DE3909905A1 - Verfahren zur bestimmung wenigstens einer endstellung einer verstelleinrichtung in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur bestimmung wenigstens einer endstellung einer verstelleinrichtung in einem kraftfahrzeug

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung wenigstens einer Endstellung einer Verstelleinrichtung in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solches Verfahren zur Bestimmung wenigstens einer Endstellung einer Verstelleinrichtung in einem Kraftfahrzeug ist durch die DE OS 31 49 361 bekannt. Dort wird eine Verstelleinrichtung zur Steuerung der Motorleistung mit zwei Endstellungen beschrieben, wobei zur Bestimmung und Speicherung dieser beiden Endstellungen der Verstelleinrichtung die Verstelleinrichtung zuerst in Richtung der ersten Endstellung angetrieben wird und nach Ablauf einer vorbe­ stimmten Verstellzeit die Position der Verstelleinrichtung als End­ stellung abgespeichert wird. Danach wird die Verstelleinrichtung in Richtung der zweiten Endstellung angetrieben, wobei nach Ablauf einer weiteren vorbestimmten Zeitspanne die Position der Verstell­ einrichtung als zweite Endstellung abgespeichert wird. Bei dieser Vorgehensweise ist es jedoch möglich, daß es zum einen z. B. bedingt durch die Flexibilität des Anschlages zum Erfassen einer falschen Endstellungsposition, zum anderen infolge von mechanischen bzw. elektrischen Toleranzen oder durch die oben erwähnte Flexibilität des Anschlages zu einer Erhöhung der Ansteuergröße der Verstellein­ richtung und somit zur Zerstörung bzw. Beschädigung der Verstellein­ richtung kommen kann.
den. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichne­ ten Merkmale gelöst.
Vorteile der Erfindung
Die im folgenden dargestellte Vorgehensweise beseitigt die oben genannten Nachteile des Standes der Technik dadurch, daß beim Anfah­ ren der jeweiligen Endstellung die Ansteuergröße der Verstellein­ richtung abgefragt wird und die Position der Verstelleinrichtung dann als die jeweilige Endstellung gespeichert wird, wenn diese Ansteuergröße der Verstelleinrichtung einen jeweils vorbestimmten Wert zumindest eingenommen hat. Dieses Verfahren kann insbesondere bei der Bestimmung der Endstellungen eines elektrisch steuerbaren Leistungsstellgliedes, insbesondere der Drosselklappe einer Brenn­ kraftmaschine oder der Einspritzpumpe eines Dieselmotors eines Kraftfahrzeuges vorteilhaft angewendet werden. Durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Merkmale ist es möglich, daß einerseits bei flexiblen Anschlägen, wie es z. B. die Gummipuffer am Vollastanschlag einer Einspritzpumpenmechanik dar­ stellen, die Verstelleinrichtung in ihre korrekte Lage gedrückt wird, andererseits eine Zerstörung bzw. Beschädigung der Verstell­ einrichtung durch ein Ansteuersignal, das seine zulässigen Grenzen verlassen hat, verhindert wird. Dadurch wird eine genaue Bestimmung der Endstellungen der Verstelleinrichtung erreicht und die Lebens­ dauer der Verstelleinrichtung erhöht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf seine Verwendung zur Bestimmung von Endstellungen des Leistungsstellgliedes einer Brennkraftmaschine beschränkt, sondern kann überall dort eingesetzt werden, wo steuerbare Verstelleinrichtungen vorhanden sind, deren Endstellungen zur weiteren Information bestimmt werden müssen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand den in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsformen erläutert. Dabei bezeichnet Fig. 1 eine aus Übersichtlichkeitsgründen gewählte Blockdarstellung eines Aus­ führungsbeispiels, bei dem das in den Fig. 2-4 anhand von Fluß­ diagrammen dargestellten Verfahren eingesetzt werden kann.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Obwohl das folgende Ausführungsbeispiel lediglich die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Verstelleinrichtungen mit einer Drosselklappe beschreibt, wird im folgenden unter Verstelleinrich­ tung auch die elektrisch betätigbare Einspritzpumpenmechanik ver­ standen, wobei dort infolge der flexiblen Stellmotoranschläge dem erfindungsgemäßen Verfahren besondere Bedeutung zukommt.
Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Ansaugrohr 12 und einer elektrisch betätigbaren Verstelleinrichtung 14. Diese Ver­ stelleinrichtung 14 umfaßt eine sich im Ansaugrohr 12 befindliche Drosselklappe 16, die eine symbolisch dargestellte, untere Endstel­ lung 18 sowie eine ebenfalls symbolisch dargestellte, obere Endstel­ lung 20 besitzt. Dabei entspricht die untere Endstellung 18 der Leerlaufposition der Drosselklappe, während die obere Endstellung 20 der Vollaststellung der Drosselklappe entspricht. Ferner umfaßt die Verstelleinrichtung 14 einen elektrisch betätigbaren Stellmotor 22, der über ein Verbindungsstück 24 mit der Drosselklappe 16 derart verbunden ist, daß er in Abhängigkeit einer Steuergröße die Stellung der Drosselklappe verändert. Des weiteren besteht die Verstellein­ richtung 14 aus einem Positionssensor 26, mit dessen Hilfe die Posi­ tion des Stellmotors 22 und/oder der Drosselklappe 16 erfaßt werden kann.
Die Verstelleinrichtung 14 besitzt im wesentlichen einen Eingang 28 sowie eine Ausgangsleitung 30. Dabei wird der Verstelleinrichtung 14 über ihren Eingang 28 die von einem Steuergerät 32 in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen gebildete Steuergröße zugeführt. Die Aus­ gangsleitung 30 führt ein der jeweiligen Position der Verstellein­ richtung entsprechendes vom Positionssensor 26 gebildetes Signal an das Steuergerät 32 zurück. Dem Steuergerät 32 werden über seinen Eingang 34 die Steuergröße, über den Eingang 36 das Positionssignal der Verstelleinrichtung 14, über den Eingang 38 die Stellung eines Fahrpedals 40, über die Eingänge 39 weitere Betriebskenngrößen, wie Temperatur des Motors, Drehzahl, Fahrgeschwindigkeit und/oder einge­ legter Gang, etc., in deren Abhängigkeit die Steuergröße, die vom Steuergerät über seinen Ausgang 42 an die Verstelleinrichtung 14 abgegeben wird, gebildet wird und über den Eingang 44, der mit einem Zündschalter 46 in Verbindung steht, ein Startsignal zugeführt.
Zur Funktionsweise der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung sei gesagt, daß das Steuergerät 32 bei Schließen des Zündschalters 46 über seinen Eingang 44 ein Startsignal erhält, das die Schaltungs­ elemente des Steuergeräts initialisiert und das erfindungsgemäße Verfahren startet. Das Steuergerät 32 bildet in Abhängigkeit von über seine Eingänge 39 zugeführte Betriebskenngrößen, sowie in Abhängigkeit der Fahrpedalstellung, die über den Eingang 38 vom Fahrpedal 40 eingegeben wird, eine Steuergröße, die über den Ausgang 42 die Bewegungsrichtung bzw. die Position der Verstelleinrichtung 14 bestimmt und somit das Leistungsstellglied, im Falle des Aus­ führungsbeispiels die Drosselklappe, steuert.
Je nach Ausführung der Verstelleinrichtung 14 bzw. des Stellmotors 22 handelt es sich bei der oben beschriebenen Steuergröße um den Motorstrom, wobei die Bewegungsrichtung der Verstelleinrichtung 14 durch die Stromrichtung bestimmt wird, oder um eine aus der Ansteuerspannung oder bei entsprechender Ausgestaltung des Stell­ motors aus einem Tastverhältnis bereitgestellte Steuergröße, wobei als rückgeführte Steuergröße auch ein Mittelwert dieser Steuergröße verwendet werden kann.
Entsprechende Ausführungen gelten für die Einspritzpumpenmechanik (Regelstange) eines Dieselmotors.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm, welches das Verfahren im Zusammen­ hang darstellt. Bei Schließen des Zündschalters, also zu Beginn eines Betriebszyklus wird das Verfahren gestartet. In Funktionsblock 50 sind alle die Maßnahmen zusammengefaßt, die zur Initialisierung bzw. zum Laden der elektronischen Schaltelemente des Steuergeräts 32 dienen. Ist dieser Vorgang abgeschlossen, so wird in Funktionsblock 52 der untere Anschlag des Leistungsstellgliedes angefahren und nach Speicherung des Anfahrwerts der Stellgliedposition die Position ent­ sprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt. Nach Abarbeitung des Funktionsblocks 52 und Aufnahme des normalen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs wird im Abfrageblock 54 festgestellt, ob sich das Leistungsstellglied in der Nähe seiner Vollaststellung befindet. Diese Abfrage wird solange wiederholt bis im Fahrbetrieb entspre­ chend des Fahrerwunsches das Leistungstellglied seine Vollaststel­ lung ungefähr einnimmt. Dann wird in Funktionsblock 56 diese Vollaststellung angefahren und nach Speicherung des Anfahrwerts ent­ sprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren die Position der Verstell­ einrichtung 14 bestimmt. Dabei kann die Speicherung des Anfahrwerts auch unterbleiben und die Position ausschließlich entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt werden.
