DE4126365C2

DE4126365C2 - Verfahren zur Leerlauferkennung bei einer Lastverstelleinrichtung einer drosselklappengeregelten Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4126365C2
Application number: DE19914126365
Authority: DE
Inventors: Erwin Schneider; Frank Goehring
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2011-08-10
Also published as: DE4126365A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leerlauferkennung bei einer Lastverstelleinrichtung einer drosselklappengeregelten Brennkraftmaschine, deren Drosselklappe in Abregelrichtung vorgespannt ist, und bei der ein fahrpedalseitig in Volla strichtung ansteuerbares, in Abregelrichtung gegen einen Leerlaufanschlag in eine Stellung LL_min vorspannbares Stell element in Aufregelrichtung in den Bewegungsweg eines Stell elementes für die Drosselklappe eingreift, bei der weiterhin ein mittels eines elektromotorischen Stellantriebes ansteuerbares, in Abregelrichtung vorgespanntes Stellelement in Aufregelrich tung in den Bewegungsweg des Stellelementes für die Drossel klappe eingreift und ein erstes Potentiometer die Stellung der Drosselklappe und ein zweites Potentiometer die Stellung des stellantriebseitigen Stellelementes erfaßt.

Bei einer vorbeschriebenen Lastverstelleinrichtung, die dem Zweck dient, fahrpedalunabhängig über den elektromotorischen Stellantrieb die Drosselklappe im Leerlauf zu regeln und/oder im Teillast-/Vollastbereich der Brennkraftmaschine eine Geschwin digkeitsregelung zu ermöglichen, sind zur Realisierung der Regelung folgende Signale zu erfassen:

1. Erkennung des Fahrerwunsches "Leerlauf",
2. Lage Istwert des elektromotorischen Stellantriebes für den Lageregelkreis,
3. die Drosselklappenposition für die Einspritzelektronik.

Bisher wurden diese Funktionen durch einen Leerlaufkontakt auf einem als Seilscheibe ausgebildeten, fahrpedalseitigen Stellelement, sowie ein erstes Potentiometer auf der Antriebswelle des elektromotorischen Stellantriebes und ein zweites Potentiometer auf dem als Drosselklappenwelle ausgebildeten, drosselklappenseitigen Stellelement realisiert, wobei die Schleiferbahnen bei der Potentiometer sich auf einer gemeinsamen Trägerplatte befanden, die fest mit dem Drosselklappengehäuse verbunden war. Die Schleifer wurden vom elektromotorischen Stellantrieb bzw. der Drosselklappe relativ zu den Schlei ferbahnen bewegt.

Die DE 40 00 125 A1 offenbart ein Verfahren zur Leerlauferkennung bei einer Lastverstelleinrichtung, bei welchem zur Erkennung des Fahrerwunsches "Leerlauf" dem Fahrpedal ein separater Leerlaufkontakt zugeordnet ist.

Gemäß DE 34 28 879 A1 ist eine selbstjustierende Einrichtung zur Meßwerter fassung in Kraftfahrzeugen bekannt, bei welcher in wenigstens einem Grenzbe reich des Abgriffs eines Potentiometers der Grenzwert dem gemessenen Wert nachführbar ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Leerlauferken nung bei der beschriebenen Lastverstelleinrichtung anzugeben, das ohne einen separaten Leerlaufkontakt den Fahrerwunsch "Leerlauf" erkennen kann, womit Baukosten durch Wegfall des Kontaktes und von Leitungen eingespart werden können.

