DE10337428A1

DE10337428A1 - Offline Diagnosesystem für eine elektronische Drosselklappe

Info

Publication number: DE10337428A1
Application number: DE10337428A
Authority: DE
Inventors: Ross D. Dearborn Pursifull; Edward A. Ann Arbor Bos
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Automotive Components Holdings LLC
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2004-04-01
Also published as: GB0318568D0; GB2394562A; GB2394562B; US6711492B1; US20040059496A1

Abstract

Ein Motordiagnosesystem wird beschrieben, in dem eine Anzahl von diagnostischen Tests für eine elektronische Drosselklappe (20) durchgeführt wird, während die Drosselklappe (20) selbst offline ist. Von besonderem Interesse sind positionsbezogene, elektrische und Tests von Zeitbedingungen für die Leistung der elektronischen Drosselklappe (20). Eine Anzahl von Selbstdiagnose-Prozeduren kann ausgeführt werden, wenn der Motor offline ist und wenn das Testen nicht in Konflikt gerät mit dem Betrieb des Motors oder den Befehlen des Fahrers des Motorfahrzeugs.

Description

Umfeld der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Steuerungs- und Diagnosesysteme für interne Verbrennungsmaschinen und im Besonderen auf Maschinen mit einem Antriebsstrang-Steuerungsmodul und einem motorisierten Modul, wie zum Beispiel einer elektronischen Drosselklappe Hintergrund der Erfindung
In einem modernen Pkw oder Lkw mit einer internen Verbrennungsmaschine gibt es typischerweise ein Antriebsstrang-Steuerungs-Modul (PCM) das fast alle wichtigen Betriebs- und Sicherheitseinrichtungen kontrolliert, die mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs verbunden sind. Bestimmte Funktionen des PCM sind wichtiger als andere, wie zum Beispiel die Steuerung der Kraftstoffversorgung, der Luftversorgung und der Zündung des Motors. Daher besitzt das PCM eine Anzahl von diagnostischen Elementen und Prozeduren, um die korrekte Funktionsweise der Maschine sicherzustellen. Diese Werkzeuge schließen Routinen und Prozeduren für die Selbstdiagnose ein.
Die diagnostischen Routinen und Prozeduren sollten so automatisch wie möglich ablaufen und sollten ein minimales Eindringen in das System darstellen. Das bedeutet folgendes: Wenn das PCM routinemäßig Selbstdiagnose-Prozeduren in einem Kraftstoffsystem oder einen Luftsystem durchführt, sollten diese Prozeduren keinen Einfluss auf die vom Fahrer bestimmte Leistung des Motors haben, und sicherlich sollten sie auch keinen Einfluss auf den Betrieb des Fahrzeugs haben. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, dass das PCM das Drosselklappen-Ventil überprüft, um die tatsächliche Position gegen die beabsichtigte Position im Drosselklappenkörper zu überprüfen, oder es kann wünschenswert sein, dass das Drehmoment des Drosselklappen-Motors oder dessen Strom gemessen wird, um zu bestimmen, ob das Drosselklappen-Ventil festhängt oder ob es richtig arbeitet. Tests für diese Charakteristiken sollten nicht durchgeführt werden, während das Fahrzeug, das diese Systeme verwendet, im Betrieb ist, da die Durchführung der Tests nicht verträglich mit dem Betrieb des Fahrzeugs in der Art und Weise sein kann, wie der Fahrer es wünscht. Das bedeutet, dass das Durchführung des Tests während des Betriebs des Fahrzeugs in Konflikt mit dem Betrieb oder der Sicherheit des Fahrzeugs kommen kann.
Deswegen wird eine Art und Weise zur Durchführung einer Maschinen-Diagnose benötigt, und im Besonderen der Diagnose der Drosselklappe, während das Fahrzeug oder der Motor nicht in Betrieb ist. Gebraucht wird eine praktische Verfahrensweise, die Diagnose für den Motor und die Drosselklappe durchzuführen, während das Fahrzeug oder die Maschine Offline ist. Demgemäss ist es Aufgabe der Erfindung, ein Diagnosesystem und ein Verfahren anzugeben, mit dem insbesondere eine motorische Drossel so betrieben werden kann, dass die Diagnosefunktionen den praktischen Betrieb des Kraftfahrzeugs nicht beeinflussen oder gar stören. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
Zusammenfasssung
Ein Aspekt der Erfindung ist ein Diagnosesystem für den Motor. Das Diagnosesystem für den Motor enthält ein Antriebsstrang-Steuerungs-Modul und eine elektronische Drosselklappe, die operativ mit dem Antriebsstrang-Steuerungs-Modul verbunden ist. Das System hat auch mindestens einen Sensor, um einen Parameter der elektronischen Drosselklappe aufzunehmen, und einen Ausgang, um ein Ergebnis anzuzeigen, das dadurch zu Stande kommt, dass das Antriebsstrang-Steuerungs-Modul mindestens einen Test für mindestens einen Parameter der elektronischen Drosselklappe durchführt, wenn die elektronische Drosselklappe Offline ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Methode zur Diagnose einer elektronischen Drosselklappe, die mit dem Antriebsstrang-Steuerungs-Modul einer internen Verbrennungamaschine verbunden ist. Die Methode weist auf ein Warten auf einen Zeitabschnitt, in dem die elektronische Drosselklappe Offline ist, und dann, wenn dies der Fall ist, ein Testen der elektronischen Drosselklappe auf mindestens einen Parameter hin durchführt, der sich auf die Leistung des elektronischen Moduls bezieht. Die Methode enthält auch die Ausgabe von mindestens einem Resultat des Tests.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist einen Offline-Diagnosesystem für das Fahrzeug. Das System weist eine elektronische Drosselklappe des Fahrzeugs und ein Antriebsstrang-Steuerungs-Modul auf, das operativ mit der elektronischen Drosselklappe verbunden ist. Es ist mindestens ein Sensor vorgesehen, der einen Parameter der elektronischen Drosselklappe anzeigt, wobei das Antriebsstrang-Steuerungs-Modul mindestens einen Test von mindestens einem Parameter der elektronische Drosselklapμe durchführt, wenn die elektronische Drosselklappe Offline ist, und das Resultat dieses mindestens einen Test als Ausgangs-Wert ausgibt.
