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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. TECHNISCHER BEREICH DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuervorrichtung, die zum Überwachen des Status der Betätigung eines Ventils ausgelegt ist, wie zum Beispiel eines Automobil-EGR-Ventils (Abgasrezirkulationsventils), das in einem Gasströmungspfad eingebaut ist, durch den ein Teil eines Abgases, das von einer Brennkraftmaschine abgegeben wird, zu der Einlassseite des Verbrennungsmotors zurückgeführt wird, und um einen Fremdstoffentfernungsventilbetrieb zu steuern, wenn bestimmt wird, dass Fremdstoffe, die die Betätigung des Ventils behindern, entfernt werden sollten.
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2. TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
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Ventile, wie zum Beispiel EGR-Ventile, die in einem Gasströmungspfad eingebaut sind, durch den ein Teil eines Abgases, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird, rezirkuliert wird, sind problematisch dahingehend, dass Ölnebel oder Russpartikel an einer Innenwand des Gasströmungspfads oder dem Umfang des Ventils abgelagert werden, was einen Mangel der Durchflussrate des Gases, das durch das Ventil tritt, eine Leckage des Gases zwischen der Innenwand des Gasströmungspfads und dem Umfang des Ventils, wenn es vollständig geschlossen wird, oder eine verlangsamte Bewegung des Ventils zur Folge hat. Zum Vermeiden eines solchen Problems lehrt das japanische Patent
JP 3 185 538 B2 das Abwandeln eines Verfahrens zur Berechnung von Anweisungen, die bei einer Gasdurchflussratensteuerung verwendet werden, auf der Grundlage einer gesteuerten Variablen, die eine Funktion der Menge der Ablagerungen ist. Die japanischen ersten Offenlegungsschriften
JP 2001-173 464 A und
JP 2003-314 377 A offenbaren ebenso Ventilsteuersysteme, die zum Klappen eines Schmetterlingsventils über einen Bereich einer vollständig geschlossenen Position des selben ausgelegt sind, um die Ablagerungen von dem Umfang des Schmetterlingsventils zu entfernen, wenn eine eingestellte Zeit erreicht ist.
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Die Ventilsteuersysteme, wie sie in den letztgenannten Offenlegungsschriften überlegt werden, arbeiten, um das Schmetterlingsventil zu drehen, um die Ablagerungen davon zu entfernen, wenn es den Betrieb des Motors nicht stört, beispielsweise wenn das Verbrennungsmotorgeräusch beim Einschalten des Zündschalters gering ist oder unmittelbar nachdem der Zündschalter ausgelöst wird, um somit zu verursachen, das Fahrgäste in dem Fahrzeug sich aufgrund des mechanischen Geräuschs unwohl fühlen, das sich aus der Bewegung des Schmetterlingsventils ergibt. Es ist daher wünschenswert, dass die Entfernung der Ablagerungen minimiert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine prinzipielle Aufgabe der Erfindung, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu vermeiden.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuervorrichtung zu schaffen, die ausgelegt ist, um eine Fremdstoffentfernungsbetätigung zu minimieren, bei der das Ventil geklappt wird, um Fremdstoffe zu entfernen, die die Bewegung des Ventils stören.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuervorrichtung vorgesehen, die ausgelegt ist, um eine Fremdstoffentfernungsbetätigung eines Schmetterlingsventils zu steuern, das durch ein Ventilstellglied gedreht wird, um eine Strömung eines Gases innerhalb eines Gasströmungspfads zu steuern. Die Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuervorrichtung weist Folgendes auf:
- (a) Einen Abfrageschaltkreis eines Drehwiderstandsäquivalenzparameters, der arbeitet, um einen vorbestimmten Drehwiderstandsäquivalenzparameter abzufragen, der äquivalent zu einem Widerstand ist, den das Schmetterlingsventil erfährt, wenn es durch das Ventilstellglied innerhalb des Gasströmungspfads gedreht wird; und
- (b) einen Betätigungsüberwachungsschaltkreis der arbeitet, um einen Wert des Drehwiderstandsäquivalenzparameters, der durch den Abfrageschaltkreis des Drehwiderstandsäquivalenzparameters abgefragt wird, mit einem von Widerstandsgrenzwerten vergleicht, von denen jeder für einen aus einer Vielzahl von vordefinierten Winkelpositionsbereichen vorausgewählt ist, in denen das Ventil sich befindet, wenn es gedreht wird. Wenn bestimmt wird, dass der Wert des Drehwiderstandsäquivalenzparameters unterschiedlich von dem einen der Widerstandsgrenzwerte ist, arbeitet der Ventilbetätigungsüberwachungsschaltkreis, um zu bestimmen, dass die Drehbewegung des Schmetterlingsventils sich aufgrund der Anwesenheit von Fremdstoffen verlangsamt hat, die die Bewegung des Schmetterlingsventilsbehindern, und um die Betätigung des Schmetterlingsventils zu steuern, um die Fremdstoffentfernungsbetätigung zu einem Zeitpunkt auszuführen, wenn sie angefordert wird. Das ermöglicht, dass das Schmetterlingsventil nur innerhalb eines erforderlichen Winkelbereichs geklappt wird, um somit die Bewegung des Schmetterlingsventils zur Entfernung der Fremdstoffe zu minimieren, um die mechanischen Geräusche zu minimieren, die sich daraus ergeben.
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Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuervorrichtung vorgesehen, die ausgelegt ist, um eine Fremdstoffentfernungsbetätigung eines Schmetterlingsventils zu steuern, das durch ein Ventilstellglied gedreht wird, um eine Strömung eines Gases innerhalb eines Gasströmungspfads zu steuern. Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuervorrichtung weist Folgendes auf:
- (a) einen Abfrageschaltkreis eines Drehwiderstandsäquivalenzparameters, der arbeitet, um einen vorbestimmten Drehwiderstandsäquivalenzparameter abzufragen, der äquivalent zu einem Widerstand ist, den das Schmetterlingsventil erfährt, wenn es durch das Ventilstellglied gedreht wird und in einem vordefinierten Winkelpositionsbereich einschließlich einer vollständig geschlossenen Position des Schmetterlingsventils innerhalb des Gasströmungspfads liegt; und einen Ventilbetätigungsüberwachungsschaltkreis, der arbeitet, um einen Wert des Drehwiderstandsäquivalenzparameters, der durch den Abfrageschaltkreis des Drehwiderstandsäquivalenzparameters abgefragt wird, mit einem Widerstandsgrenzwert vergleicht, der für den vordefinierten Winkelpositionsbereich vorausgewählt ist. Wenn bestimmt wird, dass der Wert des Drehwiderstandsäquivalenzparameters unterschiedlich von dem Grenzwert ist, arbeitet der Ventilbetätigungsüberwachungsschaltkreis, um zu bestimmen, dass die Drehbewegung des Schmetterlingsventils sich aufgrund der Anwesenheit von Fremdstoffen verlangsamt hat, die die Bewegung des Schmetterlingsventils behindern, und um die Betätigung des Schmetterlingsventils zu steuern, um die Fremdstoffentfernungsbetätigung zu einem Zeitpunkt auszuführen, wenn sie angefordert wird. Das ermöglicht, dass das Schmetterlingsventil nur innerhalb eines erforderlichen Winkelbereichs geklappt wird, was somit die Bewegung des Schmetterlingsventils zur Entfernung der Fremdstoffe minimiert, was die mechanischen Geräusche minimieren wird, die sich aus der Bewegung des Schmetterlingsventils ergeben.
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In einer bevorzugten Form der Erfindung kann der Ventilbetätigungsüberwachungsschaltkreis arbeiten, um den Widerstandsgrenzwert oder die Widerstandsgrenzwerte eines Ventiltemperaturäquivalenzparameters zu korrigieren, der eine Funktion einer Temperatur des Schmetterlingsventils ist.
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Der Ventilbetätigungsüberwachungsschaltkreis kann alternativ arbeiten, um den Drehwiderstandsäquivalenzparameter basierend auf einem Ventiltemperaturäquivalenzparameter zu korrigieren, der eine Funktion einer Temperatur des Schmetterlingsventils ist.
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Das Ventilstellglied kann durch ein elektrisches Stellglied ausgeführt werden, dem elektrische Energie zugeführt wird, um ein Drehmoment zum Drehen des Schmetterlingsventils zu erzeugen. Der Ventilbetätigungsüberwachungsschaltkreis kann einen Energiezufuhräquivalenzparameter, der eine Funktion eines Betrags der elektrischen Energie ist, die zu dem Ventilstellglied zugeführt wird, als Drehwiderstandsäquivalenzparameter verwenden.
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Der Gasströmungspfad kann ein Pfad sein, durch den das Gas in den Verbrennungsmotor oder aus diesem strömt. Der Ventilbetätigungsüberwachungsschaltkreis kann den Drehwiderstandsäquivalenzparameter auf der Grundlage eines Verlaufs eines Betriebs des Verbrennungsmotors bestimmen.
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Gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuervorrichtung vorgesehen, die ausgelegt ist, um eine Fremdstoffentfernungsbetätigung eines Schmetterlingsventils zu steuern, das durch ein Ventilstellglied gedreht wird, um eine Strömung eines Gases innerhalb eines Gasströmungspfads zu steuern. Die Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuervorrichtung weist Folgendes auf:
- (a) Einen Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, der ausgelegt ist, um ein Ventilklappmuster zu definieren, in dem das Schmetterlingsventil zu klappen ist, um Fremdstoffe zu entfernen, die zwischen dem Schmetterlingsventil und einer Innenwand des Gasströmungspfads vorhanden sind, innerhalb eines Ventilwinkelbereichs, über den das Schmetterlingsventil durch das Ventilstellglied gedreht wird, wobei der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis arbeitet, um einen vorbestimmten Drehwiderstandsäquivalenzparameter aufzufinden, der äquivalent zu einem Widerstand ist, den das Schmetterlingsventil erfährt, wenn es durch das Ventilstellglied gedreht wird, in jeder vor gegebenen Winkelpositionen und um zu bestimmen, ob das Schmetterlingsventil zu klappen ist oder nicht, bei jeder der Winkelpositionen auf der Grundlage des Drehwiderstandsäquivalenzparameters, um das Ventilklappmuster zu definieren, das einen Bereich darstellt, in dem das Schmetterlingsventil zu klappen ist um die Fremdstoffe zu entfernen; und
- (b) eine Ventilbetätigungssteuerung, die arbeitet, um eine Betätigung des Schmetterlingsventils zu steuern, um das Schmetterlingsventil gemäß dem Ventilklappmuster zu einem Zeitpunkt zu klappen, wenn angefordert wird, die Fremdstoffentfernungsbetätigung auszuführen. Das minimiert die Bewegung des Schmetterlingsventils, um die Fremdstoffe zu entfernen, was somit die mechanischen Geräusche verringert, die sich aus der Bewegung des Schmetterlingsventils ergeben.
