DE10017546A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Es ist eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die mit einer Drosselklappe versehen ist. Ein Steuergerät ist vorgesehen, das zur Ermittlung eines Istwertes (21) und eines Sollwertes (22) für die Stellung der Drosselklappe und zur Erkennung eines Blockierens der Drosselklappe in Abhängigkeit von dem Istwert (21) und dem Sollwert (22) geeignet ist. Durch das Steuergerät kann der Sollwert (22) für die Stellung der Drosselklappe nach einem Erkennen eines Blockierens der Drosselklappe hin- und hergeschaltet werden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Istwert und ein Sollwert für die Stellung einer Drosselklappe ermittelt werden, und bei dem ein Blockieren der Drosselklappe in Abhängigkeit von dem Istwert und dem Sollwert erkannt wird. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs sowie eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug.

Ein derartiges Verfahren ist aus der EP 391 930 B1 bekannt.

Dort ist eine Drosselklappe vorgesehen, die mit einem Stellantrieb gekoppelt ist. Der Stellantrieb wird von einer elektrischen Endstufe angesteuert. Ebenfalls ist der Drosselklappe ein Istwertgeber zugeordnet, der mit einer elektrischen Istwerterfassung verbunden ist. Zur Regelung der Stellung der Drosselklappe ist eine Lageregelung vorgesehen, die mit einem Istwertsignal und einem Sollwertsignal beaufschlagt ist. Die Lageregelung steuert dann die Endstufe an. Für den Fehlerfall ist eine Sicherheits- und Steuerlogik vorgesehen, die ebenfalls mit dem Istwertsignal und dem Sollwertsignal versorgt ist. Diese Logik wirkt dann auf die Lageregelung ein.

Wird von der Sicherheits- und Steuerlogik aufgrund einer immer größer werdenden Abweichung des Istwerts von dem Sollwert ein Verklemmen oder Blockieren der Drosselklappe erkannt, so wird die Lageregelung derart angesteuert, daß diese die Drosselklappe in einer periodisch rüttelnde Bewegung versetzt, um die Verklemmung zu lösen. Die rüttelnde Bewegung wird mit Hilfe der pulsdauermodulierten Ansteuerung der Drosselklappe dadurch erreicht, daß das zugehörige Steuersignal vergrößert oder verkleinert wird. Das Sollwertsignal wird jedoch nicht mehr weiter vergrößert, um nach dem Lösen der verklemmten Drosselklappe ein definiertes Einschwenken zu erreichen.

Ein Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß eine pulsdauermodulierte Ansteuerung der Drosselklappe erforderlich ist, um die periodisch rüttelnde Bewegung derselben zu erzeugen. Dies stellt eine wesentliche Einschränkung der Anwendungsmöglichkeiten der EP 391 930 B1 dar.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem ein Lösen einer verklemmten Drosselklappe unabhängig von der Ansteuerung derselben möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sollwert für die Stellung der Drosselklappe nach einem Erkennen eines Blockierens der Drosselklappe hin- und hergeschaltet wird. Bei einem Steuergerät und einer Brennkraftmaschine der jeweils eingangs genannten Art wird die Aufgabe entsprechend gelöst.

Im Unterschied zu der EP 391 930 B1, bei der der Sollwert nach dem Erkennen einer verklemmten Drosselklappe gezielt konstant gehalten wird, wird bei der Erfindung das Lösen der verklemmten Drosselklappe gerade durch eine Veränderung dieses Sollwerts erreicht. Durch diese Veränderung des Sollwerts wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß die Ausgestaltung der nachfolgenden Endstufe, wie auch die Ausgestaltung und Ansteuerung der Drosselkappe selbst völlig unerheblich sind für die Durchführung des Lösevorgangs. Es kann sich also um eine pulsdauermodulierte Ansteuerung der Drosselklappe handeln oder um eine digitale Ansteuerung oder dergleichen. Durch die Veränderung des Sollwerts zum Lösen der verklemmten Drosselklappe kann jegliche Endstufe und jegliche Art der Ansteuerung zur Anwendung kommen.

