WO2014187593A1 - Verfahren und steuergerät zum kalibrieren eines antriebs einer drosselklappe eines verbrennungsmotors in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren und steuergerät zum kalibrieren eines antriebs einer drosselklappe eines verbrennungsmotors in einem kraftfahrzeug Download PDF

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combustion engine
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drive
motor vehicle
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Simon Dierolf
Udo Sieber
Dieter Schwarzmann
Tobias MAUK
Andreas ORTSEIFEN
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02D2250/16—End position calibration, i.e. calculation or measurement of actuator end positions, e.g. for throttle or its driving actuator

Definitions

  • the present invention relates to a method for calibrating a drive of a throttle valve of an internal combustion engine in a motor vehicle and to a control unit designed to carry out such a method and to a motor vehicle having such a control unit.
  • a throttle valve In a motor vehicle having an internal combustion engine, a throttle valve generally serves to regulate an amount of air supplied to the internal combustion engine. To the throttle, for example, in the intake manifold of the
  • Combustion engine suitable position the position of the
  • Throttle can be adjusted using a suitable drive.
  • electric motors in the form of, for example, brushed DC motors have been used.
  • brushed DC motors have been used.
  • BLDC motor BrushLess Direct Current Motor
  • Such motors are sometimes referred to as electrically commutated electrical machines.
  • An activation of such a BLDC motor should generally be designed in such a way that the motor is always as optimal as possible Efficiency is operated.
  • the drive can react very sensitively, for example, to parameter fluctuations and angle errors between a rotor and a stator of the motor.
  • An angular error is a deviation between an actual rotor position and a rotor position assumed by the control software.
  • the rotor position can be determined by means of a current-based angle detection.
  • a Ström based angle detection In a Ström based
  • Angle detection uses an algorithm based on a motor model to calculate or estimate the position of the rotor from the measured currents. Such a current-based angle detection may be below
  • a current control requires a current sensor for detecting the current actual values.
  • a generally non-linear relationship between a rotor position and an output voltage of the throttle angle sensor can be represented, for example, as a characteristic curve. This characteristic is initially unknown and can, for example, before an actual start-up of the electrical
  • Drosselklappenverstellü be determined.
  • Basic adaptation ie the characteristic curve, can then be carried out in a control unit (ECU). stored and subsequently used to drive the BLDC motor.
  • ECU control unit
  • Throttle angle sensor during a later operation, for example, by external influences, in particular by temperature fluctuations, and over the life, in particular by wear and tear, change.
  • the originally recorded characteristic can then deviate from the actual prevailing relationship between the rotor position and the output voltage of the throttle angle sensor, so that the control of the BLDC motor can be faulty.
  • a method and a control device for a motor vehicle executing such a method can be provided with which the above-mentioned characteristic can be corrected during the operation of the motor vehicle and thus the drive of the throttle valve can be calibrated.
  • a method for calibrating a drive of a throttle valve of an internal combustion engine in a motor vehicle is proposed.
  • a correlation between a rotor position of the drive and an output voltage of a throttle angle sensor follows a characteristic curve.
  • the method is characterized by the following steps: First, it is detected whether the internal combustion engine is currently running or stationary. If it is detected that the internal combustion engine is currently stationary, the drive of the throttle valve is actuated to displace the throttle valve into a desired position.
  • the electric motor driving the throttle during the standstill of the internal combustion engine is selectively energized such that the throttle valve should shift to a desired position.
  • the target position preferably differs from a rest position of the throttle valve, that is, for example, a complete closed position of the throttle.
  • Throttle valve are moved to a largely or fully open position.
  • the characteristic is then calibrated at this nominal position.
  • One idea here is that a correction or a calibration of the characteristic has hitherto been carried out exclusively while the internal combustion engine is running. In order to be able to detect and compensate, for example, deviations between an originally recorded characteristic curve and an actually prevailing correlation between the rotor position of the drive and the output voltage of the throttle angle transmitter, and can compensate
  • Adaptation methods are performed to calibrate the characteristic at least at these throttle positions.
  • One such method is described in DE 10 201 1 005 774 A1 and is sometimes referred to as a "shuttle method".
  • Throttle positions for example, from the current
  • Throttle typically only rarely and only for short periods of time. These periods of time usually suffice for the execution of one
  • Characteristic section of the characteristic curve are not examined for deviations and thus not be adapted to fully calibrate the entire curve to the current situation.
