DE10208993B4 - Diagnosis of a motor control system with position feedback - Google Patents
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- F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
Abstract
Klappenüberwachungsvorrichtung zur Überwachung
der Lage einer Ladungsbewegungsklappe eines Kraftfahrzeugantriebs,
wobei die Ladungsbewegungsklappe einen vorgegebenen maximalen Stellbereich (S),
innerhalb dessen ein Betriebsbereich (B) besteht, besitzt, mit
einer
Messeinrichtung zur wiederholten Erfassung der Lage der Ladungsbewegungsklappe
in dem Stellbereich (S),
dadurch gekennzeichnet, dass
der
maximale Stellbereich (S) der Ladungsbewegungsklappe innerhalb eines
vorgegebenen Messbereichs (M) der Messeinrichtung liegt und
eine
Dynamikbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Ist-Geschwindigkeit aus
mehreren erfassten Lagen der Ladungsbewegungsklappe und zum Vergleich
mit einer vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit an die Messeinrichtung
angeschlossen ist.A flap monitoring device for monitoring the position of a charge movement flap of a motor vehicle drive, wherein the charge movement flap has a predetermined maximum adjustment range (S) within which an operating range (B) exists
a measuring device for repeatedly detecting the position of the charge movement flap in the setting range (S),
characterized in that
the maximum setting range (S) of the charge movement flap is within a predetermined measuring range (M) of the measuring device and
a dynamic determination device for determining an actual speed from a plurality of detected positions of the charge movement flap and for comparison with a predetermined desired speed is connected to the measuring device.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Lage eines Stellglieds insbesondere eines Motorsteuerungssystems.The The present invention relates to a method and an apparatus for monitoring the position of an actuator, in particular an engine control system.
Bei den heutigen Motoren werden immer mehr Systeme zur Abgasoptimierung und zur Sicherstellung einer optimalen Verbrennung, beispielsweise in Form einer Ladungsbewegungsklappe, eingesetzt. Diese Systeme können elektrisch oder auch mechanisch, beispielsweise mittels Unterdruck, verstellt werden. Damit die Funktionstüchtigkeit dieser Systeme über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs beim Kunden sichergestellt ist, müssen sie überwacht und mit geeigneten Diagnoseverfahren Fehlfunktionen des Systems festgestellt werden.at Today's engines are becoming more and more systems for exhaust gas optimization and to ensure optimal combustion, for example in the form of a charge movement flap, used. These systems can electrically or mechanically, for example by means of negative pressure, be adjusted. Thus the functionality of these systems over the lifetime of the vehicle is ensured at the customer, have to she monitors and malfunctioning of the system with appropriate diagnostic procedures be determined.
In
diesem Zusammenhang ist aus der Deutschen Patentschrift
Darüber hinaus
ist in der Druckschrift
Ferner
ist in dem Dokument
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Lage einer Ladungsbewegungsklappe flexibler und sicherer überwachen zu können.The Object of the present invention is the location of a Charge movement flap more flexible and secure to monitor.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Darüber hinaus wird erfindungsgemäß ein Verfahren nach Anspruch 6 bereitgestellt.According to the invention this Task solved by a device according to claim 1. In addition, a method according to the invention provided according to claim 6.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Insbesondere ist es günstig, an den Enden des Betriebsbereichs innerhalb des Stellbereichs Adaptionsbereiche vorzusehen, in denen die Endanschläge der Ladungsbewegungsklappe gelernt werden können.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims. Especially is it cheap at the ends of the operating range within the adjustment range adaptation ranges provide, in which the end stops of the charge movement flap can be learned.
Gegenüber bekannten Systemen besteht somit der Vorteil, dass beispielsweise die Länge einer für die Ladungsbewegungsklappe verwendeten Koppelstange nicht mehr von Hand eingestellt zu werden braucht, sondern die Justage automatisch erfolgen kann. Des Weiteren können elektrische und mechanische Fehler im System automatisch erkannt und unterschieden werden.Opposite known Systems thus has the advantage that, for example, the length of one for the charge movement flap used coupling rod no longer needs to be adjusted by hand, but the adjustment can be done automatically. Furthermore, electrical and automatically detect and distinguish mechanical errors in the system become.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die schematisch den Betriebsbereich, den Stellbereich und den Messbereich eines Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.The The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawing which schematically the operating range, the setting range and the measuring range a system according to a embodiment of the present invention.
Die nachfolgend aufgeführten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.The listed below embodiments represent preferred embodiments of the present invention.
Der Einfachheit halber wird jedoch im Folgenden zunächst ein System vorgestellt, dessen Stellglied während des Betriebs eine lineare Bewegung durchführt. Der Betriebsbereich ist in der Figur mit B bezeichnet. Er befindet sich zwischen den Endpositionen P1 und P2. Diese beiden Endpositionen P1 und P2 stellen die Endanschläge des Stellglieds im normalen Betrieb dar.For the sake of simplicity, however, a system will first be presented below, the actuator of which performs a linear movement during operation. The operating range is designated B in the figure. It is located between the end positions P1 and P2. These two end positions P1 and P2 represent the end stops of the actuator in normal operation.
