DE10356844A1

DE10356844A1 - Positionssteuerungsverfahren durch Motorantrieb und zugehörige Steuereinheit

Info

Publication number: DE10356844A1
Application number: DE10356844A
Authority: DE
Inventors: Shigeki Hitachinaka Yamada; Shoji Hitachinaka Sasaki; Hiroaki Hitachinaka Saeki; Masayuki Hitachinaka Suganami
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2004-10-07
Also published as: JP4023306B2; US7065966B2; JP2004183582A; US20040112053A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Positionssteuerungsverfahren durch Motorantrieb, umfassend die Schritte: Drehen eines Rotors des Motors (2) entsprechend der gegebenen Sollöffnung und Erfassen der Öffnung eines verstellbaren Flügels durch einen Codierer (3, 3a, 3b), wobei der Motor (2) einen Durchgang eines Ansaugluftrohrs für einen Turbolader (1) des Kraftfahrzeugs durch den verstellbaren Flügel öffnet und schließt, und Steuern des beweglichen Flügels in dem Durchgang des Ansaugluftrohrs in der Weise, dass er die Sollöffnung erreicht, wobei die Drehposition des Motors (2) in derjenigen Richtung, in der der verstellbare Flügel geschlossen wird, und in derjenigen Richtung, in der der verstellbare Flügel geöffnet wird, in die Haltstellung gesteuert wird und der Motor (2) so gesteuert wird, dass der Durchgang des Ansaugluftrohrs die Sollöffnung annimmt, indem die Haltstellung als Betriebsreferenzposition des Motors (2) festgelegt wird und der Bereich zwischen den Haltstellungen als Antriebsdynamikbereich des Motors (2) festgelegt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des gesteuerten Systems in die Sollposition durch Verwendung des Gleichstrommotors als Teil des Antriebsmechanismus.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich speziell auf ein Verfahren der Positionssteuerung, das für einen Controller verwendet wird, um den Ladedruck eines Turboladers durch Steuern des Öffnens und Schließens des Durchgangs des Ansaugluftrohrs für den Turbolader einzustellen, und auf eine zugehörige Vorrichtung, bei der die Position des gesteuerten Systems, das durch Verwendung des Motorantriebsmechanismus gesteuert wird, durch einen Codierer erfasst wird.

Die Technik, mit Ausnahme des Einflusses des Rauschens, das in dem Codierer erzeugt wird, wenn die Position des vom Motor betätigten verstellbaren Flügels mit einem Codierer erfasst wird, ist in dem japanischen Patent Nr. 3,039512 offenbart.

Dieses Berechnungsverfahren mit dem Drehcodierer und der Vorrichtung ist so gestaltet, dass die Signaländerung infolge des Rauschens usw. nicht falsch berechnet wird. Konkreter, diese Vorrichtung besitzt ein erstes Speichermittel, durch das der Signalpegel nach dem Verstreichen der Referenzzeit seit Erfassung der Änderung des Ausgangssignals gespeichert wird. Außerdem besitzt diese Vorrichtung ein zweites Speichermittel, durch das der Pegel des in dem ersten Speichermittel gespeicherten und zu einem festgelegten Zeitpunkt übertragenen Ausgangssignals gespeichert wird.

Bei dieser Vorrichtung wird basierend auf den in dem ersten und in dem zweiten Speichermittel gespeicherten Pegeln entschieden, ob der berechnete Wert der Änderung des Ausgangssignals des Drehcodierers zu aktualisieren ist. Ferner wird der Signalpegel in dem ersten Speichermittel zum Zeitpunkt des Entscheidungsabschlusses entsprechend diesem Entscheidungsergebnisses zum zweiten Speichermittel übertragen.

Im oben erwähnten Stand der Technik werden ein regulärer Impuls und das Rauschen je nachdem, ob der Impuls nach dem Anstieg des Signals des Codierers oder während einer festgelegten Zeit nach dem Anstieg des Signal erfasst wird, getrennt. Jedoch kann der Einfluss des Rauschens nicht vollkommen ignoriert werden. Speziell bei einer Turbosteuerung ändert sich die momentane Steuerposition infolge der Häufung von Fehlern bei der wegen des Rauschens fehlerbehafteten Erfassung der Position stark. Dies führt dazu, dass das gesteuerte System nicht in den gewöhnlichen Dynamikbereich fällt. Ferner besteht die Möglichkeit, dass das gesteuerte System bei vollständig geschlossener Stellung oder vollständig geöffneter Stellung den Anschlag trifft, ein mechanisches Hängenbleiben am Anschlag hervorgerufen wird und die Getriebevorrichtung beschädigt wird. Dieses Problem ist beim Stand der Technik gegeben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung korrigiert die Differenz durch Ausführen der Initialisierung in die vollständig geöffnete Stellung oder in die vollständig geschlossene Stellung nicht zur beim Einschalten, sondern auch während der Steuerung.

Um das verbesserte Verfahren zu erreichen, kann ein Positionssteuerungsverfahren durch Motorantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung den Schritt umfassen, in dem ein Rotor des Motors entsprechend der gegebenen Sollöffnung gedreht wird.

Ferner kann der Schritt ausgeführt werden, in dem das Öffnen und Schließen eines verstellbaren Flügels durch einen Codierer erfasst wird. Der Motor kann ferner einen Durchgang eines Ansaugluftrohrs für einen Turbolader des Kraftfahrzeugs durch den verstellbaren Flügel öffnen und schließen und/oder den verstellbare Flügel in dem Durchgang des Ansaugluftrohrs so steuern, dass er die Sollöffnung erreicht.

Ferner kann die Drehposition des Motors in diejenige Richtung, in der der verstellbare Flügel geschlossen wird, oder in diejenige Richtung, in der der verstellbare Flügel geöffnet wird, in die Haltstellung gesteuert werden.

Außerdem kann der Motor so gesteuert werden, dass der Durchgang des Ansaugluftrohrs die Sollöffnung einnimmt, indem die Haltstellung als Betriebsreferenzposition des Motors genommen wird und/oder der Bereich zwischen den Haltstellungen als Antriebsdynamikbereich des Motors genommen wird.

Um das verbesserte Verfahren zu erreichen, kann eine Positionssteuereinheit durch Motorantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung eine Steuereinheit umfassen, die eine Schnittstellenschaltung, eine Zent raleinheit und/oder ein Motorantriebsorgan enthalten kann, das einen Motor entsprechend einem Sollöffnungssignal antreibt.

Ferner kann an der Abtriebswelle des Motors eine die Motordrehposition erfassende Einheit vorgesehen sein.

Außerdem kann mit der Abtriebswelle des Motors ein einstellbares Verbindungsglied verbunden sein, das das Öffnen und Schließen eines verstellbaren Flügels in einem Ansaugluftrohr für einen Turbolader eines Kraftfahrzeugs entsprechend der Umdrehung des Motors steuert.

Ferner kann der Motor in einer Richtung, in der das Ansaugluftrohr verschlossen wird, und/oder in einer Richtung, in der das Ansaugluftrohr geöffnet wird, durch Motorantrieb in die Haltstellung des Turboladers gedreht werden und/oder eine Position zwischen den Anschlagpositionen als Betriebsreferenzposition des Motors festgelegt werden, wenn der Motor arbeitet.

