durch eine Feder in eine vorgegebene Ruheposition vorgespannt. Um die Ankerplatte aus ihrer Ruheposition in Anlage mit dem er- sten Elektromagneten zu bringen, wird die Spule mit einem An- zugsstrom erregt. Der Anzugsstrom bewirkt eine elektromagne- tische Kraft, die die Ankerplatte gegen eine durch die Feder bewirkte Kraft an den Elektromagneten zieht. Dem Stellgerät ist ein Zweipunkteregler mit Hysterese zugeordnet, dessen Re- gelgröße der Strom durch die Spule ist und dessen Stellgröße ein pulsförmiges Spannungssignal ist, das an der Spule ange- legt wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Steu- ern eines elektromechanischen Stellgeräts zu schaffen, die einfach ist und ein genaues, insbesondere zeitgenaues, steu- ern des Stellgeräts gewährleistet.

Die Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Pa- tentanspruchs gelöst. Die Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Pulsbreitenmodulator vorgesehen ist, der die Stell- größe abhängig von der Versorgungsspannung moduliert. So ist eine konstante Schaltdauer unabhängig von Schwankungen der

Versorgungsspannung gewährleistet. Die Schaltdauer ist defi- niert als die Zeitdauer, die benötigt wird um die Ankerplatte von einer vorgegebenen Ruheposition entgegen einer durch die Feder bewirkte Federkraft zur Anlage mit dem Elektromagneten zu bringen. Die konstante Schaltdauer ist ein gewichtiger Vorteil, da die Versorgungsspannung, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, größeren Schwankungen unterliegt. Ein weiterer Vorteil ist, daß auf einen teueren und aufwendigen Spannungs- regler verzichtet werden kann, da der Stromverlauf in der Einschaltphase des Reglers, also vor Erreichen des Regelbe- reichs des Reglers, im zeitlichen Mittel unabhängig von der Versorgungsspannung immer gleich ist, obwohl nur eine Steue- rung durch den Regler erfolgt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Stellglied als Gaswechselventil ausgebildet und das Stellge- rät in einer Brennkraftmaschine angeordnet. So sind kontante Schaltdauern des Gaswechselventils unabhangig von der Versor- gungsspannung und damit ein verbrauchsarmer und emissionsar- mer Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schemati- schen Zeichungen näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine Anordnung eines Stellgeräts mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Steuern des Stellgeräts in einer Brennkraftmaschine, Figur 2 Signalverläufe, aufgetragen über die Zeit t, Figur 3 eine weitere Anordnung einer bevorzugten Ausführungs- form des Stellgeräts mit einer weiteren Ausführungs- form der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Steuern des Stellgeräts.

Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenüber- greifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Ein Stellgerät 1 (Figur 1) umfaßt einen Stellantrieb 11 und ein Stellglied, das beispielsweise als ein Gaswechselventil ausgebildet ist und einen Schaft 121 und einen Teller 122 hat. Der Stellantrieb 11 hat ein Gehäuse 111, in dem ein er- ste Elektromagnet angeordnet ist. Der erste Elektromagnet hat einen ersten Kern 112. In einer ringförmigen Nut des ersten Kerns 112 ist eine erste Spule 113 eingebettet. Der erste Kern 112 hat eine Ausnehmung 114a, die als Führung des Schafts 121 dient. Eine Ankerplatte 115 ist in dem Gehäuse 111 beweglich zu dem ersten Kern 112 angeordnet. Eine erste Feder 116a spannt die Ankerplatte in eine vorgegebene Ruhepo- sition R vor.

Das Stellgerät 1 ist mit einem Zylinderkopf 21 starr verbun- den. Dem Zylinderkopf 21 ist ein Ansaugkanal 22 und ein Zy- linder 23 mit einem Kolben 24 zugeordnet. Der Kolben 24 ist über eine Pleuelstange 25 mit einer Kurbelwelle 26 gekoppelt.

Eine Steuereinrichtung 4 ist vorgesehen, die Signale von Sen- soren erfaßt und Stellsignale für den Stellantrieb 11 er- zeugt. Die Sensoren sind vorzugsweise als ein Positionsgeber 5, der eine Position X der Ankerplatte 115 erfaßt, als ein erster Strommesser 7a, der den Istwert I AV1 des Stroms durch die erste Spule 113 erfaßt, als ein Drehzahlgeber 27, der die Drehzahl N der Kurbelwelle 26 erfaßt, oder als ein Lasterfas- sungssensor 28, der vorzugsweise ein Luftmassenmesser oder ein Drucksensor ist, ausgebildet. Neben den erwähnten Senso- ren können auch weitere Sensoren vorhanden sein.

