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Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Prüfen der Bewegung eines gegen mindestens einen mechanischen Anschlag beweglichen Elements, insbesondere bei einer Brennkraftmaschine, bei dem die Stellung des beweglichen Elements von einem Stellungssensor erfasst wird, und bei dem das bewegliche Element mittels einer elektrischen Stelleinrichtung kraftgesteuert in Richtung zu dem Anschlag hin beaufschlagt und dann der Wert des Signals des Stellungssensors abgelesen wird.
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Stand der Technik
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Ein solches Verfahren ist vom Markt her bekannt. Es wird beispielsweise bei elektrischen Drosselklappensystemen von Brennkraftmaschinen verwendet. Die Bewegung der Drosselklappe in solchen Drosselklappensystemen wird üblicherweise durch zwei Endanschläge begrenzt. Um Kosten bei der Installation der Drosselklappensysteme zu sparen, werden diese mechanischen Anschläge in der Regel nur sehr grob fixiert. Dies führt jedoch dazu, dass ein Stellungssensor, welcher ein der Stellung der Drosselklappe entsprechendes Signal liefert, in den jeweiligen Endstellungen von einem Drosselklappensystem zum anderen unterschiedliche Signale liefert. Da der Stellungssensor üblicherweise Teil einer geschlossenen Regelstrecke zur Einstellung der Position der Drosselklappe ist, muss für einen ordnungsgemäßen Betrieb eines Klappensystems ein Abgleich der Signale des Stellungssensors mit den jeweiligen Endstellungen der Drosselklappe durchgeführt werden.
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Hierzu wird die elektrische Stelleinrichtung der Drosselklappe mit zwei festen Ansteuersignalen beaufschlagt, welche die Drosselklappe mit großer Kraft in die jeweilige Endstellung zwingen. Wenn sich die Drosselklappe in einer Endstellung befindet, wird der entsprechende Wert des Signals des Stellungssensors abgelesen. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch mehrere Nachteile:
Ein Nachteil besteht darin, dass die Drosselklappe dann, wenn sie in Anlage an den Anschlag kommt, durch die weiterhin mit einer bestimmten Kraft wirkende Stelleinrichtung verformt wird. Darüber hinaus werden die heutzutage oft aus Kunststoff bestehenden „weichen” Anschläge ebenfalls verformt. Das Signal, welches vom Stellungssensor geliefert wird, zeigt daher unter Umständen nicht jene Stellung der Drosselklappe an, in der diese gerade in Anlage an den Anschlag kommt, sondern die Stellung einer verformten Drosselklappe, welche an verformten Anschlägen anliegt.
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Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, dass die Klappen vieler Klappensysteme sehr leicht gebaut werden, um im Betrieb eine hohe Dynamik erzielen zu können. Werden derartige Klappen schlagartig und mit hoher Kraft gegen einen Anschlag beaufschlagt, kann es zu Beschädigungen solcher Leichtbauklappen kommen.
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Eine andere bekannte Möglichkeit, die Signale des Stellungssensors mit der tatsächlichen Stellung der Klappe abzugleichen, besteht darin, die Klappe weggeregelt in Richtung zu dem Anschlag zu bewegen und den Sollwert über den vermuteten Anschlag hinweg zu führen. Auf diese Weise kann die Geschwindigkeit, mit der die Klappe gegen den Anschlag anschlägt, so gering gehalten werden, dass hierdurch keine Beschädigungen an der Klappe zu befürchten sind. Wenn die Klappe jedoch in Anlage an den Anschlag kommt, nimmt die Differenz zwischen dem Soll- und dem Istwert der Stellung der Klappe zu, was zu einer Erhöhung der Stellgröße und letztlich zu einer Erhöhung der Kraft führt, mit der die Klappe gegen den Anschlag beaufschlagt wird. Auch dies kann daher zu Verformungen am Klappensystem und/oder an den Anschlägen führen, welche zu einem falschen Wert des Signals des Stellungssensors führen.
