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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Angabe einer Endstellung eines Elements eines Getriebes, eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Angabe einer Endstellung eines Elements eines Getriebes und einen Antrieb mit der Vorrichtung.
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Stand der Technik
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Der Bewegungsspielraum einer Drosselklappe wird durch mechanische Anschläge begrenzt. Zur Positionsregelung der Drosselklappe müssen diese mechanischen Anschläge bekannt sein.
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Herkömmlich werden die mechanischen Anschläge gelernt, indem die Drosselklappe durch die Positionsregelung solange gegen die mechanischen Anschläge bewegt wird, bis die Position der Drosselklappe dem Positionssollwert nicht mehr folgen kann und das Stellsignal der Regelung und damit die Antriebsenergie zum Bewegen der Drosselklappe immer größer wird. Überschreitet die Antriebsenergie einen bestimmten Schwellenwert, wird der aktuelle Positionssollwert als Position des mechanischen Anschlags abgespeichert und zur Begrenzung der Positionsregelung verwendet.
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Jedoch zeigt sich, dass die Position der Drosselklappe mit den bekannten Anschlägen ungenau eingestellt wird, und die Drosselklappe beispielsweise einem Verbrennungsmotor eine falsche Luftmenge zuführt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist ein Verfahren zum Bestimmen einer Angabe einer Endstellung eines Elements eines Getriebes gemäß Anspruch 1, sowie eine Vorrichtung und ein Antrieb gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen einer Angabe einer Endstellung eines Elements eines Getriebes, insbesondere eines Antriebszahnrades, wobei die Angabe der Endstellung eine Anschlagsposition einer Drosselklappe an einem mechanischen Anschlag repräsentiert, die Schritte:
- – Bewegen des Elementes von einer Startstellung in Richtung der Endstellung bis das Element trotz einer vorgegebenen Antriebsenergiezufuhr zum Stillstand kommt;
- – Bestimmen einer Angabe der Position des Elementes im Stillstand trotz der Antriebsenergiezufuhr; und
- – Bestimmen der Angabe der Endstellung durch Beaufschlagen, insbesondere durch Subtraktion, der Angabe der Position des Elementes mit einer Angabe eines Korrekturweges entgegen der Richtung der Endstellung im Stillstand trotz Antriebsenergiezufuhr.
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Dem Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, dass das Getriebe zum Antrieb der Drosselklappe nicht ideal steif ist. Ferner erkennt die Erfindung, dass die Positionssensoren der Drosselklappe in der Regel auf einem Element des Getriebes, wie dem Antriebszahnrad, sitzen. Wird die Drosselklappe daher gegen die mechanischen Anschläge bewegt, so kann der Anschlagspunkt für das Element des Getriebes erst dann festgestellt werden, wenn sich das Element des Getriebes nicht mehr dreht. Zu diesem Zeitpunkt drückt die Drosselklappe jedoch bereits mit hoher Kraft gegen den mechanischen Anschlag und würde ohne den mechanischen Anschlag mit einem Wegunterschied hinter diesem positioniert sein. Wird der so definierte Anschlagspunkt für das Element des Getriebes als Grundlage für die Positionsregelung der Drosselklappe verwendet, so wird die Drosselklappe immer um den Wegunterschied neben ihrer eigentlichen Position platziert, was zu dem oben genannten Ungenauigkeiten in der Positionierung führt. Die Erfindung schlägt daher vor, den gefundenen Anschlagspunkt des Getriebes zu korrigieren, indem er vom mechanischen Anschlag um einen Korrekturweg wieder weg bewegt wird. Auf diese Weise wird die Positionsregelung der Drosselklappe genauer.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Angabe einer Endstellung eines Elements eines Getriebes, insbesondere eines Antriebszahnrades, wobei die Angabe der Endstellung eine Anschlagsposition einer Drosselklappe an einem mechanischen Anschlag repräsentiert, folgende Merkmale:
- – eine Antriebseinrichtung zum Bewegen des Elementes von einer Startstellung in Richtung der Endstellung bis das Element trotz einer vorgegebenen Antriebsenergiezufuhr zum Stillstand kommt;
- – eine Messeinrichtung zum Bestimmen einer Angabe der Position des Elementes im Stillstand trotz der Antriebsenergiezufuhr; und
- – wobei die Messeinrichtung zum Bestimmen der Angabe der Endstellung durch Beaufschlagen, insbesondere durch Subtraktion, der Angabe der Position des Elementes mit einer Angabe eines Korrekturweges entgegen der Richtung der Endstellung im Stillstand trotz Antriebsenergiezufuhr vorgesehen ist.
