Verfahren zum Betrieb eines Stellgliedes einer Luftmassenrege ^¬ lung und Stellglied einer Luftmassenregelung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Stell ^¬ gliedes einer Luftmassenregelung für eine Antriebsmaschine ei ^¬ nes Kraftfahrzeuges, bei dem ein Aktuator ein Stellelement in eine gewünschte Position bewegt und die Stellung des Stellele ^¬ mentes von einem Sensorelement erfasst wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Stellglied einer Luftmassenregelung für eine Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einem einen Lei ^¬ tungsquerschnitt regelnden Stellelement, mit einem Aktuator zum Antrieb des Stellelementes, mit einem Steuergerät zur Ansteue- rung des Aktuators und mit einem Sensorelement zur Erfassung der Stellung des Stellelementes.

Stellglieder für Luftmassenregelungen von Brennkraftmaschinen und BrennstoffZeilensystemen und Verfahren zu deren Betrieb sind aus der Praxis beispielsweise als Drosselklappenstutzen bekannt. Das Steuergerät ist beispielsweise in das Stellglied integriert oder kann ein Motorsteuergerät der Brennkraftmaschi ^¬ ne sein. Bei dem Aktuator handelt es sich häufig um einen elek ^¬ trischen Stellmotor. Das Sensorelement erfasst die Stellung des Stellelementes und liefert Signale an das Steuergerät. Das Steuergerät steuert in Abhängigkeit von den Signalen des Sen ^¬ sorelementes den Aktuator an, bis das Stellelement seine vorge ^¬ sehene Stellung erreicht hat.

Um Energie des Aktuators zu sparen, ist bereits ein Ruhemodus bekannt, bei dem die Stromzufuhr des Aktuators abgeschaltet wird. In einem solchen Ruhemodus soll der Luftmassenstrom kon ^¬ stant gehalten werden. Nachteilig bei dem bekannten Stellglied und dessen Verfahren zur Ansteuerung ist, dass in dem Ruhemodus die Position des Stellelementes nicht mehr überwacht wird. Je- doch kann sich das Stellelement beispielsweise durch Umweltein ^¬ flüsse oder Vibrationen aus der vorgesehenen Stellung bewegen. Dies führt jedoch zu einer fehlerhaften Luftmassenregelung des Stellgliedes in dem Ruhemodus.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass es im Ruhemo ^¬ dus eine Halterung des Stellgliedes in der vorgesehenen Positi ^¬ on ermöglicht und einen besonders geringen Energiebedarf hat. Weiterhin soll ein Stellglied eines Luftmassenstroms geschaffen werden, bei dem eine Änderung des Luftmassenstroms bei abge ^¬ schalteten Aktuator frühzeitig erfasst werden kann.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem Ruhemodus der Aktuator stromlos geschaltet wird und das Sensorelement die Stellung des Stellelementes mittelbar oder unmittelbar erfasst und dass bei einer erfassten Änderung der Stellung des Stellelementes das Steuergerät den Aktuator zur Korrektur der Stellung des Stellelementes antreibt.

Durch diese Gestaltung überwacht das Sensorelement im Ruhemodus die Position des Stellelementes und gibt diese an das Steuerge ^¬ rät weiter. Das Steuergerät kann hierdurch bei einer unbeab ^¬ sichtigten Verstellung des Stellelementes den Ruhemodus vorü- bergehend unterbrechen und das Stellelement wieder in die vor ^¬ gesehene Position verstellen. Durch diese Gestaltung kann der Aktuator im Ruhemodus zur Einsparung von Energie stromlos ge ^¬ schaltet werden und wird erst wieder aktiviert, wenn sich das Stellelement unbeabsichtigt aus der Stellung bewegt hat.

Das zweit genannte Problem, nämlich die Schaffung eines Stell ^¬ gliedes eines Luftmassenstroms, bei dem eine Änderung des Luft ^¬ massenstroms bei abgeschalteten Aktuator frühzeitig erfasst werden kann, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Sen- sorelement bei abgeschalteten Aktuator zur Abgabe eines Akti ^¬ vierungsimpulses ausgebildet ist.

Durch diese Gestaltung wird bei abgeschaltetem Aktuator das Sensorelement im aktiven Zustand gehalten. Hierdurch kann das Sensorelement eine unbeabsichtigte Verstellung des Stellelemen ^¬ tes besonders frühzeitig erfassen und mittels des Aktivierungs ^¬ impulses das Steuergerät aktivieren. Das Steuergerät kann nun den Ruhemodus des Aktuators unterbrechen und den Antrieb des Stellelementes in die vorgesehene Position sicherstellen.

