-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Steuerungssysteme zum Steuern
eines Stellglieds mit einem Antriebszahnrad und einem damit in Eingriff
stehenden Abtriebszahnrad.
-
Herkömmliche
Abgasrückführungssysteme (EGR-Systeme) sind so
gestaltet, dass sie einen Teil des Abgases von einem Abgaskrümmer
einer Brennkraftmaschine in deren Brennkammer rückführen, um
dadurch die Emissionen in dem Abgas zu reduzieren.
-
Ein
typisches Beispiel eines solchen herkömmlichen Abgasrückführungssystems
ist in der
Japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2003-314377 offenbart.
-
Insbesondere
hat ein in dieser Patentoffenlegungsschrift offenbartes Abgasrückführungssystem ein
Drosselventil bzw. Schmetterlingsventil, das in einem Abgasrückführdurchlass so
angeordnet ist, dass es drehbar ist. Die Drehung des Drosselventils
ermöglicht eine Einstellung eines Öffnungsbereichs des
Abgasrückführdurchlasses. Das Abgasrückführsystem
hat zudem eine Feder, die dazu konfiguriert ist, das Drosselventil
fortwährend in Richtung der Durchlassschließrichtung
vorzuspannen, sowie ein Stellglied, das dazu konfiguriert ist, dem
Drosselventil eine solche Kraft aufzuerlegen, dass es sich gegen die
Vorspannkraft der Feder dreht.
-
Das
Abgasrückführsystem hat ferner ein Steuergerät
zum Steuern des Stellglieds.
-
Das
Stellglied besteht aus einem Elektromotor und einem Untersetzungsgetriebemechanismus, der
an den Elektromotor und das Drosselventil angeschlossen ist. Insbesondere
dann, wenn der Elektromotor unter der Steuerung des Steuergeräts
erregt wird, erzeugt er eine Drehantriebskraft und die erzeugte
Drehantriebskraft wird über den Untersetzungsgetriebemechanismus
auf das Drosselventil übertragen, wobei der Drehungsgrad
auf Grundlage der Drehantriebskraft durch den Untersetzungsgetriebemechanismus
eingestellt wird. Die auf das Drosselventil übertragene
Drehantriebskraft dreht das Drosselventil bei dem eingestellten
Drehungsgrad gegen die Vorspannkraft der Feder.
-
Der
Untersetzungsgetriebemechanismus ist mit einem Getriebezug ausgestattet,
der ein Antriebszahnrad und ein Abtriebszahnrad aufweist. Das Antriebszahnrad
ist direkt oder indirekt mit einer Antriebswelle des Elektromotors
gekoppelt, sodass es mit der Antriebswelle drehbar ist. Das Abtriebszahnrad
ist mit dem Antriebszahnrad in Eingriff, sodass es damit drehbar
ist. Das Abtriebszahnrad ist direkt oder indirekt mit dem Drosselventil
gekoppelt, sodass die Drehung des Abtriebszahnrads das Drosselventil
gegen die Vorspannkraft der Feder drehen lässt.
-
Ein
vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis des Getriebezugs
ermöglicht es, dass der Drehungsgrad auf Grundlage der
durch den Elektromotor erzeugten Drehantriebskraft verringert wird.
-
Bei
dem vorstehend dargelegten Untersetzungsgetriebemechanismus wird
angenommen, dass bei einem Zahnrad in dem Getriebezug ein Zahn fehlt
bzw. eine Zahnlücke vorhanden ist; dieses eine Zahnrad
ist mit einem Gegenzahnrad in Eingriff. Das eine Zahnrad, dessen
Zahn fehlt, wird im Weiteren als „zahnlückenhaftes
Zahnrad" bezeichnet.
-
Wenn
unter dieser Annahme der Elektromotor erregt wird, dann dient eines
von dem zahnlückenhaften Zahnrad und dem Gegenzahnrad als
ein Antriebszahnrad, das durch die durch den Elektromotor erzeugte
Drehantriebskraft gedreht wird.
-
Zu
diesem Zeitpunkt sind die Zähne des anderen von dem zahnlückenhaften
Zahnrad und dem Gegenzahnrad mit dem einen von dem zahnlückenhaften
Zahnrad und dem Gegenzahnrad infolge des Zahnlückenabschnitts
des zahnlückenhaften Zahnrads außer Eingriff.
