DE102008022983B4

DE102008022983B4 - Steuersystem und -verfahren für einen Motor

Info

Publication number: DE102008022983B4
Application number: DE102008022983.0A
Authority: DE
Inventors: Paul A. Bauerle; Dennis M. Bogden
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2028-05-10
Also published as: US7584742B2; DE102008022983A1; US20080288153A1; CN101307726B; CN101307726A

Abstract

Steuersystem für einen Motor, umfassend: ein Fehlerermittlungsmodul, das nach dem Erfassen eines Infrastrukturfehlers ein Fehlersignal erzeugt; gekennzeichnet durch ein Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme, das nach dem Empfangen des Fehlersignals eine Drosselklappe des Motors in eine Vorgabestellung lenkt, ermittelt, wann sich die Drosselklappe in die Vorgabestellung bewegt, und eine Motorabschaltung einleitet, wenn die Drosselklappe nicht die Vorgabestellung erreicht.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Steuersystem und -verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 12, wie aus der DE 698 33 729 T2 bekannt.
HINTERGRUND
In 1 ist ein funktionaler Blockschaltplan eines Motorsystems 100 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Durch eine Drosselklappe 102 wird Luft in einen Ansaugkrümmer 104 angesaugt. Durch Einspritzen von Kraftstoff durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 106 in den Ansaugkrümmer 104 wird ein Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird durch ein offenes Einlassventil 108 in einen repräsentativen Zylinder 110 gesaugt. Eine Zündspule 112 aktiviert eine Zündkerze 114, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 110 zu zünden.
Nach der Zündung ermöglicht ein offenes Auslassventil 116 es dem Zylinder 110, die Verbrennungsprodukte zu einem Abgassystem 118 zu entlüften. Ein Steuermodul 120 empfängt Signale von einem ersten, 122, und einem zweiten, 124, Drosselstellungssensor (throttle position sensor, TPS). Das Steuermodul 120 überträgt ein Steuersignal zu einem Motor für elektronische Drosselsteuerung (electronic throttle control, ETC) 126, der die Drosselklappe 102 betätigt.
Das Steuermodul 120 kommuniziert mit einem nicht flüchtigen Speicher 128 und einem flüchtigen Speicher 130. Das Steuermodul 120 steuert außerdem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 106 und die Zündspule 112. Das Steuermodul 120 überwacht Eingaben, wie etwa eine Stellung eines Fahrpedals (nicht gezeigt), bestimmt eine Soll-Drosselstellung und weist den ETC-Motor 126 an, die Drosselklappe 102 in die Soll-Drosselstellung zu betätigen.
Das Steuermodul 120 und/oder andere Steuermodule (nicht gezeigt) überwachen nach Abweichungen und Fehlern und führen eine Diagnose aus. Wenn das Steuermodul 120 einen Fehler bei externen Sensoren wie etwa den TPS 122 und 124 erfasst, können Abhilfe schaffende Maßnahmen ergriffen werden. Abhilfe schaffende Maßnahmen können jene umfassen, die in dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. US 7,082,925 B2 , das hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist, beschrieben sind.
Neben Fehlern bei externen Sensoren kann das Steuermodul 120 Infrastrukturfehlern begegnen. Infrastrukturfehler umfassen Fehler, wie etwa Speicherfehler, Fehler der Arithmetik-Logik-Einheit (ALU) und Prozessablauffehler. Speicherfehler umfassen Speicherfehler in dem Steuermodul 120 und Fehler in dem nicht flüchtigen Speicher 128 oder dem flüchtigen Speicher 130. Speicherfehler können durch die Verwendung von Mustertests erkannt werden.
Eine unrichtig gelesene Speicherstelle kann, nachdem sie mit einem bekannten Muster beschrieben worden ist, erneut getestet werden. Falls die Speicherstelle den zweiten Test nicht besteht, kann ein Speicherfehler erklärt werden. Alternativ kann nach einer einzigen fehlerhaften Ablesung ein Speicherfehler erklärt werden. Ein ALU-Fehler kann auftreten, wenn die mathematischen Logik- oder Speicherregister in dem Steuermodul 120 und/oder einem optionalen Coprozessor (nicht gezeigt) nicht richtig funktionieren. ALU-Fehler können über Testvektoren, in denen bekannte Werte kombiniert werden, um ein Ergebnis zu erzeugen, das mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird, ermittelt werden.