1 ist ein Blockschaltplan des Gesamtsystems der Motorsteuereinheit.
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Signals des Codierers für die Motorpositionserfassung zeigt.
3 ist ein Blockschaltplan, der den inneren Aufbau des Controllers gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
4A ist ein Ablaufplan eines Beispiels der Initialisierungsabwicklung.
4B ist eine Ansicht, die die Motorantriebleistung bezüglich der Codiererimpulsänderung zeigt.
4C ist ein Ablaufplan eines Beispiels der Initialisierungsabwicklung bei allmählicher Steigerung der Motordrehzahl.
4D ist eine Ansicht, die die Motorantriebleistung bezüglich der Codiererimpulsänderung für den Fall von 1C zeigt.
4E ist ein Ablaufplan der Initialisierungsabwicklung, bei der der Motor auf Grund des Vorhandenseins eines Widerstandsteils in die andere Drehrichtung gedreht wird.
4F ist eine Ansicht, die die Motorantriebleistung bezüglich der Codiererimpulsänderung für 4E zeigt.
5A ist eine Ansicht, die die Signalwellenform des Codierers im Normalfall zeigt.
5B ist eine Ansicht, die die Signalwellenform des Codierers in Gegenwart von Rauschen zeigt.
6 ist ein Ablaufplan der Initialisierungsabwicklung bei Normalbetrieb.
7 ist ein Ablaufplan der Initialisierungsabwicklung bei Normalbetrieb.
8 ist eine Ansicht, die die Betriebswiderstandskennlinie (charakteristische Änderung des durch Motor verstellbaren Bereichs) des Maschinenteils zeigt.
9 ist eine erläuternde Abbildung der Initialisierungsabwicklung und des Dynamikbereichs mit einer vollständig geschlossenen Stellung und einer vollständig geöffneten Stellung.
10 ist eine erläuternde Abbildung der Wiederaufnahmeabwicklung.
11 ist eine graphische Darstellung der Initialisierungsabwicklung.
12 ist eine Ansicht, die den Vergleich zwischen der Festwert- Geschwindigkeitssteuerung und der PID-Regelung.
13 ist ein Beispiel einer Kombination aus der Festwert- Geschwindigkeitssteuerung und der PID-Regelung zeigt.
14 ist eine erläuternde Abbildung für den Gesamtbereich-PID-Antrieb (1).
15 ist eine erläuternde Abbildung für den Gesamtbereich-PID-Antrieb (2).
16 ist ein Ablaufplan für 13.
17A ist ein Ablaufplan für 14.
17B ist ein Ablaufplan für 15.
18 ist ein Blockschaltplan eines RAM-Backup-Verfahrens.
19 ist ein Beispiel einer Konfiguration, in der der nichtflüchtige Speicher außerhalb angeordnet ist.
20 ist ein Ablaufplan, der der Standard der Initialisierungsabwicklung ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt die Konfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Winkel eines Verstellflügels 1A in einem Turbolader 1 kann verändert werden, indem der Winkel des Flügels in dem Turbolader 1 durch ein an der Abtriebswelle eines Motors 2 vorgesehenes Zahnrad 2a, ein Ritzel 2b, einen Radumformer 2c, eine Stange 2d und ein einstellbares Verbindungsglied (bewegliches Verbindungsglied) 2e, wie durch den Pfeil angedeutet, verschoben und gestreckt wird. Ferner ist 7 ein Schneckenantrieb. Die Schnittfläche des Ansaugluftrohrs für den Turbolader 1 ändert sich, wenn der Winkel dieses Verstellflügels 1A verändert wird, wobei sich auch der Ladedruck des Turboladers ändert.
Neben dem Zahnrad 2a ist zur Erfassung der Drehposition des Motors ein Drehcodierer 3 an der Abtriebswelle 2e des Motors 2 vorge sehen. In dieser Ausführungsform werden zwei Inkrementalcodierer (3a, 3b) verwendet. Zur Umsetzung der Drehposition in ein Signal ist am Codierer 3 ein Hallelement 4 (4a, 4b) vorgesehen. Die Drehposition vom Codierer 3 wird in ein Signal (4aa, 4bb) umgesetzt und in den Controller 5 eingegeben.
Die Signalwellenform von dem oben erwähnten Codierer ist in 2 gezeigt. Die Phase des ΦA-Signals und die Phase des ΦB-Signals sind um 90 Grad gegeneinander verschoben. Die Drehrichtung des Motors lässt sich beispielsweise durch Prüfen des Signalpegels des Signals ΦB (4bb) daran erkennen, ob das Signal ΦA (4aa) ansteigt oder abfällt. Außerdem wird die Drehposition des Motors durch Zählen der Anzahl von Impulsen des Signals erfasst.
Zum anderen gibt der Controller 5 dann, wenn er von einem weiteren Controller 6 ein Steuerziel-Positionssignal 6a der Turboladermotor-Drehposition (Winkel des Drehschiebers des Turboladers) erhält, ein Signal 5a aus, damit der Motor 2 so angetrieben wird, dass das Steuerziel-Positionssignal 6a und die Drehposition des Motors übereinstimmen und die Drehposition des Motors 2 entsprechend dem Steuerziel-Positionssignal 6a gesteuert wird. Obwohl der Controller 5 und der andere Controller 6 in dieser Ausführungsform getrennt sind, besitzt eine Konfiguration, in der beide integriert sind, die gleiche Funktion. Ein Kommunikationssignal 6b ist ein externes Kommunikationssignal, das an den Controller 6 oder 5 ausgegeben wird. Das Kommunikationssignal 6b kann ein Öffnen-Signal sein.
Obwohl der Drehcodierer 3 an der Achse des Motors vorgesehen ist, um die Drehposition des Motors zu erfassen, kann auch der Drehwinkelgrad des Zahnrads 2c direkt gemessen werden, indem an der Drehachse des Schneckenantriebs 7 ein Potentiometer usw. installiert wird, und kann der Winkel des Drehschiebers des Turboladers entsprechend dem Steuerziel-Positionssignal gesteuert werden. Außerdem können anstelle des Potentiometers ein Absolut-Encoder oder drei oder mehr Codierer verwendet werden. Außerdem ist es möglich, die Drehposition des Motors zu erfassen, indem zusätzlich zu den zwei Inkrementalcodierern, wie bei dieser Ausführungsform, ein Kontaktschalter hinzugefügt wird, der erfasst, dass die Abtriebswelle des Stellantriebs einen spezifischen Winkel erreicht hat.
3 zeigt einen Blockschaltplan des Controllers 5 gemäß dieser Ausführungsform. Der Controller 5 umfasst eine CPU (Zentraleinheit) 9, eine E/A (Eingabe/Ausgabe) 8, einen A/D (Analog-Digital-Umsetzer) 14, einen RAM (Schreib-Lesespeicher) 15, einen ROM (Nurlesespeicher) 16, einen nichtflüchtigen Speicher 17, ein Motorantriebsorgan 10 und eine Kommunikationstreiberstufe 13 usw. In dieser Ausführungsform wird ein Steuersignal 9a an das Motorantriebsorgan 10 ausgegeben, damit die Werte des Drehpositionssignals (4aa, 4bb) des Motors und des in die E/A 8 eingegebenen Sollöffnungssignals 6a gleich werden. Außerdem wird an den Motor ein Steuersignal 5a ausgegeben. Die CPU 9 liest den Steuerbetriebsausdruck aus dem ROM 16 aus, rechnet und bewahrt den berechneten Wert im RAM 15 auf. Der nichtflüchtige Speicher 17 wird verwendet, um die oben erwähnten Betriebsdaten usw. nach dem Ausschalten der Stromversorgung des Controllers aufzubewahren, wobei er nicht vorgesehen sein muss, wenn keine Daten aufzubewahren sind.
Dieser Controller bewirkt, dass die CPU Daten (13a oder 6b) über die Kommunikationstreiberstufe 13 mit der Umgebung austauscht. Auch bei der Eingabe des Sollöffnungssignals über die Kommunikations treiberstufe 13 in die CPU 9 kann die gleiche Funktion vorgesehen sein. Außerdem wird bei der Erfassung des Positionssignals durch das Potentiometer das Zahnradpositionssignal über den Analog-Digital-Umsetzer 14, da das Signal 11 ein Analogsignal ist, eingegeben.
Zur Erfassung der Drehposition des Motors wird zuerst die Betriebsreferenzposition des Motors erlangt.
Bei diesem Controller 5 wird eine Anschlagposition erfasst, indem der Motor gedreht wird, bis er sich in derjenigen Richtung, in der das Ansaugluftrohr für einen Turbolader im Bereich des Motorantriebs verschlossen wird, vollständig zur Anschlagposition in die Haltstellung gedreht hat, indem Motor gedreht wird, bis er sich in der entgegengesetzten Richtung, in der das Ansaugluftrohr für den Turbolader geöffnet wird, zur Anschlagposition in die vollständig gedrehte Position bewegt hat, oder indem der Motor in beide Anschlagpositionen gedreht wird. Eine solche Position wird als Betriebsreferenzposition festgelegt (was im Folgenden Initialisierung genannt wird).