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Die
DE 197 00 210 A1 geht beispielsweise aus von einem Verfahren zur Adaption des Sollwerts zur Regelung der Position eines motorisch betätigten Stellelements, insbesondere einer motorisch betätigten Drosselklappe in einem Kraftfahrzeug. Das dort beschriebene Verfahren erkennt ein Blockieren des Stellelements, insbesondere im Bereich von Endanschlägen und passt den dem Regler zugeführten Sollwert vorübergehend derart an, dass das Blockieren beendet wird. Weitere Regelungsverfahren sind zum Beispiel der
US 5 501 201 A , der
DE 39 31 455 A1 , der
DE 690 14 810 T2 und der
DE 36 89 116 T2 zu entnehmen.
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass auch bei „weichen” Anschlägen, und/oder „weichen” beweglichen Elementen ein zuverlässiger und sicherer Abgleich der Signale des Stellungsssensors mit der tatsächlichen Stellung des beweglichen Elementes möglich ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei dem obigen erster Teilverfahren das bewegliche Element nur mit geringer Kraft beaufschlagt wird, und in einem zweiten Teilverfahren das bewegliche Element weggeregelt in Richtung zu dem Anschlag bewegt wird, und dass die beiden im jeweiligen Teilverfahren abgelesenen Werte des Signals des Stellungssensors miteinander verglichen werden.
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Vorteile der Erfindung
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Abgleich der Signale des Stellungssensors mit der tatsächlichen Stellung des beweglichen Elements nur eine vergleichsweise geringe Kraft auf das bewegliche Element ausgeübt, sodass Verformungen und Beschädigungen weitgehend vermieden werden. Da der Abgleich jedoch redundant durch zwei unterschiedliche Verfahren erfolgt, kann die Plausibilität der durchgeführten Abgleiche überprüft werden, sodass man dennoch ein sehr zuverlässiges Abgleichsergebnis erhält.
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Dabei wird in dem „kraftgesteuerten” ersten Teilverfahren eine geringe Kraft auf das bewegliche Element ausgeübt. Eine Verformung des beweglichen Elements, des Systems zu seiner Ansteuerung, und/oder des Anschlags, wird somit ausgeschlossen oder zumindest sehr gering gehalten. Allerdings kann es sein, dass bei diesem ersten Teilverfahren das bewegliche Element beispielsweise aufgrund einer Lager-Schwergängigkeit oder aufgrund einer sonstigen Blockierung überhaupt nicht bis zum Anschlag bewegt wird, sodass der dann abgelesene Wert des Signals des Stellungssensors einer Position des beweglichen Elements in Anlage am Anschlag überhaupt nicht entspricht.
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Hier greift nun das erfindungsgemäß vorgesehene zweite „weggeregelte” Teilverfahren: Bei diesem wird der Sollwert für die Position bzw. die Stellung des beweglichen Elements vergleichsweise langsam zu dem vermuteten Anschlag hin geführt. Steigt beispielsweise aufgrund einer Schwergängigkeit des Lagers des beweglichen Elements in einer bestimmten Stellung der Bewegungswiderstand des beweglichen Elements an, obwohl dieses noch nicht in Anlage am Anschlag ist, wird die Differenz zwischen dem Soll- und dem Istwert für die Stellung des beweglichen Elements größer, sodass gleichzeitig auch die Stellgröße, letztlich also die Kraft, welche auf das bewegliche Element ausgeübt wird größer wird. Hierdurch können kleinere Schwergängigkeiten des beweglichen Elements ohne Weiteres überwunden werden. Erst wenn das bewegliche Element in Anlage an den Anschlag kommt, wird der Wert des Signals des Stellungssensors abgelesen.
