DE102006035360B4

DE102006035360B4 - Verfahren und System zum Steuern eines Stellglieds zum Drehen eines Ventils

Info

Publication number: DE102006035360B4
Application number: DE102006035360A
Authority: DE
Inventors: Masato Katsuno; Hiroshi Haraguchi; Eiji Takemoto; Tatsuya Fujita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2026-10-20
Also published as: US20070089708A1; CN1952376A; JP2007113498A; DE102006035360A1; JP4534950B2; US7637245B2; CN100582469C; KR100778587B1; KR20070043632A

Abstract

Abgasrezirkulationssteuervorrichtung (1) mit: einem Ventil (3), das in einem Abgasrezirkulationsdurchgang (2) installiert ist, durch den Abgas von einer Kraftmaschine zu der Einlassseite der Kraftmaschine rezirkuliert wird, wobei eine Drehung des Ventils (3) eine Öffnung des Abgasrezirkulationsdurchgangs (2) einstellt; einem Stellglied (4), das eine Kraft auf das Ventil (3) zum Drehen des Ventils (3) aufbringt; und einer Steuereinrichtung (5), die eine Soll-Position des Ventils (3) berechnet und die eine an das Stellglied (4) abzugebende Anweisung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer gegenwärtigen Position und der Soll-Position des Ventils (3) ändert, um somit die gegenwärtige Position des Ventils (3) zu steuern, wobei die Steuereinrichtung (5): einen ersten Schwellwert speichert, wobei der erste Schwellwert (T1) einen numerischen Bereich, innerhalb dessen ein Drehmomentparameter, der ein von dem Stellglied (4) auf das Ventil (3) aufzubringendes Drehmoment darstellt, variabel ist, in einen zulässigen Bereich (AR) und einen nicht zulässigen Bereich...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasrezirkulationsvorrichtung zum Steuern eines Stellglieds zum Drehen eines Ventils, das in einem Durchgang eingebaut ist, durch den ein Gas strömt, um dadurch eine Öffnungsfläche des Durchgangs einzustellen.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Abgasrezirkulationsvorrichtung, die ein Stellglied steuern kann, um eine Drehung eines Ventils zu steuern, das in einem Abgasrezirkulationsdurchgang eingebaut ist, durch den ein Teil von aus einem mit jedem Zylinder eines Verbrennungsmotors gekoppelten Auslasskrümmer ausgestoßenem Abgas in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors zurückgeführt wird. Die Ventildrehungssteuerung über das Stellglied gestattet, dass eine Öffnungsfläche des Abgasrezirkulationsdurchgangs eingestellt wird, wodurch es möglich wird, Emissionen in dem Abgas zu verringern.
Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Herkömmliche EGR-Steuersysteme (Abgasrezirkulationssystem) weisen ein im Wesentlichen scheibenförmiges Ventilelement auf, das in einem Abgasrezirkulationsdurchgang drehbar angeordnet ist. Die Drehung des Ventilelements gestattet eine Einstellung einer Öffnungsfläche des Abgasrezirkulationsdurchgangs.
Die herkömmlichen EGR-Steuersysteme weisen ebenso ein Stellglied auf, das konfiguriert ist, um eine Kraft auf ein Ventilelement aufzuprägen, um dieses zu drehen, und weisen eine Feder auf, die konfiguriert ist, um das Ventilelement konstant in die Durchgangsschließrichtung vorzuspannen.
Die herkömmlichen EGR-Steuersysteme weisen einen an dem äußeren Umfang des Ventilelements montierten Dichtungsring auf, so dass der Dichtungsring verhindert, dass Abgas zu der Einlassseite des Verbrennungsmotors austritt, wenn das Ventilelement in der Nähe einer Vollschließposition gelegen ist, an der der Durchgang vollständig geschlossen ist. Darüber hinaus weisen die herkömmlichen EGR-Steuersysteme eine Steuerung auf, die betriebsfähig ist, um Anweisungen an das Stellglied abzugeben, um das Öffnen und Schließen des Ventilelements zu steuern.
Als Stellglied wird herkömmlicher Weise ein Elektromotor verwendet. Wenn die Steuerung den Elektromotor über einen Motorantrieb mit Energie beaufschlagt, erzeugt der mit Energie beaufschlagte Motor ein Drehmoment, so dass das erzeugte Drehmoment auf die Ventilwelle aufgeprägt wird, so dass diese sich gemeinsam mit dem Ventilelement dreht.
Der Elektromotor kann die Richtung des dadurch aufgeprägten Drehmoments zwischen der Durchgangsöffnungsrichtung und der Durchgangsschließrichtung umschalten.
Die Steuerung ist betriebsfähig, um gemäß den Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen eine Anweisungsposition des Ventilelements zu bestimmen, die gestattet, dass die Öffnung des Abgasrezirkulationsdurchgangs in Abhängigkeit von den Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen korrekt bestimmt wird.
Als nächstes ist die Steuerung betriebsfähig, um die Abweichung zwischen der Anweisungsposition und einer gegenwärtigen Position des Ventilelements zu erhalten, die durch einen Positionssensor gemessen wird, und um einen Anweisungswert entsprechend dem angeforderten Betrag und/oder der Richtung der Antriebskraft, die zu dem Elektromotor zuzuführen ist, auf der Grundlage der erhaltenen Abweichung zu berechnen. Es ist anzumerken, dass die Anweisungsposition des Ventilelements als „Sollventilposition” bezeichnet wird und die gemessene gegenwärtige Position des Ventilelements als „Istventilposition” bezeichnet wird.
Nach der Berechnung des Anweisungswerts werden Steuersignale durch die Steuerung auf der Grundlage des Anweisungswerts entsprechend einem angeforderten Betrag und/oder eine Richtung der Antriebskraft bestimmt und werden die bestimmten Steuersignale an den Motorantrieb abgegeben. Der Motorantrieb steuert den Betrag und/oder die Richtung der Antriebskraft, die zu dem Elektromotor zuzuführen ist. Das gestattet, dass die Istventilposition im Wesentlichen mit der Sollventilposition übereinstimmt, wodurch es möglich wird, die Abgasrezirkulation in Abhängigkeit von den Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen durchzuführen.
Wenn die auf das Ventilelement durch den Elektromotor aufgebrachte Kraft verursacht, dass sich das Ventilelement zu der Sollventilposition dreht, wird das Ventilelement einem Widerstand gegen die aufgebrachte Kraft ausgesetzt. Der Widerstand ist die Resultierende von Folgendem: einer Vorspannkraft (Federkraft) der Feder in die Durchgangsschließrichtung, einer Gleitreibungskraft des Dichtungsrings gegenüber der Innenwand des Abgasrezirkulationsdurchgangs, einer Gleitreibungskraft zwischen dem äußeren Umfang einer Ventilwelle und Lagern, die die Ventilwelle drehbar stützen, und dergleichen.
Die Gleitreibungskraft als Komponente des Widerstands ändert sich mit einer Änderung einer Menge von Ablagerungen, wie z. B. Rußpartikeln und Ölnebelpartikeln, wobei diese Ablagerungen beispielsweise zwischen der inneren Durchgangswand und dem Ventilelement angesammelt werden.
Eine Vergrößerung der Gleitreibungskraft aufgrund der Ansammlung der Ablagerungen erfordert eine Vergrößerung der aufgebrachten Kraft auf das Ventilelement. Das kann den Betrag der Antriebskraft, der dem Elektromotor zugeführt wird, vergrößern, was zur Folge hat, dass ein stabiler Betrieb des Elektromotors schwierig werden kann.
Aus diesem Grund wird bei derartigen herkömmlichen EGR-Steuersystemen eine vorbestimmte Obergrenze eines Betrags einer Antriebskraft, die zu dem Elektromotor zuzuführen ist, bestimmt, um den stabilen Betrieb des Elektromotors aufrechtzuerhalten, und wird beispielsweise in der Steuerung im Voraus gespeichert. Wenn insbesondere der Betrag der zu dem Elektromotor zugeführten Leistung die Obergrenze erreicht, hält die Steuerung die Zufuhr der Leistung zu dem Elektromotor an.
Bei der Energiezufuhrsteuerung wurde jedoch das Ventilelement keiner Kraft zum Drehen des Ventilelements zu der Durchgangsöffnungsrichtung aufgrund des Anhaltens der Energiezufuhr zu dem Elektromotor ausgesetzt. Aus diesem Grund verursacht die Federkraft, dass das Ventilelement kontinuierlich in die Durchgangsschließrichtung vorgespannt wird, so dass die Istventilposition mit der Vollschließposition übereinstimmt. Daraus ergibt sich, dass das Abgas vollständig zu der Auslassseite des Verbrennungsmotors übertragen wird, was verursachen kann, dass die Emissionen in dem Abgas sich beträchtlich vergrößern.
Zum Lösen des Problems aufgrund des Anhaltens der Energiezufuhr zu dem Elektromotor wurden Technologien zum Beseitigen der Ablagerungen zur Verringerung der Gleitreibungskraft vorgeschlagen, die beispielsweise in JP 2001 173 464 A und JP 2003 314 377 A offenbart sind. Diese Technologien können verhindern, dass die Energiezufuhr zu dem Elektromotor angehalten wird.
Der Ablagerungsentfernungsbetrieb wird ausgeführt, nachdem bestimmt ist, dass der Ablagerungsentfernungsbetrieb erforderlich ist. Das verursacht eine Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, wenn bestimmt wird, dass der Ablagerungsentfernungsbetrieb benötigt wird, anders gesagt, wenn der Betrag der Leistung, die zu dem Elektromotor zugeführt wird, die Obergrenze erreicht, und dem Zeitpunkt, wenn der Ablagerungsentfernungsbetrieb tatsächlich ausgeführt wird.
Aus diesem Grund kann, wenn ein großes Volumen von Ablagerungen dazu neigt, sich unter spezifischen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs rasch zu bilden, wie z. B. bei einer starken Beschleunigung, der Betrag der zu dem Elektromotor zugeführten Leistung während der Zeitverzögerung die Obergrenze erreicht. Das kann verursachen, dass die Zufuhr der Energie zu dem Elektromotor angehalten wird.
Weitere Abgasrezirkulationssteuervorrichtungen bzw. -systeme gemäß dem Stand der Technik sind aus DE 696 05 246 T2 und aus DE 103 44 787 A1 bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Abgasrezirkulationssteuervorrichtung bereitzustellen, um ein drehbar in einem Durchgang eingebautes Ventil zu drehen, durch den ein Gas strömt, wobei diese Vorrichtung den stabilen Betrieb eines Stellglieds zum Drehen des Ventils auch dann sicherstellen kann, wenn die zu dem Stellglied zuzuführende Leistung einen Grenzwert erreicht, der eine Betriebsstabilität des Stellglieds begrenzt.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Abgasrezirkulationssteuervorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt. Gemäß einem Vorteil der Erfindung ist ein System zum Steuern eines Stellglieds vorgesehen, das mit einem drehbar in einem Durchgang eingebauten Ventil verknüpft ist, durch den ein Gas strömt, und das konfiguriert ist, um auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Istposition des Ventils und dessen Sollposition ein auf das Ventil aufzubringendes Drehmoment zu ändern. Das System weist eine erste Speichereinheit auf, die konfiguriert ist, um darin einen ersten Grenzwert zu speichern. Der erste Grenzwert ist in einem Variationsbereich definiert, in dem ein Drehmomentparameter in Abhängigkeit von einer Änderung des auf das Ventil aufzubringenden Drehmoments variabel ist. Der erste Grenzwert gestattet eine Bestimmung, ob die Möglichkeit besteht, dass ein Betrieb des Stellglieds unstabil ist. Das System weist ebenso eine Beschränkungseinheit auf, die dann, wenn der Drehmomentparameter sich wesentlich zu und/oder durch den ersten Grenzwert in den Variationsbereich verschiebt, die Variation des Drehmomentparameters zu beschränken, wobei eine Strömung des Gases im Wesentlichen durch den Durchgang aufrechterhalten wird.