Jedoch wird die Drehposition des Motors beim Starten vom Controller nicht erfasst. Deshalb ist es erforderlich, Motoren in beide Richtungen zu drehen und den Motor in die Position, in die er sich nicht automatisch bewegt, zu betätigen. Wenn der Motor hierbei durch Antriebskraft höherübersetzt gedreht wird, weil ein Zahnradgetriebe verwendet wird, kann das Zahnrad den Anschlag treffen und ein Festsitzen des Zahnrads eintreten. Das Zahnrad sitzt je nach Umständen fest und lässt sich wegen des Festsitzens auch dann, wenn der Motor mit dem maximalen Drehmoment in die andere Richtung gedreht wird, gegebenenfalls nicht mehr betätigen. Deshalb muss bei der Initialisierung die Antriebskraft des Motors auf eine Antriebskraft derjenigen Größe, bei der das Festsitzen des Zahnrads nicht eintritt, festgelegt werden.
Außerdem muss aus Gründen der Sicherheit bei diesem Vorgehen und zum Schutz von Turbolader und Maschine die Drehrichtung des Motors auf diejenige Drehrichtung festgelegt werden, bei der der Ladedruck gesenkt wird.
1A zeigt den Ablauf bei der Initialisierung.
Der Motor wird mit einer konstanten Antriebskraft unterhalb der Motorantriebsleistung A (vorgegebener Wert), die das mechanische Hängenbleiben bewirkt, gedreht, und der Zeitgeber ab dem Zustand gestartet (Schritt 40a), in dem das Codiererimpulssignal sich zu ändern beginnt und sich danach nicht mehr ändert (Schritt 40b). Der Zeitpunkt (Schritt 40c), bis zu dem sich der oben erwähnte Zustand während der festgelegten Zeit TB oder darüber hinaus fortsetzt, wird als Anschlagposition bestimmt, wobei die Abgabeleistung 0 angenommen wird und die Initialisierung beendet wird.
1B zeigt das Auftreten der Motorantriebsleistung bezüglich der Codiererimpulsänderung. Es wird bestimmt, dass ein Verstellflügel die Anschlagposition erreicht hat, wenn die zuvor festgelegte Zeit TB überschritten worden ist, worauf die Initialisierung beendet wird.
Ein weiteres Beispiel für das Erreichen desselben Ziels ist in 1C gezeigt.
Hier ist die Drehzahl des Motors nicht konstant. Sie beginnt bei null und nimmt allmählich zu. Dieses Verfahren ist effektiv, wenn im Be triebsbereich kein mechanischer Widerstand vorhanden ist oder wenn ein Abschnitt geschaffen ist, in dem der Betriebswiderstand infolge der mechanischen Verschlechterung während fortgesetzten Betriebs zunimmt.
4D zeigt das Auftreten der Motorantriebsleistung bezüglich der Codiererimpulsänderung.
Es wird bestimmt, dass die Kennlinie von 4D verfolgt (eingefangen) wird, wenn im Schritt 41A keine Codiererimpulsänderung vorkommt, und dass die Leistung im Schritt 41b von 4C auf (V + 1) erhöht wird. Im Ergebnis, ob V = C im Schritt 41c bestimmt wird und die Initialisierung beendet wird (Schritt 41e), bei einer Leistung = 0 zum Zeitpunkt, wenn V = C und die Codiererimpulsänderung verschwindet (Schritt 41d). Während bei 4B das Ende der Initialisierung durch den Zeitgeber TB bestimmt wird, wird bei 4D das Ende der Initialisierung nach dem Zustand V = C bestimmt.
4E zeigt ein Verfahren, bei dem das Zahnrad wenigstens einmal einen Abschnitt mechanischen Widerstands mit progressiver Bewegungsenergie durchläuft, nachdem der Motor in die andere Richtung gedreht wird, wenn die Drehposition des Motors den Widerstandsabschnitt erreicht. Dieses Verfahren ist effektiver.
4F zeigt das Auftreten der Motorantriebsleistung bezüglich der Codiererimpulsänderung.
Diese Ansicht zeigt ein Beispiel, bei dem die Drehposition des Motors in der entgegengesetzten Richtung um eine vorgegebene Anzahl von Impulsen verschoben wird, wenn ein Einfangen eingetreten ist. Beim Wiederaufnehmen des Schrittes 42b wird die Drehposition des Motors in einem gestrichelten Abschnitt von 4F in der entgegengesetzten Richtung um eine vorgegebene Anzahl von Impulsen verschoben und die Leistung V = (V + 1) angenommen (Schritte 42c und 42d). Außerdem wird dann, wenn im Schritt 42e V = C festgestellt wird, im Schritt 42f bestätigt, dass keine Codiererimpulsänderung aufgetreten ist. Leistung = 0 wird festgelegt und die Initialisierung beendet (Schritte 42f und 42g). Obwohl die durch die gestrichelten Linien gezeigten Rückkehrabschnitte in 4F als konstant festgelegt sind, ist dies nicht auf einen konstanten Wert begrenzt. Der Rückkehrabschnitt kann entsprechend der Leistung des Motors verändert werden.
Als Nächstes wird ein Initialisierungsverfahren im Normalbetrieb gemäß einer Ausführungsform erläutert.
Die Steuerform wird zu einer Normalsteuerung verändert, sobald die Initialisierung des Controllers beim Einschalten beendet ist. Die Verstellung des Motors wird entsprechend dem Sollöffnungssignal, das von außen eingegeben wird, gesteuert. Derjenige Modus, der die Steuerung kaum beeinflusst, wird auch dann, wenn die Initialisierung während des gewöhnlichen Steuerns ausgeführt wird, eingestellt, da dieser Controller zur Turbosteuerung da ist. Solche Modi sind der Fall, wenn der Ladedruck während des Leerlaufs der Maschine niedrig ist, wenn die Last für die Maschine klein ist und wenn die Öffnung der Beschleunigungsvorrichtung eng ist sowie ferner wenn ein Initialisierungsausführungsbefehl von außen eingegeben wird usw. Bei dem Verfahren zum Erfassen der Drehrichtung und der Position des Motors mit einem Codierer kann die Drehposition des Motors gegebenenfalls nicht erfasst werden, wenn ein Rauschen mit dem Signal vom Codierer vermischt ist.
Ein Beispiel ist in 5A gezeigt. Die rechte Blatthälfte zeigt den Fall der Rückwärtsdrehung, während die linke Hälfte die Vorwärtsdrehung zeigt.
Außerdem ist 5A eine Wellenform des Codierers bei der Vorwärtsdrehung und der Rückwärtsdrehung im Normalfall. Das folgende Verfahren wird allgemein als Verfahren zum Erfassen der Position des Motors mit einem Codierer verwendet.
Wenn das Codierersignal ΦB zum Zeitpunkt des Anstiegs des Codierersignals ΦA Tiefpegel besitzt und das Codierersignal ΦB zum Zeitpunkt des Abfalls des Codierersignals ΦA Hochpegel besitzt oder ähnlich wenn das Codierersignal ΦA zum Zeitpunkt des Anstiegs des Codierersignals ΦB Hochpegel besitzt und das Codierersignal ΦA zum Zeitpunkt des Abfalls des Codierersignals ΦB Tiefpegel besitzt, wird bestimmt, dass der Motor vorwärts gedreht wird und der Zähler aufwärts zählt wird. Der Zähler zählt auch abwärts, weil das Muster im Fall der Drehungsumkehr entgegengesetzt zu dem oben erwähnten Muster wird. Die Drehposition des Motors kann durch diese Logik mit der Auflösung von 1/4 Codiererimpulszyklus erfasst werden.
5B zeigt ein Beispiel für das Eintreten der Verstellung, bei dem ein Rauschen mit dem Codierersignal ΦA vermischt ist und durch das Ansteigen und Abfallen des Rauschens eine Falschberechnung ausgeführt wird.
Die Falschberechnung könnte durch das mit dem Codierersignal vermischte Rauschen usw. bei dem Verfahren zum Erfassen der Drehposition des Motors mit einem Codierer so erfolgen, wie in dieser Figur gezeigt ist. Im Ergebnis wird eine Verstellung an der Erfassungsposition hervorgerufen. Das Eintreten der Verstellung kann verhindert werden, indem eine Logik vorgesehen wird, die unterscheidet, ob das Codierersignal regulär oder verrauscht ist. Jedoch ist es nicht möglich, die Verarbeitung abzuschließen, wenn der Signalzyklus des Codierers kurz ist, da zur Abwicklung der Logik Zeit erforderlich ist.
Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt die Initialisierung nicht nur zum Zeitpunkt des Ein- oder Ausschaltens der Stromversorgung, sondern auch während des gewöhnlichen Steuerns, um, basierend auf dem Konzept, dass ein bestimmter Grad der Verstellung erfolgen darf, den Einfluss des Rauschens zu verringern. Die Verstellung wird durch diesen Vorgang aufgehoben, weshalb sich die Verstellung nicht akkumuliert.
Als Nächstes wird eine Ausführungsform erläutert, bei der der Initialisierungsvorgang während des gewöhnlichen Steuerns erfolgt.
6 ist ein Ablaufplan, der die Grundzüge der Verarbeitung veranschaulicht.
Der Fall, in dem die Initialisierung während des gewöhnlichen Steuerns erfolgt, ist durch die gestrichelte Linie gezeigt. Es lassen sich verschiedene Bedingungen denken. In dem in 7 gezeigten Beispiel erfolgt die Initialisierung, wenn das Sollöffnungssignal kleiner als die Konstante E ist und sich die Änderung des Sollöffnungssignals länger als eine Zeit mit der Konstante F ist. Der Wert des Sollöffnungssignals bei Normalbetrieb ist kleiner als der Zustand E eines niedrigen Ladedrucks, derart, dass die Maschine nicht beeinflusst wird. Wenn der Zustand, bei dem die Änderung des Sollöffnungssignals nicht eintritt, länger als die Zeit F andauert, erfolgt die Initialisierung auch bei gewöhnlicher Arbeitsbedingung.
