DE4218541A1 - System zur Ansteuerung eines Stellelements in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein System zur Ansteuerung eines Stell­ elements in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Ein solches System zur Ansteuerung eines Stellelements in einem Kraftfahrzeug ist aus der DE 37 43 309 A1 bekannt. Dort werden ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erkennung und Lockerung verklemm­ ter Stellelemente beschrieben. Wenn ein Klemmen eines Stellelements erkannt wird, wird das Stellelement zu einer periodisch rüttelnden Bewegung veranlaßt, um den mechanischen Widerstand zu überwinden. Dazu wird entweder das Steuersignal in einem bestimmten Zeitraster vergrößert bzw. verkleinert oder die Frequenz des Steuersignals wird soweit reduziert, daß sie in der Nähe der Resonanzfrequenz des Stellelements liegt. Das Klemmen des Stellelements wird beispiels­ weise aus der Abweichung zwischen Soll- und Istwert erkannt.

Aus der DE 33 25 651 C2 ist eine Zeitsteuereinrichtung für eine Kraftstoffeinspritzpumpe bekannt. Bei dieser Einrichtung wird die Einspritzvoreilung entsprechend dem Tastverhältnis eines impulsför­ migen Steuersignals eingestellt. Die Frequenz des Steuersignals wird dabei so gewählt, daß keine Resonanzerscheinungen auftreten. Dazu wird vorab ein Frequenz-Drehzahl-Diagramm aufgestellt, in das die Bereiche eingetragen werden, bei denen Resonanz auftritt. In den resonanzfreien Bereichen dazwischen werden Frequenz-Drehzahl-Kenn­ linien aufgestellt. Aus diesen Kennlinien wird dann während des Betriebs die Frequenz des Steuersignals ausgelesen. Alternativ dazu kann die Frequenz auch rechnerisch während des Betriebs ermittelt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem System der ein­ gangsgenannten Art zur Ansteuerung eines Stellelements in einem Kraftfahrzeug zu verhindern, daß ein Klemmen auftritt und somit eine zuverlässige Funktion des Stellelements über möglichst lange Zeit sicherzustellen. Dieses Ziel soll unter Einsatz von herkömmlichen Stellelementen erreicht werden, ohne daß es dazu baulicher Verände­ rungen an den Stellelementen bedarf. Außerdem soll vermieden werden, daß die zur Lösung der Aufgabe getroffenen Maßnahmen zu einer stö­ renden Verfälschung von Sensorsignalen führen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 und in den Unteran­ sprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß sie nicht erst dann reagiert, wenn es bereits zu einem Klemmen des Stellelements gekommen ist, sondern statt dessen Maßnahmen trifft, die ein Klemmen ganz ver­ hindern oder zumindest zeitlich sehr weit hinausschieben. Dadurch wird über einen großen Zeitraum ein störungsfreier Betrieb des Stellelements ermöglicht. Weiterhin besteht beim erfindungsgemäßen System nicht die Gefahr, daß ein Klemmen des Stellelements nicht erkannt und folglich auch nicht behoben wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch das erfindungsgemäße System eine etwaige Beeinflussung von Sensorsignalen durch das Stellelement zeitlich überwiegend in Betriebsbereiche verlagert wird, in denen sie sich nicht störend auswirkt. Somit besteht eine höhere Freiheit in der Kombination von Sensoren und Stellelementen.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsformen erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild für den Einsatz des erfindungsgemäßen Systems im Zusammenhang mit einer Bypaß-Leerlaufregelung einer Brennkraftmaschine 100,

Fig. 2 zwei Ausschnitte aus dem zeitlichen Verlauf des Ansteuer­ signals uPWM des Stellelements 114, 116, 118,

Fig. 3 ein Flußdiagramm für die Steuerung der Umschaltung zwischen den Frequenzen f1 und f2 und

Fig. 4 ein Beispiel für den Zusammenhang zwischen dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl und der demgemäß über den Schalter 124 ein­ gestellten Frequenz des Ansteuersignals uPWM, mit dem das Stell­ element 114, 116, 118 beaufschlagt wird.

