DE19959095A1

DE19959095A1 - Method and device for driving an actuator in a motor vehicle

Info

Publication number: DE19959095A1
Application number: DE19959095A
Authority: DE
Inventors: Thomas Jessberger
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2001-06-13
Also published as: WO2001042637A3; WO2001042637A2

Abstract

The invention relates to a method and a device for actuating a setting element, especially for adjusting a throttle valve in the induction tract of an internal combustion engine. Said setting element comprises an electromotor. According to prior art, the position of the setting element is detected by means of sensors for obtaining data on malfunctions for instance. Said data can be used in the engine control. Sensors, however, are susceptible to interference, especially since additional components have to be used. According to the invention, the engine current (I) is observed for a period of time (t). The setting device functions well as long as the current is situated within a defined measuring window (20). Malfunctions represented by the curves B, C and D are detected when the motor current (I) disappears from the measuring window. One arithmetic unit only is required for detecting the error. Said unit conveys the error to the engine control for instance.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Antrieb eines Stellele mentes mit einem Elektromotor in einer luftführenden Struktur eines Kraftfahrzeuges nach der Gattung des Patentanspruches 1.The invention relates to a method and a device for driving a Stellele mentes with an electric motor in an air-guiding structure of a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist z. B. aus der EP 400 049 B1 be kannt. Dieses Dokument offenbart eine elektronische Drosselklappenstelleinrichtung, wobei die Drosselklappe das Stellelement darstellt. Diese wird von einem am Ge häuse befestigten Motor betrieben, wobei die Betätigung des Motors durch eine e lektronische Steuerung erfolgt. Um befriedigende Stellergebnisse zu erlangen, benö tigt die Steuerung ein Signal über die Drosselklappenstellung, die mit einem entspre chenden Sensor ermittelt wird. Als Sensoren kommen z. B. Schalter, Drehpotentio meter oder Hall-Sensoren in Frage.A device of the type mentioned is such. B. from EP 400 049 B1 knows. This document discloses an electronic throttle valve control device wherein the throttle valve represents the actuator. This is from a Ge housing-mounted motor operated, the operation of the motor by an e electronic control takes place. To achieve satisfactory job results, the controller sends a signal about the throttle valve position, which corresponds to a appropriate sensor is determined. As sensors come e.g. B. switch, potentiometer meters or Hall sensors in question.

Derartige Sensoren erhöhen die Kosten für die genannte Baugruppe. Außerdem treten am Einbauort im Motorraum starke Belastungen, hervorgerufen durch Vibrati on, Temperatur und Schmutz, auf, die zu einem Bauteilversagen des Sensors führen können.Such sensors increase the cost of the assembly mentioned. Moreover there are heavy loads at the place of installation in the engine compartment, caused by vibrati on, temperature and dirt, which lead to component failure of the sensor can.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Antrieb eines Stellelementes mit einem Elektromotor in einer luftführenden Struktur eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, welches kostengünstig realisierbar ist und eine hohe Funktionszuverlässig keit aufweist. Weiterhin ist die Aufgabe der Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung zur Anwendung des beschriebenen Verfahrens. Diese Aufgabe wird durch die Merk male der Patentansprüche 1 und 9 gelöst.The object of the invention is therefore a method for driving an actuating element with an electric motor in an air-guiding structure of a motor vehicle create what is inexpensive to implement and highly reliable ability. Furthermore, the object of the invention is to create a device to apply the described method. This task is carried out by the Merk male of claims 1 and 9 solved.

Advantages of the invention

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Elektromotor zur Verstellung des Stellelementes von einer elektronischen Recheneinheit überwacht. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß der durch den Elektromotor aufgenommene Strom über zumindest einen Teil der Einschaltzeit des Elektromotors betrachtet wird. Die Recheneinheit kann die Stromaufnahme des Motors auswerten und hieraus Aussa gen für die Funktion des Stellelementes treffen.In the method according to the invention, the electric motor is used to adjust the Control element monitored by an electronic computing unit. The procedure is characterized in that the current consumed by the electric motor is considered over at least part of the switch-on time of the electric motor. The The computing unit can evaluate the current consumption of the motor and from this conditions for the function of the control element.

Der vom Motor aufgenommene Strom kann einerseits durch Messung des aktuellen Stromniveaus (Stromstärke in Ampere) oder durch Integration des Stromniveaus ü ber der Zeit, also den Stromverbrauch (z. B. in Amperesekunden) ermittelt werden. Die Auswertung erfolgt bevorzugt durch einen Digitalrechner. Es ist jedoch auch eine Schaltungsanordnung in Form eines Analogrechners denkbar.The current drawn by the motor can be measured on the one hand by measuring the current Current levels (current in amperes) or by integrating the current level ü over time, i.e. the power consumption (e.g. in ampere-seconds) can be determined. The evaluation is preferably carried out by a digital computer. However, it is also one Circuit arrangement in the form of an analog computer conceivable.