Prozessabfolgefehler umfassen solche, bei denen Unterroutinen außerhalb der Reihe ausgeführt werden oder nicht zur richtigen Zeit ausgeführt werden. Prozessabfolgefehler können identifiziert werden, indem beim Eintritt in eine Unterroutine eine Zählvariable inkrementiert wird. Das Steuermodul 120 kann die Zählvariable periodisch prüfen, um zu ermitteln, ob die Zählvariable mit der erwarteten Rate zunimmt.
Prozessabfolgefehler können auch erfasst werden, indem ein Merker in einer Unterroutine gesetzt und in einer zweiten Unterroutine gelöscht wird. Vor dem Löschen des Merkers kann die zweite Unterroutine überprüfen, dass der Merker korrekt gesetzt war. Andernfalls ist ein Prozessfehler aufgetreten. Andere Fehler umfassen Analog-Digital-(A/D)-Umsetzungsfehler, Taktgeberfehler und Zeitgeberfehler.
Wenn ein Infrastrukturfehler erfasst wird, ist nicht mehr gewiss, dass das Steuermodul 120 eine korrekte Motorsteuerung aufrechterhalten kann. Das Steuermodul 120 weist daher den Motorabschaltungsmodus an. Im Motorabschaltungsmodus wird die Drosselklappe 102 auf Vorgabe zurückgestellt, wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 106 angewiesen, das Einspritzen von Kraftstoff zu stoppen, und wird die Zündspule 112 angewiesen, das Bereitstellen des Zündfunkens zu stoppen. Die Vorgabestellung der Drosselklappe 102 ist eine Stellung für Höchstdrehzahl im Leerlauf. In verschiedenen Ausführungsformen entspricht die Höchstdrehzahl im Leerlauf einer Öffnung, die bei laufendem Motor einen maximalen Luftdurchfluss von 32 Gramm pro Sekunde ermöglichen würde.
Aus der DE 35 10 173 A1 ist bereits als solches bekannt, dass bei einem Überwachungssystem im Rahmen einer elektronischen Drosselsteuerung eine Vorgabestellung angefahren wird und dass über den Positionsistwert das Erreichen dieser Vorgabestellung überprüft wird. Als weitere Maßnahme ist eine Prüfung vorgesehen, bei der die Stellgröße am Reglerausgang dahingehend überprüft wird, ob sie länger als eine vorbestimmte Zeitdauer eine vorbestimmte Größe übersteigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, dafür Sorge zu tragen, dass im Falle eines Infrastrukturfehlers nicht zwangsweisend eine Motorschaltung erfolgt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Steuersystem für einen Motor umfasst ein Fehlerermittlungsmodul und ein Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme. Das Fehlerermittlungsmodul erzeugt nach dem Erfassen eines Infrastrukturfehlers ein Fehlersignal. Das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme lenkt nach dem Empfangen des Fehlersignals eine Drosselklappe des Motors in eine Vorgabestellung, ermittelt, wann sich die Drosselklappe in die Vorgabestellung bewegt, und leitet die Motorabschaltung ein, wenn die Drosselklappe nicht die Vorgabestellung erreicht.
Gemäß anderen Merkmalen umfasst das Steuersystem ferner ein Drosselstellungsmodul, das anhand einer momentanen Stellung der Drosselklappe ein Stellungssignal erzeugt, und ein Drosselvorhersagemodul, das anhand einer vorhergesagten Stellung der Drosselklappe ein Vorhersagesignal erzeugt. Das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme leitet aufgrund einer Abweichung zwischen dem Stellungssignal und dem Vorhersagesignal die Motorabschaltung ein. Das Drosselvorhersagemodul ermittelt die vorhergesagte Stellung anhand einer ursprünglichen Stellung der Drosselklappe, wenn das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme die Drosselklappe in die Vorgabestellung lenkte, und einer im Voraus bestimmten Drosselklappengeschwindigkeit.
Gemäß weiteren Merkmalen leitet das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme die Motorabschaltung ein, wenn das Stellungssignal für eine vorgegebene Zeitspanne um einen vorgegebenen Betrag von dem Vorhersagesignal abgewichen ist. Das Drosselstellungsmodul erzeugt das Stellungssignal anhand von Signalen von einem Drosselstellungssensor. Das Drosselstellungsmodul erzeugt das Stellungssignal anhand von Signalen von einem Absolutladedrucksensor und/oder einem Luftmassendurchflusssensor, wenn die Signale von dem Drosselstellungssensor unzuverlässig sind. Das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme reduziert die Leistungsabgabe des Motors, während sich die Drosselklappe in die Vorgabestellung bewegt, anhand einer Stellung eines Fahrpedals.
