DE102005052033A1

DE102005052033A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005052033A1
Application number: DE102005052033A
Authority: DE
Inventors: Alex Grossmann; Michael Drung; Torsten Baumann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2007-05-03
Also published as: US20090182486A1; US20070107694A1; FR2892771A1; CN1959089A; US7543562B2

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) vorgeschlagen, die eine verbesserte Kennlinienkorrektur eines Stellgliedes (18) in einer Luftzufuhr (16) der Brennkraftmaschine (10) ermöglichen. Dabei wird über das Stellglied (18) in der Luftzufuhr (16) ein der Brennkraftmaschine (10) zugeführter Luftmassenstrom beeinflusst. Zur Einstellung einer Stellposition des Stellgliedes (18) mit einem vorgegebenen, insbesondere minimalen, Luftmassenstrom wird, ausgehend von einer vorgegebenen Stellposition, das Stellglied (18) um einen Offsetwert der Stellposition bewegt. Der Offsetwert der Stellposition wird abhängig von einem Offsetwert für den Luftmassenstrom korrigiert.

Description

Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.

Dabei ist es bereits bekannt, dass über ein Stellglied in einer Luftzufuhr der der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmassenstrom beeinflusst wird. Ein solches Stellglied ist dabei in Form einer Drosselklappe bereits bekannt. Zur Einstellung einer Stellposition der Drosselklappe, bei der sich ein minimaler Luftmassenstrom ergibt, wird die Drosselklappe ausgehend von einem mechanischen Anschlag, der beispielsweise einer Notluftposition entspricht, um einen Offsetwert der Stellposition bewegt.

Eine solcher Art betriebene Drosselklappe ist auch als durchtauchende Drosselkonstruktion bekannt. Fehler, die durch die toleranzbehaftete Montage der Drosselklappe und durch Toleranzen eines oder mehrerer Sensoren zur Erfassung der Stellposition der Drosselklappe zustande kommen, führen zu einer Fehlstellung der Drosselklappe. Um diese Fehlstellung und die damit verbundenen Reaktionen der Brennkraftmaschine möglichst gering zu halten, muss bei der Fertigung und Montage der Drosselklappe sowie des oder der Sensoren ein enges Toleranzband gefordert werden.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben dem gegenüber den Vorteil, dass der Offsetwert der Stellposition abhängig von einem Offsetwert für den Luftmassenstrom korrigiert wird. Auf diese Weise gelingt es, mittels des Offsetwertes für den Luftmassenstrom eine fertigungs- und montagebestimmte Fehlstellung des Stellgliedes zu erkennen und zu korrigieren. Somit lässt sich eine Aufweitung des Toleranzbandes bei der Fertigung und Montage des Stellgliedes und des oder der Sensoren zur Detektion der Stellposition des Stellgliedes ermöglichen. Ferner führen auf diese Weise auch Toleranzen, die aufgrund einer Alterung oder eines Verschleißes des Stellgliedes bzw. des oder der genannten Sensoren bedingt sind, nicht zu unerwünschten Reaktionen der Brennkraftmaschine sondern können durch die beanspruchte Korrektur des Offsetwertes kompensiert werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Offsetwert der Stellposition abhängig davon korrigiert wird, ob der Offsetwert für den Luftmassenstrom einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet oder einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet. Auf diese Weise wird die zulässige Toleranz für die Einstellung einer gewünschten Stellposition des Stellgliedes nicht mehr durch die Fertigung und Montage des Stellgliedes sowie des oder der genannten Sensoren bedingt, sondern durch den Bereich zwischen dem vorgegebenen Minimalwert und dem vorgegebenen Maximalwert für den Luftmassenstrom. Der zulässige Toleranzbereich kann somit beliebig vorgegeben werden und ist nicht mehr herstellungs- oder montagebedingt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der vorgegebene Minimalwert oder der vorgegebene Maximalwert abhängig von einer, vorzugsweise betragsmäßig maximalen, Differenz zwischen einer Nennkennlinie des Stellgliedes und einer Grenzkennlinie des Stellgliedes ermittelt wird. Auf diese Weise lässt sich der gewünschte Toleranzbereich besonders einfach mit Hilfe einer oder zweier Grenzkennlinien des Stellgliedes definieren.

Als Grenzkennlinie eignet sich dabei eine Kennlinie des Stellgliedes, die so gewählt wird, dass sie um einen maximalen Toleranzwinkel gegenüber der Nennkennlinie verschoben ist. Der maximale Toleranzwinkel kann dabei in gewünschter Weise vorgegeben werden und kann insbesondere kleiner sein als ein durch Herstellung und Montage des Stellgliedes sowie des oder der genannten Sensoren bedingter Toleranzwinkel. Somit kann ein kleinerer Toleranzbereich als der durch Herstellung und Montage bedingte Toleranzbereich definiert werden.

Eine besonders einfache Realisierung der Korrektur des Offsetwertes der Stellposition abhängig vom Offsetwert für den Luftmassenstrom ergibt sich, wenn der Offsetwert der Stellposition dann erhöht wird, wenn der Offsetwert für den Luftmassenstrom einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet bzw. wenn der Offsetwert der Stellposition dann gesenkt wird, wenn der Offsetwert für den Luftmassenstrom den vorgegebenen Maximalwert überschreitet.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn der Offsetwert für den Luftmassenstrom abhängig von der Abweichung eines durch erste Sensormittel erfassten ersten Wertes für den Luftmassenstrom von einem durch zweite Sensormittel erfassten zweiten Wert für den Luftmassenstrom bei gleicher Stellposition des Stellgliedes adaptiert wird. Auf diese Weise lässt sich eine Fehlstellung des Stellgliedes innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches durch Adaption des Offsetwertes für den Luftmassenstrom korrigieren.