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Wenn keine größere Schwergängigkeit oder eine Blockierung des beweglichen Elements vorliegen, sind die bei den beide Teilverfahren abgelesenen Werte des Signals des Stellungssensors nicht sehr unterschiedlich. Sind sie es doch, kann man davon ausgehen, dass eine solche Schwergängigkeit vorliegt, die bei der Durchführung des ersten Teilverfahrens nicht überwunden werden konnte.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit einen zuverlässigen Abgleich der Signale des Stellungssensors mit der tatsächlichen Stellung des beweglichen Elements.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Zunächst wird vorgeschlagen, dass bei dem zweiten Teilverfahren der Sollwert für die Position des beweglichen Elements zum Anschlag hin und über die vermutete Anschlagsposition hinaus verändert wird, dass der Wert des Signals des Stellungssensors abgelesen wird, wenn die Leistung, mit der die Stelleinrichtung angesteuert werden muss, um die Differenz zwischen einem Istwert und dem Sollwert des Signals des Stellungssensors klein zu halten, einen Grenzwert mindestens erreicht. Durch die Definition des Grenzwerts können auf einfache Art und Weise die besonderen Bedingungen des Einzelfalls berücksichtigt werden. Auf der anderen Seite wird durch den Grenzwert sichergestellt, dass einerseits kleinere Schwergängigkeiten sicher überwunden werden und andererseits dann, wenn das bewegliche Element in Anlage an den Anschlag gelangt, keine unzulässig hohen Verformungen auftreten.
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In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass bei dem zweiten Teilverfahren ein Start-Sollwert für die Stellung des beweglichen Elements gewählt wird, welcher einer Stellung des beweglichen Elements entspricht, in der es vom vermuteten Anschlag wenig beabstandet ist. Hierdurch wird bei der Durchführung des zweiten Teilverfahrens Zeit gespart.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn dann, wenn die Differenz zwischen den beiden abgelesenen Werten einen Grenzwert mindestens erreicht, ein Eintrag in einen Fehlerspeicher erfolgt, und/oder eine Warnmeldung ausgegeben wird. Hierdurch können Schäden an dem System, in dem das bewegliche Element verbaut ist, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, die durch ein fehlerhaft funktionierendes bewegliches Element verursacht werden können, vermieden werden. Darüber hinaus ist auf diese Art und Weise das erfindungsgemäße Verfahren einfach durchführbar, da ein Fehler automatisch erkannt wird.
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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch vorgeschlagen, dass zwei Endanschläge für das bewegliche Element vorhanden sind, die beiden Teilverfahren für beide Endanschläge durchgeführt werden, und aus den abgelesenen Werten des Signals des Stellungssensors die Parameter einer Beziehung ermittelt werden, welche die Signale des Stellungssensors und die zugehörige Stellung des beweglichen Elements miteinander verknüpft. So kann die Regelstrecke, mit der das bewegliche Element betrieben wird, kalibriert werden. Die Genauigkeit der Positionierung des beweglichen Elements wird hierdurch nochmals erhöht.
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Dabei kann zu mindestens einem der abgelesenen Werte des Signals des Stellungssensor ein Pufferwert addiert bzw. von dem abgelesenen Wert subtrahiert werden, und die Summe aus abgelesenem Wert und Pufferwert kann zur Bildung der Beziehung verwendet werden, welche die Signale des Stellungssensors und die zugehörige Stellung des beweglichen Elements miteinander verknüpft. Diese Weiterbildung dient zur Absicherung vor einer unerwünschten Verformung des beweglichen Elements im Normalbetrieb.
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Um einen Anschlag korrekt zu bestimmen zu können, muss die Klappe mit einer bestimmten Stellspannung (bspw. 6 Volt) gegen den Anschlag gedrückt werden. Die Spannung im Bordnetz eines Kraftfahrzeugs liegt üblicherweise jedoch höher als diese Stellspannung, zum Beispiel bei 12 Volt. Durch ein pulsweitenmoduliertes Signal (bspw. von 50%) auf die Spannung des Bordnetzes erreicht man im Mittel an der Stelleinrichtung die gewünschte Stellspannung. Sinkt aber die Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs, so muss eine entsprechende Korrektur erfolgen.
