专利名称：能够控制执行机构的调节参量的、用于运行系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求I的前序部分所述的方法以及ー种按并列权利要求所述的控制和/或调整装置。
背景技术：
从市场上知道了机动车中的排气设备，对于所述排气设备来说使用废气再循环装置和/或涡轮增压器。在此比如反馈的废气的量通过所谓的废气再循环阀(“AGR阀”)来控制。为了满足法定条件，可能有必要的是，在所谓的“随车”诊断的范围内识别AGR阀的故障。比如所述AGR阀可以具有延迟的调节特性或者甚至会卡住。一种用于对所述AGR阀的状态或者说特性进行诊断的方案比如是从所反馈的空 气质量的实际值相对于额定值的偏差与所属的额定值曲线的上升量(Anstieg)的乘积中形成积分。这基本上意味着用于空气质量流量的实际值曲线与所属的额定值曲线之间的面积的尺度。由此可以在所累积的释放时间期满之后将所述积分值(残数)与阈值进行比较，并且在超过阈值时推断出故障(征兆)，一种类似的程序也可以用于对空气质量流量进行监控。另ー种用于对包含在排气设备中的执行机构进行诊断的方案比如可以用在涡轮增压器上，方法是在机动车的空载运行中向所述涡轮增压器的执行器(VTG执行器；VTG意思是“可变的涡轮机几何形状”)加载正弦振动(“调制信号”)。同时对表征增压压カ和/或空气质量流量的信号(“測量信号”)进行分析，方法是从所述信号的傅里叶变换的积分中形成一个特征(残数)，将该特征的数值与阈值进行比较。从中可以推导出，是否存在VTG执行器的故障比如不灵活或者卡住。
发明内容
本发明的问题通过ー种按权利要求I所述的方法并且通过ー种按并列的权利要求所述的控制和/或调整装置得到解決。有利的改进方案在从属权利要求中得到说明。本发明考虑到，一个-比如液压的或者气动的-系统经常经受大量的作用变量。由此难以对系统的特定的执行机构的正常的功能-尤其执行机构的调节參量的控制-进行检查和/或监控。在此本发明从这样的考虑出发，即如果可以明确地检测所述系统的取决于所述执行机构的反应，则可以特别容易并且可靠地检查所述执行机构的功能。这种反应可能会在系统中的几乎任意的部位上进行或者说检测到。因此，按本发明检测至少ー个取决于所述执行机构的调节參量的參量，其中所述调节參量用第一周期性信号来调制。此外，在使用至少ー个第二周期性信号的情况下对表征所述參量的測量信号进行分析，所述第二周期性信号尽可能具有和所述第一周期性信号相同的频率。按本发明的设计方案，作为补充可能有必要的是，所述第二周期性信号关于所述测量信号具有固定的-优选相同的-相位。在此所述測量信号由于系统的运行时间效应而相对于所述第一周期性信号具有不同于零的相位。除此以外，所述系统的相应的运行状态会影响运行时间或者说相位。通过所述调节參量的调制来提供借助于所谓的“锁相(Lock-in)”方法在频率选择的情况下对所述执行机构进行检查或者说监控的前提，其中改进相对于所述测量信号的不受欢迎的分量的信号噪声比。由此可以关于按本发明加荷的执行机构的特性对其进行更好的分析并且由此可靠地识别其故障。原则上，所述按本发明的方法可以以不同的方式来实施，也就是说，它可以借助于电子的线路或者借助于数字的数据处理(“软件”)在所述系统的控制和/或调整装置中来实施。同样可以将所述方法的实施任意地划分到两个替代方案上。所述按本发明的方法具有这样的优点，即可以特别容易、快速且可靠地检查并且/ 或者监控执行机构尤其废气再循环装置的执行机构的调节參量的控制。此外，所述方法可以-静态地和/或动态地-用在所述系统的广泛的运行范围中并且由此能够实现连续的诊断。所述测量信号与第二周期性信号之间的对此有必要的相位调整自动地进行或者甚至并非必需。同样不需要相位的手动调节。此外，可以更好地满足法律要求并且可以预防系统组件的失灵。为了实施所述方法，经常不需要附加的传感器及类似装置，由此可以节省成本。所述方法特别有用，如果所述系统是液压的或者气动的系统尤其机动车的内燃机的进气系统和/或排气系统。通过由方法带来的优点，可以比较容易和可靠地履行用于运行机动车的内燃机的法定义务。尤其本发明规定，所述执行机构是废气再循环阀、涡轮增压器的增压压力执行器尤其涡轮增压器的VTG执行器或者废气门执行器或者用于控制空气质量流量的节气门。比如可以借助于增压压カ调节阀使围绕着涡轮增压器的旁路改变其穿流横截面。这些元件对驱动着机动车的内燃机的运行并且/或者对相应的法律规定的遵守来说可能尤其关键。