Im Schritt 43a wird bestimmt, ob die Sollöffnung kleiner als der vorgegebene Wert E ist. Außerdem wird im Schritt 43b bestimmt, ob eine Änderung der Sollposition erfolgt ist. Wenn sie unverändert ist, wird im Schritt 43c der Zeitgeber gestartet und bestimmt, ob die vorgegebene Zeit F vergangen ist. Wenn die Zeit F verstrichen ist, wird die Initialisierungsabwicklung begonnen (Schritt 43d). Nachdem bestätigt worden ist, dass das Initialisierungs-Zustandsbit " 1" ist (Schritt 43d), wird die Initialisierung vorgenommen. Wenn die Initialisierung endet (Schritt 43f), wird das Initialisierungs-Zustandsbit gelöscht (Schritt 43g). Im Schritt 43h, wenn (Sollposition – Ausgangsposition) < (Sollposition – Momentanposition) nicht erfüllt ist, geht die Verarbeitung in eine Normalsteuerung über.
Wenn andererseits die obige Beziehung erfüllt ist, wird auf die Drehzahl des Motors entsprechend dem Wert (Sollposition – Momentanposition)/(Drehzahl des Motors bei Ausgangsposition) und in einer zur Differenz zwischen der Sollposition und der Ausgangsposition proportionalen Weise eingewirkt, wie im Schritt 43i gezeigt ist. Ferner wird die Drehposition des Motors bei der veranlassten Drehzahl des Motors auf die Sollposition gesteuert.
Das Initialisierungs-Zustandsbit wird während des Initialisierungsvorgangs regelmäßig beobachtet. Wenn sich die Sollöffnung während des Initialisierungsvorgangs ändert und der Zustand in die Initialisierungssperre fällt (das Initialisierungs-Zustandsbit wird im Schritt 43g gelöscht), wird die Initialisierung beendet (Schritt 43f) und die Steuerung an die Normalsteuerung zurückgegeben.
Es besteht das Problem, dass sich der Betrieb durch das Ausführen der Initialisierung verlangsamt, wenn die Verstellung des Motors größer als die Differenz zwischen der Ausgangsposition und dem Sollwert ist, bevor die Initialisierung ausgeführt worden ist und zur Normalsteuerung zurückgekehrt wird. In diesem Stadium sollte die Betriebsdrehzahl des Motors schnell gemacht und verhindert werden, dass eine Betriebsverzögerung eintritt. Um dieses Ziel zu erreichen, wird der Motor entsprechend der Differenz zwischen der Sollposition und der Momentanposition PID-geregelt, wie in 7B gezeigt ist. Diese Steuerung wird ausgeführt, indem der Proportionalausdruck zur Differenz hinzugegeben wird und ein Leistungssignal für den Motorantrieb entsprechend dieses Proportionalausdrucks ausgegeben wird. Die Drehzahl des Motors wird durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt. Motordrehzahl = ((Sollposition – Momentanposition)/(Sollposition – Ausgangsposition)) × (Motordrehzahl bei Ausgangsposition))
Die durch die Schwankung der Genauigkeit der Motordrehposition und der Akkumulation der Fehlberechnung bedingte Differenz der Motordrehposition kann beseitigt werden, indem die Initialisierung wie oben beschrieben während des Normalbetriebs ausgeführt wird.
Ferner ist der Turbolader hohen Temperaturen ausgesetzt, da er direkt mit der Auspuffleitung des Motors verbunden ist. Deshalb neigt das Mechanismuselement eines Verstellflügels zur Änderung des Ansaugluftstroms des Turboladers auf Grund dessen, dass sich Kohlenstoff im Abgas usw. anhäuft, zur Verschlechterung. Ferner nehmen auf Grund dessen, dass sich proportional zur Betriebszeit. Kohlenstoff usw. im Abgas ansammelt, mechanische Widerstandskomponenten zu.
Da sich speziell bei schmalem regulär benutztem Bereich in den Betriebsbereichen, die vom regulär benutzten Bereich verschieden sind, Kohlenstoff anhäuft, nimmt der Widerstand in diesem Bereich zu. Deshalb ist es schlimmstenfalls nicht möglich, in Bereichen zu arbeiten, die vom regulär benutzten Bereich verschieden sind. Wenn dies wiederholt geschieht, wird der betriebsfähige Bereich des Motors allmählicher schmaler. Im Ergebnis nimmt die Dauerverschlechterung deutlich zu.
Die oben erwähnte Erscheinung ist in 8 gezeigt.
Die Dauerverschlechterung schreitet wie durch die gestrichelte Linie gezeigt fort, wenn die Initialisierung nicht aus dem oben erwähnten Grund ausgeführt wird. Jedoch kann die Dauerverschlechterung durch häufige Initialisierung und einen Betrieb, der im gesamten genutzten Bereich gleich ist, verhindert werden. Deshalb sollte zur Senkung des Betriebswiderstands im Maschinenteil die Initialisierung ausgeführt werden.
Dadurch dass der Widerstand des Maschinenteils durch Ausführen der Initialisierung verhindert werden kann, wird die Haltbarkeit der Maschine verbessert. Im Ergebnis nimmt die Last des Antriebsmotors ab und kann die Haltbarkeit des Motors erhöht werden.
9 zeigt ein Verfahren der Initialisierung sowohl in die vollständig geschlossene Stellung als auch in die vollständig geöffnete Stellung.
In dieser Ausführungsform wird der Motor beim Einschalten von einer anfänglichen Drehposition in Richtung des vollständigen Schließens gedreht. Wenn der Flügel die vollständig geschlossene Stellung erreicht hat und der Zustand, dass sich der Zählwert des Codierers gegenüber A nicht ändert, für die Zeit T1 anhält, wird bestimmt, dass sich der Flügel in der vollständig geschlossenen Stellung befindet. Danach wird der Motor in Richtung des vollständigen Öffnens, die der entgegengesetzten Richtung entspricht, gedreht. Ähnlich wird dann, wenn der Zustand, dass sich der Zählwert des Codierers gegenüber B nicht ändert, für die Zeit T2 anhält, bestimmt, dass sich der Flügel in der vollständig geöffneten Stellung befindet.
Die Differenz zwischen dem Zähler B und dem Zähler A entspricht dem Dynamikbereich C zwischen der vollständig geschlossenen Stellung und der vollständig geöffneten Stellung. Wenn der Wert des Dynamikbereichs C extrem klein ist, besteht deshalb die Möglichkeit, dass lokal im Dynamikbereich ein mechanischer Fehler aufgetreten ist. Wenn dieser abnorm schwer ist, wird ein Zustand angenommen, bei dem der Anschlag gebrochen ist oder der Motor durch die Beschädigung des Getriebes usw. zum Leerlauf gekommen ist.
In dieser Ausführungsform werden der Vorgang des vollständigen Schließens und der Vorgang des vollständigen Öffnens zur selben Zeit ausgeführt. Jedoch müssen der Vorgang des vollständigen Schließens und der Vorgang des vollständigen Öffnens nicht zur selben Zeit ausgeführt werden. Der Vorgang des vollständigen Schließens wird einmal beim Einschalten ausgeführt, während der Vorgang des vollständigen Öffnens zum Zeitpunkt ausgeführt wird, zu dem danach die Initialisierung erlaubt ist oder dem Rückwärtsprozess zugestimmt werden kann. In allen Fällen wird eine ähnliche Wirkung erzielt.
10 zeigt ein Beispiel, in dem ein Abschnitt vorhanden ist, in dem der Betrieb während des oben erwähnten Vorgangs des vollständigen Öffnens und des Vorgangs des vollständigen Schließens teilweise schwergängig ist.
Selbst wenn keine Codiererimpulsänderung eintritt, muss die Position keine mechanische Anschlagposition sein. Deshalb wird der Motor in dieser Ausführungsform einmal und lediglich um einen festen Zählwert in Gegenrichtung, also in Richtung des vollständigen Schließens, und dann wieder in die Richtung des vollständigen Öffnens gedreht. Die Gefahr, diese Position (Abschnitt mechanischen Widerstands) durch mehrmaliges Wiederholen zu überschreiten, ist nicht gering.
In dem in 11 gezeigten Beispiel wird der Betrieb auch dann, wenn der Vorgang des vollständigen Öffnens und der Vorgang des vollständigen Schließens ausgeführt werden, nachdem der Öffnen-Befehl eingegeben worden ist, sofort gestoppt und der Motor wie in 7B in die Sollöffnungsstellung gedreht. Deshalb erfolgt er auch dann, wenn ein solcher Vorgang in dieser Weise ausgeführt wird, nie später während der gewöhnlichen Betriebszeit.
Nebenbei, die gewöhnliche PID-Regelung wird in dieser Ausführungsform nach der Erfassung der vollständig geschlossenen Stellung und der vollständig geöffneten Stellung bei konstant gehaltener Motorantriebsleistung ausgeführt. Jedoch treten wegen des Vorkommens einer Verwindung des mechanischen Systems die folgenden Probleme auf.