Beschreibung der Ausführungsformen

Der Aufbau und die Funktionsweise der Erfindung werden am Beispiel einer Ansteuerung eines Leerlaufstellers beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild für den Einsatz des erfindungs­ gemäßen Systems im Zusammenhang mit einer Bypaß-Leerlaufregelung einer Brennkraftmaschine 100. Im Ansaugtrakt 102 der Brennkraft­ maschine 100 befinden sich - in Stromrichtung der angesaugten Luft gesehen - der Reihe nach ein Luftmassenmesser 104, ein Sensor 106 zur Erfassung der Temperatur der angesaugten Luft und eine Drossel­ klappe 108 mit einem Sensor 109 zur Erfassung des Drosselklappen­ winkels und einem Leerlaufschalter 110. Eine Bypaß-Leitung 112 führt um die Drosselklappe 108 herum. In der Bypaß-Leitung 112 ist eine Klappe 114 angebracht, die über ein Gestänge 116 durch einen elektrischen Antrieb 118 bewegt werden kann. Die Klappe 114, das Gestänge 116 und der Antrieb 118 bilden zusammen das Stellelement 114, 116, 118.

Der Antrieb 118 wird von einer Steuereinrichtung 120 mit einem Signal uPWM angesteuert. Als Eingangssignale liegen an der Steuer­ einrichtung 120 die folgenden Signale an: Ein Signal α für den Drosselklappenwinkel, das vom Sensor 109 erzeugt wird, ein Signal für den Luftmassenstrom, das vom Luftmassenmesser 104 erzeugt wird, ein Signal n für die Drehzahl der Brennkraftmaschine 100, das von einem an der Brennkraftmaschine 100 angebrachten Drehzahlsensor 122 erzeugt wird und - je nach Stellung eines Schalters 124 - das Aus­ gangssignal f1 eines ersten Oszillators 126 (Schalterstellung S1) oder das Ausgangssignal f2 eines zweiten Oszillators 128 (Schalter­ stellung S2).

Der Schalter 124 wird über eine Steuerleitung 130 von einer Zeit­ steuerung 132 gesteuert. Die Zeitsteuerung 132 erhält als Eingangssignal das vom Leerlaufschalter 110 abgegebene Signal LL und optional, wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet, weitere Eingangssignale. Als weiter Eingangssignale können beispielsweise verwendet werden der Luftmassenstrom , der Drosselklappenwinkel α, die vom Sensor 106 erfaßte Temperatur TA der angesaugten Luft, die Drehzahl n der Brennkraftmaschine 100 und die vom an der Brenn­ kraftmaschine 100 angebrachten Sensor 134 erfaßte Temperatur TKM des Kühlmittels der Brennkraftmaschine 100. Die hier aufgezählten Signa­ le und gegebenenfalls auch weitere können jeweils für sich oder in Kombinationen an der Zeitsteuerung 132 anliegen. Das Signal LL kann auch durch das Ausgangssignal einer Einrichtung 138 zur Erkennung des Leerlaufzustandes aus dem Drosselklappenwinkel α ersetzt wer­ den. Diese Alternative ist gestrichelt gezeichnet.

In einer Variante der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind Steuerleitungen 140 und 142 von der Zeitsteuerung 132 zu den Oszil­ latoren 126 und 128 vorgesehen, über die die Frequenzen f1 und f2 der Oszillatoren 126 und 128 eingestellt werden können.

In einer weiteren Variante ist ein Block 144 zur Beeinflussung von Sensorsignalen vorhanden, der über eine Steuerleitung 146 von der Zeitsteuerung 132 mit Signalen beaufschlagt wird.

Die hier beschriebenen Alternativen bzw. Varianten können entweder für sich oder in unterschiedlichen Kombinationen auftreten.

Die Funktionsweise der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung beruht auf folgendem Prinzip:

Die Steuereinrichtung 120 beaufschlagt den Antrieb 118 mit dem puls­ weitenmodulierten Signal uPWM, durch dessen Tastverhältnis TV die Stellung der Klappe 114 und somit der Luftstrom durch die Bypaß-Lei­ tung 112 festgelegt wird. Die Klappe 114 nimmt die so festgelegte Stellung aber nur im zeitlichen Mittel ein, da das Signal uPWM in der Regel eine oszillierende Bewegung der Klappe 114 bewirkt. Die Amplitude der oszillierenden Bewegung hängt von der Amplitude und Frequenz des Signals uPWM und der Resonanzfrequenz des Stellelements 114, 116, 118 ab. In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird die Amplitude der oszillierenden Bewegung der Klappe 114 über die Fre­ quenz des Signals uPWM festgelegt. In der Regel wird für das Signal uPWM eine Frequenz oberhalb der Resonanzfrequenz des Stellelements 114, 116, 118 gewählt. Je näher die Frequenz des Signals uPWM an der Resonanzfrequenz liegt, desto größer ist in einem derartigen Fall die Schwingungsamplitude der Klappe 114. Dieser Effekt kommt einer­ seits durch das immer stärkere Aufschaukeln der Schwingung in der Nähe der Resonanzfrequenz zustande und andererseits dadurch, daß das Stellelement dem Signal uPWM mit abnehmender Frequenz immer besser folgen kann. Ein ähnliches Verhalten ist bei Frequenzen des Signals uPWM unterhalb der Resonanzfrequenz zu beobachten, allerdings wirken die beiden obengenannten Ursachen dann einander entgegen.

Bei der Auswahl einer optimalen Frequenz des Signals uPWM sind die beiden folgenden Randbedingungen zu beachten:

Schwingt die Klappe 114 mit einer geringen Amplitude oder überhaupt nicht, so kann es z. B. infolge von Verschmutzung zum Klemmen der Klappe 114 und somit zu einer Funktionsbeeinträchtigung kommen. Andererseits führen große Schwingungsamplituden der Klappe 114 zu einer starken Modulation des Luftstromes durch die Bypaß-Leitung 112, was eine störende Beeinflussung von Sensorsignalen (z. B. Luftmassenmesser 104) und einen unruhigen Leerlauf bewirken kann.

Erfindungsgemäß wird dieser Interessenkonflikt dadurch gelöst, daß der Antrieb 118 nicht mit einer festen Frequenz angesteuert wird, sondern zwischen wenigstens zwei verschiedenen Frequenzen f1 und f2 umgeschaltet wird. Dabei wird die erste Frequenz f1 so gewählt, daß keine störende Beeinflussung von Sensorsignalen auftritt und daß es im Normalbetrieb nicht zum Klemmen der Klappe 114 kommt. Bei der Auswahl der zweiten Frequenz f2 spielt der Einfluß auf Sensorsignale nur eine untergeordnete Rolle. f2 wird so festgelegt, daß beim Ansteuern des Antriebs 118 mit einem pulsweitenmodulierten Signal uPWM der Frequenz f2 ein Klemmen der Klappe 114 auch nach langer Betriebszeit unwahrscheinlich ist bzw. eine klemmende Klappe 114 mit hoher Wahrscheinlichkeit wieder gängig gemacht wird.

Der Kern der Erfindung besteht nun darin, den Antrieb 118 in ge­ eigneter Weise mit einem pulsweitenmodulierten Signal uPWM der Fre­ quenz f1 oder f2 anzusteuern. Einen wichtigen Aspekt stellt in die­ sem Zusammenhang auch die Behandlung von Sensorsignalen dar, bei denen die Schwingungen der Klappe 114 Störungen hervorrufen.

Die Erzeugung des pulsweitenmodulierten Signals uPWM erfolgt er­ findungsgemäß durch die Steuereinrichtung 120. Die Steuereinrichtung 120 ermittelt das Tastverhältnis TV des pulsweitenmodulierten Signals uPWM aus den Eingangssignalen α, und n und einem z. B. in einem Kennfeld abgelegten Sollwert n0 für die Leerlaufdrehzahl. Die Frequenz des Signals uPWM hängt davon ab, mit welcher Frequenz die Steuereinrichtung 120 über den Schalter 124 beaufschlagt wird. Be­ findet sich der Schalter 124 in der Stellung S1, so wird die Steuer­ einrichtung 120 mit der vom Oszillator 126 erzeugten Frequenz f1 be­ aufschlagt. In der Stellung S2 des Schalters 124 wird die Steuer­ einrichtung 120 vom Oszillator 128 mit der Frequenz f2 beaufschlagt. Der Schalter 124 wird seinerseits über eine Steuerleitung 130 von der Zeitsteuerung 132 gesteuert. In einer Variante der Erfindung stellt die Zeitsteuerung 132 die Frequenzen f1 und/oder f2 der Oszillatoren 126 und 128 über Steuerleitungen 140 und 142 ein. Bei dieser Variante werden die Frequenzen f1 und/oder f2 in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 100 er­ mittelt. Dazu können beispielsweise die folgenden Betriebsgrößen herangezogen werden: Motorlast - insbesondere Leerlauf, Teillast, Vollast und Schiebebetrieb - Temperatur der Ansaugluft, Temperatur des Kühlmittels, Temperatur der Brennkraftmaschine 100, Drehzahl der Brennkraftmaschine 100 und Funktionszustand des Stellelements 114, 116, 118.