Dabei kann es in einfacher Weise vorgesehen sein, die ersten Sensormittel als Hauptlast- oder -füllungssensor, vorzugsweise als Drucksensor in der Luftzufuhr, und die zweiten Sensormittel als Nebenlast- oder -füllungssensor, vorzugsweise als Sensor zur Erfassung der Stellposition des Stellgliedes, zu wählen. Auf diese Weise lässt sich die beschriebene Adaption des Offsetwertes für den Luftmassenstrom mit Hilfe bereits vorhandener Sensorik und damit ohne Zusatzaufwand realisieren.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 ein Blockschaltbild einer ein Fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine mit einer durchtauchenden Drosselklappe in der Luftzufuhr sowie deren Ansteuerung,
2 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 einen Ablaufplan zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 eine Nennkennlinie einer durchtauchenden Drosselklappe,
5 eine Nennkennlinie und eine tatsächliche Kennlinie der Drosselklappe bei gleichem Offsetwert der Stellposition und
6 eine Nennkennlinie und eine tatsächliche Kennlinie der Drosselklappe bei unterschiedlichem Offsetwert der Stellposition.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie dient beispielsweise zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, dass nur schematisch als Rechteck angedeutet ist und das Bezugszeichen 12 trägt. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst mindestens einen Brennraum 14, in den die Verbrennungsluft über eine Luftzufuhr 16, beispielsweise in Form eines Ansaugrohrs gelangt. In diesem ist ein Stellglied 18, beispielsweise in Form einer Drosselklappe angeordnet. Durch diese kann der Strömungsquerschnitt des Ansaugrohrs 16 im Bereich der Drosselklappe 18 verändert und damit der der Brennkraftmaschine 10 bzw. dem Brennraum 14 zugeführte Luftmassenstrom beeinflusst werden.
Die Drosselklappe 18 kann um eine senkrecht zur Blattebene von 1 stehende Drehachse 20 verdreht werden. Hierzu ist die Drosselklappe 18 mit einem Stellantrieb 22 gekoppelt, der von einem Steuer- und/oder Regelgerät 24 angesteuert wird. Die aktuelle Winkelstellung oder Stellposition der Drosselklappe 18 wird von einem Sensor 26, beispielsweise in Form eines Schleiferpotentiometers in dem Fachmann bekannter Weise erfasst, dass seine Messsignale an das Steuer- und/oder Regelgerät 24 liefert. Die Positionierung der Drosselkappe 18 erfolgt im Normalfall wie bei einem geschlossenen Regelkreis, wobei die Regelabweichung durch Vergleich der Signale des Schleiferpotentiometers 26 mit einem Sollwert für die Stellposition der Drosselklappe 18 gebildet wird. In 1 ist die Drosselklappe 18 in einer solchen Winkelstellung gezeichnet, in der sie an einem unteren mechanischen Anschlag 30 anliegt und etwas über eine zur Längsachse des Ansaugrohrs 16 senkrechte Ebene 31 hinaus verdreht ist. Diese Position wird auch als „Notluftposition" bezeichnet, da hier der Strömungsquerschnitt etwas größer als minimal ist, um so bei einem Ausfall des Steuer- und/oder Regelgeräts 24 und/oder des Stellantriebs 22 einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine 10 zu ermöglichen. In dieser Notluftposition wird die Drosselklappe 18 beispielsweise wie in 1 dargestellt durch eine Zugfeder 32 beaufschlagt, die zwischen der Drosselklappe 18 und dem Ansaugrohr 16 verspannt ist.
Jene Stellung der Drosselklappe 18, in der der Strömungsquerschnitt minimal ist, ist in 1 gestrichelt gezeichnet und mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnet. Diese Stellung ist als „Durchtauchposition" bekannt. Jene Position der Drosselklappe 18, in der der Strömungsquerschnitt im Bereich der Drosselklappe 18 maximal ist, ist ebenfalls gestrichelt dargestellt und mit dem Bezugszeichen 36 gekennzeichnet. In dieser Position liegt die Drosselklappe 18 parallel zur Längsachse des Ansaugrohres 16.
Stromab der Drosselklappe 18 und stromauf des mindestens einen Brennraums 14 ist im Ansaugrohr 16 ein Drucksensor 50 verbaut, der den Druck an dieser Stelle im Ansaugrohr 16 kontinuierlich misst und das Messergebnis ebenfalls an das Steuer- und/oder Regelgerät 24 weiterleitet.
Dabei stellt der Drucksensor 50 einen Hauptlastsensor und das Schleiferpotentiometer 26 einen Nebenlastsensor dar. Der Hauptlastsensor kann dabei auch als Hauptfüllungssensor und der Nebenlastsensor als Nebenfüllungssensor bezeichnet werden. Das Schleiferpotentiometer 26 zur Ermittlung der Stellposition der Drosselklappe 18 kann auch als Drosselklappensensor bezeichnet werden.
In 2 ist nun ein Funktionsdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 55 dargestellt, anhand dessen die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens im Folgenden beschrieben wird. Die Vorrichtung 55 kann dabei beispielsweise software- und/oder hardwaremäßig im Steuer- und/oder Regelgerät 24 implementiert sein.