Letztlich wird bei der Erfindung der Lösevorgang einer blockierten Drosselklappe auf einer höheren Ebene ausgeführt als bei der EP 391 930 B1. Während beim Stand der Technik hierzu das von der Art der Ansteuerung abhängige Steuersignal verwendet wird, kommt erfindungsgemäß das davon unabhängige Sollsignal zum Einsatz. Dies stellt eine wesentliche Vereinfachung des gesamten Aufwands dar und eröffnet eine weitgehende Flexibilität bei der Anwendung der Erfindung.

Bei vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung werden die Sprunghöhen und/oder die Zeitdauern zwischen den einzelnen Sprüngen des Sollwerts bei dem Hin- und Herschalten in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Drosselklappe, insbesondere in Abhängigkeit von Betriebsgrößen des Antriebs der Drosselklappe ausgewählt.

Damit ist es möglich, das Hin- und Herschalten des Sollwerts optimal an die jeweils verwendete Drosselklappe bzw. an deren Antrieb anzupassen. Ebenfalls ist dadurch eine Anpassung an die verwendete Art der Ansteuerung der Drosselklappe auf einfache Weise möglich.

Bei weiteren vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung sind die Sprunghöhen bzw. die Zeitdauern zwischen den einzelnen Sprüngen des Sollwerts bei dem Hin- und Herschalten symmetrisch zu einem vorgegebenen Wert bzw. gleich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn aus dem Verlauf des Istwerts erkannt wird, ob die Drosselklappe einseitig oder beidseitig blockiert ist, und wenn in Abhängigkeit davon die Sprunghöhen und/oder die Zeitdauern zwischen den Sprüngen des Sollwerts bei dem Hin- und Herschalten beeinflußt werden. Damit kann der Sollwert bei einem einseitigen und einem beidseitigen Blockieren der Drosselklappe unterschiedlich hin- und hergeschaltet werden. So können insbesondere die Sprunghöhen und die Zeitdauern zwischen den einzelnen Sprüngen bei einem einseitigen Blockieren z. B. größer gewählt werden als bei einem beidseitigen Blockieren.

Ebenfalls ist es besonders vorteilhaft, wenn aus dem Verlauf des Istwerts erkannt wird, in welche Richtung die Drosselklappe blockiert ist, und wenn in Abhängigkeit davon die Sprunghöhen und/oder die Zeitdauern zwischen den Sprüngen des Sollwerts bei dem Hin- und Herschalten beeinflußt werden. Insbesondere die Sprunghöhen des Sollwerts können dann in Abhängigkeit von der erkannten blockierten Richtung z. B. größer gewählt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Sollwert nach einem Lösen der Blockierung mit einem Sprung oder mit einer Übergangsfunktion auf einen Wert eines Fahrerwunsches überführt. Damit wird ein definierter Übergang von dem Hin- und Herschalten des Sollwerts zu dem Fahrerwunsch auf einfache Weise gewährleistet.

Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so daß dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory oder ein Flash-Memory.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine,

Fig. 2 zeigt ein schematisches Zeitdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Schließen der Drosselklappe, und

Fig. 3a und 3b zeigen schematische Zeitdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Öffnen der Drosselklappe.

In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, der unter anderem durch den Kolben 2, ein Einlaßventil 5 und ein Auslaßventil 6 begrenzt ist. Mit dem Einlaßventil 5 ist ein Ansaugrohr 7 und mit dem Auslaßventil 6 ist ein Abgasrohr 8 gekoppelt.

Im Bereich des Einlaßventils 5 und des Auslaßventils 6 ragen ein Einspritzventil 9' und eine Zündkerze 10 in den Brennraum 4. Über das Einspritzventil 9' kann Kraftstoff direkt in den Brennraum 4 eingespritzt werden. Mit der Zündkerze 10 kann der Kraftstoff in dem Brennraum 4 entzündet werden. Aufgrund des dem Brennraum 4 zugeordneten Einspritzventils 9' handelt es sich in diesem Fall um eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine.

Alternativ ist es möglich, daß ein Einspritzventil 9" in dem Ansaugrohr 7 vorgesehen ist. In diesem Fall wird der Kraftstoff in das Ansaugrohr 4 eingespritzt und dann in den Brennraum 4 angesaugt. Dort wird der Kraftstoff von der Zündkerze 10 entzündet. Aufgrund des dem Ansaugrohr 7 zugeordneten Einspritzventils 9" handelt es sich um eine Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung.

