DE102006035433B4

DE102006035433B4 - Motorsteuersystem und diesbezügliches Motorsteuerverfahren

Info

Publication number: DE102006035433B4
Application number: DE102006035433.8A
Authority: DE
Inventors: Shinji Yogo; Hideyuki Kusatsugu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2026-11-14
Also published as: JP2007132314A; JP4458023B2; DE102006035433A1

Abstract

Steuersystem für einen Verbrennungsmotor (10) mit einem Gasverbindungsdurchtritt, einem in dem Gasverbindungsdurchtritt (11, 17) angebrachten Ventilklappenelement (13, 18) und einem Stellglied (14, 19), das betriebsfähig ist, das Ventilklappenelement in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung zu drehen, um eine an dem Gasverbindungsdurchtritt anhaftende Ablagerung zu entfernen, gekennzeichnet durch:eine Erfassungseinrichtung (19a, 32) zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements (13, 18) bei Entfernung der Ablagerung; undeine Steuereinrichtung (20) zum Steuern des Ventilklappenelements (13, 18) in Abhängigkeit von der durch die Erfassungseinrichtung (19a) erfassten Drehgeschwindigkeit.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf Steuersysteme und Steuerverfahren zur Steuerung von Verbrennungsmotoren, und insbesondere auf ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, der einen Gasverbindungsdurchtritt aufweist, worin ein Ventilklappenelement enthalten ist, das geöffnet oder geschlossen wird, um eine Durchsatzrate eines Gases zu regulieren, das den Gasverbindungsdurchtritt passiert, und auf ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, um eine Durchsatzrate eines Gases zu regulieren, das einen Gasverbindungsdurchtritt passiert.
Stand der Technik
Bei dem zugehörigen Stand der Technik gab es zuvor Ansätze, Verbrennungsmotoren bereitzustellen, die Gasströmungssteuereinrichtungen beinhalten, wovon jede einen Gasverbindungsdurchtritt hat, worin ein Ventilklappenelement zum Regulieren der Durchsatzrate von durch den Gasverbindungsdurchtritt passierenden Gas enthalten ist. Als eine dieser Gasströmungssteuereinrichtungen ist eine Abgasrückführungsvorrichtung als Einrichtung zum Rückführen eines Teiles eines Abgases an ein Luftansaugsystem bekannt, wobei darauf abgezielt wird, Abgaseigenschaften zu verbessern. Bei solch einer Abgasrückführungsvorrichtung gab es Ansätze, eine Durchsatzrate eines Abgases zur Rückführung zu regulieren. Die Abgasrückführungsvorrichtung umfasst einen Verbindungsdurchtritt, der eine Flüssigkeitsverbindung zwischen einem Luftansaugdurchtritt und einem Abgasdurchtritt bereitstellt, und ein Reglerventil, das betriebsfähig ist, geöffnet oder geschlossen zu werden. Ein Steuern des Öffnungsgrades des Reglerventils ermöglicht, dass eine Strömungsdurchtrittsfläche des Verbindungsdurchtritts variiert wird, wodurch die Durchsatzrate eines rückzuführenden Abgases reguliert wird. In den vergangenen Jahren wurde zum Zweck des Erreichens einer verbesserten Steuerbarkeit bei einem kleinen Gasströmungsumfang während einer Steuerung der Durchsatzrate des rückzuführenden Abgases anstatt eines Reglerventils von Tellerbauart immer häufiger ein Reglerventil von Ventilklappen- bzw. Schmetterlingsventilbauart verwendet.
Jedoch beinhaltet Abgas, das durch den Verbindungsdurchtritt rückgeführt wird, Partikelmassen PM, unverbranntes Gas und Schmieröl oder dergleichen, und diese Materialien, die sich als Ablagerung an einer Wandungsoberfläche des Verbindungsdurchtritts ablagern, kühlen aus und verfestigen sich, wenn der interne Verbrennungsmotor abgestellt wird. Wenn solch ein Phänomen an der Wandungsoberfläche des Verbindungsdurchtritts, insbesondere an einem beweglichen Bereich des Ventilklappenelements auftritt, behindert die verfestigte Ablagerung die Drehung des Ventilklappenelements, und es wird bewirkt, dass das Ventilklappenelement aufgrund der verfestigten Ablagerung an der Wandungsoberfläche des Verbindungsdurchtritts hängen bleibt, wodurch es dem Ventilklappenelement unmöglich wird, sich zu drehen. Dies führt zu einem Sachverhalt mit einer Schwierigkeit zur Regulierung der Durchsatzrate des Rückführabgases.
Mit Hinblick darauf, solch einem Sachverhalt zu begegnen, schlägt die japanische Patentveröffentlichung JP 2003-314377 A ein Verfahren zum Abschaben von Ablagerung durch Drehen eines Ventilklappenelements zumindest einmal in einer vorgegebenen Vorwärts- und Rückwärtsrichtung im Bezug auf eine vollständig geschlossene Position des Ventilklappenelements, nachdem ein Verbrennungsmotor abgestellt wurde vor. Jedoch unterscheiden sich die Menge der Anhaftung, die Form der Ablagerung und die Bestandteile der Ablagerung in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors voneinander. Daher wird bei dem Ablagerungsabschabungsverfahren des diesbezüglichen Standes der Technik befürchtet, dass eine Schwierigkeit bei dem Drehen des Ventilklappenelements auftritt.
Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 100 17 546 A1 eine Brennkraftmaschine mit einer Drosselklappe, wobei ein Steuergerät vorgesehen ist, das zur Ermittlung eines Istwertes und eines Sollwertes für die Stellung der Drosselklappe und zur Erkennung eines Blockierens der Drosselklappe in Abhängigkeit von dem Istwert und dem Sollwert geeignet ist. Durch das Steuergerät kann der Sollwert für die Stellung der Drosselklappe nach einem Erkennen eines Blockierens der Drosselklappe hin- und hergeschaltet werden.
Ferner offenbart die Druckschrift DE 41 35 913 A1 eine Einrichtung zur Steuerung einer Verstelleinrichtung, wobei vor dem Start und/oder nach Abstellen der Antriebseinheit des Fahrzeugs die Verstelleinrichtung ausgehend von einer beliebigen Stellung für jede mögliche Bewegungsrichtung wenigstens einmal zumindest über den Großteil ihres maximal möglichen Bewegungsbereichs bewegt wird.
Die Druckschrift WO 1989-005906 A1 offenbart ein Verfahren zur Einstellung einer Betriebskenngröße einer Brennkraftmaschine, insbesondere der Leerlaufluft im Luftansaugrohr abhängig von Einflussgrößen wie Drehzahl, Temperatur und Lastzustand, mit einem elektromechanischen Stellglied, welches von einem elektrischen Steuergerät seine Ansteuersignale erhält. Wenn beim Verstellen des Stellgliedes ein erhöhter mechanischer Widerstand auftritt, insbesondere ein Verklemmen, wird das Stellglied zu einer periodisch rüttelnden Bewegung veranlasst, um den Widerstand zu überwinden.
Weiterhin beschreibt die Druckschrift DE 29 52 786 C3 Stellglieder für die Verstellung von Drosselklappen oder Einspritzpumpen, die aus einem mindestens zweipoligen, axial magnetisierten Permanentmagnetring mit einem ersten Eisenblechring als magnetischer Rückschluss, welche beide um die Figurenachse drehbar gelagert sind, und mindestens zwei eben gewickelten, sektorförmigen Spulen mit einem zweiten Eisenblechring als magnetischer Rückschluss, welche feststehen, bestehen.
Technische Aufgabe
Die Erfindung wurde mit Hinblick darauf ausgeführt, dem vorstehenden Sachverhalten zu begegnen, und hat als Aufgabe, ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, der einen Gasverbindungsdurchtritt aufweist, worin ein Ventilklappenelement enthalten ist, das geöffnet oder geschlossen wird, um eine Durchsatzrate eines durch den Gasverbindungsdurchtritt passierenden Gases zu Regulieren, und ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, um eine Durchsatzrate von durch den Gasverbindungsdurchtritt passierenden Gas zu Regulieren.
Technische Lösung
Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen, schafft ein Aspekt der Erfindung ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor mit einem Gasverbindungsdurchtritt, einem in dem Gasverbindungsdurchtritt enthaltenen Ventilklappenelement und einem Stellglied, das betriebsfähig ist, das Ventilklappenelement in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung zu drehen, um eine an dem Gasverbindungsdurchtritt anhaftende Ablagerung zu entfernen. Das Steuersystem umfasst eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements bei Entfernung der Ablagerung und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Ventilklappenelements in Abhängigkeit von der durch die Erfassungseinrichtung erfassten Drehgeschwindigkeit.