Gemäß einem weiteren Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein Programmerzeugnis vorgesehen, dass in einen Speicher eingebettet ist, um ein Stellglied zu steuern, das mit einem drehbar in einem Durchgang eingebauten Ventil verknüpft ist, durch den ein Gas strömt, und das konfiguriert ist, um auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Istposition des Ventils und dessen Sollposition ein auf das Ventil aufzubringendes Drehmoment zu ändern. Das Programmerzeugnis ein erstes Mittel auf, um einen Computer anzuweisen, einen ersten Grenzwert in einem Speicher zu speichern. Der erste Grenzwert wird in einem Variationsbereich definiert, in dem ein Drehmomentparameter in Abhängigkeit von einer Änderung des auf das Ventil aufzubringenden Drehmoments variabel ist. Der erste Grenzwert gestattet eine Bestimmung, ob die Möglichkeit besteht, dass ein Betrieb des Stellglieds unstabil ist. Das Programmerzeugnis weist ein erstes Mittel zum Anweisen eines Computers auf, um einen ersten Grenzwert aus zumindest einem von dem ersten Speicher und einem zweiten Speicher zu beziehen. Der erste Grenzwert wird in dem zumindest einen der ersten und zweiten Speicher im Voraus gespeichert. Der erste Grenzwert ist in einem Variationsbereich definiert, in dem ein Drehmomentparameter in Abhängigkeit von einer Änderung des auf das Ventil aufzubringenden Drehmoments variabel ist. Der erste Grenzwert gestattet eine Bestimmung, ob die Möglichkeit besteht, dass ein Betrieb des Stellglieds unstabil ist. Das Programm weist ebenso ein zweites Mittel zum Anweisen eines Computers auf, um dann, wenn der Drehmomentparameter sich wesentlich zu und/oder durch den ersten Grenzwert in den Variationsbereich verschiebt, die Variation des Drehmomentparameters zu beschränken, wobei eine Strömung des Gases im Wesentlichen durch den Durchgang aufrechterhalten wird.
Gemäß einem weiteren Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Stellglieds vorgesehen, das mit einem drehbar in einem Durchgang eingebauten Ventil verknüpft ist, durch den ein Gas strömt, und das konfiguriert ist, um auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Istposition des Ventils und dessen Sollposition ein auf das Ventil aufzubringendes Drehmoment zu ändern. Das Verfahren weist das Speichern eines ersten Grenzwerts darin auf. Der erste Grenzwert ist in einem Variationsbereich definiert, in dem ein Drehmomentparameter in Abhängigkeit von einer Änderung des auf das Ventil aufzubringenden Drehmoments variabel ist. Der erste Grenzwert gestattet eine Bestimmung, ob die Möglichkeit besteht, dass ein Betrieb des Stellglieds unstabil ist. Das Verfahren weist ebenso dann, wenn der Drehmomentparameter sich wesentlich zu und/oder durch den ersten Grenzwert in dem Variationsbereich verschiebt, die Beschränkung der Variation des Drehmomentparameters auf, wobei eine Strömung des Gases im Wesentlichen durch den Durchgang aufrechterhalten wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Andere Vorteile und Gesichtspunkte der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erkennbar.
1 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel des Aufbaus eines Abgasrezirkulationssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist eine Grafik, die schematisch Folgendes darstellt: eine Beziehung zwischen einer Winkelposition eines Schmetterlingsventils und dem Volumen einer Gasströmung, die durch das Schmetterlingsventil tritt; und eine Beziehung zwischen einem Anweisungseinschaltdauerzyklus und der Winkelposition eines Schmetterlingsventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das schematisch einen Abgasrezirkulationsvorgang, der durch eine ECU auszuführen ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
4 ist ein Zeitdiagramm, das schematisch Übergänge in Folgendem darstellt: (a) Winkelpositionen des Schmetterlingsventils, (b) Abweichungen zwischen Sollwinkelpositionen und entsprechenden Istwinkelpositionen, (c) Anweisungseinschaltdauerzyklen, und (d) Zählwerte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 ist ein Ablaufdiagramm, das schematisch einen Abgasrezirkulationsvorgang, der durch die ECU auszuführen ist, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
6 ist ein Zeitdiagramm, das schematisch Übergänge in Folgendem darstellt: (a) Winkelpositionen des Schmetterlingsventils, (b) Abweichungen zwischen Sollwinkelpositionen und entsprechenden Istwinkelpositionen, (c) Anweisungseinschaltdauerzyklen, und (d) Zählwerten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Genaue Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein Beispiel des Aufbaus eines EGR-Steuersystems (Abgasrezirkulationssystems) 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 1 als Beispiel von Systemen zum Einstellen einer Öffnungsfläche eines Gasströmungsdurchgangs dargestellt.
Insbesondere besteht, wie in 1 dargestellt ist, das EGR-Steuersystem 1, das in einem Fahrzeug eingebaut ist, aus einem Schmetterlingsventil 3, einem Stellglied (M) 4, einer Feder 10, einem Stellgliedantrieb (D) 11 und einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 5.
Das Schmetterlingsventil 3 ist in einem Abgasrezirkulationsdurchgang, der als „EGR-Durchgang” bezeichnet wird, 2, angeordnet durch den ein Teil des Abgases, das von einem Abgaskrümmer abgegeben wird, der mit Abgasanschlüssen jedes Zylinders eines Verbrennungsmotors gekoppelt ist, der in dem Fahrzeug eingebaut ist, in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors zurückgeführt wird.
Das Schmetterlingsventil 3 besteht aus einer Ventilwelle 7, die in der Mitte eines vorbestimmten Abschnitts des EGR-Durchgangs 2 orthogonal zu der Längenrichtung des EGR-Durchgangs 2 und drehbar beispielsweise durch (nicht gezeigte) Lager gestützt angeordnet ist. Das Schmetterlingsventil 3 besteht ebenso aus einem im Wesentlichen scheibenförmigen Ventilelement 8, das symmetrisch mit der Ventilwelle 7 verbunden ist.
Das Stellglied 4 ist mechanisch mit der Verknüpfung 15 verknüpft und die Verknüpfung 15 ist mechanisch mit der Ventilwelle 7 verknüpft. Das Stellglied 4 ist betriebsfähig, um ein Drehmoment auf die Ventilwelle 7 über die Verknüpfung 15 aufzubringen, um diese zu drehen.
Die ECU 5 ist betriebsfähig um Anweisungen für das Stellglied 4 durch den Stellgliedantrieb 11 bereitzustellen, um über das Stellglied 4 die Drehung der Ventilwelle 7 gemeinsam mit dem Ventilelement 8 zu steuern.
Die Feder 10 ist konfiguriert, um beispielsweise die Verknüpfung mechanisch zu verknüpfen und das Ventilelement 8 konstant in Richtung auf die Durchgangsschließrichtung vorzuspannen.
In dem ersten Ausführungsbeispiel werden als Stellglied 4 und Stellgliedantrieb 11 ein Elektromotor und ein Motorantrieb verwendet.
Wenn die Steuerung den Elektromotor 4 über den Motorantrieb 11 mit Energie beaufschlagt, erzeugt der mit der Energie beaufschlagte Elektromotor 4 ein Drehmoment, so dass das erzeugte Drehmoment auf die Ventilwelle 7 aufgebracht wird, um diese gemeinsam mit dem Ventilelement 8 in die Durchgangsöffnungsrichtung oder die Durchgangsschließrichtung zu drehen. Das gestattet, dass die Öffnung des EGR-Durchgangs 2 eingestellt wird.
Das EGR-Steuersystem 1 besteht aus ebenso aus einem Dichtungsring 9, der an dem äußeren Umfang des Ventilelements 8 montiert ist, so dass der Dichtungsring 9 verhindert, dass Abgas zu der Einlassseite des Verbrennungsmotors austritt, wenn das Ventilelement 8 in der Nähe einer Vollschließposition gelegen ist, auf der der Durchgang vollständig verschlossen ist.
Es ist anzumerken, dass dann, wenn das auf das Ventil 3 durch den Elektromotor 4 aufgebrachte Drehmoment 4 verursacht, dass das Ventil 30 in die Durchgangsöffnungsrichtung dreht, das Ventil 3 einen Widerstand gegenüber dem aufgebrachten Drehmoment ausgesetzt wird.
Der Widerstand ist die Resultierende von Folgendem: einer Vorspannkraft (Federkraft) der Feder in Richtung auf die Durchgangsschließrichtung, einer Gleitreibungskraft des Dichtungsrings 9 gegen die Innenwand des EGR-Durchgangs 2, einer Gleitreibungskraft zwischen dem äußeren Umfang der Ventilwelle 7 und Lagern (nicht gezeigt), die die Ventilwelle 7 drehbar stützen, und dergleichen.
Die Gleitreibungskraft als Komponente des Widerstands ändert sich mit einer Änderung der Menge von Ablagerungen, wie z. B. Rußpartikeln und Ölnebelpartikeln, wobei diese Ablagerungen beispielsweise zwischen der Innenwand des EGR-Durchgangs 2 und dem Ventilelement 8 angesammelt werden.
Der Elektromotor 4 ist betriebsfähig, um die Richtung des aufgebrachten Drehmoments auf das Ventilelement 8 zwischen der Durchgangsöffnungsrichtung und der Durchgangsschließrichtung als Reaktion auf von der ECU 5 übermittelten Anweisungen umzuschalten.
Der Elektromotor 4 besteht vorzugsweise aus ersten und zweiten Spulen 4a1 und 4a2. Als Reaktion auf eine Anweisung, die von der ECU 5 übermittelt wird, ist die erste Spule 4a1 konfiguriert, um Leistung aufzunehmen, die von dem Motorantrieb 11 zugeführt wird, und um ein aufgebrachtes Drehmoment zu bilden, das gestattet, dass das Schmetterlingsventil 3 (die Ventilwelle 7 und das Ventilelement 8) sich in die Durchgangsöffnungsrichtung dreht.
Andererseits ist als Reaktion auf eine andere Anweisung, die von der ECU 5 übermittelt wird, die zweite Spule 4a2 konfiguriert, um Leistung aufzunehmen, die von dem Motorantrieb 11 zugeführt wird, und um ein aufgebrachtes Drehmoment zu bilden, das gestattet, dass das Schmetterlingsventil 3 sich in die Durchgangsschließrichtung dreht.
Es ist anzumerken, dass der Elektromotor aus einer einzigen Spule bestehen kann. Bei diesem Aufbau kann Reaktion auf eine Umschaltung zwischen der ersten Anweisung und der zweiten Anweisung, die von der ECU 5 übermittelt werden, der Elektromotor konfiguriert sein, um die Polarität der zu der einzigen Spule zuzuführenden Leistung umzukehren. Das gestattet, dass die Richtung des aufgebrachten Drehmoments, das durch die einzige Spule gebildet wird, zwischen der Durchgangsöffnungsrichtung und der Durchgangsschließrichtung umgeschaltet wird. Das gestattet, dass das Schmetterlingsventil 3 umschaltbar in die Öffnungsrichtung und Schließrichtung gedreht wird.
Die ECU 5 hat eine normale Berechnungseinheit. Insbesondere besteht die ECU 5 wesentlich aus einer CPU (zentrale Prozessoreinheit) 5a, einer Speichereinheit 5b einschließlich einem ROM (Nur-Lesespeicher), einem RAM (freier Zugriffsspeicher) und dergleichen, und einer Eingabe- und Ausgabeeinheit 5c mit einer Analog-Digital-Wandlerfunktion (A/D-Wandlerfunktion), und anderen Peripherieeinrichtungen. Die ECU 5 kann verschiedenartige Vorgänge auf der Grundlage einer Kooperation zwischen der CPU 5a, der Speichereinheit 5b und der Eingabe- und Ausgabeeinheit 5c gemäß Programmen durchführen, die im Voraus in der Speichereinheit 5b installiert werden.