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Die Messeinrichtung kann eine Vergleichseinheit aufweisen, die zum Bestimmen des Stillstandes geeignet ist, die Antriebsenergie zu ermitteln und ein den Stillstand anzeigendes Ergebnis auszugeben, wenn die Antriebsenergie einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Der Schwellenwert für die Antriebsenergie stellt sicher, dass der Stillstand des Getriebes gemessen wird, ohne jedoch Gefahr zu laufen, dass die Verbindung zwischen Element des Getriebes und Drosselklappe aufgrund einer zu hohen Zufuhr von Antriebsenergie bricht.
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Die Messeinrichtung kann zum Abziehen der Angabe des Korrekturweges geeignet sein, den Schwellenwert zu reduzieren, wobei die Antriebseinrichtung geeignet sein kann, das Getriebe zur Startstellung zurück zu bewegen, bis die Antriebsenergie den reduzierten Schwellenwert erreicht oder unterschreitet. Auf diese Weise kann der korrigierte Grenzwert wieder direkt am Positionssensor des Positionsregelkreises abgelesen werden.
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In einer alternativen Ausführung kann die Messeinrichtung zum Bestimmen der Angabe der Endstellung basierend auf der Angabe der Position vorgesehen sein kann, nachdem die Antriebsenergie den Schwellenwert erreicht oder überschritten beziehungsweise den reduzierten Schwellwert erreicht oder unterschritten hat. Auf diese Weise kann zum Bestimmen und Speichern der Endstellung der Sensor des Positionsregelkreises verwendet werden, der zum Rückführen der Regelgröße vorgesehen ist, wodurch Redundanzen im System vermieden werden.
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Die Messeinrichtung kann geeignet sein, die Angabe der Position des Getriebes vor dem Zurückbewegen zur Startstellung zu speichern, und die bestimmte Angabe der Endstellung basierend auf einer Differenz zwischen der bestimmten Angabe der Endstellung und der gespeicherten Angabe der Position zu plausibilisieren. Dadurch ist es möglich Fehler zu finden, die beispielsweise auf einen Fehler in der Antriebsenergieübertragung zwischen einer Antriebsenergiequelle, wie einen Motor, zu dem Element des Getriebes auftreten können.
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Die Messeinrichtung kann zur Plausibilisierung geeignet sein, die Differenz mit einer in der Messeinrichtung hinterlegten Differenz zu vergleichen. Diese Differenz kann vorbestimmt sein, so dass die Plausibilisierung auf einfache Weise durch die Vergleichsmittel erfolgen kann, die bereits zum Ermitteln des Stillstandes des Antriebszahnrades verwendet werden.
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Die hinterlegte Differenz kann die Bewegung des Elements in einer Kennlinie über die reduzierte Antriebsenergie darstellen, und die Kennlinie die Antriebsenergie der Angabe der Position des Elementes im Stillstand der Drosselklappe gegenüberstellt. Da die Absolutwerte der Antriebsenergie vor der Korrektur und nach der Korrektur bekannt sind, kann in der Kennlinie ein Wert für eine erwartete Differenz in einfacher Weise nachgeschlagen werden, wodurch die gemessene Differenz der erwarteten Differenz zur Plausibilisierung nur noch gegenübergestellt zu werden braucht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Antrieb für eine Drosselklappe:
- – einen Motor;
- – ein durch den Motor bewegtes Getriebe zum Bewegen der Drosselklappe; und
- – eine angegebene Vorrichtung zum Bestimmen einer Angabe der Endstellung eines Elements des Getriebes, wenn die Drosselklappe an einen mechanischen Anschlag anschlägt.
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Der Antrieb kann eine mit dem Getriebe verbundene Klappenwelle aufweisen auf die die Drosselklappe aufgesetzt sein kann. Diese Klappenwelle verwindet sich nach Anschlag an den mechanischen Anschlag und ist die Hauptursache für die fehlerhafte Bestimmung der Angabe der Endstellung. Daher ist die Erfindung besonders wirkungsvoll in einem derartigen Antrieb einsetzbar.