Wenn die Ablagerung an dem Gasverbindungsdurchtritt anhaftet, wird die Ablagerung abgekühlt und verfestigt, nachdem der interne Verbrennungsmotor abgestellt ist. In diesem Moment ist zu befürchten, dass das Ventilklappenelement aufgrund der verfestigten Ablagerung an einer Wandungsoberfläche des Gasverbindungsdurchtritts hängen bleibt, wobei die Drehung des Ventilklappenelements behindert wird. Nach gründlicher Forschung und Entwicklung durch die Erfinder wurde herausgefunden, dass sich das Ventilklappenelement während eines Betriebs zum Entfernen der Ablagerung bei Vorhandensein einer erhöhten Anhaftungsmenge der Ablagerung mit einer niedrigen Geschwindigkeit dreht. Daher ist das Steuersystem für den Verbrennungsmotor konfiguriert, eine Ablagerungsabschabungssteuerung in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements durchzuführen.
Gemäß der Erfindung wird bei Entfernung der Ablagerung die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements erhalten, und das Ventilklappenelement wird basierend auf der Drehgeschwindigkeit kontinuierlich in dem vorgegebenen Betriebsbereich gedreht. Das heißt, dass die Ablagerung in Abhängigkeit von der Menge anhaftender Ablagerung entfernt wird. Dies führt zu einem Vorteil einer Entfemenung der Ablagerung, die an der Wandungsoberfläche des Gasverbindungsdurchtritts an dem beweglichen Bereich des Ventilklappenelements anhaftet. Als eine Folge tritt keine Störung des Ventilklappenelements auf, indem es an der Wandungsoberfläche des Gasverbindungsdurchtritts hängen bleibt, oder tritt kein Problem auf, dass die Drehung des Ventilklappenelements behindert wird. Dadurch kann die Durchsatzrate eines Gases zuverlässig reguliert werden.
Bei dem vorstehend erwähnten Steuersystem kann die Steuereinrichtung betriebsfähig sein, eine Beurteilung darüber zu treffen, ob die durch die Erfassungseinrichtung erfasste Drehgeschwindigkeit eine zuvor bestimmte Referenzgeschwindigkeit übersteigt oder nicht, und das Ventilklappenelement kontinuierlich zu drehen, bis die Drehgeschwindigkeit die Referenzgeschwindigkeit übersteigt.
Weil es eine Korrelation zwischen der Anhaftungsmenge der Ablagerung und der Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements gibt, kann die Anhaftungsmenge der Ablagerung basierend auf der Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements geschätzt werden. Es wird in diesem Moment erwartet, dass wenn die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements abnimmt, die Anhaftungsmenge der Ablagerung steigt. Dadurch wird bei Entfernung der Ablagerung die Referenzgeschwindigkeit zuvor bestimmt, um zu ermöglichen, dass die Drehung des Ventilklappenelements die Referenzgeschwindigkeit übersteigt Dies ermöglicht, dass die Ablagerung aus dem Gasverbindungsdurchtritt in einer höchst zuverlässigen Weise entfernt wird.
Bei dem vorstehend erwähnten Steuersystem kann die Referenzgeschwindigkeit basierend auf einer Korrelation zwischen der Drehgeschwindigkeit und einer Anhaftungsmenge der Ablagerung in dem Gasverbindungsdurchtritt bestimmt werden, um einen Wert zu erhalten, der annähernd der Drehgeschwindigkeit entspricht, die selbst in einem Fall, dass die Ablagerung in dem Gasverbindungsdurchtritt verfestigt ist, eine Drehung des Ventilklappenelements nicht behindert.
Bei einem solchen Steuersystem kann aufgrund des Vorhandenseins der Korrelation zwischen der Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements und der Anhaftungsmenge der Ablagerung in dem Gasverbindungsdurchtritt die Referenzgeschwindigkeit basierend auf solch einer Korrelation bestimmt werden. Genauer gesagt wird die Drehgeschwindigkeit mit dem Wert, der annähernd der Drehgeschwindigkeit entspricht, die die Rotation der Ventilklappe selbst in dem Fall nicht behindert, dass die Ablagerung in dem Gasverbindungsdurchtritt verfestigt ist, als die Referenzgeschwindigkeit eingestellt. Dadurch wird es möglich, eine Einschränkung der Drehung des Ventilklappenelements aufgrund des Vorkommens der Ablagerung zu vermeiden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Steuersystem kann die Steuereinrichtung betriebsfähig sein, eine Zeitvariationsrate der durch die Erfassungseinrichtung erfassten Drehgeschwindigkeit zu berechnen und eine Bestimmung darüber zu treffen, ob die Zeitvariationsrate einen zuvor bestimmten Referenzwert übersteigt oder nicht, und das Ventilklappenelement kontinuierlich zu drehen, bis die Zeitvariationsrate unter den Referenzwert sinkt.
Bei Entfernung der Ablagerung nimmt die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements ab, wenn die Anhaftungsmenge der Ablagerung steigt. Wenn die Ablagerungsmenge aufgrund der Drehung des Ventilklappenelements abnimmt, nimmt die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements allmählich zu. Wenn die Menge der Ablagerung weniger wird, erreicht die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements eine im Wesentlichen unveränderte Geschwindigkeit. Daher ist es verständlich, dass die Menge der Ablagerung abnimmt wenn die Zeitvariationsrate der Drehgeschwindigkeit abnimmt. Darum wird der Referenzwert zuvor bestimmt und kann die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements bei Entfernung der Ablagerung beibehalten werden, bis die Zeitvariationsrate der Drehgeschwindigkeit unter den Referenzwert sinkt. Dies ermöglicht, dass die Ablagerung in einer höchst zuverlässigen Weise entfernt wird.
Bei dem vorstehend dargelegten Steuersystem kann der interne Verbrennungsmotor weiterhin ein mit einem Luftansaugrohr verbundenes Rohr und ein Abgasrohr umfassen, um es zuzulassen, dass Abgas nach Verbrennung an ein Luftansaugsystem rückgeführt wird, und kann das Ventilklappenelement in dem Rohr enthalten sein, um den Durchsatz von rückzuführendem Abgas zu steuern.
Abgas enthält nach Verbrennung PM (Partikelmassen), unverbranntes Treibstoffgas und Motoröl oder dergleichen, und diese sind dafür anfällig, an dem Verbindungsrohr und dem Ventilklappenelement als die Ablagerung anzuhaften. Daher kann bei Entfernung der Ablagerung das Ventilklappenelement kontinuierlich gedreht werden, bis die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements die Referenzgeschwindigkeit übersteigt Dies ermöglicht, dass die Ablagerung zuverlässig entfernt wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Steuersystem kann das Ventilklappenelement bei Abstellen des Verbrennungsmotors in einer vollständig geschlossenen Position angehalten werden. Weil das Ventilklappenelement einer solchen drucklos bzw. normal geschlossenen Bauart normalerweise an einer Position angehalten wird, die näher an dem oder in Kontakt mit dem Gasverbindungsdurchtritt ist, existiert eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Ventilklappenelement aufgrund des Vorhandenseins der Ablagerung an einer Wandungsoberfläche des Gasverbindungsdurchtritts anhaftet. Solch einem Sachverhalt kann bei Drehung des Ventilklappenelements begegnet werden, indem die Ablagerung aus dem Gasverbindungsdurchtritt entfernt wird. Indem dies gemacht wird, findet kein Ventilhängenbleiben in dem Gasverbindungsdurchtritt aufgrund der Ablagerung statt. Wenn dies zutrifft, wird der Betrieb ausgeführt, das Ventilklappenelement für eine Zeitperiode kontinuierlich zu drehen, bis die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements die Referenzgeschwindigkeit übersteigt, oder die Zeitvariationsrate der Drehgeschwindigkeit kleiner als der Referenzwert wird. Dies ermöglicht, dass die Ablagerung in einer höchst zuverlässigen Weise entfernt wird, was ermöglicht, das Ventilhängenbleiben zuverlässig zu vermeiden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einem Gasverbindungsdurchtritt, einem in dem Gasverbindungsdurchtritt enthaltenen Ventilklappenelement und einem Stellglied, der betriebsfähig ist, das Ventilklappenelement in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung zu drehen, um eine an dem Gasverbindungsdurchtritt anhaftende Ablagerung zu entfernen bereitgestellt. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch ein Erfassen einer Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements bei Entfernung der Ablagerung und ein Steuern des Ventilklappenelements in einem vorgegebenen Betriebsbereich in Abhängigkeit von der erfassten Drehgeschwindigkeit.