Vom Schleiferpotentiometer 26 wird einer Nennkennlinie 40 der Vorrichtung 55 als Eingangsgröße eine Spannung zugeführt, die einer Stellposition αDK der Drosselklappe 18 entspricht. Die Nennkennlinie 40 kann beispielsweise vom Hersteller der Drosselklappe 18 für eine Reihe von baugleichen Drosselklappen vorgegeben sein. In 4 ist ein Beispiel für eine solche Nennkennlinie 40 in Form eines Diagramms des dem mindestens einen Brennraum zugeführten Luftmassenstroms m in Abhängigkeit des Drosselklappenwinkels αDK dargestellt. Der Drosselklappenwinkel αDK gleich Null entspricht dabei der Durchtauchposition DTP. Am unteren mechanischen Anschlag 30 der Drosselklappe 18 befindet sich die Notluftposition NLP im negativen Drosselklappenwinkelbe reich. Von der Notluftposition NLP bis zur Durchtauchposition DTP fällt der Luftmassenstrom m ab und erreicht bei der Durchtauchposition DTP sein Minimum, um anschließend im positiven Drosselklappenwinkelbereich streng monoton bis zu einem maximalen Luftmassenstrom anzusteigen, der in der Position 36 der Drosselklappe 18 erreicht wird. Der Winkelabstand zwischen der Notluftposition NLP und der Durchtauchposition DTP stellt einen Offsetwert der Stellposition für die Nennkennlinie 40 dar und ist mit αDKoffsetn bezeichnet. Das Minimum des Luftmassenstroms m für den Drosselklappenwinkel αDK gleich Null stellt einen Offsetwert für den Luftmassenstrom der Nennkennlinie 40 dar und ist in 4 mit m offsetn bezeichnet. Aufgrund von Exemplarstreuungen bei der Herstellung der einzelnen Drosselklappen mit der Nennkennlinie 40 sowie der Montage einer solchen Drosselklappe im Ansaugrohr 16 ergeben sich Toleranzen, die dazu führen, dass sich abweichend von der Nennkennlinie 40 eine tatsächliche Kennlinie ergibt, die um einen bestimmten Drosselklappenwinkel gegenüber der Nennkennlinie 40 verschoben ist. Diese Verschiebung resultiert beispielsweise aus einer Fertigungstoleranz des unteren mechanischen Anschlags 30 bzw. der Notluftposition NLP und ist in 4 durch den Toleranzbereich ΔNLP dargestellt. Von der Notluftposition NLP gelangt man unter Berücksichtigung des vorgegebenen Offsetwertes αDKoffsetn der Stellposition zur Durchtauchposition DTP. Aufgrund des Toleranzbereiches ΔNLP für die Notluftposition ergibt sich somit ein entsprechender Toleranzbereich ΔDTP für die Durchtauchposition, wie er auch in 4 eingezeichnet. Der vorgegebene Offsetwert αDKoffsetn der Stellposition wird aus der Nennkennlinie 40 ermittelt und zur Initialisierung eines ersten Offsetwertspeichers 115 der Vorrichtung 55 verwendet. Das bedeutet, dass bei erstmaliger Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 10 der erste Offsetwertspeicher 115 mit dem aus der Nennkennlinie 40 ausgelesenen Offsetwert αDKoffsetn beschrieben wird.
Der Toleranzbereich ΔNLP und damit auch der Toleranzbereich ΔDTP kann sich aufgrund von Alterung, Verschleiß und Verschmutzung des unteren mechanischen Anschlags 30 mit der Zeit auch vergrößern.
Neben der in 4 beschriebenen Toleranz der tatsächlichen Kennlinie gegenüber der Nennkennlinie 40 bezüglich des Drosselklappenwinkels αDK ist auch eine Toleranz der tatsächlichen Kennlinie gegenüber der Nennkennlinie 40 bezüglich des Luftmassenstroms m möglich, wie in 5 dargestellt ist. Dort weist die Nennkennlinie 40 wie auch in 4 den Offsetwert m offsetn für den Luftmassenstrom m auf, wohingegen die tatsächliche Kennlinie, die in 5 mit dem Bezugszeichen 155 gekennzeichnet ist, einen davon abweichenden ersten tatsächlichen Offsetwert m offsett1 für den Luftmassenstrom aufweist. Der erste tatsächliche Offsetwert m offsett1 für den Luftmassenstrom ist dabei für jeden Drosselklappenwinkel αDK um einen ersten Differenzwert Δm 1 kleiner als der Offsetwert m offsetn für den Luftmassenstrom der Nennkennlinie 40. Somit ist die tatsächliche Kennlinie 155 um den ersten Differenzwert Δm 1 gegenüber der Nennkennlinie 40 für jeden Drosselklappenwinkel αDK nach unten, d. h. zu kleineren Luftmassenstromwerten verschoben. Die Nennkennlinie 40 und die tatsächliche Kennlinie 155 weisen dabei den gleichen Offsetwert αDKoffsetn der Stellposition auf. Der Offsetwert m offsetn für den Luftmassenstrom wird aus der Nennkennlinie 40 ermittelt und zur Initialisierung eines zweiten Offsetwertspeichers 165 der Vorrichtung 55 verwendet. Das bedeutet, dass bei erstmaliger Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 10 der zweite Offsetwertspeicher 165 mit dem aus der Nennkennlinie 40 ausgelesenen Offsetwert m offsetn beschrieben wird.
Die Kennlinientoleranz bezüglich des Luftmassenstroms m ist beispielsweise bedingt durch die Exemplarstreuungen der einzelnen Drosselklappen mit gleicher Nennkennlinie 40 und kann im Laufe der Zeit durch Alterung, Verschleiß und Verschmutzung der Drosselklappe 18 größer werden.
Aus den beiden Beispielen nach den 4 und 5 ergibt sich, dass ganz allgemein und wie in 6 dargestellt die tatsächliche Kennlinie gegenüber der Nennkennlinie 40 sowohl bezüglich des Drosselklappenwinkels αDK als auch bezüglich des Luftmassenstroms m toleranzbehaftet und damit verschoben sein kann. In 6 ist eine zweite tatsächliche Kennlinie 45 dargestellt. Diese ist zum Einen wie gemäß 5 beschrieben bezüglich des Luftmassenstroms m toleranzbehaftet. Dies äußert sich darin, dass die zweite tatsächliche Kennlinie 45 gemäß 6 einen zweiten tatsächlichen Offsetwert m offsett2 aufweist, der kleiner als der Offsetwert m offsetn für den Luftmassenstrom der Nennkennlinie 40 ist.