In einer Ausführungsform der Erfindung arbeitet die Zeitsteuerung 132 nach einer fest vorgegebenen Zeitfolge. Dabei veranlaßt sie den Schalter 124 nach Ablauf eines Zeitintervalls t1 von der Stellung S1 in die Stellung S2 umzuschalten. Ist nach dem Umschalten ein Zeit­ intervall t2 verstrichen, so wird ein Zurückschalten in die Stellung S1 veranlaßt. Dieser Vorgang wird fortlaufend wiederholt, so daß die Steuereinrichtung 120 alternierend jeweils für das Zeitintervall t1 mit der Frequenz f1 und für das Zeitintervall t2 mit der Frequenz f2 beaufschlagt wird und entsprechend ein Signal uPWM der Frequenz f1 bzw. f2 ausgibt.

Fig. 2 zeigt für zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung den zeitlichen Verlauf des Signals uPWM, das von der Steuereinrich­ tung 120 an den Antrieb 118 ausgegeben wird. Für das Zeitintervall t1 besitzt das Signal uPWM die Frequenz f1, die beispielsweise 200 Hertz beträgt. Danach besitzt das Signal uPWM für das Zeitintervall t2 die Frequenz f2, die beispielsweise 100 Hertz beträgt. Daran schließt sich wieder ein Zeitintervall t1 mit der Frequenz f1 an usw. Wird das Stellelement 114, 116, 118 oberhalb seiner Resonanz­ frequenz betrieben, so vollführt die Klappe 114 im Zeitintervall t2 jeweils Schwingungen größerer Amplitude als im Zeitintervall t1.

Unmittelbar nach dem Umschalten zwischen den Frequenzen f1 und f2 wird jeweils eine Korrektur des Signals uPWM durchgeführt:

Bei einer ersten Ausführungsform, die ein Signal uPWM gemäß Fig. 2a liefert, wird die erste Stromflußlücke nach dem Umschalten von der Frequenz f1 auf die Frequenz f2 um eine Zeit dt12 verkürzt. Ohne diese Verkürzung besäße der erste Impuls des Signals uPWM nach der Umschaltung der Frequenz den gestrichelt dargestellten Verlauf. Nach dem Umschalten von der Frequenz f2 auf die Frequenz f1 wird die erste Stromflußlücke um eine Zeit t21 verlängert. Auch hier ist der Verlauf des Signals uPWM, der sich ohne diese Maßnahme ergeben wür­ de, gestrichelt dargestellt.

Bei einer zweiten Ausführungsform, die ein Signal uPWM gemäß Fig. 2b liefert, wird die Stromflußdauer in der ersten Periode nach dem Um­ schalten von der Frequenz f1 auf die Frequenz f2 um eine Zeit dt12 verkürzt. Ohne diese Verkürzung besäße das Signal uPWM den ge­ strichelt dargestellten Verlauf. Nach dem Umschalten von der Fre­ quenz f2 auf die Frequenz f1 wird die Stromflußdauer in der ersten Periode um eine Zeit t21 verlängert. Auch hier ist der Verlauf des Signals uPWM, der sich ohne diese Maßnahme ergeben würde, ge­ strichelt dargestellt. Die Zeiten dt12 und dt21 können beispielswei­ se beide 0.75 ms betragen.