Die ECU 5 ist betriebsfähig, um Messabgaben von Sensoren einschließlich einem Ventilwinkelpositionssensor 12 als Beispiel von Drehpositionssensoren, eines Kurbelwinkelsensors 13a1, eines Beschleunigerpositionssensors 13a2, eines Kühlmitteltemperatursensors 13a3, eines Einlassluftströmungssensors 13a4, eines Einlasslufttemperatursensors 13a5, eines Einlassluftdrucksensors 13a6, eines Sauerstoffsensors 13a7 und dergleichen periodisch zu überwachen. Die ECU 5 ist betriebsfähig, um die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors und/oder die Fahrbedingung des Fahrzeugs auf der Grundlage der überwachten Messungen zu erfassen.
Beispielsweise ist der Ventilwinkelpositionssensor 12 konfiguriert, um periodisch eine Istwinkelposition als Beispiel einer Drehposition mit Bezug auf eine Vollschließposition zu messen und um periodisch die gemessene Istwinkelposition an die ECU 5 abzugeben. Die Vollschließposition wird als Beispiel einer vorbestimmten Bezugswinkelposition des Ventilelements 8 verwendet. Es ist anzumerken, dass die Vollschließposition eine Position des Ventilelements 8 bedeutet, bei der der EGR-Durchgang 2 vollständig geschlossen ist.
Die ECU 5 ist ebenso betriebsfähig, um periodisch als Sollwinkelposition mit Bezug auf die Vollschließposition eine Anweisungswinkelposition des Ventilelements 8 auf der Grundlage eines entsprechenden Satzes der periodisch überwachten Messungen zu berechnen. Die berechnete Anweisungswinkelposition des Ventilelements 8 wird korrekt in Abhängigkeit der erfassten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors und/oder der Fahrbedingungen des Fahrzeugs bestimmt.
Die ECU 5 ist ebenso betriebsfähig, um die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition periodisch zu erhalten und um periodisch einen Anweisungswert entsprechend einem erforderlichen Betrag und/oder einer Richtung einer zu dem Elektromotor 4 zuzuführenden Leistung auf der Grundlage der erhaltenen Abweichung zu berechnen. Der erforderliche Betrag und/oder die Richtung der Leistung gestatten, dass sich der Elektromotor 4 so dreht, dass das Ventilelement 8 an der Sollwinkelposition gelegen ist. Beispielsweise wird das Vorzeichen der Abweichung derart bestimmt, dass:
Wenn die Sollwinkelposition des Ventilelements 8 mit Bezug auf die Vollschließposition größer als dessen Istwinkelposition mit Bezug auf die Vollschließposition ist, die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition positiv ist und
Wenn die Sollwinkelposition des Ventilelements 8 mit Bezug auf die Vollschließposition kleiner als dessen Istwinkelposition mit Bezug auf die Vollschließposition ist, die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition negativ ist.
Es ist anzumerken, dass die Abweichung als absoluter Wert zur Darstellung des Betrags der Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition ausgedrückt wird.
Die ECU 5 ist ferner betriebsfähig, um als an den Motorantrieb 11 abzugebende Anweisung periodisch einen Anweisungseinschaltdauerzyklus (einen Anweisungseinschaltdauerfaktor) zu berechnen, der einen Betrag einer zu dem Elektromotor 4 über den Motorantrieb 11 zuzuführenden Leistung bestimmt, und um periodisch den berechneten Anweisungseinschaltdauerzyklus an den Motorantrieb 11 abzugeben.
Beispielsweise ist der Anweisungseinschaltdauerzyklus als Verhältnis einer Zeit zu der Summe einer Einschaltzeit und einer Ausschaltzeit in einem vorgegebenen Zyklus definiert. Vorzugsweise wird der Anweisungseinschaltdauerzyklus als Prozentanteil (%) ausgedrückt.
Beispielsweise ist der Motorantrieb 11 betriebsfähig, um einen gepulsten Strom zu erzeugen, der aus einer Folge von Stromimpulsen besteht, wobei die Dauer jedes Stromimpulses auf der Grundlage des Anweisungseinschaltdauerzyklus bestimmt wird, der von der ECU 5 abgegeben wird, um dadurch den Betrag der zu dem Elektromotor 4 zuzuführenden Leistung periodisch zu steuern.
Die ECU 5 des EGR-Steuersystems 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat verschiedenartigen Charakteristiken, die mit der Steuerung der Winkelposition des Ventilelements 8 verbunden sind, was im Folgenden beschrieben wird.
Insbesondere verwendet die ECU 5 einen Aufbringdrehmomentparameter zum Steuern der Winkelposition des Ventilelements 8; dieser Aufbringdrehmomentparameter stellt die Veränderlichkeit des Aufbringdrehmoments auf das Schmetterlingsventil 3 dar, so dass es das Verhalten des Aufbringdrehmoments auf das Schmetterlingsventil 3 bestimmt.
Da die zu dem Elektromotor 4 von dem Motorantrieb 11 zuzuführende Leistung den Betrag und die Richtung des Aufbringdrehmoments bestimmt, ist der Aufbringdrehmomentparameter ebenso mit der zu dem Elektromotor 4 zuzuführenden Leistung korreliert.
Zusätzlich bestimmt der Anweisungseinschaltdauerzyklus, der zu dem Motorantrieb 11 von der ECU 5 zu übermitteln ist, den Betrag der Leistung, die auf die erste Spule 4a oder die zweite Spule 4b des Elektromotors 4 von dem Motorantrieb 11 aufzubringen ist. Aus diesem Grund korreliert der Aufbringdrehmomentparameter ebenso mit dem Anweisungseinschaltdauerzyklus.
In dem ersten Ausführungsbeispiel nimmt als Aufbringdrehmomentparameter die ECU 5 den Anweisungseinschaltdauerzyklus an.
Die ECU 5 ist betriebsfähig, um einen numerischen Bereich, in dem der Aufbringdrehmomentparameter Werte annehmen kann, in einen zulässigen Bereich AR und einen unzulässigen Bereich UR zu unterteilen und um einen ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 als Grenze zwischen den zulässigen Bereich AR und den unzulässigen Bereich UR zu definieren. Die ECU 5 ist betriebsfähig, um den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 in der Speichereinheit 5b zu speichern. Der zulässige Bereich AR und der unzulässige Bereich UR werden auf der Grundlage der Betriebsstabilität des Elektromotors 4 gebildet.
Es ist anzumerken, dass die „Betriebsstabilität des Elektromotors 4” einen vorbestimmten Betriebszustand des Elektromotors 4 bedeutet, indem Variationen der Leistung des Elektromotors 4 aufgrund von Wärme, die durch die Zufuhr von Leistung zu dem Elektromotor 4 gebildet wird, in einen vorbestimmten vorhergesagten Bereich fallen. Beispielsweise umfasst die Leistung des Elektromotors 4 die Anzahl der Umdrehungen des Elektromotors 4, den Betrag eines durch diesen gebildeten Drehmoments und dergleichen.
Der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1, der die Grenze für die Betriebsstabilität des Elektromotors 4 definiert, wird in Abhängigkeit von dem vorbestimmten vorhergesagten Bereich bestimmt.
Insbesondere gestattet der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1, dass der numerische Bereich, in dem der Aufbringdrehmomentparameter Werte annehmen kann, zwischen den zulässigen Bereich AR und den unzulässigen Bereich UR getrennt wird. Aus diesem Grund kann, wenn der Anweisungseinschaltdauerzyklus (der Aufbringdrehmomentparameter) Werte innerhalb des zulässigen Bereichs AR annimmt, geschätzt werden, dass Variationen der Betriebsleistung des Elektromotors 4 in den vorhergesagten Bereich fallen werden. Demgemäß ist es möglich, die Betriebsstabilität des Elektromotors 4 sicherzustellen.
Wenn dagegen der Anweisungseinschaltdauerzyklus (der Aufbringdrehmomentparameter) Werte innerhalb des unzulässigen Bereichs UR annimmt, ist es schwierig, zu schätzen, dass Variationen der Betriebsleistung des Elektromotors 4 in den vorhergesagten Bereich fallen werden. Demgemäß ist es schwierig, die Betriebsstabilität des Elektromotors 4 sicherzustellen.
Wie in 2 dargestellt ist, wird der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 innerhalb des Bereichs zwischen einer Maximaleinschaltdauerzykluslinie Dmax und einer Idealeinschaltdauerzyklussteuerlinie ICL eingerichtet. Es ist anzumerken, dass „die Einschaltdauerzyklussteuerlinie” kontinuierliche Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus mit Bezug auf die kontinuierlich geänderten Winkelpositionen des Ventilelements 8 darstellt. Die kontinuierlichen Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus sollen jeweils das Ventilelement 8 in die Durchgangsöffnungsrichtung drehen, das an kontinuierlich geänderten Winkelpositionen des Ventilelements 8 gelegen ist.
Während insbesondere das Ventilelement 8 sich dreht, werden Ablagerungen, wie z. B. Rußpartikel und Ölnebelpartikel, die in dem rezirkulierten Abgas enthalten sind, beispielsweise zwischen der Innenwand des EGR-Durchgangs 2 und dem Ventilelement 8 angesammelt. Die Steuerlinien hängen daher von der angesammelten Menge der Ablagerungen zwischen der Innenwand des EGR-Durchgangs 2 und dem Ventilelement 8 ab.
Zusätzlich stellt die Idealeinschaltdauerzyklussteuerlinie ICL kontinuierliche Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus mit Bezug auf kontinuierlich geänderte Winkelpositionen des Ventilelements 8 unter der Annahme dar, dass keine Ablagerungen zwischen der Innenwand des EGR-Durchgangs 2 und dem Ventilelement 8 angesammelt sind. Wie in 2 dargestellt ist, hat die Idealeinschaltdauerzyklussteuerlinie ICL eine vorbestimmte Form. Es wird beschrieben, wie die vorbestimmte Form der Idealeinschaltdauerzyklussteuerlinie ICL definiert wird.
Es ist anzumerken, dass der Anweisungseinschaltdauerzyklus hauptsächlich zu Folgendem beiträgt:
einem ersten Gegenwirkungsdrehmoment, das durch den Elektromotor 4 gegen die Vorspannungskraft (Federkraft) der Feder in Richtung auf die Durchgangsschließrichtung gebildet wird;
einem zweiten Gegenwirkungsdrehmoment, das durch den Elektromotor 4 gegen die Gleitwiderstandskraft des Dichtungsrings 4 gegen die Innenwand des EGR-Durchgangs 2 zu bilden ist; und
einem dritten Gegenwirkungsdrehmoment, das durch den Elektromotor 4 gegen die Gleitreibungskraft zwischen dem äußeren Umfang der Ventilwelle 7 und den Lagern zu bilden ist.
Je weiter die Winkelposition des Ventilelements 8 von der Vollschließposition entfernt ist (siehe „θC” in den 1 und 2), umso größer ist die Federkraft. Aus diesem Grund vergrößert sich eine erste Komponente des Anweisungseinschaltdauerzyklus, die zu dem ersten Gegenwirkungsdrehmoment gegen die Federkraft beiträgt, graduell mit einer Änderung der Winkelposition des Ventilelements 8 von der Vollschließposition θC zu der Vollöffnungsposition (siehe „θ0” in 2) oder in Richtung auf einer Überdrehvollöffnungsposition (siehe „θt0” in Fig.).
Es ist anzumerken, dass die Überdrehvollöffnungsposition θt0 eine Winkelposition des Ventilelements 8 bedeutet, an der der EGR-Durchgang 2 aufgrund des Überdrehens des Ventilelements 8 durch die Vollschließposition θC vollständig geöffnet ist.
Eine Einschaltdauerzyklussteuerlinie CL1 der ersten Komponente des Anweisungseinschaltdauerzyklus, die zu dem ersten Gegenwirkungsdrehmoment beiträgt, mit Bezug auf die kontinuierlich geänderten Winkelpositionen des Ventilelements 8 vergrößert sich daher graduell mit einer Änderung der Winkelposition des Ventilelements 8 von der Vollschließposition θc in Richtung auf von sowohl die Vollöffnungsposition θ0 als auch die Überdrehvollöffnungsposition θt0.