Bei dem Verfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird bei Entfernung der Ablagerung die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements erfasst und wird der Drehmodus des Ventilklappenelements in dem vorgegebenen Betriebsbereich in Abhängigkeit von der erfassten Drehgeschwindigkeit gesteuert. Das heißt, dass die Ablagerung bei Betrieb des Ventilklappenelements in dem vorgegebenen Betriebsbereich in Abhängigkeit von der Menge anhaftender Ablagerung entfernt wird. Dies führt zu einem Vorteil einer Entfernung der Ablagerung, die an der Wandungsoberfläche des Gasverbindungsdurchtritts an dem beweglichen Bereich der Ventilklappe anhaftet. Als Folge findet keine Störung des Ventilklappenelements statt, indem diese an der Wandungsoberfläche des Gasverbindungsdurchtritts stecken bleibt, und es tritt kein Problem auf, indem die Drehung des Ventilklappenelements behindert wird. Daher kann die Durchsatzrate des Gases zuverlässig reguliert werden.
Bei dem Verfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann das Steuern des Ventilklappenelements in dem vorgegebenen Betriebsbereich ein Treffen einer Bestimmung darüber, ob die erfasste Drehgeschwindigkeit eine zuvor bestimmte Referenzgeschwindigkeit übersteigt oder nicht, und ein kontinuierliches Drehen des Ventilklappenelements umfassen, bis die Drehgeschwindigkeit die Referenzgeschwindigkeit übersteigt.
Aufgrund des Vorhandenseins einer Korrelation zwischen der Anhaftungsmenge der Ablagerung und der Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements kann die Anhaftungsmenge der Ablagerung basierend auf der Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements geschätzt werden. In diesem Moment kann erwartet werden, dass die Anhaftungsmenge der Ablagerung zunimmt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements abnimmt. Daher wird bei Entfernung der Ablagerung die Referenzgeschwindigkeit zuvor bestimmt, und kann bei Erfassung der Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements das Ventilklappenelement in dem vorgegebenen Betriebsbereich gesteuert werden, bis die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements die Referenzgeschwindigkeit übersteigt. Dies ermöglicht, dass die Ablagerung aus dem Gasverbindungsdurchtritt in einer höchst zuverlässigen Weise entfernt wird.
Bei dem vorstehend genannten Verfahren kann die Referenzgeschwindigkeit basierend auf einer Korrelation zwischen der Drehgeschwindigkeit und einer Anhaftungsmenge der Ablagerung in dem Gasverbindungsdurchtritt bestimmt werden, um einen Wert zu erhalten, der annähernd der Drehgeschwindigkeit entspricht, die selbst in einem Fall, dass die Ablagerung an dem Gasverbindungsdurchtritt verfestigt ist, eine Drehung des Ventilklappenelements nicht behindert.
Bei solch einem Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors kann aufgrund des Vorhandenseins der Korrelation zwischen der Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements und der Anhaftungsmenge der Ablagerung in dem Gasverbindungsdurchtritt die Referenzgeschwindigkeit basierend auf solch einer Korrelation bestimmt werden. Genauer gesagt wird die Drehgeschwindigkeit mit dem Wert, der annähernd der Drehgeschwindigkeit entspricht, die die Rotation des Ventilklappenelements selbst in dem Fall nicht behindert, dass die Ablagerung in dem Gasverbindungsdurchtritt verfestigt ist, als die Referenzgeschwindigkeit eingestellt. Indem dies gemacht wird, wird ermöglicht, eine Einschränkung der Drehung des Ventilklappenelements aufgrund des Vorkommens der Ablagerung zu vermeiden.
Bei dem Verfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann eine Referenzgeschwindigkeit basierend auf einer Korrelation zwischen der Drehgeschwindigkeit bestimmt werden, bei der eine Drehung des Ventilklappenelements nicht behindert wird, selbst in dem Fall, dass die Ablagerung in dem Gasverbindungsdurchtritt verfestigt ist.
Genauer gesagt wird die Referenzgeschwindigkeit so eingestellt, die Drehgeschwindigkeit mit dem Wert zu umfassen, der annähernd der Drehgeschwindigkeit entspricht, bei der die Drehung des Ventilklappenelements nicht behindert wird, selbst in dem Fall, dass die Ablagerung in dem Gasverbindungsdurchtritt verfestigt ist. Indem dies gemacht wird, wird ermöglicht, dass eine Einschränkung der Drehung des Ventilklappenelements aufgrund des Vorkommens der Ablagerung verhindert wird.
Bei dem Verfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann das Steuern des Ventilklappenelements in dem vorgegebenen Betriebsbereich ein Berechnen einer Zeitvariationsrate der erfassten Drehgeschwindigkeit und ein Entscheiden darüber umfassen, ob die Zeitvariationsrate einen zuvor bestimmten Referenzwert übersteigt oder nicht, und das Ventilklappenelement kontinuierlich dreht, bis die Zeitvariationsrate unter den Referenzwert sinkt.
Bei Entfernung der Ablagerung nimmt die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements ab, wenn die Anhaftmenge der Ablagerung zunimmt. Wenn die Ablagerungsmenge aufgrund der Drehung des Ventilklappenelements abnimmt, nimmt die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements allmählich zu. Wenn die Menge der Ablagerung weniger wird, erreicht die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements eine im Wesentlichen unveränderte Geschwindigkeit. Es ist daher verständlich, dass die Menge der Ablagerung abnimmt, wenn die Zeitvariationsrate der Drehgeschwindigkeit abnimmt Daher wird der Referenzwert zuvor bestimmt, und kann die Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements bei Entfernung der Ablagerung beibehalten werden, bis die Zeitvariationsrate der Drehgeschwindigkeit unter den Referenzwert sinkt. Dies ermöglicht, dass die Ablagerung in einer höchst zuverlässigen Weise entfernt wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Figurenliste
In der anhängenden Zeichnung gilt:

1 ist ein Gesamtstrukturdiagramm, das einen Überblick über ein Motorsteuersystem eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Blockdiagramm einer ECU, die einen Teil des Motorsteuersystems darstellt, zum Durchführen eines Verfahrens zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung.
3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der an einem Gasverbindungsdurchtritt anhaften Ablagerungsmenge und einer Antriebsgeschwindigkeit eines EGR-Ventils darstellt.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen grundlegenden Ablauf von EGR-Ventilsteuervorgängen zeigt, die durch die in 1 gezeigten ECU auszuführen sind, um das Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors durchzuführen.
5 ist ein Zeitdiagramm, das einen vorgegebenes Betriebsbereich eines EGR-Ventils zum Entfernen einer Ablagerung von dem Gasverbindungsdurchtritt des Motors zeigt.
6A und 6B sind Ansichten, die zeigen, wie eine Ablagerung an einer Wandungsoberfläche des Gasverbindungsdurchtritts anhaftet, und wie eine Ablagerung entfernt wird.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Nun wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel zum Ausführen der Erfindung detailliert mit Bezug auf die anhängende Zeichnung beschrieben. Jedoch ist die Erfindung so ausgelegt, nicht auf solch ein im Folgenden beschriebenes Ausführungsbeispiel beschränkt zu sein, und ein technisches Konzept der Erfindung in Kombination mit anderen bekannten Technologien, die äquivalente Funktionen zu solchen bekannten Technologien haben, implementiert werden kann.
Nun wird ein Motorsteuersystem EC eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung detailliert mit Bezug auf die anhängende Zeichnung beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Motorsteuersystem mit Anwendung auf einen Dieselmotor beschrieben, der eine Funktion als Fahrzeugmotor hat. Bei diesem Motorsteuersystem dient eine elektronische Steuereinheit (die nachstehend als ECU bezeichnet wird) als eine Steuerzentrale zum Ausführen einer Ansaug-Luftdurchsatzratensteuerung und einer Treibstoffzufuhrsteuerung. Zunächst wird eine Gesamtstruktur des Motorsteuersystems EC beschrieben.