Dieser eingriffsfreie Zustand ermöglicht es dem anderen
von dem zahnlückenhaften Zahnrad und dem Gegenzahnrad,
das als ein Abtriebszahnrad dient, sich infolge der Vorspannkraft der
Feder in Richtung der Durchlassschließrichtung zu drehen,
die der Drehrichtung des einen von dem zahnlückenhaften
Zahnrad und dem Gegenzahnrad entgegengesetzt ist.
-
Das
Fehlen eines Zahns von dem einen Zahnrad in dem Getriebezug kann
die Steuerfähigkeit des Stellglieds für eine Drehstellung
des Drosselventils verringern.
-
Außerdem
kann der Zahnlückenabschnitt des zahnlückenhaften
Zahnrads verursachen, dass sich ein Zahn, der dem Zahnlückenabschnitt
benachbart ist, und ein Zahn des Gegenzahnrads miteinander verkeilen.
Dies kann dazu führen, dass an zumindest einem der miteinander
verkeilten Zähne ein weiterer Schaden auftritt.
-
Solche
Probleme treten in Stellgliedern auf, die einen Getriebezug aufweisen;
dieser Getriebezug hat ein in einer vorbestimmten Richtung durch
ein Vorspannelement vorgespanntes Abtriebszahnrad und ein mit dem
Abtriebszahnrad und eine Antriebsquelle derart gekoppeltes Antriebszahnrad,
dass die Antriebsquelle das Antriebszahnrad antreibt, um dadurch
das Abtriebszahnrad gegen die Vorspannung des Vorspannelements anzutreiben.
-
Vor
diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe gemäß zumindest
einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, Steuerungssysteme
zum Steuern eines Stellglieds bereitzustellen, das einen mit einem Getriebezug
versehenen Kraftübertragungsmechanismus aufweist; diese
Steuergeräte sind in der Lage, auf einfache Weise zu erfassen,
ob ein Zahn eines der Zahnräder des Getriebezugs fehlt,
wodurch eine Verringerung der Steuerfähigkeit des Stellglieds verhindert
wird.
-
Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerungssystem
zum Steuern eines Stellglieds vorgesehen. Das Stellglied hat ein Antriebszahnrad,
ein mit dem Antriebszahnrad in Eingriff stehendes Abtriebszahnrad,
ein Vorspannelement, das dazu konfiguriert ist, das Abtriebszahnrad
in einer vorbestimmten Richtung vorzuspannen, und eine Antriebsquelle,
die dazu konfiguriert ist, das Antriebszahnrad gegen die Vorspannkraft
des Vorspannelements anzutreiben, um dadurch die Drehantriebskraft
zu erzeugen. Die erzeugte Drehantriebskraft wird über das
Antriebszahnrad und das Abtriebszahnrad auf ein Ventil übertragen,
um dadurch das Ventil drehend anzutreiben. Das Steuerungssystem
hat eine Winkelstellungsmesseinheit, die dazu konfiguriert ist,
eine Winkelstellung des Ventils bezüglich einer vorbestimmten
Bezugsstellung zu messen. Das Steuerungssystem hat eine Zahnschadenbestimmungseinheit,
die dazu konfiguriert ist, die gemessene Winkelstellung zu überwachen.
Wenn ein Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass eine Änderung
in der gemessenen Winkelstellung eine Hinundherbewegung anzeigt,
ist die Zahnschadenbestimmungseinheit dazu konfiguriert, zu bestimmen,
dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt
ist.
-
Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Programmprodukt
vorgesehen, das in ein Medium eingebettet ist, das durch einen Computer
eines Steuerungssystems zum Steuern eines Stellglieds zugängig
ist. Das Stellglied hat ein Antriebszahnrad und ein mit dem Antriebszahnrad
in Eingriff stehendes Abtriebszahnrad. Das Stellglied hat ein Vorspannelement,
das dazu konfiguriert ist, das Abtriebszahnrad in einer vorbestimmten
Richtung vorzuspannen, sowie eine Antriebsquelle, die dazu konfiguriert
ist, das Antriebszahnrad gegen die Vorspannkraft des Vorspannelements
anzutreiben, um dadurch eine Drehantriebskraft zu erzeugen. Die
erzeugte Drehantriebskraft wird über das Antriebszahnrad
und das Abtriebszahnrad auf ein Ventil übertragen, um dadurch
das Ventil drehend anzutreiben. Das Programmprodukt hat ein erstes
Mittel zum Anweisen des Computers, die Winkelstellung des Ventils
relativ zu einer vorbestimmten Bezugsstellung zu erfassen. Das Programmprodukt
hat ein zweites Mittel, um den Computer anzuweisen, die gemessene
Winkelstellung zu überwachen, und wenn ein Ergebnis der Überwachung
hervorbringt, dass eine Änderung in der gemessenen Winkelstellung
eine Hinundherbewegung anzeigt, zu bestimmen, dass ein Zahn des
Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist.
