DE10242997A1

DE10242997A1 - Elektronisches Erfassungssystem für einen Endanschlag einer Drosselservoeinheit

Info

Publication number: DE10242997A1
Application number: DE10242997A
Authority: DE
Inventors: Ross Dykstra Pursifull
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2003-05-22
Also published as: GB2381600B; US20030066514A1; GB2381600A; FR2830567A1; GB0219075D0; US6539918B1; JP2003193868A

Abstract

Das Verfahren zur Steuerung einer Positioniereinheit einer Brennkraftmaschine weist die folgenden Verfahrensschritte auf: 1. zur Verfügung stellen eines Elektromotors für die Betätigung der Positioniereinheit, 2. Ansteuern der Positioniereinheit so, dass sie in eine gewünschte Position übergeht, 3. Erfassen eines Stellwertes, der notwendig ist, um in die gewünschte Position zu gelangen, 4. Entscheiden, ob dieser Stellwert einen Schwellenwert während eines vorgegebenen Zeitabschnittes überschreitet, 5. Reduzieren des Schwellenwertes, wenn der Stellwert den Stellwert für den vorgegebenen Zeitabschnitt übersteigt, 6. Ansteuern der Positioniereinheit so, dass sie in die Endstopposition übergeht und 7. Einlernen einer Spannung der Positioniereinheit, die der Endstopposition zugeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erindung bezieht sich allgemein auf Steuereinheiten für Brennkraftmaschinen und insbesondere auf ein elektronisches Drosselservoanschlagstopwiedererlernensystem.

Viele vorbekannte Drosselsteuersysteme für Kraftfahrzeuge haben eine direkte physikalische Verbindung zwischen dem Gaspedal und dem Drosselkörper, sodass die Drosselplatte in die Öffnungsstellung gezogen wird durch das Kabel des Gaspedals, wenn ein Fahrer dieses Pedal drückt. Die direkten mechanischen Verbindungen weisen eine vorbelastende Kraft auf, die das Verbindungssystem in eine Standardeinstellung für eine reduzierte Betätigung bringen, dies in einer den Bestimmungen angepassten Art. Wie dem auch sei, derartige Mechanismen sind häufig sehr einfach und nicht in der Lage, den Wirkungsgrad des Brennstoffverbrauchs an wechselnde Bedingungen der Fahrt anzupassen. Zudem tragen diese Mechanismen erhebliches Gewicht und Komponenten zu einem Kraftfahrzeug bei.

Eine alternative Steuerung für eine Verbesserung der Drosselsteuerung und die effiziente Einleitung von Gas-Luftmischungen in die Zylinder des Motors wird durch eine elektronische Drosselsteuerung ermöglicht. Die elektronische Drosselsteuerung weist eine Drosselsteuerungseinheit auf, die die Drosselklappe mittels eines Aktuators positioniert, der gesteuert ist von einem Mikroprozessor auf der Basis des derzeitigen Betriebszustandes, der durch Sensoren erfasst wird. Die Prozessoren sind häufig ohnehin vorhanden als Teil einer elektronischen Steuerung der Antriebseinheit, die den Einlass von Kraftstoffluftgemisch und das Zünden in Abhängigkeit von wechselnden Bedingungen des Betriebs des Kraftfahrzeugs und auch der Steuervorgaben durch den Fahrer berücksichtigt. Ein Schutz kann vorgesehen sein, so dass ein elektronisches Steuersystem die Steuervorgaben weder falsch ließt noch falsch weiterleitet und auf diese Weise ein nicht gewünschter Betriebszustand ausgeschlossen wird, wenn ein Teil des elektronischen Steuersystems ausfällt.