Der Grund für die Verkürzung bzw. Verlängerung der Stromflußdauer oder der Stromflußlücke besteht darin, daß sich ohne diese Maßnahme der zeitliche Mittelwert des Stromflusses durch den Antrieb 118 jeweils nach dem Umschalten von f1 auf f2 bzw. von f2 auf f1 ändern würde. Dementsprechend würde sich auch die Mittelposition der Klappe 114 ändern und dabei den Luftstrom durch die Bypaß-Leitung 112 beeinflussen. Die Zeiten dt12 und dt21 werden so gewählt, daß die Mittelposition der Klappe 114 beim Umschalten zwischen den Frequen­ zen f1 und f2 ungefähr gleich bleibt.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Funktions­ weise der Zeitsteuerung 132. An den Start 300 schließt sich ein Schritt 302 an, bei dem der Schalter 124 in die Stellung S1 gebracht wird. Bei dem sich anschließenden Schritt 304 wird abgewartet, bis das Zeitintervall t1 verstrichen ist. Im darauffolgenden Schritt 306 wird ein Umschalten des Schalters 124 in die Stellung S2 veranlaßt. Schließlich folgt ein letzter Schritt 308, bei dem abgewartet wird, bis das Zeitintervall t2 verstrichen ist. An den Schritt 306 schließt sich der Schritt 302 an.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die in den Fig. 2 und 3 dargestellte starre Zeitfolge, gemäß der zwischen den Frequenzen f1 und f2 des Signals uPWM umgeschaltet wird, abhängig vom zeitlichen Verlauf der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 100 oder anderer Be­ triebsparameter durchbrochen werden. Liegt die Drehzahl n außerhalb eines Bereichs nLL um den Sollwert n0 der Leerlaufdrehzahl, so wird bei dieser Ausführungsform f2 als Frequenz für das Signal uPWM ge­ wählt. Innerhalb des Drehzahlbereichs nLL läuft die oben bereits beschriebene starre Zeitfolge ab, wobei nach dem Eintritt in den Drehzahlbereich nLL die Frequenz f2 noch für die Zeit t2 beibehalten wird.

In Fig. 4 ist für eine derartige Ausführungsform ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf der Drehzahl und die sich jeweils ergebende Frequenz des Signals uPWM dargestellt. Der Drehzahlverlauf ist ent­ weder als einfache oder als doppelte Linie gezeichnet, je nach dem, ob die Frequenz des Signals uPWM gleich der Frequenz f1 oder f2 ist. Durch zwei waagerechte gestrichelte Linien wird der Drehzahlbereich nLL um den Sollwert n0 der Leerlaufdrehzahl eingegrenzt. Senkrechte gestrichelte Linien grenzen verschiedene Zeitbereiche, die mit rö­ mischen Ziffern bezeichnet sind, voneinander ab.

Im Zeitbereich I liegt der Istwert für die Drehzahl der Brennkraft­ maschine außerhalb des Bereichs nLL und folglich besitzt das Signal uPWM im Zeitbereich I die Frequenz f2 (doppelte Linie).

Am Anfang des Zeitbereichs II nimmt die Drehzahl einen Wert inner­ halb des Drehzahlbereichs nLL an. Die Frequenz des Signals bleibt unverändert f2 (doppelte Linie), bis die Zeit t2 seit dem Eintritt in den Drehzahlbereich nLL verstrichen ist.

Dies ist zu Beginn des Zeitbereichs III der Fall. Folglich wird dann auf die Frequenz f1 umgeschaltet (einfache Linie). Die Frequenz f1 wird für das Zeitintervall t1 beibehalten.

Danach wird für das Zeitintervall t2 die Frequenz t2 beibehalten (Zeitbereich IV, doppelte Linie) und zu Beginn des Zeitbereichs V wieder auf die Frequenz f1 umgeschalten (einfache Linie).

Während des Zeitbereichs V verläßt die Drehzahl n den Drehzahlbe­ reich nLL. Folglich wird sofort beim Verlassen des Drehzahlbereichs nLL auf die Frequenz f2 umgeschaltet (doppelte Linie), obwohl das Zeitintervall t2 erst am Ende des Zeitbereichs V verstrichen ist.