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Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Stelleinrichtung mit einem pulsweiten-modulierten Signal angesteuert und das pulsweiten-modulierte Signal dadurch erhalten wird, dass ein Verhältnis aus einer Norm-Versorgungsspannung und einer tatsächlich vorliegenden Versorgungsspannung gebildet und mit dem bei einer Norm-Versorgungsspannung gewünschten pulsweiten-modulierten Signal multipliziert wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Anwendung bei einer Drosselklappe, einer Ladungsbewegungsklappe, einer Abgas-Rückführungsklappe einer Brennkraftmaschine, und/oder bei einer Lüftungsklappe eines Kraftfahrzeugs, und das erfindungsgemäße Verfahren kann während des Betriebs der Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs zu geeigneten Zeitpunkten automatisch durchgeführt werden. Als geeigneter Zeitpunkt kommt beispielsweise der sogenannte „Steuergeräte-Hochlauf” vor dem eigentlichen Anlassen der Brennkraftmaschine oder ein Schubbetrieb der Brennkraftmaschine in Frage. Diese Weiterbildung erlaubt somit eine ständige Diagnose der Funktionsfähigkeit der bezeichneten Klappen, was die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs erhöht.
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Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches zur Durchführung des obigen Verfahrens geeignet ist, wenn es auf einem Computer durchgeführt wird. Dabei wird besonders bevorzugt, wenn das Computerprogramm auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory abgespeichert ist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Steuer- und Regelgerät zum Prüfen der Bewegung eines gegen mindestens einen mechanischen Anschlag beweglichen Elements, insbesondere bei einer Brennkraftmaschine. Dabei wird besonders bevorzugt, wenn das Steuer- und Regelgerät einen Speicher umfasst, auf dem ein Computerprogramm der obigen Art abgespeichert ist.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem beweglichen Element, mit mindestens einem mechanischen Anschlag, gegen das bewegliche Element bewegt werden kann, mit mindestens einem Stellungssensor, der die Stellung des beweglichen Elements erfasst, mit einer elektrischen Stelleinrichtung, welche die Stellung des beweglichen Elements beeinflusst, und mit einem Steuer- und Regelgerät, welches die Signale des Stellungssensors verarbeitet und die Stelleinrichtung ansteuert. Bei einer solchen Brennkraftmaschine wird vorgeschlagen, dass das Steuer- und Regelgerät in der obigen Art ausgebildet ist.
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Zeichnung
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Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem beweglichen Element in Form einer Drosselklappe;
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2 ein Diagramm, in dem die Stellung der Drosselklappe über einem Signal eines Stellungssensors aufgetragen ist,
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3 ein Ablaufschema zur Erläuterung eines Verfahrens zum Prüfen der Bewegung der Drosselklappe von 1;
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4 drei Diagramme, welche die Durchführung eines ersten Teilverfahrens zum Prüfen der Bewegung der Drosselklappe von 1 zeigen, wenn kein Fehler vorliegt;
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5 vier Diagramme, welche die Durchführung eines zweiten Teilverfahrens zum Prüfen der Bewegung der Drosselklappe von 1 zeigen, wenn kein Fehler vorliegt;
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6 drei Diagramme ähnlich 3, für den Fall, dass ein Fehler vorliegt;
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7 vier Diagramme ähnlich 4, ebenfalls für den Fall, dass ein Fehler vorliegt; und
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8 ein Ablaufschema zur Erläuterung eines Verfahrens zur Bildung eines Vergleichssignals.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 trägt eine Brennkraftmäschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Einem Brennraum 12 wird Kraftstoff von einem Kraftstoffsystem 14 zugeführt. Verbrennungsluft gelangt in den Brennraum 12 über ein Saugrohr 16. Das sich im Brennraum 12 befindende Kraftstoff-Luft-Gemisch wird von einem Zündsystem 18 entzündet und über ein Abgasrohr 20 aus dem Brennraum 12 abgeleitet.