Typischerweise ist der Aktuator oder Servomotor, der für die Positionierung der Drosselklappe benutzt wird, so ausgelegt, dass er die maximal mögliche Stellkraft aufweist (Motorspannung, Strom und Arbeitszyklus), um die Antwort der Drosselklappen Position zu verbessern. Wenn man eine große Stellkraft ständig zur Verfügung hat oder zur Verfügung hat für eine Maximalkraft, so kann dies möglicherweise zu einer Überbeanspruchung der physikalischen Komponenten des Systems führen, wenn ein Blockieren der Drosselplatte auftritt oder wenn die Drosselplatte zu einer mechanischen Begrenzung hin verstellt wird, wie beispielsweise dem Schließanschlag oder dem Öffnungsanschlag. Insbesondere könnten der H-Treiber und der Servomotor überhitzen, wenn längere Zeit die volle Stellkraft unter gewissen Umweltbedingungen abgefordert wird. Um permanente Schäden zu vermeiden, schalten die meisten elektronischen Steuersysteme ab, wenn sie eine Temperatur oberhalb eines Schwellenwertes erreicht. Zusätzlich erlernen die typischen elektronischen Drosselsteuerungen nach dem Stand der Technik die Schließanschlagposition nur beim Einschalten oder Ausschalten der Drosselsteuerung. Diese mit den herkömmlichen Schutzmöglichkeiten gegen elektronisches Überhitzen der Drossel verbundenen Nachteile haben es notwendig gemacht, dass eine neue Technik für einen elektronischen Drosselüberhitzungsschutz ins Auge gefasst wird. Diese neue Technik sollte es erlauben, volle Kontrolle zu haben, aber Überhitzungszustände zu vermeiden. Zusätzlich soll die neue Technik kontinuierlich die Öffnungsstopposition und die Schließstopposition einlernen, um zu vermeiden, dass die Drossel mit hoher Geschwindigkeit gegen einen Anschlag fährt, wobei eine Beschädigung der Vorrichtung möglich ist. Erfasst werden Online-Kompensationen für Änderungen des Ortes des Anschlages aufgrund von thermischer Expansion, thermischer Kontraktion und thermischer Drift in der Rückkopplungsquelle und den Positionssensoren der Drossel. Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, hier Verbesserungen anzubringen.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung einer Positioniereinheit einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Drosselsteuersystems dahingehend weiterzubilden, dass Anschlagfehler verringert werden und die mechanischen Teile weniger belastet werden. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Es ist also ein Objekt der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes und zuverlässigeres elektronisches Drosselservotemperaturschutzsystem vorzulegen. Ein weiteres Objekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennstoffsteuermöglichkeit vorzusehen, dabei aber Übertemperaturzustände zu vermeiden. Zusätzlich sollte die vorliegenden Erfindung kontinuierlich die mechanische Stoppositionen einlernen. Es ist daher ein weiteres Objekt der vorliegenden Erfindung, die mechanischen Grenzen nicht nur beim Abschalten und beim Einschalten zu erfassen, sondern ständig.

In Übereinstimmung mit diesen und anderen Objekten der vorliegenden Erfindung wird ein elektronisches Drosselservoanschlagstopwiederlernsystem vorgeschlagen. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Positioniereinheit einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst das zur Verfügungstellen eines Elektromotors zum Betätigen der Positioniereinrichtung. Die Positioniereinrichtung wird so angesteuert, dass sie in eine angesteuerte Position übergeht. Eine Stellkraft, die notwendig ist, um in diese angesteuerte Position überzugehen, wird dann erfasst. Danach wird entschieden, ob die Stellkraft einen Schwellenwert während einer vorgegebenen Zeitspanne überschreitet. Die Stellkraft wird reduziert, wenn die Stellkraft den Schwellenwert während einer vorgegeben Zeitspanne übersteigt. Jede Anschlagposition wird wieder eingelernt, immer dann, wenn ein Stop für eine gewisse Zeitdauer angesteuert wird.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet daher ein verbessertes elektronisches Drosselservoanschlagstoperfassungssystem. Die vorliegende Erfindung ist vorteilhaft in soweit, als sie mechanischen Ausfall des Systems verringert und es vermeidet, dass das System spürbar und kostenversuchend robuster ausgeführt werden muss.

Zusätzliche Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, die nun folgt und können realisiert werden mit Hilfe der Vorgaben und Kombinationen, die speziell beansprucht sind in den zugehörigen Ansprüchen, sie sind im Zusammenhang mit der zugehörigen Zeichnung zu sehen.