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In einer bevorzugten Form der Erfindung arbeitet der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, um den vorbestimmten Drehwiderstandsäquivalenzparameter, der bei jeder der Winkelpositionen aufgefunden wird, mit einem Grenzwert zu vergleichen, um zu bestimmen, ob jede der Winkelpositionen in dem Ventildurchlaufbereich eingeschlossen werden sollte, in dem das Schmetterlingsventil zu klappen ist, sodass es durch jede der Winkelpositionen tritt, oder einem Ventilsperrbereich, in dem unterbunden wird, dass das Schmetterlingsventil durch jede der Winkelpositionen tritt, um dadurch das Ventilklappmuster zu definieren.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis kann arbeiten, um eine Geschwindigkeit zu definieren, bei der das Schmetterlingsventil in dem Ventildurchtrittsbereich zu klappen ist, als Funktion einer Größe des Ventildurchtrittsbereichs.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis kann alternativ arbeiten, um den vorbestimmten Drehwiderstandsäquivalenzparameter, der bei jeder der Winkelpositionen aufgefunden wird, mit einem Grenzwert zu vergleichen, um die Anzahl der Male zu bestimmen, die das Schmetterlingsventil durch jede der vorgegebenen Winkelpositionen gemäß einem Ergebnis des Vergleichs treten sollte.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis kann arbeiten, um eine Korrelation zwischen einer Winkelposition des Schmetterlingsventils und dem Drehwiderstandsäquivalenzparameter unter Verwendung von Werten des Drehwiderstandsäquivalenzparameters zu berechnen, die bei den Abfragepositionen abgefragt werden, die gegebene Winkelpositionen sind, Werte des Drehwiderstandsäquivalenzparameters aus der Korrelation an den Parameterauffindungspositionen aufzufinden, die Winkelpositionen sind, wobei ein Intervall zwischen angrenzenden zwei von diesen kürzer als ein Intervall zwischen angrenzenden zwei von den Abfragepositionen ist, und um zu bestimmen, ob das Schmetterlingsventil bei jeder der Abfragepositionen zu klappen ist oder nicht, auf der Grundlage der Werte des Drehwiderstandsäquivalenzparameters, der unter Verwendung der Korrelation zum Definieren des Ventilklappmusters aufgefunden wird.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis kann ebenso arbeiten, um einen Wert eines vorbestimmten Drehwiderstandsäquivalenzparameters während der Fremdstoffentfernungsbetätigung aufzufinden, um das Ventilklappmuster neu zu definieren. Die Ventilbetätigungssteuerung kann arbeiten, um die Fremdstoffentfernungsbetätigung gemäß dem neu definierten Ventilklappmuster auszuführen.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis kann alternativ ausgelegt sein, um eine Vielzahl von Winkelpositionsbereichen zu definieren, in denen das Ventil liegt, wenn es innerhalb des Ventilwinkelbereichs gedreht wird, und um Werte des Drehwiderstandsäquivalenzparameters in jedem der Winkelbereiche abzufragen, um einen repräsentativen Wert davon unter Verwendung der abgefragten Werte in jedem der Winkelbereiche zu bestimmen. Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis bestimmt, ob das Schmetterlingsventil innerhalb jedem der Winkelbereiche zu klappen ist oder nicht auf der Grundlage eines entsprechenden der repräsentativen Werte zum Definieren des Ventilklappmusters.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis kann arbeiten, um den Grenzwert auf der Grundlage eines Ventiltemperaturäquivalenzparameters zu korrigieren, der eine Funktion einer Temperatur des Schmetterlingsventils ist, zur Verwendung beim Vergleichen des korrigierten Grenzwerts mit dem Drehwiderstandsäquivalenzparameter, um das Ventilklappmuster zu definieren.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis kann alternativ arbeiten, um den Drehwiderstandsäquivalenzparameter auf der Grundlage eines Ventiltemperaturäquivalenzparameters zu korrigieren, der eine Funktion einer Temperatur des Schmetterlingsventils ist, zur Verwendung bei dem Vergleich des korrigierten Grenzwerts mit dem Drehwiderstandsäquivalenzparameter zum Definieren des Ventilklappmusters.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis kann alternativ arbeiten, um den repräsentativen Wert in jedem der Winkelbereiche auf der Grundlage eines Ventiltemperaturäquivalenzparameters zu korrigieren, der eine Funktion einer Temperatur des Schmetterlingsventils ist zur Verwendung beim Definieren des Ventilklappmusters.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUGEN
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Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der genauen Beschreibung, die im Folgenden angegeben wird, und aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung verständlich, die jedoch nicht zur Beschränkung der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele herangezogen werden sollen, sondern die nur den Zweck der Erklärung und des Verständnisses haben.
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1(a) ist ein Blockdiagramm, das ein Ventilsteuersystem der Erfindung zeigt;
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1(b) ist eine Schnittansicht, die ein Schmetterlingsventil zeigt, das in einem Gasströmungspfad angeordnet ist, dessen Betätigung durch das Ventilsteuersystem (a) gesteuert wird;
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2 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einem Einschaltdauerzyklus einer Anweisung, die an ein Ventilstellglied abzugeben ist, und einer Ventilposition eines Schmetterlingsventils hinsichtlich der Menge von Ablagerungen in einem Gasströmungspfad zeigt.
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3 ist ein Ablaufdiagramm eines Programms, das durch das Ventilsteuersystem von 1 auszuführen ist, um zu bestimmen, ob eine Bewegung eines Schmetterlingsventils sich aufgrund des Widerstands verlangsamt hat oder nicht, den das Schmetterlingsventil erfährt, wenn es sich dreht;
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4(a) ist eine Graphik, die Änderungen der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs und einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors darstellt;
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4(b) ist eine Graphik, die eine Änderung der Durchflussrate von Ablagerungen, die von einem Verbrennungsmotor abgegeben werden, und einer Sammelmenge der Ablagerungen darstellt;
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5 ist ein Ablaufdiagramm eines Programms, das durch ein Ventilsteuersystem des zweiten Ausführungsbeispiels auszuführen ist, um zu bestimmen, ob eine Bewegung eines Schmetterlingsventils sich aufgrund des Widerstands verlangsamt hat oder nicht, den das Schmetterlingsventil erfährt, wenn es sich dreht.
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6 ist eine Graphik, die Korrelationen zwischen Winkelbereichen und Werten eines Drehwiderstandsäquivalenzparameters darstellen (insbesondere ein Einschaltdauerzyklus einer Anweisung, die an ein Ventilstellglied abzugeben ist), die beim Definieren eines Ventilklappmusters in dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden;
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7 ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen einer Winkelposition eines Schmetterlingsventils und einem Drehwiderstandsäquivalenzparameter hinsichtlich der Menge von Ablagerungen darstellt;
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8 ist eine Graphik, die ein Ventilklappmuster eines Schmetterlingsventils in dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
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9 ist eine Graphik, die ein Ventilklappmuster eines Schmetterlingsventils in dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
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10 ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen der Anzahl der Male, die das Schmetterlingsventil zu klappen ist, um eine Ablagerung zu entfernen, und einer Differenz zwischen dem Wert eines Einschaltdauerzyklus einer Anweisung, die zu einem Ventilstellglied abzugeben ist, und eines vorausgewählten Einschaltdauerzyklusgrenzwerts in dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
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11(a) ist eine Graphik, die darstellt, wie die Anzahl der Male bestimmt wird, die das Schmetterlingsventil zu klappen ist, gemäß einer Differenz zwischen dem Wert eines Einschaltdauerzyklus einer Anweisung, die zu einem Ventilstellglied abzugeben ist, und eines vorausgewählten Einschaltdauerzyklusgrenzwerts in dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung bestimmt wird;
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11(b) ist eine Ansicht, die ein Ventilklappmuster darstellt, das durch die in 11(a) gezeigte Weise definiert wird;
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12 ist eine Ansicht, die zeigt, wie ein Ventilklappmuster definiert wird, mit dem ein Schmetterlingsventil zu klappen ist, um eine Ablagerung zu entfernen, gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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13 ist eine Graphik, die das Ventilklappmuster darstellt, das auf die in 12 dargestellte Weise definiert wird.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen ähnliche Bezugszeichen sich auf ähnliche Teile in vielzähligen Ansichten beziehen, ist insbesondere in den 1(a) und 1(b) ein Ventilsteuersystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das eingesetzt werden kann, um beispielsweise eine Betätigung eines EGR-Ventils (Abgasrezirkulationsventils) zu steuern, das in einem EGR-Pfad angeordnet ist, durch den Abgas zu einer Einlassseite einer Brennkraftmaschine rezirkuliert wird.
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Das Ventilsteuersystem 1 besteht im Wesentlichen aus einem Schmetterlingsventil 3, einem Ventilstellglied 4 und einer Steuerung 5. Das Schmetterlingsventil 3 ist in einem Gasströmungspfad 2 angeordnet, durch den Gas, wie zum Beispiel Abgas des Verbrennungsmotors strömt. Das Ventilstellglied 4 arbeitet, um das Schmetterlingsventil 3 zu bewegen oder zu drehen, um eine offene Fläche des Gasströmungspfads 2 zu ändern. Das Schmetterlingsventil 3 weist eine Ventilwelle 6 und eine Ventilscheibe 7 auf, die symmetrisch zu der Ventilwelle 6 verbunden ist. Das Stellglied 4 arbeitet, um die Ventilwelle 6 durch eine nicht gezeigte Verknüpfung zu drehen, um die Ventilscheibe 7 um die Ventilwelle 6 gegen einen Drehwiderstand zu wenden, um eine wirksame offene Fläche des Gasströmungspfads 2 zu ändern. Der Drehwiderstand wird üblicher Weise durch Reibung in Lagern der Ventilwelle 6 und derjenigen entwickelt, die der Umfangsrand der Ventilscheibe 7 erfährt. Der Grad des Drehwiderstands ändert sich mit einer Änderung der Menge der Ablagerungen 8 an einer Innenwand des Gasströmungspfads 2 und dem Umfangsrand der Ventilscheibe 7. Die Ablagerungen 8 sind üblicher Weise externe Stoffe, wie zum Beispiel Öldampf, der in dem Abgas enthalten ist, und Russpartikel, die an der Innenwand des Gasströmungspfads 2 und dem Umfangsrand der Ventilscheibe 7 anhaften.
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Das Stellglied 4 ist ein Elektromotor, dem elektrische Energie zum Abgeben eines Drehmoments an die Ventilwelle 6 zugeführt wird.