Alternativ kann entsprechend dem Erfindungsgedanken durch die elektronische Re cheneinheit auch die Einschaltzeit des Elektromotors betrachtet werden. Hierbei wird davon ausgegangen, daß der Elektromotor eine bestimmte Zeit zur Schaltung der Klappe benötigt. Abweichungen von dieser Zeit können als Fehler ausgewertet wer den. Hierbei ist zu beachten, daß die Einschaltzeit zunächst auch von der Tempera tur abhängig ist und in diesem Bereich eine Schwankungsbreite erlaubt sein muß. Eine Abweichung außerhalb dieser Schwankungsbreite kann z. B. dadurch zustande kommen, daß es z. B. durch Verschmutzung zu einer verlangsamten Schaltung der Schaltklappe oder sogar zum Blockieren kommt, so daß das Stellelement nicht mehr vollständig geschaltet werden kann. Hierdurch vergrößert sich die Einschaltzeit in unzulässiger Weise, wodurch der Fehler erkannt wird.Alternatively, according to the concept of the invention by the electronic Re Cheneinheit the switch-on time of the electric motor can be considered. Here will assumed that the electric motor a certain time to switch the Flap needed. Deviations from this time can be evaluated as errors the. It should be noted that the switch-on time also depends on the tempera ture is dependent and a range of fluctuation must be permitted in this area. A deviation outside of this fluctuation range can e.g. B. thereby come that z. B. by pollution to a slow circuit of the Switch flap or even comes to a block, so that the actuator is no longer can be fully switched. This increases the switch-on time in impermissible, whereby the fault is recognized.

In Kraftfahrzeugen liegen verschiedene luftführende Strukturen vor, in denen Stell elemente eingesetzt werden. Zunächst ist der Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zu nennen. Hier wird im allgemeinen eine Drosselklappe vorgesehen, welche auch als sog. E-Gas ausgeführt sein kann. In diesem Anwendungsfall ist eine stufenlose Verstellung der Drosselklappe vorgesehen, was z. B. durch Verwendung eines Schrittmotors erreicht werden kann. Luftführende Strukturen liegen aber auch im Be reich der Frischluftansaugung für die Fahrzeugkabine vor. Zum Zwecke einer Klima tisierung müssen hier Regelklappen geschaltet werden, die Kaltluft- und Warmluft ströme vermischen sowie eine Adaption der Klimaanlage ermöglichen. Als Elektro motoren können herkömmliche Gleichstrommaschinen, Schrittmotoren oder auch Linearmotoren zum Einsatz kommen.Various air-guiding structures are present in motor vehicles, in which position elements are used. First is the intake tract of the internal combustion engine to call. Here a throttle valve is generally provided, which also can be designed as a so-called E-gas. In this application there is a stepless one Adjustment of the throttle valve provided what z. B. by using a Stepper motor can be achieved. Air-guiding structures are also part of the Be range of fresh air intake for the vehicle cabin. For the purpose of a climate control flaps must be switched here, the cold air and warm air Mix currents and allow the air conditioning system to be adapted. As an electric Motors can be conventional direct current machines, stepper motors or Linear motors are used.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der aufgenommene Strom des Elekt romotors über einen definierten Zeitraum gemessen, wobei dieser Zeitraum derart nach einem Einschaltzeitpunkt beginnt, daß der beim Einschalten des Elektromotors entstehende Einschaltstrom bereits abgeklungen ist. Die Stromspitze des Einschalt stroms würde eine Auswertung des aufgenommenen Stroms am Elektromotor er schweren. Daher führt eine Nichtbetrachtung des Einschaltstroms zu einer Vereinfa chung des Verfahrens und zu einer Steigerung der Funktionszuverlässigkeit.According to a development of the invention, the current of the elect romotors measured over a defined period, this period being such after a switch-on time that starts when the electric motor is switched on emerging inrush current has already decayed. The current peak of the switch-on current would be an evaluation of the current consumed by the electric motor heavy. Therefore, ignoring the inrush current leads to a simplification process and to increase functional reliability.

