EP2111503A1 - Verfahren zur ermittlung eines korrekturwerts für eine klappenvorrichtung - Google Patents

Verfahren zur ermittlung eines korrekturwerts für eine klappenvorrichtung

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EP2111503A1
EP2111503A1 EP08708001A EP08708001A EP2111503A1 EP 2111503 A1 EP2111503 A1 EP 2111503A1 EP 08708001 A EP08708001 A EP 08708001A EP 08708001 A EP08708001 A EP 08708001A EP 2111503 A1 EP2111503 A1 EP 2111503A1
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EP
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angle
setting
flaps
flap device
setting angle
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EP08708001A
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Siegfried Deiss
Georg Mehne
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Mahle International GmbH
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Mahle International GmbH
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    • F02D9/1095—Rotating on a common axis, e.g. having a common shaft

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a correction value for adjusting adjusting angles in the case of a flap device of a fresh gas system of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, which has a plurality of flaps arranged on a common shaft and is synchronously adjustable with the flap.
  • At least one flap in particular a swirl flap can be arranged on a shaft in each individual feed pipe or intake manifold.
  • a plurality of flaps are arranged on a common shaft, so that all flaps are synchronously adjustable by means of this shaft in order to vary the flow-through cross-section of the respective feed tube.
  • the individual flaps can be arranged in an airtight housing.
  • the fresh gas supplied to the internal combustion engine ie combustion air
  • the control or actuation of the flap device for setting a certain adjustment angle takes place by means of an actuator.
  • the exact control of the flap device to a certain setting angle is made more difficult by the fact that various disturbing effects, such as e.g. an existing game in the respective bearings or between the individual flap and the shaft, to the adjustment angle of the respective flap have a different strong influence.
  • the individual flaps may have different relative positions relative to the shaft due to tolerance.
  • the influence of these disturbing effects on the adjustment angle of the individual flaps can be up to 3 ° or up to 4 °. Since the individual flaps can be adjusted with respect to their relative positions different from each other, the setting of a certain adjustment angle at the individual flaps leads to different degrees of deviation from the set angle.
  • the present invention is concerned with the problem of reducing the influence of such parasitics, which make it difficult to accurately control the flaps to a certain adjustment angle. This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • the invention is based on the general idea of adapting the setpoint angle to be set with the aid of the actuator with the aid of a correction value in such a way that the individual flaps have an optimized actual setting angle with respect to the desired setpoint angle.
  • This optimization is achieved with the aid of an averaged actual positioning angle, which results from the measured actual setting angle of all valves.
  • the correction value used to achieve this optimum averaged actual adjustment angle can be used to adapt the desired adjustment angle.
  • this is achieved by first actuating the actuator provided for adjusting the shaft for setting a predetermined desired setting angle. Subsequently, the actual setting angle actually set is measured for all flaps. From the measured actual adjustment angles, an averaged actual adjustment angle is determined. Subsequently, one or more times the set desired setting angle by a predeterminable change value is increased and / or decreased in order to determine an averaged actual setting angle for all valves based on this again. From the thus determined averaged actual adjustment angles, the one which has the smallest distance from the setpoint adjustment angle is selected.
  • the change value assigned to the selected averaged actual adjustment angle is selected and stored as a correction value, in such a way that a setpoint adjustment angle corrected with the correction value is then used during operation of the flap device for setting a desired adjustment angle.
  • the predetermined setpoint angle can be assigned to a closed position of the flap device, in which the flaps minimize the respective associated flow cross section. In such a closed position, slight positional deviations of the flaps have a greater influence on the fresh gas supplied to the internal combustion engine than deviations from the desired position with flaps open at maximum.
  • a difference angle between a predetermined corrected nominal setting angle and a stop setting angle, wherein at least one element of the flap device to a hit, determined and stored is advantageous.
  • the stored stop setting angle can also be used directly for the new actuator.
  • the stop adjustment angle serves as a kind of reference adjustment angle, from which the setpoint adjustment angle can be set.
  • the adjusting angle value of the flap device is changed by the actuator until at least one element of the flap device, in particular a flap, strikes the respective stop.
  • an electrical signal is triggered, due to which the actuator does not change the angle value of the flap device.
  • An error in the operation of the flap device is detected by the fact that the stop is approached cyclically, the setpoint angle, ie the stop angle is stored for example in a control unit or in a position sensor. Does the determined actual value greater than a permissible tolerance value from the setpoint value of the stop setting angle, an error message is triggered.
  • FIG. 1 shows a flowchart for determining a correction value for the flap device.
