Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zum überprüfen einer Klappe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum überprüfen einer Klappe, die mit einer Feder mechanisch gekoppelt ist und die mit einem Stellantrieb mechanisch gekoppelt ist, der dazu ausgebildet ist, abhangig von einem Stellsignal ein Drehmoment zu erzeugen, das auf die Klappe einwirkt. Derartige Klappen werden beispielsweise bei Brennkraftmaschinen eingesetzt und zwar beispielsweise als Drosselklappen oder Drallklappen oder Schaltklappen zum Verandern einer Saugrohrgeometrie in einem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine. Insbesondere im Zusammenhang mit hohen Anforderungen an die Sicherheit oder auch die Schadstoff-Emissionen der Brennkraftmaschine ist es erforderlich, eine derartige Klappe zu überprüfen und so beispielsweise einen Bruch der Feder zu erkennen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum überprüfen einer Klappe zu schaffen, das beziehungsweise die einfach und zuverlässig ist.

Die Aufgabe wird gelost durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum überprüfen einer Klappe, die mit einer Feder mechanisch gekoppelt ist und die mit einem Stellantrieb mechanisch gekoppelt ist, der dazu ausgebildet ist, abhangig von einem Stellsignal ein Drehmoment zu erzeugen, das auf die Klappe einwirkt. Ein Positionssensor ist der Klappe zugeordnet, mittels dessen eine Schwenkposition der Klappe erfasst werden kann. Ein Stellsignal wird auf einen vorgegebenen Aktivierungswert eingestellt, bei dem ein Drehmoment über den Stellantrieb auf die Klappe einwirkt. Das

Stellsignal wird auf einen Neutralwert eingestellt, bei dem die Schwenkposition der Klappe durch ein über die Feder eingekoppeltes Drehmoment bestimmt ist und zwar insbesondere im fehlerfreien Fall der Feder. Die aktuelle Schwenkposition der Klappe wird erfasst als Uberpruf-Schwenkposition . Abhangig von der Uberpruf-Schwenkposition und einer Neutral- Schwenkposition wird auf einen Fehler im Bereich der Feder oder keinen Fehler im Bereich der Feder erkannt. Die Neutral- Schwenkposition ist diejenige, die die Klappe einnehmen sollte, wenn das Stellsignal auf den Neutralwert eingestellt ist. Unter dem Bereich der Feder kann die Feder selbst oder auch ihre mechanische Kopplung mit der Drosselklappe umfasst sein.

Auf diese Weise wird die Erkenntnis genutzt, dass bei einem Fehler im Bereich der Feder, insbesondere einer fehlenden Kopplung der Feder mit der Klappe, wie dies beispielsweise bei einem Bruch der Feder der Fall sein kann, die jeweilige Schwenkposition der Klappe nicht mehr über die Feder beein- flusst wird und so die Schwenkposition, die die Klappe einnimmt, wenn das Stellsignal auf den Neutralwert eingestellt ist, sich im praktischen Betrieb unterscheidet von derjenigen, die sie in diesem Fall im fehlerfreien Fall im Bereich der Feder einnimmt. Auf diese Weise kann somit so sehr einfach und auch zuverlässig ein Fehler im Bereich der Feder erkannt werden oder entsprechend auf keinen Fehler im Bereich der Feder erkannt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vor dem Einstellen des Stellsignals auf den Aktivierungswert, das Stellsignal auf den Neutralwert eingestellt und die aktuelle Schwenkposition als Neutral-Schwenkposition erfasst. Auf diese Weise kann das überprüfen besonders präzise gestaltet werden, da die Neutral-Schwenkposition dann tatsachlich erfasst ist.

Darüber hinaus kann in diesem Zusammenhang auch vorteilhaft abhangig von einer Abweichung der Neutral-Schwenkposition von einem Vorgabewert auf einen Fehler im Bereich der Feder er-

kannt werden. Somit kann dann schon vor dem Einstellen des Stellsignals auf den Aktivierungswert zumindest der Fehlerfall im Bereich der Feder einfach anhand der Plausibilisie- rung mit dem Vorgabewert erkannt werden. Der Vorgabewert ist dann bevorzugt fest vorgegeben aufgrund des im fehlerfreien Falles bekannten mechanischen Zusammenwirkens der Klappe mit der Feder.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird geprüft, ob sich eine dem Aktivierungswert des Stellsignals zugeordnete erfasste Aktivierungs-Schwenkposition auf vorgegebene Weise von der Neutral-Schwenkposition unterscheidet und erst, wenn dies der Fall ist, wird das Stellsignal auf den Neutralwert eingestellt. Auf diese Weise kann einfach sichergestellt werden, dass tatsachlich eine Auslenkung der Klappe stattgefunden hat hervorgerufen durch das von dem Stellantrieb erzeugte Drehmoment.