通过频率选择的方法可以提高这些元件的诊断的可靠性。所述内燃机可以构造为柴油机、构造为汽油机或者构造为其它内燃机。所提到的节气门也可以是其它的用于控制内燃机的吸气路径中的空气质量流量的执行机构。縮写“ VTG”意思是“可变的涡轮机几何形状”，由此能够改变涡轮机或者说涡轮增压器的导向叶片位置。本发明的一种设计方案规定，所述第一周期性信号是矩形信号或者正弦信号。所述正弦信号的优点是，即仅仅将ー个唯一的频率部分用于激励所述执行机构或者说系统。所述矩形信号的优点是，-在进行数字的信号处理时-能够比相同频率的正弦信号以更小的扫描频率来更好地显示所述矩形信号或者说更好地检测所述矩形信号。所述方法的另ー种设计方案规定，所述第二周期性信号借助于锁相环路从所述测量信号中导出。这可以-在借助于电子的线路实施所述方法时-比如在使用电压控制的振荡器(VCO)的情况下进行。这代表着一种“基准信号”，从该基准信号中-必要时在调整相位之后-形成所述第二周期性信号。在借助于软件来实施时，可以运用等效的算法或者方法步骤。如此导出的基准信号或者说第二周期性信号可以是正弦信号或者矩形信号。该设计方案的优点是，所述第二周期性信号可以在没有使用所述第一周期性信号的情况下导出。所述方法的另ー种设计方案规定，所述第二周期性信号借助于锁相环路从所述第一周期性信号和測量信号中导出。在这种情况下，所述锁相环路不是包括振荡器或者说基准信号而是包括比较简单的相位执行机构，该相位执行机构用所述第一周期性信号来触发。该设计方案的优点是，所述第二周期性信号的频率始終相当于所述第一周期性信号的频率，由此可以減少起振时间并且提高诊断的可靠性。对于这两种最后所描述的设计方案来说，所述测量信号与所述第二周期性信号相乘，并且-比如借助于PTi-元件(低通滤波)-对如此形成乘积进行滤波并且将其与阈值进行比较。在此优选如此产生所述第二周期性信号，使得其处于相对于所述测量信号的相位中并且由此通过相乘形成的乘积(“Lock-in (锁相)”信号)可以变得最大。由此可以用频率选择的方式来对测量信号进行分析，从而在滤波之后基本上仅仅余下通过所述第一周期性信号引起的信号分量。由此改进信号噪声比。接下来可以将如此对测量信号进行的分析用于关于可能的故障或者说有误差的特性对按本发明加荷的执行机构进行评估。作为补充在此规定，将在此求得的特性曲线-梯度与所应用的特性曲线-梯度进行比较。在此经过滤波的乘积-也就是所述PTl-元件的输出信号-关于所述执行机构的调节參量(“执行器位置”)或者说所述第一周期性信号的调节參量基本上与所述测量參量的梯度成比例。所述方法的另ー种设计方案规定，所述第二周期性信号从所述第一周期性信号中 导出，其中所述第二周期性信号关于所述第一周期性信号具有第一相位，并且第三周期性信号从所述第一或者第二周期性信号中导出，其中所述第三周期性信号关于所述第二周期性信号具有第二相位。该设计方案提供对所述測量信号进行同步的复值的“解调”的前提。由此可以特别快速且可靠地分析所述测量信号并且由此“稳健地”诊断所述执行机构。由此也可以在实施所述方法的控制和/或调整装置中降低计算开销和存储需求。尤其可以在基本上不依赖于所提到的第一相位的具体的数值的情况下来对所述測量信号进行评估，只要所述第一相位至少大致保持恒定或者仅仅具有比较缓慢的变化。由此并不需要用干“自动的相位平衡”的锁相环路以产生所述第二周期性信号。作为替代方案在此规定，所述第二周期性信号借助于锁相环路从所述测量信号中导出，其中所述第二周期性信号关于所述测量信号具有第一相位，并且所述第三周期性信号从所述第二周期性信号或者所述测量信号中导出，其中所述第三周期性信号关于所述第ニ周期性信号具有第二相位。由此可以在使用锁相环路(“PLL. ”)的情况下并且补充地借助于移相元件仅仅从所述测量信号中导出所述第二及第三周期性信号。由此不需要相对于所述第一周期性信号的直接的关系，从而必要时可以简化所述方法。比如所述锁相环路可以产生相对于所述测量信号基本上锁相的“基准信号”，接下来从所述“基准信号”中导出所述第二及第三周期性信号。对于这两种最后所描述的设计方案来说补充地规定，所述第二相位为大致90°。由此实施一种“正交幅度解调”，这种正交幅度解调可以容易地用于所述按本发明的方法并且可以提供特别精确的結果。对于这两种最后所描述的设计方案来说，此外规定，所述第二及第三周期性信号分别与所述测量信号相乘，并且对如此形成的乘积求平方，并且将如此形成的平方相加，并且将得到的和与阈值进行比较。此外在与所述阈值进行比较之前也可以将开根运算运用到所述平方的和上。只要所述第二相位为90°，那就可以使用下面所解释的数学关系式