Statt zu überprüfen, ob die Drehzahl n innerhalb des Drehzahlbe­ reichs nLL liegt, kann auch das Signal LL des Leerlaufschalters 110 oder ein anderes Leerlaufsignal herangezogen werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird wenigstens eine der Größen t1, t2, f1 und f2 von der Zeitsteuerung 132 abhängig von deren Eingangssignalen beeinflußt. Derartige Eingangsgrößen sind beispielsweise die Motorlast (Leerlauf, Teillast, Vollast, Schiebe­ betrieb), die Temperatur der Ansaugluft, die Temperatur des Kühl­ mittels der Brennkraftmaschine 100, die Drehzahl der Brennkraft­ maschine 100 und der Funktionszustand des Stellelements 114, 116, 118. Dadurch ist es möglich, eine optimale Anpassung an den Be­ triebszustand der Brennkraftmaschine 100 zu erreichen.

In einer weiteren Ausführungsform werden anstelle der Zeitfolge für die Umschaltung zwischen den Frequenzen f1 und f2 oder zusätzlich zu dieser Zeitfolge von der Zeitsteuerung 132 Bedingungen abgeprüft, die eine Umschaltung zwischen den Frequenzen verbieten, erlauben oder erzwingen. Beispielsweise kann geprüft werden, ob ein Betriebs­ zustand Leerlauf vorliegt. Der Betriebszustand Leerlauf kann aus dem Signal LL des Leerlaufschalters 110 erkannt werden, das als Ein­ gangssignal an der Zeitsteuerung 132 anliegt. Ist kein Leerlauf­ schalter vorhanden, so kann ein entsprechendes Signal von der Ein­ richtung 138 zur Erkennung des Leerlaufzustandes aus dem Drossel­ klappenwinkel α erzeugt werden. Da die Störanfälligkeit im Zustand Leerlauf besonders hoch ist, wird bei dieser Ausführungsform eine Umschaltung auf die Frequenz f1 erzwungen, wenn der Zustand Leerlauf erkannt wurde. Außerhalb des Leerlaufs wird ein Umschalten auf die Frequenz f2 erzwungen oder es wird gemäß der Zeitfolge bestehend aus den Zeiten t1 und t2 zwischen den Frequenzen f1 und f2 umgeschaltet. Diese Ausführungsform könnte auch ähnlich der in anhand von Fig. 4 beschriebenen Ausführungsform gestaltet werden, falls die Stör­ anfälligkeit im Leerlauf nicht extrem hoch ist. In diesem Fall würde man im Leerlauf gemäß der Zeit folge zwischen f1 und f2 umschalten und sonst dauernd mit f2 ansteuern.

Eine wesentlicher Gedanke der Erfindung wird durch eine vorteilhafte Ausführungsform verwirklicht, die den Block 144 zur Beeinflussung von den Sensorsignalen enthält, die durch die Schwingungen der Klappe 114 unmittelbar oder mittelbar gestört werden, z. B. Last­ signale, insbesondere die Signale des Luftmassenmessers 104. Bei die­ ser Ausführungsform wird der Antrieb 118 alternierend mit den Fre­ quenzen f1 und f2 angesteuert. Die Sensorsignale werden immer beein­ flußt, wenn der Antrieb 118 mit Signalen der Frequenz f2 angesteuert wird, da dann die Störungen auftreten bzw. besonders stark sind. Zur Beeinflussung der Sensorsignale existieren verschiedene Möglich­ keiten. Eine Möglichkeit besteht darin, die Zuleitungen (Signallei­ tungen oder Versorgunsspannungsleitungen) zu den in Betracht kommen­ den Sensoren zu unterbrechen, so daß erst gar keine gestörten Sen­ sorsignale erzeugt werden bzw. die gestörten Sensorsignale nicht in den Rechner eines Steuergeräts eingelesen werden. Eine weitere Mög­ lichkeit besteht darin, die Sensorsignale zwar einzulesen, aber nicht weiterzuverarbeiten. Weiterhin ist es möglich die Auswertung der Sensorsignale abzuändern oder die Sensorsignale mit einer Korrektur zu versehen.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Schaltungslogik vor­ handen, die erkennt, ob beim Stellelement (114, 116, 118) eine un­ zulässig hohe Haftreibung auftritt. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn dauerhaft eine große Abweichung zwischen Soll- und Istwert der Mittelposition der Klappe 114 vorliegt oder wenn die Klappe 114 auf das Ansteuersignal uPWM nicht ordnungsgemäß reagiert. Letzteres läßt sich beispielsweise durch eine Plausibilitätsprüfung der Signale uPWM und m oder uPWM und n oder uPWM und m und n feststellen. Je höher die Haftreibung ist, desto größer ist das Risiko, daß das Stellelement 114, 116, 118 klemmt. Deshalb wird bei dieser Aus­ führungsform zwischen einem Betrieb bei niedriger Haftreibung und einem Betrieb bei hoher Haftreibung unterschieden. Bei niedriger Haftreibung ist die durch die Frequenz f1 verursachte Schwingung des Stellelements 114, 116, 118 bereits ausreichend, um ein Klemmen zu verhindern bzw. zu beseitigen. Deshalb wird bei niedriger Haft­ reibung auf ein Umschalten auf die Frequenz f2 verzichtet. Liegt je­ doch eine hohe Haftreibung vor, so kann ein Klemmen des Stellele­ ments nur dann mit großer Wahrscheinlichkeit verhindert werden, wenn wenigstens zeitweise auf die Frequenz f2 umgeschaltet wird. Deshalb wird bei hoher Haftreibung ein Umschalten auf die Frequenz f2 er­ laubt oder sogar erzwungen.