Eine erste Lösung sieht vor, daß bei den beiden, lineare Kennlinien aufweisen den Potentiometern ein fest vorgegebenes Verhältnis zwischen den Kennlinien bestimmt und, indem deren Steigungsunterschied und Offset ermittelt wird, das sich im Betrieb ergebende reale Kennlinienverhältnis festgestellt und mit dem fest vorgegebenen Kennlinienverhältnis verglichen wird und bei Übereinstim mung beider Kennlinienverhältnisse auf Leerlauf erkannt wird.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß keine weiteren Maßnahmen zur Erkennung des Leerlaufwunsches erforderlich sind, wenn es gelänge, die Kennlinien der Schleifer deckungsgleich zu machen. Bei einem mit vertretbaren Aufwand herstellbaren Potentiometer sind die Kennlinien der Schleifer aber nicht deckungsgleich. Geht man davon aus, daß die beiden Kennlinien linear sind, kann man beispielsweise Steigungsunterschied und Offset der Kennlinien als Basis für deren Vergleich ermitteln. Dies geschieht beispielsweise durch Erfassung der Schleiferspannungen der Schleifer für den elektromotorischen Stellantrieb und der Drosselklappe bei den Drosselklappenwinkeln LL_min und LL_max. Damit ist ein fest vorgegebenes Verhältnis zwischen den Kennlinien bekannt. Weichen die Spannungswerte von diesem Verhältnis ab, hat der Fah rer das Fahrpedal betätigt. Die Grundadaption dieser Werte kann bei der Fahr zeugproduktion, zum Beispiel am Bandende vorgenommen werden, indem bei nicht betätigtem Fahrpedal das elektromotorisch antreibbare Stellelement in LL_min- und LL_max Stellung positioniert wird und die in diesen Stellungen ermit telten Eckpunkte der Kennlinien in einen nicht flüchtigen Speicher eines Reglers abgelegt werden. Um ein Driften der Potentiometerkennlinien über die Lebensdauer berücksichtigen zu können, kann des weiteren der Adaptionsvor gang bei jedem Fahrzeugstart wiederholt werden. Bei entsprechenden Abwei chungen müssen dann die gespeicherten Eckpunkte korrigiert werden. Dies darf nur dann geschehen, wenn sichergestellt ist, daß das Fahrpedal während des Adaptionsvorganges nicht betätigt wird. Ob das Fahrpedal betätigt ist, läßt sich am Verlauf der Spannung des Schleifers für das drosselklappenseitige Stellelement erkennen. Bei betätigtem Fahrpedal wird sich diese Spannung über einen Teilbereich des Winkels zwischen LL_min und LL_max nicht verändern, wenn das Fahrpedal nur wenig betätigt ist, oder die Spannung wird über dem gespeicherten Schleiferwert der Drosselklappe in der Drosselklappenstellung LL_max liegen und sich über den gesamten Bereich zwischen LL_min und LL_max nicht ändern.

Die beschriebene, besonders einfache Lösung, ist mit gewissen Ungenauigkei ten verbunden, dies insbesondere deshalb, weil die Kennlinien, auch wenn sie als linear bezeichnet werden, eine gewisse Abweichung von der Linearität auf weisen. Eine zweite, aufwendigere Lösung ,die zu genaueren Ergebnissen kommt, sieht vor, daß bei einer Lastverstelleinrichtung der beschriebenen Art beide Potentiometer für je zwei Punkte auf gleiche Steigung eingestellt werden, die Spannungshübe beider Potentiometer erfaßt werden und auf Leerlauf erkannt wird, wenn bei einem bestimmten Spannungshub des einen Potentio meters am anderen Potentiometer ein Spannungshub auftritt, der aufgrund der Mikrolinearitätseigenschaften des Potentiometers vorgegeben ist.

Voraussetzung für dieses Verfahren ist damit, daß beide Potentiometer durch Abgleich von je zwei Punkten auf gleiche Steigung getrimmt werden. Vergleicht man die Absolutwerte der Schleiferspannungen der beiden Potentiometer mit einander, so kann ein Abheben des drosselklappenseitigen Stellelements vom stellantriebseitigen Stellelement erst sicher erkannt werden, wenn die Differenz der beiden Schleiferspannungen größer wird als die Summe der beiden maxi mal möglichen Abweichungen von der durch die Trimmpunkte vorgegebenen idealen Gerade. Hieraus resultiert jedoch eine relativ große Schalthysterese. Wertet man zusätzlich die Gradienten der beiden Schleiferspannungsverläufe aus, so läßt sich die Schalthysterese auf ein Minimum bis zur Auflösungs grenze der Meßkette reduzieren. Erfährt bei nicht betätigtem Fahrpedal zum Beispiel der Schleifer eines Potentiometers einen definierten Spannungshub, so kann am Schleifer des anderen Potentiometers nur ein so großer Span nungshub auftreten, wie er aufgrund der Mikrolinearitätseigenschaften der Potentiometer vorgegeben ist. Ist dieser Spannungshub größer, so muß die Drosselklappe vom Fahrpedal mitgenommen worden sein. Eine irrtümliche Leerlauferkennung, die nur auftreten kann, wenn das drosselklappenseitige Stellelement durch Betätigung über das Fahrpedal in geringem Abstand parallel zum stellantriebseitigen Stellelement bewegt wird, korrigiert sich selbst. So liegt die Drehzahl der Brennkraftmaschine in diesem Fall oberhalb der Leerlaufsoll drehzahl. Bei erkanntem Leerlauf wird ein Leerlaufregler entgegenwirken und den elektromotorischen Stellantrieb in Schließrichtung bewegen. Das über das Fahrpedal festgehaltene, drosselklappenseitige Stellelement kann dem stellan triebseitigen Stellelement nicht folgen, was durch den Gradientenvergleich unmittelbar erkannt wird.