Der Kolben 2 wird durch die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Brennraum 4 in eine Hin- und Herbewegung versetzt, die auf eine nicht-dargestellte Kurbelwelle übertragen wird und auf diese ein Drehmoment ausübt.

In dem Ansaugrohr 7 ist eine drehbare Drosselklappe 11 untergebracht, über die dem Ansaugrohr 7 Luft zuführbar ist. Die Drosselklappe 11 ist mit einem Antrieb versehen, mit dem die Winkelstellung der Drosselklappe 11 im Ansaugrohr 7 veränderbar ist. Die Menge der zugeführten Luft ist abhängig von der Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist ein Katalysator 12 untergebracht, der der Reinigung der durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase dient.

Ein Steuergerät 18 ist von Eingangssignalen 19 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Beispielsweise ist das Steuergerät 18 mit einem Luftmassensensor, einem Lambda- Sensor, einem Drehzahlsensor und dergleichen verbunden. Des weiteren ist das Steuergerät 18 mit einem Fahrpedalsensor verbunden, der ein Signal erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals und damit das angeforderte Drehmoment angibt. Das Steuergerät 18 erzeugt Ausgangssignale 20, mit denen über Aktoren bzw. Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflußt werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 18 mit dem Einspritzventil 9' bzw. 9", der Zündkerze 10, der Drosselklappe 11 und dergleichen verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale.

Unter anderem ist das Steuergerät 18 dazu vorgesehen, die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Beispielsweise wird die von dem Einspritzventil 9' bzw. 9" in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse von dem Steuergerät 18 insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder eine geringe Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 18 mit einem Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium, insbesondere in einem Flash-Memory ein Programm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.

Ist das dem Brennraum 4 zugeordnete Einspritzventil 9' vorgesehen, handelt es sich also um eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine, so kann diese zumindest in den folgenden beiden Betriebsarten betrieben werden:

In einer ersten Betriebsart, einem sogenannten Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 11 in Abhängigkeit von dem erwünschten Drehmoment teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9' während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Durch die gleichzeitig über die Drosselklappe 11 angesaugte Luft wird der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit in dem Brennraum 4 im wesentlichen gleichmäßig verteilt. Danach wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch während der Verdichtungsphase verdichtet, um dann von der Zündkerze 10 entzündet zu werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben. Das entstehende Drehmoment hängt im Homogenbetrieb unter anderem von der Stellung der Drosselklappe 11 ab. Im Hinblick auf eine geringe Schadstoffentwicklung wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch möglichst auf Lambda gleich Eins eingestellt.

In einer zweiten Betriebsart, einem sogenannten Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 11 weit geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9' während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt, und zwar örtlich in die unmittelbare Umgebung der Zündkerze 10 sowie zeitlich in geeignetem Abstand vor dem Zündzeitpunkt. Dann wird mit Hilfe der Zündkerze 10 der Kraftstoff entzündet, so daß der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs angetrieben wird. Das entstehende Drehmoment hängt im Schichtbetrieb weitgehend von der eingespritzten Kraftstoffmasse ab. Im wesentlichen ist der Schichtbetrieb für den Leerlaufbetrieb und den Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen.

Ist das dem Ansaugrohr 7 zugeordnete Einspritzventil 9" vorgesehen, handelt es sich also um eine Saugrohreinspritzung, so kann die Brennkraftmaschine im wesentlichen nur in der vortehenden ersten Betriebsart, dem Homogenbetrieb betrieben werden, nicht jedoch in der beschriebenen zweiten Betriebsart.

Wie erläutert wurde, ist das erzeugte Drehmoment in der ersten Betriebsart abhängig von der Stellung der Drosselklappe 11. Die Steuerung und/oder Regelung der Drosselklappe 11 muß daher möglichst genau und zuverlässig durchgeführt werden. Insbesondere müssen Maßnahmen für den Fall getroffen werden, daß die Drosselklappe 11 blockiert ist. Ein derartiges Blockieren kann beispielsweise durch ein Vereisen der Drosselklappe 11 oder durch Schmutzpartikel in den Lagern der Drosselklappe 11 entstehen. Ein Vereisen der Drosselklappe 11 kann dadurch entstehen, daß aufgrund von Feuchtigkeit im Öl der Brennkraftmaschine 1 bei tiefen Temperaturen sich Eis zwischen der Drosselklappe 11 und dem Ansaugrohr 7 bildet, das die Drosselklappe 11 dann in ihrer Funktion blockiert.