Andere Systeme, Methoden, Funktionen und Vorteile der Erfindung werden Fachleuten einsichtig, nachdem sie die nachfolgenden Erläuterungen und die detaillierte Beschreibung gelesen haben. Für alle diese zusätzlichen Systeme, Methoden, Funktionen und Vorteile ist beabsichtigt, dass diese in der vorliegenden Beschreibung eingeschlossen sind, dass sie innerhalb des Geltungsumfangs dieser Erfindung sind und durch die begleitenden Patentansprüche geschützt sind.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird besser mit Bezug auf die nachfolgenden Figuren und die detaillierte Beschreibung verständlich. Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, die Betonung liegt auf der Darstellung der Prinzipien der Erfindung. Außerdem bezeichnen gleiche Referenz-Ziffern in den Figuren entsprechende Teile in allen verschiedenen Ansichten der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
1 ein Block Diagramm einer elektronischen Drosselklappe mit einem Antriebsstrang-Steuerungs-Modul,
2 eine perspektivische Ansicht einer elektronischen Drosselklappe für einen Motor,
3 ein Diagramm, das eine mögliche Korrelation zwischen der Position der Drosselklappe und einem angezeigten Sensor-Wert für die Drosselklappenposition darstellt,
4 ein Digramm, das die Leistung der Drosselklappe für verschiedene Zeit-Parameter darstellt,
5 einen Graph der Wellenform für eine Eingangsspannung in einem Test mit offenem Wirkungsweg (open loop test),
6 ein Graph eines Tests mit offenem Wirkungsweg, der die Hysterese als Ergebnis der Eingangsspannung aus 5 darstellt,
7 ein Graph, der das Ergebnis eines Positions-Tests mit offenem Wirkungsweg dargstellt,
8 ein Graph, der den Bereich darstellt, in dem die Drosselklappe den Luftfluss nicht steuert,
9 eine Methode zur Diagnose einer elektronischen Drosselklappe für eine interne Verbrennungsmaschine, während das Modul Offline ist,
Detaillierte Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungen
Das Offline-Diagnosesystem kann in Fahrzeugen verwendet werden, wie zum Beispiel Personenwagen und Lastkraftwagen, und im Besonderen in solchen mit internen Verbrennungsmaschinen. Insbesondere sind die hier beschriebenen Diagnosesysteme, für die hier Patentansprüche geltend gemacht werden, auch brauchbar in elektrischen hybriden Fahrzeugen, wie zum Beispiel solchen, die sowohl eine interne Verbrennungsmaschine als auch elektrische Antriebseinrichtungen besitzen. Das diagnostische System ist mit dem größten Vorteil einsetzbar bei motorisierten Subsystemen in solchen Fahrzeugen.
Ein solches Subsystem ist eine motorisierte Drosselklappe eines Passagierfahrzeugs. 1 zeigt ein Block-Diagramm einer elektronischen Drosselklappe 10 mit einem Antriebsstrang-Steuerungs-Modul 11. Die Baugruppe enthält ein Antriebsstrang-Steuerungs-Modul 11 und einen Mikrocontroller 13 mit einem Mikroprozessor 13a, der einen Speicher oder eine Speicherfähigkeit besitzt. Der Mikrocontroller 13 hat bevorzugt auch einen Analog- Digital-Wandler 13b und einen Pulsbreiten-Modulations- Generator (PWM) 13c. Der Mikrocontroller gibt als Ausgang einen Alarm oder ein Signal, wenn das Ergebnis des diagnostischen Tests außerhalb der Grenzen war oder in irgendeiner anderen Weise einen Fehler ergeben hat. Die Ausgangsgröße kann ein Signal-Licht oder ein Ton sein, oder es kann einfach ein Test-Wert oder ein Test-Indikator sein, der im Mikroprozessor gespeichert ist. Der Test-Wert oder der Test-Indikator ist bevorzugt verfügbar zum Auslesen durch einen Mechaniker oder Techniker, wenn dieser den Service des Fahrzeugs durchführt.
Der PWM-Generator 13c treibt einen H-Treiber 14, der wiederum den Drosselklappen-Motor 16 treibt. Eine "disable" Leitung, also Abschaltleitung, verbindet zusätzlich den H-Treiber mit dem Mikroprozessor, und eine stromerfassende bzw. "current sense" Leitung ermöglicht Rückkopplungen vom H-Treiber zum Analog-Digital-Wandler 13b und dem Mikroprozessor 13a. Die Drosselklappe weist eine Drosselklappen-Welle 17 und eine Drosselklappenplatte 18b auf, die sich in dem Drosselklappen-Gehäuse 18a bewegt, wenn sich die Drosselklappen-Welle 17 dreht. Zusätzlich sind ein Drosselklappen-Positions-Sensor 19 und eine Stromquelle 12, wie zum Beispiel die Batterie des Fahrzeugs, vorgesehen. Das Ergebnis des diagnostischen Tests, der vom System durchgeführt wird, kann durch die Ausgabe/Alarm-Einrichtung 15 ausgegeben werden oder es kann im Speicher des Mikroprozessors 13a gespeichert werden. Für schwere Defekte oder Fehler kann das diagnostische System das Resultat als ein Leuchtzeichen auf der Instrumenten-Tafel des Fahrzeugs oder durch Erzeugung eines Alarms, durch Drucken des Ergebnisses des Tests oder durch Ausgabe einer gesprochenen Warnung ausgeben. Für weniger schwere Resultate oder für eine leicht zu handhabende Ausgabe des Testergebnisses ist es möglich, dass das Ergebnis der Diagnose ausgedruckt wird oder im Speicher des Mikroprozessors oder in einem anderen Speicher, wie zum Beispiel einem eingebauten Test-Modul oder in anderen geeigneten Speicher- und Ausleseeinrichtungen, gespeichert wird.
Die Drosselklappe ist in größerem Detail in 2 dargestellt. Die Drosselklappe 20 hat: ein Drosselklappen-Gehäuse 22 und eine Drosselklappenplatte 24, die einem Schmetterling in einem Schmetterlings-Ventil entspricht. Die Drosselklappe hat auch einen Positions-Sensor 26, wie zum Beispiel einen Codierer, um die Position der Drosselklappenplatte 24 zu bestimmen und die Information an das Antriebsstrang-Steuerungs-Modul zurückzugeben. Die elektronische Drosselklappe weist weiterhin einen Motor 28 auf, um die Drosselklappenplatte in die gewünschte Position zu bewegen oder zu drehen. Der Motor 28 kann die Drosselklappenplatte oder den Schmetterling über ein Getriebe 29 bewegen. Indem die Drosselklappenplatte in eine mehr geöffnete oder in eine mehr geschlossene Position bewegt wird, steuert die Drosselklappe den Luftfluss zum Einlasskrümmer des Motors. Auf diese Weise steuert die Drosselklappe die Luftmenge, die in den Eingangskrümmer und die Zylinder des Motors fließt und trägt damit wesentlich dazu bei, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, das Verringern oder Beschleunigen der Geschwindigkeit, wie jeweils gewollt zu steuern.
Um die Diagnose zu verstehen, die für die elektronische Drosselklappe Offline (bei Nichtbetrieb) durchgeführt werden kann, mag es hilfreich sein, die Abläufe in diesem typischen motorisierten elektronischen Modul kurz zu erläutern. Eine elektronische Drosselklappe ist motorisch angetrieben, da sie mit Hilfe eine s Motors betrieben wird, der am Drosselklappenkörper montiert ist. Der Motor bewegt sich als Antwort auf Kommandos vom Antriebsstrang-Steuerungs-Modul. Dabei bewegt der Motor die Drosselklappenplatte, indem er die Drosselklappenplatte über ein Getriebe oder eine Leistungsübertragungs-Einrichtung stellt. Diese letztgenannten Einrichtungen übersetzen typischerweise viele Umdrehungen des Motors in eine nur kleine Umdrehung der Drosselklappenplatte, von typischerweise insgesamt 90 Grad. Wie oben erwähnt, kann die elektronische Drosselklappe auch einen Positions-Sensor enthalten, um ihre Position an das Antriebsstrang-Steuerungsmodul zu rückzugeben. Die Drosselklappe hat typischerweise auch eine Drehfeder, die dem Drehmoment des Drosselklappen-Motors entgegenwirkt. Der Betrieb des Motors kann von vielen messbaren Parametern beeinflusst sein, wie zum Beispiel dem Strom und der Spannung am Motor, der Kraft, die erforderlich ist um die Spannung der Drehfeder zu überwinden, der Winkelposition, der Zeit, die erforderlich ist, um eine bestimmte Operation durchzuführen, und so weiter.