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Die Steuerung 5 weist einen Motorantrieb 9 und einen Mikrocomputer 10 auf. Der Mikrocomputer 10 arbeitet, um ein Steuersignal an den Motorantrieb 9 abzugeben. Der Motorantrieb 9 arbeitet, um eine Zufuhr von elektrischer Energie zu dem Stellglied 4 zum Erregen oder Entregen des Stellglieds 4 zu steuern.
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Der Mikrocomputer 10 hat einen typischen Aufbau und besteht aus einer CPU, einem ROM, einem RAM, einem Eingabeschaltkreis und einem Ausgabeschaltkreis. Der Mikrocomputer 10 überwacht Abgaben eines Verbrennungsmotordrehzahlsensors 11, eines Beschleunigerhubsensors 12, eines Kühlmitteltemperatursensors 13, eines Ventilpositionssensors 14 usw., um Stellgliedsteueranweisungen zu berechnen und diese in der Form eines Steuersignals an das Stellglied 4 durch den Motorantrieb 9 abzugeben. Der Ventilpositionssensor 14 ist ausgelegt, um eine Öffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 zu messen und ein Signal an die Steuerung 5 abzugeben, das diese anzeigt.
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Der Mikrocomputer 10 dient als Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuerung zum Überwachen, ob das Schmetterlingsventil 3 einer Schwierigkeit beim Bewegen aufgrund eines Überschusses der Menge der Ablagerungen 8 ausgesetzt ist, ob nämlich die Bewegung des Schmetterlingsventils 3 unerwünscht verlangsamt wurde oder nicht. Insbesondere ist die Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuerung ausgelegt, um Drehwiderstandsgrenzwerte zu speichern, von denen jeder für einen einer Vielzahl von vordefinierten Winkelbereichen eine Drehbewegung des Schmetterlingsventils 3 vorbestimmt ist, und um einen Drehwiderstandsäquivalenzparameter, der eine Funktion des Widerstands ist, den das Schmetterlingsventil 3 erfährt, wenn es sich dreht, abzufragen und mit einem der Drehwiderstandsgrenzwerte entsprechend dem einen der Winkelbereiche zu vergleichen, in dem das Schmetterlingsventil 3 liegt, um zu bestimmen, ob die Bewegung des Schmetterlingsventils 3 sich unerwünscht verlangsamt hat oder nicht. Der Drehwiderstandsäquivalenzparameter ist ebenso ein Parameter, der mit der Menge der Ablagerungen 8 korreliert.
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Beispielsweise ist die Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuerung ausgelegt, um einen Vollwinkelbereich der Drehbewegung des Schmetterlingsventils 3, wie in 2 dargestellt ist, in zwei Abschnitte herunter zu brechen. Einen ersten Winkelbereich I, der in der Nähe der vollständig geschlossenen Position des Schmetterlingsventils 3 definiert ist, und ein zweiter Winkelbereich II, der der Rest des Vollwinkelbereichs ist, definieren einen Energiezufuhräquivalenzparameter (beispielsweise einen Einschaltdauerzyklus einer Anweisung, die an das Ventilstellglied 4 durch den Motorantrieb 9 ausgestellt wird, wie später genauer beschrieben wird), der äquivalent zu der zum Ventilstellglied 4 zugeführten elektrischen Energie als Drehwiderstandsäquivalenzparameter oder eine Funktion davon ist, und um einen Drehwiderstandsgrenzwert CI für den ersten Winkelbereich I und einen Drehwiderstandsgrenzwert CII für den zweiten Winkelbereich II zu speichern.
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Der Drehwiderstandsäquivalenzparameter kann alternativ eine Anweisung umfassen, die durch den Mikrocomputer 10 ausgestellt wird, um den Einschaltdauerzyklus der Anweisung zu berechnen, die zu dem Motorantrieb 9 eingegeben wird, die einen Sollbetrag der elektrischen Energie angibt, die zu dem Ventilstellglied 4 zugeführt wird, oder eine Sollöffnungsposition des Schmetterlingsventils 3. In diesem Ausführungsbeispiel verwendet die Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuerung, die vorstehend beschrieben ist, dient Einschaltdauerzyklus der Anweisung, die an den Motorantrieb 9 ausgestellt wird, als Drehwiderstandsäquivalenzparameter.
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Üblicher Weise wird der größte Teil des Drehwiderstands, dem das Schmetterlingsventil 3 in dem Winkelbereich I ausgesetzt wird, durch sowohl die Reibung, die die Ventilwelle 6 in den Lagern davon erfährt, als auch die Reibung, die der äußere Umfang der Ventilscheibe 7 erfährt, wenn es durch das Ventilstellglied 4 innerhalb des Gasströmungspfads 2 gedreht wird, entwickelt. Die Reibung, die der äußere Umfang der Ventilscheibe 7 erfährt, steigt mit einer größeren Rate an, wenn die Ventilscheibe 7 die vollständig geschlossene Position erreicht, was somit zu einer Erhöhung des Drehwiderstands des Schmetterlingsventils 3 führt. Um die Ventilscheibe 7 auf eine Sollposition korrekt zu bringen, erhöht daher der Mikrocomputer 10 den Einschaltdauerzyklus der Anweisung, die an den Motorantrieb 9 abzugeben ist, in hohem Maße, wenn das Schmetterlingsventil 3 die vollständig verschlossene Position innerhalb des ersten Winkelbereichs I erreicht.
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Der Drehwiderstand des Schmetterlingsventils 3 innerhalb des zweiten Winkelbereichs II wird hauptsächlich durch die Reibung entwickelt, die die Ventilwelle 6 in ihren Lagern erfährt. Die Reibung ändert sich kaum über den zweiten Winkelbereich II, sodass der Drehwiderstand des Schmetterlingsventils 3 fast konstant sein wird. Der Mikrocomputer 10 nähert daher den Einschaltdauerzyklus der Anweisung, die an den Motorantrieb 9 abzugeben ist, auf einen gegebenen konstanten Wert, wenn das Schmetterlingsventil 3 die vollständig geöffnete Position innerhalb des ersten Winkelbereichs II erreicht.
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Je größer die Menge der Ablagerungen 8 wird, umso größer wird der Drehwiderstand des Schmetterlingsventils 3 werden. Der Mikrocomputer 10 vergrößert daher den Einschaltdauerzyklus der Anweisung mit einem Anstieg der Menge der Ablagerungen 8.
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Die Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuerung ist ebenso ausgelegt, um die Drehwiderstandsgrenzwerte CI und CII auf der Grundlage eines Ventiltemperaturäquivalenzparameters zu korrigieren, der eine Funktion der Temperatur des Schmetterlingsventils 3 ist, und vergleicht einen von diesen mit dem Einschaltdauerzyklus der für den Motorantrieb 9 ausgestellten Anweisung, um zu bestimmen, ob sich das Schmetterlingsventil 3 richtig bewegt oder nicht, ob nämlich die Bewegung des Schmetterlingsventils 3 sich in unerwünschter Weise verlangsamt hat oder nicht.
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Der Ventiltemperaturäquivalenzparameter hat eine Korrelation zu der Temperatur der Ablagerungen 8 und kann eine Temperatur des Abgases von dem Verbrennungsmotor oder die Temperatur des Kühlmittels in dem Verbrennungsmotor ebenso wie die Temperatur des Schmetterlingsventils 3 selbst enthalten. Die Temperatur des Kühlmittels wird durch den Kühlmitteltemperatursensor 13 gemessen. Die Temperatur des Abgases kann mit einer bekannten Bauart eines Temperatursensors gemessen werden, der üblicher Weise in dem Automobil eingebaut ist. Die Verwendung des Temperaturäquivalenzparameters beim Korrigieren der Drehwiderstandsgrenzwerte CI und CII hat die Beseitigung der Wirkungen der Temperatur der Ablagerungen 8 auf die Bestimmung des Zustands des Betriebs des Schmetterlingsventils 3 zur Folge.
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Wenn sie auf der Grundlage des Ventiltemperaturäquivalenzparameters korrigiert werden, variieren die Drehwiderstandsgrenzwerte CI und CII innerhalb von Bereichen, wie durch gestrichelte Linien in 2 definiert ist. Der Drehwiderstand des Schmetterlingsventils 3 hat eine Korrelation zu der Temperatur der Ablagerungen 8 und verringert sich mit einem Anstieg der Temperatur der Ablagerungen 8. Insbesondere wird der Anstieg der Temperatur der Ablagerungen 8 eine Verringerung des Drehwiderstands des Schmetterlingsventils 3 ungeachtet der Menge der Ablagerungen 8 zur Folge haben. Folglich arbeitet der Mikrocomputer 10, um die Drehwiderstandsgrenzwerte CI und CII zu verringern, wenn die Temperatur der Ablagerungen 8 ansteigt.
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3 ist ein Ablaufdiagramm einer Abfolge von logischen Schritten oder eines Programms, das durch den Mikrocomputer 10 auszuführen ist, um den Zustand des Betriebs des Schmetterlingsventils 3 während des Betriebs des Verbrennungsmotors zu überwachen.
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Nach dem Eintreten in das Programm schreitet die Routine zu Schritt 1 weiter, wobei eine Ventilpositionsverschiebung, die eine Differenz zwischen einer Anweisung einer Öffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 (insbesondere eine Soll-Öffnungsposition) und einer Ist-Öffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 ist, wie sie durch den Ventilpositionssensor 14 gemessen wird, bestimmt wird.
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Die Routine schreitet zu Schritt 2 weiter, bei dem bestimmt wird, ob die Ventilpositionsverschiebung gering genug ist, um zu gestatten, dass die Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuerung aktiviert wird oder nicht, ob nämlich die Soll-Öffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 im Wesentlichen mit der Ist-Öffnungsposition von diesem übereinstimmt oder nicht. Wenn als Antwort JA erhalten wird, was bedeutet, dass die Sollöffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 im Wesentlichen mit der Ist-Öffnungsposition des selben übereinstimmt, schreitet die Routine zu Schritt 3 weiter, bei dem der Ventiltemperaturäquivalenzparameter, wie vorstehend beschrieben ist, bestimmt wird. Wenn als Antwort NEIN in Schritt 2 erhalten wird, endet dann die Routine.
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In Schritt 4 wird bestimmt, in welchem der ersten und zweiten Winkelpositionsbereiche I und II das Schmetterlingsventil 3 sich tatsächlich befindet. Zusätzlich wird einer der Drehwiderstandsgrenzwerte CI und CII entsprechend dem Winkelpositionsbereich I oder II, der die Ist-Öffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 enthält, korrigiert. In der folgenden Diskussion wird angenommen, dass die Ist-Öffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 innerhalb des ersten Winkelbereichs I liegt.