Ferner weist die zweite tatsächliche Kennlinie 45 einen im Vergleich zur Nennkennlinie 45 größeren Offsetwert der Stellposition auf und ist somit gegenüber der Nennkennlinie 40 zu kleineren Drosselklappenwinkeln αDK verschoben. Diese Verschiebung macht sich auch in den unterschiedlichen Offsetwerten für den Luftmassenstrom der Nennkennlinie 40 und der zweiten tatsächlichen Kennlinie 45 bemerkbar. Im Übrigen führt die Verschiebung der zweiten tatsächlichen Kennlinie 45 gegenüber der Nennkennlinie 40 bezüglich des Drosselklappenwinkels αDK auch dazu, dass sich für unterschiedliche Drosselklappenwinkel αDK unterschiedliche Differenzwerte für den Luftmassenstrom m ergeben. So ergibt sich für einen ersten positiven Drosselklappenwinkel αDK1 ein zweiter Differenzwert Δm 2 für den Luftmassenstrom zwischen der Nennkennlinie 40 und der zweiten tatsächlichen Kennlinie 45. Für einen zweiten Drosselklappenwinkel αDK2, der größer als der erste Drosselklappenwinkel αDK1 ist, ergibt sich zwischen der Nennkennlinie 40 und der zweiten tatsächlichen Kennlinie 45 ein dritter Differenzwert Δm 3 bezüglich des Luftmassenstroms m, der größer als der zweite Differenzwert Δm 2 ist.
Ausgangsgröße der Nennkennlinie 40 in der Vorrichtung 55 ist der die dem als Eingangsgröße der Nennkennlinie 40 zugeführten Drosselklappenwinkel αDK zugeordnete Luftmassenstrom m der Nennkennlinie 40, der einem ersten Subtraktionsglied 80 zugeführt wird. Die Vorrichtung 55 weist weiterhin ein Kennfeld 75 auf, dem der vom Drucksensor 50 ermittelte Druck stromab der Drosselklappe 18 im Ansaugrohr 16, der auch als Saugrohrdruck bezeichnet wird, als Eingangsgröße zugeführt ist. Dem Kennfeld 75 sind weiterhin eine oder mehrere weitere Betriebsgrößen 160 der Brennkraftmaschine 10 als Eingangsgrößen zugeführt. Das Kennfeld 75 kann beispielsweise auf einem Prüfstand in dem Fachmann bekannter Weise appliziert worden sein und liefert als Ausgangsgröße einen Istwert oder tatsächlichen Wert m ist für den Luftmassenstrom, der dem mindestens einen Brennraum 14 über das Ansaugrohr 16 zugeführt wird. Dieser Istwert m ist für den Luftmassenstrom wird im ersten Subtraktionsglied 80 vom Luftmassenstrom m der Nennkennlinie 40 abgezogen. Somit erhält man am Ausgang des ersten Subtraktionsgliedes 80 einen Differenzwert Δ m zwischen dem Luftmassenstrom m der Nennkennlinie 40 und dem tatsächlichen Luftmassenstrom m ist für die gemessene Stellposition αDK der Drosselklappe, der ja auch der gemessene Saugrohrdruck p und die mindestens eine weitere Betriebsgröße 160 der Brennkraftmaschine 10 zugeordnet ist. Es ist also Δm = m – m ist. Der Differenzwert Δ m wird in einem zweiten Subtraktionsglied 85 von dem im zweiten Offsetwertspeicher 165 abgelegten Offsetwert für den Luftmassenstrom abgezogen, um am Ausgang des zweiten Subtraktionsgliedes 85 einen korrigierten Offsetwert für den Luftmassenstrom zu erhalten. Dieser wird in einem ersten Vergleichsglied 100 mit einem aus einem Minimalwertspeicher 90 ausgelesenen vorgegebenen Minimalwert verglichen. Außerdem wird der korrigierte Offsetwert für den Luftmassenstrom in einem zweiten Vergleichsglied 105 mit einem aus einem Maximalwertspeicher 95 ausgelesenen vorgegebenen Maximalwert verglichen. Unterschreitet der korrigierte Offsetwert für den Luftmassenstrom den vorgegebenen Minimalwert, so wird der Ausgang des ersten Vergleichsgliedes 100 gesetzt, andernfalls zurückgesetzt. Überschreitet der korrigierte Offsetwert für den Luftmassenstrom den vorgegebenen Maximalwert, so wird der Ausgang des zweiten Vergleichsgliedes 105 gesetzt, andernfalls zurückgesetzt. Der Ausgang des ersten Vergleichsgliedes 100 ist dabei auf eine erste Korrektureinheit 65 und der Ausgang des zweiten Vergleichsgliedes 105 ist auf eine zweite Korrektureinheit 70 geführt. Der ersten Korrektureinheit 65 und der zweiten Korrektureinheit 70 ist außerdem aus dem ersten Offsetwertspeicher 115 der dort abgelegte Offsetwert der Stellposition zugeführt. In der ersten Korrektureinheit 65 ist ein Rechenprogramm implementiert, das für den Fall, dass der Ausgang des ersten Vergleichsgliedes 100 zurückgesetzt ist, den Wert Null an seinem Ausgang abgibt. Ist jedoch der Ausgang des Vergleichsgliedes 100 gesetzt, so inkrementiert die erste Korrektureinheit 65 den vom ersten Offsetwertspeicher 115 zugeführten Offsetwert der Stellposition um einen vorgegebenen Inkrementwert und gibt diesen an ihrem Ausgang ab. Der Wert am Ausgang der ersten Korrektureinheit 65 wird einem Additionsglied 110 zugeführt. In entsprechender Weise ist in der zweiten Korrektureinheit 70 ein Rechenprogramm implementiert, das den Ausgang der zweiten Korrektureinheit 70 auf Null setzt, wenn der Ausgang des zweiten Vergleichsgliedes 105 zurückgesetzt ist. Ist der Ausgang des zweiten Vergleichsgliedes 105 hingegen gesetzt, so wird in der zweiten Korrektureinheit 70 der aus dem ersten Offsetwertspeicher 115 ausgelesene Offsetwert der Stellposition um einen zweiten vorgegebenen Inkrementwert dekrementiert und der so korrigierte Offsetwert der Stellposition am Ausgang der zweiten Korrektureinheit 70 zur Verfügung gestellt. Der Ausgang der zweiten Korrektureinheit 70 wird dabei ebenfalls dem Additionsglied 110 zugeführt. Der in der ersten Korrektureinheit 65 verwendete erste vorgegebene Inkrementwert und der in der zweiten Korrektureinheit 70 verwendete zweite vorgegebene Inkrementwert können in vorteilhafter Weise gleich groß, im allgemeinen aber auch unterschiedlich gewählt, beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert werden.