Gemäß nochmals weiteren Merkmalen reduziert das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme die Leistungsabgabe durch Deaktivieren eines Zylinders des Motors und/oder Begrenzen der Kraftstoffversorgung für den Motor und/oder Verzögern des Zündfunkens für den Motor. Das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme prüft die Stellung der Drosselklappe periodisch, sobald diese die Vorgabestellung erreicht hat, und leitet aufgrund einer Abweichung der Drosselklappe von der Vorgabestellung die Motorabschaltung ein. Die Vorgabestellung umfasst eine Stellung für Höchstdrehzahl im Leerlauf. Der Infrastrukturfehler umfasst einen Speicherfehler und/oder einen Fehler der Arithmetik-Logik-Einheit und/oder einen Prozessabfolgefehler.
Ein Verfahren umfasst das Lenken einer Drosselklappe des Motors in eine Vorgabestellung nach dem Erfassen eines Infrastrukturfehlers, das Ermitteln, ob sich die Drosselklappe in die Vorgabestellung bewegt, und das Einleiten der Motorabschaltung, wenn die Drosselklappe nicht die Vorgabestellung erreicht.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner das Erzeugen eines Stellungssignals anhand einer momentanen Stellung der Drosselklappe, das Erzeugen eines Vorhersagesignals anhand einer vorhergesagten Stellung der Drosselklappe und das Einleiten der Motorabschaltung aufgrund einer Abweichung zwischen dem Stellungssignal und dem Vorhersagesignal. Das Verfahren umfasst ferner das Ermitteln der vorhergesagten Stellung anhand einer ursprünglichen Stellung der Drosselklappe und einer im Voraus bestimmten Drosselklappengeschwindigkeit.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner das Einleiten der Motorabschaltung, wenn das Stellungssignal für eine vorgegebene Zeitspanne um einen vorgegebenen Betrag von dem Vorhersagesignal abgewichen ist. Das Verfahren umfasst ferner das Erzeugen des Stellungssignals anhand von Signalen von einem Drosselstellungssensor. Das Verfahren umfasst ferner das Erzeugen des Stellungssignals anhand von Signalen von einem Absolutladedrucksensor und/oder einem Luftmassendurchflusssensor, wenn die Signale von dem Drosselstellungssensor unzuverlässig sind.
Gemäß nochmals weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner das Reduzieren der Leistungsabgabe des Motors, während sich die Drosselklappe in die Vorgabestellung bewegt, anhand einer Stellung eines Fahrpedals. Das Verfahren umfasst ferner das Reduzieren der Leistungsabgabe durch Deaktivieren eines Zylinders des Motors und/oder Begrenzen der Kraftstoffversorgung für den Motor und/oder Verzögern des Zündfunkens für den Motor. Das Verfahren umfasst ferner das periodische Prüfen der Stellung der Drosselklappe, sobald diese die Vorgabestellung erreicht hat, und das Einleiten der Motorabschaltung aufgrund einer Abweichung der Drosselklappe von der Vorgabestellung. Die Vorgabestellung umfasst eine Stellung für Höchstdrehzahl im Leerlauf. Der Infrastrukturfehler umfasst einen Speicherfehler und/oder einen Fehler der Arithmetik-Logik-Einheit und/oder einen Prozessabfolgefehler.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehend gegebenen genauen Beschreibung deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird vollständiger verstanden anhand der genauen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen. In den Zeichnungen sind:
1 ein funktionaler Blockschaltplan eines Motorsystems gemäß dem Stand der Technik;
2 ein funktionaler Blockschaltplan eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
3 ein funktionaler Blockschaltplan eines beispielhaften Steuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
4 ein funktionaler Blockschaltplan eines beispielhaften Steuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und
5 ein Ablaufplan, der beispielhafte Schritte zeigt, die durch ein Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen zum Kennzeichnen gleicher bzw. ähnlicher Elemente verwendet. Der Ausdruck ”wenigstens eines von A, B und C” soll hierin als logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht-exklusiven logischen ODER interpretiert werden. Wohlgemerkt können Schritte in einem Verfahren in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Der Begriff ”Modul”, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, eigens zugewiesen oder für eine Gruppe) mit Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität verschaffen.