In der Darstellung der Figuren sind beide erfindungsgemäßen Lösungen beispielsweise dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der prinzipiel len Wirkungsweise der Lastverstelleinrichtung,

Fig. 2 für die erste Lösung in einem Diagramm die Abhängig keit der normierten Schleiferspannung in Abhängigkeit vom Drosselklappenwinkel für beide Potentiometer und

Fig. 3 für die zweite Lösung eine entsprechende Darstellung wie Fig. 2, jedoch nur für einen Teilbereich des Leerlaufbereiches.

Fig. 1 bezieht sich auf den Fall der elektromotorischen Regelung der Drosselklappe im Leerlaufbereich der Brennkraftma schine. In dieser Figur bezeichnet die Ziffer 1 eine Lastver stelleinrichtung, die extern über ein Fahrpedal 2 und eine Elektronik 3 ansteuerbar ist. Die Lastverstelleinrichtung 1 beinhaltet die Drosselklappe 4, die über ein drosselklappensei tiges Stellelement 5 verstellbar ist. Eine Zugfeder 6 greift an dem drosselklappenseitigen Stellelement 5 und einem stationären Bauteil der Lastverstelleinrichtung 1 an und spannt das drossel klappenseitige Stellelement 5 in Leerlaufrichtung vor. Die Drosselklappe 4 ist elektromotorisch zwischen einer minimalen Leerlaufstellung LL_min und einer maximalen Leerlaufstellung LL_max regelbar.

Das Fahrpedal 2 wirkt über einen Bowdenzug 7 mit einem fahr pedalseitigen Stellelement 8 zusammen, das mittels des Fahr pedals 2 zwischen einem Anschlag LL_min und einem Anschlag VL beweglich ist. Zwei Zugfedern 9a und 9b greifen am fahrpedalsei tigen Stellelement 8 und einem stationären Bauteil der Lastver stelleinrichtung 1 an und spannen das fahrpedalseitige Stell element 8 in Leerlaufrichtung gegen den Anschlag LL_min vor. Die Federn 9a und 9b sind dabei so ausgelegt, daß sie redundante Auswirkungen auf den Rückstellantrieb besitzen und jeder einzelne von ihnen in der Lage ist, die Kräfte aufzubringen, um das fahrpedalseitige Stellelement 8, selbst bei Berücksichtigung der auf dieses einwirkenden System immanenten Kräfte, in dessen LL-Stellung zu überführen.

Das fahrpedalseitige Stellelement 8 greift in Aufregelrichtung in den Bewegungsweg des drosselklappenseitigen Stellelementes 5 ein. Unabhängig hiervon greift ein stellantriebseitiges Stell element 11 in Aufregelrichtung in den Bewegungsweg des drossel klappenseitigen Stellelementes 5 ein. Das stellantriebseitige Stellelement 11 ist mittels eines elektromotorischen Stell antriebes 12 im Leerlaufbereich bewegbar. Eine Zugfeder 14 greift am stellantriebseitigen Stellelement 11 und einem stationären Bauteil der Lastverstelleinrichtung 1 an und spannt das stellantriebseitige Stellelement 11 in Abregelrichtung vor. Eine Notlauffeder 15 wirkt entgegen der Kraft der Feder 14 über einen Stößel 16 auf das Stellelement 11, wobei der Stellweg der Feder 15 in der Stellung LL_Not durch eine stationäre Hülse 17 begrenzt wird.