Wie in 1 gezeigt hat ein Motor 10, auf den das Motorsteuersystem EC angewendet wird, einen Ansaugstutzen, der durch eine (nicht gezeigte) Ansaugrohrieitung mit jedem der (nicht gezeigten) Motorzylinder verbunden ist, und einen Auslasskanal, der an jedem der Motorzylinder bereitgestellt ist und durch einen (nicht gezeigten) Auslasskanal mit einem Abgasrohr 16 verbunden ist. Der Ansaugstutzen ist mit einem Ansaugrohr 11 verbunden, das ein oberstes Strömungsende hat, an dem ein Luftfilter 12 angebracht ist Ein Drosselventil 13 ist in dem Ansaugrohr 11 in einem dem Luftfilter 12 nachgeordneten Bereich angebracht Das Drosselventil 13 umfasst ein Ventilklappen- bzw. Schmetterlingsventilelement und eine Drosselwelle, die mit einem Drosselstellglied 14, der einen DC-Motor und eine (nicht gezeigte) Untersetzungseinheit umfasst, verbunden ist und durch diesen betrieben wird, um eine Drosselöffnung zu steuern.
An dem Motor 10 ist eine Treibstoffeinspritzeinheit 15 enthalten, aus der Treibstoff in die (nicht gezeigten) Motorzylinder eingespritzt wird. In die entsprechenden Motorzylinder eingespritzter Treibstoff wird mit Ansaugluft gemischt, die durch das als Gasverbindungsdurchtritt dienende Ansaugrohr 11 gesaugt wird, um ein Luft-/Treibstoffgemisch zu bilden, das verbrannt wird, um dem Motor 10 zu ermöglichen, eine Leistungsabgabe zum Antreiben eines Fahrzeugs zu erzeugen, wobei aus der Verbrennung resultierendes Abgas durch das Abgasrohr 16 in die Atmosphäre abgegeben wird.
Weiterhin umfasst der Motor 10 ein Abgasrückführungssystem (EGR-System) 25 zum Rückführen eines Teiles von Abgas an ein Luftansaugsystem als EGR-Gas. Genauer gesagt umfasst das Abgasrückführungssystem 25 ein EGR-Rohr 17, das einen Einlass, der mit dem Abgasrohr 16 verbunden ist, einen Auslass 17b, der an einer dem Drosselventil 13 nachgeordneten Position mit dem Ansaugrohr 11 verbunden ist, und ein EGR-Ventil 18, das aus einem Ventilklappen- bzw. Schmetterlingsventilelement besteht, das in dem EGR-Rohr 17 an einer mittleren Position davon angebracht ist. Das EGR-Ventil 18 hat eine Drehwelle 18a, die mit einem EGR-Ventilstellglied 19, der einen DC-Motor und eine Untersetzungseinheit (die beide nicht gezeigt sind) umfasst, verbunden ist und durch diesen betrieben wird, um eine Ventilöffnung zu steuern. In dem EGR-Ventilstellglied 19 ist ein EGR-Ventilöffnungssensor 19a eingebaut, der mit der Drehwelle 18a verknüpft ist, um den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18 zu erfassen.
An der Drehwelle 18a des EGR-Ventils 18 ist eine (nicht gezeigte) Feder eingebaut, um dem EGR-Ventil 18 zu ermöglichen, als ein drucklos bzw. normal geschlossenes Ventil zu dienen, das bei Fehlen einer durch den EGR-Stellglied 19 durchgeführten Bremssteuerung an einer vollständig geschlossenen Position zum Halt kommt Des Weiteren besitzt das EGR-Ventil 18 einen Aufbau, der die Funktion hat, die vollständig geschlossene Position zu durchlaufen, und der in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung mit Bezug auf die vollständig geschlossene Position drehbar ist.
Weiterhin enthält das Motorsteuersystem EC einen Motordrehzahlsensor 21, der betriebsfähig ist, eine Drehgeschwindigkeit des Motors 10 zu erfassen, einen Gaspedalöffnungssensor 22, der die Funktion hat, eine Gaspedalverlagerung (Gaspedalöffnung) zu erfassen, die durch einen Fahrzeugführer hervorgerufen wird, und einen Zündschalter (der nachfolgend als IG-Schalter bezeichnet wird) 23, der betriebsfähig ist, Anlass- und Abstellbefehle für den Motor 10, die durch den Fahrzeugführer gesteuert werden, zu erfassen, wobei alle mit der ECU 20 verbunden sind, um sie mit Erfassungssignalen zu versorgen, die Motorparameter darstellen.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die ECU 20 einen Mikrocomputer 30, der eine CPU 32, die mit dem EGR-Ventilöffnungssensor 19a, dem Motordrehzahlsensor 21, dem Gaspedalöffnungssensor 22 und dem IG-Schalter 23 verbunden ist, um die Erfassungssignale von diesen als Motorparameter zu erfassen, einen ROM („read only memory“) 34 und einen RAM („random access memory“) 36 umfasst Die ECU 20 umfasst ebenfalls eine Ansaug-Luftdurchsatzsteuerung 38, die auf eine Luftdurchsatzsteuersignalausgabe von der CPU 32 zum Steuern des Drosselstellglieds 14 zum Öffnen des Drosselventils 13 mit einem geeigneten Öffnungsgrad in Abhängigkeit von den Motorparametern reagiert, um den Motor 10 während des Betriebes des Motors 10 mit Ansaugluft mit einer optimalen Durchsatzrate zu versorgen. Weiterhin umfasst die ECU 20 eine Treibstoffzufuhrsteuerung 40, die auf eine Treibstoffzufuhrsteuersignalausgabe von der CPU 32 in Abhängigkeit von den Motorparametern zum Steuern der Treibstoffeinspritzeinheit 15 reagiert, um den Motor 10 in Abhängigkeit von den Motorparametern mit einer optimalen Versorgungsrate mit Treibstoff zu versorgen. Zusätzlich umfasst die ECU 20 eine Ventilsollöffnungssteuerung 42, die auf eine Ventilsollöffnungssteuersignalausgabe der CPU 32 in Abhängigkeit von den Motorparametern zum Betreiben des EGR-VentilStellglieds 19 mit einem von den Motorparametern abhängigen Sollöffnungsgrad reagiert. Außerdem umfasst die ECU 20 eine Ablagerungsabschabungssteuerung 44, die auf eine Abschabungssteuersignalausgabe von der CPU 32 in Erwiderung auf die Motorparameter zum Betreiben des EGR-Ventilstellglieds 19 reagiert, um so das EGR-Ventilstellglied 19 in einem vorgegebenen Betriebsbereich, das nachfolgend detailliert beschrieben wird, zu drehen. Bei Betrieb des EGR-Ventils 18 in dem vorgegebenen Betriebsbereich wird eine Ablagerung von einer inneren peripheren Wandung des EGR-Rohrs 17 in beweglichen Bereichen des EGR-Ventils 18 in Abhängigkeit von den Motorparametern in einer höchst zuverlässigen Weise abgeschabt, wie nachstehend detailliert beschrieben wird.
Genauer gesagt führt die ECU 20 eine EGR-Steuerung mit Hilfe der Ventilsollöffnungssteuerung 42 aus, die das EGR-Ventilstellglied 19 zum Regulieren des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 18 in solch einer Weise steuert, die Durchsatzrate (die nachstehend als EGR-Menge bezeichnet wird) des über das EGR-Rohr 17 zu dem Luftansaugsystem rückzuführenden EGR-Gases zu steuern. Insbesondere speichert der ROM 34 zuvor ein Steuerkennfeld bezüglich einer optimalen EGR-Menge basierend auf den Motorparametern, wie etwa der Motordrehzahl und der Motorlast, auf das in der CPU 32 Bezug genommen wird, um ein Signal einer optimalen EGR-Menge 42 in Abhängigkeit von Eingangssignalen, die die Motordrehzahl und die Motorlast darstellen, die von dem Motordrehzahlsensor 21 und dem Motorlastsensor 24 geliefert werden, an die Ventilsollöffnungssteuerung auszugeben. Die Ventilsollöffnungssteuerung 42 reagiert auf das Signal einer optimalen EGR-Menge, um eine Sollöffnung des EGR-Ventils 18, das durch das EGR-Ventilstellglied 19 zu betreiben ist, zu bestimmen. Auf diese Weise steuert das EGR-Ventilstellglied 19 die Drehwelle 18a in Abhängigkeit von den Motorparametern, um das EGR-Ventil 18 mit einem Sollöffnungsgrad zu öffnen.