In 2 ist ein funktionaler Blockschaltplan eines beispielhaften Motorsystems 200 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Der Klarheit halber sind zum Kennzeichnen gleicher bzw. ähnlicher Komponenten die Bezugszeichen von 1 verwendet worden. Ein Steuermodul 202 kommuniziert mit einem nicht flüchtigen Speicher 204 und einem flüchtigen Speicher 206.
Das Steuermodul 202 empfängt Stellungssignale von dem ersten, 122, und dem zweiten, 124, Drosselstellungssensor (TPS). Das Steuermodul 202 empfängt ein Luftmassendurchfluss-Signal (MAF-Signal, MAF von mass air flow) von einem MAF-Sensor 208 und ein Absolutladedruck-Signal (MAP-Signal, MAP von manifold absolute pressure) von einem MAP-Sensor 210. Das Steuermodul 202 empfängt ein Motordrehzahlsignal in Umdrehungen pro Minute (RPM bzw. min^–1) von einem RPM-Sensor 212, der mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) in Verbindung steht. Das Steuermodul 202 kann außerdem weitere Signale (nicht gezeigt) empfangen.
Das Steuermodul 202 überträgt Steuersignale zu der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 106, der Zündspule 112 und dem Motor 126 für eine elektronische Drosselsteuerung (ETC). Anhand von Eingaben, wie etwa einer Fahrpedalstellung, weist das Steuermodul 202 den ETC-Motor 126 an, die Drosselklappe 102 zu öffnen und zu schließen. Das Steuermodul 202 ermittelt die Stellung der Drosselklappe 102 anhand von Signalen von den TPS 122 und 124.
Falls die TPS 122 und 124 versagen, kann das Steuermodul 202 die Stellung der Drosselklappe 102 anhand sekundärer Eigenschafen ermitteln. Die sekundären Eigenschaften umfassen den Luftdurchfluss, der aus Messungen durch den MAF-Sensor 208 und/oder den MAP-Sensor 210 ermittelt wird. Falls die Steuerung der Drosselklappe 102 ausfällt, kann das Steuermodul 202 bestimmen, dass eine Motorabschaltung angemessen ist. Im Motorabschaltungsmodus wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 106 angewiesen, das Einspritzen von Kraftstoff zu stoppen, die Zündspule angewiesen, das Bereitstellen des Zündfunkens zu stoppen, und der ETC-Motor 126 angewiesen, die Drosselklappe 102 in eine Vorgabestellung zurückzustellen.
Die Drosselklappe 102 kann Rückstellfedern umfassen, die sie bei Fehlen von Leistung für den ETC-Motor 126 in die Vorgabestellung zurückstellen. Die zuverlässige Steuerung der Drosselklappe 102 kann infolge einer Fehlfunktion des ETC-Motors, einer Fehlfunktion der TPS 122 und 124, mechanischer Probleme bei der Drosselklappe 102, eines Ausfalls von den Sensoren, wie etwa den TPS 122 und 124, bereitgestellten Bezugsspannungen und Infrastrukturfehlern verloren gehen.
Wenn die zuverlässige Drosselsteuerung verloren geht, kann das Steuermodul 202 den Drosseleinflussvorgabe-Modus (TAD-Modus, TAD von throttle authority default) wählen. Im TAD-Modus ist die Drosselklappe 102 in der Vorgabestellung fixiert, ist die Leistung an den ETC-Motor 126 weggenommen und sind Funktionen wie etwa die automatische Geschwindigkeitsregelung gesperrt. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Vorgabestellung eine Öffnung für Höchstdrehzahl im Leerlauf, die einem maximalen Luftdurchfluss von 32 Gramm pro Sekunde entspricht.
Während die Drosselklappe 102 in die Vorgabestellung zurückkehrt, kann das Steuermodul 202 einen ETC-Leistungsmanagementmodus wählen. Im ETC-Leistungsmanagementmodus moduliert das Steuermodul 202 die Drehmomentabgabe des Motors auf der Grundlage der momentanen Stellung der Drosselklappe 102. Möglichkeiten zum Modulieren der Drehmomentabgabe bei einer gegebenen Drosselklappenstellung werden weiter unten näher beschrieben.
Im ETC-Leistungsmanagementmodus sollte sich die Drosselklappe 102 in die Vorgabestellung bewegen. Das Steuermodul 202 überwacht die Stellung der Drosselklappe 102, um sicherzustellen, dass sich die Drosselklappe 102 korrekt bewegt. Die Rückstellfedern können durch den ETC-Motor 126 unterstützt werden, der die Drosselklappe 102 unter Leistung bewegt.