Es erfolgt ein verlangsamter Betrieb, um das Maß der Bewegung bei der gewöhnlichen PID-Regelung zu verringern, damit die Verstellung des Motors nicht zu weit geht, wenn sie sich dem Sollwert nähert, falls die Sollöffnung auf die vollständig geschlossene Stellung oder auf die vollständig geöffnete Stellung eingestellt ist. Das Zahnrad wird beim Initialisieren durch die konstante Antriebskraft geschoben. Jedoch kommt das Trägheitsvermögen des Motors hinzu, weshalb sich die Drehposition des Motors durch die Verwindung des mechanischen Systems verändert. Gleichzeitig wird der berechnete Wert kleiner als der scheinbar berechnete Wert in der vollständig geschlossenen Stellung oder größer als der scheinbare Wert in der vollständig geöffneten Stellung. Dies kann verhindert werden, indem die Motorantriebleistung bei der Initialisierung abgesenkt wird.
Jedoch besteht die Möglichkeit, die Position in der vollständig geöffneten Stellung und in der vollständig geschlossenen Stellung falsch zu erfassen, da der Motor sofort stoppen kann, wenn sich der mechanische Widerstand unter der Initialisierung erhöht. Deshalb ist es erforderlich, die Motorantriebleistung beim Initialisieren so weit wie möglich zu erhöhen.
Außerdem unterscheidet sich der Dynamikbereich, der durch die PID-Regelung verschoben werden kann, von dem Bereich zwischen der vollständig geschlossenen Stellung und der vollständig geöffneten Stellung, wenn bei dem oben erwähnten Verfahren wie in 12 gezeigt initialisiert wird. Wenn das Einnehmen der Sollpositionen, die der vollständig geschlossenen Stellung und der vollständig geöffneten Stellung, die durch die Initialisierung erreicht wird, entsprechen, durch Verwendung der PID-Regelung versucht wird, setzt sich der Zustand, dass der Motor gespeist wird, fort. Wenn dieser Zustand andauert, tritt das Problem auf, dass sich die Einschaltzeit des Motors verlängert und die Wärme des Motors und des Motorantriebsorgans zunimmt.
Ein Verfahren, das verhindert, dass eine Differenz zwischen der vollständig geschlossenen Stellung und der vollständig geöffneten Stellung bei der Initialisierung und der Differenz zwischen der vollständig geschlossenen Stellung und der vollständig geöffneten Stellung im Normalbetrieb geschaffen wird, ist in den 13 bis 15 gezeigt. Außerdem ist in den 16 und 17 der zugehörige Ablaufplan gezeigt.
Bei der Steuerung von 13 wird die Drehposition des Motors einmal um einen festen Betrag (β in 13) zurückgesetzt, nachdem sie durch konstante Motorantriebsleistung zur vollständig geschlossenen Stellung und zur vollständig geöffneten Stellung hin verändert worden ist. Die Drehposition des Motors wird durch die PID-Regelung wieder verändert, wobei aus der zurückgestellten Position die erste vollständig geschlossene Stellung und die erste vollständig geöffnete Stellung angestrebt werden. Der Punkt, an dem die Drehposition sich für die vorgegebene Zeit nicht verändert, wird als wahre vollständig geöffnete Stellung festgelegt, wobei das Festsitzen des Zahnrads korrigiert ist. Da ein kleiner Sollwert sequentiell eingegeben und in der PID-Regelung geregelt wird, wie in der Figur gezeigt ist, kann die vollständig geschlossene Stellung ohne Festsitzen eines Zahnrads erreicht werden.
Einzelheiten dieser Steuerung werden durch 16 erläutert.
Bei der Initialisierung wird die Motorantriebsleistung in Richtung des vollständigen Schließens oder in Richtung des vollständigen Öffnens von 0 % an erhöht. Die Codiererimpulsänderung ist im Schritt 62a zu erkennen. Die Motorantriebsleistung wird um Δ % erhöht, wenn keine Codiererimpulsänderung eintritt. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis die Motorantriebsleistung zu einem konstanten Wert von C % wird (Schritte 62b und 62c). Obwohl die Steuerung hier durch Verwendung der Motorantriebsleistung ausgeführt wird, kann eine Steuerung, bei der anstelle der Antriebsleistung die Drehzahl des Motors berechnet wird konstant gehalten wird, verwendet werden (13 zeigt den Fall einer konstanten Drehzahl).
Das Festsitzen der Maschine durch Trägheit tritt bei einer Antriebsleistung = C % nicht auf, wenn sich die Drehposition des Motors in die vollständig geschlossene Stellung oder in die vollständig geöffnete Stellung bewegt. Wenn der Zustand, dass keine Codiererimpulsänderung eintritt, bei einem Betrieb des Motors mit der Antriebsleistung an der oberen Grenze für eine sehr kurze Zeit (α0) andauert, wird diese Position vorübergehend als vollständig geschlossene Stellung festgelegt und der Zähler zurückgesetzt.
Danach wird die Drehposition des Motors um einen festen Betrag β und bei einer Leistung von 100 % zurückgestellt (Schritt 62g). Dann wird die oben erwähnte vollständig geschlossene Stellung als Sollöffnung angenommen und die Drehposition durch die PID-Regelung wieder verstellt (Schritt 62h). Der Zeitgeber wird im Schritt 62j gestartet, wenn im Schritt 62i keine Codiererimpulsänderung eintritt. Es wird bestimmt, ob der Zeitgeberwert T im Schritt 62k T ≥ α erfüllt.
Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird der Wert als vollständig geschlossene Stellung festgelegt.
Unter dieser Bedingung wird die Position, in der der Zustand, dass keine Codiererimpulsänderung eintritt, für eine vorgegebenen Zeit α andauert, als wahre vollständig geschlossene Stellung festgelegt und der Codierer-Zähler wieder zurückgesetzt. Derselbe Vorgang wird nach diesem Vorgang in Richtung des vollständigen Öffnens ausgeführt, wobei die vollständig geöffnete Stellung erhalten wird, indem diese durch diesen Vorgang bestimmt wird. Die Initialisierungen müssen nicht gleichzeitig erfolgen, wobei dann, wenn die Initialisierung zugelassen ist, nur ein Vorgang ausgeführt werden muss.
13 zeigt ein Beispiel für das Erhalten der vollständig geöffneten Stellung durch Verstellen der Drehposition des Motors zur Seite des vollständigen Öffnens bei konstanter Drehzahl.
Die Verarbeitung wird mit der Antriebsleistung = 0 gestartet. Die Schritte 63a – 63m entsprechen den Schritten 62a – 62m beim Erlangen der vollständig geschlossenen Stellung.
Die Drehposition des Motors wird von der Festsitzposition um β zurückgestellt, wobei aus dieser Position heraus die PID-Regelung durchgeführt wird. Der Sollwert ist durch den vorgegebenen Wert gegeben. Außerdem wird auch dann, wenn der Sollwert durch die PID-Regelung angegeben wird, die Position als vollständig geöffnete Stellung bestimmt, wenn die Codiererimpulsänderung ausbleibt.
14 zeigt ein Beispiel des Initialisierungsvorgangs ab dem Beginn der PID-Regelung.
Die absolute Position ist im anfänglichen Zustand beim Einschalten unbestimmt, da die PID-Regelung ausgeführt wird, nachdem die Sollposition bestimmt worden ist. Deshalb wird die Drehposition des Motors durch die PID-Regelung zur Sollposition verstellt, indem die Sollöffnung um den festgelegten Betrag in Bezug auf die Momentanposition verschoben wird. Natürlich besteht die Möglichkeit, dass sie infolge des Festsitzens, nachdem die Drehposition die vollständig geschlossene Stellung oder die vollständig geöffnete Stellung erreicht hat, nicht verlassen werden kann, wenn der festgelegte Betrag erhöht ist (beispielsweise Leistungsgrad von 100 %). Deshalb geht die Drehposition allmählich zur vollständig geschlossenen Stellung über, indem der Vorgang, in dem die Sollposition schrittweise verändert wird und wiederum verändert wird, nachdem die Drehposition die erste Sollposition erreicht hat, wiederholt wird.
14 zeigt den Fall, in dem der Motor betätigt wird, indem wiederholt ein kleiner vorgegebener Sollbetrag β 1 eingestellt wird.
Im Fall der vollständig geschlossenen Stellung verändert sich die Momentanposition nicht, obwohl β 1 wiederholt eingestellt wird. Die Position wird als vollständig geschlossene Stellung angenommen, wenn sich dies während der vorgegebenen Zeit T = α1 fortsetzt. Die Bestimmung der vollständig geöffneten Stellung wird wie bei der vollständig geschlossenen Stellung ausgeführt.