Zusätzlich führt die ECU 20 eine Ablagerungsabschabungssteuerung mit Hilfe der Ablagerungsabschabungssteuerung 44 durch, die das EGR-Ventilstellglied 19 zum Drehen des EGR-Ventils 18 in dem vorge gebenen Betriebsbereich steuert, um eine Ablagerung von einer inneren peripheren Wandung des EGR-Rohrs 17 an einem beweglichen Bereich des EGR-Ventils 18 zu entfernen. Durch das EGR-Rohr 17 strömendes EGR-Gas enthält PM (Partikelmassen), unverbranntes Treibstoffgas und Schmiere des Motoröls oder dergleichen. Wenn sich diese Verunreinigungen an dem EGR-Rohr 17 und dem EGR-Ventil 18 ablagern, verhindert die Ablagerung eine gleichmäßige Drehung der Drehwelle 18a des EGR-Ventils 18, speziell während eines Neustarts des Motors 10. Um solch einem Sachverhalt zu begegnen, gibt die CPU 32 in Erwiderung auf ein Zündschaltersignal aus, das von dem IG-Schaltersensor 23 geliefert wird und ein Abstellen des Motors 20 darstellt, ein Steuersignal an die Ablagerungsabschabungssteuerung 44 aus. Wenn dies der Fall ist, reagiert die Ablagerungsabschabungssteuerung 44 auf die Befehlssignalausgabe von der CPU 32 zum Ausgeben eines EGR-Ventilansteuersignals an das EGR-Ventilstellglied 19, der wiederum die Drehwelle 18a in dem vorgegebenen Betriebsbereich betreibt, so dass sich das EGR-Ventil 18 in einem vorgegebenen Zeitintervall während des Durchlaufens der vollständig geschlossenen Position in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung dreht, um die Ablagerung von der inneren Wandung des EGR-Rohrs 17 abzuschaben. Zu diesem Zeitpunkt kann das EGR-Ventil 18 die Ablagerung von einer Oberfläche des EGR-Ventils 18 und der inneren peripheren Wandung des EGR-Rohrs 17 an einem Bereich entfernen, der nahe dem beweglichen Bereich des EGR-Ventils 18 ist.
3 ist eine Ansicht, die einen Graphen A.zeigt, der auf die Beziehung zwischen der Ablagerungsmenge, die an einer Wandungsoberfläche des EGR-Rohrs 17 an einem Bereich der Umgebung des EGR-Ventils 18 anhaftet, und einer Antriebsgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 während seiner Ablagerungsabschabungssteuerung hinweist. In 3 bezeichnet „a“ eine Referenzgeschwindigkeit Ebenso bezieht sich der Ausdruck „Antriebsgeschwindigkeit“ auf eine Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18, wenn die vollständig geschlossene Position durchlaufen wird. Die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 wird durch die CPU 32 basierend auf einer Zeitvariation bezüglich des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 18 berechnet, der durch ein von dem EGR-Ventilöffnungssensor 19a gelieferten Erfassungssignal dargestellt wird. In einem Fall, dass die Anhaftungsmenge einer Ablagerung klein ist, dreht sich das EGR-Ventil 18 mit einer annähernd unveränderten Antriebsgeschwindigkeit. Wenn im Gegensatz dazu die Anhaftungsmenge einer Ablagerung einen vorgegebenen Wert übersteigt, nimmt die Antriebsgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 ab. Daher speichert der ROM 34 das Mikrocomputers 13 ein Steuerkennfeld, das eine Referenzgeschwindigkeit α beinhaltet, die eine vorgegebene Geschwindigkeit darstellt, bei welcher keine Drehung des EGR-Ventils 18 behindert wird, auch wenn sich die Ablagerung an der Wandungsoberfläche des EGR-Rohrs 17 an dem Bereich nahe des EGR-Ventils 18 verfestigt.
Während des Betriebs führt die CPU 32 einen Vergleich zwischen der berechneten Drehgeschwindigkeit bezüglich der Antriebsgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 und der in dem ROM 34 gespeicherten Referenzgeschwindigkeit α zum Unterscheiden durch, ob die Anhaftungsmenge einer Ablagerung die Referenzgeschwindigkeit α übersteigt. Wenn die berechnete Drehgeschwindigkeit als kleiner als die Referenzgeschwindigkeit α festgestellt wird, gibt die CPU 32 anschließend ein Befehlssignal an die Ablagerungsabschabungssteuerung 44 aus, um dem EGR-Ventilstellglied 19 zu ermöglichen, das EGR-Ventil 18, wie nachstehend beschrieben wird, in dem vorgegebenen Betriebsbereich kontinuierlich in der Vorwärts- und in der Rückwärtsrichtung zu drehen, bis die Drehgeschwindigkeit bezüglich des EGR-Ventils 18 die Referenzgeschwindigkeit α übersteigt. Wenn die Ablagerung von der Wandungsoberfläche des EGR-Rohrs 17 aufgrund einer durch die ECU 20 gesteuerten Drehung des EGR-Ventils 18 in dem vorgegeben Drehbereich entfernt wird und die berechnete Drehgeschwindigkeit kleiner als die Referenzgeschwindigkeit α wird, veranlasst die CPU 32 im Gegensatz dazu die Ablagerungsabschabungssteuerung 44 außer Betrieb zu setzen, um das EGR-Ventilstellglied 19 außer Stande zu setzen, die Drehung des EGR-Ventils 18 anzuhalten. Wenn dies zutrifft, wird das EGR-Ventil 18, wie zuvor erwähnt, an der vollständig geschlossenen Position angehalten.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen grundlegenden Ablauf eines Betriebes der CPU 32 zum Ausführen von sowohl der EGR-Ventilantriebssteuerung als auch der Ablagerungsabschabungssteuerung zeigt. Während eines normalen Betriebs des Motors 10 ermöglicht die ECU 20 der CPU 21, eine EGR-Ventilantriebssteuerung zum Aktivieren der Ventilsollöffnungssteuerung 42 auszuführen, um den EGR-VentilStellglied 19 so zu betreiben, dass der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18 auf die Sollöffnung hin reguliert wird, um dem Abgas zu ermöglichen, an das Luftansaugsystem rückgeführt zu werden. Demgegenüber antwortet die ECU 20, wenn der Motor 10 abgestellt wird auf die Erfassungssignalausgabe von dem IG-Schalter 23. Bei Empfang dieses Erfassungssignals, das ein Abstellen des Motors 10 darstellt, gibt die CPU 32 einen Befehl an die Ablagerungsabschabungssteuerung 44 aus, um eine Ablagerungsabschabungssteuerung auszuführen, um zu veranlassen, dass die EGR-Ventilsteuerung 19 in Betrieb gesetzt wird, um das EGR-Ventil 18 zum Abschaben der Ablagerung von dem EGR-Ventil 18 und der inneren peripheren Wandung des EGR-Rohrs 17 in der effizientesten Weise während des Abstellens des Motors 10 anzutreiben. Die ECU 20 führt eine solche Ablagerungsabschabungssteuerung jeweils für einen vorgegebenen Zyklus aus.
Als Erstes trifft die CPU 32 in Schritt S101 eine Bestimmung darüber, ob der Motor 10 in Erwiderung auf das Erfassungssignal von dem IG-Schaltersensor 23 abgestellt wird oder nicht Wenn der IG-Schaltersensor 23 nicht ausgeschaltet wird, bestimmt die CPU 32, dass der Motor 10 in Betrieb ist, und der Vorgang fährt mit Schritt S102 fort, wo die CPU 32 ein Ausgangssignal an die Ventilsollöffnungssteuerung 42 ausgibt, das von den Motorparametern abhängt, wie etwa der Motordrehzahl, die durch den Motordrehzahlsensor 21 erfasst wird, und der Motorlast, die durch den Motorlastsensor 24 erfasst wird. Die Ventilsollöffnungssteuerung 42 reagiert auf das Ausgangssignal von der CPU 32 und steuert das EGR-Ventilstellglied 19, um das EGR-Ventil 18 auf eine gezielte Ventilöffnung zu betätigen, so dass das Abgas mit einer optimalen Rate, die von den vorstehend erwähnten Motorparametern abhängt, an das Luftansaugsystem rückgeführt wird. Wenn der IG-Schaltersensor 22 ausgeschaltet wird, bestimmt die CPU 32 demgegenüber, dass der Motor 10 abgestellt ist, und der Vorgang fährt mit Schritt S103 fort.