Es sollte klar sein, dass es nicht wünschenswert ist, das Drosselklappen-Modul zum Zweck der Diagnose der Drosselklappen-Betätigung und insbesondere die Drosselklappenplatte zu überprüfen, während das Fahrzeug oder der Motor im Betrieb ist oder Online ist. Zum Beispiel wäre es nicht sinnvoll, wenn der Fahrer oder das diagnostische System eine Ungleichmäßigkeit im Lauf der Drosselklappenplatte feststellt, die Drosselklappe zum Zweck des Tests Offline zu nehmen, während das Fahrzeug im Betrieb ist, zum Beispiel während man von einem Punkt zu einem anderen fährt. Es kann auch unangebracht sein, die Drosselklappe zu überprüfen, während das Fahrzeug gestoppt ist und der Motor läuft, wenn die Überprüfung mit einer anderem Funktion in Konflikt steht oder für den Fahrer oder eine andere Person, die mit dem Motor arbeitet, unpassend ist.
Ein solcher Test, der bevorzugt Offline durchgeführt werden sollte, ist ein Test auf die Position der Drosselklappenplatte im Verhältnis zu der erwarteten Distanz, die von der Drosselklappenplatte zurückgelegt werden soll. 3 stellt den Ablauf eines solchen Tests dar, der die Drosselklappenposition gegen den erwarteten Drosselklappenweg darstellt, und zwar auf Basis der Anzahl von Umdrehungen des Motors. Die durchgezogene Linie zeigt den erwarteten Weg über dem betreffenden Bereich, während die gestrichelte Linie die Rückkopplung vom Drosselklappen-Positions-Sensor darstellt. Es kann Gründe für die Abweichung vom idealen Verlauf geben, und des kann einen Bereich von akzeptablen Werten des Positions-Sensors geben, die mit der Rotation des Motors korrespondieren.
4 zeigt einen anderen möglichen Test, der bevorzugt Offline ausgeführt werden sollte, und zwar für einen zeitabhängigen Parameter. In 4 ist die Zeit für die Durchführung einer bestimmten Aufgabe dargestellt, wie zum Beispiel die Verzögerungszeit der Drosselklappe. In einer Ausführung kann die Verzögerungszeit der Drosselklappe definiert sein als die Zeit, um die Drosselklappenplatte von 2 Grad auf 10 Grad zu rotieren. Eine Standardzeit für diese Bewegung kann zum Beispiel 10 Millisekunden sein, gemessen auf Basis einer Zeit, die vom Mikrocontroller 13 abgeleitet ist. Der Vergleich der tatsächlichen Zeit für diese Bewegung mit der Standardzeit von 10 Millisekunden kann einen Unterschied ergeben, der einen Schwellenwert überschreitet. Diese Abweichung würde als eine Warnung gekennzeichnet. Die anderen Messungen können andere Definitionen und Standards besitzen. Das diagnostische System kann dabei die Ausgangswerte dieser Test-Resultate zur Verfügung stellen.
Eine nicht erschöpfende Liste der Tests, die ein Offline Diagnosesystem durchführen könnte, weist auf: Überprüfung, dass die Position der Drosselklappenplatte mit dem Kommando für die Drosselklappenplatte an einer Anzahl von Messpunkten übereinstimmt, Rückkehrzeit der Drosselklappe (normal, mit hohem Ausgangswiderstand des H-Treibers) und Rückkehrzeit der Drosselklappe (H-Brücke deaktiviert, mit kleinem Ausgangswiderstand des H-Treibers), Aktivierung/Deaktivierung der H-Brücke in Funktion, Strom-Limit, Strom-Sensor- Nullpunktsverschiebung (Offset), Motor-Widerstand, aus dem Widerstand des Motors abgeleitete Motor-Temperatur, Drosselklappenplatte blockiert, Eisbildung, Wiederholbarkeit der Stopp-Position, Federkraft (in verschiedenen Positionen), Hysterese, Stopp-Einhaltung, System-Transfer-Funktion, gebrochene oder fehlende Feder, Erfassung eines offen blockierten Regler-Kolbens, Erfassung eines geschlossen blockierten Regler-Kolbens, Überprüfung, ob der Anschlag für die Öffnung die vollständig geöffnete Drosselklappenposition nicht behindert, Null-Wert des Strom-Sensors, wenn das Arbeitszyklus-Kommando null ist, Verifikation des Schleifenverhältnisses für den Drosselklappenplatten-Sensor, Verifikation des Ortes dies Sensor Knies, Überprüfung der maximalen Fehleinstellung des Sensors im Gleichgewichtszustand, Überprüfung der maximalen Fehleinstellung des Sensors bei hoher Geschwindigkeit, Positions-bezogenes Rauschen der Drosselklappenplatte, Überprüfung der Drosselklappen-Geschwindigkeit mit kleinen und großen Schrittweiten (maximale Geschwindigkeit), Messung der Zeit für die Änderung des Drosselklappen-Kommandos von 2 Grad auf 10 Grad (Verzögerungszeit), Messung der Zeit für die Änderung des Drosselklappen-Kommandos von 10 Grad auf 47 Grad (Anstiegszeit), Messung der Zeit für die Änderung des Drosselklappen-Kommandos von 10 Grad zum Ausschwing-Band zwischen 81,5 und 82,5 Grad Ausschwingkeit), Geschwindigkeit von 81 Grad auf 82 Grad (Näherungs-Zeit), und ein Positionstest im offenen Wirkungskreis.
Eine Anzahl ähnlicher Tests kann auch zum Schließen der Drosselklappenplatte durchgeführt werden, wie zum Beispiel für ein Schließen aus einer voll geöffneten Position (ungefähr 82 Grad).
Für viele dieser Tests ist es wünschenswert, dass sie häufig durchgeführt werden. Sie erfordern aber bei weitem zu viel Zeit, als dass sie während der kurzen Periode zwischen dem Drehen des Zündschlüssels und dem Starten des Motors durchgeführt werden könnten. Andere Zeit-Perioden, wo das Antriebsstrang-Steuerungs-Modul für den Offline-Test verfügbar ist, sind: die Produktionszeit des Fahrzeugs; die Zeit kurz nachdem das Fahrzeug abgeschaltet ist und der Motor deswegen ausgeschaltet ist (dann ist das Antriebsstrang-Steuerungs-Modul nach Schlüssel-aus noch eingeschaltet); einige Zeit nach Schlüssel-aus (bekannt als Antriebsstrang-Steuerungs-Modul Wake-Up (Aufwachen)); kurz vor Schlüssel-ein (der Fahrzeugtür-Schalter startet das Einschalten des Antriebsstrang-Steuerungs-Moduls); und während solcher Zeit-Perioden, wenn der Druckabfall an der Drosselklappe sehr gering ist. Hoher Druck am Einlasskrümmer liegt vor, wenn die Differenz zwischen dem einströmenden Druck und dem auslaufenden Druck, das heißt zwischen dem Atmosphären-Druck und dem Druck am Einlasskrümmer, sehr gering ist. Die Offline-Diagnose kann während all dieser Offline-Zeit-Perioden durchgeführt werden.