  • a flap device not shown in detail which has a plurality of flaps on a common shaft, which are synchronously with the aid of this shaft about the longitudinal center axis of the shaft are pivoted, are adjusted in a predetermined switching position in which the flaps a desired setting angle len.
  • a corresponding actuator of the flap device which may form part of a fresh gas system of an internal combustion engine, which may preferably be accommodated in a motor vehicle, actuated for setting a predetermined desired setting angle for the flaps of the flap device.
  • the flaps are adjusted for this purpose in a closed position in which substantially no fresh gas can flow through the individual controllable by the flaps supply pipes, in particular suction pipes to the engine.
  • the flaps minimize the respective associated flow cross-section within the respective suction tube or within the respective feed tube.
  • the setting angle of the individual flaps would have to be the same in this closed position of the flap device.
  • a step S2 the actually present adjusting angles of the individual flaps of the flap device are determined with the aid of a measuring device. Due to various disturbing influences, these actual adjustment angles of the individual flaps may well have deviations of up to 3 ° or 4 ° in relation to the set desired setting angle.
  • step S3 an averaged actual setting angle is determined from the measured actual setting angles.
  • step S4 the setpoint setpoint angle set in step S1 is increased or decreased by a predetermined change value. On the basis of this changed setpoint angle, the resulting actual setpoint angle is again measured analogously to step S2 for all flaps, and a further averaged actual setpoint angle is determined analogously to step S3 from these newly measured actual set angles.
  • This step S4 can be repeated several times, wherein different change values are used in a predetermined manner for increasing and / or decreasing the respective desired setting angle.
  • a step S5 the optimum setting is determined, which provides the best actual setting angle for all valves for the desired setting angle.
  • the one selected in this step S5 is selected from the determined averaged actual setting angles, which has the smallest distance to the setpoint setting angle.
  • a correction value is now determined. This is done by using the change value assigned to the selected averaged actual setting angle as a correction value.
  • the correction value thus determined is stored in a suitable memory device or fuse unit.
  • the correction value determined in this way can now be taken into account during normal operation of the flap device if setpoint values for the flaps are to be set. For this purpose, in order to set the desired setting angles, instead of the respective nominal setting angle, a stop is set with the Rectifier value corrected setpoint angle used. The control of the flap device is thus adapted by the correction value to the actual state of the flap device.
  • the closing position of the flap device for setting the setpoint adjustment angle to be set is preferred for determining the correction value.
  • the corrected setpoint value determined with the aid of the correction value supplies the position for the flap device in which the actual setting angle of all flaps deviates on average from the setpoint setpoint angle and / or in which the associated average actual setpoint angle is within a predetermined tolerance range.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Korrekturwerts für das Einstellen von Stellwinkeln bei einer Klappenvorrichtung einer Frischgasanlage einer Brennkraftmaschine. Diesbezüglich wird für einen vorgebbaren Soll-Stellwinkel der Klappenvorrichtung ein gemittelter Ist-Stellwinkel für alle Klappen berechnet. Mittels eines Aktors wird die Klappenvorrichtung dabei derart verstellt, dass der gemittelte Ist-Stellwinkel minimal wird und/oder sich innerhalbeines vorgebbaren Toleranzbereichs befindet.

Description

Verfahren zur Ermittlung eines Korrekturwerts für eine Klappenvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Korrekturwerts für das Einstellen von Stellwinkeln bei einer mehrere auf einer gemeinsamen Welle angeordnete und mit dieser synchron verstellbare Klappen aufweisenden Klappenvorrichtung einer Frischgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
Bei einer Frischgasanlage einer Brennkraftmaschine, die auch als Saugrohranlage bezeichnet werden kann, kann in jedem einzelnen Zuführungsrohr oder Saugrohr zumindest eine Klappe, insbesondere eine Drallklappe an einer Welle angeordnet sein. Zweckmäßig sind dabei mehrere Klappen an einer gemeinsamen Welle angeordnet, so dass alle Klappen mit Hilfe dieser Welle synchron verstellbar sind, um den durchströmbaren Querschnitt des jeweiligen Zuführrohrs zu variieren. Dabei können die einzelnen Klappen in einem luftdichten Gehäuse angeordnet sein. Der Einsatz einer kontinuierlich verstellbaren Klappenvorrichtung bietet mehrere Vorteile. Zum einen kann gewährleistet werden, dass die Auflagen einer verschärften Absatzgesetzgebung eingehalten werden. Zum anderen kann die in die Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraft- stoffmenge reduziert werden.