Um die Erfindung besser zu verstehen, wird diese nun anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die jedoch lediglich beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen sind, Bezug wird auf die Zeichnung genommen, in der Zeichnung zeigen:
Fig. 1: eine schematische Darstellung in Form eines Blockdiagramms eines elektronischen Drosselservoanschlagerfassungsystems in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2A: ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verfügungstellung eines elektronischen Drosselservoanschlagerfassungsystems in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2B: ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verfügungstellung eines elektronischen Drosselservoanschlagerfassungsystems für einen Offenhaltezustand in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2C: ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verfügungstellung eines elektronischen Drosselservoanschlagerfassungsystems für den gehaltenen Schließzustand in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
Fig. 2D: ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verfügungstellung eines elektronischen Drosselservoanschlagerfassungsystems für einen Standardzustand im Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt und
Fig. 2E: ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verfügungstellung eines elektronischen Drosselservoanschlagerfassungsystems für den normalen Steuerzustand in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines elektronischen Drosselservoanschlagerfassungsystems erläutert, das insbesondere geeignet ist für den Einsatz in Kraftfahrzeugen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch anwendbar für verschiedene andere Einsätze, die ein elektronisches Drosselservoanschlagerfassungsystem benötigen.
Fig. 1 zeigt eine Antriebseinheit 10 eines Kraftfahrzeugs, sie umfasst ein elektronisches Drosselsteuersystem 12, das wiederum eine elektronische Steuereinheit 14 aufweist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die elektronische Steuereinheit 14 ein Antriebseinheits-Steuermodul 16, auch PCM genannt, auf, das einen Hauptprozessor und einen elektronischen Steuermonitor 18, auch ETM genannt, welcher einen eigenen Prozessor hat, aufweist. Die Teile PCM und ETM teilen sich jeweils Sensoren 19 und Aktuatoren bzw. Betätigungsvorrichtungen, die assoziiert sind mit dem Antriebsystem 17 und dem Steuermodul 16. Vorzugsweise weist der Drosselklappenmonitor 18 einen Prozessor auf, der physikalisch angeordnet ist innerhalb des Gehäuses des Antriebssteuermoduls, es kann aber auch ein separates Gehäuse, separate Anordnung und können andere Ausführungen eingesetzt werden, um die Erfindung in die Praxis umzusetzen. Weiterhin haben der elektronische Drosselmonitor 18 und das Antriebseinheit-Steurmodul 16 unabhängige Prozessoren, sie teilen sich jeweils die Eingänge und Ausgänge der Antriebseinheitssensoren 19 und 21, bzw. 34 für eine unabhängige Verarbeitung.
Eine große Vielfalt von Eingangsgrößen sind im Diagramm der Fig. 1 dargestellt durch beispielhafte Darstellung von redundanten Sensoren 20 für die Pedalposition. Diese Sensoren 20 sind über Eingänge 22 angeschlossen und sind repräsentativ für viele unterschiedliche Antriebssteuerungen, die eine Nachfrage nach Motorleistung nachweisen. Zusätzlich weist die elektronische Steuereinheit 14 Eingänge 26a und 26b auf für die Erfassung der Drosselposition. Eine Vielzahl von Wegen zur Erfassung solcher Eingabegrößen ist schematisch in Fig. 1 dargestellt durch einen ersten Drosselpositionssensor 24a und einen redundanten zweiten Drosselpositionssensor 24b, um Angaben über die Ausgangsleistung zu erhalten. Als Ergebnis der vielen Eingänge, die mit 19, 22, 26a und 26b dargestellt sind, stellt die elektronische Steuereinheit 14 Ausgangssignale für die Begrenzung der Ausgangsleistung dar, so dass diese nicht die angefragte Leistung übersteigt. Eine Vielzahl von Ausgangsgrößen sind auch schematisch dargestellt in Fig. 1 durch illustrierte Beispiele der Eingangsgrößen zu einer Drosselsteuereinrichtung 28, die ihrerseits einen Aktuator und ein Motorinterface 30 antreibt, um die Drosselklappe 34 zu verstellen. So kann beispielsweise ein Aktuator und Interface redundante Antriebsmotoren aufweisen, um ein Getriebeinterface anzusteuern, damit der Winkel der Drosselklappe 34 im Drosselkörper 36 verstellt wird.
Weiterhin können die zu steuernden Einrichtungen, wie beispielsweise Motoren, einen Rückkopplungsweg aufweisen. So können beispielsweise der Motorpositionssensor 38 oder die Drosselpositionssensoren 24a und 24b eine Rückkopplung aufweisen zur Drosselsteuereinrichtung 28, wie dies mit 37, 27a und 27b jeweils gezeigt ist, um festzustellen, ob alternative Antworten benötigt werden oder eine Information über Service und Reparatur aufrecht erhalten werden soll.