Beispiele
Drosselklappenrückkehrzeit: Ein Beispiel für einen Test und eine Prozedur, um diesen Test auszuführen, wird nun für die Drosselklappenrückkehrzeit vorgestellt. Staatliche Sicherheitsvorschriften für Automobile erfordern, dass für den Fall, dass der elektronische Drosselklappen-Motor fehlerhaft arbeitet, die Rückholfeder in der Lage sein muss, die Drosselklappe innerhalb einer bestimmten Zeit in eine Grund-Stellung zu bringen. Ein Test für die tatsächlich von einer gegebenen Drosselklappe benötigte wäre während des Betriebs des zugehörigen Motors nicht praktikabel. Aus diesem Grund kann der Offline-Test eine gute Möglichkeit für diesen Test sein. Eine Ausführung des Tests entsprechend der vorliegenden Erfindung sieht die Prozess-Schritte einer Positionierung der Drosselklappe in eine extreme Öffnungs-Position, eines elektronisches Trennens des Motors von seiner Stromquelle (das heißt "offener Motor"), und einer Messung der Zeit zwischen "offener Motor" bis zur Grundstellung der Drosselklappe vor. Dabei kann der Drosselklappen-Positions-Sensor 19 verwendet und die Zeitmessung vom Mikrocontroller 13 übernommen werden. Bei dem Test wird dann die gemessene Zeit mit der maximalen erlaubten Zeit vergleichen und es wird ein Fehler-Zustand angezeigt bzw. ein Fehler-Signal ausgegeben, wenn die gemessene Zeit die erlaubte Zeit überschreitet. In Fahrzeugen, die für den Test eine Überbrückungs-Bedingung für den Motor verwenden an Stelle einer "offener Motor" – Bedingung, wird der Motor elektronisch überbrückt, und die Zeit wird von diesem Punkt ab gemessen.
festsitzende/blockierte Drosselklappe: Eine festsitzende oder blockierte Drosselklappe kann Offline erfasst werden, ohne dass man die Konsequenzen der Drosselklappenposition für den Betrieb berücksichtigen muss. Eine Methode zur Überprüfung auf eine festsitzende oder blockierte Drosselklappe hin nutzt die Schritte einer Zuweisung einer Drosselklappen-Position nahe bei der Stopp-Position im geschlossenen Zustand (Drosselklappe fast geschlossen), und eines Abwartens für ein kurzes Zeitintervall (zum Beispiel 200 Millisekunden). Die Methode verifiziert dann mit Hilfe des Drosselklappen-Positions-Sensors 19, dass der absolute Wert des Lage-Fehlers kleiner als ein vorgegebener Wert (z.B. ungefähr 1/16 eines Grads) ist. Nach der Methode erfolgt dann eine Anweisung, eine Drosselklappenposition nahe der Öffnungs-Position (Drosselklappe fast ganz offen) einzunehmen und es wird für eine kurze Zeit-Periode (zum Beispiel 200 Millisekunden) gewartet. Danach wird verifiziert, ob der absolute Wert des Drosselklappen Positions-Fehlers kleiner als ein gegebener Wert (z.B. ungefähr 1/16 eines Grads) ist. Es wird dann einen Fehler angezeigt, wenn der Fehler des Positions-Werts den erlaubter. Fehler überschreitet, z.B. wird ein Fehler-Signal ausgegeben, wenn der gemessene Fehler den erlaubten Fehler quantitativ überschreitet.
Eisbildung: während des Betriebs des Motors und während der Motor abgeschaltet ist, kann sich Eis im Drosselklappen-Gehäuse bilden. Entsprechend der Methode sind mindestens zwei Ausführungen eines Tests auf Eisbildung möglich. In einer ersten Ausführung wird bei Schlüssel-ein die Drosselklappe in die Position bis zum Anschlag in der geschlossenen Stellung gefahren, indem eine schließende Spannung an den Drosselklappen-Motor 16 für eine gegebene Zeitspanne angelegt wird. Der vom Drosselklappen-Positions-Sensor 19 gegebene Messwert wird dann erfasst. Es wird dann der Messwert für die gegenwärtige Drosselklappenposition mit dem Messwert während der vorangehenden Operation der Drosselklappe verglichen, um festzustellen, ob die Drosselklappe signifikant mehr geöffnet ist, als sie es gewesen war. In einer Ausführung würde das bevorzugt bedeuten, dass nach einer Abweichung von mehr als 1,5 Grad gesucht wird. Andere Standards können auch angewendet werden. Wenn die Drosselklappenposition signifikant mehr geöffnet ist, als sie es vorher war, kann sich Eis gebildet haben. Es wird dann eine Fehler-Bedingung festgestellt und ein Signal ausgegeben, das eine Fehler-Bedingung an zeigt. Eine zweite Ausführung der Methode kann nach dem Schlüssel-aus durchgeführt werden. Die Drosselklappe wird in eine Position nahe dem Schließ-Stopp gefahren, indem eine schließende Spannung für eine gegebene Zeit-Periode an den Drosselklappen-Motor 16 angelegt wird. Die Methode vergleicht dann den Messwert für die gegenwärtige Drosselklappenposition mit der vorherigen Position während des Schlüssel-ein Zeitpunktes, um festzustellen, ob die Drosselklappe signifikant mehr geöffnet ist, als sie es gewesen war. Auch hier wird nun eine Fehler-Bedingung festgestellt und ein Signal ausgegeben, das eine Fehler-Bedingung anzeigt.
Strom-Limit. Der H-Treiber in der Elektronik für den Drosselklappen-Motor ist so gebaut, dass er den Motor innerhalb von Strom-Grenzen betreibt, zum Beispiel null bis 5A, und dass er den Motor-Strom auf einen spezifischen Standard-Wert begrenzt, zum Beispiel einen festgelegten Wert im Bereich von 5 bis 8A. In einer Ausführung der Methode wird der Strom überprüft, der erforderlich ist, um den Drosselklappen-Motor zu betreiben, während die Drossel Offline ist. Der Test kann beim Öffnen oder beim Schließen der Drosselklappe angewendet werden. In einer Ausführung der Methode wird eine schließende Spannung an den Motor angelegt und es wird eine Zeit-Spanne (zum Beispiel 50 Millisekunden) gewartet. Gemäß der Methode wird der absolute Wert für den Motor-Strom erfasst, zum Beispiel mit der Integrationsfunktion der Elektronik für die elektronische Drosselklappe. Danach wird der gemessene Wert mit einem Standard verglichen. Wenn der Motor-Strom den maximalen Standardwert überschreitet, wird ein Fehler-Gustand angezeigt und ein Signal ausgegeben, das den Fehler-Zustand darstellt. Wenn der Motor-Strom kleiner als der Standard-Minimums-Wert ist, wird der Fehler angezeigt und ein Signal ausgegeben, das den Fehler-Zustand kennzeichnet. Die Ausgangsgröße und das Signal können spezifisch sein ("Drosselklappen-Strom über Maximum" oder "Drosselklappenstrom unter Minimum"), oder sie können ganz allgemein sein ("Drosselklappen-Strom außerhalb der Grenzwerte"). Ein ähnlicher Test kann durchgeführt werden, um das Strom-Limit beim Öffnen der Drosselklappe zu überprüfen. Wenn der Test auf die Stromlimits mit anderen Tests kombiniert wird, kann der angezeigte Fehler oder das Ausgangssignal noch spezifischer sein, zum Beispiel "Motor-Widerstand zu klein". Ein ähnlicher Test kann auch durchgeführt werden, um die Strom-Limits beim Öffnen der Drosselklappe zu überprüfen.