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Die Menge der über das Saugrohr 16 in den Brennraum 12 gelangenden Frischluft wird von einer Drosselklappe 22 beeinflusst. Deren Stellung wird durch einen elektrischen Stellantrieb 24 eingestellt. Dieser ist über ein Gestänge 26 mit der Drosselklappe 22 verbunden. Ein Stellungssensor 28, im vorliegenden Fall ein Potentiometer, erfasst die aktuelle Stellung der Drosselklappe 22. Die Drosselklappe 22 kann zwischen einer in 1 in etwa horizontalem 0°-Position und einer in 1 in etwa vertikalen 90°-Position bewegt werden. Beide Endstellungen der Drosselklappe 22 werden durch Anschläge 30 bzw. 32 definiert. Der elektrische Stellantrieb 24 ist mit einem Steuer- und Regelgerät 34 verbunden, welches auch die Signale des Potentiometers 28 empfängt.
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Beim Stellantrieb 24 handelt es sich um einen elektrischen Gleichstrommotor, dem die elektrische Energie in Form von elektrischen Pulsen zugeführt wird. Die Leistung wird durch die Pulsweite eingestellt („Pulsweitenmodulation”). Das Potentiometer 28 liefert wiederum ein analoges Spannungssignal.
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Bei den beiden Anschlägen 30 und 32 handelt es sich um Kunststoffteile, die aus Kostengründen nur relativ grob positioniert sind. Bei der Drosselklappe 22 handelt es sich ebenfalls um eine relativ leichtes und mit begrenzter Stabilität versehenes Kunststoffteil. Aufgrund dieser Faktoren ist, ohne vorherigen Abgleich des Regelkreises der Drosselklappe 22 mit den tatsächlichen Positionen der Anschläge 30 und 32, ein präziser Betrieb der Brennkraftmaschine mit einer präzisen Einstellung der Stellung der Drosselklappe 22 nicht möglich.
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Das Ziel eines solchen Abgleichs ist es, das Spannungssignal des Potentiometers 28 zu erfassen, wenn die Drosselklappe 22 am Anschlag 30 anliegt, und auch jenen Spannungswert des Potentiometers 28 zu erfassen, wenn die Drosselklappe 22 am Anschlag 32 anliegt. Hieraus können dann die Parameter einer linearen Beziehung 35 ermittelt werden, welche den Drehwinkel W der Drosselklappe 22 mit dem Spannungssignal UW des Potentiometers 28 verknüpft (vgl. 2).
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Zum Abgleich des Regelkreises der Drosselklappe 22 wird ein Verfahren durchgeführt, welches aus zwei Teilverfahren besteht. Ein mögliches Ablaufdiagramm für ein derartiges Verfahren ist in 3 dargestellt. Nach einem Startblock 36 wird in einem Block 38 das erste Teilverfahren ausgeführt. Bei diesem Teilverfahren wird, in noch näher darzustellender Art und Weise, die Drosselklappe 22 mit konstanter Kraft zu einem Anschlag hin, beispielsweise den Anschlag 30, bewegt. Anschließend wird das Spannungssignal UW1 des Potentiometers 28 erfasst (Block 39).
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Im Block 40 wird das zweite Teilverfahren durchgeführt. Bei diesem wird die Drosselklappe 22 weggeregelt gegen den gleichen Anschlag 30 wie beim Teilverfahren 1 bewegt. Auch dieses Verfahren wird weiter unten noch im Detail erläutert werden. Wenn die Stellgröße, mit der der elektrische Stellantrieb 24 der Drosselklappe 22 angesteuert wird, über ein bestimmtes Maß ansteigt, wird ein Spannungssignal UW2 des Potentiometers 28 erfasst (Block 41).
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Im Block 44 wird die Differenz zwischen dem Spannungssignal UW2 und dem durch das erste Teilverfahren 38 ermittelten Spannungssignal UW1 gebildet. Im Block 46 wird der Betrag dieser Differenz dU mit einem Grenzwert G verglichen. Ist die Differenz dU größer als der Grenzwert G, wird im Block 48 ein Alarm ausgelöst, beispielsweise erfolgt ein Eintrag in einen Fehlerspeicher, und beispielsweise leuchtet eine Warnanzeige am Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs auf, in welches die Brennkraftmaschine 10 eingebaut ist. Das Verfahren endet im Block 50.