Zusätzlich ist die Federkraft im Wesentlichen frei vom Einfluss der Ablagerungen.
Aus diesem Grund ist die Einschaltdauerzyklussteuerlinie CL1 der ersten Komponente des Anweisungseinschaltdauerzyklus einzigartig unabhängig von der Menge der Ablagerungen, die zwischen der Innenwand des EGR-Durchgangs 2 und dem Ventilelement 8 angesammelt sind.
Die Gleitreibungskraft des Dichtungsrings 9 gegen die Innenwand des EGR-Durchgangs 2 wird in nur einem vorbestimmten Bereich der Winkelposition des Ventilelements 8, in dem der Dichtungsring 9 in Anstoß an der Innenwand des EGR-Durchgangs 2 gehalten wird.
Anders gesagt wird innerhalb des vorbestimmten Bereichs der Winkelposition des Ventilelements 8 der EGR-Durchgang 2 im Wesentlichen vollständig geschlossen gehalten, so dass das Volumen der Strömung des rezirkulierten Gases, das durch das Schmetterlingsventil 3 treten kann, im Wesentlichen null wird. Der vorbestimmte Bereich der Winkelposition des Ventilelements 8 wird als „Gasströmungsnullbereich” im Folgenden bezeichnet (siehe „ZR” in den 1 und 2).
Je näher die Winkelposition des Ventilelements 8 die Vollschließposition 8C erreicht, umso stärker ist eine Unterdrückungsfestigkeitswirkung zwischen der Innenwand des EGR-Durchgangs 2 und dem Abdichtungsring 9. Aus diesem Grund ist, je mehr die Winkelposition des Ventilelements 8 die Vollschließposition θC erreicht, umso stärker die Gleitreibungskraft des Dichtungsrings gegen die Innenwand des EGR-Durchgangs 2.
Das hat zur Folge, dass eine zweite Komponente des Anweisungseinschaltdauerzyklus, die zu dem zweiten Gegenwirkungsdrehmoment gegen die Gleitreibungskraft des Dichtungsrings 9 beiträgt, nur notwendig ist, wenn die Winkelposition des Ventilelements 8 innerhalb des Gasströmungsnullbereichs ZR verbleibt. Die zweite Komponente des Anweisungseinschaltdauerzyklus vergrößert sich mit dem Erreichen der Winkelposition des Ventilelements 8 an der Vollschließposition θC.
Die Gleitreibungskraft zwischen dem äußeren Umfang der Ventilwelle 7 und den Lagern wird im Wesentlichen unabhängig von jeglichen Winkelpositionen des Ventilelements 8 konstant gehalten.
Demgemäß gestattet die dritte Komponente des Anweisungseinschaltdauerzyklus entsprechend der Gleitreibungskraft zwischen dem äußeren Umfang der Ventilwelle 7 und den Lagern, dass die Einschaltdauerzyklussteuerlinie CL1 nach oben vorgespannt wird. In 2 ist die Vorspannung durch einen Pfeil A1 dargestellt und ist die vorgespannte Steuerlinie durch eine Zwei-Punkt-Strichlinie als Einschaltdauerzyklussteuerlinie CL2 dargestellt.
Zusätzlich vergrößert sich, wie vorstehend angegeben ist, die zweite Komponente des Anweisungseinschaltdauerzyklus mit dem Erreichen der Winkelposition des Ventilelements 8 an der Vollschließposition θC innerhalb des Gasströmungsnullbereichs ZR. Aus diesem Grund verursacht die zweite Komponente des Anweisungseinschaltdauerzyklus, dass ein Teil P der Einschaltdauerzyklussteuerlinie CL2 mit Bezug auf die Winkelpositionen des Ventilelements 8, das innerhalb des Gasströmungsnullbereichs ZR verbleibt, mit dem Erreichen der Winkelposition des Ventilelements 8 an der Vollschließposition θc ansteigt (siehe Pfeil AR2 von 2).
Das gestattet, wie in 2 dargestellt ist, dass die Idealeinschaltdauerzyklussteuerlinie ICL erhalten wird; diese Idealeinschaltdauerzyklussteuerlinie ICL hat Folgendes:
einen Maximaleinschaltdauerzyklus, wenn die Winkelposition des Ventilelements 80 auf der Vollschließposition θC befindet;
eine symmetrische Dreiecksgestalt mit Bezug auf den Maximaleinschaltdauerzyklus als Scheitelpunkt der Dreiecksgestalt innerhalb des Gasströmungsnullbereichs ZR; und
graduell nach oben weisende Steigungen innerhalb der verbleibenden Bereiche an beiden Seiten des Gasströmungsnullbereichs ZR in Richtung auf die Vollöffnungsposition θ0 und die Überdrehvollöffnungsposition θt0 von dem Gasströmungsnullbereich ZR.
Wie vorstehend angegeben ist, stellt die Idealeinschaltdauerzyklussteuerlinie ICL kontinuierliche Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus mit Bezug auf die kontinuierlich geänderten Winkelpositionen des Ventilelements 8 unter der Annahme dar, dass keine Ablagerungen zwischen der Innenwand des EGR-Durchgangs 2 und dem Ventilelement 8 angesammelt sind.
Zusätzlich steigt die Gleitreibungskraft mit einem Anstieg des Volumens der Ablagerungen an, die zwischen der Innenwand des EGR-Durchgangs 2 und dem Ventilelement 8 angesammelt sind.
Aus diesen Gründen sind die Einschaltdauerzyklussteuerlinien entsprechend kontinuierlichen Werten des Anweisungseinschaltdauerzyklus, der tatsächlich zu dem Motorantrieb 11 von der ECU 5 zu übermitteln ist, mit Bezug auf die kontinuierlich geänderten Gegenpositionen des Ventilelements 8 durch nach oben gerichtetes Vorspannen der Idealeinschaltdauerzyklussteuerlinie ICL in Abhängigkeit von dem Volumen der Ablagerungen darstellbar, die zwischen der Innenwand des EGR-Durchgangs 2 und dem Ventilelement 8 angesammelt sind (siehe Pfeil A in 2).
Insbesondere ist die ECU 5 betriebsfähig, um die Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus, der davon zu dem Motorantrieb 11 gemäß zumindest einer der Einschaltdauerzykluslinien abzugeben ist, so auszuführen, dass die Istwinkelposition des Ventilelements 8 im Wesentlichen mit dessen Sollwinkelposition übereinstimmt.
Zusätzlich ist, wenn die Rückführregelung verursacht, dass die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition unter einen vorbestimmten Frequenzwert (einen vorbestimmten positiven Winkel) D fällt, und sich der Anweisungseinschaltdauerzyklus zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus von dem zulässigen Bereich AR verschiebt oder in den unzulässigen Bereich UR fällt, die ECU 5 betriebsfähig, um:
den Anweisungseinschaltdauerzyklus so zu steuern, dass er in den zulässigen Bereich AR fällt, wobei das Abgas im Wesentlichen in dem EGR-Durchgang 2 zu der Einlassseite des Verbrennungsmotors rezirkuliert gehalten wird.
Wenn insbesondere sich der Anweisungseinschaltdauerzyklus zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus von dem zulässigen Bereich AR, anders gesagt zu der oberen Grenze des zulässigen Bereichs AR verschiebt oder in den unzulässigen Bereich UR fällt, verringert die ECU 5 den Anweisungseinschaltdauerzyklus, um zu verhindern, dass die Istwinkelposition des Ventilelements 5 in den Gasströmungsnullbereich ZR fällt.
Anders gesagt verringert die ECU 5 den Anweisungseinschaltdauerzyklus, um die Energiezufuhr zu dem Elektromotor 4 aufrechtzuerhalten, um dadurch zu verhindern, dass die Winkelposition des Ventilelements 8 sich in den Gasströmungsnullbereich ZR aufgrund der Federkraft verschiebt.
Beispielsweise ist die ECU 5 betriebsfähig, um im Voraus einen zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 in der Speichereinheit 5b zu speichern. Der zweite Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 liegt innerhalb des zulässigen Bereichs AR unterhalb des ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1, anders gesagt wird der zweite Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 von dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 zu der betriebsstabilen Seite des Elektromotors 4 verschoben. Zusätzlich wird der zweite Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 höher als alle Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus an der Einschaltdauerzyklussteuerlinie CL1 mit Bezug auf alle Winkelpositionen des Ventilelements 8 eingerichtet.
Beispielsweise wird angenommen, dass eine Winkelposition, bei der eine Einschaltdauerzyklussteuerlinie F und der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 sich schneiden, als θF ausgedrückt wird. Bei dieser Annahme wird berücksichtigt, dass die ECU 5 betriebsfähig ist, um die Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus auszuführen, der davon zu dem Motorantrieb 11 gemäß der Einschaltdauerzyklussteuerlinie F abzugeben ist (siehe 2).
Wenn in diesem Fall der Anweisungseinschaltdauerzyklus zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 gemäß der Einschaltdauerzyklussteuerlinie F verschoben wird, so dass das Ventilelement 8 an der Winkelposition θF gelegen ist, ist die ECU 5 betriebsfähig, um den Anweisungseinschaltdauerzyklus entsprechend dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 bis zu dem zweiten Einschaltdauerzyklus T2 entlang einer Linie zu verringern, die die Drehposition darstellt, die kontinuierlich gleich der Winkelposition θF ist (siehe gestrichelte Linie, der das Bezugszeichen L in 2 zugeordnet ist).
Es ist anzumerken, dass die Gleitreibungskraft als Komponente des Widerstands aktiv gegenüber der Drehung des Schmetterlingsventils 3 beiträgt, aber gegenüber dem Halten des Schmetterlingsventils 3 an eine gegebene Winkelposition inaktiv ist. Aus diesem Grund ist beim Halten des Schmetterlingsventils 3 an einer vorbestimmten Winkelposition das Aufbringdrehmoment erforderlich, das gestattet, dass sich das Schmetterlingsventil 8 hauptsächlich gegen die Federkraft dreht.
Demgemäß ermöglicht die ECU 5, den Anweisungseinschaltdauerzyklus so zu verringern, dass er an der Einschaltdauerzyklussteuerlinie CL1 liegt, die zu dem ersten gegen wirkenden Drehmoment gegenüber der Federkraft beiträgt, während die Winkelposition des Ventilelements 8 auf der Winkelposition θF gehalten wird, bei der der Anweisungseinschaltdauerzyklus zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 verschoben wird.
Wie vorstehend angegeben ist, gestattet die ECU 5, dass sich der Anweisungseinschaltdauerzyklus bis zu dem zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 verringert, während sie das Abgas im Wesentlichen stabil rezirkuliert in dem EGR-Durchgang 2 zu der Einlassseite des Verbrennungsmotors aufrechterhält. Anders gesagt kann die ECU 5 den Anweisungseinschaltdauerzyklus bis zu dem zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 verringern, während sie verhindert, dass die Istwinkelposition des Ventilelements 8 den Gasströmungsnullbereich ZR erreicht.
3 stellt schematisch den Abgasrezirkulationsvorgang (einen Einstellvorgang der Öffnungsfläche des EGR-Durchgangs 2) dar, dessen Zusammenfassung vorher beschrieben wurde, der durch die ECU 5 gemäß zumindest einem Programm auszuführen ist, das in der Speichereinheit 5b zu laden ist. Insbesondere führt die ECU 5 periodisch den Abgasrezirkulationsvorgang als Reaktion von beispielsweise einer Eingabe einer gemessenen Istwinkelposition des Ventilelements 8 aus, die von dem Ventilwinkelpositionssensor 12 übermittelt wird.
In Schritt S1 berechnet sie ECU 5 eine Sollwinkelposition des Ventilelements 8 auf der Grundlage von überwachten Messungen, die von den Sensoren 13a1 bis 13an übermittelt werden, und bestimmt, ob die Abweichung zwischen der Sollwinkelpositon und der Istwinkelposition gleichwie oder geringer als der vorbestimmter positive Grenzwert D ist.
Der Betrieb in Schritt S1 gestattet die Bestimmung, ob die Istwinkelposition des Ventilelements 8 im Wesentlichen mit der Sollwinkelposition übereinstimmt.