Sowohl der aufgenommene Strom des Elektromotors als auch dessen Einschaltzeit lassen sich auf einfache Weise messen. Zusätzliche Sensoren zur Beurteilung der Funktion des Stellelementes sind nicht erforderlich. Hierdurch lassen sich die durch Vorsehen eines Sensors entstehenden Kosten einsparen. Gleichzeitig entfällt ein störanfälliges Bauteil, wodurch die Funktionszuverlässigkeit verbessert werden kann.Both the current drawn by the electric motor and its switch-on time can be measured easily. Additional sensors to assess the Function of the control element is not necessary. This allows the through Providing a sensor saves costs. At the same time, one does not apply fault-prone component, which can improve the functional reliability.

Auch die Endzeit der Messung des aufgenommenen Stroms kann von dem Ab schaltzeitpunkt des Elektromotors getrennt werden. Durch eine Vorverlegung der Endzeit fließt auch der Abfall des aufgenommenen Stroms beim Abschalten des E lektromotors nicht in die Messung ein. Auch durch diese Maßnahme läßt sich das Meßverfahren für eventuell auftretende Fehler vereinfachen, da ein Abfall des aufge nommenen Stroms am Elektromotor auch als Fehler gewertet werden könnte.The end time of the measurement of the current consumed can also vary from Ab switching time of the electric motor can be separated. By bringing the In the end time, the drop in the consumed current flows when the E is switched off electric motor is not included in the measurement. This measure can also be used Simplify measuring procedures for errors that may occur, since a drop in the accumulated taken current on the electric motor could also be interpreted as an error.

Durch eine Einengung des Meßintervalls für den aufgenommenen Strom des Elekt romotors läßt sich also die durch die Recheneinheit realisierte Logik zur Ermittlung von Fehlern vereinfachen. Ein typisches Meßintervall für den aufgenommenen Strom kann z. B. der Zeitraum von 10 bis 500 Millisekunden nach Einschalten des Elektro motors sein. In diesem Zeitintervall kann von einem stationären Betrieb des Elektro motors ausgegangen werden, so daß gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als Fehler eine Stromaufnahme des Elektromotors außerhalb eines bestimmten Berei ches gewertet werden kann. Eine unzulässige Erhöhung des Stromniveaus, also ein Verlassen des Bereiches nach oben, kann z. B. bedeuten, daß das Stellelement blo ckiert ist. Ein Unterschreiten des Bereiches liegt z. B. vor, wenn die mechanische Kopplung zwischen Stellelement und Elektromotor versagt, so daß der Elektromotor lediglich die dem Leerlaufstrom entsprechende Stromaufnahme aufweist. Schwan kungen innerhalb des Bereiches können z. B. durch auftretende Temperaturunter schiede entstehen, da mit steigender Temperatur die Stromaufnahme des Elektro motors wächst.By narrowing the measuring interval for the current consumed by the elect romotors can be used to determine the logic implemented by the computing unit simplify errors. A typical measurement interval for the current consumed can e.g. B. the period of 10 to 500 milliseconds after switching on the electric motors. In this time interval can be from a stationary operation of the electrical motors are assumed, so that according to a development of the invention as Failure of a current draw of the electric motor outside a certain area ches can be evaluated. An impermissible increase in the current level, i.e. a Leaving the area upwards, z. B. mean that the actuator blo is caked. Falling below the range is z. B. before if the mechanical Coupling between the control element and the electric motor fails, so that the electric motor only has the current consumption corresponding to the idle current. Swan kungen within the area can, for. B. by occurring temperature Differences arise because the electrical current consumption increases with increasing temperature motors grows.

Derartige Aussagen über den Betriebszustand des Elektromotors lassen sich auch treffen, wenn anstelle des Stromniveaus der Stromverbrauch des Motors ermittelt wird. Anstelle eines zulässigen Strombereichs wird dann ein zulässiger Bereich für den Stromverbrauch definiert. Die Definition derartiger Bereiche vereinfacht - wie erwähnt - die Auswertung der Meßwerte. Selbstverständlich kann die Auswertung auch ohne Beachtung eines bestimmten Bereiches erfolgen. Dabei wird der Verlauf des Stromverbrauches oder -niveaus überwacht, wobei bestimmte unzulässige Zu stände durch die Recheneinheit erkannt werden. Hierdurch sind genauerer Aussa gen über die Art der evtl. auftretenden Fehler möglich.Such statements about the operating state of the electric motor can also be made hit when the motor's power consumption is determined instead of the current level becomes. Instead of a permissible current range, a permissible range for defines the power consumption. The definition of such areas is simplified - like mentioned - the evaluation of the measured values. Of course, the evaluation even without paying attention to a certain area. The course of electricity consumption or level, with certain prohibited admissions be recognized by the computing unit. This gives more precise information possible about the type of errors that may occur.