Ein maximal möglicher mechanischer Verstellweg des Stellglieds ist in der Figur durch den Stellbereich S gekennzeichnet. Der in dem System eingesetzte Aktor könnte damit das Stellelement über die Endpositionen P1 und P2 hinaus bewegen, da der Stellbereich S größer als der Betriebsbereich B ist und an beiden Enden ein Zusatzverstellweg besteht, der im üblichen Betrieb nicht benutzt wird.One maximum possible mechanical adjustment of the actuator is in the figure the adjustment range S marked. The one used in the system Actor could so that the actuator over the end positions P1 and P2 move out because the adjustment range S greater than the operating range B is and at both ends a Zusatzverstellweg that exists in the usual way Operation is not used.
Überwacht wird das gesamte System durch einen Sensor beziehungsweise eine Messeinrichtung, dessen/deren Messbereich M größer ist als der Stellbereich S und deren Messbereich M an beiden Enden über den Stellbereich S hinausragt. Dies ist notwendig, damit die Messeinrichtung in jedem Fall den gesamten Lauf des Stellglieds überwachen kann. Wird beispielsweise die Stellung einer Klappe mittels eines Potentiometers überprüft, so können bei vollständig geöffneter Klappe am Potentiometer z. B. 5 V abgegriffen werden. Der gleiche Wert könnte sich jedoch einstellen, wenn das Potentiometer defekt ist. Diese beiden Zustände können somit nicht differenziert werden. Für die Fehlerdiagnose ist es sinnvoll, dass am Potentiometer noch nicht die maximale Spannung in einer Stellung des Stellglieds abgegriffen werden kann, die eine Endposition darstellt.Supervised is the entire system by a sensor or a Measuring device, whose / their measuring range M is greater than the adjustment range S and their measuring range M at both ends beyond the adjusting range S protrudes. This is necessary so that the measuring device in any case the can monitor the entire run of the actuator. If, for example, the position of a flap is checked by means of a potentiometer, then when fully opened Flap on the potentiometer z. B. 5 V can be tapped. The same Value could but settle if the potentiometer is defective. These both states can thus not differentiated. For the fault diagnosis it is makes sense that the potentiometer does not yet have the maximum voltage can be tapped in a position of the actuator, the one End position represents.
Das folgende Dimensionierungsbeispiel stellt eine erfindungsgemäße Variante für ein System mit kontinuierlicher Lagerückmeldung dar. Der Messbereich sollte etwa 10 % größer als der mechanisch mögliche Hub des Verstellsystems sein. Der Betriebsbereich beziehungsweise Verstellbereich des fehlerfrei arbeitenden Systems zwischen den Endpositionen P1 und P2 ist so auszulegen, dass dieser etwa 80 % des maximal möglichen mechanischen Stellbereichs S entspricht. Wenn diese Randbedingungen vom gesamten Verstellsystem mit Lagerückmeldung eingehalten werden, können ohne aufwändige Einstellung des Systems die notwendigen Werte von einem Steuergerät adaptiert und Fehler diagnostiziert werden.The The following dimensioning example represents a variant according to the invention for a System with continuous position feedback. The measuring range should be about 10% larger than the mechanically possible Be the hub of the adjustment system. The operating area or Adjustment range of the error-free working system between the End positions P1 and P2 should be interpreted as being approximately 80% of the maximum possible mechanical adjustment range S corresponds. If these boundary conditions be observed by the entire adjustment system with position feedback, can without elaborate Setting the system the necessary values adapted by a control unit and mistakes are diagnosed.
Ein Adaptionsbereich A1, A2 für die Endanschläge des Stellglieds innerhalb des Stellbereichs entspricht einem Wertebereich um die Endpositionen P1 und P2. Die Größe der Adaptionsbereiche wird insbesondere anhand von Fertigungstoleranzen ermittelt. Für den Betrieb hat das System zumindest bei Inbetriebnahme die exakten Endpositionen P1 und P2 zu lernen beziehungsweise sich an diese Positionen zu adaptieren. Auch während des Betriebs werden die Endpositionen P1 und P2 ständig überwacht und es wird überprüft, ob sie sich in den Adaptionsbereichen befinden. Falls das System im Betrieb diese Toleranz- beziehungsweise Adaptionsbereiche verlässt, wird eine Fehlerroutine ausgelöst und der Fahrer des Kraftfahrzeugs informiert.One Adaptation range A1, A2 for the end stops of the actuator within the setting range corresponds to a range of values around the end positions P1 and P2. The size of the adaptation ranges becomes in particular determined on the basis of manufacturing tolerances. For operation, the system has at least during commissioning, the exact end positions P1 and P2 to learn or to adapt to these positions. Even while In operation, the end positions P1 and P2 are constantly monitored and it will check if they are are in the adaptation ranges. If the system is in operation leaves this tolerance or adaptation ranges is triggered an error routine and the driver of the motor vehicle informed.