Falls der ETC-Motor 126 fehlerhaft arbeitet oder nicht zuverlässig gesteuert werden kann, wird die Leistung sofort von ihm weggenommen und sich auf die Rückstellfedern zum Bewegen der Drosselklappe 102 in die Vorgabestellung verlassen. Beim Modulieren des Drehmoments kann das Steuermodul 202 die Stellung der Drosselklappe 102, wie sie von den TPS 122 und 124 berichtet wird, verwenden.
Falls die TPS 122 und 124 fehlerhaft arbeiten und/oder ein Infrastrukturfehler das korrekte Lesen deren Werte verhindert, kann das Steuermodul 202, wie oben beschrieben worden ist, sekundäre Eigenschaften verwenden, um die Stellung der Drosselklappe 102 zu ermitteln. Das Steuermodul 202 kann auch, wie weiter unten beschrieben wird, eine vorhergesagte Stellung der Drosselklappe 102 verwenden.
Sobald die Drosselklappe 102 in die Vorgabestellung zurückgekehrt ist, schaltet das Steuermodul 202 von dem ETC-Leistungsmanagementmodus in den TAD-Modus um. Um, wie etwa dann, wenn der Benutzer das Fahrpedal zurücknimmt, die Leistung zu reduzieren, kann das Steuermodul 202 dem Motorsystem 200 eine oder mehrere Beschränkungen auferlegen. Beispielsweise kann das Steuermodul 202 den der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 106 bereitgestellten Kraftstoff reduzieren, den von der Zündspule 112 bereitgestellten Zündfunken verzögern und/oder den Zündfunken von einem oder mehreren Zylindern, wie etwa dem Zylinder 110, wegnehmen.
In 3 ist ein funktionaler Blockschaltplan eines beispielhaften Steuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Ein primäres Steuermodul 302 kommuniziert mit einem sekundären Steuermodul 304. Das sekundäre Steuermodul 304 kann einen mathematischen Coprozessor, ein hybrides Steuermodul, ein Hauptprozessorüberwachungsmodul, ein Getriebesteuermodul usw. umfassen.
Die Steuermodule 302 und 304 empfangen Signale von Sensoren 306. Die Sensoren 306 können Drosselstellungssensoren, MAF-Sensoren, MAP-Sensoren und RPM-Sensoren bzw. Drehzahlsensoren umfassen. Signale von den Sensoren 306 können auf einem Bus, mit dem das primäre Steuermodul 302 und das sekundäre Steuermodul 304 verbunden sind, übertragen werden.
Die Steuermodule 302 und 304 kommunizieren mit einem Kalibrierungsmodul 308, das Schwellenwerte, Umsetzungsfaktoren, Zeitgeberwerte und Betriebsarten- bzw. Modusschalter bereitstellt. Das primäre, 302, und das sekundäre, 304, Steuermodul kommunizieren mit einem ETC-Motor 310 und einem Kraftstoff/Zündfunken-Steuermodul 312. Das primäre, 302, und das sekundäre, 304, Steuermodul können mit dem ETC-Motor 310 und dem Kraftstoff/Zündfunken-Steuermodul 312 über einen gemeinsamen Bus kommunizieren.
Das sekundäre Steuermodul 304 kann eine Diagnose an dem primären Steuermodul 302 ausführen und Sensormesswerte von den Sensoren 306 überprüfen. Das sekundäre Steuermodul 304 kann die Motorabschaltung befehlen, wenn das primäre Steuermodul 302 einem kritischen Fehler unterliegt. Im Motorabschaltungsmodus befiehlt das sekundäre Steuermodul 304 dem ETC-Motor 310, die Drosselklappe 102 in die Vorgabestellung zurückzustellen, und befiehlt dem Kraftstoff/Zündfunken-Steuermodul 312, Kraftstoff und Zündfunken dem Motor vorzuenthalten.
In 4 ist ein funktionaler Blockschaltplan eines beispielhaften Steuermoduls 400, wie etwa des primären, 302, oder des sekundären, 304, Steuermoduls von 3, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Das Steuermodul 400 umfasst ein Sensoreingabemodul 402, das Daten von Sensoren, wie etwa den Sensoren 306 von 3, empfängt.