  • the internal combustion engine supplied fuel-air mixture does not affect in a negative way, the throttle valve can be moved in any position with the internal combustion engine, without the operation of the
  • the throttle may also be displaced to positions that are rarely or only briefly reached during operation of the motor vehicle with the engine stationary.
  • the characteristic curve can be determined, for example, by means of a first
  • Calibration method are calibrated, whereas when recognizing a running internal combustion engine, the characteristic curve can be calibrated by means of a second calibration.
  • the first and the second calibration method can be up to date, in particular with regard to the throttle valve
  • the two calibration methods can also, for example, in terms of the way how
  • Deviations from an original characteristic can be recognized and corrected.
  • the characteristic curve is calibrated at positions to which the throttle is moved following current driver requirements.
  • Position is shifted.
  • a control unit provided for carrying out the calibration method should therefore also be in operation during periods in which the internal combustion engine is momentarily stationary, and should be able both to control the drive of the engine
  • Throttle flap as well as the calibration process itself.
  • the control unit will continue to be in operation and thus be able to the described calibration method perform.
  • the calibration method described above can, for example, in a
  • Control unit for a motor vehicle to be performed A programmable controller can in this case of a computer program product
  • the computer program product can be stored on a computer-readable medium, for example in the form of a nonvolatile memory.
  • FIG. 1 shows an arrangement with a controlled by a control unit
  • Throttle valve in which the method according to the invention can be carried out.
  • FIG. 2 shows a flowchart for illustrating a method according to the invention.
  • a motor vehicle typically has a
  • the air is supplied via a suction pipe 13.
  • a suction pipe 13 In the suction pipe 13, one or more throttle valves 1 is arranged.
  • Throttle valve 1 can be pivoted into different positions, so that they can give more or less free air flow through the suction pipe 13.
  • a throttle valve adjusting unit 4 is provided, which serves as a drive 3 brushless
  • the electric motor does not have a rotor position detection device, for example in the form of its own rotor position angle sensor or a current-based angle detection. There is also no subordinate current control provided.
  • a throttle angle sensor 7 is provided which can measure the position or the arrangement angle of the throttle valve 1. Because the
  • Throttle 1 via the transmission 5 with serving as a drive 3
  • the angle information provided by the throttle angle encoder 7 allows an indirect inference to the currently prevailing position of the rotor in the electric motor, so that this information can be used after appropriate processing for controlling the drive 3.
  • a characteristic curve is initially recorded as part of a basic adaptation, which reproduces the correlation between the rotor position of the electric motor and an output voltage of the throttle angle sensor 7. Based on this characteristic, a control unit 1 1, the drive 3 of the
  • the characteristic can be, for example, due to
  • Calibration method described as it can be performed, for example, in the control unit 1 1.
  • a first step S1 it is first detected whether the internal combustion engine 9 of the motor vehicle is currently running or stationary. On the basis of the information obtained in this case, it is then decided in a step S2 whether a first or a second calibration strategy is to be carried out.
  • step S5 When it is detected that the engine 9 is currently running, the characteristic is calibrated in a conventional manner (step S5). It is not actively intervened in the global positioning of the throttle valve 1 as part of the calibration process, since this can affect the operation of the engine 9 in an unintentional manner. Instead, the throttle valve 1 of the
  • Control unit 1 1 following current driver requirements positioned, that is, the throttle valve 1 is positioned by means of the throttle actuator 4 such that the expressed by the stepping of the accelerator pedal driver's desire for providing engine power can be met.
  • the characteristic curve can then be calibrated, for example using conventional methods such as the shuttle method cited above. This may require a local, within certain limits negligible, and time-limited movement of the throttle around the target position.
  • the throttle valve 1 can be moved to any desired position.
  • the current positioning of the throttle valve 1 can be selected independently of current driver requirements.
  • the drive 3 can thus be controlled in a step S3, preferably by the controller 11, in such a way that the throttle valve 1 is displaced into a predefinable desired position.
  • the characteristic curve is calibrated at this desired position. Since the throttle valve 1 can be moved to any desired position when the internal combustion engine 9 is stationary, the characteristic curve can be calibrated over any desired partial range.
  • a special correction algorithm can be carried out which specifically corrects those sections of the characteristic curve which have been corrected less frequently or not at all during the preceding operation of the motor vehicle. For example, in city traffic, throttle 1 is typically open only a little most of the time. Accordingly, only those portions of the engine 9 characteristic curve are also corrected according to the above-described first calibration strategy associated with a small throttle angle. For a longer one
  • Stance phase for example, in front of a red light, then at
  • shut off internal combustion engine 9 are corrected those portions of the characteristic curve corresponding to larger throttle angles.