Die Nennkennlinie 40 führt initial, d. h. bei der ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 10 ihren Offsetwert αDKoffsetn der Stellposition dem ersten Offsetwertspeicher 115 für den Offsetwert der Stellposition zu und legt ihn dort ab. Ferner führt die Nennkennlinie 40 initial, d. h. bei erstmaliger Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 10 den Offsetwert m offsetn für den Luftmassenstrom dem zweiten Offsetwertspeicher 165 für den Offsetwert für den Luftmassenstrom zu und legt ihn dort ab.
Der Ausgang des ersten Vergleichsgliedes 100 und der Ausgang des zweiten Vergleichsgliedes 105 werden außerdem als Eingangsgrößen einem ODER-Gatter 120 zugeführt, dessen Ausgang gesetzt ist, wenn mindestens einer der Ausgänge des ersten Vergleichsgliedes 100 und des zweiten Vergleichsgliedes 105 gesetzt und der andernfalls zurückgesetzt ist. Der Ausgang des ODER-Gatters 120 wird einem UND-Gatter 125 als Eingangsgröße zugeführt, dem außerdem die Ausgangsgröße eines Leerlaufschalterzeitgliedes 130 und die Ausgangsgröße eines Fahrzyklusspeichers 135 als Eingangsgrößen zugeführt sind. Der Ausgang des Leerlaufschalterzeitgliedes 130 ist gesetzt, wenn seit dem Betätigen eines in 2 nicht dargestellten Leerlaufschalters und damit seit Einsetzen eines Leerlaufbetriebszustandes der Brennkraftmaschine 10 eine vorgegebene Zeit verstrichen ist, die beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert worden sein kann. Der Fahrzyklusspeicher 135 wird mit Betätigung eines Zündungsschalters 140 gesetzt und gibt ein entsprechendes Setzbit an das UND-Gatter 125. Der Ausgang des UND-Gatters 125 ist auf den Fahrzyklusspeicher 135 über ein Invertierungsglied 175 zurückgeführt. Ist also der Ausgang des UND-Gatters 125 gesetzt, so wird der Fahrzyklusspeicher 135 dauerhaft bis zum nächsten Fahrzyklus zurückgesetzt, der durch erneutes Betätigen des Zündschalters eingeleitet wird. Die Verwendung des Leerlaufschalterzeitgliedes 130 und des Fahrzyklusspeichers 135 ist jeweils optional und für die Realisierung der Erfindung nicht unbedingt erforderlich. Sie ermöglicht jedoch eine stabilere Korrektur des Offsetwertes der Stellposition und vermeidet eine zu häufige Aktualisierung dieses Offsetwertes, die zu einer unerwünschten Oszillation bei der Ansteuerung der Drosselklappe 18 führen könnte.
Ist weder das Leerlaufschalterzeitglied 130 noch der Fahrzyklusspeicher 135 vorgesehen, so kann auf das UND-Gatter 125 auch verzichtet werden und der Ausgang des ODER-Gatters 120 direkt zur Ansteuerung eines ersten gesteuerten Schalters 145 verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel nach 2 wird jedoch das Ausgangssignal des UND-Gatters 125 zur Ansteuerung des ersten gesteuerten Schalters 145 verwendet. Ist das Ausgangssignal des UND-Gatters 125 gesetzt, so wird der erste gesteuerte Schalter 145 zur Verbindung des Ausgangs des Additionsgliedes 110 mit dem ersten Offsetwertspei cher 115 geschlossen. Somit wird der erste Offsetwertspeicher 115 mit dem Ausgang des Additionsgliedes 110 als neuem Offsetwert der Stellposition überschrieben. Dieser neue Offsetwert ergibt sich somit als Summe aus dem Ausgang der ersten Korrektureinheit 65 und dem Ausgang der zweiten Korrektureinheit 70. Ist der Ausgang des UND-Gatters 125 zurückgesetzt, so ist der erste gesteuerte Schalter 145 geöffnet und ein Überschreiben des ersten Offsetwertspeichers 115 findet nicht statt. Ist das UND-Gatter 125 nicht vorgesehen, so steuert der Ausgang des ODER-Gatters 120 den ersten gesteuerten Schalter 145 in entsprechender Weise an. Der Ausgang des ODER-Gatters 120 ist außerdem auf einen zweiten gesteuerten Schalter 170 geführt, der zur Verbindung des Ausgangs des zweiten Subtraktionsgliedes 85 mit dem zweiten Offsetwertspeicher 165 dient. Ist der Ausgang des ODER-Gatters 120 zurückgesetzt, so wird der zweite gesteuerte Schalter 170 geschlossen und der zweite Offsetwertspeicher 165 wird mit dem Ausgang des zweiten Subtraktionsgliedes 85 als neuem Offsetwert für den Luftmassenstrom überschrieben. Ist der Ausgang des ODER-Gatters 120 gesetzt, so bleibt der zweite gesteuerte Schalter 170 geöffnet und es findet keine Überschreibung des zweiten Offsetwertspeichers 165 statt.