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Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass dann, wenn kein Alarm ausgelöst wird, der Spannungswert UW1 als Wert für die Position des Anschlags verwendet wird. Dabei wird aus Sicherheitsgründen für die Ansteuerung noch ein Pufferwert zu dem Spannungswert UW1 addiert. Für die Ansteuerung im Normalbetrieb wird also ein etwas geringerer Stellweg benutzt als an sich aufgrund des Anschlags möglich wäre (die Klappe wird also ”kurz vor dem Anschlag angehalten”).
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Ferner kann bei beiden Teilverfahren auch überprüft werden, ob die festgestellten Spannungswerte UW1 bzw. UW2 sich innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs befinden. Hierdurch kann beispielsweise ein ”falscher Anschlag” aufgrund einer vorzeitigen Blockierung (beispielsweise wegen eines verklemmten Fremdkörpers) erkannt werden.
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Die Vorgehensweise bei der Durchführung des Teilverfahrens 1 (Block 38), bei dem die Drosselklappe 22 kraftgesteuert zum Anschlag 30 hin bewegt wird, wird nun unter Bezugnahme auf 4 im Detail erläutert:
Zunächst wird davon ausgegangen, dass sich die Drosselklappe 22 in einer mittleren Stellung zwischen den Anschlägen 30 und 32 befindet. Gegebenenfalls wird sie in eine derartige Position gebracht. Hierzu ist keine große Präzision erforderlich, sodass dies auch durchgeführt werden kann, wenn die genauen Spannungswerte des Potentiometers 28 bei den Anschlägen 30 bzw. 32 noch nicht bekannt sind.
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In 4 ist die aktuelle Steuerspannung, mit der de elektrische Stellantrieb 24 angesteuert wird, mit UC bezeichnet. Tatsächlich wird der elektrische Stellantrieb 24, wie bereits oben erwähnt wurde, jedoch mit einem pulsweiten-modulierten Signal angesteuert PWM.
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Hierzu wird zunächst ein Verhältnis aus einer Norm-Versorgungsspannung UN und einer tatsächlich vorliegenden Versorgungsspannung UB gebildet (8). Dieses Verhältnis wird dann mit dem bei der Norm-Versorgungsspannung (UN) gewünschten pulsweiten-modulierten Signal PWM* multipliziert. Wird beispielsweise eine mittlere Steuerspannung UC von 6 Volt gewünscht und beträgt die Norm-Versorgungsspannung UN 12 Volt, was bei üblichen Kraftfahrzeugen der Spannung des Bordnetzes entspricht, dann müsste ein pulsweitenmoduliertes Signal PWM von 50% eingestellt werden. Aufgrund von Schwankungen der Bordnetzspannung ist die Norm-Versorgungsspannung von 12 Volt jedoch nicht immer gewährleistet. Bei einer tatsächlichen Versorgungsspannung UB von 10 Volt ergibt das oben bezeichnete Verfahren dann ein pulsweitenmoduliertes Signal PWM von 60%, mit dem man bei 10 Volt Versorgungsspannung eine mittlere Steuerspannung UC von 6 Volt erhält.
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Wie aus dem obersten Diagramm von 4 ersichtlich ist, wird zu einem Zeitpunkt t1 die aktuelle Steuer-Vergleichsspannung UC auf einen Wert UC1 erhöht. Hierdurch wird am elektrischen Stellantrieb 24 ein geringes und konstantes Drehmoment erzeugt, welches auf die Drosselklappe 22 wirkt.