Wenn bestimmt wird, dass die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition gleichwie oder geringer als der vorbestimmte positive Grenzwert D ist (die Bestimmung in Schritt S1 ergibt JA), schreitet die ECU 5 zu Schritt S2 voran und schreitet anderenfalls zu Schritt S6 voran.
In Schritt S2 bezieht die ECU 5 den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 aus der Speichereinheit 5b und bestimmt, ob ein Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus gleichwie oder höher als der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 ist. Der Betrieb in Schritt S2 gestattet die Bestimmung, ob der Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus sich zu den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 verschiebt oder in den unzulässigen Bereich UR fällt.
Wenn bestimmt wird, dass der Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus gleichwie oder größer als der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 ist (die Bestimmung in Schritt S2 ergibt JA), schreitet die ECU 5 zu Schritt S3 voran und schreitet anderenfalls zu Schritt S7 voran.
In Schritt S3 zählt die ECU 5 einen Zählwert eines Zählers um einen vorbestimmten konstanten Wert, wie z. B. „1” hoch. Vor dem ersten Mal der Ausführung des Betriebs in Schritt S3 wird der Zählwert des Zählers auf einen Anfangswert von Null eingestellt.
Der Zähler kann als Hardware-Zähler der ECU 5 oder als Software-Zähler ausgelegt sein. Der Zählwert stellt eine Zeit ET dar, die seit der Verschiebung des Istwerts des Anweisungseinschaltdauerzyklus zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 oder in den unzulässigen Bereich UR abgelaufen ist. Die Zeit ET wird als abgelaufene Zeit ET im Folgenden bezeichnet. Der Zählwert wird als Zeitindikator verwendet, der für die ECU 5a erforderlich ist, um die Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus zu beschränken.
Nach dem Hochzählen des Zählwerts des Zählers schreitet die ECU 5 zu Schritt S4 voran.
In Schritt S4 bestimmt die ECU 5, ob der Zählwert gleichwie oder höher als ein vorbestimmter Wert C ist. Der vorbestimmte Wert C stellt eine marginale Länge einer Zeit Tc gegenüber der abgelaufenen Zeit ET dar, nachdem der Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus sich zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 oder in den unzulässigen Bereich UR verschoben hat.
Wenn insbesondere bestimmt wird, dass der Zählwert gleichwie oder größer als der vorbestimmte Wert C ist (die Bestimmung in Schritt S4 ergibt in JA), schreitet die ECU 5 zu Schritt S5 voran. Wenn anderenfalls bestimmt wird, dass der Zählwert kleiner als der vorbestimmter Wert C ist (die Bestimmung in Schritt S4 ergibt NEIN), verlässt die ECU 5 den Abgasrezirkulationsvorgang.
In Schritt S5 begrenzt die ECU 5 die Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus.
Insbesondere bringt die ECU 5 den Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus mit dem zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 in Übereinstimmung. Die Ausführung des Betriebs in Schritt S5 gestattet, dass die Steuerbetriebsart der ECU 5 für den Anweisungseinschaltdauerzyklus von einer normalen Rückführregelbetriebsart auf der Grundlage der Winkelpositionsabweichung in eine Anweisungseinschaltdauerzyklusbegrenzungsbetriebsart auf der Grundlage des zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 verschoben wird.
Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition größer als der vorbestimmte Grenzwert D ist (die Bestimmung in Schritt S1 ergibt NEIN), schreitet die ECU 5 zu Schritt S6 voran.
In Schritt S6 bestimmt die ECU 5, dass es unnötig ist, die Anweisungseinschaltdauerzyklusbegrenzung auszuführen. Dann behält die ECU 5 ihre Betriebsart bei wenn die gegenwärtige Betriebsart die normale Rückführregelbetriebsart ist, oder führt ihre Betriebsart in die normale Rückführregelbetriebsart zurück, wenn die gegenwärtige Betriebsart die Anweisungseinschaltdauerzyklusbegrenzungsbetriebsart ist. Darauf schreitet die ECU 5 zu Schritt S7 voran. In Schritt S7 stellt die ECU 5 den Zählwert des Zählers auf den Anfangswert zurück.
Da die ECU 5 den Abgasrezirkulationsvorgang bei einem vorgegebenen Zyklus ausführt, wird periodisch bestimmt, ob ein Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus außerhalb des zulässigen Bereichs AR liegt (siehe Schritte S2 bis S4), und wird die Rückführregelung des Istwerts des Anweisungseinschaltdauerzyklus beschränkt, wenn der Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus außerhalb des zulässigen Bereichs AR liegt.
Die Betriebe des EGR-Steuersystems 1 werden im Folgenden unter Bezugnahme auf ein in 4 dargstelltes Zeitdiagramm beschrieben.
Wenn insbesondere die Sollwinkelposition von „θ*1” an der Ventilöffnungsseite von der Vollschließposition θC zu „θ*2” an der Ventilöffnungsseite (EGR-Durchgangsöffnungsseite) von der Sollwinkelposition θ*1 zum Zeitpunkt t = t0 verschoben wird, vergrößert sich die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition θ*2 und der Istwinkelposition. Das gestattet, dass der Anweisungseinschaltdauerzyklus den Anstieg beginnt, so dass das Aufbringdrehmoment vergrößert wird (siehe (a), (b) und (c) von 4).
Die Vergrößerung des Aufbringdrehmoments gestattet, dass sich das Schmetterlingsventil 3 zu der Ventilöffnungsseite dreht. Mit der Drehung des Schmetterlingsventils 3 verschiebt sich die Istwinkelposition des Ventilelements 8 zu der Ventilöffnungsseite, so dass das Aufbringdrehmoment weiter vergrößert wird, um die Drehung des Schmetterlingsventil 3 aufrechtzuerhalten, und steigt daher der Anweisungseinschaltdauerzyklus weiter an.
Das kontinuierliche Ansteigen des Anweisungseinschaltdauerzyklus gestattet, dass die Istwinkelposition des Schmetterlingsventils 3 fortgesetzt nahe an der Sollwinkelposition θ*2 liegt, so dass die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition gleichwie oder geringer als der vorbestimmte Grenzwert D wird (siehe „JA” in Schritt S1 von 3 und (b) von 4), und stimmt daher die Istwinkelposition des Ventils 3 im Wesentlichen mit der Sollwinkelposition θ*2 überein (siehe (a) von 4).
Wenn der Anweisungseinschaltdauerzyklus gleichwie oder höher als der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 zum Zeitpunkt t = t1 aufgrund des Anstiegs des Aufbringdrehmoments ist (siehe „JA” in Schritt S2 von 3 und (c) von 4), beginnt der Zählwert des Zählers um den vorbestimmten konstanten Wert bei jedem Zyklus des Abgasrezirkulationsvorgangs nach dem Zeitpunkt t = t1 erhöht zu werden (siehe Schritt S3 in 3).
Wenn darauf der Zählwert des Zählers den vorbestimmten Wert C zum Zeitpunkt t = t2 erreicht (siehe „JA” in Schritt S4 von 3 und (d) von 4), wird die Berechnung des Anweisungseinschaltdauerzyklus auf der Grundlage der Rückführregelung unterbrochen (siehe (c) von 4), und wird kontinuierlich die Begrenzung der Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus gestartet (siehe Schritt S5 in 3).
Das gestattet, dass der Anweisungseinschaltdauerzyklus von dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 zu dem zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 abfällt und auf dem zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 gehalten wird (siehe (c) von 4).
Darauf wird zum Zeitpunkt t = t3 die Verringerung der Sollwinkelposition des Ventils 3 gestartet, so dass dann, wenn die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition höher als der vorbestimmte Grenzwert D wird (siehe in „NEIN” in Schritt S1 von 3 und (b) von 4), die Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus von der Beschränkung befreit wird (siehe Schritt S6 in 3).
Die Befreiung der Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus von der Beschränkung gestattet, dass der Anweisungseinschaltdauerzyklus auf der Grundlage der Rückführregelung der ECU berechnet wird und gleichzeitig der Zählwert des Zählers auf den Anfangswert von Null zurückgestellt wird (siehe (d) von 4).
Nach dem Zeitpunkt t = t4 wird, da der Anweisungseinschaltdauerzyklus beginnt sich auf der Grundlage der Rückführregelung der ECU zu verringern (siehe c von 4), das Aufbringdrehmoment verringert, so dass die Istwinkelposition des Ventils 3 von „θ*1” zu der Vollschließposition θC verschoben wird.
Wenn darauf die Abweichung zwischen einer neuen Sollwinkelposition „θ*3” und der Istwinkelposition gleichwie oder geringer als der vorbestimmte Grenzwert D wird (siehe „JA” in Schritt S1 von 3 und (b) von 4), stimmt die Istwinkelposition des Ventils 3 im Wesentlichen mit der neuen Sollwinkelposition „θ*3” überein.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist bei dem EGR-Steuersystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die ECU 5 konfiguriert um:
den numerischen Bereich, in dem der Anweisungseinschaltdauerzyklus Werte annehmen kann, in einem zulässigen Bereich AR und den unzulässigen Bereich UR zu trennen, der auf der Grundlage der Betriebsstabilität des Elektromotors 4 gebildet wird;
in der Speichereinheit 5b den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 als Grenze zwischen dem zulässigen Bereich AR und dem unzulässigen Bereich UR zu speichern; und
den Anweisungseinschaltdauerzyklus auf den zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 zu beschränken, während sie das Abgas im Wesentlichen in dem EGR-Durchgang 2 zu der Einlassseite des Verbrennungsmotors rezirkuliert hält, um dadurch den Anweisungseinschaltdauerzyklus in den zulässigen Bereich AR zu verschieben.
Das gestattet, dass der Anweisungseinschaltdauerzyklus in den zulässigen Bereich AR läuft, außer wenn der Anweisungseinschaltdauerzyklus zeitweilig sich in den unzulässigen Bereich UR verschiebt. Anders gesagt gestattet die ECU 5 auch dann, wenn der Betrag der Leistung, die zu dem Elektromotor 4 zuzuführen ist, ihre obere Grenze erreicht oder diese übersteigt, diese Situationen zeitweilig und begrenzt zu halten.
Demgemäß ist es möglich, die Betriebsstabilität des Elektromotors 4 sicherzustellen.
Darüber hinaus ist das EGR-Steuersystem 1 konfiguriert, um das Abgas kontinuierlich in dem EGR-Durchgang 2 zu der Einlassseite des Verbrennungsmotors rezirkuliert zu halten. Das gestattet es, dass das Abgas nicht vollständig zu der Auslassseite des Verbrennungsmotors überführt wird, wodurch es möglich wird, zu verhindern, dass Emissionen in dem Abgas sich beträchtlich vergrößern.
Zusätzlich kann der zweite Grenzwerteinschaltdauerzyklus frei innerhalb eines Bereichs gebildet werden, der niedriger als der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus definiert ist. Aus diesem Grund ist es möglich, die Winkelposition des Schmetterlingsventils 3 zu steuern, wobei der Elektromotor 4 stabil in Abhängigkeit von einem vorgegebenen sicherzustellenden stabilen Niveau betrieben wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
Der Aufbau eines EGR-Steuersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen identisch mit demjenigen des EGR-Steuersystems 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Ähnliche Bezugszeichen werden daher ähnlichen Teilen bei den EGR-Steuersystemen gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel zugeordnet, so dass die Beschreibung der Teile des EGR-Steuersystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weggelassen wird.
Die ECU 5 des EGR-Steuersystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat verschiedenartige Charakteristiken, die mit der Steuerung der Winkelposition des Ventilelements 8 verknüpft sind, was im Folgenden beschrieben wird. Insbesondere speichert die ECU 5 im Voraus die ersten und zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklen T1 und T2 in der Speichereinheit 5b.
Wenn die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition gleichwie oder geringer als der vorbestimmte Grenzwert D ist und der Anweisungseinschaltdauerzyklus sich zu den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 verschiebt oder in den unzulässigen Bereich UR durch den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 fällt, ist die ECU 5 betriebsfähig, um als Sollhaltewinkelposition die Istwinkelposition zu erfassen, bei der der Anweisungseinschaltdauerzyklus den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 erreicht.