Der Ausgang des ersten Offsetwertspeichers 115 ist einer Einstelleinheit 60 zugeführt, der außerdem das Signal einer Stellpositionsvorgabeeinheit 150 zugeführt ist. Die Stellpositionsvorgabeeinheit 150 gibt beispielsweise abhängig von einem Fahrerwunsch, d. h. abhängig von einer Fahrpedalstellung einen Drosselklappenwinkel αDK größer als Null vor. Die Einstellungseinheit 60 addiert dann zu diesem vorgegebenen positiven Drosselklappenwinkel den Offsetwert der Stellposition aus dem ersten Offsetwertspeicher 115 und gibt die Summe an ihrem Ausgang ab. Der Ausgang der Einstelleinheit 60 wird dann dem Stellantrieb 22 zugeführt, der ausgehend von der Notluftposition NLP, d. h. vom unteren mechanischen Anschlag 30 die Drosselklappe 18 um die am Ausgang der Einstelleinheit 60 gebildeten Summenwinkel bewegt und somit den gewünschten positiven Drosselklappenwinkel αDK einstellt.
Neben dem Schleiferpotentiometer 26, dem Drucksensor 50 und dem Stellantrieb 22 ist auch die Stellpositionsvorgabeeinheit 150 gemäß 2 außerhalb der Vorrichtung 55 angeordnet, die Stellpositionsvorgabeeinheit 150 kann jedoch auch innerhalb der Vorrichtung 55 angeordnet sein.
Im Folgenden wird beschrieben, wie der im Minimalwertspeicher 90 abgelegte vorgegebene Minimalwert und der im Maximalwertspeicher 95 abgelegte vorgegebene Maxi malwert ermittelt werden können. Zur Ermittlung des vorgegebenen Minimalwerts für den korrigierten Offsetwert für den Luftmassenstrom wird eine erste Grenzkennlinie beispielsweise auf einem Prüfstand ermittelt, deren Offsetwert der Stellposition um einen vorgegebenen Maximalwert größer als der Offsetwert der Stellposition der Nennkennlinie 40 ist. Weiterhin weist diese erste Grenzkennlinie einen Offsetwert für den Luftmassenstrom auf, der kleiner als der Offsetwert m offsetn für den Luftmassenstrom der Nennkennlinie 40 ist. Ein Beispiel für eine solche erste Grenzkennlinie ist die zweite tatsächliche Kennlinie 45 gemäß 6. Für einen möglichst großen vorgegeben Drosselklappenwinkel αDK wird dann der Betrag der Differenz zwischen den Luftmassenstromwerten der Nennkennlinie 40 und der ersten Grenzkennlinie 45 für diesen vorgegebenen Drosselklappenwinkel ermittelt. Der vorgegebene Drosselklappenwinkel sollte dabei möglichst groß gewählt werden, weil die Differenz zwischen der Nennkennlinie 40 und der ersten Grenzkennlinie 45 mit zunehmendem Drosselklappenwinkel größer wird, jedoch nicht zu groß, weil mit zunehmendem Drosselklappenwinkel αDK die Messung des Druckes p über den Drucksensor 50 und damit die Bestimmung des tatsächlichen Luftmassenstromwertes m ist der ersten Grenzkennlinie 45 ungenauer wird. Es muss also bei der Wahl des vorgegebenen Drosselklappenwinkels αDK ein Kompromiss zwischen einem möglichst genauen tatsächlichen Wert m ist für den Luftmassenstrom der ersten Grenzkennlinie 45 einerseits und eine möglichst große Differenz zwischen der Nennkennlinie 40 und der ersten Grenzkennlinie 45 andererseits getroffen werden. Anschließend wird vom Offsetwert m offsetn für den Luftmassenstrom der Nennkennlinie 40 der für den vorgegebenen Drosselklappenwinkel αDK ermittelte Betrag der Differenz zwischen den beiden Kennlinien 40, 45 subtrahiert. Das sich bei dieser Subtraktion bildende Ergebnis stellt dann den vorgegebenen Minimalwert für den Offsetwert für den Luftmassenstrom dar, der im Minimalwertspeicher 90 abgelegt wird. Im Beispiel nach 6 kann beispielsweise für den Drosselklappenwinkel αDK2 die Differenz als dritter Differenzwert Δm 3 zwischen den beiden Kennlinien 40, 45 zur Bestimmung des vorgegebenen Minimalwertes gewählt werden.
In entsprechender Weise kann der vorgegebene Maximalwert für den Maximalwertspeicher 95 mit Hilfe einer zweiten Grenzkennlinie 175 bestimmt werden, deren Offsetwert der Stellposition gegenüber dem Offsetwert der Stellposition der Nennkennlinie 40 um einen vorgegebenen Maximalwert verringert, beispielsweise betragsmäßig um den gleichen vorgegebenen Maximalmwert, um den der Offsetwert der Stellposition der ersten Grenzkennlinie 45 gegenüber dem Offsetwert der Stellposition der Nennkennlinie 40 vergrößert ist. Der Offsetwert für den Luftmassenstrom der zweiten Grenzkennlinie 175 ist dabei größer als der Offsetwert m offsetn für den Luftmassenstrom der Nennkennlinie 40. Die zweite Grenzkennlinie 175 wird dabei ebenfalls beispielsweise auf einem Prüfstand in entsprechender Weise wie auch die erste Grenzkennlinie 45 ermittelt. In der gleichen Weise wie zuvor beschrieben wird dabei wiederum ein vorgegebener Drosselklappenwinkel gewählt, beispielsweise derselbe wie im Falle der ersten Grenzkennlinie 45, bei dem einerseits der über den Drucksensor 50 ermittelte Istwert m ist für den Luftmassenstrom der zweiten Grenzkennlinie 175 möglichst genau ist und andererseits der Abstand zwischen der zweiten Grenzkennlinie 175 und der Nennkennlinie 40 betragsmäßig möglichst groß ist. Der Betrag dieses Abstandes wird dann zum Offsetwert m offsetn für den Luftmassenstrom hinzuaddiert, um den vorgegebenen Maximalwert zu bilden, der dann im Maximalwertspeicher 95 abgelegt wird.