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Nach Schritt 4 schreitet die Routine zu Schritt 5 weiter, bei dem bestimmt wird, ob eine Anweisung des Einschaltdauerzyklus eines Steuersignals, das an das Ventilstellglied 4 durch den Motorantrieb 9 abzugeben ist (insbesondere der vorstehend beschriebene Drehwiderstandsäquivalenzparameter), kleiner als der Drehwiderstandsgrenzwert CI ist oder nicht. Wenn als Antwort JA erhalten wird, was bedeutet, dass der Einschaltdauerzyklus größer als der Drehwiderstandsgrenzwert CI ist, schreitet dann die Routine zu Schritt 6 weiter, bei dem bestimmt wird, dass das Schmetterlingsventil 3 nicht richtig arbeitet, dass nämlich die Bewegung des Schmetterlingsventils 3 aufgrund eines Anstiegs des Drehwiderstands langsam geworden ist, der sich aus den Ablagerungen 8 ergibt. Der Mikrocomputer 10 entscheidet, dass in einen Ablagerungsentfernungsmodus eingetreten werden sollte, um das Schmetterlingsventil 3 zu drehen oder zu klappen, um die Ablagerungen 8 von dem Umfangsrand der Ventilscheibe 7 und der Innenwand des Gasströmungspfads 2 zu einem Zeitpunkt zu entfernen, in dem es den Betrieb des Verbrennungsmotors nicht stört. Beispielsweise tritt der Mikrocomputer 10 unmittelbar nach dem Start oder dem Stopp des Verbrennungsmotors in den Ablagerungsentfernungsmodus ein, um das Schmetterlingsventil 3 mehrere Male zu klappen, um die Ablagerungen 8 zu entfernen.
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Wenn alternativ als Antwort NEIN in Schritt 5 erhalten wird, schreitet die Routine dann zu Schritt 7 weiter, bei dem das Schmetterlingsventil 3 richtig arbeitet.
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Das Ventilsteuersystem 1 des zweiten Ausführungsbeispiels wird nachstehend beschrieben, das ausgelegt ist, um den Drehwiderstandsäquivalenzparameter zu bestimmen, der eine Funktion des Widerstands ist, den das Schmetterlingsventil 3 erfährt, wenn es sich dreht, nämlich auf der Grundlage eines Betriebsverlaufs des Verbrennungsmotors. Eine solche Bestimmung wird durch Addieren eines Ablagerungsmengenäquivalenzwiderstandsparameters, der einem Anstieg des Drehwiderstands des Schmetterlingsventils 3 entspricht, der sich aus einem Anstieg der Menge der Ablagerungen 8 ergibt, zu einem idealen Wert des Drehwiderstandsäquivalenzparameters vorgenommen, der der Wert davon ist, wenn die Menge der Ablagerungen 8 im Wesentlichen Null (0) beträgt. Der Ablagerungsmengenäquivalenzwiderstandsparameter wird aus dem Betriebsverlauf des Verbrennungsmotors, wie zum Beispiel dem Verlauf der Länge des in den Verbrennungsmotor eingespitzten Kraftstoffs und/oder der Drehzahl des Verbrennungsmotors aufgefunden.
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Üblicherweise zeigt die Durchflussrate der Ablagerungen 8, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden, eine Korrelation zu der Menge des in den Verbrennungsmotor eingespritzten Kraftstoffs oder der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Die Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuerung ist daher ausgelegt, ein Kennfeld zu speichern, das eine Korrelation der abgegebenen Durchflussrate der Ablagerungen 8 zu dem eingespritzten Kraftstoff und der Drehzahl des Verbrennungsmotors auflistet und eine abgegebene Durchflussrate der Ablagerungen 8 durch Einsehen des Kennfelds bestimmt, die der Menge des eingespritzten Kraftstoffs oder der Drehzahl des Verbrennungsmotors entspricht. Die Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuerung, wie in den 4(a) und 4(b) dargestellt ist, akkumuliert mathematisch die abgegebene Durchflussrate der Ablagerungen 8, um den Ablagerungsmengenäquivalenzwiderstandsparameter zu bestimmen, der eine Funktion der akkumulierten abgegebenen Durchflussrate ist.
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Die Menge des in den Verbrennungsmotor eingespritzten Kraftstoffs kann unter Verwendung einer Anweisung, wie sie durch ein typisches Kraftstoffeinspritzsystem an einen Kraftstoffinjektor des Verbrennungsmotors abgegeben wird, die einer Sollmenge des in den Verbrennungsmotor einzuspritzenden Verbrennungsmotor ist, oder des Drucks des in einer Common-Rail akkumulierten Kraftstoffs in dem Fall bestimmt werden, dass das Ventilsteuersystem 1 in einem so genannten Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für diese Verbrennungsmotoren eingesetzt wird. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors kann durch überwachen einer Abgabe des Verbrennungsmotordrehzahlsensors 11 aufgefunden werden.
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Der Verbrennungsmotor 10 definiert die im ersten Ausführungsbeispiel den ersten Winkelbereich I und den zweiten Winkelbereich II und speichert den Drehwiderstandsgrenzwert CI für den ersten Winkelbereich I und den Drehwiderstandsgrenzwert CII für den zweiten Winkelbereich II. Der ideale Wert des Drehwiderstandsäquivalenzparameters, der der Wert davon ist, wenn die Menge der Ablagerungen 8 im Wesentlichen null (0) ist, kann alternativ ein Parameter sein, der eine Funktion des Energiezufuhräquivalenzparameters, beispielsweise des Einschaltdauerzyklus der Anweisung an den Motorantrieb 9, und eines ausgewählten Parameters, wie zum Beispiel der Umgebungstemperatur und des Spannungsniveaus, das auf das Ventilstellglied 4 aufgebracht wird, oder der Wert des Widerstands, den das Schmetterlingsventil 3 erfährt, selbst ein, wie er durch Versuche oder mathematische Simulationen aufgefunden wird, und des ausgewählten Parameters.
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5 ist ein Ablaufdiagramm eines Programms, das durch den Mikrocomputer 10 auszuführen ist, um den Zustand des Betriebs des Schmetterlingsventils 3 zu überwachen.
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Nach dem Eintritt in das Programm schreitet die Routine zu Schritt 11 weiter, bei dem die Menge des in den Verbrennungsmotor einzuspritzenden Kraftstoffs, die Drehzahl des Verbrennungsmotors, der Ventiltemperaturäquivalenzparameter, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, und die Öffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 abgefragt oder bestimmt werden.
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Die Routine schreitet zu Schritt 12 weiter, bei dem die Menge der Ablagerungen 8, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden, durch Einsehen unter Verwendung des Kennfelds bestimmt wird, wie vorstehend beschrieben ist, dass die Korrelation zu der Menge des in den Verbrennungsmotor eingespritzten Kraftstoffs und der Drehzahl des Verbrennungsmotors auflistet.
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Die Routine schreitet dann zu Schritt 13 weiter, bei dem die abgegebene Durchflussrate der Ablagerungen 8, wie in Schritt 12 in diesem Programmausführzyklus abgeleitet wird, zu derjenigen hinzugefügt wird, wie sie einen Programmausführzyklus früher abgeleitet wird, um eine akkumulierte Menge der Ablagerungen 8 zu bestimmen oder zu aktualisieren.
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Die Routine schreitet zu Schritt 14 weiter, bei dem bestimmt wird, ob die Ablagerungen 8 durch Klappen des Schmetterlingsventils 3 während eines Intervalls zwischen der Aktualisierung der akkumulierten Menge der Ablagerungen 8 einen Programmausführzyklus früher und demjenigen in dem gegenwärtigen Programmausführzyklus entfernt wurden oder nicht. Diese Bestimmung kann durch Überwachen des Zustands einer Marke vorgenommen werden, die auf Eins (1) bei der Entfernung der Ablagerungen 8 gesetzt wird. Wenn als Antwort JA in Schritt 14 erhalten wird, schreitet die Routine zu Schritt 15 weiter, bei dem ein Parameter, der die akkumulierte Menge der Ablagerungen 8 angibt, auf Null (0) zurückgesetzt wird. Die Routine schreitet dann zu Schritt 16 weiter. Wenn alternativ als Antwort NEIN in Schritt 14 erhalten wird, schreitet dann die Routine direkt zu Schritt 16 weiter, bei dem der Ablagerungsmengenäquivalenzwiderstandsparameter unter Verwendung der akkumulierten Menge der Ablagerungen 8 auf die Weise bestimmt wird, wie vorstehend beschrieben ist. Zusätzlich wird der Ablagerungsmengenäquivalenzwiderstandsparameter zu dem idealen Wert des Drehwiderstandsäquivalenzparameters addiert, um den Drehwiderstandsäquivalenzparameter zu bestimmen.
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Die Routine schreitet zu Schritt 17 weiter, bei dem bestimmt wird, in welchem der ersten und zweiten Winkelpositionsbereiche I und II die Ist-Öffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 liegt, wie in Schritt 11 abgeleitet wird. Zusätzlich wird einer der Drehwiderstandsgrenzwerte CI und CII entsprechend den Winkelpositionsbereich I und II, in dem die Ist-Öffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 liegt, korrigiert. In der folgenden Diskussion wird angenommen, dass die Ist-Öffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 innerhalb des ersten Winkelpositionsbereichs I liegt.
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Nach dem Schritt 17 schreitet die Routine zu Schritt 18 weiter, bei dem bestimmt wird, ob eine Anweisung des Einschaltdauerzyklus eines zu dem Motorantrieb 9 abzugebenden Signals (insbesondere der vorstehend beschriebene Drehwiderstandsäquivalenzparameter) kleiner als der Drehwiderstandsgrenzwert CI ist oder nicht. Wenn als Antwort JA erhalten wird, was bedeutet, dass der Einschaltdauerzyklus größer als der Drehwiderstandsgrenzwert CI ist, schreitet dann die Routine zu Schritt 19 weiter, bei dem bestimmt wird, dass das Schmetterlingsventil 3 nicht richtig arbeitet, dass nämlich die Bewegung des Schmetterlingsventils 3 aufgrund eines Anstiegs des Drehwiderstands langsam geworden ist, der sich aus einer übermäßigen Menge der Ablagerungen 8 ergibt. Der Mikrocomputer 10 entscheidet, dass in den Ablagerungsentfernungsmodus eingetreten werden sollte, um das Schmetterlingsventil 3 zu drehen oder zu klappen, um die Ablagerungen 8 von dem Umfangsrand der Ventilscheibe 7 und der Innenwand des Gasströmungspfads 2 zu einem Zeitpunkt zu entfernen, der den Betrieb des Verbrennungsmotors nicht stört. Beispielsweise tritt unmittelbar nach dem Start oder dem Stopp des Verbrennungsmotors der Mikrocomputer 10 in den Ablagerungsentfernungsmodus ein, um das Schmetterlingsventil 3 mehrere Male zu klappen, um die Ablagerungen 8 zu entfernen.