} LochIn Ouil ょ4' C O S (Θ)
A-cos(#-90")或者 hicMnCMl Λ-sin( Θ)
权利要求
1.用于运行系统(12)的方法(10)，其中能够控制执行机构(16)的调节參量，并且其中能够求得至少ー个取决于所述执行机构(16)的调节參量的參量(26)，其特征在于，用第一周期性信号(22)来调制所述执行机构(16)的调节參量，并且在使用至少ー个第二周期性信号(47)的情况下来对表征所述至少一个參量(26)的測量信号(30)进行分析。
2.按权利要求I所述的方法(10)，其特征在于，所述系统(12)是液压的或气动的系统(12)尤其机动车的内燃机(15)的进气系统和/或排气系统。
3.按权利要求I或2所述的方法(10)，其特征在于，所述执行机构(16)是废气再循环阀、涡轮增压器的增压压カ执行器、尤其涡轮增压器的VTG执行器或者废气门执行器或者用于控制空气质量流量的节气门。
4.按前述权利要求中至少ー项所述的方法(10)，其特征在于，所述第一周期性信号(22)是矩形信号或者正弦信号。
5.按前述权利要求中至少ー项所述的方法(10)，其特征在于，所述第二周期性信号(47)借助于锁相环路(49)从所述測量信号(30)中导出。
6.按权利要求I到4中至少ー项所述的方法(10)，其特征在于，所述第二周期性信号(47)借助于锁相环路(49)从所述第一周期性信号(22)和所述测量信号(30)中导出。
7.按权利要求5或6所述的方法(10)，其特征在于，将所述测量信号(30)与所述第二周期性信号(47)相乘，并且对如此形成的乘积(50)进行滤波并与阈值(46)进行比较。
8.按权利要求I到4中至少ー项所述的方法(10)，其特征在干，将所述第二周期性信号(47)从所述第一周期性信号(22)中导出，其中所述第二周期性信号(47)相对于所述第一周期性信号(22)具有第一相位，并且将第三周期性信号(57)从第一或者第二周期性信号(22 ;47)中导出，其中所述第三周期性信号(57)相对于所述第二周期性信号(47)具有第二相位。
9.按权利要求I到4中至少ー项所述的方法(10)，其特征在干，将所述第二周期性信号(47)借助于锁相环路(49)从所述測量信号(30)中导出，其中所述第二周期性信号(47)相对于所述测量信号(30)具有第一相位，并且将第三周期性信号(57)从所述第二周期性信号(47)或者所述测量信号(30)中导出，其中所述第三周期性信号(57)相对于所述第二周期性信号(47)具有第二相位。
10.按权利要求8或9所述的方法(10)，其特征在于，所述第二相位为大致90°。
11.按权利要求8到10中任一项所述的方法(10)，其特征在于，将第二及第三周期性信号(47、57)与所述测量信号(30)相乘，并且对如此形成的乘积(50、58)求平方，并且将如此形成的平方相加，并且将和与阈值(46)进行比较。
12.按权利要求2到11中任一项所述的方法(10)，其特征在于，根据机动车的内燃机(15)的转速来选择所述第一周期性信号(22)的频率，尤其如此选择，使得所述频率和所述转速彼此间具有非整数的比例。
13.按前述权利要求中至少ー项所述的方法(10)，其特征在于，该方法至少部分地借助于计算机程序来实施。
14.用于机动车的内燃机(15)的控制和/或调整装置，其特征在于，该控制和/或调整装置包括存储器，在所述存储器上保存了用于实施按前述权利要求中至少ー项所述的方法(10)的计算机程序。
全文摘要
本发明涉及一种能够控制执行机构的调节参量的、用于运行系统的方法，尤其说明一种用于运行比如液压的或者气动的系统(12)的方法(10)，其中能够控制执行机构(16)的调节参量，并且其中能够求得至少一个取决于所述执行机构(16)的调节参量的参量(26)，其中用第一周期性信号(22)来调制所述执行机构(16)的调节参量，并且其中在使用至少一个第二周期性信号(47)的情况下来对表征所述至少一个参量(26)的测量信号(30)进行分析。
文档编号F02D43/00GK102678360SQ201210060918
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月9日 优先权日2011年3月11日
发明者J.帕拉克, T.布赖特巴赫 申请人:罗伯特·博世有限公司