Die Erfindung kann auch im Zusammenhang mit einer Leerlaufsteuerung eingesetzt werden, die keine Bypaß-Leitung 112 besitzt. In diesem Fall wird statt der Klappe 114 in der Bypaß-Leitung die Drossel­ klappe 108 angesteuert.

Desweiteren ist auch ein Einsatz bei anderen elektromagnetisch an­ getriebenen Stellern im Kraftfahrzeug möglich, die sich für eine Ansteuerung mit pulsweitenmodulierten Signalen eignen und bei denen ein Klemmen durch eine rüttelnde Bewegung verhindert oder überwunden werden kann.

Claims (21)

1. System zur Ansteuerung eines Stellelements (114, 116, 118) in einem Kraftfahrzeug mit einem pulsweitenmodulierten Signal (uPWM), wobei

• - durch das Tastverhältnis (TV) des pulsweitenmodulierten Signals (uPWM) eine Mittelposition des Stellelements (114, 116, 118) vor­ gegeben wird und
• - das pulsweitenmodulierte Signal wenigstens zwischen einer ersten Frequenz (f1) und einer zweiten Frequenz (f2) umschaltbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß
• - die Frequenzen (f1 und f2) Schwingungen des Stellelements (114, 116, 118) mit unterschiedlicher Amplitude bewirken und
• - gemäß einer Zeitfolge zwischen den Frequenzen (f1 und f2) umge­ schaltet wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zeitfolge wenigstens aus zwei Zeitintervallen (t1 und t2) zusammen­ setzt und das Stellelement (114, 116, 118) während des ersten Zeit­ intervalls (t1) mit der ersten Frequenz (f1) und während des zweiten Zeitintervalls (t2) mit der zweiten Frequenz (f2) angesteuert wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit­ intervalle (t1 und t2) alternierend aufeinanderfolgen.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eines der Zeitintervalle (t1, t2) vorgebbar ist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eines der Zeitintervalle (t1, t2) von wenigstens einer der Größen Motorlast - insbesondere Leerlauf, Teil­ last, Vollast und Schiebebetrieb - Temperatur der Ansaugluft, Tem­ peratur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine (100), Drehzahl der Brennkraftmaschine (100) und Funktionszustand des Stellelements (114, 116, 118) abhängt.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eine der Frequenzen (f1, f2) vorgebbar ist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Frequenz (f1) vorzugsweise ungefähr 100 Hz beträgt und die zweite Frequenz (f2) vorzugsweise ungefähr 200 Hz.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eine der Frequenzen (f1, f2) von wenigstens einer der Größen Motorlast - insbesondere Leerlauf, Teillast, Vollast und Schiebebetrieb - Temperatur der Ansaugluft, Temperatur des Kühlmittels, Temperatur der Brennkraftmaschine, Drehzahl der Brennkraftmaschine oder Funktionszustand des Stellelements (114, 116, 118) abhängt.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Sensorsignale, die durch die Schwingung des Stell­ elements (114, 116, 118) beeinflußt werden, während der Ansteuerung des Stellelements (114, 116, 118) mit der Frequenz (f2), die die größere Schwingungsamplitude hervorruft, nicht in den Rechner eines Steuergeräts eingelesen werden oder nicht verarbeitet werden oder mit einer Korrektur versehen werden.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Last­ signal - insbesondere das Signal eines Luftmassenmessers - während der Ansteuerung des Stellelements (114, 116, 118) mit der Frequenz (f2), die die größere Schwingungsamplitude hervorruft, nicht in den Rechner eines Steuergeräts eingelesen wird oder nicht verarbeitet wird oder mit einer Korrektur versehen wird.