Zusätzlich ist die ECU 5 betriebsfähig, um den Anweisungseinschaltdauerzyklus zu ändern, der dem Elektromotor 4 durch den Motorantrieb 11 zuzuführen ist, um dadurch einen von einigen der geänderten Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus als Haltegrenzeinschaltdauerzyklus auszuwählen. Einige der geänderten Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus gestatten, dass die Istwinkelposition des Ventils 3 auf der Sollhaltewinkelposition gehalten wird. Der eine von einigen der geänderten Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus, der als Haltegrenzeinschaltdauerzyklus zu erfassen ist, ist an der stabilsten Seite in dem zulässigen Bereich AR gelegen. Anders gesagt ist der eine von den einigen der geänderten Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus, der als Haltegrenzeinschaltdauerzyklus zu erfassen ist, am weitesten von dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 entfernt.
Darüber hinaus ist die ECU 5 betriebsfähig, um den Anweisungseinschaltdauerzyklus so einzustellen, dass er im Wesentlichen mit jedem der Werte zwischen dem zweiten Grenzwertanweisungseinschaltdauerzyklus T2 und dem Haltegrenzeinschaltdauerzyklus übereinstimmt, um dadurch den Anweisungseinschaltdauerzyklus in den zulässigen Bereich AR zu verschieben.
Es ist anzumerken, dass der Haltegrenzeinschaltdauerzyklus im Wesentlichen einem Einschaltdauerzyklus an der Einschaltdauerzyklussteuerlinie CL1 an der Sollhaltewinkelposition des Ventils 3 entspricht; diese Einschaltdauerzyklussteuerlinie CL1 trägt zu dem ersten gegen wirkenden Drehmoment gegen die Federkraft bei (siehe 2). Insbesondere trägt der Haltegrenzeinschaltdauerzyklus nicht zu dem zweiten gegen wirkenden Drehmoment und dem dritten gegen wirkendem Drehmoment bei. Das liegt daran, dass die Gleitreibungskraft als Komponente des Widerstands aktiv gegen die Drehung des Schmetterlingsventils 3 beiträgt, aber gegen das Halten des Schmetterlingsventils 3 auf einer vorgegebenen Winkelposition inaktiv ist.
Demgemäß ist es bei einer Drehung des Schmetterlingsventils 3 gegen den Widerstand notwenig, den Anweisungseinschaltdauerzyklus gleichwie oder höher als eine vorbestimmte Summe einzustellen, die aus Folgendem besteht: der ersten Komponente, die zu dem ersten gegen wirkenden Drehmoment gegen die Federkraft beiträgt, der zweiten Komponente, die zu dem zweiten gegen wirkenden Drehmoment beiträgt, dass durch den Elektromotor 4 gegen die Gleitreibungskraft des Dichtungsrings 9 gebildet wird, und der dritten Komponente, die zu dem dritten gegen wirkenden Drehmoment gegen die Gleitreibungskraft zwischen dem äußeren Umfang der Ventilwelle 7 und den Lagern beiträgt.
Dagegen ist es bei dem Halten des Schmetterlingsventils 3 auf einer vorbestimmten Winkelposition notwendig, den Anweisungseinschaltdauerzyklus gleichwie oder höher als ein vorbestimmter Wert entsprechend der ersten Komponente einzurichten, die dem ersten gegen wirkenden Drehmoment gegen die Federkraft beiträgt.
Wie vorstehend beschrieben ist, stimmt der Haltegrenzeinschaltdauerzyklus im Wesentlichen mit dem vorbestimmten Wert entsprechend der ersten Komponente überein, die zu dem ersten gegen wirkenden Drehmoment gegen die Federkraft an der Sollhaltewinkelposition des Ventils 3 beiträgt.
Die ECU 5 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist betriebsfähig, um den Haltegrenzeinschaltdauerzyklus zu erfassen und den Haltegrenzeinschaltdauerzyklus als Auswahl für das Ziel des Anweisungseinschaltdauerzyklus einzurichten, um diesen in dem zulässigen Bereich AR zu verschieben.
Beispielsweise wird angenommen, dass die ECU 5 betriebsfähig ist, um die Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus auszuführen, der von dieser an den Motortreiber 11 gemäß der Einschaltdauerzyklussteuerlinie F abzugeben ist (siehe 2).
Wenn in diesem Fall die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition gleich wie oder geringer als der vorbestimmte Grenzwert D ist und der Anweisungseinschaltdauerzyklus den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 erreicht, ist die ECU 5 betriebsfähig, um den Anweisungseinschaltdauerzyklus entsprechend dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 bis zu dem zweiten Einschaltdauerzyklus T2 oder dem Haltegrenzeinschaltdauerzyklus entlang einer Linie zu verringern, die die Drehposition kontinuierlich gleich der Winkelposition θF darstellt (siehe gestrichelte Linie, der das Bezugszeichen L in 2 zugeordnet ist).
Es ist anzumerken, dass in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Haltegrenzeinschaltdauerzyklus beispielsweise niedriger als der zweite Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 eingerichtet ist, so dass die ECU 5 gestattet, dass der Anweisungseinschaltdauerzyklus bis zu dem Haltegrenzeinschaltdauerzyklus abfällt. 5 stellt schematisch einen Abgasrezirkulationsvorgang dar (einen Einstellvorgang der Öffnungsfläche des EGR-Durchgangs 2), dessen Zusammenfassung vorher beschrieben wurde, der durch die ECU 5 gemäß zumindest einem Programm auszuführen ist, das in der Speichereinheit 5b gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel geladen ist. Insbesondere führt die ECU 5 periodisch den Abgasrezirkulationsvorgang als Reaktion von beispielsweise einer Eingabe einer gemessenen Istwinkelposition des Ventilelements 8 aus, die von dem Ventilwinkelpositionssensor 12 übermittelt wird.
In Schritt S11 berechnet die ECU 5 eine Sollwinkelposition des Ventilelements 8 auf der Grundlage der überwachten Messungen, die von den Sensoren 13a1 bis 13an übermittelt werden, und bestimmt, ob die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und Istwinkelposition gleichwie oder geringer als der vorbestimmte Grenzwert D ist.
Der Betrieb in Schritt S11 gestattet die Bestimmung, ob die Istwinkelposition des Ventilelements 8 im Wesentlichen mit der Sollposition übereinstimmt.
Wenn bestimmt wird, dass die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition gleichwie oder geringer als der vorbestimmte Grenzwert D ist (die Bestimmung in Schritt S11 ergibt JA), schreitet die ECU 5 zu Schritt S12 weiter und schreitet anderenfalls zu Schritt S25 weiter.
In Schritt S12 bestimmt die ECU 5, ob eine Einschaltdauerzyklusgrenzanweisungsmarke sich in einem Ausschaltzustand befindet. Es ist anzumerken, dass die Einschaltdauerzyklusgrenzanweisungsmarke in der CPU 5a der ECU 5 eingerichtet wurde. Es ist ebenso anzumerken, dass die ECU 5 betriebsfähig ist, um die Einschaltdauerzyklusgrenzanweisungsmarke einzuschalten, wenn sich der Bedarf nach dem Verschieben des Anweisungseinschaltdauerzyklus ergibt, der gerade den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 angenommen hat oder sich gerade in den unzulässigen Bereich UR verschoben hat. Beispielsweise wird die ECU 5 die Einschaltdauerzyklusgrenzanweisungsmarke in Schritt S16 im Folgenden einschalten.
Wenn bestimmt wird, dass die Einschaltdauerzyklusgrenzanweisungsmarke sich in dem Ausschaltzustand befindet (die Bestimmung in S12 ergibt JA), schreitet die ECU 5 zu Schritt S16 voran und schreitet anderenfalls zu Schritt S17 voran.
In Schritt S13 bezieht die ECU 5 den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 aus der Speichereinheit 5b und bestimmt, ob ein Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus gleichwie oder höher als der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 ist. Der Betrieb in Schritt S18 gestattet die Bestimmung, ob der Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus sich zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 verschiebt oder in den unzulässigen Bereich UR fällt.
Wenn bestimmt wird, dass der Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus gleichwie oder größer als der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 ist (die Bestimmung in Schritt S13 ergibt JA), schreitet die ECU 5 zu Schritt S14 voran und schreitet anderenfalls zu Schritt S27 voran.
In Schritt S14 zählt die ECU 5 einen Zählwert des Zählers um einen vorbestimmten konstanten Wert hoch, wie z. B. „1”. Vor dem ersten Mal der Ausführung des Betriebs in Schritt S14 wird der Zählwert des Zählers auf einen Anfangswert von Null eingestellt. Der Zähler hat den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie der Zähler gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Nach dem Hochzählen des Zählwerts des Zählers schreitet die ECU 5 zu Schritt S15 voran.
In Schritt S15 bestimmt die ECU 5, ob der Zählwert gleichwie oder höher als ein vorbestimmter Wert C ist. Der vorbestimmte Wert C stellt eine geringfügige Zeitdauer gegenüber der abgelaufenen Zeit ET dar, nachdem der Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus sich zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 oder in den unzulässigen Bereich UR verschoben hat.
Wenn insbesondere bestimmt wird, dass der Zählwert gleichwie oder größer als der vorbestimmte Wert C ist (die Bestimmung in Schritt S15 ergibt JA), schreitet die ECU 5 zu Schritt S16 voran. Anderenfalls, wenn bestimmt wird, dass der Zählwert kleiner als der vorbestimmte Wert C ist (die Bestimmung in Schritt S15 ergibt NEIN), verlässt die ECU 5 den Abgasrezirkulationsvorgang.
In Schritt S16 schaltet die ECU 5 die Anweisungseinschaltdauergrenzanweisungsmarke ein. Der Einschaltzustand der Einschaltdauerzyklusgrenzanweisungsmarke gestattet, dass die Steuerbetriebsart der ECU 5 für den Anweisungseinschaltdauerzyklus von einer normalen Rückführregelbetriebsart auf der Grundlage der Winkelpositionsabweichung in eine Anweisungseinschaltdauerzyklusgrenzbetriebsart innerhalb des zulässigen Bereichs AR verschoben wird.
In Schritt S17 stellt die ECU 5 eine Istwinkelposition, die durch den Ventilwinkelpositionssensor 12 zum gegenwärtigen Augenblick gemessen wird, auf die Sollhaltewinkelposition ein. Gleichzeitig stellt die ECU 5 zeitweilig einen Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus zu dem gegenwärtigen Augenblick auf den Haltegrenzeinschaltdauerzyklus unter Voranschreiten zu Schritt S18 ein.
In Schritt S18 verringert die ECU 5 den Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus um einen vorbestimmten Wert (einen Prozentanteil) in der betriebsstabilen Seite des Elektromotors 4 (Anweisungseinschaltdauerzyklusverringerungsseite) unter Voranschreiten zu Schritt S19.
In Schritt S19 erfasst die ECU 5 eine Istwinkelposition, die durch den Ventilwinkelpositionssensor 12 zum gegenwärtigen Augenblick gemessen wird. Anders gesagt erfasst die ECU 5 eine Istwinkelposition, die durch den Ventilwinkelpositionssensor 12 gemessen wird, unmittelbar nach der Verringerung des Anweisungseinschaltdauerzyklus um den vorbestimmten Wert. Darauf schreitet die ECU zu Schritt S20 voran.
In Schritt S20 bestimmt die ECU 5, ob die Abweichung zwischen der Istwinkelposition, die unmittelbar nach der Verringerung des Anweisungseinschaltdauerzyklus um den vorbestimmten Wert gemessen wird, und der Sollhaltewinkelposition einen vorbestimmten Grenzwert (einen vorbestimmten positiven Winkel) G übersteigt.