Die Drehposition des Motors wie durch Verändern des Sollwerts um β 1 zur vollständig geöffneten Stellung verstellt. Wenn die Zeit, in der sich die Position auch dann, wenn der Sollwert um β 1 verändert wird, nicht verändert, für T = α1 anhält, wird die Position als vollständig geöffnete Stellung angenommen.
Dieser Arbeitsfluss ist in 17(A) gezeigt.
Die schrittweise Betätigung in die Sollposition wird bei diesem Verfahren wiederholt. Bei der Initialisierung beträgt der Minimalwert (C = Count mini (1)) des Zählerwerts C im Schritt 70a. Die Sollposition wird in derjenigen Richtung, in der die Öffnung verschlossen wird, um den Wert mit dem festen Betrag β 1 verändert, wie in 14 gezeigt ist, wobei im Schritt 70b die PID-Regelung durchgeführt wird. Im Schritt 70c wird bestimmt, ob eine Codiererimpulsänderung eingetreten ist. (C – β1) wird im Schritt 70d erneut als Drehposition des Motors eingestellt, wenn es eine Impulsänderung gab. Der Sollwert wird weiter um β 1 verändert, wobei die PID-Regelung wiederholt wird. Wenn im Schritt 70c bestimmt worden ist, dass eine Impulsänderung ausbleibt, wird im Schritt 70e der Zeitgeber gestartet. Wenn der Zeitgeber im Schritt 70f T ≥ α 1 angibt, wird die Zählwertposition als vollständig geschlossene Stellung festgelegt. Im Schritt 70g wird die Codiererzählwertposition Count mini (1) auf "0" eingestellt und die vollständig geschlossene Stellung bestimmt.
14 zeigt ein Beispiel, in dem die Steuerung von der vollständig geschlossenen Stellung aus gestartet wird.
Ein Beispiel, in dem die Steuerung durch dasselbe Verfahren wie bei der Bestimmung der vollständig geschlossenen Stellung gestartet wird und die Initialisierung ausgeführt wird, ist im Schritt 70i von 17(A) gezeigt. Das heißt, dass diese Verarbeitung mit C = Count max (1) wie im Schritt 70a gestartet wird. Im Schritt 70j wird C = C + β 1 als neuer Sollwert angenommen und die PID-Regelung durchgeführt. Wenn im Schritt 70k bestimmt wird, dass eine Codiererimpulsänderung eingetreten ist, wird im Schritt 70m (C + β1) als neuer Zählerwert festgelegt. Im Schritt 70j wird (C + β1) als neuer Sollwert angenommen und die PID-Regelung durchgeführt. Wenn im Schritt 70k bestimmt wird, dass keine Codiererimpulsänderung eingetreten ist, wird im Schritt 70n der Zeitgeber gestartet. Wenn der Zeitgeber im Schritt 70p T ≥ α 1 angibt, wird der Zählerwert im Schritt 70q als vollständig geschlossene Stellung festgelegt (es wird C = Count max (1) angenommen).
Wenn die Betätigung in die vollständig geschlossene Stellung oder in die vollständig geöffnete Stellung ausgeführt wird, ist die für die Initialisierung erforderliche Zeit jedoch ähnlich wie jene in 13. Ein Verfahren zur Verbesserung ist in 15 gezeigt.
Wenn bestätigt wird, dass sich der Motor von der Ausgangsposition in Richtung des vollständigen Schließens verstellt hat und auch dann, wenn der Sollwert stets um β2 verändert wird, keine Veränderung eintritt, wird die Position als vollständig geschlossene Stellung festgelegt. Wenn gleichzeitig die Betätigung in die vollständig geöffnete Stellung ausgeführt wird, wird die Drehposition von der vollständig geschlossenen Stellung in einem Zug in die Ausgangsposition verändert. Danach wird die PID-Regelung durchgeführt, indem der Sollwert schrittweise um β2 verändert wird. Wenn auch dann, wenn der Sollwert schrittweise um β2 verändert wird, keine Veränderung eintritt, wird die Position als vollständig geöffnete Stellung angenommen. Die für die Initialisierung zwischen der vollständig geschlossenen Stellung und der vollständig geöffneten Stellung erforderliche Zeit kann durch Steuern des Motors in dieser Weise verkürzt werden.
Dieser Steuerfluss ist in 17(B) gezeigt.
Im Schritt 72a wird der Codierer-Zähler C auf den Anfangswert eingestellt. Der Sollwert wird im Schritt 72b um den vorgegebenen Wert β2 verändert und die PID-Regelung durchgeführt. Im Schritt 72c wird bestimmt, ob eine Codiererimpulsänderung eingetreten ist. Im Schritt 72d wird C = C – β2 eingestellt, wenn es eine Änderung gab. Die Verarbeitung kehrt zum Schritt 72b zurück. Der Sollwert wird weiter um β2 verändert und die PID-Regelung durchgeführt. Im Schritt 72e wird der Zeitgeber gestartet, wenn die oben erwähnte Verarbeitung wiederholt wird und auch dann, wenn die Codiererimpulsänderung ausbleibt, obwohl der Sollwert um β2 verändert wird. Im Schritt 72f wird bestimmt, ob der Zeitgeber T ≥ α2. Wenn T ≥ α2 (Count mini 2), wird im Schritt 72g die Erzeugungszeit für den Codiererimpuls zu diesem Zeitpunkt als vollständig geschlossene Stellung festgelegt. Im Schritt 72i wird der Sollwert um β2 verändert und die PID-Regelung durchgeführt. Im Schritt 72j wird bestimmt, ob für β2 eine Codiererimpulsänderung eingetreten ist. Im Schritt 72k wird C = C + β2 festgelegt, wenn es eine Änderung gab.
Die Verarbeitung wird an den Schritt 72i zurückgegeben, der Sollwert wird weiter um β2 verändert, und es wird geprüft, ob eine Codiererimpulsänderung eingetreten ist. Wenn im Schritt 72j bestimmt wird, dass es keine Impulsänderung gab, wird im Schritt 72m der Zeitgeber gestartet. Wenn der Zeitgeber im Schritt 72n die Anforderung T ≥ α2 erfüllt, wird im Schritt 72p die Zählwertposition als vollständig geöffnete Stellung festgelegt (Count max 2). Da bei diesem Verfahren sowohl die vollständig geschlossene Stellung als auch die vollständig geöffnete Stellung auf der Grundlage des Anfangswerts bestimmt werden, wie im Schritt 72h gezeigt ist, kann die Initialisierungszeit im Vergleich zum Fall von 14 verkürzt werden.
Die Initialisierungszeit kann verkürzt werden, indem die letzte Drehposition des Motors, wenn die Stromversorgung der Steuerschaltung ausgesetzt wird, zur Sicherung in einem RAM gespeichert wird. Als Nächstes wird das Verfahren erläutert, bei dem es nicht notwendig ist, die für die Initialisierung erforderliche Zeit zu verkürzen, oder die Initialisierung auszuführen, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird.
Diese Ausführungsform ist in 18A gezeigt.
Diese Ausführungsform umfasst eine CPU 9 (Zentraleinheit), eine E/A 8 (Eingabe/Ausgabe), einen A/D 14 (Analog-Digital-Umsetzer), einen RAM 15 (Schreib-Lesespeicher), einen ROM 16 (Nurlesespeicher), einen nichtflüchtigen Speicher 17, ein Motorantriebsorgan 10 und eine Kommunikationstreiberstufe 13.
Das Steuersignal 9a wird an das Motorantriebsorgan 10 ausgegeben, damit die Werte des in die E/A eingegebenen Sollöffnungssignals 11b und des Drehpositionssignals 11 des Motors im Fall dieser Ausführungsform gleich werden. Die CPU 9 liest den Steuerbetriebsausdruck aus dem ROM 16 aus und bewahrt den berechneten Wert im RAM 15 auf. Außerdem dient die CPU in dieser Ausführungsform zum Austauschen von Daten mit der Umgebung über die Kommunikationstreiberstufe 13. Obwohl das Sollöffnungssignal über die Kommunikationstreiberstufe 13 in die CPU 9 eingegeben wird, kann diese Ausführungsform dieselbe Funktion erfüllen.
Die Stromversorgungsschaltung 19 nimmt ein Steuersignal 18a, das von der CPU 9 über die E/A 8 ausgegeben wird, ein Batteriespannungssignal VB und ein IGN-Signal auf, wobei, falls erforderlich, der Steuerschaltung elektrische Energie zugeführt wird. Wenn das Batteriespannungssignal VB und das IGN-Signal eingegeben werden, beginnt die Versorgung der Steuerschaltung mit der Stromversorgungsspannung VCC.
VCC für den Sicherungs-RAM, die stets vorhanden ist, um den Wert in dem RAM aufzubewahren, wird zugeführt, da neben dieser Stromversorgungsspannung VCC die Spannung der Batterie anliegt. Außerdem wird die Stromversorgungsspannung VCC für die Steuerschaltung beim Anstieg des von der CPU 9 ausgegebenen Steuersignals 18a nach dem Abschalten des IGN-Signals unterbrochen. Das heißt, dass durch Übernehmen eines solchen Schaltungsaufbaus die Steuerschaltung allein weiterbetrieben werden kann, wenn das Steuersignal von der CPU 9 nach dem Unterbrechen des IGN-Signals ausgegeben wird.
Die folgenden Verbesserungen können für die herkömmliche Steuerschaltung durch Übernahme eines solchen Schaltungsaufbaus erzielt werden.