Das Sensoreingabemodul 402 kann ankommende Signale aufbereiten, Signale von analog nach digital umsetzen und/oder und eine Grenzenüberprüfung (bounds checking) an den Sensorsignalen ausführen. Das Steuermodul 400 umfasst ein Modul für elektronische Drosselsteuerung (ETC-Modul) 404, ein Drosselstellungsmodul 406, ein Fehlerermittlungsmodul 408, ein Drosselvorhersagemodul 410 und ein Leistungsmanagementmodul 412, wovon jedes Daten von dem Sensoreingabemodul 402 empfängt.
Das ETC-Modul 404 bestimmt die Soll-Drehmomentabgabe von dem Motor anhand von Signalen wie etwa der Fahrpedalstellung. Das ETC-Modul 404 überträgt Steuersignale zu einem Drosselmotormodul 414, das den ETC-Motor 126 so betätigt, dass die Drosselklappe 102 in eine Soll-Stellung verstellt wird. Das Drosselstellungsmodul 406 ermittelt die momentane Stellung der Drosselklappe 102 empirisch.
Wie oben beschrieben worden ist, kann die Drosselstellung über die Drosselstellungssensoren 122 und 124 oder über sekundäre Indikatoren, wie etwa den Luftmassendurchfluss und/oder den Absolutladedruck, ermittelt werden. Das Fehlerermittlungsmodul 408 führt eine Diagnose aus, um zu ermitteln, ob ein Infrastrukturfehler aufgetreten ist. Das Drosselvorhersagemodul 410 sagt auf der Grundlage der zu dem Drosselmotormodul 414 geschickten Stellungsanweisung und kalibrierbarer mechanischer Merkmale die Stellung der Drosselklappe 102 vorher.
Beispielsweise kann sich bei wärmerem Motor die Drosselklappe schneller bewegen. Das Drosselvorhersagemodul 410 kann die Bewegung der Drosselklappe 102 als eine lineare Rampe von ihrer ursprünglichen Stellung zu der durch das Drosselmotormodul 414 befohlenen Stellung modellieren. Die Steigung der linearen Rampe ist durch technische Daten des ETC-Motors 126 und der Rückstellfedern bestimmt und kann während der Kalibrierung festgelegt werden. Das Drosselvorhersagemodul 410 kann außerdem dem durch die Rückstellfedern verursachten Überschwingen der Drosselklappe 102 Rechnung tragen.
Das Leistungsmanagementmodul 412 reduziert das Motordrehmoment bei einer gegebenen Drosselklappenstellung. Das Leistungsmanagementmodul 412 kann Drosselklappenstellungsdaten von dem Drosselstellungsmodul 406 und/oder dem Drosselvorhersagemodul 410 empfangen. Das Leistungsmanagementmodul 412 überträgt Steuersignale zu einem Ausgabemodul 416. Diese Steuersignale können Signale umfassen, die angeben, dass der Zündfunken verzögert werden soll, der Kraftstoff reduziert werden soll oder Zylinder abgeschaltet werden sollen.
Das Steuermodul 400 umfasst ein Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme 418. Wenn das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme 418 ein Fehlersignal von dem Fehlerermittlungsmodul 408 empfängt, weist es das ETC-Modul 404 an, dem Drosselmotormodul 414 das Bewegen der Drosselklappe in die Vorgabestellung, zu befehlen.
Das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme 418 kann direkt mit dem Drosselmotormodul 414 kommunizieren, um dieses Ergebnis herbeizuführen. Das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme 418 kann den Fortschritt der Drosselklappe 102 zu durch ein Zeitgebermodul 420 angegebenen Zeiten überwachen. Wenn das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme 418 ermittelt, dass die Motorabschaltung erforderlich ist, kann es direkt mit dem Ausgabemodul 416 kommunizieren, um Zündfunken und Kraftstoff von dem Motor wegzunehmen.
Das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme 418 empfängt Signale einer vorhergesagten Drosselstellung von dem Drosselvorhersagemodul 410 und Ist-Drosselsignale von dem Drosselstellungsmodul 406. Sobald die Drosselklappe die Vorgabe erreicht hat, kann das Drosselstellungsmodul 406 die Stellung der Drosselklappe 102 zu durch das Zeitgebermodul 420 angegebenen Zeiten überprüfen. In verschiedenen Ausführungsformen erzeugt das Zeitgebermodul 420 alle 50 ms ein Signal, wenn sich die Drossel auf Vorgabe befindet.
In 5 zeigt ein Ablaufplan beispielhafte Schritte, die durch ein Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden. Die Steuerung beginnt im Schritt 502, wo die Steuerung ermittelt, ob ein Infrastrukturfehler aufgetreten ist. Wenn ein Infrastrukturfehler aufgetreten ist, geht die Steuerung zum Schritt 504 weiter; andernfalls verharrt die Steuerung im Schritt 502.