Die insoweit beschriebene Lastverstelleinrichtung wird im Leerlaufregelbereich über den elektromotorischen Stellantrieb 12 angesteuert und im Teillast- sowie Vollastbereich über das Fahrpedal 2. Im Leerlaufbetrieb - bei nicht betätigtem Fahrpedal 2 - nimmt das fahrpedalseitige Stellelement 8 die gezeigte Anschlagsposition LL_min ein, während die Drosselklappe 4 sich in Abhängigkeit von der Ansteuerung über den elektromotorischen Stellantrieb 12, der seinerseits von der Elektronik 3 angesteu ert wird, in einem Arbeitspunkt befindet, der im Beispiel nach der Fig. 1 etwa in der Mitte zwischen den Betriebsstellungen LL_min und LL_max liegt. Dieser Arbeitspunkt kann selbstverständlich variieren, er hängt ab von den Verbrauchern (beispielsweise Heckscheibenheizung, Klimaanlage), die von der Brennkraftmaschi ne versorgt werden müssen und damit eine bestimmte, veränder liche Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine bedingen.

Überwacht wird die Position des stellantriebseitigen Stell elementes 11 mittels eines diesem zugeordneten Potentiometers 13. Die Überwachung der Position des drosselklappenseitigen Stellelementes 5 erfolgt durch ein diesem zugeordnetes Potentio meter 18.

Statt der Zuordnung eines Leerlaufkontaktes zum fahrpedalseiti gen Stellelement 8, um so den Fahrerwunsch "Leerlauf" darstellen zu können, erfolgt gemäß der Erfindung die Erkennung des Fahrerwunsches "Leerlauf" durch Abgleich der beiden Potentiome ter 13 und 18.

Das Diagramm gemäß Fig. 2 veranschaulicht für die erste vorbeschriebene Lösung die normierten Schleiferspannungen U_s/U_o in Abhängigkeit vom Drosselklappenwinkel. Die obere Linie betrifft den Schleifer des das stellantriebseitige Stellelement 11 überwachenden Potentiometers 13, während die untere Linie den Schleifer des das drosselklappenseitige Stellelement 5 über wachenden Potentiometers 18 betrifft. Die Potentiometer weisen eine solche Charakteristik auf, daß deren gezeigte Kennlinien linear sind, allerdings nicht deckungsgleich. Durch Ermittlung der Punkte A_min und A_max sowie DK_min und DK_max in den Betriebspunkten LL_min bzw. LL_max lassen sich Steigungsunterschied und Offset der beiden Kennlinien ermitteln. Damit ist ein fest vorgegebenes Verhältnis zwischen den Kennlinien bekannt. Ist dieses Kenn linienverhältnis im Betrieb der Brennkraftmaschine erfüllt, wird dies im Sinne des Fahrerwunsches "Leerlauf" erkannt, weichen die Spannungswerte von dem Verhältnis ab, hat der Fahrer das Fahrpedal 2 betätigt. Die Grundadaption dieser Werte erfolgt zweckmäßig bei der Fahrzeugproduktion, der Adaptionsvorgang kann beispielsweise bei jedem Fahrzeugstart wiederholt werden und in einem nicht flüchtigen Speicher der Elektronik 3 abgelegt werden.

Fig. 3 verdeutlicht die genauere Auswertung der Potentiometer kennlinien, wiederum dargestellt als Abhängigkeit der normierten Schleiferspannungen U_s/U_o vom Drosselklappenwinkel, allerdings für nicht lineare Kennlinien, wie es durch die zweite erfin dungsgemäße Lösung zum Ausdruck gebracht ist. Dort zeigen bzw. bedeuten:

A Kennlinie des dem Antrieb zugeordneten Potentio meters 13
B Kennlinie des der Drosselklappe zugeordneten Potentiometers 18
I obere Grenzkurve
II untere Grenzkurve
a1 max. Linearitätsabweichung des Potentiometers 13
a2 max. Linearitätsabweichung des Potentiometers 18
dx1 Spannungshub des Potentiometers 13
dx2 Spannungshub des Potentiometers 18.

Beide Potentiometer 13 und 18 werden bei deren Herstellung durch Abgleich von je zwei Punkten auf gleiche Steigung getrimmt (Trimmpunkte 1, 2). Vergleicht man die Absolutwerte der Schlei ferspannungen der beiden Potentiometer miteinander, so kann ein Abheben des drosselklappenseitigen Stellelementes 5 vom stell antriebseitigen Stellelement 11 sicher erkannt werden, wenn die Differenz der beiden Schleiferspannungen größer wird als die Summe der beiden maximal möglichen Abweichungen a1 und a2 von der durch die Trimmpunkte 1 und 2 vorgegebenen idealen Geraden. Zusätzlich werden die Gradienten der beiden Schleiferspannungs verläufe ausgewertet. Erfährt zum Beispiel der Schleifer des Potentiometers 18 einen definierten Spannungshub dx2, so kann am Schleifer des Potentiometers 13 aufgrund der Mikrolinearitäts eigenschaften der beiden Potentiometer maximal ein Spannungshub von dx1 auftreten. Ist er größer, so muß das drosselklappensei tige Stellelement 5 vom fahrpedalseitigen Stellelement 7 mitgenommen worden sein.