Die in den Fig. 3 und 4 im folgenden vorgestellten Ausführungs­ formen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auch jede für sich, unabhängig von der Einbindung in Fig. 2, anwendbar.
In Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel des unte­ ren Anschlag einer elektrisch betätigbaren Drosselklappe vorge­ stellt. Nach der Initialisierung des Steuergeräts und dem Anfahren des Anschlags wird die Steuergröße überwacht und mit einem vorgege­ benen Schwellwert verglichen, der aus einem zulässigen Grenzwert der Steuergröße abgeleitet ist. Wird als Steuergröße der Motorstrom verwendet, so ergibt sich dieser Grenzwert aus dem maximal zuläs­ sigen Strom. Ahnliche Grenzwerte lassen sich auch für die weiteren, möglichen aus Spannung gewonnenen oder Tastverhältnis Steuergrößen bilden. In Funktionsblock 60 der Fig. 3 wird nun überprüft ob die jeweilige Steuergröße den vorbestimmten Schwellwert erreicht und diesen eine vorbestimmte Zeitdauer lang gehalten hat. Ist dies nicht der Fall, wird die Abfrage wiederholt. Hat die Steuergröße jedoch den vorbestimmten Wert angenommen, und diesen eine vorbestimmte Zeit gehalten, so wird im Funktionsblock 62 überprüft, ob sich die Ver­ stelleinrichtung 14 im Bereich ihrer unteren Endstellung befindet.
Dadurch soll verhindert werden, daß eine Speicherung der Position der Verstelleinrichtung 14 als Endstellung des Leistungstellgliedes vorgenommen wird, wenn die Steuergröße den vorbestimmten Schwellwert infolge einer Verklemmung des Leistungsstellgliedes erreicht. Eine derartige Abfrage kann zum einen durch einen Vergleich der gemesse­ nen Position der Verstelleinrichtung mit einem Schwellwert, zum anderen durch einen Vergleich eines Anschlagschalters (z.B. Leer­ lauf- oder Vollastschalter der Drosselklappe) mit der Position der Verstelleinrichtung 14 realisiert werden. In Funktionsblock 64 wird überprüft, ob die Verstelleinrichtung 14 in diesem Moment gegen die untere Endstellung gesteuert wird. Wird als Steuergröße der Motor­ strom bezeichnet, so kann diese Abfrage über die Stromrichtung geschehen. Sind alle die Abfragebedingungen der Funktionsblöcke 60 bis 64 erfüllt, so wird im Schritt des Funktionsblocks 66 die aktuelle Position der Verstelleinrichtung 14 als untere Endstellung abgespeichert. Ist jedoch eine der Abfragebedingungen nicht erfüllt, so können die in Fig. 3 dargestellten Schritte wiederholt werden. Das in Fig. 3 dargestellte Verfahren kann im Anschluß an das zuvor ablaufende, aus dem Stand der Technik bekannte Anfahren der unteren Endstellung und Speichern des entsprechenden Positionswertes statt­ finden.
In Fig. 4 wird eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel des oberen Anschlags des Leistungsstellglieds einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Drosselklappe oder Ein­ spritzpumpe, dargestellt. Nachdem die Bestimmung des unteren Anschlages abgeschlossen ist, wird während des Fahrbetriebs oder auch unmittelbar nach Bestimmung des unteren Anschlages vor Beginn des Betriebszyklus der obere Anschlag angefahren und kann entspre­ chend dem in Fig. 4 dargestellten Verfahren bestimmt werden. Das erste Anfahren des oberen Anschlages geschieht dabei mit hohem Dreh­ moment, um sicherzugehen, daß der obere Anschlag erreicht wird. Besteht dieser obere Anschlag aus flexiblem Material, handelt es sich z.B. um einen Gummipuffer, so ist der bei erstmaligem Anfahren übernommene Positionswert zu groß. Im Funktionsblock 70 von Fig. 3 wird bei Erreichen der Vollastposition der Drosselklappe überprüft, ob während des Betriebszyklus bereits ein Durchlauf stattgefunden hat. Ist dies nicht der Fall, wird im Funktionsblock 72 festge­ stellt, ob der obere Anschlag bereits erstmalig angefahren wurde. Falls nicht, wird dies im Schritt 74 durchgeführt. Ist dies bereits geschehen, wird im Funktionsblock 76 die Steuergröße auf einen vor­ bestimmten Wert begrenzt, der aus dem zulässigen Grenzwert abzüglich der Toleranzwerte abgeleitet ist. Dadurch wird die Verstelleinrich­ tung 14 in eine definierte Stellung gebracht, insbesondere wenn der Anschlag aus flexiblem Material besteht, welches die Verstellein­ richtung zurückstellt. Unter flexiblem Material kann auch die üb­ liche Rückstellfeder verstanden werden. Im Abfrageblock 78 wird festgestellt, ob die Position der Verstelleinrichtung 14 in der Nähe des oberen Anschlages sich befindet, das heißt, ob die Position der Verstelleinrichtung 14 einen bestimmten Grenzwert überschreitet oder daß bei bestätigtem Vollastschalter die Position der Verstellein­ richtung 14 einen bestimmten Grenzwert erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, wird die Begrenzung der Steuergröße zurückgenommen und die oben dargestellten Schritte wiederholt (Funktionsblock 79). Befindet sich die Position der Verstelleinrichtung 14 im Bereich der Endstel­ lung, so wird in Funktionsblock 80 überprüft, ob eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist.