  • the throttle valve 1 is opened correspondingly wide and the characteristic is calibrated by reading current measured values from the throttle angle transmitter 7 and optionally from the electric motor of the drive 3.
  • the Throttle valve 1 is typically wide open, then the characteristic is already corrected.

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Abstract

Es wird ein Verfahren sowie ein Steuergerät zum Kalibrieren eines Antriebs (3) einer Drosselklappe (1) eines Verbrennungsmotors (9) in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Der Antrieb (3) kann zum Verlagern der Drosselklappe (1) hierbei vorzugsweise einen bürstenlosen Gleichstrommotor aufweisen. Da es zur Steuerung dieses Gleichstrommotors notwendig sein kann, dessen Rotorlage hinreichend genau zu kennen, zusätzliche Rotorlagesensoren jedoch aus Kostengründen vermieden werden sollen, wurde es als vorteilhaft erkannt, die Kennlinie, die eine Korrelation zwischen einer Rotorlage des Antriebs (3) und einer Ausgangsspannung eines ohnehin an der Drosselklappe (1) vorgesehenen Drosselklappen-Winkelgebers (7) genau zu kennen und auch kalibrieren zu können, um beispielsweise temperaturbedingten oder abnutzungsbedingten Änderungen folgen zu können. Es wird vorgeschlagen, die Kennlinie nicht oder nicht nur bei laufendem Verbrennungsmotor (9), sondern insbesondere bei stillstehendem Verbrennungsmotor (9) zu kalibrieren, da dann die Drosselklappe (1) von dem Antrieb (3) in jede beliebige Position verfahren werden kann und die Kennlinie dort kalibriert werden kann.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren und Steuergerät zum Kalibrieren eines Antriebs einer Drosselklappe eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug
GEBIET DER ERFINDUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Antriebs einer Drosselklappe eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug sowie ein Steuergerät, das zum Ausführen eines solchen Verfahrens ausgelegt ist und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuergerät. STAND DER TECHNIK
Bei einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor dient eine Drosselklappe im Allgemeinen dazu, eine dem Verbrennungsmotor zugeführte Luftmenge zu regulieren. Um die Drosselklappe beispielsweise im Saugrohr des
Verbrennungsmotors geeignet zu positionieren, kann die Stellung der
Drosselklappe mithilfe eines geeigneten Antriebs eingestellt werden. Als mögliche Antriebe wurden dabei bisher meist Elektromotoren in Form von beispielsweise bürstenbehafteten Gleichstrommotoren eingesetzt. Beispielsweise wegen ihres besseren Wirkungsgrades oder ihrer geringeren
Baugröße sollen in elektrischen Drosselklappenverstelleinheiten zukünftig sogenannte bürstenlose Gleichstrommotoren (im Englischen auch als BrushLess Direct Current Motor, BLDC Motor bekannt) eingesetzt werden. Solche Motoren werden teilweise auch als elektrisch kommutierte elektrische Maschinen bezeichnet. Eine Ansteuerung eines solchen BLDC-Motors sollte in der Regel derart ausgelegt sein, dass der Motor möglichst immer mit optimalem Wirkungsgrad betrieben wird. Die Ansteuerung kann jedoch sehr empfindlich beispielsweise auf Parameterschwankungen und Winkelfehler zwischen einem Rotor und einem Stator des Motors reagieren. Ein Winkelfehler ist dabei eine Abweichung zwischen einer tatsächlichen Rotorposition und einer von der Steuersoftware angenommenen Rotorposition.
Zur präzisen Ansteuerung eines BLDC-Motors schien es daher bisher
erforderlich, die momentane Lage des Rotors beispielsweise mithilfe eines Winkelgebers sehr genau zu bestimmen. Alternativ kann die Rotorlage mittels einer strombasierten Winkelerfassung bestimmt werden. Bei einer ström basierten
Winkelerfassung wird mithilfe eines Algorithmus, der auf einem Motormodell basiert, aus den gemessenen Strömen die Lage des Rotors berechnet bzw. geschätzt. Eine derartige strombasierte Winkelerfassung kann sich unter
Umständen realisieren lassen, weil für die Drehzahl- bzw. Drehmoment- Regelung des BLDC-Motors oftmals eine Stromregelung als unterlagerter
Regelkreis vorhanden ist. Eine Stromregelung benötigt eine Stromsensorik zum Erfassen der Strom-Istwerte.