Fig. 2A zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens zur Verfügungstellung eines elektronischen Drosselservoanschlagstoperfassungsystems in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erindung. Wenn eingeschaltet, beginnt das Verfahren mit Verfahrenschritt 40 und geht unmittelbar über zum Verfahrenschritt 42. In diesem Verfahrenschritt 42 bestimmt die Steuerung, ob eine gewünschte Position, also Sollposition, größer oder gleich ist einem eingelernten Anschlagstop für zumindest eine vorgegebene Zeitspanne. Typischerweise hat ein anfänglich eingelernter Öffnungsanschlagstop einen Wert im Bereich zwischen 80 und 110°. Eine typische vorgegebene Zeitspanne liegt bei 200 ms. Wenn die gewünschte Position größer ist als der eingelernte Öffnungsanschlagstop, geht die Verfahrensfolge über zu Schritt 44. In diesem ruft die Steuerung einen Offenhaltemodus auf. Dieser Schritt 44 wird detailliert bei der Beschreibung von Fig. 2B diskutiert.
Wenn im Schritt 42 die gewünschte Position nicht größer oder gleich ist dem eingelernter Stop, geht das Verfahren über zum Verfahrensschritt 46. In diesem ermittelt die Steuerung, ob die Stellkraft größer war als ein vorgegebener Schwellenwert für zumindest die vorgegebene Zeitspanne. Typischerweise werden eine Grenze von ungefähr +6 V und ein durchgängiges Zeitinterwall von etwa 300 ms benutzt. Wenn der vorgegebene Schwellenwert für die vorgegebene Zeitdauer überschritten wurde, geht das Verfahren über zum Schritt 44.
Wenn jedoch im Schritt 46 der vorgegebene Schwellenwert nicht erreicht wurde, geht die Verfahrensfolge über zum Schritt 48. In diesem entscheidet die Steuerung, ob die gewünschte Position kleiner ist oder ungefähr gleich ist einem eingelernten Schließstopanschlag für zumindest eine vorgegebene Zeitspanne. Typischerweise hat ein eingelernter Schließstop einen Wert im Bereich zwischen 4 und 12°. Eine typische vorgegebene Zeitspanne liegt bei 200 ms. Wenn die gewünschte Position kleiner oder gleich ist, dann geht das Verfahren über zu Schritt 50. In diesem ruft die Steuerung einen Haltegeschlossenmodus auf. Schritt 50 wird detaillierter bei der Beschreibung von Fig. 2C diskutiert.
Wenn in Schritt 48 die gewünschte Position nicht kleiner oder gleich der eingelernten Stopposition ist, geht die Verfahrensfolge über zu Schritt 52. In diesem entscheidet die Steuerung, ob die Stellkraft kleiner als eine vorgegebene Grenze für zumindest eine vorgegebene Zeitspanne war. Typischerweise werden eine Grenze für die Stellkraft von ungefähr -6 V und eine durchgängige Zeitspanne von ungefähr 300 ms verwendet. Wenn der vorgegebene Schwellenwert erreicht wurde, geht das Verfahren über zu Schritt 50.
Wenn jedoch in Schritt 52 der vorgegebene Schwellenwert nicht erreicht wurde, geht das Verfahren über zu Schritt 54. In diesem entscheidet die Steuerung, ob die gewünschte Position ungefähr gleich ist einem eingelernte Standardstopwert für zumindest eine vorgegebene Zeitspanne. Typischerweise hat der eingelernte Standardwert einen Wert im Bereich von 6 bis 10° oberhalb des Schließanschlagwinkels.
Wenn im Schritt 54 die gewünschte Position ungefähr gleich dem eingelernten Standardwert ist, geht das Verfahren über zu Schritt 56. In diesem ruft die Steuerung eine Standardmodus auf. Schritt 56 wird detaillierter bei der Beschreibung von Fig. 2D beschrieben.
Wenn jedoch die gewünschte Position nicht ungefähr gleich ist dem eingelernten Standardwert, geht das Verfahren über zu Schritt 58. In diesem Schritt 58 ruf der Controller, also die Steuerung, einen normalen Steuermodus auf. Schritt 58 wird detaillierter bei der Beschreibung von Fig. 2E diskutiert.
In Fig. 2B ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Verfügungstellung eines elektronischen Drosselservoanschlagstoperfassungssystems für einen Offenhaltungsmodus in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Offenhaltungsmodussequenz beginnt mit Verfahrenschritt 60, in dem die Integration ausgeschaltet wird und ein nicht geschlossener Zustand des Steuerverhaltens angenommen wird. In diesem Schritt geht die Steuerung über von einem Modus mit geschlossenem Kreislauf zu einem Modus mit offenem Verlauf. Wenn einmal die Steuerung übergegangen ist zu einer Steuerung mit offenem Verlauf, hält der Drosselmotor die Drosselklappe gegen den Öffnungsanschlag. Dann beginnt die Verfahrensfolge bei Schritt 62. In Schritt 62 bestimmt die Steuerung, ob die Drosselplatte für weniger als eine eingelernte Verzögerungszeit im Offenhaltemodus war. Die eingelernte Verzögerungszeit erlaubt es der Drosselplatte, sich zu stabilisieren und beträgt typischerweise ungefähr 60 ms. Wenn einmal diese eingelernte Verzögerungszeit abgelaufen ist, beginnt das Verfahren mit Schritt 64.
Im Schritt 64 speichert die Steuerung den Drosselpositionssensorausgangswert als eingelernten Öffnungsstop ein. Das Verfahren geht dann über zu Schritt 66.
Im Schritt 66 bestimmt der Controller, ob der eingelernte Öffnungsstop unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt. Beispielsweise können die Öffnungsstopgrenzen ein Minimum von 80° und ein Maximum von 110° aufweisen. Wenn der Controller feststellt, dass der eingelernte Öffnungsstop innerhalb dieser Grenzen liegt, geht das Verfahren unmittelbar über zu Schritt 42. Wenn jedoch der eingelernte Öffnungsstop außerhalb dieser Grenzen liegt, geht das Verfahren über zu Schritt 68.