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Wenn alternativ als Antwort NEIN in Schritt 18 erhalten wird, schreitet die Routine dann zu Schritt 20 weiter, bei dem das Schmetterlingsventil 18 richtig arbeitet.
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Das Ventilsteuersystem 1, wie in einem der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele beschrieben wird, kann ebenso zum Steuern eines Betriebs eines Abgaschokeventils oder eines Drosselventils des Automobilverbrennungsmotors verwendet werden.
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In dem Fall, dass das Ventilstellglied 4 durch ein Vakuumstellglied implementiert wird, kann der Betrag des Vakuums (oder ein Vakuumdruck) oder ein vorausgewählter Parameter, der eine Funktion des Betrags des Vakuums ist, als Drehwiderstandsäquivalenzparameter entsprechend dem Widerstand verwendet werden, den das Schmetterlingsventil 3 erfährt, wenn es sich dreht. Alternativ kann in dem Fall der Verwendung eines Hydraulikstellglieds die Menge des Öls (oder ein Hydraulikdruck) oder ein vorausgewählter Parameter, der eine Funktion der Menge des Öls ist, als Drehwiderstandsäquivalenzparameter verwendet werden.
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Der Vollwinkelbereich der Drehbewegung des Schmetterlingsventils 3 kann alternativ in mehr als zwei Abschnitte geteilt werden, um den Zustand des Betriebs des Schmetterlingsventils 3 fein aufgelöst zu überwachen.
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Der erste Winkelbereich I und der zweite Winkelbereich II können alternativ nur innerhalb eines Abschnitts des Vollwinkelbereichs des Schmetterlingsventils 3 definiert werden, der dessen Vollschließposition umfasst.
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Die Reibung des äußeren Umfangs der Ventilscheibe 7, die das Schmetterlingsventil 3 erfährt, die schon beschrieben ist, erhöht sich mit einer größeren Rate, wenn die Ventilscheibe 7 die vollständig geschlossene Position erreicht. Insbesondere steigt die Reibung rasch in der Umgebung der vollständig geschlossenen Position an. Daher kann der Widerstandsgrenzwert, der mit dem Drehwiderstandsäquivalenzparameter verglichen werden soll, alternativ nur in einem Teil des Vollwinkelbereichs des Schmetterlingsventils 3 in der Nähe der vollständig geschlossenen Position zur Verwendung als Kriterium zum Bestimmen vorbereitet werden, ob die Ablagerungen 8 entfernt werden sollten oder nicht.
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Anstelle der Drehwiderstandsgrenzwerte CI und CII kann der Drehwiderstandsäquivalenzparameter alternativ korrigiert werden und mit den Grenzwerten CI und CII verglichen werden, um den Zustand des Betriebs des Schmetterlingsventils 3 zu analysieren.
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Das Ventilsteuersystem 1 des dritten Ausführungsbeispiels wird nachstehend beschrieben, bei dem der Mikrocomputer 10 ausgelegt ist, um das Schmetterlingsventil 3 zu klappen, um die Ablagerungen 8 von dem Umfangsrand der Ventilscheibe 7 oder der Innenwand des Gasströmungspfads 2 nur innerhalb eines Bereichs zu entfernen, der in Einheiten von Winkelöffnungspositionen des Schmetterlingsventils 3 ausgewählt ist. Insbesondere dient während des Betriebs des Verbrennungsmotors Die Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuerung, die in dem Mikrocomputer 10 aufgebaut ist, als Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, um einen Drehwiderstandsäquivalenzparameter abzufragen und mit einem Widerstandsgrenzwert in Einheiten der Winkelöffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 zu vergleichen, um einen Winkelbereich abzugrenzen, indem das Schmetterlingsventil 3 geschwenkt oder geklappt werden sollte, um die Ablagerungen 8 von dem Umfangsrand der Ventilscheibe 7 und der Innenwand des Gasströmungspfads 2 zu entfernen. Wenn er in den Ablagerungsentfernungsmodus eintritt, beispielsweise unmittelbar nach dem Start oder dem Stopp des Verbrennungsmotors, dreht oder klappt der Mikrocomputer 10 das Schmetterlingsventil 3 nur in einem abgegrenzten Winkelbereich.
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Der Drehwiderstandsäquivalenzparameter, der in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, zeigt eine Korrelation zu dem Widerstand, den das Schmetterlingsventil 3 erfährt, wenn es sich dreht, und einem Indikator der Menge der Ablagerungen 8. Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis definiert den Energiezufuhräquivalenzparameter (den Einschaltdauerzyklus der Anweisung, die an das Ventilstellglied 4 durch den Motorantrieb 9 auszustellen ist) als Drehwiderstandsäquivalenzparameter. Der Einschaltdauerzyklus der für das Ventilstellglied 4 ausgestellten Anweisung wird in diesem Beispiel als Energiezufuhräquivalenzparameter definiert.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis fragt einen Istwert des Einschaltdauerzyklus der von dem Mikrocomputer 10 an das Ventilstellglied 4 abzugebenden Anweisung bei einem Intervall einer ausgewählten Winkelposition des Schmetterlingsventils 3 ab, berechnet mathematisch eine Korrelationsgleichung zwischen dem Wert des Einschaltdauerzyklus und der Winkelposition des Schmetterlingsventils 3 und sucht den Wert des Einschaltdauerzyklus durch Einsehen unter Verwendung der Korrelationsgleichung bei einem Intervall, das kürzer als das Abfrageintervall ist. Jedes Mal dann, wenn der Wert des Einschaltdauerzyklus aus der Korrelationsgleichung gesucht wird, vergleicht der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis diesen mit dem Widerstandsgrenzwert, um zu bestimmen, ob die Ablagerungen 8 entfernt werden sollten oder nicht, bei der Winkelposition, bei der der Einschaltdauerzyklus gesucht wird. Wenn der Wert des Einschaltdauerzyklus größer als der Widerstandsgrenzwert ist, schließt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis daraus, dass der Drehwiderstand des Schmetterlingsventils 3 unerwünscht durch einen übermäßigen Anstieg der Menge der Ablagerungen 8 verringert wurde und bestimmt, dass die Winkelposition, bei der der Wert des Einschaltdauerzyklus so bestimmt wird, dass er größer als der Widerstandsgrenzwert ist, die Position ist, durch die das Schmetterlingsventil 3 während ihres Klappens durchlaufen sollte, um die Ablagerungen 8 in dem Ablagerungsentfernungsmodus zu entfernen. Wenn alternativ der Wert des Einschaltdauerzyklus kleiner als der Widerstandsgrenzwert ist, schließt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis daraus, dass das Schmetterlingsventil 3 richtig arbeitet und bestimmt, dass die Winkelposition, an der bestimmt wird, dass der Wert des Einschaltdauerzyklus kleiner als der Widerstandsgrenzwert ist, die Position ist, durch die das Schmetterlingsventil 3 während ihres Klappens nicht laufen sollte, um die Ablagerungen 8 in dem Ablagerungsentfernungsmodus zu entfernen. Auf diese Weise arbeitet der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, um sowohl einen Ventildurchlaufbereich, durch den das Schmetterlingsventil 3 laufen sollte, um die Ablagerungen nachzuentfernen, als auch einen Ventilnicht Durchlaufbereich zu bestimmen, durch den das Schmetterlingsventil 3 nicht laufen sollte, um dadurch ein Ventilklappmuster in dem Ablagerungsentfernungsmodus des Mikrocomputers 10 zu definieren.
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6 stellt ein Beispiel zum Auffinden der Korrelation zwischen dem Wert des Einschaltdauerzyklus und der Winkelposition des Schmetterlingsventils 3 dar.
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Zuerst werden Werte des Einschaltdauerzyklus der an das Ventilstellglied 4 abzugebenden Anweisung an insgesamt acht (8) Winkelpositionen θ0 bis θF des Schmetterlingsventils 3 abgefragt. Die Winkelposition θ0 ist eine vollständig geschlossene Position des Schmetterlingsventils 3. Die Winkelposition θF ist eine vollständig offene Position des Schmetterlingsventils 3. Die Winkelpositionen θ1, θ2, θ3, θ4, θ5 und θ6 sind zwischen den Winkelpositionen θ0 und θF bei gleichen Intervallen definiert. Die Winkelposition des Schmetterlingsventils 3, an der der Wert des Einschaltdauerzyklus abgefragt wird, wird ebenso als Abfrageposition bezeichnet. Als nächstes wird eine Einschaltdauerzyklus-Ventilposition-Korrelationsgleichung innerhalb eines Winkelbereichs zwischen den Abfragepositionen θ0 und θF unter Verwendung der Werte T0 und T1 des Einschaltdauerzyklus aufgefunden, die an den Abfragepositionen θ0 und θF abgeleitet werden. Insbesondere wird die Einschaltdauer-Ventilposition-Korrelationsgleichung zwischen den Abfragepositionen θ0 und θF durch einen primären Ausdruck definiert, der unter Verwendung der linearen Interpolation zwischen den Koordinaten (θ0, T0) und (θ1, T1) abgeleitet wird.
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In ähnlicher Weise werden primäre Ausdrücke zwischen den Koordinaten (θ1, T1) und (θ2, T2) und (θ3, T3) und (θ4, T4), zwischen (θ5; T5) und (θF, TF) unter Verwendung der linearen Interpolationen abgeleitet. Auf diese Weise wird die Einschaltdauerzyklus-Ventilposition-Korrelationsgleichung über einen Vollwinkelbereich des Schmetterlingsventils 3 zwischen den Abfragepositionen θ0 θF aufgefundnen.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis ist ausgelegt, um einen Wert des Drehwiderstandsäquivalenzparameters, nämlich einen Wert des Einschaltdauerzyklus der Anweisung, die an das Ventilstellglied 4 abzugeben ist, zyklisch mit einem Intervall zu bestimmen, das kürzer als angrenzende zwei von den Abfragepositionen θ0 bis θF ist, unter Verwendung der Einschaltdauerzyklus-Ventilposition-Korrelationsgleichung. In der folgenden Diskussion wird die Winkelposition des Schmetterlingsventils 3, bei der die jeweiligen Werte des Einschaltdauerzyklus bestimmt werden, ebenso als Einschaltdauerzyklusbestimmungsposition bezeichnet. Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis arbeitet, so dass er den Wert des Einschaltdauerzyklus mit dem Widerstandsgrenzwert an jeder der Einschaltdauerzyklusbestimmungspositionen vergleicht, und bestimmt, ob eine solche Position in den Ventildurchlaufbereich oder den Ventilnichtdurchlaufbereich eingeschlossen werden sollte.