-
Die
beiden Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung werden auf das
Stellglied angewendet. Das Stellglied hat das Antriebszahnrad, das
Abtriebszahnrad, das Vorspannelement und die Antriebsquelle, wie
sie vorstehend dargelegt wurden.
-
In
dem Fall, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads
beschädigt ist, wird das Abtriebszahnrad durch die Vorspannkraft
des Vorspannelements in der vorbestimmten Richtung gedreht, die
einer Antriebsrichtung durch die Antriebsquelle entgegengesetzt
ist. Danach wird, wenn das Antriebszahnrad oder das Abtriebszahnrad
an seinem unbeschädigten Zahn mit dem anderen Zahnrad in
Eingriff ist, das Abtriebszahnrad durch den Antrieb der Antriebsquelle
in der Antriebsrichtung gedreht.
-
Insbesondere
zeigt die Änderung der Winkelstellung des Ventils die Hinundherbewegung
in dem Fall an, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads
beschädigt ist.
-
Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den Fokus auf das Verhalten
der Änderung der Winkelstellung des Ventils gerichtet,
die die Hinundherbewegung in dem Fall anzeigt, dass ein Zahn des Antriebszahnrads
oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist.
-
Das
heißt, gemäß den beiden genannten Gesichtspunkten
der vorliegenden Erfindung wird die Winkelstellung des Ventils bezüglich
der vorbestimmten Bezugsstellung gemessen und die gemessene Winkelstellung
wird überwacht. Wenn das Ergebnis der Überwachung
ergibt, dass die Änderung der gemessenen Winkelstellung
eine Hinundherbewegung anzeigt, wird bestimmt, dass ein Zahn des
Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist.
-
Gemäß dem
einen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung können die
Winkelstellungsmesseinheit und die Zahnschadenbestimmungseinheit
so gestaltet sein, dass sie fest verdrahtete Hardwareressourcen
sind, deren Strukturen die Funktionen der Winkelstellungsmesseinheit
und der Zahnschadenbestimmungseinheit bestimmen. Die Winkelstellungsmesseinheit
und die Zahnschadenbestimmungseinheit können zudem als
programmierte Hardwareressourcen gestaltet sein, die in Übereinstimmung
mit Programmen arbeiten können; diese Programme bestimmen
die Funktionen der Winkelstellungsmesseinheit und der Zahnschadenbestimmungseinheit.
-
Die
Winkelstellungsmesseinheit und die Zahnschadenbestimmungseinheit
können zudem als Kombinationen aus zumindest einer fest
verdrahteten Hardwareressource und zumindest einer programmierten
Hardwareressource gestaltet sein.
-
Die
fest verdrahteten oder programmierten Hardwareressourcen können
physikalisch voneinander getrennt oder physikalisch miteinander
integriert sein, obwohl sie getrennt voneinander funktionieren.