Der Betrieb in Schritt S20 gestattet die Bestimmung, ob die Istwinkelposition von der Sollhaltewinkelposition auch dann abgewichen ist, wenn der Anweisungseinschaltdauerzyklus um den vorbestimmten Wert verringert ist. Anders gesagt gestattet der Betrieb in Schritt S20 die Bestimmung, ob die Istwinkelposition auf der Sollhaltewinkelposition gehalten wird, auch wenn der Anweisungseinschaltdauerzyklus um den vorbestimmten Wert verringert ist.
Wenn bestimmt wird, dass die Abweichung zwischen der Istwinkelposition und der Sollhaltewinkelposition den vorbestimmten Grenzwert G übersteigt (die Bestimmung in Schritt S20 ergibt JA), schreitet die ECU 5 zu Schritt S21 voran, und verlässt anderenfalls den Abgasrezirkulationsvorgang.
In Schritt S21 bestimmt die ECU 5 abschließend den zeitweilig eingestellten Haltegrenzeinschaltdauerzyklus als definitiven Haltegrenzeinschaltdauerzyklus. Anders gesagt bestimmt die ECU 5 abschließend als definitiven Haltegrenzeinschaltdauerzyklus einen Anweisungseinschaltdauerzyklus unmittelbar bevor die Istwinkelposition von der Sollhaltewinkelposition um den vorbestimmten Grenzwert G und darüber abgewichen ist. Darauf schreitet die ECU 5 zu Schritt S22 voran.
In Schritt S22 bestimmt die ECU 5, welcher von dem Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 und von dem definitiven Haltegrenzeinschaltdauerzyklus weiter zu der betriebsstabilen Seite des Elektromotors 4 verschoben ist (auf Anweisungseinschaltdauerzyklusverringerungsseite). Anders gesagt bestimmt die ECU 5, welcher von dem zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 und dem definitiven Haltegrenzeinschaltdauerzyklus geringer als der andere davon ist.
Wenn bestimmt wird, dass der zweite Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 geringer als der definitive Haltegrenzeinschaltdauerzyklus ist (die Bestimmung in Schritt S22 ergibt JA), schreitet die ECU 5 zu Schritt S23 weiter und schreitet anderenfalls zu Schritt S24 voran.
In Schritt S23 drängt die ECU 5 den Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus mit dem zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 in Übereinstimmung, um damit die Steuerung des Anweisungseinschaltdauerzyklus zu begrenzen.
In Schritt S24 bringt die ECU 5 den Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus mit dem definitiven Haltegrenzeinschaltdauerzyklus in Übereinstimmung, um dadurch die Steuerung des Anweisungseinschaltdauerzyklus zu begrenzen.
Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition größer als der vorbestimmte Grenzwert D ist (die Bestimmung in Schritt S11 ergibt NEIN), schreitet die ECU 5 zu Schritt S25 voran.
In Schritt S25 bestimmt die ECU 5, dass es unnötig ist, die Anweisungseinschaltdauerzyklusbegrenzung auszuführen. Dann hält die ECU 5 ihre Betriebsart aufrecht, wenn die gegenwärtige Betriebsart die normale Rückführregelbetriebsart ist, oder stellt ihre Betriebsart auf die normale Rückführregelbetriebsart zurück, Darauf schreitet die ECU 5 zu Schritt S26 voran.
In Schritt S26 schaltet die ECU 5 die Einschaltdauerzyklusbegrenzungsanweisungsmarke aus und stellt sequenziell den Zählwert des Zählers auf den Anfangswert zurück.
Die Betriebe des EGR-Steuersystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden im Folgenden unter Bezugnahme auf ein Zeitdiagramm beschrieben, das in 6 dargestellt ist.
Wenn insbesondere die Sollwinkelposition von θ*1 an der Ventilöffnungsseite von der Vollschließposition θC zu „θ*2” an der Ventilöffnungsseite von der Sollwinkelposition θ*1 zum Zeitpunkt t = t10 verschoben wird, beginnt der Anweisungseinschaltdauerzyklus anzusteigen, so dass das Aufbringdrehmoment erhöht wird (siehe (a) und (c) von 6).
Der Anstieg des Aufbringdrehmoments gestattet, dass sich das Schmetterlingsventil 3 in Richtung auf die Ventilöffnungsseite dreht (EGR-Durchgangsöffnungsseite), so dass die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition θ*2 und der Istwinkelposition sich vergrößert, um den vorbestimmten Grenzwert D zu übersteigen (siehe (b) von 6).
Mit der Drehung des Schmetterlingsventils 3 verschiebt sich die Istwinkelposition des Ventilelements 8 zu der Ventilöffnungsseite, so dass das Aufbringdrehmoment weiter vergrößert wird, um die Drehung des Schmetterlingsventils 3 aufrechtzuerhalten, und steigt daher der Anweisungseinschaltdauerzyklus weitergehend an.
Der kontinuierliche Anstieg des Anweisungseinschaltdauerzyklus gestattet es, dass die Istwinkelposition des Schmetterlingsventils 3 fortgesetzt nahe der Sollwinkelposition θ*2 ist, so dass die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition gleichwie oder geringer als der vorbestimmte Grenzwert D wird (siehe „JA” in Schritt S11 von 5 und (b) von 6), und stimmt daher die Istwinkelposition des Ventils 3 im Wesentlichen mit der Sollwinkelposition θ*2 überein (siehe (a) von 6).
Wenn der Anweisungseinschaltdauerzyklus gleichwie oder höher als der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 zum Zeitpunkt t = t11 aufgrund des Anstiegs des Aufbringdrehmoments ist (siehe „JA” in Schritt S13 von 6 und (c) von 6), wird begonnen, den Zählwert des Zählers um den vorbestimmten konstanten Wert bei jedem Zyklus des Abgasrezirkulationsvorgangs nach dem Zeitpunkt t = t11 hoch zu zählen (siehe Schritt S14 in 6).
Wenn darauf der Zählwert des Zählers den vorbestimmten Wert C zum Zeitpunkt t = t12 erreicht (siehe „JA) in Schritt S15 von 6 und (d) von 6), wird die Verringerung des Anweisungseinschaltdauerzyklus gestartet, um den Haltegrenzeinschaltdauerzyklus Tm zu erhalten (siehe Schritte S16 bis S18 in 5 und (c) von 6). Anders gesagt wird die Berechnung des Anweisungseinschaltdauerzyklus auf der Grundlage der Rückführregelung unterbrochen, so dass die Begrenzung der Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus gestartet wird.
Wenn die Istwinkelposition des Ventils 3 nicht auf der Sollhaltewinkelposition gehalten wird, wird die Verringerung des Einschaltdauerzyklus unterbrochen. Anders gesagt wird, wenn die Abweichung zwischen der Istwinkelposition, die unmittelbar nach der Verringerung des Anweisungseinschaltdauerzyklus um den vorbestimmten Wert gemessen wird, und der Sollhaltewinkelposition gleichwie wie größer als der vorbestimmte Grenzwert G ist, die Verringerung des Einschaltdauerzyklus unterbrochen (siehe „JA” in Schritt S20 und (c) von 6).
Gleichzeitig mit der Unterbrechung der Einschaltdauerzyklusverringerung wird ein Anweisungseinschaltdauerzyklus, unmittelbar bevor die Istwinkelposition von der Sollhaltewinkelposition um den vorbestimmten Grenzwert G und darüber abgewichen ist, als definitiver Haltegrenzeinschaltdauerzyklus Tm bestimmt (siehe Schritt S21).
Es ist anzumerken, dass der definitiver Haltegrenzeinschaltdauerzyklus Tm geringer als der zweite Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 ist, so dass der definitive Haltegrenzeinschaltdauerzyklus Tm weiter zu der betriebsstabilen Seite des Elektromotors 4 als der zweite Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 verschoben ist. Aus diesem Grund wird der Anweisungseinschaltdauerzyklus auf dem definitiven Haltegrenzeinschaltdauerzyklus Tm gehalten, bis die Begrenzung der Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus aufgehoben wird (siehe „NEIN” in Schritt S22 und Schritt S24 und (c) von 6).
Darauf wird zum Zeitpunkt t = t14 eine Verringerung der Sollwinkelposition des Ventils 3 gestartet, so dass dann, wenn die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und Istwinkelposition höher als der vorbestimmte Grenzwert D zum Zeitpunkt t = t15 wird (siehe „NEIN” in Schritt S11 von 5 und (b) von 6), die Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus von der Begrenzung befreit wird (siehe Schritt S25 in 5).
Die Befreiung der Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus von der Begrenzung gestattet, dass der Anweisungseinschaltdauerzyklus auf der Grundlage der Rückführregelung der ECU berechnet wird, und gleichzeitig, dass der Zählwert des Zählers auf den Anfangswert von Null zurückgesetzt wird (siehe (d) von 6).
Nach dem Zeitpunkt t = t15 wird, da begonnen wird, den Anweisungseinschaltdauerzyklus auf der Grundlage der Rückführregelung der ECU zu verringern (siehe (c) von 6), das Aufbringdrehmoment verringert, so dass die Istwinkelposition des Ventils 3 verringert wird.
Wenn darauf die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition gleichwie oder geringer als der vorbestimmte Grenzwert D wird (siehe „JA” in Schritt S11 von 5 und (b) von 6), stimmt die Istwinkelposition des Ventils 3 im Wesentlichen mit der neuen Sollwinkelposition „θ*3” überein.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist bei dem EGR-Steuersystem 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die ECU 5 konfiguriert um:
im Voraus die ersten und zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklen T1 und T2 in der Speichereinheit 5b zu speichern;
wenn die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition gleichwie oder geringer als der vorbestimmter Grenzwert D ist und sich der Anweisungseinschaltdauerzyklus zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 verschiebt oder in den unzulässigen Bereich UR durch den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 fällt, als Sollhaltewinkelposition die Istwinkelposition zu erfassen, bei der der Anweisungseinschaltdauerzyklus den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 erreicht;
den Anweisungseinschaltdauerzyklus um einen vorbestimmten Wert (Prozentanteil) zu verringern, um einen der einigen Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus als Haltegrenzeinschaltdauerzyklus zu erfassen, wobei einige der Werte gestatten, dass die Istwinkelposition des Ventils 3 auf der Sollhaltewinkelposition gehalten wird, und einer der einigen der Werte an der stabilsten Seite in dem zulässigen Bereich AR gelegen ist; und
den Anweisungseinschaltdauerzyklus einzustellen, so dass er im Wesentlichen mit einem der Werte zwischen dem zweiten Grenzwertanweisungseinschaltdauerzyklus T2 und dem Haltegrenzeinschaltdauerzyklus übereinstimmt, um dadurch den Anweisungseinschaltdauerzyklus in den zulässigen Bereich AR zu verschieben.
Einige der Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus, die gestatten, dass die Istwinkelposition des Ventils 3 auf der Sollhaltewinkelposition gehalten wird, tragen nicht zu dem zweiten gegen wirkenden Drehmoment und dem dritten gegen wirkenden Drehmoment entsprechend der Gleitreibungskraft bei. Aus diesem Grund sind einige der Werte des Anweisungseinschaltdauerzyklus ausreichend, um zu dem ersten gegen wirkenden Drehmoment gegen die Federkraft beizutragen.
Auch wenn demgemäß der Anweisungseinschaltdauerzyklus den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 erreicht oder in den unzulässigen Bereich UR fällt, ist es möglich, den Anweisungseinschaltdauerzyklus in den zulässigen Bereich AR zu verschieben, während eine Istwinkelposition des Ventils 3, bei der der Anweisungseinschaltdauerzyklus gerade den ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 erreicht hat, als Sollhaltewinkelposition gehalten wird.
Das gestattet, dass der Anweisungseinschaltdauerzyklus in den zulässigen Bereich AR fast ohne Verringerung des Volumens des rezirkulierten Abgases verschoben wird.
Darüber hinaus wird als Elektromotor 4 eine von verschiedenen Arten von Elektromotoren vorzugsweise verwendet, die für das Ventil 3 ein Aufbringdrehmoment zur Verfügung stellen können, das ausreichend größer als die Federkraft ist. Die Verringerung des Anweisungseinschaltdauerzyklus ist zu dem Haltegrenzeinschaltdauerzyklus entsprechend der Federkraft gestattet daher, dass der Anweisungseinschaltdauerzyklus stabil in den zulässigen Bereich AR fast ohne Verringerung des Volumens des rezirkulierten Abgases fällt.