In Schritt 68 gibt die Steuerung ein Fehlersignal aus. Das Verfahren geht dann erst zu den Schritten 70 und 72. In diesen Schritten begrenzt die Steuerung den eingelernte Öffnungsstop, so dass der eingelernte Öffnungsstop begrenzt wird auf einen Bereich oberhalb eines Öffnungsstopminimums und unterhalb eines Öffnungsstopmaximums. Ein typischer Wert für ein Öffnungsstopminimum liegt bei 80° und ein allgemeines Öffnungsstopmaximum hat einen Wert von 110°. Danach geht das Verfahren zurück zu Schritt 40.
In Fig. 2C ist ein Flussdiagram dargestellt, das ein Verfahren zur Verfügungstellung eines elektronischen Drosselservoanschlagstoperfassungsystems für ein Geschlossenhaltemodus in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Sequenz für den Geschlossenhaltemodus beginnt mit Schritt 74, in dem die Integration ausgesetzt und eine offene Regelstrecke angenommen wird. In diesem Schritt geht die Steuerung über von einem Zustand mit geschlossener Regelschleife zu einem offenen Regelverhalten. Wenn einmal die Steuerung übergegangen ist in einen Zustand mit offener Regelstrecke, hält der Drosselmotor die Drosselklappe gegen den Schließstop. Dann fährt das Verfahren fort mit dem Schritt 76.
In Schritt 76 entscheidet die Steuerung, ob die Drosselklappe im geschlossenen Zustand für weniger als eine eingelernte Verzögerungszeit gehalten wurde. Eine eingelernte Verzögerungszeit erlaubt es, dass die Drosselplatte sich stabilisiert und sie beträgt typischerweise etwa 60 ms. Wenn einmal die eingelernte Verzögerungszeit abgelaufen ist, fährt das Verfahren fort mit Schritt 78.
Im Schritt 78 speichert die Steuerung den Ausgangswert des Drosselpositionssensors als eingelernten Schließstop. Das Verfahren fährt dann fort mit Schritt 80.
Im Schritt 80 entscheidet die Steuerung, ob der eingelernte Schließstop sich innerhalb einer vorgegebenen Grenze befindet. Beispielsweise können die Schließstopgrenzen ein Minimum von 4° und ein Maximum von 12° aufweisen. Wenn die Steuerung erkennt, dass der eingelernte Schließstop in diesen Grenzen liegt, geht das Verfahren unmittelbar über zu Schritt 42. Wenn jedoch der eingelernte Schließstop außerhalb dieser Grenzen liegt, geht das Verfahren über zu Schritt 82.
Im Schritt 82 signalisiert die Steuerung einen Fehler. Das Verfahren geht dann über zu den Schritten 84 und 86. In diesen Schritten begrenzt die Steuerung den eingelernten Schließstop so, dass der eingelernte Schließstop in einem Bereich oberhalb des Schließstopminimums und unterhalb des Schließstopmaximums liegt. Ein typisches Schließstopminimum hat einen Wert von 4° und einen allgemeines Schließstopmaximum hat einen Wert von 12°. Dann kehrt das Verfahren zurück zu Schritt 42.
In Fig. 2D ist ein Flussdiagramm gezeigt, das ein Verfahren zum Wiedererlernen des Drosselpositionssensorausgangswertes im Zusammenhang mit einem Standardwert in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Standardmodussequenz beginnt mit Schritt 88 wobei die Integration ausgesetzt und eine offene Regelstrecke angenommen wird. In diesem Schritt legt die Steuerung 0 Volt an den Motor, um der Drosselklappe es zu ermöglichen, eine Standardposition einzunehmen. Danach fährt das Verfahren fort mit Schritt 90.
Im Schritt 90 bestimmt die Steuerung, ob die Drosselklappe im Standardzustand für weniger als eine eingelernte Zeitspanne war. Eine eingelernte Zeitspanne erlaubt es der Drosselplatte, sich zu stabilisieren und dauert 60 ms. Wenn einmal die eingelernte Zeitspanne abgelaufen ist, geht das Verfahren über zu Schritt 92.
Im Schritt 92 speichert die Steuerung den Ausgangswert des Drosselpositionssensors als Standardstopwert. Das Verfahren geht dann über zu Schritt 94.
Im Schritt 94 legt die Steuerung fest, ob der Standardstopwert innerhalb einer vorgegebenen Grenze ist. Die Standardwertgrenzen können beispielsweise ein Minimum von 6° und ein Maximum von 10° größer als der Anschlagstop aufweisen. Wenn die Steuerung feststellt, dass der Standardstopwert innerhalb dieser Grenzen ist, geht das Verfahren unmittelbar über zu Schritt 42. Wenn jedoch der Standardstopwert außerhalb dieser Grenzen ist, geht das Verfahren über zu Schritt 96.
Im Schritt 96 gibt die Steuerung einen Fehler zur Anzeige. Das Verfahren geht dann zu den Schritten 98 und 100 über. In diesen Schritten schneidet die Steuerung den eingelernte Standardwert ab, so dass der eingelernte Standardwert eingegrenzt ist in einen Bereich oberhalb eines Standardminimums und unterhalb eines Standardmaximums. Ein typisches Standardminimum hat einen Wert von 6° oberhalb des Anschlagstops und ein typisches Standard Maximum hat einen Wert von 10° oberhalb des Anschlagstops. Dann geht das Verfahren zurück zu Schritt 42.