Zur Kostenreduktion sollen in zukünftigen Drosselklappenverstelleinheiten weder eine Stromsensorik, und somit auch keine Stromregelung, vorgesehen sein noch ein zusätzlicher Winkelgeber an der Motorwelle angeordnet sein. Stattdessen soll die momentane Lage des Rotors indirekt mithilfe eines bereits vorhandenen Drosselklappen-Winkelgebers erfasst werden, der die aktuelle Winkellage der Drosselklappe messen soll und der z.B. mit der Welle des BLDC-Motors über ein Getriebe verbunden ist.
Ein im Allgemeinen nichtlinearer Zusammenhang zwischen einer Rotorlage und einer Ausgangsspannung des Drosselklappen-Winkelgebers ist beispielsweise als Kennlinie darstellbar. Diese Kennlinie ist zunächst unbekannt und kann beispielsweise vor einer eigentlichen Inbetriebnahme der elektrischen
Drosselklappenverstelleinheit bestimmt werden. Beispielsweise kann die
Kennlinie automatisiert durch einen softwaregesteuerten Prozess bestimmt werden, was auch als Grundadaption bezeichnet wird. Ein möglicher solcher Prozess ist in DE 10 2009 063 326 A1 beschrieben. Ein Ergebnis der
Grundadaption, das heißt die Kennlinie, kann dann in einem Steuergerät (ECU) gespeichert und nachfolgend für die Ansteuerung des BLDC-Motors verwendet werden.
Allerdings kann sich der ursprünglich ermittelte und als Kennlinie abgespeicherte Zusammenhang zwischen Rotorlage und Ausgangsspannung des
Drosselklappen-Winkelgebers während eines späteren Betriebs beispielsweise durch äußere Einflüsse, insbesondere durch Temperaturschwankungen, und über die Lebensdauer, insbesondere durch Abnutzungserscheinungen, ändern. Die ursprünglich aufgenommene Kennlinie kann dann vom tatsächlich vorherrschenden Zusammenhang zwischen Rotorlage und Ausgangsspannung des Drosselklappen-Winkelgebers abweichen, so dass die Ansteuerung des BLDC-Motors fehlerbehaftet sein kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Mithilfe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren sowie ein ein solches Verfahren ausführendes Steuergerät für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden, mit dem die oben genannte Kennlinie während des Betriebs des Kraftfahrzeugs korrigiert und somit der Antrieb der Drosselklappe kalibriert werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines Antriebs einer Drosselklappe eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Eine Korrelation zwischen einer Rotorlage des Antriebs und einer Ausgangsspannung eines Drosselklappen-Winkelgebers folgt dabei einer Kennlinie. Das Verfahren kennzeichnet sich durch die folgenden Schritte: Zunächst wird detektiert, ob der Verbrennungsmotor momentan läuft oder stillsteht. Wenn detektiert wird, dass der Verbrennungsmotor momentan stillsteht, wird der Antrieb der Drosselklappe zum Verlagern der Drosselklappe in eine Soll-Position angesteuert. Mit anderen Worten wird der die Drosselklappe antreibende Elektromotor während des Stillstands des Verbrennungsmotors gezielt derart bestromt, dass sich die Drosselklappe in eine Soll-Position verlagern soll. Die Soll-Position unterscheidet sich dabei vorzugsweise von einer Ruheposition der Drosselklappe, das heißt, einer beispielsweise vollständig geschlossenen Position der Drosselklappe. Beispielsweise kann die
Drosselklappe in eine weitgehend oder vollständig geöffnete Position verlagert werden. An dieser Soll-Position wird dann die Kennlinie kalibriert. Eine Idee ist hierbei, dass eine Korrektur bzw. eine Kalibrierung der Kennlinie bislang ausschließlich bei laufendem Verbrennungsmotor durchgeführt wurde. Um zum Beispiel Abweichungen zwischen einer ursprünglich aufgenommenen Kennlinie und einer tatsächlich vorherrschenden Korrelation zwischen der Rotorlage des Antriebs und der Ausgangsspannung des Drosselklappen- Winkelgebers erkennen und ausgleichen zu können, können dabei an
Positionen, an die die Drosselklappe während des Betriebs des Fahrzeugs aktuellen Fahreranforderungen folgend verlagert wird, geeignete
Adaptionsverfahren durchgeführt werden, um die Kennlinie zumindest an diesen Drosselklappenpositionen zu kalibrieren. Ein mögliches solches Verfahren ist in DE 10 201 1 005 774 A1 beschrieben und wird teilweise als„Pendelverfahren" bezeichnet.