Bevorzugt erfolgt das überprüfen der Klappe vor einem Start oder in einem Nachlauf einer Brennkraftmaschine. Auf diese Weise kann dann mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit sichergestellt werden, dass das für das Durchfuhren der überprüfung der Klappe notwendige Auslenken der Klappe nicht zu unerwünschten Nebeneffekten fuhrt, wie dies beispielsweise durch eine erhöhte oder erniedrigte Luftzufuhr wahrend des Fahrbetriebs der Brennkraftmaschine der Fall sein kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird das überprüfen der Klappe dann unterbunden, wenn der Stellantrieb und/oder der Positionssensor als fehlerhaft erkannt sind. In diesem Fall kann dann keine zuverlässige Aussage mehr über das tatsachliche Vorliegen oder Nichtvorliegen des Fehlers im Bereich der Feder durchgeführt werden und bevorzugt erfolgt eine anderweitige Fehlermeldung.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das

überprüfen der Klappe unterbunden, wenn bereits innerhalb des aktuellen Fahrzyklusses beim überprüfen der Klappe entweder auf einen Fehler oder keinen Fehler im Bereich der Feder erkannt wurde. Auf diese Weise kann der Rechenaufwand und auch Eingriffe in die Klappe gering gehalten werden und gleichzeitig ein zuverlässiges überprüfen der Klappe gewahrleistet werden .

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Anordnung mit einer Klappe,

Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum überprüfen der Klappe und

Figur 3 ein weiteres Ablaufdiagramm eines weiteren Programms zum überprüfen der Klappe.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- ubergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Eine Anordnung mit einer Klappe 1 (Figur 1) umfasst einen Kanal 3, in dem die Klappe 1 schwenkbar angeordnet ist. Bevorzugt ist der Kanal 3 Teil eines Ansaugtraktes einer Brennkraftmaschine. Die Klappe 1 kann beispielsweise eine Drosselklappe sein oder auch eine Drallklappe sein oder auch eine Schaltklappe zum Verstellen einer Saugrohrgeometrie des Ansaugtraktes der Brennkraftmaschine sein. Die Klappe kann jedoch auch eine beliebige andere Klappe wie beispielsweise ein Waste-Gate eines Abgasturboladers oder auch eine Abgasruck- fuhrklappe sein. Sie kann auch außerhalb von Brennkraftmaschinen eingesetzt sein.

Die Klappe 1 ist mechanisch gekoppelt mit einer Feder 5. Ferner ist ein Stellantrieb 7 vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, abhangig von einem Stellsignal SG ein Drehmoment zu er-

zeugen, das auf die Klappe einwirkt. Dabei ist der Stellantrieb 7 bevorzugt so ausgebildet und mit der Klappe 1 gekoppelt, dass bei einer fehlerfreien Feder und korrekter mechanischer Kopplung der Feder 5 mit der Klappe 1 deren Schwenkposition durch das über die Feder eingekoppelte Drehmoment bestimmt ist, wenn das Stellsignal SG auf einen Neutralwert NW eingestellt ist. Wenn das Stellsignal SG auf den Neutralwert NW eingestellt ist, so wird von dem Stellantrieb 7 im Wesentlichen kein Drehmoment, insbesondere kein Drehmoment, auf die Klappe 1 übertragen. Wenn das Stellsignal SG auf einen von dem Neutralwert NW abweichenden Wert, wie beispielsweise einem vorgegebenen Aktivierungswert AW, eingestellt ist, so ergibt sich die Schwenkposition POS der Klappe 1 abhangig von dem über den Stellantrieb 7 auf die Klappe 1 einwirkenden Drehmoment und dem über die Feder 5 auf die Klappe einwirkenden Drehmoment.