Mit Hilfe einer verstellbaren Klappenvorrichtung lässt sich das der Brennkraftmaschine zugeführte Frischgas, also Verbrennungsluft, abhängig vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine in einfacher Weise regulieren. Die Ansteuerung bzw. Betätigung der Klappenvorrichtung zum Einstellen eines bestimmten Stellwinkels erfolgt dabei mittels eines Aktors. Die exakte Ansteuerung der Klappenvorrichtung auf einen bestimmten Stellwinkel wird aber dadurch erschwert, dass diverse Störeffekte, wie z.B. ein existierendes Spiel in den jeweiligen Lagerungen oder zwischen der einzelnen Klappe und der Welle, auf den Stellwinkel der jeweilige Klappe einen unterschiedlichen starken Einfluss haben. Ferner können die einzelnen Klappen toleranzbedingt voneinander abweichende Relativlagen bezüglich der Welle aufweisen. Der Einfluss dieser Störeffekte auf den Stellwinkel der einzelnen Klappen kann dabei bis zu 3° oder bis zu 4° betragen. Da die einzelnen Klappen bezüglich ihrer Relativlagen unterschiedlich zueinander verstellt sein können, führt das Einstellen eines bestimmten Stellwinkels an den einzelnen Klappen zu unterschiedlich starken Abweichungen vom eingestellten Stellwinkel.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, den Einfluss derartiger Störeffekte, die eine exakte Ansteuerung der Klappen auf einen bestimmten Stellwinkel erschweren, zu reduzieren. Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den mit Hilfe des Aktors einzustellenden Soll-Stellwinkels mit Hilfe eines Korrekturwerts so zu adaptieren, dass die einzelnen Klappen insgesamt bezüglich des gewünschten Soll- Stellwinkels optimierte Ist-Stellwinkel besitzen. Erreicht wird diese Optimierung mit Hilfe eines gemittelten Ist- Stellwinkels, der sich aus gemessenen Ist-Stellwinkel aller Klappen ergibt. Durch Variation des Soll-Stellwinkels um vorbestimmte Imkremente oder Dekremente kann derjenige ge- mittelte Ist-Stellwinkel ermittelt werden, bei dem die kleinste Abweichung vom Soll-Stellwinkel auftritt und der dann den optimalen Kompromiss für den einzelnen Klappenstellungen repräsentiert. Der zur Erzielung dieses optimalen gemittelten Ist-Stellwinkel verwendete Korrekturwert kann zur Adaption des Soll-Stellwinkels verwendet werden.
Bei der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass zunächst der zum Verstellen der Welle vorgesehene Aktor zum Einstellen eines vorbestimmten Soll-Stellwinkels betätigt wird. Anschließend wird für alle Klappen jeweils der tatsächlich eingestellte Ist-Stellwinkel gemessen. Aus den gemessenen Ist-Stellwinkeln wird ein gemittelter Ist-Stellwinkel ermittelt. Anschließend wird einmal oder mehrmals der eingestellte Soll-Stellwinkel um einen vorbestimmbaren Änderungswert erhöht und/oder erniedrigt, um basierend darauf für alle Klappen erneut einen gemittelten Ist-Stellwinkel zu ermitteln. Aus den so ermittelten gemittelten Ist-Stellwinkeln wird nun derjenige ausgewählt, der den geringsten Abstand vom Soll-Stellwinkel aufweist. Anschließend wird der dem ausgewählten gemittelten Ist-Stellwinkel zugeordnete Änderungswert als Korrekturwert ausgewählt und gespeichert, und zwar so, dass im Betrieb der Klappenvorrichtung dann zum Einstellen eines Soll-Stellwinkels ein mit dem Korrekturwert korrigierter Soll-Stellwinkel verwendet wird. Durch die Variation des vorbestimmten Soll-Stellwinkels durch einen oder mehrere Änderungswerte lässt sich ein optimierter Kompromiss für sämtliche Klappen finden, der für den gewünschten Soll- Stellwinkel insgesamt das beste Ergebnis, nämlich im Mittel die geringste Abweichung vom Soll-Stellwinkel liefert.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann der vorbestimmte Soll-Stellwinkel einer Schließstellung der Klappenvorrichtung zugeordnet sein, in welcher die Klappen den jeweils zugeordneten Strömungsquerschnitt minimieren. In einer solchen Schließstellung haben geringfügige Lageabweichungen der Klappen einen größeren Einfluss auf das der Brennkraftmaschine zugeführte Frischgas als Abweichungen von der Sollposition bei maximal geöffneten Klappen.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher ein Differenzwinkel zwischen einem vorbestimmten korrigierten Soll-Stellwinkel und einem Anschlag-Stellwinkel, bei dem zumindest ein Element der Klappenvorrichtung auf einen An- schlag trifft, ermittelt und gespeichert wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei einem Wechsel des Aktors der gespeicherte Anschlag-Stellwinkel auch für den neuen Aktor unmittelbar verwendet werden kann. Hierdurch ergibt sich entsprechend einer Weiterbildung insbesondere die Möglichkeit, den jeweiligen Aktor so zu betätigen, dass die korrigierten Soll-Stellwinkel ausgehend vom Anschlag-Stellwinkel eingestellt werden. Somit dient der Anschlag-Stellwinkel quasi als Referenz-Stellwinkel, von dem aus die Soll- Stellwinkel eingestellt werden.