Eine solche Vorgehensweise kann jedoch darunter leiden, dass während des Betriebs des Kraftfahrzeugs bestimmte Drosselklappenpositionen typischerweise häufiger vorkommen als andere Drosselklappenpositionen. Eine Häufigkeit der
Drosselklappenpositionen kann dabei beispielsweise von der aktuellen
Verkehrssituation und/oder dem Fahrprofil abhängen. In bestimmten Bereichen, beispielsweise nahe einer vollständig geöffneten Position, hält sich die
Drosselklappe typischerweise nur sehr selten und nur für kurze Zeitspannen auf. Diese Zeitspannen reichen in der Regel für die Ausführung eines
Korrekturverfahrens nicht aus. Folglich kann ein diese Bereiche
charakterisierender Abschnitt der Kennlinie nicht auf Abweichungen untersucht werden und somit auch nicht zum vollständigen Kalibrieren der gesamten Kennlinie an die aktuelle Situation angepasst werden.
Dieser Mangel, dass die Kennlinie im Allgemeinen nicht in all ihren Bereichen für eine Kalibrierung korrigiert werden kann, kann mit dem hierin vorgeschlagenen Kalibrierungsverfahren dadurch eliminiert werden, dass eine Kalibrierung der Kennlinie nicht oder zumindest nicht nur dann durchgeführt wird, wenn der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs läuft. Stattdessen wird vorgesehen, den Betriebszustand des Verbrennungsmotors fortwährend zu überwachen, um zu erkennen, ob dieser momentan läuft oder stillsteht. Während bei einem laufenden Verbrennungsmotor nicht beliebig in die Positionierung der Drosselklappe eingegriffen werden sollte, um das dem
Verbrennungsmotor zugeführte Brennstoff-Luft-Gemisch nicht in negativer Weise zu beeinflussen, kann die Drosselklappe bei stillstehendem Verbrennungsmotor beliebig an Positionen gefahren werden, ohne den Betrieb des
Verbrennungsmotors zu gefährden. Insbesondere kann die Drosselklappe bei stillstehendem Verbrennungsmotor auch an Positionen verlagert werden, die während des Betriebs des Kraftfahrzeugs typischerweise selten bzw. nur kurzzeitig erreicht werden.
Prinzipiell kann eine Kalibrierung der Kennlinie ausschließlich während
Zeiträumen durchgeführt werden, in denen der Verbrennungsmotor stillsteht, da die Drosselklappe während solcher Stillstandszeiträume in jede beliebige Soll- Position verlagert werden kann und dort Abweichungen von einer ursprünglich aufgezeichneten Kennlinie ermittelt und die Kennlinie somit kalibriert werden kann.
Allerdings kann es bevorzugt sein, die Kennlinie teilweise sowohl bei laufendem Verbrennungsmotor und teilweise bei stillstehendem Verbrennungsmotor zu kalibrieren. Wenn detektiert wird, dass der Verbrennungsmotor momentan stillsteht, kann die Kennlinie beispielsweise mittels eines ersten
Kalibrierverfahrens kalibriert werden, wohingegen bei Erkennen eines laufenden Verbrennungsmotors die Kennlinie mittels eines zweiten Kalibrierverfahrens kalibriert werden kann. Das erste und das zweite Kalibrierverfahren können sich dabei insbesondere hinsichtlich der von der Drosselklappe aktuell
eingenommenen Position unterscheiden. Die beiden Kalibrierverfahren können sich jedoch auch beispielsweise hinsichtlich der Art und Weise, wie
Abweichungen von einer ursprünglichen Kennlinie erkannt werden und korrigiert werden, unterscheiden.
Beispielsweise kann in Zeiträumen, in denen detektiert wird, dass der
Verbrennungsmotor läuft, die Kennlinie an Positionen kalibriert werden, an die die Drosselklappe aktuellen Fahreranforderungen folgend verlagert wird.
Während des laufenden Verbrennungsmotors kann dabei ermittelt werden, in welchen Bereich die Drosselklappe aktuellen Fahreranforderungen folgend überwiegend verlagert wird. Beispielsweise kann bei innerstädtischen Fahrten erkannt werden, dass die Drosselklappe meist zwischen einer beinahe geschlossenen und einer nur teilweise geöffneten Position verlagert wird. Bei Autobahnfahrten hingegen kann erkannt werden, dass die Drosselklappe meist zwischen einer teilweise geöffneten und einer weit geöffneten Position verlagert wird.