Es wird nachfolgend davon ausgegangen, daß ein Sollwert für die Stellung der Drosselklappe 11 vorhanden ist, und daß mit Hilfe eines Sensors ein Istwert für diese Stellung der Drosselklappe 11 gemessen wird. Damit kann z. B. aus aufeinanderfolgenden Istwerten auf die Verstellgeschwindigkeit der Drosselklappe 11 geschlossen werden, oder es kann die Abweichung des Istwerts von dem Sollwert ermittelt werden.

In einem ersten Fall ist die Drosselklappe 11 noch verstellbar und damit noch nicht blockiert.

Die Verstellgeschwindigkeit der Drosselklappe 11 wird mit einem Wert verglichen, der vorab bei einer voll funktionsfähigen Drosselklappe ermittelt worden ist. Unterschreitet die Verstellgeschwindigkeit diesen Wert wesentlich, so wird auf eine momentan erfolgende Eisbildung oder eine bereits vorliegende Vereisung der Drosselklappe 11 geschlossen. Ebenfalls wird aus sonstigen nicht­ plausiblen Verstellgeschwindigkeiten auf eine mögliche Eisbildung oder Verschmutzung der Drosselklappe 11 geschlossen.

Da die Drosselklappe 11 in diesen Fällen noch verstellbar und damit noch nicht blockiert ist, wird als Gegenmaßnahme eine Hin- und Herbewegung der Drosselklappe 11 um ihre an sich erwünschte Stellung durchgeführt. Die Drosselklappe 11 wird also in eine fortwährende geringfügige Schwingung um ihren Sollwert versetzt. Die Frequenz dieser Schwingung kann z. B. in Abhängigkeit von der Differenz der Verstellgeschwindigkeit der Drosselklappe 11 von dem vorgegebenen Wert gewählt werden. Ebenfalls ist alternativ oder zusätzlich eine drehzahlabhängige und/oder eine winkelsynchrone Schwingung denkbar. Die Frequenz der Schwingung liegt dabei jedoch oberhalb der Eigenfrequenz des Luftvolumens im Ansaugrohr 7.

Im Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine 1 wird die Hin- und Herbewegung der Drosselklappe 11 bei der Steuerung und/oder Regelung der Stellung der Drosselklappe 11 insoweit berücksichtigt, als die dem Brennraum 4 über die Drosselklappe 11 zuzuführende Luftmasse durch die Hin- und Herbewegung nicht oder nur unwesentlich verändert wird. Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß der Mittelwert der über die Drosselklappe 11 während einer Hin- und Herbewegung fließenden Luftmasse dem Sollwert der dem Brennraum 4 zuzuführenden Luftmasse entspricht. Gegebenenfalls werden Abweichungen der aufgrund der Hin- und Herbewegung der Drosselklappe 11 zugeführten Luftmasse von dem Sollwert der zuzuführenden Luftmasse durch eine entsprechende Beeinflussung der Zündung ausgeglichen.

Im Schichtbetrieb hat die Stellung der Drosselklappe 11 nahezu keinen Einfluß auf das entstehende Drehmoment. Aus diesem Grund ist hier kein Ausgleich der zugeführten Luftmasse bei einer Hin- und Herbewegung der Drosselklappe 11 erforderlich.

In einem zweiten Fall ist die Drosselklappe 11 blockiert und damit nicht mehr verstellbar.

Ist die Drosselklappe 11 z. B. aufgrund einer Vereisung oder aus sonstigen Gründen blockiert, so wird dies aus der auf Null reduzierten Verstellgeschwindigkeit und/oder aus einer sich immer weiter vergrößernden Soll/Istwert-Abweichung der Stellung der Drosselklappe 11 erkannt. Überschreitet diese Soll/Istwert-Abweichung einen vorgegebenen Wert, so werden die nachfolgenden Gegenmaßnahmen getroffen.