In Fig. 2E ist ein Flussdiagramm dargestellt für ein Verfahren zur Verfügungstellung eines elektronischen Drosselservoanschlagerfassungsystems für Normalzustand in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Normalmodesteuerungssequenz beginnt mit Schritt 102. In diesem Schritt geht die Steuerung zurück oder geht über in einen geschlossenen Regelungsmodus. Dann geht das Verfahren hin zu Schritt 104.
Im Schritt 104 entscheidet die Steuerung, ob der unmittelbar vorausgegangene Zustand ein Zustand der Art offen Halten, geschlossen Halten oder ein Standardzustand war. Wenn die Antwort negativ ist, geht das Verfahren unmittelbar über zu Schritt 106. Im Schritt 106 setzt die Steuerung den Integrator zurück auf Null zur Initialisierung. Dann fährt die Steuerung fort mit Schritt 108.
Im Schritt 108 beginnt die Steuerung wieder mit der Integration. Das Verfahren geht dann unmittelbar über zum Schritt 110.
Wenn im Schritt 104 die Antwort positiv ist, geht das Verfahren direkt über zum Schritt 110. Im Schritt 110 schneidet die Steuerung die gewünschte Position oberhalb des eingelernten Schließstops ab, sie beschneidet sie entsprechend. Dann geht das Verfahren über zu Schritt 112. Im Schritt 112 schneidet die Steuerung die gewünschte Position unterhalb des eingelernten Öffnungsstops ab. Dann fährt das Verfahren fort mit Schritt 114. Im Schritt 114 steuert die Steuerung die Drosselklappe normal. Dann geht das Verfahren über zu Schritt 42.
Im Betrieb wird ein Positionsansteuersignal zunächst eingegeben in die Steuerung. Positionen für Diskontinuität des Drosselschließstops, Drosselöffnungsstops und des Drosselstandardwertes werden ebenso erstellt. Die Drosselpositionsausgangswerte liegt bei jedem dieser vorgegebenen Diskontinuitäten werden dann wiedererlernt während des Drosselbetriebs.
Das Einlernen des Drosselpositionssensorausgangswertes, der dem Schließstop entspricht, ist kritisch für die Arbeitsweise der Steuerung in den Ausführungsbeispielen, die eine Steuerung relativ zu einem Schließstop aufweisen. Das Einlernen des Drosselsensorpositionsausgleichwertes, der einem Standardwert entspricht, ist wichtig, weil eine Diskontinuität an diesem Punkt existiert. Die Federkraft der Drosselfeder ist öffnend unterhalb des Standardwertes, beträgt 0 im Standardwert und ist schließend oberhalb des Standardwertes. Der Ansteuerungsterm (oder in einer anderen Konfiguration der Wert für ein Nullen der Feder) ist negativ unterhalb des Standardwertes, 0 im Standardwert und positiv oberhalb des Standardwertes. Aus diesem Grund ist es wichtig zu wissen, ob die Drosselansteuerung (in der alternativen Konfiguration, die aktuelle Drosselposition) oberhalb, bei oder unterhalb der Standardposition liegt. Ein Einlernen dieses Wertes online (während die Drossel arbeitet) erhöht die Robustheit der Steuerung gegenüber Änderungen, wie sie während des Drosselbetriebs auftreten.
Nach dem Einlernschritt kann eine kurzzeitige Kraft an die Drossel durch die Steuerung angelegt werden, um Verschmutzungen aufzubrechen, bevor das Wiedereinlernen des Drosselpositionssensorausgangswertes entsprechend einem Schließ- oder Öffnungsanschlag, wie zuvor diskutiert, erfolgt.
Das Wiedereinlernen online der Standardposition wird danach vervollständigt durch die Steuerungslogik. Diese arbeitet so, dass die Steuerung in einen geöffneten Zustand (0 Kraft) gebracht wird und dann den Drosselpositionssensorausgangswert einlernt, der der Standardposition entspricht. Wenn der wahre Standardwinkel merklich unterschiedlich ist von der derzeitig gewünschten Position, die die Steuerung in den Zustand für Wiedereinlernen des Standorts bewegte, unterscheidet sich die aktuelle Position merklich von der gewünschten Position. Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der gewünschten Position und der aktuellen Drosselposition größer ist als ein vorgegebener Winkel, wird ein unterschiedliches Verfahren in Angriff genommen, die Richtung der Drosselbewegung wird gespeichert und die eingelernte Standardposition wird schrittweise in diese Richtung vergrößert. Danach wird wieder normale Kontrolle des geschlossenen Kreislaufes aufgenommen.
Wenn einmal die drei Diskontinuitäten eingelernt sind, werden ihre jeweiligen möglichen Bereichswerte begrenzt auf einen benutzerdefinierten vernünftigen Wert, um sicher zu stellen, dass das System ordnungsgemäß arbeitet. So kann beispielsweise ein unnormales Verhalten dadurch resultieren, dass einige der drei eingelernten Positionen außerhalb des Bereichs sind oder zusammenfallend sind. Die Steuerung arbeitet optimal mit einem eingegrenzten Bereich möglicher Werte. Wenn einige der eingelernten Drosselpositionsspannungen entsprechend den drei Diskontinuitäten außerhalb der erwarteten Bereiche sind (dabei werden gewisse Herstellungstoleranzen zugelassen), dann wird eine Anzeige für Fehler angeschaltet.