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Die Messeinrichtung kann zum Bestimmen der Angabe des Korrekturwegs geeignet sein, die Angabe der Position des Elements im Stillstand trotz Antriebsenergiezufuhr zu messen, und das Element entgegen der Richtung zur Endstellung solange zu drehen, bis die Klappenwelle entwirrt ist, so dass die genaue Angabe der Endstellung des Elements für die Anschlagstellung der Drosselklappe unter Idealbedingungen ohne Abweichungen bestimmbar ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer in seiner Bewegung eingeschränkten Drosselklappe;
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2 eine schematische Ansicht eines Antriebes mit einer Drosselklappe;
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3 eine schematische Ansicht eines Regelkreises zum Positionieren einer Drosselklappe mit einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 ein Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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5 ein Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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6 eine Kennlinie, in der über die Antriebsenergie die sich ergebende Position einer Drosselklappe mit dem Antrieb aus 2 dargestellt ist;
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7 eine schematische Ansicht eines Regelkreises zum Positionieren einer Drosselklappe mit einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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8 ein Verfahren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine Drosselklappe 1 zeigt. Die Drosselklappe 1 ist schwenkbar in einem Drosselgehäuse 2 aufgenommen und kann zwischen einer unteren Anschlagsposition 3 und einer oberen Anschlagsposition 4 innerhalb eines Positionierungsbereichs 5 frei positioniert werden. An der unteren Anschlagsposition 3 wird die Bewegung der Drosselklappe 1 durch einen ersten mechanischen Anschlag 6 und an der oberen Anschlagsposition 4 durch einen zweiten mechanischen Anschlag 7 gestoppt.
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Der erste mechanische Anschlag 6 der unteren Anschlagposition 3 definiert in der Regel eine Stellung der Drosselklappe 1 für ein Fahrzeug im Standgas. Der zweite mechanische Anschlag 7 der oberen Anschlagsposition 4 beschränkt in der Regel eine maximal abrufbare Leistung des Fahrzeuges, beispielsweise wenn ein motorisiertes Zweirad aus verkehrssicherheitstechnischen Gründen für den Fahrer gedrosselt werden soll, und definiert somit die Volllastposition der Drosselklappe 1.
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Angetrieben wird die Drosselklappe 1 über ein Antriebsritzel 8. Das Antriebsritzel 8 überträgt ein Drehmoment auf ein Antriebszahnrad 9, das auf eine Klappenwelle 10 aufgesetzt ist. So lässt sich die Drosselklappe 1 zwischen der unteren Anschlagsposition 3 und der oberen Anschlagsposition 4 hin- und herschwenken.
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Wird die Drosselklappe 1 durch einen später noch zu beschreibenden Regelkreis positioniert, so muss diesem zumindest die Information bereitgestellt werden, wo sich die untere Anschlagsposition 4 befindet, da der Regelkreis eine Sollposition der Drosselklappe 1 relativ zur unteren Anschlagsposition 3 bestimmt. Ist die untere Anschlagsposition 3 falsch, so wird die Drosselklappe 1 mit falschen Öffnungswinkeln positioniert, und führt einem Verbrennungsmotor eine falsche Luftmenge zu, so dass falsche Leistungen abgerufen werden. Dies kann beispielsweise Auswirkungen auf andere Regelkreise mit Eingriff in die Motorleistung des Fahrzeuges, wie das elektronischen Stabilitätsprogramm oder den Füllungsabgleich haben, der für ein Kraftstoffverbrauchsoptimum nötig ist.
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Herkömmlich werden die untere und obere Anschlagsposition 3, 4 dadurch ermitteln, dass der Regelkreis den Positionierungsbereich 5 der Drosselklappe 1 vollständig abfährt und prüft, ab welcher Position sich vom Antriebszahnrad 9 auf die Drosselklappe 1 kein Drehmoment mehr übertragen und das Antriebszahnrad 9 sich nicht mehr drehen lässt. In dieser Position liegt die Drosselklappe 1 fest an einen der mechanischen Anschläge 6, 7 an.