Der an sich vorgesehene Sollwert für die Steuerung und/oder Regelung der Stellung der Drosselklappe 11 wird wechselweise in Sprüngen in beide Richtungen verstellt. Ausgehend von dem an sich vorgesehenen Sollwert wird in beiden Richtungen abwechselnd eine Sprunghöhe hinzuaddiert, um daraus einen alternierenden Sollwert für die Stellung der Drosselklappe 11 zu erhalten.

Die Sprunghöhe wird z. B. vorab in Abhängigkeit von dem Antrieb der Drosselklappe 11 ermittelt. Ziel ist dabei, ein möglichst hohes dynamisches Moment mit dem Antrieb zu erzeugen. Entsprechendes gilt für die Zeitdauer der einzelnen Sprünge. Ebenfalls kann die Sprunghöhe und/oder die genannte Zeitdauer in Abhängigkeit von anderen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 ausgewählt werden.

Durch den alternierenden Sollwert für die Stellung der Drosselklappe 11 werden abwechselnd Momente in unterschiedliche Richtungen auf die Drosselklappe 11 erzeugt. Durch diese Momente ist es möglich, die Blockierung der Drosselklappe 11 zu lösen.

Ein derartiges Lösen der Blockierung wird dadurch erkannt, daß nunmehr die Verstellgeschwindigkeit der Drosselklappe 11 wieder größer Null wird, und/oder daß die Soll/Istwert- Abweichung der Stellung der Drosselklappe 11 wieder kleiner wird.

Wird das Lösen der Blockierung erkannt, so wird von dem vorstehend beschriebenen alternierenden Sollwert wieder zu dem an sich vorgesehenen Sollwert für die Stellung der Drosselklappe 11 übergegangen. Dies kann mit einer stetigen Übergangsfunktion durchgeführt werden, die z. B. zusätzlich weitere Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 berücksichtigt, insbesondere mögliche zwischenzeitliche Änderungen der Stellung des Fahrpedals und damit des Fahrerwunsches.

Wird innerhalb einer vorgebbaren Zeitdauer die Blockierung nicht gelöst, so wird das beschriebene Verfahren abgebrochen. In diesem Fall wird die Brennkraftmaschine 1 in einen Notlaufbetrieb gesteuert und/oder geregelt, in dem die blockierte Drosselklappe 11 zu keinem unzulässigen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 führt, in dem aber trotzdem noch ein eingeschränkter Betrieb der Brennkraftmaschine 1 möglich ist.

In der Fig. 2 sind mehrere, die Stellung der Drosselklappe 11 betreffende Signale über der Zeit aufgetragen. Die Stellung der Drosselklappe 11 ist als prozentualer Wert aufgetragen.

Ein Signal 21 stellt den Istwert der Stellung der Drosselklappe 11 dar, ein Signal 22 kennzeichnet den Sollwert für die Stellung der Drosselklappe 11, und ein Signal 23 stellt die Stellung des Fahrpedals und damit den Fahrerwunsch dar.

Das Signal 23 des Fahrerwunschs ist fallend. Dies bedeutet, daß der Fahrer ein geringeres Drehmoment wünscht. Hierzu ist ein Schließen der Drosselklappe 11 erforderlich. Dies wird durch ein dem Signal 23 entsprechendes Signal 22 für den Sollwert der Stellung der Drosselklappe 11 erreicht. Das Signal 21 und damit der Istwert für die Stellung der Drosselklappe 11 folgt diesem Sollwert zumindest anfangs.

In einem Zeitpunkt T1 blockiert jedoch die Drosselklappe 11 z. B. aufgrund einer Vereisung. Das Signal 21 des Istwerts bleibt damit auf einem Wert W1 stehen. Damit entsteht eine immer größer werdende Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert, also zwischen den Signalen 21 und 22. In einem Zeitpunkt T2 erreicht diese Differenz einen vorgebbaren Wert DW, wobei gilt: DW = W1 - W2. Dies hat zur Folge, daß nunmehr Gegenmaßnahmen gegen die Blockierung der Drosselklappe 11 eingeleitet werden.