In Schritt S103 liefert die CPU 32 ein Befehlssignal an die Ablagerungsabschabungssteuerung 44. Die Ablagerungsabschabungssteuerung 44 reagiert auf das Befehlssignal von der CPU 32 und betätigt das EGR-Ventil 18 in dem vorgegebenen Betriebsbereich so, dass eine Kante des EGR-Ventils 18 die vollständig geschlossene Position für eine vorgegebene Anzahl von Malen in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung durchläuft.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ablagerungsabschabungssteuerung 44 eingerichtet zu veranlassen, dass das EGR-Ventilstellglied 19 betriebsfähig ist, das EGR-Ventil 18 in dem vorgegebenen Betriebsbereich zu drehen, das heißt, das EGR-Ventil 18 bei einem Öffnungsgrad von +15 Grad in einer Vorwärtsrichtung und -15 Grad in einer Rückwärtsrichtung bezüglich der vollständig geschlossenen Position zu drehen. Ebenso kann dieser Öffnungsgrad ausreichend sein, um einen Winkelbereich zu haben, in dem das EGR-Ventil 18 dazu fähig ist, die Ablagerung aus den beweglichen Bereichen des EGR-Ventils 18 abzuschaben. Es wird anerkannt werden, dass kein Bedarf aufkommt, das EGR-Ventil 18 mit denselben Winkeln in der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung zu drehen, und dass kein Bedarf aufkommt, das EGR-Ventil 18 in einem Satz von Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen zu drehen.
Im nachfolgenden Schritt S104 wird die CPU 32 mit einem Signal bezüglich des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 18 von dem EGR-Ventilöffnungssensor 19a versorgt. Bei Empfang dieses Signals berechnet die CPU 32 die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18, wie vorstehend dargelegt, um eine berechnete Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 bereitzustellen. In nachfolgendem Schritt S105 führt die CPU 32 einen Vergleich zwischen der Drehgeschwindigkeit bezüglich des EGR-Ventils 18 und der in dem ROM 34 gespeicherten Referenzgeschwindigkeit α durch. Wenn die CPU 32 bestimmt, dass die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 die Referenzgeschwindigkeit α übersteigt, beendet die CPU 32 die gegenwärtige Ablagerungsabschabungssteuerung. Wenn im Gegensatz dazu die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 als kleiner als die Referenzgeschwindigkeit α festgestellt wird, ermöglicht die CPU 32, dass der Vorgang mit Schritt S103 fortfährt, um eine Ablagerungsabschabungssteuerung kontinuierlich auszuführen, bis die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 die Referenzgeschwindigkeit α übersteigt.
5 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der ECU 20 bezüglich einer normalen EGR-Steuerung und einer Ablagerungsabschabungssteuerung zeigt, die von den Betriebszuständen des Motors 10 abhängt. In 5 bezeichnet FC, dass das EGR-Ventil 18 in einer vollständig geschlossenen Position verbleibt IGS bezeichnet eine Wellenform einer S ignalausgabe von dem IG-Schalter 23 (siehe 2). Des Weiteren bezeichnet NC eine Zeitperiode vor dem Zeitpunkt T1, in der der IG-Schalter 23 eingeschaltet bleibt und die CPU 32 eine normale EGR-Steuerung ausführt. Ebenso bezeichnet DC eine weitere Zeitperiode zwischen den Zeitpunkten T1 und T2, in der die CPU eine Ablagerungsabschabungssteuerung ausführt. Weiterhin bezeichnet VA einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18.
Wenn der IG-Schalter 23 zum Zeitpunkt T1 ausgeschaltet wird, befiehlt die ECU 20 der Ablagerungsabschabungssteuerung 44, eine Ablagerungsabschabungssteuerung zu initiieren. Zu diesem Zeitpunkt steuert die Ablagerungsabschabungssteuerung 44 das EGR-Ventilstellglied 19, um das EGR-Ventil 18 in dem vorgegebenen Betriebsbereich zu drehen, das heißt, bei einem Öffnungsgrad von +15 Grad in einer Vorwärtsrichtung und -15 Grad in einer Rückwärtsrichtung bezüglich einer vollständig geschlossenen Position FC.
Während Drehbewegungen des EGR-Ventils 18 gibt der EGR-Ventilöffnungssensor 19a ein Ausgangssignal an die ECU 20 aus, das einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18 darstellt. Nach Empfang eines solchen Ausgangssignals berechnet die CPU 32 die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils in einer wie vorstehend beschriebenen Weise, um eine berechnete Drehgeschwindigkeit bezüglich des EGR-Ventils 18 für einen Vergleich mit der Referenzgeschwindigkeit α bereitzustellen. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 kleiner als die in dem ROM 34 gespeicherte Referenzgeschwindigkeit α ist, befähigt die CPU 32 kontinuierlich die Ablagerungsabschabungssteuerung 44, so dass das EGR-Ventilstellglied 19 die Drehungen des EGR-Ventils 18 in einem zuvor genannten vorgegebenen Betriebsbereich in der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung festsetzt. Zum Zeitpunkt T2, wenn festgestellt wird, dass die Drehgeschwindigkeit bezüglich des EGR-Ventils 18, die die in dem ROM 34 gespeicherte Referenzgeschwindigkeit α übersteigt, deaktiviert die CPU 32 die Ablagerungsabschabungssteuerung 44, um das EGR-Ventilstellglied 19 außer Betrieb zu setzen, um weitere Drehungen des EGR-Ventils 18 anzuhalten, um diesem zu ermöglichen, an der vollständig geschlossenen Position anzuhalten.
6A und 6B zeigen Anhaftezustände der in dem EGR-Rohr 17 verbleibenden Ablagerung bevor und nachdem ein Ablagerungsabschabungsvorgang ausgeführt wird. In 6A und 6B bezeichnet FC die vollständig geschlossene Position des EGR-Ventils 18 und bezeichnet FO eine vollständig geöffnete Position des EGR-Ventils 18. In 6A bezeichnet X eine Ablagerung mit einem relativ großen Volumen, das in einem beweglichen Bereich R einer inneren peripheren Wandung 17a des EGR-Rohrs 17 verblieben ist, bevor ein Ablagerungsabschabungsvorgang ausgeführt wird. Wenn die Ablagerung mit dem großen Volumen in dem beweglichen Bereich R an der inneren peripheren Wandung 17a des EGR-Rohrs 17 verbleibt, dreht sich die Drehwelle 18a, und demzufolge das EGR-Ventil 18, mit einer Drehgeschwindigkeit, die kleiner ist als die Referenzgeschwindigkeit α. In einem solchen Zustand dreht das EGR-Ventilstellglied 19 den EGR-VentilStellglied 19 kontinuierlich in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtungen, wie es mit 18A, 18B wie in 6B gezeigt angedeutet ist, so dass die Ablagerung von dem beweglichen Bereich R an der inneren peripheren Wandung 17a des EGR-Rohrs 17 kontinuierlich abgeschabt wird. Wenn die Menge der Ablagerung zu einem wie in 6B gezeigten Volumen abnimmt, wie durch Y angegeben, steigt die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 aufgrund des durch die Ablagerung Y verursachten Widerstands, und wird größer als die Referenzgeschwindigkeit α. In einem solchen Zustand befähigt die CPU 32 der ECU 20 die Ablagerungsabschabungssteuerung 44, das EGR-Ventilstellglied 19 außer Betrieb zu setzen, um die weiteren Drehungen des EGR-Ventils 18 anzuhalten.
Das Motorsteuersystem EC des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat verschiedene nachstehend beschriebene Vorteile.
Bei dem Motorsteuersystem EC des vorliegenden Ausführungsbeispiels reagiert die CPU 32 der ECU 20 auf das Signal, das den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18 darstellt, das von dem EGR-Ventilöffnungssensor 19a nach Erhalt des Motorabstellsignals geliefert wird, das von dem IG-Schalter 23 geliefert wird. Anschließend ist die CPU 32 betriebsfähig, die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 basierend auf dem Öffnungsgrad von diesem zu berechnen. Daher ist die CPU 32 der ECU 20 dazu fähig, die Ablagerungsabschabungssteuerung 44 so zu steuern, das EGR-Ventilstellglied 19 in Betrieb zu setzten, das EGR-Ventil 18 in dem vorgegebenen Betriebsbereich zu drehen, so dass die Ablagerung in einer höchst zuverlässigen Weise entfernt wird.