Somit ergibt sich für die gewünschte Messgenauigkeit des Drucksensors 50 beim entsprechend vorgegebenen Drosselklappenwinkel eine betragsmäßig maximale Differenz zwischen der Nennkennlinie 40 und der ersten Grenzkennlinie 45 bzw. der zweiten Grenzkennlinie 175. Natürlich kann die Differenz zwischen der Nennkennlinie 40 und der ersten Grenzkennlinie 45 bzw. der zweiten Grenzkennlinie 175 auch für kleinere Drosselklappenwinkel α zur Ermittlung des vorgegebenen Minimalwertes bzw. des vorgegebenen Maximalwertes verwendet werden, wobei in diesem Fall der Toleranzbereich für den Offsetwert für den Luftmassenstrom, innerhalb dem der Offsetwert der Stellposition nicht korrigiert wird, kleiner wird.
Die vorgegebene maximale Vergrößerung des Offsetwertes αDKoffsetn der Stellposition der Nennkennlinie 40 zur Bildung der ersten Grenzkennlinie 45 bzw. die maximale Verringerung dieses Offsetwertes zur Bildung der zweiten Grenzkennlinie 175 führt entsprechend zu einer Verschiebung der Nennkennlinie 40 um einen ersten betragsmäßig maximalen Toleranzwinkel in Richtung zur ersten Grenzkennlinie 45 bzw. um einen zweiten betragsmäßig maximalen Toleranzwinkel in Richtung zur zweiten Grenzkennlinie 175, wobei die beiden maximalen Toleranzwinkel betragsmäßig gleich oder auch unterschiedlich sein können, je nachdem ob der Offsetwert αDKoffsetn der Stellposition der Nennkennlinie 40 zur Bildung der zweiten Grenzkennlinie 175 um den gleichen Betrag verringert wird, wie er zur Bildung der ersten Grenzkennlinie 45 erhöht wird, oder nicht.
Der Ausgang des zweiten Subtraktionsgliedes 85 stellt einen Adaptionswert für den Offsetwert für den Luftmassenstrom dar. Solange sich dieser Adaptionswert für den Offsetwert für den Luftmassenstrom zwischen dem vorgegebenen Minimalwert und dem vorgegebenen Maximalwert befindet, findet eine Korrektur des Offsetwertes der Stellposition im ersten Offsetwertspeicher 115 nicht statt. Stattdessen wird der Adaptionswert für den Offsetwert für den Luftmassenstrom in den zweiten Offsetwertspeicher 165 übernommen. Erst wenn der adaptierte Offsetwert für den Luftmassenstrom am Ausgang des zweiten Subtraktionsgliedes 85 außerhalb des vom vorgegebenen Minimalwert und vom vorgegebenen Maximalwert eingeschlossenen Bereichs befindet, wird dieser adaptierte Offsetwert für den Luftmassenstrom nicht mehr in den zweiten Offsetwertspeicher 165 übernommen und stattdessen die beschriebene Adaption des Offsetwertes der Stellposition durch Aktualisieren des ersten Offsetwertspeichers 115 mit dem Ausgang des Additionsgliedes 110 durchgeführt.
Die beschriebene Adaption des Offsetwertes der Stellposition bzw. des Offsetwertes für den Luftmassenstrom mit der Vorrichtung 55 kann für jeden beliebigen Drosselklappenwinkel αDK durchgeführt werden und zwar auch im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine.
In 3 ist ein Ablaufplan dargestellt, der den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens nochmals verdeutlicht. Nach dem Start des Programms, beispielsweise durch Betätigen des Zündschalters wird bei einem Programmpunkt 200 der Fahrzyklusspeicher 135 mit einem Setzbit überschrieben, so dass der Ausgang des Fahrzyklusspeicher 135 gesetzt ist. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 205 verzweigt.
Bei Programmpunkt 205 prüft die Vorrichtung 55, ob eine Adaption des Offsetwertes der Stellposition im aktuellen Fahrzyklus stattgefunden hat oder der aktuelle Fahrzyklus beispielsweise durch Abstellen der Brennkraftmaschine beendet wurde. Ist dies der Fall, so wird das Programm verlassen, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 210 verzweigt. Die beschriebene Prüfung bei Programmpunkt 205 kann dadurch erfolgen, dass geprüft wird, ob der Ausgang des Fahrzyklusspeichers 135 zurückgesetzt ist. Ist dies der Fall, so wird das Programm verlassen, andernfalls, also wenn der Ausgang des Fahrzyklusspeichers 135 gesetzt ist, wird zu Programmpunkt 210 verzweigt.
Bei Programmpunkt 210 wird geprüft, ob der Ausgang des Leerlaufschalterzeitgliedes 130 gesetzt, d. h. ob der Leerlaufzustand mindestens für die vorgegebene Zeit eingestellt ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 215 verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 205 zurück verzweigt.
Bei Programmpunkt 215 wird in der Vorrichtung 55 der adaptierte Offsetwert für den Luftmassenstrom am Ausgang des zweiten Subtraktionsgliedes 85 ermittelt. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 220 verzweigt.
Bei Programmpunkt 220 wird mit Hilfe des ersten Vergleichsgliedes 100 geprüft, ob der adaptierte Offsetwert für den Luftmassenstrom kleiner als der vorgegebene Minimalwert ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 225 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 235 verzweigt.
Bei Programmpunkt 225 wird in der ersten Korrektureinheit 65 der aus dem ersten Offsetwertspeicher 115 ausgelesene Offsetwert der Stellposition um den ersten vorgegebenen Inkrementwert erhöht. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 230 verzweigt.