Die Ausgabe des Fehlers kann direkt an eine Ausgabeeinheit, z. B. eine Kontroll leuchte weitergegeben werden. Eine andere Möglichkeit liegt darin, die Fehlerausga be mit dem Motormanagement zu verbinden, so daß eine Auswertung im Zusam menhang mit weiteren Motordaten erfolgen kann. Außerdem können die Ausgabe einrichtungen des Motormanagements auch für die Ausgabe des durch die Rechen einheit ermittelten Fehlers verwendet werden. Insbesondere kann nach einer beson deren Ausgestaltung der Erfindung die Recheneinheit in das elektronische Motorma nagement integriert sein. Durch die Integration in ein elektronisches Gesamtsystem läßt sich die Wirtschaftlichkeit der erfinderischen Lösung steigern, da Komponenten eingespart werden können und der Programmieraufwand sinkt. The output of the error can be sent directly to an output unit, e.g. B. a control light can be passed on. Another possibility is the error output be connected to the engine management, so that an evaluation in the together with other engine data. You can also output Engine management facilities also for the output of the rake unit determined error can be used. In particular, after a particular the embodiment of the invention the computing unit in the electronic Motorma management. By integrating into an overall electronic system the economy of the inventive solution can be increased since components can be saved and the programming effort is reduced.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Elektromotor ein Schrittmotor. In diesem Fall ist es notwendig, daß die Recheneinheit zusätzliche Informationen über den Betriebszustand des Schrittmotors erhält. Diese Zusatzinformationen werden durch die Recheneinheit ausgewertet, so daß entschieden werden kann, ob die ge messenen Werte hinsichtlich auftretender Fehler ausgewertet werden können oder nicht. Die gemessenen Werte können, wie bereits beschrieben, sowohl in der Mes sung des aufgenommenen Stroms des Elektromotors als auch in der Messung der Einschaltzeit liegen. Der zur Verwendung kommende Schrittmotor kann jedoch auch für kleinere Bewegungen des Stellelementes genutzt werden, so daß in diesen Fäl len kein genügend langer Einschaltzeitraum vorliegt, um Aussagen über eventuelle Fehlfunktionen zu treffen. In diesen Fällen entfällt eine Auswertung. Ein evtl. auftre tender Fehler wird dann im nächsten Schaltintervall erkannt, wenn Aussagen hier über möglich sind.According to a development of the invention, the electric motor is a stepper motor. In In this case, it is necessary for the computing unit to provide additional information about receives the operating state of the stepper motor. This additional information will evaluated by the computing unit so that it can be decided whether the ge measured values can be evaluated with regard to occurring errors or Not. As already described, the measured values can be measured both in the Solution of the current drawn by the electric motor as well as in the measurement of the Switch-on time. However, the stepper motor used can also can be used for smaller movements of the control element, so that in this case len is not a sufficiently long turn-on period to make statements about possible Malfunction. In these cases, an evaluation is not necessary. A possibly occur tender error is then recognized in the next switching interval if statements here over are possible.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Stellelement so ausgeführt, daß es einen Anschlag aufweist. Das Anfahren des Stellelementes an diesen Anschlag wird durch die Recheneinheit zur Bestimmung der genauen Position des Stellelements genutzt, da die Berührung des Stellelementes am Anschlag eine definierte Stellung bedeutet. Das Anfahren des Anschlags kann durch die Recheneinheit z. B. dadurch erkannt werden, daß die Stromzufuhr zum Motor erst kurz nach Anschlagen des Stellelementes abgeschaltet wird. Daraus folgt ein kurzzeitiger Anstieg des Stromes durch Blockieren des Motors, der als Signal für das Erreichen des Anschlages ge nutzt werden kann. Um auszuschließen, daß das Erreichen des Anschlags mit einer Fehlfunktion verwechselt wird, die ebenfalls zu einem Anstieg des Stroms führen kann, kann die Recheneinheit gleichzeitig überprüfen, ob beim nächsten auswertba ren Funktionsintervall des Elektromotors kein Stromanstieg mehr auftritt. Ein Fehler wird nur ausgegeben, wenn sich der Stromanstieg wiederholt.According to a development of the invention, the control element is designed so that it has a stop. The actuator will move to this stop by the computing unit to determine the exact position of the control element used because the touch of the control element at the stop a defined position means. Approaching the stop can be done by the computing unit e.g. B. thereby can be recognized that the power supply to the motor only shortly after striking the Actuator is switched off. This results in a brief increase in the current by blocking the motor, which acts as a signal for reaching the stop can be used. To rule out that reaching the stop with a Malfunction is confused, which also lead to an increase in the current can, the computing unit can simultaneously check whether the next evaluable Ren functional interval of the electric motor no longer occurs. A mistake is only output if the current rise is repeated.