Stromerfassungs-Offset: Das Modul für die elektronische Drosselklappe erfasst den Strom für den die Drosselklappe antreibenden Motor, indem ein Strom generiert wird, der ungefähr 1/400 des im Betrieb erforderlichen Motor-Stroms ist (ein Strom-Spiegel), und dieser Strom durch einen Widerstand geleitet wird, an dem dann eine Spannung abfällt, die eine Messgröße für den Motor-Strom darstellt. Diese Erfassung des Stroms wird durch den H-Treiber im Elektronik-Modul durchgeführt. Die Spannung wird dann durch den Mikroproessor im Modul der elektronischen Drosselklappe erfasst. Wenn der Motor nicht mit Energie versorgt wird, ist der tatsächliche Motor-Strom deswegen Null, und ein Fehler in der Strom-Erfassung ist dann dadurch gekennzeichnet, dass ein Offset-Strom vorliegt. Um auf einen Offset-Strom hin zu testen, wird die Spannung null an die Klemmen des Motors angelegt. Dann wird eine kurze Zeitspanne gewartet, ungefähr 50 Millisekunden. Danach wird der Motor-Strom gemessen, wenn er einen vorgegebenen Wert überschreitet, wie zum Beispiel 0,05 Ampere, muss ein Offset-Strom vorliegen. Das Modul kann dann einen Fehler-Zustand anzeigen, und ein Anzeige-Signal für diesen Fehler kann dann ausgegeben werden.
Positionsrauschen der Drosselklappenplatte: Die Position der Drosselklappenplatte kann in Folge von einem oder mehreren verursachenden Faktoren oszillieren oder variieren. Die Variationen können mit hoher Frequenz oder mit geringer Frequenz ablaufen. Um auf dieses Positions-Rauschen zu testen, kann ein Test Offline mit Hilfe des Positions-Sensors 19 für die Drosselklappenplatte oder eines anderen Instruments, wie zum Beispiel eines Codierers, durchgeführt werden. Dabei wird festgestellt, ob die Schwankung der Drosselklappenplatte einen vorgegebenen Standardwert überschreitet, zum Beispiel eine berechnete Standardabweichung. In einer Ausführung ist die Standardabweichungs-Schwelle ungefähr 0,05 Null Grad (ungefähr drei Grad-Minuten). Wenn die Schwankung größer als dieser Standard ist, kann die Fehler-Bedingung vorliegen. Zum Beispiel kann eine Oszillation mit kleiner Frequenz Reibungskräfte anzeigen. Ein Alarm oder ein Fehler-Signal kann dann ausgegeben werden.
Einhaltung des Stopps: Einhaltung des Stopps ist ein Test, der durchgeführt wird, um die "Steifigkeit" der Drosselklappenposition zu überprüfen, wenn die vollständig geöffnete Position erreicht ist. 5 zeigt einen Zeit-Spannungs-Graphen für einen Test auf Einhaltung des Stopps. Es wird eine von Null auf 5 V steigende Spannungs-Rampe angelegt, um den Drosselklappen-Motor mit Spannung zu versorgen und ihn in eine voll geöffnete Position zu fahren. An diesem Punkt wird dann eine steile Spannungs-Rampe von fünf auf 12 V und dann wieder zurück auf 5 V kurzzeitig angelegt, und danach wird die Spannung wieder in Form einer Spannungs-Rampe zurück auf Null gefahren. Während dieser Zeit misst der Positions-Sensor 19 die Position der Drosselklappenplatte, die in diesem Beispiel im Stopp-Zustand bei voller Öffnung bei ungefähr 5 V Spannung stehen sollte. Einhaltung des Stopps ist dann das Verhältnis der inkrementalen Spannung, die dann angelegt wird (7 Volt zusätzlich), geteilt durch die Veränderung in der Position der Drosselklappenplatte, z.B. ungefähr 0,1 Grad. im Beispiel wäre die Einhaltung des Stopps bei 70 V pro Grad ein hoher Wert, wie er gewünscht wird. Wie in 5 gezeigt, kann der Test auch in der umgekehrten Richtung wiederholt werden, wobei auf die Stopp-Position im voll geschlossenen Zu stand eingestellt wird, und dann die Spannung angelegt wird. Eine Einhaltung des Stopps mit einem kleineren Wert ist als ein gegebener Standard, kann auf ein Problem beim Einhalten der Position hinweisen, und es kann ein Alarm oder ein Fehler-Signal dann ausgegeben werden. Spannungen werden mit der Elektronik und den Funktionen des Mikrocontrollers 13 gemessen.
Hysterese: Hysterese in einem Graphen der Motor-Spannung über der Position der Drosselklappe ist eine weitere Art und Weise, um Reibung oder Ungleichmäßigkeit bei der Bewegung der Drosselklappe zu erfassen. 6 zeigt einen Test auf Hysterese, es wird eine Spannung von ungefähr + 5 V in einer positiven Richtung angelegt, um die Drosselklappe zu öffnen, siehe Abschnitt 61, und dann wird die Spannung innerhalb des Abschnitts 62 zurückgefahren. Die Kurven überlappen nicht, was anzeigt, dass unterschiedliche Drosselklappen-Positionen vorliegen, die mit Hilfe des Drosselklappen-Positions-Sensors 19 gemessen werden, abhängig davon, ob die Spannung steigt oder fällt. Hysterese wird in Volt gemessen und wird auf der rechten Seite des Graphen durch die Hysterese-Distanz 65 angezeigt, die damit ein Maß für die Reibung darstellt. Der Test auf Hysterese kann auch in der umgekehrten Richtung durchgeführt werden, indem zuerst eine negative Spannung angelegt wird, um die Drosselklappe zu schließen. Sie wird im Verlauf 63 angelegt und dann im Abschnitt 64 zurückgefahren. Die Hysterese in diesem Teil des Graphen ist wesentlich kleiner, angezeigt durch die Hysterese-Distanz 66, was nahe legt, dass hier in diesem Teil der Bewegung im Drosselklappen-Gehäuse wenig Reibung vorliegt. Wie es bei anderen Tests der Fall ist, kann ein Testergebnis der Hysterese-Prüfung, das einen gegebenen Standardwert überschreitet, einen Fehler anzeigen, und es kann daraufhin ein Alarm oder eine Fehleranzeige ausgegeben werden.
Test des offenen Wirkungskreises: Ein Test des offenen Wirkungskreises (Offene Schlaufe) kann durchgeführt werden, um die Position der Drosselklappe über die angelegte Motor-Spannung aufzutragen. Der Test kann auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden. Davon unabhängig wird jedesmal eine Spannung von Null angelegt, es wird auf einer Spannungs-Rampe zur voll geöffneten Position hochgefahren und entlang einer Spannungs-Rampe bis zur Spannung Null und damit zur geschlossenen Position heruntergefahren. Der gesamte Test erfolgt bevorzugt Offline, er sollte ungefähr 10 s benötigen. Auch eine längere oder kürzere Zeitdauer kann sinnvoll sein. Der Ablauf des Tests, wie er oben gezeigt ist, reduziert den Einfluss rückwirkender elektromagnetischer Kräfte (back emf.). Während die Spannung hochgefahren wird, zeichnet der Drosselklappen-Positions-Sensor 19 die Drosselklappenposition auf. Wenn dieser Test während der Produktion des Fahrzeugs gefahren wird, kann ein Codierer mit hoher Genauigkeit ebenfalls verwendet werden, um die Position der Drosselklappe aufzuzeichnen. Die Funktion der Drosselklappe kann verglichen oder grafisch aufgezeichnet werden, indem die angelegte Motor-Spannung und die Ausgänge des Sensors für die Drosselklappenposition gegen die Drosselklappenposition aufgetragen werden. Spezifische Daten-Punkte, die überprüft werden können und auf gewünschte oder vorgegebene Werte verglichen werden können, sind zum Beispiel die Einhaltung des Stopps, Spannung zum Öffnen, Spannung zum Schließen, Spannungs-Differenz von Grundeinstellung bis zum Schließen, Spannungs-Differenz von Grundeinstellung bis zum Öffnen, Hysterese oberhalb der Grundeinstellung, Hysterese unterhalb der Grundeinstellung.