Je nachdem, welcher Verlagerungsbereich der Drosselklappe als während des laufenden Verbrennungsmotors dominierend eingenommener Bereich erkannt wird, kann zu einem späteren Zeitpunkt, wenn detektiert wird, dass der
Verbrennungsmotor momentan stillsteht, der Antrieb der Drosselklappe derart angesteuert werden, dass diese in eine außerhalb dieses Bereichs liegende Soll-
Position verlagert wird.
Mit anderen Worten kann es vorteilhaft sein, während der Zeiträume, in denen der Verbrennungsmotor stillsteht, die Drosselklappe gezielt in diejenigen
Positionen zu verlagern, die während des vorangehenden Betriebs des
Verbrennungsmotors kaum bzw. nicht erreicht wurden, um auf diese Weise eine Kalibrierung der Kennlinie an allen einnehmbaren Drosselklappenpositionen zu ermöglichen. Voraussetzung für das Durchführen der Kalibrierung bei stillstehendem
Verbrennungsmotor ist, dass sich die Drosselklappe gezielt mithilfe des zur Verfügung stehenden, als Stelleinrichtung wirkenden Antriebs verlagern lässt. Ein zum Durchführen des Kalibrierverfahrens vorgesehenes Steuergerät sollte daher auch in Zeiträumen, in denen der Verbrennungsmotor momentan stillsteht, in Betrieb sein und sowohl in der Lage sein, das Ansteuern des Antriebs der
Drosselklappe als auch das Kalibrierverfahren selbst durchzuführen.
Dies kann beispielsweise einfach bei Kraftfahrzeugen implementiert werden, die über ein sogenanntes Start-Stopp-System verfügen, bei dem, beispielsweise bei vorübergehendem Stillstand des Fahrzeugs vor einer Ampel, zur Senkung des Treibstoffverbrauchs der Verbrennungsmotor kurzzeitig abgeschaltet wird, das Steuergerät aber weiterhin aktiv und mit Energie versorgt bleibt.
Ähnlich kann auch bei Kraftfahrzeugen, die als Hybridfahrzeug dazu ausgelegt sind, bei stillstehendem Verbrennungsmotor mit Hilfe eines Zusatzmotors, beispielsweise eines Elektromotors, angetrieben zu werden, auch während des stillstehenden Verbrennungsmotors das Steuergerät weiterhin in Betrieb sein und somit in der Lage sein, das beschriebene Kalibrierverfahren durchzuführen. Das zuvor beschriebene Kalibrierverfahren kann beispielsweise in einem
Steuergerät für ein Kraftfahrzeug durchgeführt werden. Ein programmierbares Steuergerät kann hierbei von einem Computerprogrammprodukt
computerlesbare Anweisungen erhalten, die es dazu anweisen, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt kann dabei auf einem computerlesbaren Medium, beispielsweise in Form eines nichtflüchtigen Speichers, gespeichert sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile von
Ausführungsformen der Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf ein Verfahren zum Kalibrieren eines Antriebs einer Drosselklappe eines Verbrennungsmotors und teilweise mit Bezug auf ein ein solches Verfahren ausführendes Steuergerät bzw. ein mit einem solchen Steuergerät ausgestattetes Kraftfahrzeug
beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise ausgetauscht bzw. kombiniert werden können, um zu weiteren
Ausführungsformen zu gelangen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind. Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit einer über ein Steuergerät gesteuerten
Drosselklappe, bei der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Kalibrierungsverfahrens bzw. eines ein solches Verfahren ausführenden
Steuergeräts mit Bezug auf die in Fig. 1 dargestellte Struktur sowie mit Bezug auf das in Fig. 2 dargestellte Flussdiagramm erläutert.
Wie in Fig. 1 dargestellt, weist ein Kraftfahrzeug typischerweise einen
Verbrennungsmotor 9 auf, dem Luft über ein Saugrohr 13 zugeführt wird. In dem Saugrohr 13 ist eine oder mehrere Drosselklappen 1 angeordnet. Die
Drosselklappe 1 lässt sich in verschiedene Positionen verschwenken, so dass sie einen Luftstrom durch das Saugrohr 13 mehr oder weniger frei geben kann. Zum Verschwenken der Drosselklappe 1 ist eine Drosselklappenverstelleinheit 4 vorgesehen, welche einen als Antrieb 3 dienenden bürstenlosen
Gleichstrommotor sowie ein Getriebe 5 aufweist.