Das Sensorelement könnte beispielsweise die Stellung des Stell ^¬ elementes unmittelbar erfassen. Eine besonders hohe Genauigkeit der Erfassung der Stellung des Stellelementes bei einem beson ^¬ ders geringen baulichen Aufwand lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn das Sensorelement zwischen dem Aktuator und einem mit dem Stellelement gekoppelten Getriebe angeordnet ist. Durch diese Gestaltung kann das Sensorelement einfach die Stellung einer das Getriebe antreibenden Antriebswelle erfassen.

Ein Aktivierungsimpuls lässt sich gemäß einer anderen vorteil ^¬ haften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach erzeugen, wenn das Sensorelement einen Hallsensor aufweist. Durch diese Gestaltung wird zudem der Energiebedarf des Sensorelementes auf ein Minimum reduziert.

Das Stellglied gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn das Sensorelement einem auf einer Antriebswelle des Aktuators angeordneten Magneten gegenübersteht.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur wei ren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig.l ein Stellglied einer Luftmassenregelung für eine An- triebsmaschine eines Kraftfahrzeuges,

Fig.2 ein Verfahren zur Ansteuerung des Stellgliedes in ei ^¬ nem Ruhemodus . Figur 1 zeigt ein Stellglied 1 einer Luftmassenregelung für ei ^¬ ne nicht dargestellte Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges. Bei der Antriebsmaschine kann es sich um eine Brennkraftmaschi ^¬ ne oder ein Brennstoffzellensystem handeln. Das Stellglied 1 hat ein in einem Rohr 2 angeordnetes klappenförmiges Stellele- ment 3. Das Stellelement 3 ist auf einer Welle 4 angeordnet und lässt sich von einem als elektrischer Stellmotor ausgebildeten Aktuator 5 antreiben. Der Aktuator 5 hat eine Antriebswelle 6, auf der ein Magnet 7 angeordnet ist. Zwischen der Antriebswelle

6 und der Welle 4 des Stellelementes 3 ist ein Getriebe 8 ange- ordnet. Vorzugsweise ist das Getriebe 8 selbsthemmend gestal ^¬ tet, so dass von der Seite des Stellelementes 3 die Antriebs ^¬ welle 6 nicht verstellt werden kann. Weiterhin hat das Stell ^¬ glied 1 ein Steuergerät 9, welches mit einem als Hallsensor ausgebildeten Sensorelement 10 verbunden ist. Das Sensorelement 10 steht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem

Hallsensor 11 dem auf der Antriebswelle 6 angeordneten Magneten

7 gegenüber und erzeugt bei der Bewegung des Magneten 7 einen elektrischen Impuls, welcher an das Steuergerät 9 weiter gelei ^¬ tet wird. Das Steuergerät 9 steuert zudem den Aktuator 5 zum Antrieb des Stellelementes 3 an.

Wenn in einem Ruhemodus das Steuergerät 9 den Aktuator 5 strom ^¬ los schaltet, werden beispielsweise durch Vibrationen erzeugte Änderungen der Stellung des Magneten 7 und damit der Antriebs- welle 6 von dem Sensorelement 10 erfasst. Der dabei erzeugte Impuls wird als Aktivierungsimpuls zur Aktivierung des im Ruhe ^¬ modus befindlichen Aktuators 5 verwendet.

Figur 1 zeigt ein Verfahren zur Ansteuerung des stromlos ge- schalteten Aktuators 5 aus Figur 1 im Ruhemodus. Im Schritt Sl wird eine Änderung der Position des Magneten 7 durch das Sen ^¬ sorelement 10 erfasst und ein Aktivierungsimpuls an das Steuer ^¬ gerät 9 gesendet. Das Steuergerät 9 aktiviert im Schritt S2 den Aktuator 5, welcher anschließend über die Antriebswelle 6 das Stellelement 3 antreibt. Im Schritt S3 wird die neu eingestell ^¬ te Stellung des Aktuators 5 und damit des Stellelementes 3 er ^¬ fasst. Sobald die vorgesehene Stellung des Stellelementes 3 er ^¬ reicht ist, wird in einem Schritt S4 der Aktuator 5 wieder stromlos geschaltet .