Eine Spannungsquelle 8 ist vorgesehen, die vorzugsweise als Generator, als Batterie oder als eine Parallelschaltung des

Generators und der Batterie ausgebildet ist und die eine Ver- sorgungsspannung erzeugt. Die Steuereinrichtung 4 umfaßt ei- nen Regler, der vorzugsweise als ein Zweipunktregler 41 mit Hysterese ausgebildet ist, dessen Regelgröße der Strom durch die Spule 113 ist und dessen Stellgröße eine Spannung ist, die an der Spule 113 angelegt wird. Die Stellgröße, die im zeitlichen Verlauf ein Spannungssignal ist, wird von einem Pulsbreitenmodulator 42 abhängig von der Versorgungsspannung moduliert. Das modulierte Spannungssignal wird dann einem Treiber 7a zugeführt, der es verstärkt und der ersten Spule 113 zuführt.

In Figur 2 sind Signalverläufe aufgetragen über die Zeit t.

Figur 2a zeigt den zeitlichen Verlauf des Trägersignals ST des Pulsbreitenmodulators 42. Das Trägersignal ST ist eine Impulsfolge mit einer Periodendauer TT und einer Pulsbreite Tp, die abhängt von der Versorgungsspannung. Hat die Versor- gungsspannung den Maximalwert U Max, so hat die Pulsbreite Tp einen minimalen Wert (z. B. 0,8 * TT). Hat die Versorgungs- spannung hingegen den Minimalwert U Min der Versorgungsspan- nung, so hat die Pulsbreite Tp einen maximalen Wert (z. B Tp = TT). Hat die Versorgungsspannung einen Wert zwischen dem Ma- ximalwert UMAX und dem Minimalwert U MIN, so ist der Wert der Pulsbreite Tp zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert.

Figur 2 b zeigt den zeitlichen Verlauf des modulierten und verstärkten Spannungssignals U1. Figur 2 c zeigt den zugehö- rigen Verlauf des Istwertes IAV des Stroms durch die erste Spule 113. Figur 2d zeigt den zeitlichen Verlauf der Position X der Ankerplatte 115.

Von einem Zeitpunkt t, bis t6 ist der Sollwert des Stroms durch die erste Spule 113 ein vorgegebener Fangstrom I F. Zum Zeitpunkt t5a kommt die Ankerplatte 115 zur Anlage mit dem

ersten Kern 112. Von dem Zeitpunkt t6 bis t7 ist dann der Sollwert des Stroms durch die erste Spule 113 ein vorgegebe- ner Haltestrom I-H. Der Zweipunktregler 41 mit Hysterese gibt demnach vom Zeitpunkt t, bis zum Zeitpunkt t5 als Spannungs- signal einen Spannungspuls vor, der mit dem Trägersignal ST moduliert wird und dann von dem Treiber 7a verstärkt wird, so daß sich der in Figur 2b dargestellte Verlauf vom Zeitpunkt t, bis t5 ergibt. Die Spule 113 wird mit dem verstärkten und modulierten Spannungssignal U1 beaufschlagt. In Figur 2c ist der daraus resultierende Istwert I AV des Stroms deutlich er- kennbar. Der Istwert IAV des Stroms schwingt von einem Zeit- punkt t, bis zu einem Zeitpunkt t5 um den zeitlichen Verlauf (gepunktete Kurve), wie er sich ergibt, wenn die Versorgungs- spannung den Minimalwert U Min aufweist.

Zum Zeitpunkt t5a kommt die Ankerplatte 115 zur Anlage mit dem ersten Kern 112. Von dem Zeitpunkt t6 bis zu dem Zeit- punkt t7 ist der Sollwert I-SP1 des Stroms durch die Spule der Haltestrom IH. Der Zeitpunkt t6 ist vorzugsweise so ge- wählt, daß er möglichst nahe bei dem Zeitpunkt t5a liegt. Das Auftreffen der Ankerplatte 115 wird vorzugsweise durch ein Auswerten der Position X ermittelt. In einer einfachen Aus- führungsform kann der zeitliche Abstand zwischen den Zeit- punkten ti und t6 auch ein experimentell bestimmter fest vor- gegebener Wert sein.