Insbesondere bei Verwendung eines Schrittmotors kann durch die Überprüfung des Anschlages in regelmäßigen Abständen überprüft werden, ob der Schrittmotor die gewünschten Positionen des Stellelementes noch anfährt. Hierdurch kann vermieden werden, daß eine Verstellung des Stellelementes erfolgt, die durch Fehlfunktionen des Schrittmotors auftreten kann. Auch diese Überprüfung wird normalerweise durch Lagesensoren ermittelt, die entsprechend des Erfindungsgedankens eingespart wer den können.In particular when using a stepper motor, checking the Stop at regular intervals to check whether the stepper motor desired positions of the actuator still approaches. This can be avoided be that an adjustment of the actuator takes place due to malfunction of the stepper motor can occur. This review is also usually done by Position sensors determined who saved according to the inventive concept that can.

Aber auch bei konventionellen Motoren kann die Überprüfung des Anschlages sinn voll sein. Hierdurch ergibt sich z. B. ein Überlastschutz, der nicht nur bei Erreichen des Anschlages durch das Stellelement aktiviert wird, sondern auch, wenn es zu ei ner Blockierung des Stellelementes kommt.Checking the stop can also make sense for conventional motors being full. This results in z. B. an overload protection that is not only when reached of the stop is activated by the control element, but also when it is too egg ner blocking of the actuator comes.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Recheneinheit unter der Voraus setzung bestimmter Betriebsbedingungen des Stellelementes, insbesondere der Temperatur, die gemessenen Werte zur Beurteilung des Fehlers abspeichert und deren Veränderung im Laufe der Zeit überwacht. Die gemessenen Werte sind insbe sondere das gemessene Stromniveau oder das gemessene Zeitintervall. Für den Fall, daß sich im Laufe der Zeit z. B. durch Verschleiß der Stelleinrichtung oder durch Verschmutzung der luftführenden Struktur eine Veränderung der Meßwerte ergibt, kann eine Warnfunktion vor Fehlern aktiviert werden, die neben der Fehlerfunktion in der Recheneinheit realisiert ist. Hierbei ist z. B. an eine Verschmutzung des Ansaug systems durch hohe Abgasrückführraten zu denken. Diese können die Funktion von Schaltklappen nachhaltig beeinflussen. Durch Ausgabe einer Warnfunktion vor Feh lern wird erreicht, daß ein Bauteilversagen durch rechtzeitigen Austausch bzw. Rei nigen des Ansaugsystems vollständig vermieden werden kann. Dieses stellt nicht nur einen Sicherheitsgewinn dar, sondern es führt auch zu einem wirtschaftlicheren Be trieb des Fahrzeugs, da Ausfallzeiten vermieden werden.A further development of the invention provides that the computing unit under the advance setting certain operating conditions of the control element, in particular the Temperature, which saves the measured values for the assessment of the error and monitors their change over time. The measured values are in particular in particular the measured current level or the measured time interval. For the Case that over time z. B. by wear of the actuator or by Contamination of the air-guiding structure results in a change in the measured values, a warning function against errors can be activated, which in addition to the error function in the computing unit is realized. Here is z. B. contamination of the intake systems through high exhaust gas recirculation rates. These can function as Influence switch flaps sustainably. By issuing a warning function against mis learn is achieved that a component failure due to timely replacement or Rei some of the intake system can be completely avoided. This doesn't just pose a safety gain, but it also leads to a more economical loading drive of the vehicle since downtimes are avoided.

Um einen einfachen Vergleich der Veränderung der Meßwerte zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, immer dieselben definierten Betriebsbedingungen für die Sammlung der Werte zu nutzen. Hierbei sollten Betriebsbedingungen gewählt werden, die möglichst häufig auftreten, um eine regelmäßige Messung zu ermöglichen. Dies könnte z. B. eine Betriebstemperatur von 30°C sein. Es ist jedoch auch möglich, unterschiedli che Betriebsbedingungen zur Messung heranzuziehen. Wichtig ist nur, daß diese im Augenblick der Messung definiert sind, also die Recheneinheit den Meßwert in Be zug auf die vorliegenden Betriebsbedingungen auswerten kann. Die Veränderung der Meßwerte aufgrund unterschiedlicher Betriebsbedingungen müssen dann jedoch durch die Recheneinheit beachtet werden. Dies kann in Form eines abgelegten ma thematischen Zusammenhanges oder in Form einer Wertetabelle erfolgen.To enable a simple comparison of the change in the measured values, it is advantageous, always the same defined operating conditions for the collection of To use values. Here, operating conditions should be selected that are as possible occur frequently to enable regular measurement. This could e.g. B. an operating temperature of 30 ° C. However, it is also possible to differentiate operating conditions for the measurement. It is only important that this in Moment of measurement are defined, so the computing unit the measured value in Be can evaluate the current operating conditions. The change however, the measured values due to different operating conditions must then be observed by the computing unit. This can take the form of a filed ma thematic context or in the form of a table of values.

Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens wird ein Stellantrieb mit einem E lektromotor zum Antrieb eines Stellelementes in einer luftführenden Struktur eines Kraftfahrzeuges beansprucht. Zur Überwachung des Elektromotors ist eine elektroni sche Recheneinheit vorgesehen, die die notwendigen Anschlüsse aufweist, um ent weder den vom Elektromotor aufgenommenen Strom oder die Einschaltzeit des E lektromotors zu verarbeiten. Die Recheneinheit weist weiterhin zumindest einen Aus gang zur Ausgabe eines Fehlers auf. Dieser kann auch derart gestaltet sein, daß weitere Informationen über die Art des Fehlers übermittelt werden können. Dies ist insbesondere möglich, wenn die Recheneinheit Teil des elektronischen Manage ments der Brennkraftmaschine ist.To carry out the method described, an actuator with an E Electric motor for driving an actuating element in an air-guiding structure Motor vehicle claimed. To monitor the electric motor is an electronic cal computing unit provided that has the necessary connections to ent neither the current drawn by the electric motor nor the switch-on time of the E to process electric motor. The computing unit also has at least one off to issue an error. This can also be designed such that further information about the nature of the error can be transmitted. This is in particular possible if the computing unit is part of the electronic management ment of the internal combustion engine.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen her vor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.These and other features of preferred developments of the invention go besides from the claims also from the description and the drawings before, the individual characteristics each individually or in groups in the form of sub-combinations in the embodiment of the invention and on others Areas to be realized and advantageous as well as protectable designs can represent, for which protection is claimed here.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung er läutert. Hierbei zeigenAn embodiment of the invention is he based on the drawing purifies. Show here

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Ansauganlage mit Stellelement und Recheneinheit und Fig. 1 shows the schematic structure of an intake system with actuating element and computing unit and

Fig. 2 den aufgenommenen Strom des Elektromotors in Abhängigkeit von der Zeit als Diagramm. Fig. 2 shows the current drawn by the electric motor as a function of time as a diagram.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 10 und ein Ansaugtrakt als luftführende Struktur 11 schematisch dargestellt. Der Ansaugtrakt weist als Stellelement 12 eine Drosselklappe auf. Weitere Elemente des Ansaugtraktes wie Luftfilter oder Saugrohr sind nicht dargestellt.In Fig. 1, an internal combustion engine 10 and an intake system is shown schematically as air-carrying structure 11. The intake tract has a throttle valve as the control element 12 . Other elements of the intake tract such as air filters or intake pipes are not shown.

Das Stellelement 12 wird durch einen Elektromotor 13 angetrieben. Der Elektromotor weist eine Spannungsversorgung 14 mit einem Schalter 15 auf. Der Schalter wird über ein Schaltsignal s betätigt, welches von einem Motormanagement 16 kommt. Das Motormanagement ermittelt die notwendige Drosselklappenstellung in Abhän gigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10.The actuating element 12 is driven by an electric motor 13 . The electric motor has a voltage supply 14 with a switch 15 . The switch is actuated by a switching signal s, which comes from an engine management system 16 . The engine management system determines the required throttle valve position as a function of the operating state of the internal combustion engine 10 .

Das Stromniveau I des Elektromotors 13 wird in einer Recheneinheit 17 verarbeitet. Weiterhin erhält die Recheneinheit 17 ein Zeitsignal t vom Motormanagement 16, wobei durch Auswertung der genannten Eingangssignale ein Fehlersignal f an eine Kontrollleuchte 18 ausgegeben werden kann. Die Kontrollleuchte ist an einem Feh lerausgang 19 angeschlossen.The current level I of the electric motor 13 is processed in a computing unit 17 . Furthermore, the computing unit 17 receives a time signal t from the engine management 16 , an error signal f being able to be output to a control lamp 18 by evaluating the input signals mentioned. The indicator light is connected to a fault output 19 .