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Die analoge Steuer-Vergleichsspannung UC1 ist dabei so gering, dass dann, wenn die Bewegung der Drosselklappe 22 durch den Anschlag 30 behindert wird, weder der Anschlag 30 noch die Drosselklappe 22 unzulässig verformt werden. Dies verhindert Beschädigungen an der Drosselklappe 22 und stellt sicher, dass das Spannungssignal UW1a des Potentiometers 28 tatsächlich die Winkelstellung der unverformten Drosselklappe 22 repräsentiert, wenn diese am unverformten Anschlag 30 anliegt.
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Beschädigungen können auch dadurch vermieden werden, dass die Klappe durch eine Feder oder weggeregelt in die Nähe des Anschlags gebracht wird. Hierdurch wird eine die Klappe gegebenenfalls beschädigende Dynamik der Bewegung der Klappe verhindert.
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Der Drehwinkel W der Drosselklappe 22 verändert sich somit relativ rasch von einem Wert W1, und wird zu 0, wenn die Drosselklappe 22 in Anlage an den Anschlag 30 kommt und wenn die Drosselklappe 22 nicht vorher, beispielsweise durch eine Schwergängigkeit im Lager der Drosselklappe 22, angehalten wurde. Entsprechend ergibt sich am Potentiometer 28 dann, wenn die Drosselklappe 22 am Anschlag 30 anliegt, ein Signal UW1a. Dieser Spannungswert UW1a wird abgespeichert (vgl. Block 39 in 3).
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Der Ablauf des Teilverfahrens 2 (Block 40 in 3) wird nun im Detail unter Bezugnahme auf 5 erläutert: Im Gegensatz zu dem in 4 dargestellten Verfahren wird hierbei die Position der Drosselklappe 22 weggeregelt verändert. Dabei wird die Drosselklappe 22 ausgehend von einer Winkelstellung W2 (drittes Diagramm von oben in 5) allmählich gegen den Anschlag 30 bewegt. Hierzu wird der Sollwert für die Winkelstellung W vom Wert W2 langsam gegen 0 und noch weiter verändert.
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Die Winkelstellung W2 entspricht dabei einer Stellung der Drosselklappe 22, bei der die Drosselklappe 22 vom Anschlag 30 nur wenig entfernt ist. Während der Bewegung der Drosselklappe 22 ergibt sich eine analoge aktuelle Steuer-Vergleichsspannung UC, welche relativ gering und konstant ist (oberstes Diagramm in 5). Solange die Drosselklappe 22 in ihrer Bewegung nicht behindert wird, ist die Differenz CD zwischen der Sollstellung und der Iststellung der Drosselklappe 22 ungefähr 0 (zweites Diagramm von oben in 5).
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Wenn die Drosselklappe 22 in Anlage an den Anschlag 30 kommt, wird die weitere Bewegung der Drosselklappe 22 durch den Anschlag 30 behindert. Wird die Bewegung der Drosselklappe 22 jedoch behindert, kommt es zu einer Abweichung zwischen dem Soll- und dem Istwert der Stellung der Drosselklappe 22 und somit zu einer negativen Regelabweichung CD (zweites Diagramm von oben in 5). Aufgrund dieser Regelabweichung wird die Stellgröße, nämlich die Ansteuerleistung des elektrischen Stellantriebs 24, erhöht, was einer Erhöhung der analogen aktuellen Steuer-Vergleichsspannung UC entspricht. Somit erhöht sich die Kraft, die der elektrische Stellantrieb 24 auf die Drosselklappe 22 und auf den Anschlag 30 ausübt, was zu einer leichten Verformung der Drosselklappe 22 und auch des Anschlags 30 führt.
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Dies drückt sich durch eine Abflachung der Kurve des Spannungssignals UW des Potentiometers 28 aus (unterstes Diagramm in 5). Wenn die Stellgröße UC einen Grenzwert UCG überschreitet (gestrichelte Linie im obersten Diagramm in 5), wird der aktuelle Spannungswert UW2a, den das Potentiometer 28 liefert, abgelesen und gespeichert (Block 41 in 3).