Claims

1. Verfahren zur Leerlauferkennung bei einer Lastver stelleinrichtung einer drosselklappengeregelten Brennkraftmaschine, deren Drosselklappe in Abregel richtung vorgespannt ist und bei der ein fahrpedal seitig in Vollastrichtung ansteuerbares, in Abregel richtung gegen einen Leerlaufanschlag in eine Stel lung LL_min vorspannbares Stellelement in Aufregel richtung in den Bewegungsweg eines Stellelementes für die Drosselklappe eingreift, bei der weiterhin ein mittels eines elektromotorischen Stellantriebes ansteuerbares, in Abregelrichtung vorgespanntes Stel lelement in Aufregelrichtung in den Bewegungsweg des Stellelementes für die Drosselklappe eingreift und ein erstes Potentiometer die Stellung der Drossel klappe und ein zweites Potentiometer die Stellung des stellantriebsseitigen Stellelementes erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß bei den beiden, lineare Kennli nien aufweisenden Potentiometern (13, 18) ein fest vorgegebenes Verhältnis zwischen den Kennlinien bestimmt und, indem deren Steigungsunterschied und Offset ermittelt wird, das sich im Betrieb ergebende reale Kennlinienverhältnis festgestellt und mit dem fest vorgegebenen Kennlinienverhältnis verglichen wird und bei Übereinstimmung beider Kennlinienver hältnisse auf Leerlauf erkannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Verhältnisses zwischen den Kennlinien vorgenommen wird, indem bei nicht betätig tem Fahrpedal (2) das elektromotorisch antreibbare Stellelement (11) in LL_min- und L_max-Stellung posi tioniert wird und die in diesen Stellungen ermittel ten Eckpunkte (A_min, DK_min; A_max, DK_max) der Kennli nien in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt wer den.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Adaptionsvorgang bei Ende der Fahrzeugproduk tion erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Adaptionsvorgang bei jedem Fahr zeugstart wiederholt wird, und bei Abweichungen die gespeicherten Eckpunkte (A_min, DK_min; A_max, DK_max) korrigiert werden.

5. Verfahren zur Leerlauferkennung bei einer Lastver stelleinrichtung einer drosselklappengeregelten Brennkraftmaschine, deren Drosselklappe in Abregel richtung vorgespannt ist und bei der ein fahrpedalsei tig in Vollastrichtung ansteuerbares, in Abregelrich tung gegen einen Leerlaufanschlag in eine Stellung LL_min vorspannbares Stellelement in Aufregelrichtung in den Bewegungsweg eines Stellelementes für die Drosselklappe eingreift, bei der weiterhin ein mit tels eines elektromotorischen Stellantriebes ansteu erbares, in Abregelrichtung vorgespanntes Stellele ment in Aufregelrichtung in den Bewegungsweg des Stellelementes für die Drosselklappe eingreift und ein erstes Potentiometer die Stellung der Drossel klappe und ein zweites Potentiometer die Stellung des stellantriebseitigen Stellelementes erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß beide Potentiometer (13, 18) für je zwei Punkte auf gleiche Steigung eingestellt wer den, die Spannungshübe beider Potentiometer (13, 18) erfaßt werden und auf Leerlauf erkannt wird, wenn bei einem bestimmten Spannungshub des einen Potentiometers (18) am anderen Potentiometer (13) ein Spannungshub auftritt, der aufgrund der Mikrolinearitätseigenschaften des Potentiometers vorgegeben ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungshub des ersten drosselklappenseiti gen Potentiometers (18) am zweiten stellantriebssei tigen Potentiometer (13) einen Spannungshub erzeugt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß vor der Feststellung der an den Poten tiometern auftretenden Spannungshübe, die Absolut werte der Schleiferspannungen der beiden Potentiome ter (13, 18) miteinander verglichen werden, ob die Differenz der beiden Schleiferspannungen größer ist als die Summe der beiden maximal möglichen Abweichun gen von der durch die Abgleichpunkte vorgegebenen idealen Geraden.