Hierbei wird die in dem ROM 34 zu speichernde (siehe 2) Referenzgeschwindigkeit α auf einen Wert eingestellt, der die Drehung des EGR-Ventils 18 nicht behindert, selbst wenn die Ablagerung in dem beweglichen Bereich verfestigt ist. Ebenso ist das in dem ROM 34 gespeicherte Steuerprogramm eingestellt, der CPU 32 zu ermöglichen, der Ablagerungsabschabungssteuerung 44 kontinuierlich zu befehlen, den EGR-VentilStellglied 19 kontinuierlich, betriebsbereit zu sein, das EGR-Ventil 18 kontinuierlich in dem vorgegebenen Betriebsbereich zu drehen, bis die berechnete Drehgeschwindigkeit die Referenzgeschwindigkeit α übersteigt. Dies ermöglicht dem EGR-Ventil 18, die Ablagerung von dem beweglichen Bereich in dem EGR-Rückführventil 17 in einer höchst zuverlässigen Weise abzuschaben und zu beseitigen.
Bei einer solchen durch die ECU 20 ausgeführten Ablagerungsabschabungssteuerung ermöglicht das Motorsteuersystem EC des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das Auftreten eines abnormalen Stecken- bzw. Hängenbleibens des EGR-Ventils 18 an der Wandungsoberfläche des EGR-Rohrs 17 zu vermeiden, während eine Störung bzw. Fehlfunktion des EGR-Ventils 18 verhindert wird. Mit anderen Worten kann während eines normalen Betriebs des Motors das EGR-Ventil zuverlässig auf einem Sollöffnungsgrad betrieben werden, um eine EGR-Steuerung zu erreichen, Abgas an das Ansaugsystem des Motors mit einer optimalen Durchsatzrate rückzuführen.
Ebenso ist das Motorsteuersystem nicht auf das des vorstehend beschriebene vorliegende Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann mit verschiedenen Modifikationen in einer nachstehend beschriebenen Weise verändert werden.
Während das Motorsteuersystem EC des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorstehend mit Bezug auf einen beispielhaften Fall beschrieben wurde, bei dem die Referenzgeschwindigkeit α zuvor auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, so dass während einer Ablagerungsabschabungssteuerung die CPU 32 damit fortfährt, der Ablagerungsabschabungssteuerung 44 zu befehlen, betriebsfähig zu sein, den EGR-VentilStellglied 19 zu aktivieren, um das EGR-Ventil 18 in dem vorgegebenen Betriebsbereich kontinuierlich zu drehen, bis die Antriebsgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 die Referenzgeschwindigkeit α erreicht, kann das Motorsteuersystem EC modifizierte Formen (1) und (2), wie nachstehend erläutert, einnehmen.
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
(1) Erste modifizierte Form: Bei dieser modifizierten Form wird die Aufmerksamkeit auf eine Zeitvariationsrate der Antriebsgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 gerichtet Bei Entfernung der Ablagerung von dem EGR-Rohr 17 an beweglichen Bereichen des EGR-Ventils 18 dreht sich, wenn die Ablagerungsmenge zunimmt, das EGR-Ventil 18 mit einer langsamen Geschwindigkeit Wenn sich das EGR-Ventil 18 bei Abschaben der Ablagerung dreht und die Ablagerungsmenge abnimmt, dreht sich das EGR-Ventil 18 mit zunehmender Geschwindigkeit in Abhängigkeit von einer Abnahme der Anhaftungsmenge der Ablagerung um den beweglichen Bereich des EGR-Ventils 18 herum. Wenn die Anhaftungsmenge der Ablagerung relativ klein wird, wird die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 bei einer im Wesentlichen unveränderten Geschwindigkeit stabilisiert. Daher kann eine Bestimmung getroffen werden, dass die Anhaftungsmenge der Ablagerung auf einem kleinen Wert liegt, wenn die Zeitvariationsrate der Drehgeschwindigkeit im Bereich eines kleinen Wertes liegt. Daher kann zuvor ein Referenzwert β bestimmt werden, dass dieser auf einem festgelegten Wert liegt, so dass die ECU 20 kontinuierlich eine Ablagerungsabschabungssteuerung durchführen kann, bis die Zeitvariationsrate der Drehzahl unter den Referenzwert β abfällt
Genauer gesagt ist die CPU (siehe 2) eingerichtet, so dass nach dem Vorgang in Schritt S104, der in 4 gezeigt ist, der Vorgang ausgeführt wird, eine Differenz zwischen einem vorliegenden Wert und einem vorhergehenden Wert hinsichtlich der Antriebsgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 zu berechnen. Anschließend führt die CPU 32 anstatt des Unterscheidungsvorgangs in Schritt S105 in 4 den Vorgang aus, eine Bestimmung darüber zu treffen, ob die berechnete Differenz der Drehgeschwindigkeiten unter dem Referenzwert β liegt oder nicht Wenn die Geschwindigkeitsdifferenz kleiner als der Referenzwert β ist, beendet die CPU 32 den vorliegenden Vorgang. Im Gegensatz dazu, wenn die Geschwindigkeitsdifferenz den Referenzwert β übersteigt, ermöglicht die CPU 32 den Vorgang, der in Schritt S103 in 4 auszuführen ist, wobei die Ablagerungsabschabungssteuerung 44 damit fortfährt, den EGR-VentilStellglied 19 zu aktivieren, um mit dem Ablagerungsabschabungsvorgang fortzufahren. Mit dem vorstehend Genannten kann die ECU 20 die an der inneren peripheren Wandung des EGR-Rohrs 17 in dem beweglichen Bereich des EGR-Ventils 18 anhaftende Ablagerung zuverlässig entfernen.
(2) Zweite modifizierte Form: Bei dieser modifizierten Form wird die Aufmerksamkeit auf die Antriebsgeschwindigkeit gerichtet, die während eines Betriebs des EGR-Ventils 18 bei der ersten Drehung zum Durchführen einer Ablagerungsabschabungssteuerung erfasst wird. Es existiert eine Korrelation zwischen der Drehgeschwindigkeit und der Anhaftungsmenge der Ablagerung. Daher kann die Anhaftungsmenge der Ablagerung basierend auf der Drehgeschwindigkeit geschätzt werden, was ermöglicht, dass eine Bestimmung über die ungefähre Anzahl von Drehungen des EGR-Ventils 18 zum Vollenden der Abschabung der Ablagerung getroffen werden kann.
Genauer gesagt ist die CPU 32 (siehe 2) eingerichtet, eine Ablagerungsabschabungssteuerung durch die Ablagerungsabschabungssteuerung 44 auszuführen, so dass anstatt des Vorgangs in Schritt S105, der in 4 gezeigt ist, der Vorgang ausgeführt wird, ein Implementierungszeitintervall für eine auszuführende Ablagerungsabschabungssteuerung zu erhalten. Dieses Implementierungszeitintervall wird zuvor in dem ROM 34 des in 2 gezeigten Mikrocomputers 30 als ein Zeitintervall gespeichert, das zum Entfernen der Ablagerung für die Anhaftungsmenge der Ablagerung benötigt wird, die basierend auf der Antriebsgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 geschätzt wird. Anschließend, während des unter Verwendung eines Zeitgebers bzw. Timers oder dergleichen berechneten Implementierungszeitintervalls, ermöglicht die CPU 32 der Ablagerungsabschabungssteuerung 44, damit fortzufahren, den EGR-VentilStellglied 19 zu aktivieren, um mit dem Ablagerungsabschabungsvorgang fortzufahren. Mit dem Vorstehenden kann die ECU 20 die an der inneren peripheren Wandung des EGR-Rohrs 17 an dem beweglichen Bereich des EGR-Ventils 18 anhaftende Ablagerung zuverlässig entfernen.
Während das vorliegende Ausführungsbeispiel vorstehend mit Bezug auf einen Aufbau beschrieben wurde, bei dem die Ablagerungsabschabungssteuerung auf das in dem EGR-Rohr 17 befestigte EGR-Ventil 18 ausgeführt wird, kann das gegenwärtige Ausführungsbeispiel so verändert werden, dass es einen Aufbau einnimmt, bei dem die Ablagerungsabschabungssteuerung auf das Drosselventil 13 ausgeführt wird. Es gibt eine Wahrscheinlichkeit, dass eine Ablagerung aufgrund eines Luftdurchsatzes durch das Ansaugrohr 11 oder durch Rückzüge von Abgas aus einer Verbrennungskammer des Motors 10 an dem Drosselventil 13 anhaftet.