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In den 4 und 5 ist jener Fall dargestellt, bei dem die Drosselklappe 22 insgesamt frei beweglich ist und fehlerlos funktioniert. In diesem Fall sind die Spannungswerte UW1a und UW2a nahezu identisch. Entsprechend Block 46 in 3 liegt die Differenz dU zwischen diesen beiden Spannungswerten somit unterhalb des Grenzwerts G, sodass kein Alarm (Block 48) ausgelöst wird. Gleichzeitig wird, trotz der Verformbarkeit des Anschlags 30 und der Drosselklappe 22, ein plausibler und richtiger Spannungswert UW1a bzw. UW2a des Signals des Potentiometers 28 für eine Position der Drosselklappe 22 in Anlage am Anschlag 30 erhalten.
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Der Fell einer Fehlfunktion der Drosselklappe 22 ist in den 6 und 7 dargestellt. Da die dortigen Diagramme in ihrem grundsätzlichen Aufbau den 4 und 5 entsprechen, werden hier nur noch die Unterschiede der Diagramme in den 6 und 7 zu jenen in den 4 und 5 im Detail erläutert:
Betrachtet wird in den 6 und 7 der Fall, dass aufgrund einer Schwergängigkeit des Lagers der Drosselklappe 22 deren Beweglichkeit kurz vor Erreichen des Anschlags 30 erschwert ist. Dies führt bei der Durchführung des ersten Teilverfahrens (Block 38 in 3) dazu, dass die Drosselklappe 22 gar nicht in Anlage an den Anschlag 30 kommt, sondern bei einem Winkel W3 stehen bleibt. Bei diesem wird am Potentiometer 28 ein Steuersignal UW1b abgelesen.
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Bei der Durchführung des zweiten Teilverfahrens (Block 40 in 3) ergibt sich Folgendes: Aufgrund der Schwergängigkeit der Drosselklappe 22 ab einer Winkelstellung W4 im Normalfall (der ungefähr dem Winkel W3 entspricht) kommt es ab diesem Zeitpunkt zu einer Differenz zwischen dem Soll- und dem Istwert für die Stellung der Drosselklappe 22 (Regelabweichung CD ≠ 0), welche wiederum zu einer Erhöhung der Ansteuerleistung des elektrischen Stellantriebs 24 und der entsprechenden aktuellen Steuer-Vergleichsspannung UC führt. Aufgrund dieser Erhöhung der Ansteuerleistung wird die Schwergängigkeit überwunden und die Drosselklappe 22 gegen den Anschlag 30 bewegt. Erst dann übersteigt die Stellgröße UC den Grenzwert UCG, was wiederum letztlich zur Abspeicherung des entsprechenden Spannungswerts UW2b führt. Dieser entspricht im Wesentlichen dem auch bei korrekter Funktion der Drosselklappe 22 erhaltenen Spannungswert UW2a (5).
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Wie man leicht aus den untersten Diagrammen in den 6 und 7 erkennen kann, unterscheiden sich die abgespeicherten Spannungswerte UW1b und UW2b nun jedoch erheblich. Die Differenz dU (Block 46 in 3) liegt dabei betragsmäßig oberhalb des Grenzwerts G, sodass im Block 48 ein Alarm ausgelöst wird.
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Eine Fehlfunktion der Verstellung der Drosselklappe 22 kann auf diese Weise zuverlässig erkannt werden. Es versteht sich, dass die Teilverfahren 1 und 2 nicht nur für den Anschlag 30, sondern auch für den Anschlag 32 durchgeführt werden, sodass man, bei korrekter Funktion der Drosselklappe 22, am Ende mit hoher Zuverlässigkeit die zur Bildung der in 2 dargestellten Kurve 35 erforderlichen Parameter ermitteln kann.
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Dabei wird das Verfahren automatisch zu bestimmten Zeiten durchgeführt, zu denen ein Anlasser der Brennkraftmaschine noch nicht betätigt wurde, so dass die für die Durchführung des Verfahrens erforderliche Bewegung der Drosselklappe 22 keinen störenden Einfluss auf den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 hat.