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Wenn beispielsweise die Werte T0 bis T2 des Einschaltdauerzyklus, wie in den Einschaltdauerzyklusbestimmungspositionen θ0 bis θ2 abgeleitet werden, wie in 6 dargestellt ist, größer als der Grenzwert sind und die Werte T3 bis TF des Einschaltdauerzyklus, die an den Einschaltdauerzyklusbestimmungspositionen θ3 bis θF abgeleitet werden, kleiner als der Grenzwert sind, bedeutet das, dass die Einschaltdauerverringerung unter den Grenzwert zwischen den Einschaltdauerzyklusbestimmungspositionen θ2 und θ3 umgekehrt wird. In dem dargestellten Beispiel ist der Wert des Einschaltdauerzyklus, der unter Verwendung der Einschaltdauerzyklus-Ventilposition-Korrelationsgleichung berechnet, größer als der Grenzwert innerhalb eines Bereichs zwischen θ0 bis θG während er kleiner als der Grenzwert innerhalb eines Bereichs zwischen θG bis θF ist. Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis arbeitet daher, um den Bereich von θ0 bis θG als Ventildurchlaufbereich und den Bereich von θG bis θF als Ventilnichtdurchlaufbereich zu definieren.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis ist ausgelegt um, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, den Grenzwert auf der Grundlage des Ventiltemperaturäquivalenzparameters zu korrigieren, der eine Funktion der Temperatur des Schmetterlingsventils 3 ist, und vergleicht diesen mit dem Einschaltdauerzyklus der Anweisung, die an den Motorantrieb 9 abzugeben ist, um einen des Ventildurchlaufbereichs und des Ventilnichtdurchlaufbereichs zu definieren.
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Der Ventiltemperaturäquivalenzparameter, wie schon beschrieben ist, ist eine Funktion der Temperatur des Schmetterlingsventils 3 und hat eine Korrelation zu der Temperatur der Ablagerungen 8. Der Ventiltemperaturäquivalenzparameter kann daher die Temperatur des Abgases von dem Verbrennungsmotor oder die Temperatur des Kühlmittels in den Verbrennungsmotor ebenso wie die Temperatur des Schmetterlingsventils 3 selbst enthalten. Die Temperatur des Kühlmittels wird durch den Kühlmitteltemperator 13 gemessen. Die Temperatur des Abgases kann durch eine bekannte Bauart eines Temperatursensors gemessen werden, der gewöhnlich an dem Automobil eingebaut ist.
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Die Temperatur des Abgases zeigt eine positive Korrelation zu der Temperatur der Ablagerungen 8. Der Widerstand, den das Schmetterlingsventil 3 erfährt, wenn es sich dreht, wird sich mit einem Anstieg der Temperatur der Ablagerungen 8 verringern. Die Temperatur des Abgases hat daher eine negative Korrelation zu dem Widerstand.
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In dem Fall, dass die Temperatur des Abgases als Ventiltemperaturäquivalenzparameter verwendet wird, arbeitet der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, um den Widerstandsgrenzwert auf die folgende Weise bezüglich der Wirksamkeit der Entfernung der Ablagerungen 8 zu korrigieren. Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis arbeitet, um den Widerstandsgrenzwert zu verringern, wenn die Temperatur des Abgases ansteigt, nämlich um den Widerstandsgrenzwert zu korrigieren, um den Winkelbereich zu vergrößern, in dem das Schmetterlingsventil 3 geklappt werden sollte (insbesondre den Ventildurchlaufbereich), wie die Temperatur des Abgases ansteigt, und um alternativ den Widerstandsgrenzwert zu erhöhen, um den Ventildurchlaufbereich zu verengen, wenn die Temperatur des Abgases abfällt. Der Betrieb des Ventilsteuersystems 1 dieses Ausführungsbeispiels wird nachstehend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben.
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Der Drehwiderstand, dem das Schmetterlingsventil 3 ausgesetzt ist, wenn es sich dreht, wie vorstehend beschrieben ist, wird gewöhnlich durch Reibungen in Lagern der Ventilwelle 6 und denjenigen entwickelt, denen der Umfangsrand der Ventilscheibe 7 ausgesetzt wird. Je näher das Schmetterlingsventil 3 die vollständig geschlossene Position erreicht, um so größer wird die Kontaktfläche zwischen dem Umfangsrand der Ventilscheibe 7 und der Innenwand des Gasströmungspfads 2 sein, sodass die Reibung, die zwischen der Ventilscheibe 7 und der Innenwand des Gasströmungspfads 2 entwickelt wird, sich vergrößert, wenn die Ventilscheibe 7 die vollständig geschlossene Position erreicht. Insbesondere steigt die Reibung in der Umgebung der vollständig geschlossenen Position rasch an. Daher ist der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis des Mikrocomputers 10 ausgelegt, um den Wert des Einschaltdauerzyklus der Anweisung, die an das Ventilstellglied 4 abzugeben ist, der eine Korrelation zu der Öffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 zeigt, wie durch eine der Kurven A0 bis A3 in 7 angedeutet ist, hinsichtlich der Menge der Ablagerungen 8 zu bestimmen und diesen während des Betriebs des Verbrennungsmotors zu aktualisieren. Der Wert des Einschaltdauerzyklus, der bestimmt wird, wenn das Schmetterlingsventil 3 sich auf der vollständig geschlossenen Position befindet, hat einen Spitzenwert und verringert sich rasch, wenn sich das Schmetterlingsventil von der vollständig geschlossenen Position wegbewegt. Die Rate, mit der der Einschaltdauerzyklus sich verringert, wird in dem Bereich entfernt von der vollständig geschlossenen Position geringer eingestellt als derjenige in einem Bereich, der näher an der vollständig geschlossenen Position ist.
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Gewöhnlich steigt der Grad des Drehwiderstands des Schmetterlingsventils 3 mit einem Anstieg der Menge der Ablagerungen 8 an der Innenwand des Gasströmungspfads 2 und dem Umfangsrand der Ventilscheibe 7 an. Der Wert des Einschaltdauerzyklus wird, wie durch die Kurven A0 bis A3 dargestellt ist, mit einem Anstieg der Menge der Ablagerungen 8 erhöht, sodass der Bereich, in dem der Wert des Einschaltdauerzyklus größer als der Widerstandsgrenzwert ist (siehe Bereiche B1, B2 und B3 in 7), verbreitert wird, wenn die Menge der Ablagerungen 8 ansteigt. Anders gesagt wird der Bereich, in dem die Ablagerungen 8 entfernt werden sollten (insbesondere der Ventildurchlaufbereich) umso größer, je größer die Menge der Ablagerungen 8 wird.
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Wenn beispielsweise die Menge der Ablagerungen 8 im Wesentlichen null (0) ist, ist der Wert des Einschaltdauerzyklus, wie durch die Kurve A0 angedeutet ist, kleiner als der Widerstandsgrenzwert über den Vollwinkelbereich des Schmetterlingsventils 3. Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis definiert den folgenden Bereich als Ventilnichtdurchlaufbereich, so dass der Mikrocomputer 10 nicht in den Ablagerungsentfernungsmodus beispielsweise unmittelbar nach dem Start oder dem Stopp des Verbrennungsmotors eintritt.
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Wenn der Wert des Einschaltdauerzyklus, wie durch die Kurve A1 angedeutet ist, sich zum Übersteigen des Widerstandsgrenzwerts innerhalb des Winkelpositionsbereichs B1 fortgesetzt hat, entscheidet der Ventilplattemusterdefinitionsschaltkreis, dass die Ablagerungen 8 innerhalb des Bereichs B1 entfernt werden sollten, und definiert den Bereich B1 als Ventildurchlaufbereich und einen Bereich, der ein anderer als der Bereich B1 ist, als den Ventilnichtdurchlaufbereich. Beim Eintreten in den Ablagerungsentfernungsmodus arbeitet der Mikrocomputer 10, um das Schmetterlingsventil 3 nur innerhalb des Bereichs B1 zu klappen, wie durch C1 in 8 angedeutet ist, um die Ablagerungen 8 zu entfernen. Der Mikrocomputer 10 dieses Ausführungsbeispiels ist ausgelegt, um das Schmetterlingsventils 3 während des Ablagerungsentfernungsmodus dreimal zu klappen. Folglich wird das Schmetterlingsventil 3 so geklappt, dass es jede Position innerhalb des Bereichs B1 sechsmal durchläuft.
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Wenn der Wert des Einschaltdauerzyklus, wie durch die Kurve A2 angedeutet ist, sich zum Übersteigen des Widerstandsgrenzwerts innerhalb des Winkelpositionsbereichs B2 fortgesetzt hat, entscheidet der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, dass die Ablagerungen 8 innerhalb des Bereichs B2 entfernt werden sollten, und definiert den Bereich B2 als Ventildurchlaufbereich und einen Bereich, der ein anderes als der Bereich B2 ist, als Ventilnichtdurchlaufbereich. Beim Eintreten in den Ablagerungsentfernungsmodus arbeitet der Mikrocomputer 10, um das Schmetterlingsventil 3 nur innerhalb des Ventils B2 zu klappen, wie durch C2 in 8 angedeutet ist, um die Ablagerungen 8 zu entfernen.
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Wenn der Wert des Einschaltdauerzyklus, wie durch die Kurve A3 angedeutet ist, sich zum Übersteigen des Widerstandsgrenzwerts innerhalb des Winkelpositionsbereichs B3 fortgesetzt hat, der den Vollwinkelbereich des Schmetterlingsventils 3 einnimmt, entscheidet der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, dass die Ablagerungen 8 innerhalb des Bereichs B3 entfernt werden sollten, und definiert den Bereich B3 als Ventildurchlaufbereich. Beim Eintrete in den Ablagerungsentfernungsmodus arbeitet der Mikrocomputer 10, um das Schmetterlingsventil 3 nur innerhalb des Bereichs B3, wie durch C3 in 8 angedeutet ist, zu klappen, um die Ablagerungen 8 zu entfernen.
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Das Ventilsteuersystem 1 dieses Ausführungsbeispiels ist, wie aus der vorstehend angegebenen Diskussion offensichtlich ist, zum Durchsuchen und Aktualisieren des Winkelbereichs ausgelegt, indem das Schmetterlingsventil 3 geklappt werden sollte, um die Ablagerungen 8 von dem Umfangsrand der Ventilscheibe 7 und der Innenwand des Gasströmungspfads 2 während des Betriebs zu entfernen, und in den Ablagerungsentfernungsmodus beispielsweise unmittelbar nach dem Stopp oder nachfolgendem Start des Verbrennungsmotors einzutreten. Anders gesagt arbeitet das Ventilsteuersystem 1, um das Schmetterlingsventil 3 nur innerhalb eines erforderlichen Bereichs zu einem Zeitpunkt zu klappen, dass der Betrieb des Verbrennungsmotors nicht gestört wird, um dadurch die mechanischen Geräusche zu minimieren, die für die Fahrzeuggäste unangenehm sind.