Eine Möglichkeit zur Bestimmung der lokalen Reibung im Mechanismus ist dadurch gegeben, dass der nachfolgend beschriebene Algorithmus verwendet wird. Die Drosselklappenplatte wird von einer Grundeinstellungs-Position (0 V) in die geschlossene Position bewegt, dann zu der geöffneten Position, dann zu der Grundeinstellungs-Position (0 V), und dann zu der geschlossenen Position, und dann zur Grundeinstellungs-Position (0 V). Die Kurve der besten Anpassung wird für die Bewegung in Öffnungs-Richtung und auch für die Bewegung in Schließ-Richtung berechnet, sie wird vorzugsweise von ungefähr 10 bis ungefähr 85 Grad berechnet. Dieser "best fit" (beste Anpassung) stellt dann ein Gerüst von Daten-Punkten dar, das bekannt ist als "korrigierte Spannung" für die Richtungen des Öffnen und Schließens. Die aufgezeichneten Spannungs-Daten sind als "Klemmen-Spannung" bekannt, wiederum in Richtung des Öffnens und in Richtung des Schließens. Nach dieser Methode wird, beginnend bei 14 Grad für die Daten beim Öffnen, die Größe der korrigierten Spannung minus der damit verbundenen Klemmen-Spannung für neun ganzzahlige Winkel berechnet, und zwar für Winkel von 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17. und 18 Grad, das heißt für 14 Grad plus/minus 1, 2, 3 und 4 Grad. Jeder der neun Werte muss positiv oder Null sein; wenn ein spezieller Wert kleiner als Null ist, wird stattdessen der Wert Null verwendet. Alle neun Werte werden aufsummiert und dann gespeichert. Dieser Prozess wird dann wiederholt für jeden Winkel von 15 bis 81 Grad. Das resultierende Feld von Summen wird mit A(x) bezeichnet. Jeder Term im Feld stellt ein Maß für die relative lokale Reibung im Modus des Öffnens dar.
Für die Daten beim Schließvorgang wird ebenfalls die Linie der besten Anpassung berechnet und als "korrigierte Spannung beim Schließen" bezeichnet, während die Daten-Punkte, die aufgezeichnet worden sind, als "Klemmen-Spannung beim Schließen" bezeichnet werden. Nach dem Verfahren wird beginnend bei 14 Grad für die Daten beim Schließen der Wert der korrigierten Spannung beim Schließen minus der Klemmen-Spannung beim Schließen für neun ganzzahlige Winkel berechnet, und zwar für Winkel von 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17. und 18 Grad, das heißt für 14 Grad plus/minus 1, 2, 3 und 4 Grad. Jeder der neun Werte muss positiv oder Null sein; wenn ein spezieller Wert kleiner als Null ist, wird stattdessen der Wert Null verwendet. Alle neun Werte werden aufsummiert und dann gespeichert. Dieser Prozess wird dann wiederholt für jeden Winkel von 15 bis 81 für die Daten beim Schließen Das resultierende Feld der Summen wird mit B(x) bezeichnet. Jeder Term im Feld stellt ein Maß für die relative lokale Reibung im Modus des Schließens dar.
Nach dem Verfahren werden dann die Felder A(x) und B(x) für jeden Winkel von 14 bis 81 Grad multipliziert, und es wird daraus ein drittes Feld C(x) hergestellt. Jeder Term in diesem Feld ist dann ein Maß für die relative lokale Reibung in den Zuständen des Öffnens und des Schließens. Das Feld wird dann mit einem vorgegebenen Wert verglichen, um festzustellen, ob die Drosselklappenplatte korrekt positioniert wird. Bei der Berechnung des dritten Feldes hat. der Term für jeden gegebenen Winkel in C(x) nur dann einen positiven Wert, wenn beide der ersten zwei Felder einen positiven Wert besitzen. Dies ist ein Zeichen dafür, dass beim gleichen Winkel ein Hängen bleiben stattfindet. 7 zeigt ein typisches Ergebnis auf, in dem die Summen der Felder grafisch aufgezeichnet werden, wobei die Summen als relative lokale Reibung bezeichnet sind, sie sind gegen die Winkel, für die sie berechnet wurden, aufgetragen. 7 zeigt, dass ein Hängen bleiben bei ungefähr 55 Grad vorliegt. Der Graph zeigt auch, dass die Werte des Produktes der zwei Felder, C (x), dazu tendieren, kleiner zu sein als die Werte der beiden Felder A(x) und B(x). Dieser Algorithmus führt also dazu, dass falsche Alarme minimiert werden. Nur wenn der Produkt-Wert größer ist als ein vorgegebener Wert, ist eine Fehler-Bedingung erfüllt, und wird eine Anzeige einer Fehler-Bedingung als Ausgabe ausgegeben. In diesem Beispiel kann eine Bedingung des Hängenbleibens angezeigt werden und ein Alarm ausgegeben werden, wenn der vorgegebene Maximalwert größer ist als 1,0.
Wiederholbarkeit der Stopp-Position: Drei getrennte Tests können gefahren werden, und zwar für die Stopp Position im geschlossenen Zustand, die Grundstellungs-Position und die Stopp-Position im Öffnungs-Zustand. Um einen Test auf die Stopp-Position im Schließ-Zustand durchzuführen, geht man so vor, dass eine Spannung zum vollen Schließen angelegt wird, mindestens 150 Millisekunden gewertet wird, bis die Drosselklappenplatte den Anschlag in der Schließ-Position erreicht hat, und dann der Ausgangs-Wert des Drosselklappen-Positions-Sensors 19 gemessen wird und verifiziert wird, dass jeder Wert des Sensors innerhalb eines vorgegebenen, zulässigen Bereichs liegt. Um einen Test für die Grundzustands-Position durchzuführen, wird eine Spannung von null Volt angelegt, und es wird die Wartezeit wiederum eingehalten. Dann wird der Ausgangs-Wert des Drosselklappen-Positions-Sensors 19 gemessen. Wenn der Sensor einen Wert innerhalb eines vorgegebenen Akzeptanz-Bereichs ausgibt, arbeitet der Sensor korrekt. Für einen Tes t auf die Stopp-Position im Öffnungs-Zustand wird die volle Spannung für das Öffnen angelegt, die Wartezeit wird eingehalten, das heißt ungefähr 150 Millisekunden bis 200 Millisekunden oder mehr. Der Ausgangs-Wert des Drosselklappen-Positions-Sensors 19 wird gemessen und mit einem vorgegebenen Akzeptanz Bereich verglichen. In all diesen drei Tests zeigt ein Ergebnis, das außerhalb der Akzeptanz-Bereiche liegt, einen Fehler-Zustand an, und es kann ein Alarm oder ein Fehler-Ergebnis ausgegeben werden. Dieser Test kann auch verwendet werden, um die Sensor-Leistung aufzutragen und zu verifizieren, dass der Sensor für die Position der Drosselklappenplatte 19 korrekt arbeitet.