Ebenso ist bei dem Motor 10, der eingerichtet ist, die EGR-Steuerung auszuführen, die Ablagerung dafür anfällig aufgrund des EGR-Gases, an dem Drosselventil 13 anzuhaften. Daher kann die CPU 32 bevorzugterweise so programmiert sein, eine Ablagerungsabschabungssteuerung so auszuführen, dass das Drosselventil 13 kontinuierlich gedreht wird, bis die Antriebsgeschwindigkeit des Drosselventils eine Referenzgeschwindigkeit übersteigt, die zuvor bestimmt wird. Dies vermeidet eine ungleichmäßige Drehung des Drosselventils 13 und ermöglicht, Ansaugluft auf eine optimale Durchsatzrate zu steuern.
Zusätzlich ist, während das Motorsteuersystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit Bezug auf den Aufbau beschrieben wurde, bei dem die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils in der CPU 32 basierend auf dem Signal, das den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 18 darstellt, berechnet wird, die Erfindung nicht auf solch einen Aufbau beschränkt. Zum Beispiel kann der EGR-Ventilöffnungssensor 19a durch einen anderen Geschwindigkeitssensor ersetzt werden, der einen optischen Sensor oder einen magnetischen Sensor verwendet, der mit der Drehwelle 18a der EGR-Ventils 18 gekoppelt ist, der direkt eine Drehgeschwindigkeit der Drehwelle 18a erfassen kann. Bei solch einer Alternative wird keine Berechnung durch die CPU 32 benötigt, um die Drehgeschwindigkeit des EGR-Ventils 18 zu berechnen.
Obwohl d vorliegende Ausführungsbeispiel vorstehend mit Bezug auf den Aufbau beschrieben wurde, bei welchem das EGR-Ventil 18 in dem vorgegebenen Betriebsbereich gedreht wird, das heißt bei dem Öffnungsgrad von +15 Grad in der Vorwärtsrichtung und -15 Grad in der Rückwärtsrichtung bezüglich der vollständig geschlossenen Position, ist die Erfindung nicht auf einen solchen vorgegebenen Betriebsbereich beschränkt. Der Betriebsbereich kann beliebige andere geeignete Betriebsmodi einnehmen, sofern die Ablagerung mit dem EGR-Ventil 18 an sich abgeschabt werden kann.
Während die spezifischen Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben wurden, ist es dem Fachmann klar, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen Details im Lichte der gesamten Lehre der Offenbarung entwickelt werden können. Demzufolge sind die bestimmten offenbarten Anordnungen nur dazu vorgesehen, veranschaulichend zu sein, und nicht den Umfang der Erfindung zu beschränken, dem die volle Breite der nachfolgenden Ansprüche und aller Äquivalente dieser zu geben ist.
Es wird ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) offenbart, wobei ein Ventilklappenelement (13, 18) in einem Gasverbindungsdurchtritt (11, 17) enthalten ist, und ein Stellglied (14, 19) betriebsfähig ist, das Ventilklappenelement in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung zu drehen, um eine an dem Gasverbindungsdurchtritt anhaftende Ablagerung zu entfernen. Eine Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements (13, 18) wird bei Entfernung der Ablagerung mit einer Referenzgeschwindigkeit verglichen, und eine ECU (20) steuert das Ventilklappenelement (13, 18) in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements in einem vorgegebenen Betriebsbereich, um die Ablagerung von dem Gasverbindungsdurchtritt zu entfernen.

Claims

Steuersystem für einen Verbrennungsmotor (10) mit einem Gasverbindungsdurchtritt, einem in dem Gasverbindungsdurchtritt (11, 17) angebrachten Ventilklappenelement (13, 18) und einem Stellglied (14, 19), das betriebsfähig ist, das Ventilklappenelement in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung zu drehen, um eine an dem Gasverbindungsdurchtritt anhaftende Ablagerung zu entfernen, gekennzeichnet durch: eine Erfassungseinrichtung (19a, 32) zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements (13, 18) bei Entfernung der Ablagerung; und eine Steuereinrichtung (20) zum Steuern des Ventilklappenelements (13, 18) in Abhängigkeit von der durch die Erfassungseinrichtung (19a) erfassten Drehgeschwindigkeit.
Steuersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) betriebsfähig ist, eine Beurteilung darüber zu treffen, ob die durch die Erfassungseinrichtung (19a) erfasste Drehgeschwindigkeit eine zuvor bestimmte Referenzgeschwindigkeit übersteigt oder nicht, und das Ventilklappenelement (13, 18) kontinuierlich zu drehen, bis die Drehgeschwindigkeit die Referenzgeschwindigkeit übersteigt
Steuersystem gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzgeschwindigkeit basierend auf einer Korrelation zwischen der Drehgeschwindigkeit und einer Anhaftungsmenge der Ablagerung in dem Gasverbindungsdurchtritt bestimmt wird, um einen Wert zu erhalten, der annähernd der Drehgeschwindigkeit entspricht, die selbst in einem Fall, dass die Ablagerung an dem Gasverbindungsdurchtritt verfestigt ist, eine Drehung des Ventilklappenelements (13, 18) nicht behindert.
Steuersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) betriebsfähig ist, eine Zeitvariationsrate der durch die Erfassungseinrichtung (19a) erfassten Drehgeschwindigkeit zu berechnen und eine Beurteilung darüber zu treffen, ob die Zeitvariationsrate einen zuvor bestimmten Referenzwert übersteigt oder nicht, und das Ventilklappenelement (13, 18) kontinuierlich zu drehen, bis die Zeitvariationsrate unter den Referenzwert sinkt.
Steuersystem gemäß Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor (10) ein mit einem Luftansaugrohr verbundenes Rohr (17) und ein Abgasrohr (16) umfasst, um es zuzulassen, dass Abgas nach Verbrennung an ein Luftansaugsystem (11) rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilklappenelement (18) in dem Rohr (17) angebracht ist, um den Durchsatz von rückzuführendem Abgas zu steuern.
Steuersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: das Ventilklappenelement (13, 18) bei Abstellen des Verbrennungsmotors (10) in einer vollständig geschlossenen Position angehalten wird.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) mit einem Gasverbindungsdurchtritt, einem in dem Gasverbindungsdurchtritt (11, 17) angebrachten Ventilklappenelement (13, 18) und einem Stellglied (14, 19), das betriebsfähig ist, das Ventilklappenelement in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung zu drehen, um eine an dem Gasverbindungsdurchtritt anhaftende Ablagerung zu entfernen, gekennzeichnet durch: Erfassen einer Drehgeschwindigkeit des Ventilklappenelements (13, 18) bei Entfernung der Ablagerung; und Steuern des Ventilklappenelements (13, 18) in einem vorgegebenen Betriebsbereich in Abhängigkeit von der erfassten Drehgeschwindigkeit
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass: das Steuern des Ventilklappenelements (13, 18) in dem vorgegebenen Betriebsbereich ein Treffen einer Bestimmung darüber umfasst, ob die erfasste Drehgeschwindigkeit eine zuvor bestimmte Referenzgeschwindigkeit übersteigt oder nicht, und ein kontinuierliches Drehen des Ventilklappenelements (13, 18) umfasst, bis die Drehgeschwindigkeit die Referenzgeschwindigkeit übersteigt.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass: die Referenzgeschwindigkeit basierend auf einer Korrelation zwischen der Drehgeschwindigkeit und einer Anhaftungsmenge der Ablagerung in dem Gasverbindungsdurchtritt bestimmt wird, um einen Wert zu erhalten, der annähernd der Drehgeschwindigkeit entspricht, die selbst in einem Fall, dass die Ablagerung an dem Gasverbindungsdurchtritt verfestigt ist, eine Drehung des Ventilklappenelements (13, 18) nicht behindert.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass: das Steuern des Ventilklappenelements (13, 18) in dem vorgegebenen Betriebsbereich ein Berechnen einer Zeitvariationsrate der erfassten Drehgeschwindigkeit und eine Bestimmung darüber umfasst, ob die Zeitvariationsrate einen zuvor bestimmten Referenzwert übersteigt oder nicht, und das Ventilklappenelement (13, 18) kontinuierlich zu drehen, bis die Zeitvariationsrate unter den Referenzwert sinkt.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass: das Ventilklappenelement (13, 18) bei Abstellen des Verbrennungsmotors (10) in einer vollständig geschlossenen Position angehalten wird.