-
Weitere
Aufgaben und Gesichtspunkte der Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
-
1 eine
Ansicht zeigt, die schematisch ein Beispiel des Aufbaus eines Abgasrückführsystems und
einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
-
2 eine
Schnittansicht zeigt, die schematisch ein Beispiel der Konfiguration
eines in 1 dargestellten Abgasrückführstellglieds
gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
-
3 ein
Zeitgebungsdiagramm gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt, das einen Verlauf einer tatsächlichen
Winkelstellung eines Drosselventils über die Zeit und eine Änderung
der Beziehung zwischen dem Ventilzahnrad und dem zwischenliegenden
Untersetzungszahnrad veranschaulicht, von dem ein Zahn während des
Verlaufs fehlt;
-
4 eine
vergrößerte Ansicht zeigt, die die Beziehung zwischen
dem Ventilzahnrad und dem zwischenliegenden Untersetzungszahnrad,
die in 3 dargestellt sind, schematisch veranschaulicht;
-
5 ein
Zeitschaubild gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt, das einen Verlauf einer tatsächlichen
Winkelstellung des Drosselventils über die Zeit und eine Änderung
in der Beziehung zwischen dem Ventilzahnrad, dessen Zahn fehlt,
und dem zwischenliegenden Untersetzungszahnrad während
dem Verlauf veranschaulicht;
-
6 ein
Ablaufdiagramm zeigt, das einen durch eine ECU des Abgasrückführungssystems
gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung durchzuführenden Zahnlückenerfassungsvorgang
veranschaulicht;
-
7 ein
Ablaufdiagramm zeigt, das einen durch eine ECU des Abgasrückführsystems
gemäß einer ersten Modifikation des Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung durchzuführenden Zahnlückenerfassungsvorgang
veranschaulicht; und
-
8 ein
Ablaufdiagramm zeigt, das einen durch eine ECU des Abgasrückführungssystems
gemäß einer zweiten Modifikation des Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung auszuführenden alternativen
Ausfallsicherungsvorgang schematisch veranschaulicht.
-
Unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen wird im Weiteren ein
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In dem Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung
auf ein Abgasrückführsystem für eine in
einem Motorfahrzeug installierte Brennkraftmaschine angewendet.
-
Unter
Bezugnahme auf 1 sind das Abgasrückführsystem 10 und
die Brennkraftmaschine dargestellt, die einfach als „Kraftmaschine" 11 bezeichnet
wird.
-
Die
Kraftmaschine 11 ist dazu ausgelegt, von einem Injektor
in eine Brennkammer eingespritzten Kraftstoff mit Hilfe von dazu über
einen Einlassdurchlass 13 zugeführter Luft zu
verbrennen, um dadurch Energie zu erzeugen; diese erzeugte Energie
wird auf eine Kurbelwelle (Abgabewelle) der Kraftmaschine 11 übertragen,
um die Kurbelwelle zu drehen.
-
Das
Abgasrückführsystem 10 hat einen Abgasrückführdurchlass
(einen EGR-Durchlass) 14 mit einem im Wesentlichen kreisförmigen
Querschnittsbereich, ein Abgasrückführstellglied 15 und
eine ECU (elektronische Steuereinheit) 22.
-
Der
Abgasrückführdurchlass 14 ist in einer eine
Verbindung herstellenden Weise an einen Teil des Einlassdurchlasses 13 der
Kraftmaschine 11 und einen Teil des Abgasdurchlasses 12 der
Kraftmaschine 11 gekoppelt. Der Abgasrückführdurchlass 14 ermöglicht
es, einen Teil des Abgases von dem Abgasdurchlass 12 zu
dem Einlassdurchlass 13 rückzuführen.
-
Das
Abgasrückführungsstellglied 15 besteht aus
einer Ventilwelle 18 deren eines Ende sich beispielsweise
an der Mitte eines vorbestimmten Abschnitts des Abgasrückführdurchlasses 14 befindet. Die
Ventilwelle 18 ist senkrecht zu der Längenrichtung
des Abgasrückführdurchlasses 14 angeordnet, sodass
sie in dem Abgasrückführdurchlass 14 drehbar
gestützt ist. Das andere Ende der Ventilwelle 18 steht
aus dem Abgasrückführdurchlass 14 hervor.
-
Das
Abgasrückführstellglied 15 besteht zudem
aus einem im Wesentlichen scheibenförmigen Drosselventil 17,
das an einem Ende der Ventilwelle 18 montiert ist, sodass
es damit drehbar ist. Das Drosselventil 17 hat eine vorbestimmte
Fläche, die im Wesentlichen identisch zu der Querschnittsfläche des
Abgasrückführdurchlasses 14 ist.
-
Das
Abgasrückführstellglied 15 besteht ferner
aus einem Untersetzungsgetriebemechanismus 19, einem Elektromotor 20 mit
einer Antriebswelle 44 und einem Winkelsensor, etwa einem
Drehmelder 21. Als der Elektromotor 20 kann ein
bürstenloser Gleichstrommotor, ein Bürstengleichstrommotor
oder dergleichen verwendet werden.