Dies dient dazu, stabile Zustände zu schaffen. Ist die Zeit abgelau­ fen, so wird die aktuelle Position der Verstelleinrichtung 14 als obere Endstellung der Verstelleinrichtung 14 in Funktionsblock 82 abgespeichert und die Begrenzung der Steuergröße aufgehoben. Ferner wird in Funktionsblock 84 eine Markierung gesetzt, daß die Endstel­ lung in diesem Betriebszyklus bestimmt wurde. Sollte in den Abfrageblöcken 70, 72 und 80 die zweite, in der obigen Beschreibung nicht dargelegte Möglichkeit auftreten, so werden die Schritte wiederholt.
Die obige Beschreibung der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren geht von nur einer Anwendung der Verfahren pro Betriebs­ zyklus aus.
Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Verfahren, wenn gewünscht, auch mehrere Male während eines Betriebszyklus durchge­ führt werden, z.B. zur Kompensation eines Temperaturdrift.

Claims (12)

1. Verfahren zur Bestimmung wenigstens einer Endstellung einer Ver­ stelleinrichtung in einem Kraftfahrzeug, die in Richtung ihrer End­ stellungen steuerbar ist, wobei zur Bestimmung der jeweiligen End­ stellung die Verstelleinrichtung in diese Endstellung gesteuert wird und bei Erreichen dieser Endstellung die Position der Verstellein­ richtung als die Endstellung repräsentierend gespeichert wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die Positon der Verstelleinrichtung dann als die jeweilige Endstellung gespeichert wird, wenn die Steuergröße der Verstelleinrichtung einen jeweils vorbestimmten Wert erreicht hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße den jeweils vorbestimmten Wert eine vorbestimmte Zeit­ dauer lang eingenommen hat.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Position der Verstelleinrichtung nur dann speicherbar ist, wenn sich die Verstelleinrichtung im Bereich der jeweiligen Endstellung befindet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Verstelleinrichtung dann gespeichert wird, wenn zuvor eine Bestimmung dieser Endstellung erfolgt ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Verstelleinrichtung dann gespeichert wird, wenn die Steuergröße einen vorbestimmten Wert überschreitet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Verstelleinrichtung dann gespeichert wird, wenn die Steuergröße einen vorbestimmten Begrenzungswert erreicht hat.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung, insbesondere eine elektrisch betätig­ bares Leistungstellglied einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahr­ zeuges, mit einem elektronischen Steuergerät, zwischen den End­ stellungen steuerbar ausgebildet ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße die von der elektronischen Steuereinheit abgege­ benen Ansteuersignal zu Steuerung der Verstelleinrichtung in Rich­ tung der Endstellungen umfaßt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuersignal in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine gebildet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeich­ net, daß als Steuergröße der Ansteuerstrom verwendet wird, wobei bei einer positiven Veränderung des Ansteuerstroms die Verstelleinrich­ tung in die eine Endstellung und bei negativer Veränderung des Ansteuerstroms in die andere Endstellung geführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuergröße über eine Ansteuerspannung, ein Ansteuer­ tastverhältnis bei einer getaktet angesteuerten Verstelleinrichtung, ein Frequenzsignal, oder ein Mittelwertsignal aus Strom, Spannung, Tastverhältnis oder Frequenz bereitgestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der jeweiligen Endstellung durch Vergleich der Position der Verstelleinrichtung mit einem vorbestimmten Schwellwert allein oder durch Betätigung eines Anschlagschalters in Verbindung mit einem Vergleich der Position der Verstelleinrichtung mit einem vorbe­ stimmten Schwellwert festgestellt wird.
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