Federkraft der Rückholfeder: Die Feder, die die Drosselklappe aus einer mehr geöffneten Position oder einer mehr geschlossenen Position in ihre Grundposition zurückholt, kann auf ihre Federkraft überprüft werden. Die Federkraft kann auf Grund von Variationen in der Herstellung, oder auf Grund von lang dauerndem Einsatz der Feder variieren. Ein Test auf Federkraft kann durchgeführt werden, indem die Drosselklappenplatte in eine gegebene Position bewegt wird, und dabei die Motorkraft ermittelt wird, die erforderlich ist, um sie dort zu halten. Erfindungsgemäß wird die Drosselklappenplatte in mindestens eine bekannte Position gebracht und mit Hilfe des Drosselklappen-Positions-Sensors 19 erfasst, und es wird die Kraut gemessen, die erforderlich ist um sie dort zu halten. Die Kraft wird mit Hilfe mindestens einer der Größen aus Motor-Strom oder Motor-Spannung, mit Hilfe der Elektronik im Mikrocontroller 13 gemessen. Wenn der Strom, die Span nung oder die Kraft außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen, kann ein Fehler-Zustand angezeigt werden. Zum Beispiel würde eine gebrochene Feder fast Null Kraft erfordern, um eine gegebene Position der Drosselklappenplatte einzuhalten. Ein Alarm oder eine Fehlermeldung kann dann ausgegeben werden.
Hoher Druck an der Drosselklappe: Wenn die Drosselklappe den Luftstrom nicht steuert, kann sie für Zwecke der Diagnose positioniert werden. Wenn der Druck oberhalb der Drosselklappe (nahe bei Atmosphären-Druck) sehr nahe beim Druck unterhalb der Drosselklappe liegt (Druck am Einlasskrümmer), haben die Drosselklappe und die Drosselklappenplatte keinen signifikanten Einfluss auf die Größe des Luftstroms. Unter diesen Umständen liegt wenig Druckabfall an der Drosselklappe vor, und es wäre genauer, von einem geringen Druckabfall an der Drosselklappe zu sprechen als von einem hohen Druck am Einlasskrümmer. Ein geringer Druckabfall kann in verschiedenen Betriebszuständen bestehen, einschließlich sehr hohen Geschwindigkeiten und sehr geringen Geschwindigkeiten.
Wenn die Geschwindigkeit des Motors nahe bei null liegt, ist der Druckabfall an der Drosselklappe sehr gering, nahe bei Null, dann kann die mit Motor betriebene Drosselklappe kann für Zwecke der Diagnose verwendet werden. Zum Beispiel kann während der Beschleunigung aus einem Stopp heraus die Geschwindigkeit der Maschine relativ gering sein und der Winkel der Drosselklappe kann so sein, dass der Druck am Einlasskrümmer sehr nahe beim Atmosphären-Druck liegt, mit einem sehr geringen Druckabfall an der Drosselklappe. Wenn die Maschine und die Drosselklappe in weit geöffnetem Betriebszustand sind, kann der Druckabfall an der Drosselklappe auch nahe bei Null sein, und die Drosselklappe ist für diagnostische Zwecke verfügbar. 8 zeigt die Leistung der Drosselklappe, wobei der Winkel der Drosselklappe (Position der Drosselklappenplatte) aufgetragen ist gegenüber dem Massefluss der Luft. Die Leistung ist aufgetragen für eine Anzahl von Motor- Drehzahlen von 1000 Umdrehungen pro Minute (UPM) bis 6000 Umdrehungen pro Minute (UPM). In einer Ausführung ist der Bereich rechts von der Diagonalen die Leistungs-Region mit geringem Druckabfall oder hohem Druck am Einlasskrümmer, in dem die Drosselklappe für mindestens einige diagnostische Tests verfügbar ist, die keinen negativen Einfluss auf die Leistung der Drosselklappe haben. In anderen Worten kann das diagnostische System Tests durchführen, die keinen negativen Einfluss auf den Fluss der Luft oder den Druckabfall haben, die aber die Position der Drosselklappenplatte in einer Art und Weise ändern können, die nicht der Leistung der Drosselklappe oder des Motors entgegenarbeitet.
Überprüfung des Motor-Widerstands: Eine weitere Ausführung der Methode ist eine Überprüfung auf einen vollen oder teilweisen Kurzschluss im Motor der Drosselklappe, der die Leistung bei der Positionierung der Drosselklappe verringern kann. Der Widerstand des Motors kann Offline getestet werden, um zu überprüfen, ob er innerhalb eines gewünschten Bereichs liegt, und eine Temperatur-Kompensation kann durchgeführt werden, um die Gültigkeit des Tests sicherzustellen. Elektronische Schaltkreise innerhalb des Mikrocontrollers 13 können diesen Test durchführen. In einer Ausführung der Methode wird eine vorgegebene, gemessene Spannung an die Spule des Motors angelegt. Die Spannung liegt bevorzugt im Bereich von Millivolt, so dass sich die Drosselklappe nicht bewegt und die Spule sich nicht aufheizt. Es erfolgt die Messung des Stroms, der aus dem Anlegen der Spannung resultiert, und daraufhin wird der Widerstand der Kombination aus Motor, zuführenden Leitungen und der Treiberelektronik bestimmt. Der berechnete Widerstand wird dann mit einem gewünschten minimalen und maximalen Wert für den Widerstand verglichen. Wenn der gemessene Wert größer ist als der maximale Wert oder kleiner ist als der minimale Wert, wird ein Fehler-Zustand angezeigt und es wird gibt ein Signal ausgegeben, das den Fehler-Zustand beschreibt. Es können Algorithmen zur Temperatur-Kompensation verwendet werden, um den minimalen oder maximalen Wert einzustellen, wenn die Drosselklappe oder der Drosselklappen-Motor einen Temperatur-Sensor besitzt und die Temperatur der Drosselklappen Elektronik mitgeteilt werden kann. Eine andere Ausführung treibt die Drosselklappe gegen einen Stopp, so dass die angelegte Spannung nahe bei der vollen Spannung ist. Dabei wird eine größere Spannung verwendet und möglicherweise eine genauere Messungen erreicht.
H-Brücken Enable (Aktivierung): Der H-Brücken Enable Test wird durchgeführt, um festzustellen, ob die Drosselklappenplatte sich bewegt, wenn die Elektronik elektronisch deaktiviert oder getrennt ist. Ein komplementärer Tests wird dann beim Aktivieren oder Verbinden der Elektronik durchgeführt, um zu sehen, ob die Drosselklappenplatte sich bewegt. In einem Schritt des Tests wird der Drosselklappen-Motor-Antrieb getrennt. Ein zweiter Schritt weist den H-Treiber 14 an, eine volle Öffnungs- oder Schließ-Spannung anzulegen. Natürlich sollte keine Bewegung möglich sein, da der Motorantrieb vorher elektronisch getrennt worden ist. Die Spannung des Sensors für die Drosselklappenposition 19 wird dann mit einer vorgegebenen Grundposition verglichen. Wenn eine signifikante Differenz vorliegt, wird ein Fehler angezeigt, eine Fehlermeldung oder eine Warnung kann ausgegeben werden.