Auch wenn darüber hinaus als Elektromotor 4 ein Elektromotor verwendet wird, der nicht in der Lage ist, für das Ventil 3 ein ausreichend starkes Aufbringdrehmoment im Vergleich mit der Federkraft bereitzustellen, gestattet die Einstellung des zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 auf einen Wert, der an einer ausreichend stabilen Seite in dem zulässigen Bereich AR gelegen ist, dass der Anweisungseinschaltdauerzyklus so verschoben wird, dass der Anweisungseinschaltdauerzyklus im Wesentlichen mit dem zweiten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T2 übereinstimmt.
Demgemäß ist es trotz der geringfügigen Verringerung des Volumens des rezirkulierten Abgases im Vergleich mit der Verwendung des Haltegrenzeinschaltdauerzyklus möglich, zu verhindern, dass sich die Emissionen in dem Abgas verschlechtern.
In jedem vom ersten und zweiten Ausführungsbeispiel gibt die ECU 5 als Aufbringdrehmomentparameter den Anweisungseinschaltdauerzyklus an den Motorantrieb 11 ab, um dadurch den Elektromotor 4 über den Motor zu steuern, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
Insbesondere kann in einer ersten Abwandlung als Aufbringdrehmomentparameter die ECU 5 eine Anweisung an den Motorantrieb 11 abgeben, die den Betrag der zu dem Elektromotor 4 zuzuführenden Leistung angibt. Beispielsweise kann, wie in 4 oder 6 dargestellt ist, die ECU 5 durch den Motorantrieb 11 die Dauer jedes Stromimpulses bei einem gepulsten Strom, der dem Elektromotor 4 zuzuführen ist, gemäß der Einschaltdauerzykluscharakteristik mit der Zeit steuern (siehe 4 oder 6).
Die erste Abwandlung gestattet, dass die gleichen Wirkungen wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
Darüber hinaus kann in einer zweiten Abwandlung die ECU 5 eine Anweisung abgeben, die die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition angibt; diese Anweisung gestattet, dass der Motorantrieb 11 an den Elektromotor 4 den Betrag der Leistung in Abhängigkeit von der angewiesenen Abweichung zuführt.
Wenn beispielsweise, wie in (c) von 4 dargestellt ist, die Abweichung zwischen der Istwinkelposition des Ventils 3 und der Sollwinkelposition im Wesentlichen Null zum Zeitpunkt t = t1 ist, startet die ECU 5, den Zählwert um den vorbestimmten konstanten Wert bei jedem Zyklus des Abgasrezirkulationsvorgangs nach dem Zeitpunkt t = t1 hoch zu zählen (siehe Schritt S3 in 3).
Wenn darauf der Zählwert des Zählers den vorbestimmten Wert C zum Zeitpunkt t = t2 erreicht (siehe „JA” in Schritt S4 von 3 und in (d) von 4), unterbricht die ECU 5 die Berechnung des Anweisungseinschaltdauerzyklus auf der Grundlage der Rückführregelung (siehe (c) von 4), und beschränkt kontinuierlich den Anweisungseinschaltdauerzyklus auf den zweiten Grenzwert.
Die zweite Abwandlung gestattet, dass die gleichen Wirkungen wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
Darüber hinaus führt in jedem vom ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, wenn der Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus gleichwie oder großer als der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 ist (die Bestimmung in Schritt S2 ergibt JA), die ECU 5 den Anweisungseinschaltdauerzyklusbeschränkungsbetrieb in Schritt S5, nachdem die geringfügige Zeitdauer Tc nach der Verschiebung des Anweisungseinschaltdauerzyklus zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 oder in den unzulässigen Bereich UR abgelaufen ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
Wenn insbesondere der Istwert des Anweisungseinschaltdauerzyklus gleichwie oder größer als der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 (die Bestimmung in Schritt S2 ergibt JA), kann die ECU 5 den Anweisungseinschaltdauerzyklusbeschränkungsbetrieb in Schritt S5 unmittelbar nach der Verschiebung des Anweisungseinschaltdauerzyklus zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 oder in den unzulässigen Bereich UR ausführen.
Warum die ECU 5 den Anweisungseinschaltdauerzyklusbeschränkungsbetrieb in Schritt S5 ausführt, nachdem die marginale Zeitdauer Tc seit der Verschiebung des Anweisungseinschaltdauerzyklus zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 oder in den unzulässigen Bereich UR abgelaufen ist, wird im Folgenden beschrieben.
Insbesondere nachdem der Anweisungseinschaltdauerzyklus sich zeitweilig zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 oder in den unzulässigen Bereich UR verschiebt, den zulässigen Bereich AR vor dem Ablauf der geringfügigen Zeitdauer Tc zurückkehrt, ist es möglich, die Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus ohne dessen Unterbrechung aufrechtzuerhalten. Das gestattet, dass die Rückführregelung des Anweisungseinschaltdauerzyklus problemlos fortgesetzt wird, auch wenn der Anweisungseinschaltdauerzyklus sich zeitweilig zu dem ersten Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 oder in den unzulässigen Bereich UR verschiebt und in den zulässigen Bereich AR zurückkehrt.
Zusätzlich wird in jedem der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele das Hochzählen des Zählwerts des Zählers gestartet, wenn der Anweisungseinschaltdauerzyklus gleichwie oder höher als der erste Grenzwerteinschaltdauerzyklus T1 ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
Insbesondere ist die Abweichung zwischen der Sollwinkelposition und der Istwinkelposition gleichwie oder geringer als der vorbestimmte Grenzwert D und ist eine vorbestimmte Zeit seit der Abweichungsänderungszeitabstimmung unter den vorbestimmten Grenzwert D abgelaufen.
In jedem von dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung auf EGR-Steuersysteme angewendet, die das Stellglied 4 zum Steuern der Drehung des Ventilelements 8 steuern können, das in dem EGR-Durchgang 2 eingebaut ist, durch den ein Teil des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird, in dessen Brennkammer zurückgeführt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.
Insbesondere wird die vorliegende Erfindung auf Systeme zum Steuern eines Stellglieds zum Drehen eines Ventilelements angewendet, das in einem Durchgang eingebaut ist, durch den ein Gas strömt, um dadurch eine Öffnungsfläche des Durchgangs einzustellen.
Zusätzlich erkennt der Fachmann, dass die vorliegende Erfindung als Programmerzeugnisse vertrieben werden kann, wobei beispielsweise die Programme in der Speichereinheit 5b in einer Vielzahl von Formen gespeichert sind. Es ist ebenso wichtig anzumerken, dass die vorliegende Erfindung in gleichem Maße ungeachtet der bestimmten Art des Signal tragenden Mediums angewendet wird, das zum tatsächlichen Durchführen des Vertriebs verwendet wird. Beispiele von geeigneten Signal tragenden Medien umfassen Aufzeichnungsmedien, wie z. B. CD-ROMs/RAMs, DVD-ROM/RAMs und Flash-Memories und Übertragungsmedien, wie z. B. digitale und analoge Kommunikationsverbindungen.
Somit ist bei dem System ein Stellglied mit einem drehbar in einem Durchgang eingebauten Ventil verknüpft, durch den ein Gas strömt. Das Stellglied ändert das auf das Ventil aufzubringende Drehmoment, um eine Drehposition des Ventils auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Istposition und einer Sollposition einzustellen. Bei dem System speichert eine erste Speichereinheit einen ersten Grenzwert. Der erste Grenzwert ist in einem Variationsbereich definiert, in dem ein Drehmomentparameter in Abhängigkeit von einer Änderung des auf das Ventil aufzubringenden Drehmoments variabel ist. Der erste Grenzwert gestattet zu bestimmen, ob die Möglichkeit besteht, dass ein Betrieb des Stellglieds unstabil ist. Wenn der Drehmomentparameter sich wesentlich entweder zu oder durch den ersten Grenzwert in dem Variationsbereich verschiebt, beschränkt eine Beschränkungseinheit eine Variation des Drehmomentparameters, wobei die Gasströmung durch den Durchgang im Wesentlichen aufrechterhalten wird.

Claims

Abgasrezirkulationssteuervorrichtung (1) mit: einem Ventil (3), das in einem Abgasrezirkulationsdurchgang (2) installiert ist, durch den Abgas von einer Kraftmaschine zu der Einlassseite der Kraftmaschine rezirkuliert wird, wobei eine Drehung des Ventils (3) eine Öffnung des Abgasrezirkulationsdurchgangs (2) einstellt; einem Stellglied (4), das eine Kraft auf das Ventil (3) zum Drehen des Ventils (3) aufbringt; und einer Steuereinrichtung (5), die eine Soll-Position des Ventils (3) berechnet und die eine an das Stellglied (4) abzugebende Anweisung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer gegenwärtigen Position und der Soll-Position des Ventils (3) ändert, um somit die gegenwärtige Position des Ventils (3) zu steuern, wobei die Steuereinrichtung (5): einen ersten Schwellwert speichert, wobei der erste Schwellwert (T1) einen numerischen Bereich, innerhalb dessen ein Drehmomentparameter, der ein von dem Stellglied (4) auf das Ventil (3) aufzubringendes Drehmoment darstellt, variabel ist, in einen zulässigen Bereich (AR) und einen nicht zulässigen Bereich (UR) teilt, wobei der zulässige Bereich (AR) und der nicht zulässige Bereich (UR) bezüglich einer Betriebsstabilität des Stellglieds (4) derart definiert sind, dass, wenn der Drehmomentparameter Werte in dem zulässigen Bereich (AR) annimmt, die Betriebsstabilität des Stellglieds (4) sichergestellt ist, und, wenn der Drehmomentparameter Werte in dem unzulässigen Bereich (UR) annimmt, es schwierig ist, die Betriebsstabilität des Stellglieds (4) sicherzustellen, und wenn die Abweichung gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist und der Drehmomentparameter sich von dem zulässigen Bereich (AR) zu dem ersten Schwellwert (T1) oder dem nicht zulässigen Bereich (UR) verschiebt, die an das Stellglied (4) abzugebende Anweisung ändert, um den Drehmomentparameter in den zulässigen Bereich (AR) zu verschieben, während das Abgas im Wesentlichen in die Einlassseite rezirkuliert wird.
Abgasrezirkulationssteuervorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (5) einen zweiten Schwellwert (T2) speichert, wobei der zweite Schwellwert (T2) in dem zulässigen Bereich (AR) enthalten ist, und wobei die Steuereinrichtung (5) den Drehmomentparameter mit dem zweiten Schwellwert (T2) im Wesentlichen in Übereinstimmung bringt, um somit den Drehmomentparameter in den zulässigen Bereich (AR) zu verschieben.
Abgasrezirkulationssteuervorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (5) einen zweiten Schwellwert (T2) speichert, wobei der zweite Schwellwert (T2) in dem zulässigen Bereich (AR) enthalten ist, und wobei die Steuereinrichtung (5): wenn die Abweichung gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist und der Drehmomentparameter sich von dem zulässigen Bereich (AR) zu dem ersten Schwellwert (T1) oder dem nicht zulässigen Bereich (UR) verschiebt, als Soll-Halteposition die gegenwärtige Position des Ventils (3) erfasst, wenn der Drehmomentparameter den ersten Schwellwert (T1) erreicht, als Halte-Grenzwert den stabilsten Wert in den numerischen Werten des Drehmomentparameters erfasst, der gestattet, dass die gegenwärtige Ventilposition auf der Soll-Halteposition gehalten wird, und den Drehmomentparameter mit einem des zweiten Schwellwerts (T2) und des Halte-Grenzwerts in Übereinstimmung bringt, um somit den Drehmomentparameter in den zulässigen Bereich (AR) zu verschieben, wobei der eine des zweiten Schwellwerts (T2) und des Halte-Grenzwerts auf der stabileren Seite im Vergleich mit dem anderen von diesen angeordnet ist.