Bei Programmpunkt 230 wird der Fahrzyklusspeicher 135 und damit dessen Ausgang zurückgesetzt. Anschließend wird zu Programmpunkt 205 zurück verzweigt.
Beim Programmpunkt 235 wird in der Vorrichtung 55 mittels des zweiten Vergleichsgliedes 105 geprüft, ob der adaptierte Offsetwert für den Luftmassenstrom größer als der vorgegebene Maximalwert ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 240 verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 205 zurück verzweigt.
Bei Programmpunkt 240 wird mittels der zweiten Korrektureinheit 70 der aus dem ersten Offsetwertspeicher 115 ausgelesene Offsetwert der Stellposition um den zweiten vorgegebenen Inkrementwert dekrementiert. Anschließend wird zu Programmpunkt 230 verzweigt.
Das Programm nach 3 wird beispielsweise im Abtasttakt für jede erneute Abtastung des Drosselklappenwinkels αDK durch das Schleiferpotentiometer 26 und die diesem Drosselklappenwinkel zugeordnete Ermittlung des Saugrohrdrucks p durch den Drucksensor 50 durchlaufen, so dass bei jedem Aufruf des Programmpunkts 215 aus den gerade aktuellen von den Sensoren 26, 50 ermittelten Größen αDK, p wie in der beschriebenen Weise der aktuell adaptierte Offsetwert für den Luftmassenstrom am Ausgang des zweiten Subtraktionsgliedes 85 gebildet wird.
Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, dass die Stellposition ausgehend von der Notluftposition als vorgegebener Stellposition um den Offsetwert der Stellposition bewegt wird, um eine Stellposition mit vorgegebenem Luftmassenstrom als Durchtauchposition zu erreichen. Allgemein kann jedoch eine beliebige einstellbare Stellposition als Ausgangsposition vorgegeben werden. Entsprechend kann ein beliebiger einstellbarer Luftmassenstrom vorgegeben werden. Der Offsetwert der Stellposition wird dann analog zum beschriebenen Ausführungsbeispiel so gewählt, dass die Stellposition ausgehend von der vorgegebenen Stellposition um den Offsetwert der Stellposition bewegt werden muss, um eine Stellposition zu erreichen, bei der der vorgegebene Luftmassenstrom erreicht wird. Bei mehreren möglichen Stellpositionen für den vorgegebenen Luftmassenstrom muss dabei definiert werden, welche Anzahl von Stellpositionen mit dem vorgegebenen Luftmassenstrom ausgehend von der vorgegebenen Stellposition durch Bewegung des Stellgliedes 18 um den Offsetwert der Stellposition übersprungen werden sollen.
Ist die vorgegebene Stellposition keine Endposition bzw. kein Anschlag des Stellgliedes 18, so kann auch die Richtung für die Bewegung des Stellgliedes zum Erreichen des vorgegebenen Luftmassenstroms vorgegeben werden. Dies ist dann unerlässlich, wenn der vorgegebene Luftmassenstrom in mehreren Bewegungsrichtungen ausgehend von der vorgegebenen Stellposition erreicht werden kann.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), wobei über ein Stellglied (18) in einer Luftzufuhr (16) ein der Brennkraftmaschine (10) zugeführter Luftmassenstrom beeinflusst wird, wobei zur Einstellung einer Stellposition des Stellgliedes (18) mit einem vorgegebenem, insbesondere minimalem, Luftmassenstrom ausgehend von einer vorgegebenen Stellposition das Stellglied (18) um einen Offsetwert der Stellposition bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Offsetwert der Stellposition abhängig von einem Offsetwert für den Luftmassenstrom korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Offsetwert der Stellposition abhängig davon korrigiert wird, ob der Offsetwert für den Luftmassenstrom einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet oder einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Minimalwert oder der vorgegebene Maximalwert abhängig von einer, vorzugsweise betragsmäßig maximalen, Differenz zwischen einer Nennkennlinie (40) des Stellgliedes (18) und einer Grenzkennlinie (45) des Stellgliedes (18) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Grenzkennlinie (45) eine Kennlinie des Stellgliedes (18) gewählt wird, die um einen maximalen Toleranzwinkel gegenüber der Nennkennlinie (40) verschoben ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Offsetwert der Stellposition erhöht wird, wenn der Offsetwert für den Luftmassenstrom einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Offsetwert der Stellposition gesenkt wird, wenn der Offsetwert für den Luftmassenstrom den vorgegebenen Maximalwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Offsetwert für den Luftmassenstrom abhängig von der Abweichung eines durch erste Sensormittel (50) erfassten ersten Wertes für den Luftmassenstrom von einem durch zweite Sensormittel (26) erfassten zweiten Wert für den Luftmassenstrom bei gleicher Stellposition des Stellgliedes (18) adaptiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Sensormittel (50) als Hauptlast- oder -füllungssensor, vorzugsweise als Drucksensor in der Luftzufuhr (16), und die zweiten Sensormittel (26) als Nebenlast- oder -füllungssensor, vorzugsweise als Sensor zur Erfassung der Stellposition des Stellgliedes (18), gewählt werden.
Vorrichtung (55) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), mit einem Stellglied (18) in einer Luftzufuhr (16) zur Beeinflussung eines der Brennkraftmaschine (10) zugeführten Luftmassenstromes, wobei Mittel (60) zur Einstellung einer Stellposition des Stellgliedes (18) mit einem vorgegebenem, insbesondere minimalen, Luftmassenstrom vorgesehen sind, die ausgehend von einer vorgegebenen Stellposition das Stellglied (18) um einen Offsetwert der Stellposition bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturmittel (65, 70) vorgesehen sind, die den Offsetwert der Stellposition abhängig von einem Offsetwert für den Luftmassenstrom korrigieren.