-
Der
Untersetzungsgetriebemechanismus 19 ist an das vorragende
Ende der Ventilwelle 18 und an die Antriebswelle 44 des
Elektromotors 20 gekoppelt. Der Elektromotor 20 kann
betrieben werden, um auf die Ventilwelle 18 ein Drehmoment über
den Untersetzungsgetriebemechanismus 19 (Drehantriebskraft)
aufzubringen, um die Ventilwelle 18 zusammen mit dem Drosselventil 17 zu
drehen, wobei der Grad der Drehung des Drosselventils 17 durch
den Untersetzungsgetriebemechanismus 19 eingestellt wird.
-
Wenn
sich in dem Abgasrückführstellglied 15 das
Drosselventil 17 an einer solchen Stelle befindet, an der
seine Mittelachse an einer Mittelachse des Abgasrückführdurchlasses 14 ausgerichtet
ist, befindet sich das Drosselventil 17 an der vollständig
geschlosseen Stellung, sodass die Menge des durch das Drosselventil 17 hindurchführenden
Gases minimal wird.
-
Wenn
sich im Gegensatz dazu das Drosselventil 17 in einer solchen
Stellung befindet, dass die Mittelachse des Ventils 17 senkrecht
zu der Mittelachse des Abgasrückführdurchlasses 14 verläuft, dann
befindet sich das Drosselventil 17 an seiner vollständig
geöffneten Stellung, sodass der Abgasrückführdurchlass 14 vollständig
geöffnet ist.
-
Genauer
gesagt ist in dem Abgasrückführstellglied 15 ist
das Drosselventil 17 mit Bezug auf die vollständig
geschlossene Stellung in einer bestimmten Richtung (positiven Richtung)
bis zu der vollständig geöffneten Stellung drehbar
gestaltet. Das Drosselventil 17 ist zudem so gestaltet,
dass es mit Bezug auf die vollständig geschlossene Stellung
in einer der positiven Richtung entgegengesetzten Richtung (der negativen
Richtung) bis zu einer vorbestimmten Stellung drehbar ist.
-
Der
Elektromotor 20 und der Winkelsensor 21 sind elektrisch
mit der ECU 22 verbunden.
-
Der
Winkelsensor 21 ist nahe dem Drosselventil 17 angeordnet
und dient dazu, einen Drehwinkel (Drehstellung) des Drosselventils 17 zu
erfassen. Der Winkelsensor 21 dient dazu, Informationen
zu der ECU 22 zu senden, die die Winkelstellung des Drosselventils 21 bezüglich
der vollständig geschlossenen Stellung anzeigen.
-
Die
ECU 22 ist als ein normaler Computerschaltkreis gestaltet.
-
Genauer
gesagt besteht die ECU 22 aus einer CPU 22a und
einer Speichereinheit 22b, die einen ROM und einen RAM
aufweist. Die Komponenten 22a und 22b sind über
einen Bus elektrisch miteinander verbunden.
-
Verschiedene
Programme P, die zum Durchführen verschiedener mit der
Steuerung der Abgabe der Kraftmaschine 11 zusammenhängender
Vorgänge erforderlich sind, sind in der Speichereinheit 22b gespeichert.
-
Eine
Vielzahl Sensoren 25 zum Messen der Betriebszustände
der Kraftmaschine 11 und zum Erfassen verschiedener Arten
von zu den Fahrzuständen des Motorfahrzeugs zugehörigen
Fahreranfragen sind in dem Kraftfahrzeug so installiert, dass sie in
der Nähe der Kraftmaschine 11 angeordnet sind.
-
Die
Sensoren 25 beinhalten einen Kurbelwinkelsensor. Der Kurbelwinkelsensor
ist beispielsweise in der Nähe der Kurbelwelle der Kraftmaschine 11 angeordnet
und dient dazu, einen Impuls jedes Mal dann auszugeben, wenn die
Kurbelwelle der Kraftmaschine 11 um einen vorbestimmten
Kurbelwinkel, beispielsweise etwa 30 Grad, gedreht wird. Die Impulssignale,
die aus regelmäßig wiederkehrenden, von dem Kurbelwinkelsensor
ausgegeben Impulsen bestehen, werden in die ECU 22 eingespeist.