Um Kosten gering zu halten, verfügt der Elektromotor dabei nicht über eine Rotorlageerfassungsvorrichtung beispielsweise in Form eines eigenen Rotorlage- Winkelgebers oder einer strombasierte Winkelerfassung. Es ist auch keine unterlagerte Stromregelung vorgesehen.
Allerdings ist ein Drosselklappen-Winkelgeber 7 vorgesehen, der die Position bzw. den Anordnungswinkel der Drosselklappe 1 messen kann. Da die
Drosselklappe 1 über das Getriebe 5 mit dem als Antrieb 3 dienenden
Elektromotor gekoppelt ist, ermöglicht die von dem Drosselklappen-Winkelgeber 7 zur Verfügung gestellte Winkelinformation einen indirekten Rückschluss auf die aktuell vorherrschende Lage des Rotors in dem Elektromotor, so dass diese Information nach geeigneter Verarbeitung zur Regelung des Antriebs 3 benutzt werden kann.
Hierzu wird anfänglich im Rahmen einer Grundadaption eine Kennlinie aufgenommen, welche die Korrelation zwischen der Rotorlage des Elektromotors und einer Ausgangsspannung des Drosselklappen-Winkelgebers 7 wiedergibt. Anhand dieser Kennlinie kann ein Steuergerät 1 1 den Antrieb 3 der
Drosselklappen-Stelleinheit hiernach geeignet ansteuern.
Allerdings kann sich die Kennlinie beispielsweise aufgrund von
Temperatureinflüssen oder Abnutzungserscheinungen mit der Zeit verändern und muss somit in gewissen Zeitabständen kalibriert werden.
Mit Bezug auf Fig. 2 wird nun ein mögliches erfindungsgemäßes
Kalibrierungsverfahren beschrieben, wie es beispielsweise in dem Steuergerät 1 1 ausgeführt werden kann.
In einem ersten Schritt S1 wird zunächst detektiert, ob der Verbrennungsmotor 9 des Kraftfahrzeugs momentan läuft oder stillsteht. Anhand der hierbei erhaltenen Information wird dann in einem Schritt S2 entschieden, ob eine erste oder eine zweite Kalibrierungsstrategie durchgeführt werden soll.
Wenn erkannt wird, dass der Verbrennungsmotor 9 momentan läuft, wird die Kennlinie in herkömmlicher Weise kalibriert (Schritt S5). Dabei wird im Rahmen des Kalibriervorgangs nicht aktiv in die globale Positionierung der Drosselklappe 1 eingegriffen, da dies den Betrieb des Verbrennungsmotors 9 in ungewollter Weise beeinflussen kann. Stattdessen wird die Drosselklappe 1 von dem
Steuergerät 1 1 aktuellen Fahreranforderungen folgend positioniert, das heißt, die Drosselklappe 1 wird mithilfe der Drosselklappen-Stelleinheit 4 derart positioniert, dass dem durch das Treten des Gaspedals ausgedrückten Wunsch des Fahrers nach Bereitstellung von Motorleistung entsprochen werden kann. An den dementsprechend eingenommenen Positionen der Drosselklappe kann dann die Kennlinie aktuell kalibriert werden, beispielsweise mit herkömmlichen Verfahren wie dem oben zitierten Pendelverfahren. Dies erfordert unter Umständen eine lokale, innerhalb gewisser Grenzen vernachlässigbar kleine, und zeitlich begrenzte Bewegung der Drosselklappe um die Sollposition.
Wenn jedoch erkannt wird, dass der Verbrennungsmotor 9 momentan nicht läuft, sondern stillsteht, beispielsweise weil er von einem Start-Stopp-System temporär abgeschaltet wurde oder bei einem Hybridfahrzeug temporär auf den Antrieb durch den Zusatzmotor umgeschaltet wurde, kann eine andere
Kalibrierungsstrategie durchgeführt werden. Da bei stillstehendem
Verbrennungsmotor 9 die aktuelle Positionierung der Drosselklappe 1 keine Relevanz hat, kann die Drosselklappe 1 in jede beliebige Soll-Position verlagert werden. Insbesondere kann die aktuelle Positionierung der Drosselklappe 1 unabhängig von aktuellen Fahreranforderungen gewählt werden. Im Rahmen der zweiten Kalibrierungsstrategie kann somit in einem Schritt S3 der Antrieb 3 vorzugsweise durch die Steuerung 1 1 derart angesteuert werden, dass die Drosselklappe 1 in eine vorgebbare Soll-Position verlagert wird. Anschließend wird in einem Schritt S4 die Kennlinie an dieser Soll-Position kalibriert. Da bei stillstehendem Verbrennungsmotor 9 die Drosselklappe 1 an jede beliebige Soll- Position verfahren werden kann, kann die Kennlinie über jeden beliebigen Teilbereich hin kalibriert werden.