11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umschaltung zwischen den Frequenzen (f1, f2) erst dann erfolgen kann, wenn eine Schaltungslogik erkennt, daß beim Stellelement (114, 116, 118) eine unzulässig hohe Haftreibung auf­ tritt.

12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umschaltung zwischen den Frequenzen (f1 und f2) nach der Zeitfolge nur unter Betriebsbedingungen erfolgt, bei denen eine Ansteuerung des Stellelements (114, 116, 118) mit der Frequenz (f2), die die größere Schwingungsamplitude hervorruft, wenigstens ein Sensorsignal stark beeinflußt, und daß sonst das Stellelement (114, 116, 118) dauernd mit der Frequenz (f2) angesteuert wird, die die größere Schwingungsamplitude verursacht.

13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umschaltung zwischen den Frequenzen (f1 und f2) nach der Zeitfolge nur unter Betriebsbedingungen erfolgt, bei denen eine Ansteuerung des Stellelements (114, 116, 118) mit der Frequenz (f2), die die größere Schwingungsamplitude hervorruft, kein Sensor­ signal stark beeinflußt, und daß sonst das Stellelement (114, 116, 118) dauernd mit der Frequenz (f1) angesteuert wird, die die klei­ nere Schwingungsamplitude verursacht.

14. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seinen Einsatz bei einer Leerlaufregelung.

15. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nur dann gemäß einer Zeitfolge zwischen den Frequenzen (f1 und f2) umgeschaltet wird, wenn der Istwert der Drehzahl der Brennkraftmaschine innerhalb eines wählbaren Drehzahlbereichs (nLL) liegt oder wenn der Leerlaufschalter geschlossen ist, und daß außer­ halb des Drehzahlbereichs (nLL) oder bei geöffnetem Leerlaufschalter das Stellelement (114, 116, 118) dauernd mit der Frequenz (f2) an­ gesteuert wird, die die größere Schwingungsamplitude verursacht.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ein­ tritt in den Drehzahlbereich (nLL) oder nach Schließen des Leerlauf­ schalters die zweite Frequenz (f2) noch für die Dauer des zweiten Zeitintervalls (t2) beibehalten wird und dann nach der Zeitfolge zwischen den Frequenzen (f1 und f2) umgeschaltet wird.

17. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ver­ lassen des Drehzahlbereichs (nLL) oder Öffnen des Leerlaufschalters sofort auf die zweite Frequenz (f2) umgeschaltet wird.

18. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach dem Umschalten von der kleineren Frequenz (f2) auf die größere Frequenz (f1) die erste Stromflußlücke um eine wähl­ bare Zeit (dt21) verlängert wird und nach dem Umschalten von der größeren Frequenz (f1) auf die kleinere Frequenz (f2) die erste Stromflußlücke um eine wählbare Zeit (dt12) verkürzt wird.

19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiten (dt21 und dt12) für die Verlängerung bzw. Verkürzung der Stromfluß­ lücke so gewählt werden, daß der mittlere Stellelementstrom bei der Umschaltung der Frequenzen (f1 und f2) annähernd konstant bleibt.

20. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stromflußdauer in der ersten Periode nach dem Um­ schalten von der kleineren Frequenz (f2) auf die größere Frequenz um eine wählbare Zeit (dt21) verlängert wird und die Stromfluß­ dauer in der ersten Periode nach dem Umschalten von der größeren Frequenz (f1) auf die kleinere Frequenz (f2) um eine wählbare Zeit (dt12) verkürzt wird.

21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiten (dt21 und dt12) für die Verlängerung bzw. Verkürzung der Stromfluß­ dauer so gewählt werden, daß der mittlere Stellelementstrom bei der Umschaltung der Frequenzen (f1 und f2) annähernd konstant bleibt.