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Das Ventilsteuersystem 1 des vierten Ausführungsbeispiels wird nachstehend beschrieben.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis dieses Ausführungsbeispiels ist ausgelegt, um die Geschwindigkeit, mit der das Schmetterlingsventil 3 geklappt wird, um die Ablagerung 8 zu entfernen, als eine Funktion der Größe des Ventildurchlaufbereichs zu bestimmen.
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Beispielsweise wird ein Bezugswinkelbereich zwischen den Bereichen B1 und B2 definiert, wie in 7 dargestellt ist, wenn der Bereich B1, der eine kleinere Größe als der Bezugswinkelbereich hat, als der Ventildurchlaufbereich bestimmt wird, arbeitet der Mikrocomputer 10, um die Geschwindigkeit des Schmetterlings 3, wie durch die Linie C1' in 9 ersichtlich ist, höher als diejenige, die durch die Linien C2 und C3 ersichtlich ist, in den Bereichen B2 und B3 einzustellen, die eine größere Abmessung als der Bezugswinkelbereich haben, um dadurch die Länge der Zeit zu verringern, über die mechanische Geräusche aufgrund des Klappens des Schmetterlingsventils 3 erzeugt werden.
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Das Ventilsteuersystem 1 des fünften Ausführungsbeispiels wird nachstehend beschrieben, das ausgelegt ist, um die Anzahl der Male auszuwählen, mit der das Schmetterlingsventil 3 innerhalb des Ventildurchlaufbereichs hin- und herbewegt wird (was auch als die Anzahl der Schließ- oder Klappzyklen nachstehend bezeichnet wird) auf der Grundlage einer Differenz ε zwischen dem Wert des Einschaltdauerzyklus der Anweisung, die an das Ventilstellglied 4 durch den Motorantrieb 9 abzugeben ist, und einem vorausgewählten Einschaltdauerzyklusgrenzwert.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis des Mikrocomputers 10 ist ausgelegt, um, wie in dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel, den Wert des Einschaltdauerzyklus zyklisch während des Betriebs des Verbrennungsmotors zu bestimmen und diesen mit dem Einschaltdauerzyklusgrenzwert zu vergleichen, um die Differenz ε dazwischen zu bestimmen. Wenn beispielsweise die Differenz ε, wie in 10 dargestellt ist, niedriger als null (0) ist, stellt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis die Anzahl der Male, mit der das Schmetterlingsventil 3 die Winkelposition durchläuft, bei der bestimmt wird, dass der Wert des Einschaltdauerzyklus (was ebenso als Anzahl der Ventildurchläufe nachstehend bezeichnet wird) null ist, bestimmt nämlich, dass es nicht notwendig ist, die Ablagerungen 8 zu entfernen. Wenn die Differenz ε größer als oder gleich null (0) ist und kleiner als ein erster Bezugswert d, stellt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis die Anzahl der Ventildurchläufe auf zwei (2) ein. Wenn die Differenz V größer als oder gleich wie der Bezugswert d und kleiner als ein zweiter Bezugswert 2d ist, stellt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis die Anzahl der Ventildurchläufe auf vier (4) ein. Wenn die Differenz ε größer als oder gleich dem zweiten Bezugswert 2d und kleiner als ein dritter Bezugswert 3d ist, stellt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis die Anzahl der Ventildurchläufe auf sechs (6) ein. Wenn die Differenz ε größer als oder gleich dem dritten Bezugswert 3d und kleiner als ein vierter Bezugswert 4d ist, stellt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis die Anzahl der Ventildurchläufe auf acht (8) ein.
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Der Betrieb des Ventilsteuersystems 1 dieses Ausführungsbeispiels wird beispielhaft nachstehend unter Bezugnahme auf die 11a und 11b dargestellt.
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Wenn beispielsweise die Werte des Einschaltdauerzyklus eine Einschaltdauerzyklus-Ventilposition-Korrelation zeigen, wie durch A4 in 11(a) gezeigt ist, ist jeder der Werte des Einschaltdauerzyklus kleiner als der Einschaltdauerzyklusgrenzwert über den Vollwinkelbereich und ist die Differenz ε geringer als null (0) über den Vollwinkelbereich. Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis arbeitet, um die Anzahl der Ventildurchläufe auf null einzustellen, um den Ablagerungsentfernungsbetrieb zu deaktivieren, der unmittelbar nach dem Stopp oder dem Start des Verbrennungsmotors auszuführen ist.
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Wenn die Werte des Einschaltdauerzyklus eine Einschaltdauerzyklus-Ventilposition-Korrelation zeigen, wie durch A5 in 11(a) angedeutet ist, sind die Werte des Einschaltdauerzyklus größer als die Einschaltdauerzyklusgrenzwerte über die Winkelbereiche B4 bis B9. Die Differenz ε ist zwischen den ersten und zweiten Bezugswerten d und 2d innerhalb der Winkelbereiche B4 und B8, zwischen den zweiten und dritten Bezugswerten 2d und 3d innerhalb der Winkelbereich B5 und B7, größer als oder gleich dem dritten Bezugswert 3d in einem Winkelbereich B6, zwischen null (0) und dem ersten Grenzwert d in dem Winkelbereich B9 und geringer als null (0) in einem Winkelbereich B10. Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis arbeitet, um die Anzahl der Ventildurchläufe auf vier (4) in den Winkelbereich B4 und B8, sechs (6) in den Winkelbereichen B5 und B7, acht (8) in dem Winkelbereich B6, zwei (2) in dem Winkelbereich B9, null (0) in dem Winkelbereich B10 einzustellen. In dem Ablagerungsentfernungsbetrieb arbeitet der Mikrocomputer 10, um das Schmetterlingsventil 3 mit einem Klappmuster zu klappen, wie es durch Ventilverlaufslinien C4 in 11(b) dargestellt ist.
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Insbesondere wird das Schmetterlingsventil 3 in dem Winkelbereich B6 zu dem Winkelbereich B7, zu dem Winkelbereich B8 und zu dem Winkelbereich B9 gedreht, bis es die vollständig offene Position erreicht, von dem Winkelbereich B9 zu dem Winkelbereich B8 zu dem Winkelbereich B7 zu dem Winkelbreich B6 zu dem Winkelbereich B5 und zu dem Winkelbereich B4 zurückgestellt, bis es eine überdrehseitige vollständig offene Position über die vollständig offene Position erreicht, und wird erneut zu dem Ende des Winkelbereichs B8 zurückgestellt. Auf diese Weise wird das Schmetterlingsventil 3 entlang der Ventilverlaufslinie C4 weitergehende geklappt und an der vollständig geschlossenen Position angehalten.
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Das Ventilsteuersystem eins dieses Ausführungsbeispiels, wie aus der vorstehend angegebenen Diskussion erkennbar ist, arbeitet, um die Anzahl der Male, mit der Schmetterlingsventil 3 geklappt wird, in Einheiten von ihren Winkelbereichen als Funktion der Menge der Ablagerungen 8 an der Innenwand des Gasströmungspfads 2 auszuwählen (insbesondere des Grads des Widerstands, den das Schmetterlingsventil 3 erfährt), um somit die mechanischen Geräusche der Bewegung des Schmetterlingsventils 3 zu minimieren.
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Das Ventilsteuersystem 1 des sechsten Ausführungsbeispiels wird nachstehend unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis des Mikrocomputers 12 ist ausgelegt, um insgesamt sieben Winkelbereiche B11 bis B17 über dem Vollwinkelbereich des Schmetterlingsventils 3 zu definieren, Werte des Einschaltdauerzyklus der Anweisung, die an das Ventilstellglied 4 abzugeben ist, in jedem der Bereiche B11 bis B17 auf die gleiche Weise aufzufinden, wie in den vorstehend angegebenen Ausführungsbeispielen beschrieben ist, um einen repräsentativen Wert davon zu bestimmen, und um diesen mit einem gegebenen Grenzwert zu vergleichen, um das Ventilklappmuster des Schmetterlingsventils 3 zu definieren.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis arbeitet, um ein Maximum der Werte des Einschaltdauerzyklus in jedem der Winkelbereiche B11 bis B17 als repräsentativen Wert zu bestimmen. In dem Beispiel von 12 wählt dann, wenn zwei Werte T11 und T12 aufgefunden wurden, wobei der Wert T11 größer als der Wert T12 innerhalb des Winkelbereichs B11 ist, der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis den Wert T11 als repräsentativen Wert in dem Winkelbereich B11 aus. In ähnlicher Weise bestimmt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis repräsentative Werte jeweils in den Winkelbereichen B12 bis B17.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis vergleicht jeden der repräsentativen Werte mit dem Grenzwert. In dem Beispiel von 12 bestimmt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, dass die repräsentativen Werte größer als der Grenzwert in den Winkelbereichen B11 bis B13 und B15 sind. Wenn derart einige der Winkelbereiche B11 bis B17 diskontinuierlich sind, wählt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis als Ventilklappmuster in jedem der Winkelbereiche B11 bis B12 eine der zwei Arten aus, wie nachstehend beschrieben wird.
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Insbesondere arbeitet der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, um eines von zwei Mustern auszuwählen: ein Muster mit Erreichen der Sollanzahl und ein Muster ohne Erreichen der Sollanzahl in jedem der Winkelbereiche B11 bis B17 auf der Grundlage eines Vergleichs eines entsprechenden der repräsentativen Werte und dem Grenzwert. Wenn der repräsentative Wert größer als der Grenzwert in einem der Winkelbereiche B11 bis B17 ist, bestimmt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, dass der Widerstand, den das Schmetterlingsventil 3 erfährt, in hohem Maße unerwünscht ist, und dass es notwendig ist, die Ablagerungen 8 zu entfernen, und wählt das Muster mit Erreichen der Sollanzahl als Ventilklappmuster in einem der Winkelbereiche B11 bis B17 aus. In dem Beispiel von 12 wird das Muster mit Erreichen der Sollanzahl in den Winkelbereichen B11 bis B13 und B15 ausgewählt. In diesem Fall arbeitet der Mikrocomputer 10, um das Schmetterlingsventil 3 zu klappen, so dass es die Einschaltdauerzyklusbestimmungspositionen in jedem der Winkelbereiche B11 bis B13 und B15 mit einer vorgegebenen Sollanzahl von Malen durchläuft. Wenn alternativ der repräsentative Wert kleiner als der Grenzwert in einem der Winkelbereiche B11 bis B17 ist, bestimmt der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, dass der Widerstand, den das Schmetterlingsventil 3 erfährt, nicht in hohem Maße unerwünscht ist, und dass es unnötig ist, die Ablagerungen 8 zu entfernen, und wählt als Ventilklappmuster in einem der Winkelbereiche B11 bis B17 das Muster ohne Erreichen der Sollanzahl aus, in dem das Schmetterlingsventil 3 die Einschaltdauerzyklusbestimmungspositionen mit einer Anzahl von Malen durchläuft, die kleiner als die Sollanzahl der Male ist, oder es die Einschaltdauerzyklusbestimmungspositionen überhaupt nicht durchläuft. In dem Beispiel von 12 wird das Muster ohne Erreichen der Sollanzahl in den Winkelbereichen B14 und B16 bis B17 ausgewählt.