9 zeigt eine Methode zur Diagnose einer elektronischen Drosselklappe, während die Drosselklappe Offline ist. Der erste Schritt 91 der Methode besteht darin, ein Antriebsstrang-Steuerungs-Modul für ein Motorfahrzeug zur Verfügung zu stellen. Im zweiten Schritt 92 wird eine elektronische Drosselklappe mit de m Antriebsstrang-Steuerungs-Modul verbunden. Der nächste Schritt 93 ist es, zu warten bis die elektronische Drosselklappe Offline ist, damit diagnostische Tests durchgeführt werden können. Wenn die elektronische Drosselklappe Offline ist, wird in Schritt 94 die elektronische Drosselklappe auf mindestens einen Leistungsparameter hin getestet. Die Methode vergleicht dann in Schritt 95 das Ergebnis des Tests mit mindestens einem Standardwert der Leistung, zum Beispiel einer erwarteten Zeit oder Kraft, um die Aufgabe durchzuführen. Die Methode gibt dann in Schritt 96 das Ergebnis des mindestens einen Tests aus.
Es gibt andere Zeitabschnitte, in denen es gewünscht wird, diagnostische Tests durchzuführen. Diese Zeitabschnitte betreffen Testperioden während des Herstellungsprozesses, auch bekannt als Endabnahmetest, den Test durch einen Service-Techniker und ganz allgemein das Testen, das zu einer beliebigen Zeit ausgeführt wird, wenn das Antriebsstrang-Steuerungs-Modul oder die elektronische Drosselklappen-Steuerung eingeschaltet sind, aber nicht die Leistung des Motors gesteuert wird, einschließlich der On-Bord-Diagnose-Vorgänge. Diese Zeit-Perioden können von einem Techniker eingegeben werden der Zugang hat und der die Eingabemöglichkeit zum Antriebsstrang-Steuerungs-Modul hat, wie zum Beispiel durch Eingabe eines Codes, der die Leistung des Motors während des Testens oder der diagnostischen Prozeduren abschaltet.
In anderen Zeit-Perioden kann ein intelligentes Antriebsstrang-Steuerungs-Modul Offline-Diagnose durchführen, wenn der Schlüssel des Motors oder des Fahrzeugs in Off-Position ist, indem nur das Modul zum Testen und für die Diagnose eingeschaltet wird. Dies kann erreicht werden, indem die Spannungsversorgung des Antriebsstrang-Steuerungs-Moduls so ausgelegt wird, dass das Modul für eine erweiterte Zeit-Periode nach dem Ausschalten des Schlüssel s (Key off) noch eingeschaltet und mit Spannung versorgt bleibt. Dies kann durch einen Zeitschalter erreicht werden, oder indem einfach Spannung zu allen Zeiten für die gewünschten Komponenten zur Verfügung steht, sogar nach Key off (Abschalten mit Hilfe des Schlüssels). Die Sicherheit kann gewährleistet werden, indem die Diagnose nur für ein Modul zu einer Zeit aktiviert wird, oder durch eine andere Konstruktion, die sicherstellt, dass nur die Diagnose und kein Betrieb während dieser Zeit-Perioden möglich ist. Zum Beispiel kann dies so erreicht werden, dass die Startfunkti on nicht möglich ist ohne ein vollständiges Einschalten mit dem Schlüssel (Key On).
Verschiedene Ausführungen der Erfindung sind hier beschrieben und illustriert. Allerdings sind die Beschreibung und Illustrationen lediglich in Form von Beispielen gegeben. Andere Ausführungen der Auslegung sind innerhalb des Geltungsumfangs dieser Erfindung möglich, und diese sind für Fachleute zur Verfügung. Daher ist die Erfindung nicht auf spezifische Details, repräsentative Ausführungen und die illustrierten Beispiele in dieser Beschreibung beschränkt. Dementsprechend ist die Erfindung nicht eingeschränkt, außer durch die begleitenden Patentansprüche und ihre Äquivalente.

Claims

Eine Methode, um Offline eine elektronische Drosselklappe (20) zu diagnostizieren, die mit einem Antriebsstrang-Steuerungs-Modul (11) einer Brennkraftmaschine mit interner Verbrennung verbunden ist, weist folgende Verfahrensschritte auf: – Warten auf einen Zeitabschnitt, in dem die elektronische Drosselklappe (20) Offline ist; – Testen der elektronischen Drosselklappe (20) auf mindestens einen Leistungs-Parameter der elektronischen Drosselklappe (20) hin; und – Ausgabe von mindestens einem Ergebnis dieses Tests.
Die Methode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin aufweist: – Auslesen eines Leistungs-Indikators mittels eines Sensors (19, 26), der operativ mit der elektronischen Drosselklappe (20) verbunden ist.
Die Me thode nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie die weiterhin aufweist: – Vergleichen eines Leistungs-Indikators, der mittels eines mit der elektronischen Drosselklappe (20) operativ verbundenen Sensors (19, 26) erfasst wurde, mit einem Standardwert.
Ein Diagnosesystem für eine elektronische Drosselklappe (20), dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: – eine elektronische Drosselklappe (20) für eine einer Brennkraftmeschine mit interner Verbrennung; – ein Antriebsstrang-Steuerungs-Modul (11), das mit der elektronischen Drosselklappe (20) operativ verbunden ist, wobei das Antriebsstrang-Steuerungs-Modul (11) weiterhin einen Speicher mit einem Software-Programm zur Ausführung von diagnostischen Tests an der elektronischen Drosselklappe (20) aufweist; – mindestens einen Sensor (19, 26) zum Erfassen eines Parameters der elektronischen Drosselklappe (20), wobei das Antriebsstrang-Steuerungs-Modul (11) mindestens einen Test für den mindestens einen Parameter der elektronischen Drosselklappe (20) durchführt, wenn die Drosselklappe (20) Offline ist; und – ein Mittel zur Ausgabe (15) von mindestens einem Ergebnis des Tests.
Das Diagnosesystem für eine elektronische Drosselklappe (20) nach Paten Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (20) während mindestens einem der folgenden Zeitabschnitte Offline ist: einer Produktionsperiode, einer Periode mit Leistungs-Abschaltung, einer Periode mit geringerem Druck-Abfall an der Drosselklappe (20), und einer Periode, wenn der Motor ausgeschaltet ist.
Das Diagnosesystem für eine elektronische Drosselklappe (20) nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist: – einen Speicher mit einem Software-Programm zur Durchführung von mindestens einem Test, wobei der Speicher operativ mit mindestens einem der folgenden Teile verbunden ist: Antriebsstrang-Steuerungs-Modul (11) und einem diagnostischen Werkzeug eines Seivicetechnikers für das Antriebsstrang-Steuerungs-Modul (11).
Das Diagnosesystem für eine elektronische Drosselklappe (20) nach einem der Patentansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Test ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: – einem Positions-Test im offenen Wirkungskreis, – einem Schritt-Antwort-Test für die Drosselklappe (20), – einem Wiederholbarkeits-Test für die Stopp-Position, – einem Test auf Einhaltung des Stopps, – einem Test auf Schwankungen der Position, – einem Stromerfassungs-Test, – einem H-Brücken (14) Aktivierungs-Test, – einem Test der Hysterese, – einem Test auf Strom-Limit, – einem Test des Motor-Widerstands, – einem Bewegungs-Test (Sweep Test), – einem Test auf den Bewegungs-Bereich, – einem Feder/Motorkrafttest, – einem Test auf Positions-Schwankung, – einem Test auf hohe Reibung, – einem Tests auf Eisbildung, – einem Test auf Festhängen der Drosselklappe (20), und – einem Test auf das Zeitverhalten für die Rückbewegung der Drosselklappe (20).