So kann beispielsweise das System verschmutzt sein, so dass das Stellglied die Endposition P2 nicht erreicht. Ebenso kann die entsprechende Mechanik ausgeschlagen oder gebrochen sein, wodurch beispielsweise die Endposition P2 überschritten wird. In jedem Fall wird eine Fehlerroutine ausgelöst und der Fahrer entsprechend differenziert unterrichtet.So For example, the system may be dirty so that the actuator the end position P2 is not reached. Likewise, the appropriate mechanics knocked out or broken, whereby, for example, the final position P2 exceeded becomes. In any case, an error routine is triggered and the Driver informed accordingly differentiated.
Für die Diagnose werden die beiden Endanschläge P1 und P2 des Systems, das für funktionsfähig eingestuft ist, anfänglich gelernt und die dazugehörigen Werte in einem Steuergerät abgelegt. Das System wird dann im weiteren Betrieb als defekt beurteilt, wenn
- – bei Ansteuerung des Verstellsystems der Istwert von dem Sollwert um einen vorgegebenen Betrag abweicht,
- – bei Ansteuerung des Verstellsystems der Istwert dem Sollwert nur sehr langsam folgt; es wird die Steigung beziehungsweise Geschwindigkeit des Istwerts mit der Steigung beziehungsweise Geschwindigkeit des Sollwerts verglichen und die Differenz anschließend einem Schwellwert gegenübergestellt,
- – der Wert eines der beiden Endanschläge P1 oder P2 zwischen den Adaptionsbereichen A1, A2 liegt, was bedeutet, dass das Verstellsystem möglicherweise verschmutzt ist, oder
- – der Wert eines der beiden Endanschläge P1 oder P2 den zulässigen Adaptionsbereich A1, A2 in Richtung mechanisch maximal möglicher Position verlässt, was darauf hinweist, dass der Kraftfluss zwischen Steller und Stellglied unterbrochen ist und beispielsweise eine Koppelstange gebrochen ist,
- – die Werte außerhalb des Stellbereichs S liegen, womit ein elektrischer Fehler der Lagerückmeldung vorliegt.
- When the adjustment system is actuated, the actual value deviates from the desired value by a predetermined amount,
- - When controlling the adjustment of the actual value follows the setpoint only very slowly; the slope or speed of the actual value is compared with the gradient or speed of the desired value and the difference is then compared with a threshold value,
- The value of one of the two limit stops P1 or P2 lies between the adaptation ranges A1, A2, which means that the adjustment system may be contaminated, or
- The value of one of the two limit stops P1 or P2 leaves the permissible adaptation range A1, A2 in the direction of mechanically maximum possible position, which indicates that the force flow between actuator and actuator is interrupted and, for example, a coupling rod is broken,
- - The values are outside the setting range S, which causes an electrical error of the position feedback.
Ein typischer Wartungsfall wäre neben der Verschmutzung der Verschleiß einer Antriebswelle. Wird die Welle dadurch schwergängig, so lässt sich dies in dem Zeitverlauf feststellen, der wiedergibt, wann der Istwert den Sollwert erreicht (Dynamikanalyse).One typical maintenance case would be in addition to the contamination of the wear of a drive shaft. Becomes makes the shaft difficult, so lets This is reflected in the passage of time, which reflects when the Actual value reaches the setpoint (dynamic analysis).
Das erfindungsgemäße Prinzip lässt sich nicht nur auf lineare sondern auch auf rotatorische Systeme anwenden, bei denen eine kontinuierliche Überwachung erforderlich ist. So stellen beispielsweise bei der Drosselklappensteuerung die im Zusammenhang mit der Figur beschriebenen Adaptionsbereiche, Betriebsbereiche, Stellbereiche und Messbereiche Winkelbereiche dar.The inventive principle can not be apply only to linear but also to rotational systems, where continuous monitoring is required. For example, in throttle control the adaptation ranges described in connection with the figure, Operating ranges, setting ranges and measuring ranges Angular ranges represents.
Ein typisches Beispiel zur Anwendung der vorliegenden Erfindung wäre ein Abgasturbolader mit einem sogenannten "Waste-Gate-Bypass" für die Ladedruckregelung. Bei einer Fehlfunktion dieses Waste-Gates kommt es zu einer Verschlechterung der Abgasemissionswerte. Daher ist es dringend erforderlich, diese Funktionalität kontinuierlich zu überwachen.A typical example of the application of the present invention would be an exhaust gas turbocharger with a so-called "waste gate bypass" for the boost pressure control. In case of a malfunction of this What te-gates there is a deterioration in the exhaust emission levels. Therefore, it is urgent to continuously monitor this functionality.
Andere Anwendungsbeispiele für die vorliegende Erfindung ergeben sich bei der Nockenwellensteuerung, der Ladungsbewegungsklappe, bei Abgasrückführsystemen und dergleichen.Other Application examples for the present invention results in the camshaft control, the charge movement flap, exhaust gas recirculation systems and the like.
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