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Die Klappenwelle 10 ist jedoch nicht unendlich steif und verwindet sich, wenn das Antriebszahnrad 9 die Drosselklappe 1 gegen die mechanischen Anschläge 6, 7 positioniert. Daher dreht sich das Antriebszahnrad 9 weiter, wenn die untere oder obere Anschlagsposition 3, 4 erreicht wird. Die untere Endposition 11 beziehungsweise die obere Endposition 12 des Antriebszahnrads 9, ab der sich das Antriebszahnrad 9 nicht mehr dreht entspricht daher nicht der tatsächlichen unteren beziehungsweise oberen Anschlagsposition 3, 4. Das Problem verschärft sich, wenn sich der Kraftaufwand zum Erreichen der Anschlagspositionen 3, 4 durch Schmutz 13 an den mechanischen Anschlägen 6, 7 erhöht und die Klappenwelle 10 durch das höhere Drehmoment stärker verwunden wird.
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Die Erfindung schlägt daher vor die untere Endposition 11 beziehungsweise die obere Endposition 12 des Antriebszahnrads 9 zu erfassen und von diesen einen Korrekturweg 14 abzuziehen, um die untere Endposition 11 beziehungsweise die obere Endposition 12 des Antriebsritzels auf der unteren beziehungsweise oberen Anschlagsposition 3, 4 der Drosselklappe 1 zu positionieren.
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In 2 Antriebssystem 15 zum Antrieb der Drosselklappe 1 dargestellt. In 2 werden zu 1 gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben.
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Im Antriebssystem 15 werden die Drehmomente für die Drosselklappe 1 vom Antriebsritzel 8 auf das Antriebszahnrad 9 über ein Getriebe 16 übertragen. Auf dem Antriebszahnrad 9 befindet sich ein aus zwei Elementen bestehender Positionssensor 17, 18. Der erste Teil 17 des Positionssensors 17, 18 ist am Antriebszahnrad 9 angebracht, während der zweite Teil 18 des Positionssensors 17, 18 ein einem Gehäuse 19 des Antriebssystems 15 angeordneten ist.
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Beispielhaft für den Positionssensor 17, 18 soll im Folgenden ein Potentiometer 17, 18 betrachtet werden. In diesem Fall kann der erste Teil 17 des Positionssensors 17, 18 ein Schleifer 17 und der zweite Teil 18 des Positionssensors 17, 18 eine Potentiometerbahn 18 sein, auf der der sich der Schleifer 17 während der Drehung der Drosselklappe 1 entlang bewegt. Wird an den Schleifer 17 ein positives Potential 19 angelegt, das einen in das Potentiometer 17, 18 hinein gerichteten Strom erzeugt, und an die Potentiometerbahn 18 ein negatives Potential 20 angelegt, das einen aus dem Potentiometer 17, 18 heraus gerichteten Strom erzeugt, so fällt am Potentiometer 17, 18 eine messbare und veränderliche Potentiometerspannung 21 ab, die in 3 gezeigt ist. Alternativ zu dem Potentiometer 17, 18 kann auch ein Hall-Sensor oder ein Inkrementalsensor verwendet zur Positionsmessung des Antriebszahnrades 9 werden.
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Die Bestimmung der unteren und oberen Anschlagsposition 3, 4 erfolgt in einem Prozessor 22, der wie das Antriebssystem 15 über eine Potentialleitung 23 an eine Versorgungsspannung 24 angeschlossen und über eine Masseleitung 25 geerdet ist.
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Die Potentiometerspannung 21 zeigt dem Prozessor 22 die Position des Antriebszahnrades 9 an. Im unverwundenen Zustand der Klappenwelle 10 entspricht die Position des Antriebszahnrades 9 der Position der Drosselklappe 1. So kann im Prozessor 22 während des Regelbetriebes verglichen werden, ob die Drosselklappe 1 eine vorgegebene Sollposition erreicht hat. Gegebenenfalls wird an einen Motor 26 ein positives elektrisches Potential 27 und ein negatives elektrisches Potentials 28 angelegt, um die Drosselklappe 1 über das auf eine Motorwelle 80 des Motors 26 aufgesetzte Antriebsritzel 16 solange zu drehen, bis die Sollposition erreicht ist. Die Pfeile der an den Motor 26 angelegten Potentiale 27, 28 deuten die Richtung des Stromes an, der durch die Potentiale 27, 28 hervorgerufen wird.