Beispielsweise kann ein spezieller Korrekturalgorithmus durchgeführt werden, der gezielt diejenigen Abschnitte der Kennlinie korrigiert, die während des vorangehenden Betriebs des Kraftfahrzeugs weniger häufig oder gar nicht korrigiert worden sind. Zum Beispiel ist die Drosselklappe 1 im Stadtverkehr typischerweise die meiste Zeit nur wenig geöffnet. Dementsprechend werden auch nur diejenigen Abschnitte der Kennlinie bei laufendem Verbrennungsmotor 9 gemäß der oben geschilderten ersten Kalibrierungsstrategie korrigiert, die einem kleinen Drosselklappenwinkel zugeordnet sind. Bei einer längeren
Standphase, beispielsweise vor einer roten Ampel, können dann bei
abgeschaltetem Verbrennungsmotor 9 diejenigen Abschnitte der Kennlinie korrigiert werden, die größeren Drosselklappenwinkeln entsprechen. Dazu wird im Rahmen der zweiten Kalibrierungsstrategie die Drosselklappe 1 entsprechend weit geöffnet und die Kennlinie durch Auslesen aktueller Messwerte aus dem Drosselklappen-Winkelgeber 7 und gegebenenfalls aus dem Elektromotor des Antriebs 3 kalibriert. Für eine anschließende Überlandfahrt, bei der die Drosselklappe 1 typischerweise weit geöffnet ist, ist dann die Kennlinie bereits korrigiert.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Kalibrieren eines Antriebs (3) einer Drosselklappe (1 ) eines Verbrennungsmotors (9) eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Korrelation zwischen einer Rotorlage des Antriebs (3) und einer Ausgangsspannung eines Drosselklappen-Winkelgebers (7) einer Kennlinie folgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Detektieren (S1 ), ob der Verbrennungsmotor (9) momentan läuft oder stillsteht; wenn detektiert wird, dass der Verbrennungsmotor (9) momentan stillsteht, Ansteuern (S3) des Antriebs zum Verlagern der Drosselklappe (1 ) in eine Soll-Position; und
Kalibrieren (S4) der Kennlinie an der Soll-Position.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei ein Kalibrieren (S4) der Kennlinie mittels eines ersten Kalibrierungsverfahrens durchgeführt wird, wenn detektiert wird, dass der Verbrennungsmotor (9) momentan stillsteht, und ein Kalibrieren
(S5) der Kennlinie mittels eines zweiten Kalibrierungsverfahrens
durchgeführt wird, wenn detektiert wird, dass der Verbrennungsmotor (9) momentan läuft.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn detektiert wird, dass der
Verbrennungsmotor (9) momentan läuft, ermittelt wird, in welchen Bereich die Drosselklappe (1 ) aktuellen Fahreranforderungen folgend überwiegend verlagert wird, und wobei, wenn detektiert wird, dass der Verbrennungsmotor (9) momentan stillsteht, der Antrieb (3) zum Verlagern der Drosselklappe (1 ) in eine außerhalb dieses Bereichs liegende Soll-Position angesteuert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn detektiert wird, dass der Verbrennungsmotor (9) momentan läuft, die Kennlinie an Positionen kalibriert wird, an die die Drosselklappe (1 ) aktuellen
Fahreranforderungen folgend verlagert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Antrieb (3) der Drosselklappe (1 ) einen bürstenlosen Gleichstrommotor aufweist.
6. Steuergerät (1 1 ) für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1 1 ) dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.
7. Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät (1 1 ) nach Anspruch 6.
8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Kraftfahrzeug ein Start-Stopp-
System aufweist.
9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Kraftfahrzeug als
Hybridfahrzeug dazu ausgelegt ist, bei stillstehendem Verbrennungsmotor (9) mit Hilfe eines Zusatzmotors angetrieben zu werden.
10. Computerprogrammprodukt, aufweisend computerlesbare Anweisungen, welche bei Ausführung auf einem programmierbaren Steuergerät dieser dazu anweisen, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.
1 1 . Computerlesbares Medium mit einem darauf gespeicherten
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 10.
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