Ab einem Zeitpunkt T3 wird das Signal 22 für den Sollwert wechselweise in der Form von Sprungfunktionen erhöht und wieder erniedrigt. Es entsteht dadurch ein periodisches Signal 22, das symmetrisch ist zu dem Wert W2, für den gilt: W2 = W1 - DW. Die Sprunghöhe ausgehend von dem Wert W2 in beide Richtungen kann in Abhängigkeit von Betriebsgrößen insbesondere des Antriebs der Drosselklappe 11 gewählt werden. Die Sprunghöhe kann in beide Richtungen gleich oder unterschiedlich sein. Die Zeitdauer zwischen den einzelnen Sprüngen kann ebenfalls in Abhängigkeit von Betriebsgrößen insbesondere des Antriebs der Drosselklappe 11 gewählt werden. Auch diese aufeinanderfolgenden Zeitdauern können gleich oder unterschiedlich sein. Das Signal 22 für den Sollwert kann auf diese Weise mehrere Perioden durchlaufen.

Aus dem Verlauf des Signals 21 für den Istwert der Stellung der Drosselklappe 11 kann entnommen werden, daß die Drosselklappe 11 nur einseitig blockiert ist, z. B. nur einseitig festgefroren ist. Dies geht in der Fig. 2 aus der Bewegung der Drosselklappe 11 nach positiven Sollwert- Sprüngen in positiver Richtung hervor. Ebenfalls ist aus der Fig. 2 jedoch erkennbar, daß die Drosselklappe 11 in negativer Richtung bis zu einem Zeitpunkt T4 keine Bewegung durchführt, also blockiert ist.

Aufgrund der einseitigen Bewegbarkeit der Drosselklappe 11 ist es möglich, daß der Antrieb der Drosselklappe 11 ein relativ großes Moment zum Lösen der Blockierung erzeugt. Durch die Bewegung der Drosselklappe 11 in die noch bewegbare Richtung kann der Antrieb "Schwung holen", um danach in Gegenrichtung auf die Blockierung einzuwirken. Das auf diese Weise erzeugte Moment ist wesentlich größer als das an sich von dem Antrieb erzeugbare statische Moment.

Das von dem Antrieb erzeugbare Moment kann weiter vergrößert werden, wenn die Periodendauer des Signals 22 der Eigenresonanz des Antriebs der Drosselklappe 11 entspricht. Diese Eigenresonanz kann vorab ermittelt werden. Ebenfalls kann die Eigenresonanz im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 in Abhängigkeit von dem Signal 21, also von dem Istwert der Stellung der Drosselklappe 1 durch eine Maximierung abgeleitet werden.

Ab dem Zeitpunkt T4 bewegt sich in der Fig. 2 das Signal 21 für den Istwert der Stellung der Drosselklappe 11 auch wieder in negativer, also bisher blockierter Richtung. Dies bedeutet, daß die Drosselklappe 11 nicht mehr blockiert ist. Z. B. eine Vereisung ist also durch die Beaufschlagung des Antriebs der Drosselklappe 11 mit dem sprungförmigen Signal 22 losgeschlagen worden.

In einem Zeitpunkt T5 erreicht das Signal 21 für den Istwert der Stellung der Drosselklappe 11 den Wert W2. Dies hat zur Folge, daß das Signal 22 für den Sollwert auf den Wert des Signals 23 für den Fahrerwunsch springt und danach diesem Signal 23 folgt. Dieser Sprung des Signals 22 bewirkt eine Verstellung der Drosselklappe 11 in Richtung dieses Fahrerwunschs, so daß auch das Signal 21 für den Istwert der Stellung der Drosselklappe 11 sich in Richtung zu dem Signal 23 verändert und dann, nach Erreichen des Signals 23 in einem Zeitpunkt T6, diesem folgt.

Beim Übergang des Signals 22 auf den Wert des Signals 23 kann eine zeitliche Hystere vorgesehen sein, damit eine erneute Blockierung des Antriebs der Drosselklappe 11 nicht sofort wieder zu dem beschriebenen periodischen Signal 22 führt. Damit wird ein Schwingen des Systems verhindert.

In der Fig. 2 weist das Signal 23 für die Stellung des Fahrpedals einen fallenden Verlauf auf. Der Fahrer wünscht also einen Rückgang des von der Brennkraftmaschine 1 erzeugten Drehmoments. Im Unterschied dazu betreffen die Fig. 3a und 3b einen steigenden Verlauf der Stellung des Fahrpedals. Der Fahrer wünscht hier also einen Anstieg des erzeugten Drehmoments.