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Um die Verwindung der Klappenwelle 20 zu messen, kann auf der dem Positionssensor 17, 18 gegenüberliegenden Seite der Klappenwelle 10 ein zweiter Positionssensor 29 angebracht sein, der eine Position der Klappenwelle 10 an dieser Seite der Klappenwelle 10 erfasst. Auf den Einsatz des zweiten Positionssensors 29 wird in den 7, 8 näher eingegangen.
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3 zeigt eine schematische Ansicht eines Regelkreises 30 zum Positionieren der Drosselklappe 1 mit einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 3 werden zu den 1 und 2 gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal erläutert.
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In 3 wird die Vorrichtung durch ein im Prozessor 22 der 2 ablaufendes Programm realisiert, das die untere und obere Anschlagsposition 3, 4 digital berechnet. Alternativ kann die Vorrichtung aber auch als Schaltung ausgebildet sein, die die untere und obere Anschlagsposition 3, 4 durch analoge Signalumformungen bestimmt.
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Die an den Motor 26 angelegten elektrischen Potentiale 27, 28 verursachen einen Strom 31 durch den Motor 26, der ein Drehmoment 32 an das Antriebsritzel 8 ausgibt. Das Antriebsritzel 8 bewegt über das Getriebe 16 das Antriebszahnrad 9, so dass das vom Motor 26 erzeugte Drehmoment 32 direkt auf das Antriebszahnrad 9 wirkt. Dadurch ändert das Antriebszahnrad 9 seine Ist-Position 33, die von den Positionssensoren 17, 18 erfasst und über die Potentiometerspannung 21 an den Prozessor 22 zurückgeliefert wird.
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Im Prozessor 22 wird die Potentiometerspannung 21 in einem Summationsglied 34 einer Sollspannung 35, die der Sollposition der Drosselklappe 1 entspricht, gegenübergestellt und eine Regeldifferenz 36 bestimmt.
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Die Regeldifferenz 36 wird an einen Regler 37 ausgegeben, der darauf basierend die elektrischen Potentiale 27, 28 für den Motor 26 berechnet und an den Motor 26 anlegt. Der durch die elektrischen Potentiale 27, 28 hervorgerufene Motorstrom 31 wird von einem Strommessgerät 38 erfasst und sein Wert 39 an einen Komparator 39 ausgegeben wird.
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Die Sollspannung 35 kann aus einer Steuereinheit 41 und einer Messeinheit 42 ausgegeben werden. Während die Steuereinheit 41 zur Bereitstellung der Sollspannung 35 während eines Normalbetriebs der Drosselklappe 1 vorgesehen ist, ist die Messeinheit 42 zur Bereitstellung der Sollspannung 35 während einer Initialisierungsphase vorgesehen, in der die Anschlagspositionen 3, 4 bestimmt werden. Während des Normalbetriebs sind die Anschlagspositionen 3, 4 für die Steuereinheit 41 aus einem Steuerspeicher 43 abrufbar, die zuvor von der Messeinheit 42 in der Initialisierungsphase bestimmt und im Steuerspeicher 43 hinterlegt wurden. Ein durch die Messeinheit 42 über ein Freigabesignal 44 gesteuerter Schalter 45 kann zum Freigeben des Normalbetriebs nach der Initialisierungsphase verwendet werden.
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Zur Bestimmung der Anschlagspositionen 3, 4 kann die Messeinheit 42 die Potentiometerspannung 21 erfassen. Zur Ermittlung der Anschlagspositionen 3, 4 vergleicht der Komparator 40 den Stromwert 39 des Motorstromes 31 mit einem Anschlagschwellenwert 46 und gibt ein Anschlagsignal 47 aus, wenn der Stromwert 39 des Motorstroms 31 den Schwellenwert 46 überschreitet. Der Anschlagschwellenwert 46 kann von der Messeinrichtung 42 vorgegeben werden. Der Anschlagschwellenwert 46 gibt einen Stromwert 39 für den Motorstrom 31 vor, bei dem das Antriebszahnrad 9 seine Position 56 trotz eines Drehmomentes 32 aus dem Motor 26 nicht ändern kann. Der Anschlagsschwellenwert 76 ist ausreichend hoch gewählt, so dass die Drosselklappe 1 selbst den Schmutz 13 an den mechanischen Anschlägen 6, 7 zusammendrücken und überwinden werden kann, um direkt an den mechanischen Anschlägen 6, 7 anzuliegen.