In Fig. 2 sind mögliche Stromverläufe I über der Einschaltzeit t des Elektromotors dargestellt. Im Einschaltzeitraum t₂-t₁ und im Ausschaltzeitraum t₄-t₃ ist der Strom verlauf mehrerer Zustände in einer Kurve zusammengefaßt, um die Darstellung zu vereinfachen. Je nach verwandtem Meßverfahren wird entweder die Einschaltzeit t₄- t₁ gemessen oder der Meßzeitraum t₃-t₂ betrachtet. Das letztere Meßverfahren soll im folgenden noch näher betrachtet werden.In FIG. 2 possible current characteristics I are the on-time t of the electric motor shown. In the switch-on period t ₂ -t ₁ and in the switch-off period t ₄ -t ₃ , the current course of several states is combined in a curve to simplify the illustration. Depending on the measurement method used, either the switch-on time t ₄ -t _{1 is} measured or the measurement period t ₃ -t _{2 is} considered. The latter measuring method will be considered in more detail below.

Innerhalb des Meßzeitraumes stellen die Kurven A, A' und A" Stromverläufe dar, die bei unterschiedlichen Temperaturen vorliegen, wobei bei steigender Temperatur die Stromaufnahme sinkt. Damit läßt sich für den Temperaturbereich, in dem die Brenn kraftmaschine betrieben wird, ein unterer Grenzstrom I₁ und ein oberer Grenzstrom I₂ bestimmen, wobei innerhalb dieses Bereiches die Recheneinheit von einer normalen Funktion des Stellelementes ausgeht. Within the measurement period, curves A, A 'and A "represent current profiles which are present at different temperatures, the current consumption decreasing as the temperature rises. This means that a lower limit current I ₁ can be used for the temperature range in which the internal combustion engine is operated and determine an upper limit current I ₂ , the computing unit assuming a normal function of the control element within this range.

Durch die Zeitwerte t₃ und t₂ und die Stromwerte I₂ und I₁ wird also ein Meßfenster 20 definiert, innerhalb dessen eine Normalfunktion des Elektromotors bzw. des Stellan triebs festgestellt werden kann. Treten Fehlfunktionen auf, so verläßt der gemessene Strom I das Meßfenster, wodurch auf einen Fehler geschlossen werden kann. Hierzu seien exemplarisch folgende Beispiele genannt. Die Kurve B resultiert aus einem Versagen der mechanischen Kopplung von Elektromotor und Stellelement. Z. B. kann die Welle einer Drosselklappe brechen, wodurch der Elektromotor die Klappen flügel nicht mehr dreht. Daher wird dem Elektromotor kein Widerstand entgegenge setzt, so daß dieser nur einen Leerlaufstrom benötigt. Dieser Leerlaufstrom B liegt unterhalb des definierten Meßfensters 20 und wird daher als Fehler ausgegeben.A measurement window 20 is defined by the time values t ₃ and t ₂ and the current values I ₂ and I ₁ , within which a normal function of the electric motor or the actuator can be determined. If malfunctions occur, the measured current I leaves the measuring window, whereby an error can be concluded. The following examples may be mentioned as examples. Curve B results from a failure of the mechanical coupling of the electric motor and actuator. For example, the shaft of a throttle valve can break, causing the electric motor to stop rotating the flap. Therefore, no resistance is set against the electric motor, so that it only requires an idling current. This no-load current B lies below the defined measurement window 20 and is therefore output as an error.

Ein anderer Fehler kann aus dem Blockieren des Stellelementes resultieren. Der daraus resultierende Strom entspricht oder übertrifft sogar den Einschaltstrom. Er ist durch die Kurve C dargestellt und liegt eindeutig oberhalb des Meßfensters.Another error can result from blocking the actuator. The the resulting current corresponds to or even exceeds the inrush current. He is represented by curve C and is clearly above the measurement window.

Eine dritte Möglichkeit kann z. B. bei fortschreitender Verschmutzung des Ansaug traktes an der Drosselklappe entstehen. Die Drosselklappe läßt sich dadurch schwe rer bewegen, so daß es während der Schaltzeit zu Stromspitzen D kommen kann, die aus einer Erhöhung des Verdrehwiderstandes des Stellelementes resultieren. Auch diese werden als Fehler ausgegeben. Es zeigt sich, daß ein Fehler bereits festgestellt werden kann, bevor das Stellelement versagt, wie für den Fall D darge stellt.A third possibility can e.g. B. with progressive contamination of the intake wing on the throttle valve. The throttle valve can be sweat move so that current peaks D can occur during the switching time, which result from an increase in the resistance to rotation of the control element. These are also output as errors. It turns out that a mistake already can be determined before the actuator fails, as for the case D Darge poses.