In den Fig. 3a und 3b sind die Signale 21, 22, 23 in entsprechender Weise eingetragen wie in der Fig. 2. Ebenfalls sind die Zeitpunkte T1 bis T6 eingetragen, wie auch die Werte W1 und W2.

Das im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschriebene Verfahren wird in entsprechender Weise auch in den Fig. 3a und 3b angewendet.

Bei den Fig. 3a und 3b ist die Drosselklappe 11 wie in der Fig. 2 einseitig blockiert, z. B. vereist. Dies ergibt sich in den Fig. 3a und 3b aus der Möglichkeit, die Drosselklappe 11 in negativer Richtung zu bewegen. Diese Bewegungsrichtung ist dabei jedoch entgegengesetzt zu der Fig. 2.

In der Fig. 3a steigt das Signal 23 immer weiter an. Nach dem Lösen der Blockierung im Zeitpunkt T4 wird das Signal 22 für den Sollwert der Drosselklappe 11 nach dem Zeitpunkt T5 auf den Wert des Signals 23 erhöht. Im Unterschied zu der Fig. 2, wo der entsprechende Übergang sprungförmig ausgeführt ist, wird dieser Übergang in der Fig. 3a nicht sprungförmig, sondern mittels einer ansteigenden Übergangsfunktion ausgeführt.

In der Fig. 3b steigt das Signal 23 zuerst wie in der Fig. 3a an. In einem Zeitpunkt T7 nimmt der Fahrer jedoch den Fuß vom Fahrpedal, so daß das Signal 23 wieder abfällt. Im Zeitpunkt T7 findet somit eine Änderung des Fahrerwunsches statt.

Im Hinblick auf das im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschriebene Verfahren macht die genannte Änderung des Signals 23 in der Fig. 3b zunächst keinen Unterschied im Vergleich zur Fig. 3a. Erst wenn im Zeitpunkt T5 das Signal 22 für den Sollwert der Drosselklappe 11 wieder in Abhängigkeit von dem Signal 23, also in Abhängigkeit von dem Fahrerwunsch eingestellt wird, ergibt sich ein Unterschied. Während in der Fig. 3a das Signal 22 auf den Wert des Signals 23 ansteigt, ist dies in der Fig. 3b nicht der Fall. Da dort das Signal 23 bereits wieder abgefallen ist, geht das Signal 22 in dem Zeitpunkt T5 direkt auf den Wert des Signals 23 über. Dies hat zur Folge, daß das Signal 21 für den Istwert der Drosselklappe 11 ebenfalls direkt dem Wert des Signals 23 folgt.

In den Fig. 2, 3a und 3b wird die Blockierung des Antriebs der Drosselklappe 11 gelöst. Die Drosselklappe 11 ist danach somit wieder funktionsfähig.

Es ist jedoch ebenfalls möglich, daß ein Lösen der Blockierung nicht möglich ist. Dies kann z. B. dadurch festgestellt werden, daß nach einer vorgebbaren Zeitdauer das Signal 21 für den Istwert der Stellung der Drosselklappe 11 weiterhin nicht in die als blockiert erkannte Richtung sich bewegt. Nach einer derartigen Zeitüberschreitung wird das beschriebene Verfahren abgebrochen und die Brennkraftmaschine 1 wird in einen Notlaufbetrieb überführt.

In der Fig. 3b fällt das Signal 23 ab dem Zeitpunkt T7 wieder ab. Dabei ist es möglich, daß das beschriebene Verfahren zum Lösen einer Blockierung der Drosselklappe 11 abgebrochen wird, wenn das Signal 23 für den Fahrerwunsch kleiner wird als der maximal von dem Signal 21 erreichbare Wert. In diesem Fall kann die Drosselklappe 11 diesen kleineren Wert wieder einstellen, selbst wenn die Blockierung nicht gelöst ist.

Im Fall einer beidseitigen Blockierung der Drosselklappe 11, also z. B. im Fall einer beidseitigen Vereisung der Drosselklappe 11 ist das beschriebene "Schwung holen" nicht mehr in vollem Umfang möglich. Hier kann nur noch im Rahmen der Toleranzen des Antriebs der Drosselklappe 11 ein Moment erzeugt werden. Aus dem Signal 21 für den Istwert der Stellung der Drosselklappe 11 kann ein beidseitiges Blockieren der Drosselklappe 11 erkannt werden. Ist dies der Fall, so können die Sprunghöhen und/oder die Zeitdauern des periodischen Signals 22 für den Sollwert der Stellung der Drosselklappe 11 derart verändert werden, daß auch mit dem nur noch eingeschränkten "Schwung holen" ein möglichst großes Moment von dem Antrieb der Drosselklappe 11 erzeugt wird.