Ferner ist ein Positionssensor 9 vorgesehen, mittels dessen die Schwenkposition POS der Klappe 1 erfasst werden kann. Darüber hinaus ist eine Uberprufvorrichtung 11 vorgesehen, die eingangsseitig mit dem Messsignal des Positionssensors 9 beaufschlagt ist und die ausgangsseitig das Stellsignal SG für den Stellantrieb 7 erzeugt. Die Uberprufvorrichtung 11 umfasst dazu bevorzugt einen Speicher und auch einen Mikroprozessor und mindestens eine Endstufe.

In dem Speicher der Uberprufvorrichtung 11 ist ein Programm zum überprüfen der Klappe gespeichert, das wahrend des Betriebs der Klappe in dem Mikroprozessor abgearbeitet werden kann und bevorzugt wird.

Ein erstes Programm zum überprüfen der Klappe 1 ist im Folgenden anhand der Figur 2 naher erläutert. Das Programm wird in einem Schritt Sl gestartet. Der Start des Programms erfolgt bevorzugt vor einem Start BKM ST einer Brennkraftmaschine, falls die Klappe in einer Brennkraftmaschine eingesetzt ist. So kann der Start in dem Schritt Sl beispielsweise

sehr zeitnah zu einem Betatigen eines Zündschlosses erfolgen. Alternativ oder zusatzlich kann der Start des Programmes in dem Schritt Sl auch wahrend eines Nachlaufs BKM_NL der Brennkraftmaschine erfolgen, in demjenigen Zeitraum, in dem durch den Fahrer eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist, oder durch eine sonstige Funktion ein Motorstopp der Brennkraftmaschine herbeigeführt worden ist, jedoch die Uberprufvorrichtung 11 noch weiter aktiviert ist. Die Uberprufvorrichtung kann beispielsweise auch in einer Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine ausgebildet sein.

Nach dem Start in dem Schritt Sl wird die Bearbeitung dann in einem Schritt S2 fortgesetzt, in dem das Stellsignal SG für den Stellantrieb 7 auf den vorgegebenen Aktivierungswert AW gesetzt wird. Der Aktivierungswert AW ist vorgegeben und beispielsweise in dem Speicher der Uberprufvorrichtung 11 fest gespeichert und kann beispielsweise auch vorab durch Versuche ermittelt sein. In einem Schritt S4 wird die Schwenkposition POS erfasst und einer Aktivierungs-Schwenkposition A POS zugeordnet. Ferner wird in dem Schritt S4 dann geprüft, ob sich die Aktivierungs-Schwenkposition auf vorgegebene Weise von einer Neutral-Schwenkposition N_POS unterscheidet. Die Neut- ral-Schwenkposition N POS kann dabei in einer besonders einfachen Ausgestaltung mittels eines Vorgabewertes VW fest vorgegeben sein, sie kann jedoch auch ermittelt werden, wie dies weiter unten anhand des Ausfuhrungsbeispiels der Figur 3 naher erläutert ist.

Ist die Bedingung des Schrittes S4 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung erneut dem Schritt S2 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schrittes S4 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S6 das Stellsignal SG auf einen Neutralwert NW eingestellt, bei dem die Schwenkposition POS der Klappe 1 durch ein über die Feder 5 eingekoppeltes Drehmoment bestimmt ist.

Anschließend verharrt das Programm bevorzugt für eine vorgegebene Wartezeitdauer T W in einem Schritt S8, bevor die Be-

arbeitung in einem Schritt SlO fortgesetzt wird. In dem Schritt SlO wird die mittels des Positionssensors 9 erfasste aktuelle Schwenkposition POS einer Uberpruf-Schwenkposition U_POS zugeordnet.

In einem Schritt S12 wird anschließend geprüft, ob sich die Uberpruf-Schwenkposition U POS und die Neutral- Schwenkposition N_POS auf vorgegebene Art und Weise voneinander unterscheiden. So kann insbesondere geprüft werden, ob sie nicht identisch innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereiches sind.

Wird in dem Schritt S12 festgestellt, dass sich die Uberpruf- Schwenkposition U POS auf vorgegebene Weise von der Neutral- Schwenkposition N_POS unterscheidet, so wird in einem Schritt S14 auf einen Fehler ERR F im Bereich der Feder erkannt.