Eine weitere Verwendung der eingelernten Drosselpositionsausgangswerte für den Schließstop und den Öffnungsstop sind diejenigen, dass ein Anschlagen mit hoher Geschwindigkeit an einen jeder der Stops verhindert wird. Dies wird erreicht durch Begrenzen der gewünschten angesteuerten Position auf einen Maximalwert für den eingelernten Öffnungsstop und einen Minimalwert für den eingelernten Schließstop. Sollte eine gewünschte Position geringer sein als ein im System vorhandener Schließstop, wird die gewünschte Position begrenzt auf den Schließstop. Die Steuerung geht gelegentlich über in einen Geschlossenhaltezustand. Sollte zu dieser Zeit die Drossel in eine Position geringer als der vorherige Schließstop gehen, wird dieser Wert wieder eingelernt durch den vorgeschriebenen Algorithmus, welcher kontinuierlich den Schließstop einlernt, während der Geschlossenhaltezustand vorliegt. Der jeweilige Schließstop kann reduziert sein, weil sich ein Fremdobjekt, wie beispielsweise ein Eiskorn, nunmehr nicht mehr in der Drossel befindet. Eine analoge Situation tritt beim Öffnungsstop auf. Sollte eine gewünschte Position höher sein als der Öffnungsstop, wird die gewünschte Position begrenzt auf den Öffnungsstop. Die Steuerung geht gelegentlich über in den Offenhaltezustand. Sollte die Drossel in eine Position höher als der vorhergehende Öffnungsstop übergehen, wird dieser neue Wert eingelernt über den zuvor beschriebenen Prozess, welcher kontinuierlich den Öffnungsstop einlernt, während der Offenhaltezustand vorliegt. Der jeweilige Öffnungsstop kann größer sein, weil nunmehr ein Fremdkörper, beispielsweise Eis, sich nicht mehr in der Drossel befindet.
Die angesteuerte Position wird begrenzt zwischen den Öffnungs- und Schließstops. Als Ergebnis ist die angesteuerte Position niemals außerhalb der eingelernten Stopwerte. Die Steuerung wird weiterhin so kalibriert, dass ein Überschließen kontrolliert wird, so dass die Rotationsgeschwindigkeit der Drosselklappe nicht einen gewünschten Wert überschreitet, wenn die angesteuerte Position bei oder unterhalb der aktuellen Drosselposition liegt.
Der Integralwert wird verwendet während der normalen Steuerung mit geschlossener Schleife. Im offenen Zustand (wenn die Drossel sich bei einer der drei Diskontinuitäten befindet) setzt die Steuerung den Integrator aus, um ein Aufhängen des Integrator zu vermieden. Zusätzlich stellt die Steuerung den Integrator zurück indem sie den Geschlossenhalte- oder Offenhaltezustand verlässt. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch, dass die Steuerung eine Zeit benötigt, um festzustellen, dass die Drossel sich an einem Stop befindet, der Integrator sich aufhängt. Wenn der normale Betrieb wieder einsetzt, beginnt dieser mit einem aufgehangenen Wert für den Integrator, wodurch ein unnötiger Übergangsfehler auftritt, wenn der Integrator nachträglich wieder in den Normalzustand übergeht. Dieses Problem wird verhindert durch Rücksetzen des Integrator auf 0, wenn der Offenhalte- oder Geschlossenhaltezustand verlassen wird.
Die vorliegende Erfindung erreicht somit ein verbessertes und zuverlässigeres System für die elektronische Drosselservohartanschlagerfassung, wenn die Schließ- oder Öffnungssteuerungswerte einen Schwellenwert für eine vorgegebene Zeitspanne überschreiten. Auf diese Weise ermöglicht die vorliegende Erindung die volle Steuerungskontrolle und vermeidet Zustände einer Überhitzung. Zusätzlich verringert die vorliegende Erfindung Ausfälle der Mechanik und sie vermeidet es, dass die Robustheit des Mechanismus erheblich und kostenträchtig erhöht werden muss.
Aus dem Voranstehenden kann man sehen, dass ein neues und verbessertes Verfahren zur elektronischen Erfassung eines Drosselservoanschlags aufgezeigt wird. Es ist zu verstehen, dass die vorgehende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels lediglich illustrativ ist für einige der vielen einzelnen Ausführungen, die Anwendungen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung repräsentieren. Es ist verständlich, das vielzahlige und andere Anordnungen evident sind, für einen Fachmann ohne dass er aus dem Bereich der Erfindung heraustritt, wie dieser in den nachfolgenden Patentansprüchen definiert ist.
Es bedeuten:
eingelernter Öffnungsstop (learned_open_stop)
Aufrufen des Offenhaltezustandes (hold_open_mode)
eingelernter Schließstop (learned_close_stop)
Aufruf Standardmodus (default_mode)
Aufruf Normalsteuerungszustand bzw. -modus (control_normally_mode)
eingelernte Verzögerung (learning_delay)
eingelernter Öffnungsstop (learned_open_stop)
Öffnungsgrenzen (open_limits)
Öffnungsminimum (open_miminum)
Öffnungsmaximum (open_maximum)
Geschlossenhaltezustand (hold_close_mode)
Schließgrenzen (close_limits)
Schließminimum (close_minimum)
Schließmaximum (close_maximum)
eingelernter Standardwert (learned_default)
Standardwertgrenzen (default_limits)
Standardmaximum (default_maximum)
Standardminimum (default_minimum)
Normalsteuerungsmodus (control_normally_mode)
Offenhalten (hold_open)
Geschlossenhalten (hold_close)
Standardzustand (default_mode)
Begrenze gewünschte Position auf oberhalb (learned_close_stop)
Begrenze gewünschte Position auf unterhalb (learned_open_stop)