Im Diagramm gemäß Fig. 2 ist jedoch noch eine weitere Funktion dargestellt. Diese ist durch eine Erkennung des Erreichen eines Anschlages des Stellelementes reali siert. Sobald das Stellelement den Anschlag erreicht, steigt der Strom auf das Niveau der Kurve C, da das Stellelement nicht mehr weiterbewegt werden kann. Diese In formation kann von der Recheneinheit als Signal gewertet werden, den Elektromotor sofort abzuschalten. Hierdurch wird erreicht, daß das Stellelement immer seine vorschriftsgemäße Stellung am Anschlag einnimmt. Im Falle einer Drosselklappe kann hierdurch z. B. ein dichtes Schließen erreicht werden. Der Strom am Anschlag ist durch die Kurve E dargestellt. Yet another function is shown in the diagram according to FIG. 2. This is realized by recognizing that the actuating element has reached a stop. As soon as the control element reaches the stop, the current rises to the level of curve C, since the control element can no longer be moved. This information can be evaluated by the computing unit as a signal to switch off the electric motor immediately. This ensures that the control element always assumes its proper position at the stop. In the case of a throttle valve, z. B. tight closing can be achieved. The current at the stop is shown by curve E.

Im letztgenannten Fall muß verhindert werden, daß die Recheneinheit im Falle der Kurve E einen Fehler ausgibt. Dies kann dadurch vermieden werden, daß ein Fehler nur ausgegeben wird, wenn der Elektromotor sofort nach dem Einschalten das Ni veau von Kurve C erreicht. Ist hingegen der Motorstrom zunächst im Meßfenster 20 und erreicht kurz vor Erreichen der Zeit T₃ das Stromniveau von Kurve E, so wird kein Fehler ausgegeben.In the latter case, it must be prevented that the computing unit issues an error in the case of curve E. This can be avoided in that an error is only output if the electric motor reaches the level of curve C immediately after switching on. If, on the other hand, the motor current is initially in the measurement window 20 and reaches the current level of curve E shortly before the time T _{3 is} reached, no error is output.

Weitere Fehlfunktionen können durch entsprechende Softwarerealisierung der Re cheneinheit, die bestimmte Stromniveaus erkennt, ermittelt werden. Hierfür soll die Kurve E nur als Beispiel dienen.Further malfunctions can be caused by appropriate software implementation of the Re unit that detects certain current levels can be determined. For this, the Curve E serve only as an example.

Claims

1. A method for driving an actuator ( 12 ) with an electric motor ( 13 ) in an air-guiding structure ( 11 ) of a motor vehicle, the electric motor ( 13 ) being monitored by an electronic computing unit ( 17 ), characterized in that the Electric motor current is considered over at least part of the on-time of the electric motor and is evaluated by the computing unit.

2. The method according to claim 1, characterized in that the current consumed is measured over a defined period of time t ₃ -t ₂ , which begins at a time t ₂ defined in this way after the switch-on time t _{1 of} the electric motor ( 13 ) that the time t ₂ behind the decay of the inrush current of the electric motor.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the end time t _{3 of} the measurement is such before the switch-off time t _{4 of} the electric motor ( 13 ) that the drop in the current consumed when switching off the electric motor is not included in the measurement.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a measured current consumption of the electric motor ( 13 ) in steady-state operation outside a range I ₂ -I _{1 is} evaluated and output as an error that has occurred.

5. Method for driving an actuating element ( 12 ) with an electric motor ( 13 ) in an air-guiding structure ( 11 ) of a motor vehicle, the electric motor ( 13 ) being monitored by an electronic computing unit, characterized in that the by the electric motor for the Actuation of the control element required switch-on time t ₄ -t _{1 of} the electric motor is considered and evaluated by the computing unit.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the electric motor ( 13 ) is a stepper motor, the computing unit ( 17 ) additionally receiving information about the operating state of the stepper motor, with whose help it is decided whether the measured values with regard occurring errors are evaluated or not.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the starting of the actuating element ( 12 ) to a stop by the Re computing unit ( 17 ) for determining the exact position of the actuating element is used ge.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the computing unit ( 17 ) stores the values measured under defined operating conditions for assessing an error and uses their change over time for a warning function against errors.

9. Actuator with an electric motor ( 13 ) for driving an actuating element ( 12 ) in an air-guiding structure ( 11 ) of a motor vehicle, an electronic computing unit ( 17 ) being provided for monitoring the electric motor, as characterized in that the electronic computing unit ( 17 ) is provided for applying the method according to one of the preceding claims.

10. Actuator according to claim 9, characterized in that the computing unit It is part of the electronic engine management of the internal combustion engine.