Im Schritt 504 wird der Motor in den ETC-Leistungsmanagementmodus versetzt, wo das Drehmoment des Motors auf der Grundlage der gegenwärtigen Stellung der Drosselklappe begrenzt wird. Die Steuerung geht zum Schritt 506 weiter, wo die Drosselklappe 102 in die Vorgabestellung befohlen wird. Dies kann beinhalten, dem ETC-Motor 126 zu befehlen, die Drosselklappe 102 in die Vorgabestellung zu bewegen, oder Leistung von dem ETC-Motor wegzunehmen und zuzulassen, dass die Drosselrückstellfedern die Drosselklappe 102 in die Vorgabestellung bewegen.
Die Steuerung fährt im Schritt 508 fort, wo ein Zeitgeber zurückgesetzt wird. Die Steuerung fährt im Schritt 510 fort, wo sie die momentane Drosselstellung vorhersagt. Die Steuerung fährt im Schritt 512 fort, wo sie die Ist-Drosselstellung ermittelt. Die Steuerung fährt im Schritt 514 fort, wo sie ermittelt, ob die Ist-Stellung der Drosselklappe 102 um mehr als 10% von der erwarteten Stellung abweicht.
Falls dem so ist, geht die Steuerung zum Schritt 516 weiter; andernfalls geht die Steuerung zum Schritt 518 weiter. Der Wert von 10% kann durch Kalibrierung auf einen anderen Prozentsatz oder eine absolute Zahl festgelegt werden. Im Schritt 516 ermittelt die Steuerung, ob der Zeitgeber 50 Millisekunden überschreitet. Falls dem so ist, ist die Drosselklappe 102 für 50 ms um mehr 10% von der erwarteten Bewegung abgewichen und ist die zuverlässige Drosselsteuerung verloren gegangen; die Steuerung geht zum Schritt 520 weiter. Andernfalls kehrt die Steuerung zum Schritt 510 zurück.
Der Wert von 50 ms kann bei der Kalibrierung festgelegt und so eingestellt werden, dass die Abhilfe schaffende Maßnahme schnell getroffen wird, falls die Drosselklappe nicht richtig auf die Anweisung zum Zurückkehren in die Vorgabestellung anspricht. Im Schritt 520 wird die Motorabschaltung befohlen, worauf die Steuerung endet. Im Schritt 518 wird der Zeitgeber zurückgesetzt, wobei die Steuerung im Schritt 522 fortfährt. Im Schritt 522 ermittelt die Steuerung, ob die Drossel die Vorgabestellung erreicht hat. Falls dem so ist, geht die Steuerung zum Schritt 524 weiter; andernfalls kehrt die Steuerung zum Schritt 510 zurück. Im Schritt 524 wird der Drosseleinflussvorgabemodus gewählt, worauf die Steuerung endet.

Claims

Steuersystem für einen Motor, umfassend: ein Fehlerermittlungsmodul, das nach dem Erfassen eines Infrastrukturfehlers ein Fehlersignal erzeugt; gekennzeichnet durch ein Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme, das nach dem Empfangen des Fehlersignals eine Drosselklappe des Motors in eine Vorgabestellung lenkt, ermittelt, wann sich die Drosselklappe in die Vorgabestellung bewegt, und eine Motorabschaltung einleitet, wenn die Drosselklappe nicht die Vorgabestellung erreicht.
Steuersystem nach Anspruch 1, das ferner umfasst: ein Drosselstellungsmodul, das anhand einer momentanen Stellung der Drosselklappe ein Stellungssignal erzeugt; und ein Drosselvorhersagemodul, das anhand einer vorhergesagten Stellung der Drosselklappe ein Vorhersagesignal erzeugt, wobei das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme aufgrund einer Abweichung zwischen dem Stellungssignal und dem Vorhersagesignal die Motorabschaltung einleitet.
Steuersystem nach Anspruch 2, wobei das Drosselvorhersagemodul die vorhergesagte Stellung anhand einer ursprünglichen Stellung der Drosselklappe, wenn das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme die Drosselklappe in die Vorgabestellung lenkte, und einer im Voraus bestimmten Drosselklappengeschwindigkeit ermittelt.
Steuersystem nach Anspruch 2, wobei das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme die Motorabschaltung einleitet, wenn das Stellungssignal für eine vorgegebene Zeitspanne um einen vorgegebenen Betrag von dem Vorhersagesignal abgewichen ist.