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Die Ausgabe des Anschlagsignals 47 aus dem Komparator 40 deutet darauf hin, dass das Antriebszahnrad 9 seine untere beziehungsweise obere Endposition 11, 12 erreicht hat. Die Messeinheit 42 kann die aktuelle Potentiometerspannung 21 erfassen mit einem Wert korrigieren, der dem Korrekturweg 14 entspricht. Abschließend kann die korrigierte Potentiometerspannung 21 als Maß für eine der Anschlagpositionen 3, 4 im Steuerspeicher 43 hinterlegt werden.
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Die Korrektur der Potentiometerspannung 21 wird nachstehend im Rahmen eines Initialisierungsverfahrens 48 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand 4 beschrieben.
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In Schritt 49 wird die Sollspannung 35 von der Messeinheit 42 auf einen Anfangswert gelegt, der einer anfänglichen Sollposition der Drosselklappe 1 zwischen den beiden Anschlagspositionen 3, 4 entspricht, und die Drosselklappe 1 über Regelkreis 30 auf die anfängliche Sollposition gefahren.
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In Schritt 50 wird die Sollspannung 35 verändert, um eine neue Position für die Drosselklappe 1 zu bestimmen, die näher an einer der beiden Anschlagspositionen 3, 4 liegt. Je nachdem, ob die obere Anschlagsposition 3 oder die untere Anschlagsposition 4 gefunden werden soll, wird der Wert der Sollspannung 35 dazu durch die Messeinheit 42 um ein Inkrement erhöht, beziehungsweise um ein Dekrement gesenkt.
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In Schritt 51 wird die Drosselklappe 1 durch den Regelkreis 30 auf die neue Position gefahren und geprüft, ob der Komparator 40 das Anschlagsignal 47 ausgibt. Wird das Anschlagsignal 47 nicht ausgegeben, dann ist der Stromwert 39 des Motorstroms 31 kleiner als der Anschlagschwellenwert 46 und das Antriebszahnrad 9 kann sich noch drehen. Die Suche nach der unteren beziehungsweise oberen Endposition 11, 12 des Antriebszahnrades 9 wird daher mit Schritt 50 fortgesetzt und die Sollspannung 35 weiter verändert. Wird das Anschlagsignal 47 ausgegeben, dann ist der Stromwert 39 des Motorstroms 31 größer als der Anschlagschwellenwert 46 und das Antriebszahnrad 9 kann sich nicht mehr drehen. Das Antriebszahnrad 9 hat damit seine untere beziehungsweise obere Endposition 11, 12 erreicht und es wird mit Schritt 52 weiterverfahren.
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In Schritt 52 wird der Anschlagschwellenwert 46 durch die Messeinrichtung 42 um einen Korrekturwert reduziert, der dem Korrekturweg 14 entspricht. Der Korrekturwert kann experimentell an einer Testreihe von Prototypen des Regelkreises 30 bestimmt werden. Dazu kann beispielsweise messtechnisch der Stromwert 39 des Motorstroms 31 an jedem der Prototypen erfasst werden, bei dem die Drosselklappe 1 noch mit einer unverwundenen Klappenwelle 10 an einem der mechanischen Anschläge 6, 7 anliegt. Aus den einzelnen speziellen Stromwerten 39 kann dann ein Mittelwert gebildet werden, der als reduzierter Anschlagschwellenwert 46 verwendet werden kann.
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Die Schritte 53 und 54 entsprechen den Schritten 50 und 51, wobei der Regelkreis 52 die Drosselklappe 1 nun solange neu positioniert, bis der Stromwert 39 des Motorstroms 30 den reduzierten Anschlagschwellenwert 46 erreicht hat. Auf diese Weise ist erreicht, dass der Positionssensor 7, 18 eine korrigierte Potentiometerspannung 21 ausgibt, die direkt als Grenzwert für einen der mechanischen Anschläge 6, 7 verwendet werden kann.
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Nachdem die Drosselklappe 1 neu positioniert ist, kann die korrigierte Potentiometerspannung 21 daher durch die Messvorrichtung 42 erfasst und in Schritt 55 direkt im Steuerspeicher 43 zur weiteren Verwendung hinterlegt werden.