Zu einem Zeitpunkt t8 wechselt der Sollwert des Stroms durch die erste Spule 113 von null auf den Fangstrom I F. Von dem Zeitpunkt t8 bis zu einem Zeitpunkt t12 hat die Versorgungs- spannung den Minimalwert U Min. Die Pulsbreite Tp des Träger- signals ST ist demnach gleich der Periodendauer TT. Das Trä- gersignal ST hat demnach vom Zeitpunkt tg bis zu dem Zeit- punkt t12 einen konstanten Wert. Der der zeitliche Verlauf des modulierten und verstärkten Spannungssignals Ul ent- spricht vom Zeitpunkt te bis zum Zeitpunkt tl2 bis auf die

durch die Verstärkung bewirkte Anderung der Amplitude dem Spannungssignal, also dem zeitlichen Verlauf der Stellgröße des Zweipunktreglers 41. Zu dem Zeitpunkt kommt die Anker- platte 115 zur Anlage mit dem ersten Kern 112. Von dem Zeit- punkt t1oa bis zu dem Zeitpunkt t12 ist der Sollwert ISP1 des Stroms durch die Spule 113 der Haltestrom I H.

Die Schaltdauer, die durch die Zeitdauer bestimmt ist, die benötigt wird um die Ankerplatte von ihrer Offenposition, die in diesem Ausführungsbeispiel der Ruheposition R entspricht, in ihre Schließposition C, d. h. in Anlage mit dem ersten Elektromagneten, zu bringen, ist demnach unabhängig von dem Wert der Versorgungsspannung und in etwa konstant. So ist der zeitliche Abstand zwischen den Zeitpunkten t, und t5a und zwi- schen den Zeitpunkten t8 und tzo in etwa gleich. Dies ist ein gewichtiger Vorteil, da eine präzise Schaltdauer eine Voraus- setzung für eine genaue Füllungssteuerung für den Zylinder 23 ist.

In Figur 3 ist eine weitere Anordnung der bevorzugten Ausfüh- rungsform des Stellgeräts 1 mit einer weiteren Ausführungs- form der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung 4'dargestellt.

Der Stellantrieb 11 unterscheidet sich zu dem in Figur 1 da- durch, daß er einen zweiten Elektromagneten aufweist mit ei- nem zweiten Kern 117 und einer zweiten Spule 118. Der zweite Kern 117 hat eine Ausnehmung 114b, die auch als Führung des Schafts 121 dient. Die Ankerplatte 115 ist in dem Gehäuse 111 beweglich zwischen dem ersten Kern 112 und dem zweiten Kern 117 angeordnet. Die erste Feder 116a und die zweite Feder 116b spannen die Ankerplatte in eine vorgegebene Ruheposition R vor.

Die Steuereinrichtung 4'weist im Unterschied der Steuerein- richtung gemäß Figur 1 noch zusätzlich einen weiteren Zwei- punktregler 43 mit Hysterese auf, dessen Regelgröße der Strom

durch die zweite Spule 118 ist und dessen Stellgröße eine Spannung ist, mit der die zweite Spule 118 beaufschlagt wird.

Der Zweipunktregler 43 erzeugt ein weiteres Spannungssignal, das einem weiteren Pulsbreitenmodulator 44 als Modulations- signal zugeführt wird. Das weitere Spannungssignal wird in dem weiteren Pulsbreitenmodulator 44 genauso wie in dem Puls- breitenmodulator 42 moduliert und dann von dem Treiber 7b verstärkt. Die zweite Spule 118 wird mit dem weiteren modu- lierten und korrigierten Spannungssignal beaufschlagt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel muß die erste oder zweite Spu- le jeweils nur mit einem wesentlich geringeren Fangstrom I F beaufschlagt werden, da das Feder-Masse-System schwingfähig ist und nur die Verluste durch Reibung kompensiert werden müssen.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele be- schränkt. Beispielsweise kann das Stellglied auch als Ein- spritzventil ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung 4,4' kann als ein Mikrocontroller ausgebildet sein, sie kann aber ebenso eine Logikschaltung oder eine Analogschaltungsanord- nung umfassen. Der Regler oder der weitere Regler können bei- spielsweise auch als ein Einpunktregler mit einem Zeitglied oder als ein Pulsweitenmodulations-Regler ausgebildet sein.