Steuersystem nach Anspruch 2, wobei das Drosselstellungsmodul das Stellungssignal anhand von Signalen von einem Drosselstellungssensor erzeugt.
Steuersystem nach Anspruch 5, wobei das Drosselstellungsmodul das Stellungssignal anhand von Signalen von einem Absolutladedrucksensor und/oder einem Luftmassendurchflusssensor erzeugt, wenn die Signale von dem Drosselstellungssensor unzuverlässig sind.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme eine Leistungsabgabe des Motors, während sich die Drosselklappe in die Vorgabestellung bewegt, auf der Grundlage einer Stellung eines Fahrpedals reduziert.
Steuersystem nach Anspruch 7 wobei das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme die Leistungsabgabe durch ein Deaktivieren eines Zylinders des Motors und/oder ein Begrenzen der Kraftstoffversorgung für den Motor und/oder ein Verzögern des Zündfunkens für den Motor reduziert.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Modul zum Steuern einer Abhilfe schaffenden Maßnahme die Stellung der Drosselklappe periodisch prüft, sobald diese die Vorgabestellung erreicht hat, und aufgrund einer Abweichung der Drosselklappe von der Vorgabestellung die Motorabschaltung einleitet.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Vorgabestellung eine Stellung für Höchstdrehzahl im Leerlauf umfasst.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei der Infrastrukturfehler einen Speicherfehler und/oder einen Fehler der Arithmetik-Logik-Einheit und/oder einen Prozessabfolgefehler umfasst.
Steuerverfahren für einen Motor, umfassend: Lenken einer Drosselklappe des Motors in eine Vorgabestellung nach dem Erfassen eines Infrastrukturfehlers; gekennzeichnet durch Ermitteln, wann sich die Drosselklappe in die Vorgabestellung bewegt; und Einleiten einer Motorabschaltung, wenn die Drosselklappe nicht die Vorgabestellung erreicht.
Steuerverfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst: Erzeugen eines Stellungssignals anhand einer momentanen Stellung der Drosselklappe; Erzeugen eines Vorhersagesignals anhand einer vorhergesagten Stellung der Drosselklappe; und Einleiten der Motorabschaltung aufgrund einer Abweichung zwischen dem Stellungssignal und dem Vorhersagesignal.
Steuerverfahren nach Anspruch 13, das ferner das Ermitteln der vorhergesagten Stellung anhand einer ursprünglichen Stellung der Drosselklappe und einer im Voraus bestimmten Drosselklappengeschwindigkeit umfasst.
Steuerverfahren nach Anspruch 13, das ferner das Einleiten der Motorabschaltung, wenn das Stellungssignal für eine vorgegebene Zeitspanne um einen vorgegebenen Betrag von dem Vorhersagesignal abgewichen ist, umfasst.
Steuerverfahren nach Anspruch 13, das ferner das Erzeugen des Stellungssignals anhand von Signalen von einem Drosselstellungssensor umfasst.
Steuerverfahren nach Anspruch 16, das ferner das Erzeugen des Stellungssignals anhand von Signalen von einem Absolutladedrucksensor und/oder einem Luftmassendurchflusssensor, wenn die Signale von dem Drosselstellungssensor unzuverlässig sind, umfasst.
Steuerverfahren nach Anspruch 12, das ferner das Reduzieren der Leistungsabgabe, während sich die Drosselklappe in die Vorgabestellung bewegt, anhand einer Stellung eines Fahrpedals umfasst.
Steuerverfahren nach Anspruch 18, das ferner das Reduzieren der Leistungsabgabe durch ein Deaktivieren eines Zylinders des Motors und/oder ein Begrenzen der Kraftstoffversorgung für den Motor und/oder ein Verzögern des Zündfunkens für den Motor umfasst.
Steuerverfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst: periodisches Prüfen der Stellung der Drosselklappe, sobald diese die Vorgabestellung erreicht hat; und Einleiten der Motorabschaltung aufgrund einer Abweichung der Drosselklappe von der Vorgabestellung.
Steuerverfahren nach Anspruch 12, wobei die Vorgabestellung eine Stellung für Höchstdrehzahl im Leerlauf umfasst.
Steuerverfahren nach Anspruch 12, wobei der Infrastrukturfehler einen Speicherfehler und/oder einen Fehler der Arithmetik-Logik-Einheit und/oder einen Prozessabfolgefehler umfasst.