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Der Betrieb des Ventilsteuersystems 1 dieses Ausführungsbeispiels wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 12 und 13 dargestellt. Im folgenden Beispiel wird die Sollanzahl der Male auf sechs (6) ausgewählt.
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In dem Beispiel von 12 ist der repräsentative Wert größer als der Grenzwert in jedem der Winkelbereiche B11 bis B13 und B15. Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis wählt das Muster mit Erreichen der Sollanzahl in jedem der Winkelbereiche B11, B13 und B15 und das Muster ohne Erreichen der Sollanzahl in jedem der Winkelbereiche B14, B16 bis B17 aus. Wenn in dem Ablagerungsentfernungsmodus eingetreten wird, arbeitet der Mikrocomputer 10, um das Schmetterlingsventil 9 entlang einer Ventilverlaufslinie C5 zu klappen, wie in 13 dargestellt ist.
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Insbesondere wird das Schmetterlingsventil 3 zuerst zweimal zwischen den Winkelbereichen B11 bis B13 hin- und herbewegt und von der vollständig geschlossenen Position zu dem Winkelbereich B15 zu den Winkelbereichen B11 bis B14 bewegt. Bei diesem Klappvorgang durchläuft das Schmetterlingsventil 3 die Winkelbereiche B11 bis B13 fünfmal. Nachfolgend wird das Schmetterlingsventil 3 innerhalb des Winkelbereichs B15 dreimal hin- und herbewegt und dann von dem Winkelbereich B15 auf die vollständig geschlossene Position durch die Winkelbereiche B14 bis B11 zurückgestellt. Folglich wird das Schmetterlingsventil 3 so geklappt, dass es die Winkelbereiche B11 bis B13 und B15 insgesamt sechsmal durchläuft, den Winkelbereich B15 insgesamt sechsmal durchläuft und den Winkelbereich B14 insgesamt dreimal durchläuft. Das Schmetterlingsventil 3 wird nicht durch die Winkelbereiche B16 und B17 geklappt.
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Das Ventilsteuersystem 1 des dritten bis sechsten Ausführungsbeispiels kann abgewandelt werden, wie nachstehend diskutiert ist.
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In den vorstehend angegebenen Ausführungsbeispielen arbeitet der Mikrocomputer 10, um in den Ablagerungsentfernungsmodus einzutreten, um den Ventilklappbetrieb auszuführen, um die Ablagerungen 8 nur einmal unmittelbar nach den Stopp oder dem Start des Verbrennungsmotors zu entfernen, jedoch kann er alternativ ausgelegt sein, um Werte des Einschaltdauerzyklus der Anweisung, die an das Ventilstellglied 4 abzugeben sind, aufzufinden und während des Ventilklappbetriebs zu aktualisieren, um den Bereich, in dem die Ablagerungen 8 entfernt werden sollten, neu zu definieren oder die Anzahl der Klappzyklen des Schmetterlingsventils 3 erneut zu bestimmen. Wenn insbesondere bestimmt wird, dass die Menge der Ablagerungen 8, die durch den Ventilklappbetrieb entfernt werden, unzureichend ist, um die Stabilität der Bewegung des Schmetterlingsventils 3 sicherzustellen, kann der Mikrocomputer 10 den Ventilklappbetrieb unmittelbar erneut ausführen, bis die entfernte Menge der Ablagerungen 8 ein zulässiges Niveau erreicht.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis, wie vorstehend beschrieben ist, arbeitet, um den Grenzwert auf der Grundlage des Ventiltemperaturäquivalenzparameters zu korrigieren, der eine Funktion der Temperatur des Schmetterlingsventils 3 ist, aber kann alternativ den Drehwiderstandsäquivalenzparameter auf der Grundlage des Ventiltemperaturäquivalenzparameters korrigieren, um das Ventilklappmuster unter Verwendung des korrigierten Drehwiderstandsäquivalenzparameters zu definieren.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis des fünften Ausführungsbeispiels kann ausgelegt sein, um die Werte des Einschaltdauerzyklus nur an den acht Winkelpositionen θ0 bis θF des Schmetterlingsventils 3 aufzufinden und diese mit dem Grenzwert zu vergleichen, um einen des Ventildurchlaufbereichs und des Ventilnichtdurchlaufbereichs in dem Winkelbereich zwischen zwei angrenzenden Winkelpositionen θ0 bis θF auszuwählen.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis von jedem des dritten bis fünften Ausführungsbeispiels ist ausgelegt, um Koordinaten der Winkelpositionen des Schmetterlingsventils 3 und die Werte des Einschaltdauerzyklus zu definieren, um die Einschaltdauerzyklus-Ventilposition-Korrelationsgleichung über den Vollwinkelbereich des Schmetterlingsventils 3 unter Verwendung der linearen Interpolation zu bestimmen, aber kann diese durch Substituieren der Koordinaten an allen Abfragepositionen θ0 und θF in ein Newton-Interpolationspolynom, ein Lagrange-Interpolationspolynom oder ein Spline-Interpolationspolynom abzuleiten.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis des sechsten Ausführungsbeispiels kann alternativ ausgelegt werden, um einen Durchschnitt der Werte des Einschaltdauerzyklus, die in jedem der Bereiche B11 bis B17 aufgefunden werden, als repräsentativen Wert zu bestimmen. Das minimiert die Fehler der Werte des Einschaltdauerzyklus in jedem der Winkelbereiche B11 bis B17, um einen Fehler beim Bestimmen des Winkelbereichs zu beseitigen, in dem die Ablagerungen 8 entfernt werden sollten.
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Der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis des sechsten Ausführungsbeispiels kann ebenso ausgelegt werden, um den repräsentativen Wert des Einschaltdauerzyklus in jedem der Winkelbereiche B11 bis B17 oder den Grenzwert unter Verwendung des Ventiltemperaturäquivalenzparameters zum Definieren des Ventilklappmusters zu korrigieren. Ferner kann der Ventilklappmusterdefinitionsschaltkreis ebenso arbeiten, um die repräsentativen Werte des Einschaltdauerzyklus erneut während des Ventilklappbetriebs des Schmetterlingsventils 3 zu bestimmen, um das Ventilklappmuster erneut zu definieren. Wenn bestimmt wird, dass die Menge der Ablagerungen 8, die durch den Ventilklappbetrieb entfernt werden, unzureichend ist, um die Stabilität der Bewegung des Schmetterlingsventils 3 sicherzustellen, kann der Mikrocomputer 10 den Ventilklappbetrieb unmittelbar erneut gemäß dem neu definierten Ventilklappmuster ausführen, bis die entfernte Menge der Ablagerungen 8 ein zulässige Niveau erreicht.
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Das Ventilsteuersystem 1, das in einem des dritten bis sechsten Ausführungsbeispiels beschrieben ist, kann ebenso zum Steuern eines Betriebs eines Abgaschokeventils oder eines Drosselventils des Automobilverbrennungsmotors verwendet werden.
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Anstelle des Werts des Einschaltdauerzyklus der Anweisung, die an das Ventilstellglied 4 abzugeben ist (insbesondere des Energiezufuhräquivalenzparameters) kann der Drehwiderstandsäquivalenzparameter aus einer Anweisung aufgefunden werden, die durch den Mikrocomputer 10 ausgestellt wird, die den Betrag der elektrischen Energie anzeigt, die zu dem Ventilstellglied 4 zugeführt wird, oder aus einer Anweisung, die eine Sollöffnungsposition des Schmetterlingsventils 3 anzeigt.
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Der Drehwiderstandsäquivalenzparameter, der eine Funktion des Widerstands ist, den das Schmetterlingsventil 3 erfährt, wenn es sich dreht, kann alternativ auf der Grundlage eines Betriebsverlaufs des Verbrennungsmotors auf die gleiche Weise bestimmt werden, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
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Das Ventilstellglied 4 in jedem des dritten bis sechsten Ausführungsbeispiels kann wie in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel durch ein Vakuumstellglied implementiert werden. In diesem Fall wird der Betrag des Vakuums (oder ein Vakuumdruck) oder ein vorausgewählter Paramter, der eine Funktion des Betrags des Vakuums ist, als Drehwiderstandsäquivalenzparameter entsprechend dem Widerstand verwendet, den das Schmetterlingsventil 3 erfährt, wenn es sich dreht. Alternativ kann das Ventilstellglied 4 durch ein Hydraulikstellglied implementiert werden. In diesem Fall wird die Menge des Öls (oder ein Hydraulikdruck) oder ein vorausgewählter Parameter, der eine Funktion der Menge des Öls ist, als Drehwiderstandsäquivalenzparameter verwendet.
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Während die vorliegende Erfindung bezüglich der bevorzugten Ausführungsbeispiele zum Vereinfachen des besseren Verständnisses offenbart wurde, ist offensichtlich, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen ausgeführt werden kann, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Daher soll die Erfindung so aufgefasst werden, dass sie alle möglichen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen zu den gezeigten Ausführungsbeispielen umfasst, die ohne Abweichen von dem Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden können, wie in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist.
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Somit ist die Fremdstoffentfernungsventilbetätigungssteuervorrichtung offenbart, die zum Steuern einer Fremdstoffentfernungsbetätigung eines Schmetterlingsventils ausgelegt ist, das durch ein Ventilstellglied gedreht werden soll, um eine Strömung eines Gases innerhalb eines Gasströmungspfads zu steuern. Die Vorrichtung arbeitet, um einen vorbestimmten Drehwiderstandsäquivalenzparameter, der äquivalent zu einem Widerstand ist, den das Schmetterlingsventil erfährt, wenn es mit dem Ventilstellglied innerhalb des Gasströmungspfads gedreht wird, zum Definieren eines Ventilklappmusters zu verwenden, indem das Schmetterlingsventil zum Entfernen von Fremdstoffen, die die Bewegung des Schmetterlingsventils stören, nur innerhalb eines erforderlichen Bereichs geklappt werden soll, um dadurch mechanische Geräusche zu minimieren, die sich aus dem Klappen des Schmetterlingsventils ergeben.