Besonders zweckmäßig ist dabei eine Kombination der vorstehenden Merkmale, wonach der Anschlag-Stellwinkel im Bereich der Schließstellung der Klappenvorrichtung liegt.
Weiterhin können mit Hilfe des Anschlags bzw. mit Hilfe des Anschlag-Stellwinkels Fehler während des Betriebs der Klappenvorrichtung identifiziert werden. Zum Ermitteln des Anschlag-Stellwinkels wird der Stellwinkelwert der Klappenvorrichtung durch den Aktor solange verändert, bis zumindest ein Element der Klappenvorrichtung, insbesondere eine Klappe, den jeweiligen Anschlag trifft. Beim Treffen des Anschlags wird ein elektrisches Signal ausgelöst, aufgrund dessen der Aktor den Stellwinkelwert der Klappenvorrichtung nicht mehr verändert. Ein Fehler im Betrieb der Klappenvorrichtung wird dadurch erkannt, dass zyklisch der Anschlag angefahren wird, dessen Soll-Stellwinkel, also der Anschlag- Stellwinkel beispielsweise in einem Steuergerät oder in einem Lagesensor abgespeichert ist. Weicht der ermittelte Ist- wert stärker als ein zulässiger Toleranzwert vom Sollwert des Anschlag-Stellwinkels ab, wird eine Fehlermeldung ausgelöst .
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen .
Die einzige Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm zur Bestimmung eines Korrekturwerts für die Klappenvorrichtung.
Entsprechend Fig. 1 kann in einem Schritt Sl eine nicht näher gezeigte Klappenvorrichtung, die auf einer gemeinsamen Welle mehrere Klappen aufweist, die mit Hilfe dieser Welle synchron um die Längsmittelachse der Welle verschwenkbar sind, in eine vorgebbare Schaltstellung verstellt werden, in der die Klappen einen gewünschten Stellwinkel aufweisen sol- len. Hierzu wird ein entsprechender Aktor der Klappenvorrichtung, die einen Bestandteil einer Frischgasanlage einer Brennkraftmaschine bilden kann, die bevorzugt in einem Kraftfahrzeug untergebracht sein kann, zum Einstellen eines vorbestimmten Soll-Stellwinkels für die Klappen der Klappenvorrichtung betätigt. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Klappen hierzu in eine geschlossene Position verstellt werden, bei der im wesentlichen kein Frischgas durch die einzelnen durch die Klappen steuerbaren Zuführungsrohre, insbesondere Saugrohre zur Brennkraftmaschine strömen kann. In dieser Schließstellung minimieren die Klappen den jeweils zugeordneten Strömungsquerschnitt innerhalb des jeweiligen Saugrohrs bzw. innerhalb des jeweiligen Zuführungsrohrs. Im Idealfall, ohne diverse auf die Klappen wirkende Störeffekte müssten bei dieser Schließstellung der Klappenvorrichtung die Stellwinkel der einzelnen Klappen jeweils gleich sein.
In einem Schritt S2 werden die tatsächlich vorliegenden Stellwinkel der einzelnen Klappen der Klappenvorrichtung mit Hilfe einer Messeinrichtung ermittelt. Aufgrund diverser Störeinflüsse können diese Ist-Stellwinkel der einzelnen Klappen bezogen auf den eingestellten Soll-Stellwinkel durchaus Abweichungen von bis zu 3° oder 4° aufweisen.