-
Die
Sensoren 25 beinhalten einen Beschleunigungseinrichtungsstellungssensor,
der nahe an dem Beschleunigungspedal des Fahrzeugs angeordnet oder
daran angebracht ist. Der Beschleunigungsstellungssensor dient dazu,
eine gegenwärtige Stellung und/oder einen gegenwärtigen
Weg des durch den Fahrer niedergedrückten Fahrpedals zu erfassen
und zu der ECU 22 ein elektrisches Signal zu senden, das
die erfasste Stellung und/oder den erfassten Hub des Fahrpedals
anzeigt.
-
Die
ECU 22 (CPU 22a) dient dazu:
die von den
Sensoren 25 gesendeten elektrischen Signale zu empfangen;
und
verschiedene Programme P auf Grundlage der empfangenen
elektrischen Signale auszuführen, um dadurch die Vielzahl
von Stellgliedern, die den in der Brennkraftmaschine 11 installierten
Elektromotor 20 aufweisen, derart zu steuern, dass sie
verschiedene zu der Steuerung der Abgabe der Kraftmaschine 11 zugehörige
Vorgänge durchführen.
-
Genauer
gesagt dient die ECU 22 (CPU 22a) dazu, zumindest
eines der Programme P auszuführen, um die Drehstellung
des Drosselventils 17 zu steuern, um dadurch die Menge
(Rate) des in den Einlassdurchlass 13 über den
Abgasrückführdurchlass 14 rückzuführenden
Abgases auf Grundlage der Betriebszustände der Kraftmaschine 11,
die durch die von den verschiedenen Sensoren 25 gesendeten elektrischen
Signale erhalten werden, einzustellen.
-
Eine
Vielzahl von Anzeigevorrichtungen 23, einschließlich
Warnlämpchen, sind elektrisch mit der ECU 22 verbunden.
Die Vielzahl von Anzeigeeinrichtungen 23 sind in einem
Armaturenbrett installiert, das sich unterhalb einer Windschutzscheibe
des Kraftfahrzeugs befindet. Die Anzeigeeinrichtungen 23 dienen
dazu, die Betriebszustände der Kraftmaschine 11 unter
der Steuerung der ECU 22 anzuzeigen.
-
Ein
Beispiel des Gesamtaufbaus des in 1 dargestellten Abgasrückführstellglieds 15 wird im
weiteren Verlauf unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
-
Das
Abgasrückführstellglied 15 ist mit einem im
Wesentlichen rechteckigen, spatförmigen Gehäuse 16 ausgestattet
und das Gehäuse 16 ist so ausgebildet, dass es
mit dem Abgasrückführdurchlass 14 integriert
ist.
-
Genauer
gesagt ist unter Bezugnahme auf 2 ein oberer
Teil des einen Seitenabschnitts des Gehäuses 16 so
konfiguriert, dass er davon vorsteht. An dem vorstehenden Teil des
einen Seitenabschnitts des Gehäuses 16 ist eine
zylindrische Düsensitzbohrung B1 so ausgebildet, dass eine
kreisrohrförmige Düse 30 in der Düsensitzbohrung
B1 sitzt. Die Düse 30 bildet einen Teil des Abgasrückführdurchlasses 14,
sodass der die Düse 30 umgebende vorragende Abschnitt
des Gehäuses 16 als ein Abgasrückführdurchlasssitzabschnitt
(Düsensitzabschnitt) 35 dient.
-
Das
Gehäuse 16 ist mit einer zylindrischen Welleninstallationsbohrung
B2 ausgebildet, die derart angeordnet ist, dass
eine Axialrichtung
der Welleninstallationsbohrung B2 senkrecht zu einer Axialrichtung
der Düsensitzbohrung B1 verläuft; und
ein
Ende der Welleninstallationsbohrung B2 mit der Düsensitzbohrung
B1 über ein Welleneinsetzloch 36 in Verbindung
ist.
-
Die
Düse 30 ist mit einem Einsetzschlitz an ihrer
Umfangswand ausgebildet; dieser Einsetzschlitz ist dazu angeordnet,
dass er mit dem Welleneinsetzloch 36 eine Verbindung herstellt.