Bei einer Blockierung der Drosselklappe 11 bei einem fallenden Signal 23, also wenn der Fahrer einen Rückgang des Drehmoments wünscht, kann - solange die Drosselklappe 11 noch nicht gelöst ist - eine Reduktion des Drehmoments der Brennkraftmaschine 1 durch eine Spätverstellung des Zündzeitpunkt erreicht werden. Dies ist unabhängig davon, ob das Verfahren in einer Brenkraftmaschine 1 mit Saugrohreinspritzung oder in einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine eingesetzt wird.

Bei einer Blockierung der Drosselklappe 11 bei einem ansteigendem Signal 23, also wenn der Fahrer die Erzeugung von mehr Drehmoment wünscht, kann dies bei einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine unabhängig von der Blockierung bzw. dem Lösen dieser Blockeriung durch die Zumessung von mehr Kraftstoff erreicht werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Istwert und ein Sollwert für die Stellung einer Drosselklappe (11) ermittelt werden, und bei dem ein Blockieren der Drosselklappe (11) in Abhängigkeit von dem Istwert und dem Sollwert erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Stellung der Drosselklappe (11) nach einem Erkennen eines Blockierens der Drosselklappe (11) hin- und hergeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprunghöhen des Sollwerts bei dem Hin- und Herschalten in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Drosselklappe (11), insbesondere in Abhängigkeit von Betriebsgrößen des Antriebs der Drosselklappe (11) ausgewählt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauern zwischen den einzelnen Sprüngen des Sollwerts bei dem Hin- und Herschalten in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Drosselklappe (11), insbesondere in Abhängigkeit von Betriebsgrößen des Antriebs der Drosselklappe (11) ausgewählt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprunghöhen des Sollwerts bei dem Hin- und Herschalten symmetrisch zu einem vorgegebenen Wert (W2) sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauern zwischen den einzelnen Sprüngen des Sollwerts bei dem Hin- und Herschalten gleich sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Verlauf des Istwerts erkannt wird, ob die Drosselklappe (11) einseitig oder beidseitig blockiert ist, und daß in Abhängigkeit davon die Sprunghöhen und/oder die Zeitdauern zwischen den Sprüngen des Sollwerts bei dem Hin- und Herschalten beeinflußt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Verlauf des Istwerts erkannt wird, in welche Richtung die Drosselklappe (11) blockiert ist, und daß in Abhängigkeit davon die Sprunghöhen und/oder die Zeitdauern zwischen den Sprüngen des Sollwerts bei dem Hin- und Herschalten beeinflußt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert nach einem Lösen der Blockierung mit einem Sprung oder mit einer Übergangsfunktion auf einen Wert eines Fahrerwunsches überführt wird.

9. Steuerelelement, insbesondere Flash-Memory, für ein Steuergerät (18) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 geeignet ist.

10. Steuergerät (18) für eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine (1) eine Drosselklappe (11) aufweist, wobei durch das Steuergerät (18) ein Istwert und ein Sollwert für die Stellung der Drosselklappe (11) ermittelt werden kann, und wobei durch das Steuergerät (18) ein Blockieren der Drosselklappe (11) in Abhängigkeit von dem Istwert und dem Sollwert erkennbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät (18) der Sollwert für die Stellung der Drosselklappe (11) nach einem Erkennen eines Blockierens der Drosselklappe (11) hin- und hergeschaltet werden kann.

11. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer Drosselklappe (11) und mit einem Steuergerät (18) zur Ermittlung eines Istwerts und eines Sollwerts für die Stellung der Drosselklappe (11) und zur Erkennung eines Blockierens der Drosselklappe (11) in Abhängigkeit von dem Istwert und dem Sollwert, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät (18) der Sollwert für die Stellung der Drosselklappe (11) nach einem Erkennen eines Blockierens der Drosselklappe (11) hin- und hergeschaltet werden kann.