In diesem Zusammenhang wird die Erkenntnis genutzt, dass bei einem Fehler nach dem Einstellen des Stellsignals SG auf den Aktivierungswert AW und eines danach folgenden Einsteilens des Stellsignals SG auf den Neutralwert NW sich deutlich unterschiedliche Schwenkpositionen POS ergeben. So kann beispielsweise im Falle eines Bruchs der Feder 3 kein Drehmoment mehr von dieser auf die Klappe 1 übertragen werden und so hangt die Schwenkposition POS der Klappe 1 im Falle des eingestellten Neutralwertes NW bezuglich des Stellsignals SG maßgeblich von den dann aktuellen Stromungsverhaltnissen an der Klappe 1 ab und ist somit nicht fest vorgegeben.

Ist die Bedingung des Schrittes S12 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S16 auf keinen Fehler NERR_F im Bereich der Feder 5 erkannt. Bevorzugt werden die Schritte S2 bis S12 auch mehrfach durchgeführt, bis dann die Bearbeitung in den Schritten S14 oder S16 fortgesetzt wird und somit dem Schritt S12 noch als zusatzliche Bedingung beispielsweise das Erreichen eines vorgebbaren Zahlerstandes eines Zahlers zugeordnet wird, der jeweils bei jedem Durchlauf des Schrittes

S12 inkrementiert oder dekrementiert wird, je nachdem, ob das Vergleichen der Uberpruf-Schwenkposition U POS mit der Neut- ral-Schwenkposition N_POS einen Hinweis auf einen Fehler im Bereich der Feder 5 gibt oder auch nicht. Auf diese Weise kann eine zu frühzeitige Festlegung auf das Vorliegen des Fehlers ERR_F im Bereich der Feder 5 oder des Nichtvorliegen des Fehlers NERR F im Bereich der Feder 5 vermieden werden und so eine fehlerhafte Diagnose vermieden werden. In einem Schritt S18, die auf die Schritte S14 oder auch S16 folgt, wird dann das Programm beendet.

Bevorzugt ist auch ein Schritt S20 vorgesehen, der jeweils quasi parallel zu den Schritten S2 bis S16 durchgeführt wird. In dem Schritt S20 wird geprüft, ob ein Fehler ERR_P des Positionssensors 9 oder ein Fehler ERR_S des Stellantriebs 7 erkannt wurde. Ist dies der Fall, so wird das Programm in dem Schritt S8 gestoppt, da dann eine weitere Ausfuhrung des Programms ggf. keine verwertbaren Ergebnisse mehr liefern kann.

Eine zweite Ausfuhrungsform des Programms zum überprüfen der Klappe 1 ist im Folgenden anhand der Figur 3 naher erläutert. Das Programm wird in einem Schritt S22 gestartet, der dem Schritt Sl entspricht. Im Anschluss an den Schritt S22 wird das Programm in einem Schritt S24 fortgesetzt, in dem das Stellsignal SG auf den Neutralwert NW eingestellt wird. Anschließend verharrt das Programm in einem Schritt S26 für die vorgegebene Wartezeitdauer T_W. In einem Schritt S28 wird die Schwenkposition POS erfasst und der Neutral-Schwenkposition N_POS zugeordnet. Im Anschluss an den Schritt S28 kann dann ein Schritt S29 vorgesehen sein, in dem geprüft wird, ob die in dem Schritt S28 ermittelte Neutral-Schwenkposition N_POS auf vorgegebene Weise von dem Vorgabewert VW abweicht. Ist dies der Fall, so kann in einem Schritt S42 auf den Fehler ERR_F im Bereich der Feder 5 erkannt werden. Ist dies hingegen nicht der Fall, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S30 fortgesetzt. In dem Schritt S30 wird dann das Stellsignal SG auf den Aktivierungswert AW eingestellt. Der Schritt S30

entspricht insoweit dem Schritt S2. In einem anschließenden Schritt S32 wird die Schwenkposition POS mittels des Positionssensors 9 erfasst und dann der dem Schritt S4 entsprechende Ablauf durchgeführt, wobei hierzu die in dem Schritt S28 ermittelte Neutral-Schwenkposition N POS herangezogen wird.

Ist die Bedingung des Schrittes S32 erfüllt, so wird ein Schritt S34 und danach anschließend die Schritte S36 bis S46 abgearbeitet, die den Schritten S6 bis S18 gemäß der Figur 2 entsprechen, wobei die Neutral-Schwenkposition N_POS jeweils bezogen ist auf die in dem Schritt S28 ermittelte Neutral- Schwenkposition N POS. Ist die Bedingung des Schrittes S32 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S30 fortgesetzt. Ein Schritt S48 korrespondiert zu dem Schritt S20.