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Positioniereinheit einer Brennkraftmaschine, das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritt auf:

- zur Verfügungstellen eines Elektromotors für die Betätigung der Positioniereinheit,

- Ansteuern der Positioniereinheit so, dass sie in eine gewünschte Position übergeht,

- Erfassen eines Stellwertes, der notwendig ist, um in die gewünschte Position zu gelangen,

- Entscheiden, ob dieser Stellwert einen Schwellenwert während eines vorgegeben Zeitabschnittes überschreitet,

- Reduzieren des Stellwertes, wenn der Schwellenwert den Stellwert für den vorgegebenen Zeitabschnitt übersteigt,

- Ansteuern der Positioniereinheit so, dass sie in die Endstopposition übergeht und

- Einlernen einer Spannung der Positioniereinheit, die der Endstopposition zugeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Ansteuerung der Positioniereinheit so, dass sie in eine gewünschte Sollposition übergeht, aufweist, dass die Positioniereinrichtung angesteuert wird, in eine angesteuerte Position zu schließen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist ein Erfassen der aktuellen Position der Positioniereinheit.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist ein Aufrechterhalten des Stellwertes, wenn die aktuelle Position eine stärker geschlossene Position ist als die angesteuerte Position.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist ein Umkehren des Stellwertes, wenn die aktuelle Position eine weniger geschlossene Position ist als die gewünschte Position.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ansteuerns der Positioniereinheit so, dass sie in eine gewünschte Position übergeht, ein Ansteuern der Positioniereinheit aufweist, dass diese in eine angesteuerte Position öffnet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist ein Erfassen der aktuellen Position der Positioniereinheit.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist ein Aufrechterhalten der Stellwertes, wenn die aktuelle Position eine weiter geöffnete Position ist, als es die angesteuerte Position ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist ein Umkehren des Stellwertes, wenn die aktuelle Position eine kleinere geöffnete Position ist als die gewünschte Position.