(1) Da die Stromversorgung für den Sicherungs-RAM bei angeschlossener Batterie eingeschaltet ist, ist es möglich, eine Änderung des Betriebsbereichs laut Diagnoseergebnis zu erkennen und den Betriebsbereich von der vollständig geschlossenen Stellung bis zu vollständig geöffneten Stellung auf der Grundlage des Motordrehposition nach dem Ergebnis der Initialisierung und der Ausführung der Betätigung in die vollständig geschlossene Stellung und der Betätigung in die vollständig geöffnete Stellung aufrechtzuerhalten.
(2) Aufhebung des Initialisierungsvorgangs, wenn die Zündung (IGN) eingeschaltet wird.

Eine ähnliche Wirkung kann erreicht werden, wenn der nichtflüchtige Speicher in der Steuerschaltung, die in dieser Ausführungsform im Zusammenhang mit Punkt (1) beschrieben worden ist, installiert ist. Wenn der nichtflüchtige Speicher installiert ist, ist jedoch ein Teilbeitrag des Betrags erforderlich. Ferner wird auch der Zusammenbau von Teilen schwierig.
Die Spannung der Batterie nimmt ab, wenn sich der Anlasser während der Initialisierung bei eingeschalteter Zündung dreht; Zusammenhang mit Punkt (2). Deshalb stoppt die Bewegung der Betätigungsvorrichtung, wobei die Möglichkeit besteht, das Starten der Maschine entsprechend dem Winkel beim Anhalten des verstellbaren Einlassventils negativ zu beeinflussen.
Gelegentlich, je nach Fahrer, wird die Zündung bei niedergedrücktem Gaspedal eingeschaltet und danach sofort der Anlasser betätigt. Der oben erwähnte Zustand tritt bei vollständig geschlossener Stellung ein, falls die Initialisierung in Richtung des vollständigen Schließens und unmittelbar nach dem Starten der Maschine ausgeführt wird. Daher besteht die Möglichkeit, dass die Maschinendrehzahl schnell zunimmt. Da die Umdrehung der Maschine schnell zunimmt, bevor das Schmiermittel für das Lager des Turboladers in Umlauf gebracht worden ist, besteht die Möglichkeit, dass der Turbolader speziell in kalten Gegenden beschädigt wird.
Aus den oben genannten Gründen darf geschlossen werden, dass der Initialisierungsvorgang in Richtung des vollständigen Schließens für die Maschine nicht wünschenswert ist, wenn die Zündung eingeschaltet ist. Der Initialisierungsvorgang in Richtung des vollständigen Schließens sollte bei eingeschalteter Zündung gesperrt sein.
18B zeigt die zeitliche Steuerung der Initialisierung bei eingeschalteter Zündung und bei ausgeschalteter Zündung.
19 zeigt ein Beispiel, das über eine Kommunikationsleitung 13a unter Verwendung des nicht in der Motorsteuereinheit, sondern in einem von der Motorsteuereinheit verschiedenen Controller installierten nichtflüchtigen Speichers die notwendigen Informationen empfängt oder sendet. Der Inhalt der Diagnose und die Motorpositionsinformationen der Motorsteuereinheit werden in von der Motorsteuereinheit verschiedenen nichtflüchtigen Speichern aufbewahrt, wobei die aufbewahrten Daten, falls erforderlich, über die Kommunikationsleitung zur Positionssteuereinheit geleitet werden. Die Funktion, die Stromversorgung der Steuerschaltung durch Verwendung des IGN-Signals, der Batteriespannung VB und des Steuersignals 18a zu steuern, wie dies in der Ausführungsform von 18 gezeigt ist, ist gemäß dieser Konfiguration überflüssig. Außerdem kann der Schaltungsaufbau vereinfacht sein, da in der Steuerschaltung kein nichtflüchtiger Speicher vorgesehen sein muss und dennoch eine gleiche Wirkung erzielt werden kann. Ferner ist er hinsichtlich der Kosten vorteilhaft.
20 zeigt einen Ablaufplan, um zu bestimmen, ob die Initialisierung nach dem Ergebnis der Verarbeitung durch eine CPU auf der Grundlage des Betriebszustands notwendig ist. Der Betriebszustand wird im Schritt 20a erfasst, wobei im Schritt 20b bestimmt wird, ob die Laufzeit über die vorgegebene Zeit TR hinaus angewachsen ist.
Dies kann wegen der Ausführung der Initialisierung für das vollständige Öffnen eine vorgegebene Zeit sein und der akkumulierten Betriebszeit entsprechen.
Wenn diese Bedingung erfüllt ist, erfolgt im Schritt 20a eine Anzeige usw., die die Anforderung nach einer Initialisierung angibt. Da es, wie oben beschrieben worden ist, verschiedene Initialisierungsverfahren gibt, wird das geeignete Verfahren unter diesen ausgewählt und ausgeführt.
Die Initialisierung wird ausgeführt, wenn die Bewegungsfrequenz des verstellbaren Flügels im Schritt 20c einen festen Wert überschreitet. Außerdem wird die Initialisierung ausgeführt, wenn die Anzahl der gefahrenen Meilen im Schritt 20d den festgelegten Wert LR überschreitet. Außerdem wird die Initialisierung ausgeführt, wenn im Schritt 20e der momentane Dynamikbereich im Vergleich zum vorgegebenen mechanischen Dynamikbereich schmal wird. SR ist durch den Erfahrungswert festgelegt. Die Dauerverschlechterung kann so weit wie möglich verringert werden, indem der Betriebszustand in dieser Weise beobachtet wird und gegebenenfalls die Initialisierung ausgeführt wird.
Bei einem Motorpositionscontroller zum Steuern der Öffnung des Ansaugluftrohrs des Turboladers auf die gewünschte Öffnung kann das Hervorrufen eines mechanischen Hängenbleibens infolge des mechanischen Widerstands durch den Anstieg einer mechanischen oder wärmebedingten Reibungskraft verhindert werden, indem die Betätigung in die vollständig geschlossene Stellung oder in die vollständig geöffnete Stellung während des gewöhnlichen Steuerns ausgeführt wird.