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Eine verbesserte Korrektur der Potentiometerspannung 21 wird nachstehend im Rahmen eines Initialisierungsverfahrens 56 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand 5 beschrieben. In 5 werden zu 4 gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben.
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Im Initialisierungsverfahren 56 erfolgen bis Schritt 94 alle Schritte analog zum Programm 86 aus 5.
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Nach Schritt 51 wird die Potentiometerspannung 21 im Schritt 57 in der Messeinrichtung 42 gespeichert, wenn das Antriebszahnrad 9 seine untere beziehungsweise obere Endposition 11, 12 erreicht hat.
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Anschließend werden die Schritte 52 bis 54 wie im Initialisierungsverfahren 48 aus 4 durchgeführt.
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Nachdem der Stromwert 39 des Motorstroms 30 den reduzierten Anschlagschwellenwert 46 erreicht hat und die Position des Antriebszahnrades 9 korrigiert ist, wird die korrigierte Potentiometerspannung 21 in Schritt 58 plausibilisiert. Ist die korrigierte Potentiometerspannung 21 offensichtlich fehlerfrei, so wird das Initialisierungsverfahren 56 mit Schritt 55 aus dem Initialisierungsverfahren der 4 beendet. Wird jedoch ein offensichtlicher Fehler gefunden, so wird das Initialisierungsverfahren 56 mit der Ausgabe einer Fehlermeldung in Schritt 59 beendet.
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Um die korrigierte Potentiometerspannung 21 zur Plausibilisierung auf offensichtliche Fehler hin zu untersuchen, wird die in 6 gezeigte Kennlinie 60 genutzt, die über den Motorstrom 31 als Maß für die dem Motor 26 zugeführte Antriebsenergie die resultierende Potentiometerspannung 21 aufträgt. Der Verlauf der Kennlinie 60 kann beispielsweise wieder anhand von Prototypen messtechnisch erfasst.
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Die Kennlinie weist im Wesentlichen drei Bereiche auf. Ein Bewegungsbereich 61 entspricht einem Potentiometerspannungsbereich, in dem sich die Drosselklappe frei im Positionierungsbereich 5 bewegen kann. Der notwendige Motorstrom 31 zum Bewegen des Antriebszahnrades 9 ist in diesem Bereich im Wesentlichen in allen Positionen des Antriebszahnrades 9 und damit über die Potentiometerspannung 21 hinweg konstant. Ab einer ersten Grenzpotentiometerspannung 62, die einer Potentiometerspannung 21 entspricht, bei der die Drosselklappe 1 locker auf einem der mechanischen Anschläge aufliegt und die Klappenwelle 10 nicht verwunden ist, beginnt der Auflagebereich 63, in dem die Drosselklappe 1 durch das Antriebszahnrad 9 immer fester gegen einen der mechanischen Anschläge 6, 7 gedrückt wird. In diesem Bereich muss der Motorstrom 31 zum Weiterbewegen des Antriebszahnrades 9 über die Potentiometerspannung 21 potentiell erhöht werden. Die Klappenwelle 10 wird in diesem Auflagebereich 63 verwunden. Die Verwindung der Klappenwelle 10 ist jedoch begrenzt und führt ab einer zweiten Grenzpotentionmeterspannung 64 zum Bruch der Klappenwelle 10. Ab dem Bruch kann sich das Antriebszahnrad 9 in einem Bruchbereich 65 wieder wie im Bewegungsbereich 61 frei bewegen, ohne dass sich jedoch die Drosselklappe 1 selbst bewegt.
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Für die Plausibilisierung der korrigierten Potentiometerspannung 21 ist der Auflagebereich 63 der Kennlinie 60 ausschlaggebend.
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Je weiter sich das Antriebszahnrad 9 über eine der Anschlagspositionen 3, 4 hinaus gedreht hat, desto kleiner fällt eine Senkung um einen Spannungsbetrag 66, 67 der Potentiometerspannung 21 durch eine Senkung um einen Strombetrag 68 des Motorstroms 31 aus. Wird der Motorstrom 31 beispielsweise sehr nahe vom Maximalwert 69 an der Bruchgrenze gesenkt, so fällt eine erste Spannungssenkung 66 der Potentiometerspannung 21 kleiner aus, als eine zweite Spannungssenkung 67 der Potentiometerspannung 21, die aus einer Senkung des Motorstromes 31 sehr nahe an einem Minimalwert des Motorstromes 31 resultiert.