In einem Schritt S3 wird aus den gemessenen Ist-Stellwinkeln ein gemittelter Ist-Stellwinkel ermittelt. In einem nachfolgenden Schritt S4 wird der im Schritt Sl eingestellte Soll-Stellwinkel um einen vorbestimmten Änderungswert erhöht oder erniedrigt. Auf Basis dieses geänderten Soll-Stellwinkels wird dann erneut analog zum Schritt S2 für alle Klappen der daraus resultierende Ist-Stellwinkel gemessen und analog zum Schritt S3 aus diesen erneut gemessenen Ist-Stellwinkeln ein weiterer gemittelter Ist- Stellwinkel ermittelt. Dieser Schritt S4 kann mehrfach wiederholt werden, wobei in vorbestimmter Weise unterschiedliche Änderungswerte zum Erhöhen und/oder zum Erniedrigen des jeweiligen Soll-Stellwinkels verwendet werden.
In einem Schritt S5 wird die optimale Einstellung ermittelt, die für den gewünschten Stellwinkel die besten Ist- Stellwinkel für alle Klappen liefert. Hierzu wird in diesem Schritt S5 aus den ermittelten gemittelten Ist-Stellwinkeln derjenige ausgewählt, der den geringsten Abstand zum Soll- Stellwinkel aufweist.
In einem Schritt S6 wird nun ein Korrekturwert bestimmt. Dies erfolgt dadurch, dass der dem ausgewählten gemittelten Ist-Stellwinkel zugeordnete Änderungswert als Korrekturwert verwendet wird. Der so ermittelte Korrekturwert wird in einer geeigneten Speichereinrichtung oder Sicherungseinheit gespeichert. Der so ermittelte Korrekturwert kann nun beim normalen Betrieb der Klappenvorrichtung berücksichtigt werden, wenn Sollwerte für die Klappen eingestellt werden sollen. Hierzu wird zum Einstellen von gewünschten Stellwinkeln anstelle des jeweiligen Soll-Stellwinkels ein mit dem Kor- rektorwert korrigierter Soll-Stellwinkel verwendet. Die Steuerung der Klappenvorrichtung wird somit durch den Korrekturwert an den Istzustand der Klappenvorrichtung adaptiert.
Im Beispiel wird für die Ermittlung des Korrekturwerts die Schließstellung der Klappenvorrichtung zur Vorgabe des einzustellenden Soll-Stellwinkels bevorzugt. Der mit Hilfe des Korrekturwerts ermittelte korrigierte Soll-Stellwert liefert diejenige Stellung für die Klappenvorrichtung, bei welcher der Ist-Stellwinkel aller Klappen im Mittel minimal vom Soll-Stellwinkel abweicht und/oder bei dem der zugehörige gemittelte Ist-Stellwinkel innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs liegt.
*****

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung eines Korrekturwerts für das Einstellen von Stellwinkeln bei einer mehrere auf einer gemeinsamen Welle angeordnete und mit dieser synchron verstellbare Klappen aufweisenden Klappenvorrichtung einer Frischgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,
- bei dem ein Aktor zum Einstellen eines vorbestimmten Soll- Stellwinkels für die Klappen betätigt wird,
- bei dem für alle Klappen die Ist-Stellwinkel gemessen werden,
- bei dem aus den gemessenen Ist-Stellwinkeln ein gemittel- ter Ist-Stellwinkel ermittelt wird,
- bei dem mindestens einmal der eingestellte Soll- Stellwinkel um einen vorbestimmbaren Änderungswert erhöht und/oder erniedrigt und basierend darauf erneut für alle Klappen ein gemittelter Ist-Stellwinkel ermittelt wird,
- bei dem aus den ermittelten gemittelten Ist-Stellwinkeln derjenige ausgewählt wird, der den geringsten Abstand vom Soll-Stellwinkel aufweist,
- bei dem der dem ausgewählten gemittelten Ist-Stellwinkel zugeordnete Änderungswert als Korrekturwert ausgewählt und gespeichert wird, derart, dass im Betrieb der Klappenvorrichtung zum Einstellen eines Soll-Stellwinkels ein mit dem Korrekturwert korrigierter Soll-Stellwinkel verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Soll-Stellwinkel einer Schließstellung der Klappenvorrichtung zugeordnet ist, in welcher die Klappen den jeweils zugeordneten Strömungsquerschnitt minimieren .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzwinkel zwischen einem vorbestimmten korrigierten Soll-Stellwinkel und einem Anschlag-Stellwinkel, bei dem zumindest ein Element der Klappenvorrichtung auf einen Anschlag trifft, ermittelt und gespeichert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor die korrigierten Soll-Stellwinkel ausgehend vom Anschlag-Stellwinkel einstellt.
*****
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