Claims

Positionssteuerungsverfahren durch Motorantrieb, umfassend: Drehen eines Rotors des Motors (2) entsprechend der gegebenen Sollöffnung und Erfassen der Öffnung eines verstellbaren Flügels durch einen Codierer (3, 3a, 3b), wobei der Motor (2) einen Durchgang eines Einlassluftrohrs für einen Turbolader (1) des Kraftfahrzeugs durch den verstellbaren Flügel öffnet und schließt, und Steuern des beweglichen Flügels in dem Durchgang des Einlassluftrohrs in der Weise, dass er die Sollöffnung erreicht, wobei die Drehposition des Motors (2) in derjenigen Richtung, in der der verstellbare Flügel geschlossen wird, und in derjenigen Richtung, in der der verstellbare Flügel geöffnet wird, in die Haltstellung gesteuert wird und der Motor (2) so gesteuert wird, dass der Durchgang des Einlassluftrohrs die Sollöffnung annimmt, indem die Haltstellung als Betriebsreferenzposition des Motors (2) festgelegt wird und der Bereich zwischen den Haltstellungen als Antriebsdynamikbereich des Motors (2) festgelegt wird.
Positionssteuerungsverfahren durch Motorantrieb nach Anspruch 1, bei dem der Vorgang, der die Betriebsreferenzposition des Motors (2) erreicht, beim Einschalten der Stromversorgung oder beim Schließen oder Öffnen des Zündschalters ausgeführt wird.
Positionssteuerungsverfahren durch Motorantrieb nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Motor (2) in einer Richtung, in der das Rohr für den Turbolader (1) geöffnet wird, und in derjenigen Richtung, in der das Rohr verschlossen wird, durch zuvor aufgebrachte Antriebskraft betätigt wird, damit ein Hängenbleiben in der Haltstellung vermieden wird, und dann, wenn die Zeit, in der sich das Signal des Codierers (3, 3a, 3b), der die Öffnung erfasst, nicht ändert, die vorgegebene Zeit überschreitet, die Positionen des Codierers (3, 3a, 3b) als Referenzpositionen für den Vorgang des vollständigen Öffnens und für den Vorgang des vollständigen Schließens genommen werden.
Positionssteuerungsverfahren durch Motorantrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Steuerung der Umdrehung des Motors (2) in derjenigen Richtung, in der der verstellbare Flügel geschlossen wird, und in der Richtung, in der der verstellbare Flügel geöffnet wird, in die Haltstellung bei ausgeschalteter Zündung ausgeführt wird.
Positionssteuerungsverfahren durch Motorantrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die PID-Regelung bei in Richtung des Öffnens des verstellbaren Flügels veränderter Sollöffnung schrittweise ausgeführt wird und die Öffnungsstellung als Haltstellung in der öffnenden Richtung des verstellbaren Flügels genommen wird, wenn sich der Zustand, dass sich die durch den Codierer (3, 3a, 3b) gezählte Öffnungsstellung nicht ändert, für die vorgegebene Zeit fortsetzt.
Positionssteuerungsverfahren durch Motorantrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die PID-Regelung bei in Richtung des Schließens des verstellbaren Flügels veränderter Sollöffnung schrittweise ausgeführt wird und die Öffnungsstellung als Haltstellung in der schließenden Richtung des verstell baren Flügels genommen wird, wenn sich der Zustand, dass sich die durch den Codierer (3, 3a, 3b) gezählte Öffnungsstellung nicht ändert, für die vorgegebene Zeit fortsetzt.
Einheit für die Positionssteuerung durch Motorantrieb, umfassend: eine Steuereinheit (5) mit einer Schnittstellenschaltung, einer Zentraleinheit (9) und einem Motorantriebsorgan (10), das einen Motor (2) entsprechend einem Sollöffnungssignal antreibt und eine Motordrehpositions-Erfassungseinheit (3, 3a, 3b, 4, 4a, 4b), die an einer Abtriebswelle (2f) des Motors (2) vorgesehen ist; und ein einstellbares Verbindungsglied (2e), das mit der Abtriebswelle (2f) des Motors verbunden ist und das Öffnen und Schließen eines verstellbaren Flügels in einem Ansaugluftrohr für einen Turbolader (1) eines Kraftfahrzeugs entsprechend der Umdrehung des Motors (2) steuert; wobei der Motor (2) in einer Richtung, in der das Ansaugluftrohr verschlossen wird, und in einer Richtung, in der das Ansaugluftrohr geöffnet wird, durch Motorantrieb in die Haltstellung des Turboladers (1) gedreht wird und die Position zwischen den Anschlagpositionen als Betriebsreferenzposition genommen wird, wenn der Motor (2) arbeitet.