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Mit dieser Erkenntnis und unter der Annahme, dass der Motorstrom 31 zur Positionierung der Drosselklappe 1 beim Finden der Anschlagspositionen 3, 4 sehr hoch gewählt werden sollte, um den Schmutz 21 zu überwinden, wird zur Plausibilisierung angenommen, dass die Änderung der Potentiometerspannung 21 klein sein wird, wenn der Anschlagsschwellenwert 46 zur Korrektur der Potentiometerspannung 21 gesenkt und die Drosselklappe 1 basierend auf dem gesenkten Anschlagschwellenwert 46 neu positioniert wird.
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Im Schritt 58 des Initialisierungsverfahrens 56 der 5 kann daher eine Differenz aus der in Schritt 57 gespeicherten Potentiometerspannung 21 und der im Schritt 54 korrigierten Potentiometerspannung 21 gebildet und überprüft werden, ob die Differenz genügend klein ist, um offensichtlich fehlerfrei zu sein. Eine große Differenz könnte beispielsweise auftreten, wenn das sich Getriebe 16 bei der Übertragung des Drehmomentes 56 vom Motor 26 ebenfalls verformt.
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7 zeigt eine schematische Ansicht des Regelkreises 30 aus 3 zum Positionieren der Drosselklappe 1 mit einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Vorrichtung wird wie in 3 wieder durch den Prozessor 22 realisiert. In 7 werden zu 3 gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben.
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Im Regelkreis 30 der 7 wird der zweite Positionssensor 29 an der dem ersten Positionssensor 17, 18 gegenüberliegenden Seite der Klappenwelle 10 zur Bestimmung herangezogen, wann die Verwindung der Klappenwelle 10 vollständig aufgelöst ist. Auf diese Weise kann auf eine Reduktion des Anschlagschwellenwertes 46 verzichtet werden, so dass der Anschlagsschwellenwert 46 beispielsweise fest von außen vorgegeben werden kann.
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Der zweite Positionssensor 29 kann ebenfalls ein Potentiometer 29 sein, dass genauso aufgebaut ist, wie das erste Potentiometer 17, 18. Führt eine Änderung des Motorstroms 31 lediglich zu einer Änderung der Potentiometerspannung 21 aus dem ersten Positionssensor 17, 18, ist die Klappenwelle 10 noch verwunden. Führt in eine Änderung des Motorstroms 31 aber auch zu einer Änderung einer zweiten Potentiometerspannung 70 aus dem zweiten Positionssensor 51, so heißt dass, dass sich die Klappenwelle 10 an beiden Enden dreht und die Verwindung sich aufgelöst hat.
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8 zeigt ein Initialisierungsverfahren 71 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 8 werden zu 4 gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben werden.
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Da der Anschlagschwellenwert 46 fest vorgegeben ist, kann in 8 der Schritt 52 zur Reduktion des Anschlagschwellenwertes 46 wegfallen. Die Ausführungsbeispiele gemäß 3 und 7 können jedoch auch miteinander kombiniert werden.
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Schritt 72 ersetzt Schritt 54 aus dem Initialisierungsverfahren 48 der 4, wobei beide Schritte im Wesentlichen gleich ablaufen. Statt jedoch das Erreichen des geänderten Anschlagschwellenwertes 46 zu überprüfen, wird in Schritt 72 geprüft, ob sich am zweiten Positionssensor 51 an der dem ersten Positionssensor 17, 18 gegenüberliegenden Seite der Klappenwelle 10 die Potentiometerspannung 70 ändert. Solange sich die Potentiometerspannung 70 nicht ändert, ist die Klappenwelle 10 noch verdreht, so dass das Rücksetzen der Antriebsenergie wie beispielsweise der Motorstrom 31 fortgesetzt werden muss.
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Die aus Schritt 116 resultierende korrigierte Potentiometerspannung 21 kann nun wieder basierend auf dem Verfahren gemäß 5 plausibilisiert werden.
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Erfindungsgemäß wird eine gemessene Position eines Antriebszahnrades beim Anschlag einer Drosselklappe an einen mechanischen Anschlag um einen Korrekturwert in den Betriebspositionsbereich der Drosselklappe hinein verschoben, um die mechanische Verwindung der Klappenwelle rückgängig zu machen.