-
Die
Ventilwelle 18 ist in der Welleninstallationsbohrung B2
derart installiert, dass ihr eines Ende derart durch das Welleneinsetzloch 36 und
den Einsetzschlitz vorragt, dass es sich beispielsweise an einer
Mittelachse der Düse 30 befindet.
-
Das
Drosselventil 17 ist an das eine Ende der Ventilwelle 18 montiert,
sodass die Richtung von jeder seiner Hauptflächen mit Bezug
auf eine Axialrichtung der Ventilwelle 18 geneigt ist.
-
Die
Ventilwelle 18 ist in der Welleninstallationsbohrung B2
durch eine Buchse 32, eine Öldichtung 33 und
ein Kugellager 34 drehbar gestützt.
-
Ein
den Winkelsensor 21 bildender Rotor 37 ist an
dem anderen Ende der Ventilwelle 18 montiert, sodass er
sich damit dreht.
-
Ein
den Untersetzungsgetriebemechanismus 10 bildendes Ventilzahnrad 50 ist
in einer Zahnradinstallationsbohrung B3 installiert, die in dem
anderen Seitenabschnitt des Gehäuses 16 ausgebildet ist.
Die Zahnradinstallationsbohrung B3 erstreckt sich radial von dem
anderen Ende der Welleninstallationsbohrung B2. Das Ventilzahnrad 50 ist
beispielsweise an einem Außenumfang des Rotors 37 derart
montiert, dass es sich mit der Ventilwelle 18 (dem Rotor 37)
dreht.
-
Ein
Schraubenfederelement 40, das als ein Vorspannmittel dient,
ist in der Zahnradinstallationsbohrung B3 installiert und an dem
Ventilzahnrad 50 montiert. Das Schraubenfederelement 40 dient
dazu, das Drosselventil 17 in Richtung der vollständig
geschlossenen Stellung vorzuspannen, nachdem die Kraftmaschine 11 gestoppt
wurde. Genauer gesagt bildet das Schraubenfederelement 40 eine
integrierte Spiralfeder aus einer Rückstellfeder 41 und
einer Standardfeder 42.
-
Die
Rückstellfeder 41 ist helixförmig um
eine zylindrische Stützwand SW gewunden, an der das Lager 34 gestützt
ist, und die Standardfeder 42 ist helixförmig
um eine zylindrische Führungswand des Ventilzahnrads 50 gewunden;
die Windungsrichtungen der Rückstellfeder 41 und
der Standardfeder 42 sind zueinander entgegengesetzt.
-
Ein
Ende der Rückstellfeder 41 und ein Ende der Standardfeder 42 sind
miteinander kombiniert, um das integrale Schraubenfederelement 40 zu
bilden. Der Kombinationsabschnitt zwischen der Rückstellfeder 41 und
der Standardfeder 42 ist so gebogen, dass er einen im Wesentlichen
U-förmigen Haken (nicht gezeigt) bereitstellt. Nach dem
Stopp der Kraftmaschine 11 liegt der U-förmige
Haken des integrierten Schraubenfederelements 40 an einem
Vollverschlussanschlag des Ventilzahnrads 50 an.
-
Genauer
gesagt ist die Rückstellfeder 41 so konfiguriert,
dass sie das Drosselventil 17 von seiner vollständig
geöffneten Stellung in Richtung seiner vollständig
geschlossenen Stellung (in der negativen Richtung) vorspannt. Im
Gegensatz dazu ist die Standardfeder 42 dazu konfiguriert,
das Drosselventil 17 in Richtung der Vollverschlussrichtung
vorzuspannen, sodass es als Standardstellung auf die vollverschlossene
Stellung zurückgestellt wird, wenn das Drosselventil 17 die vollständig
verschlossene Stellung passiert hat, sodass es sich an der negativen Seite
der vollständig geschlossenen Stellung befindet.
-
Man
beachte, dass die Rückstellfeder 41 und die Standardfeder 42 getrennt
voneinander ausgebildet sein können. Wenn das Abgasrückführstellglied 15 derart
konfiguriert ist, dass das Drosselventil 17 nicht in Richtung
einer negativen Seite der vollständig geschlossenen Stellung
gedreht werden kann, dann kann die Standardfeder ausgelassen werden.
-
Der
Winkelsensor 21 ist mit dem Rotor 37 und einem
zylindrischen Dauermagneten 38 versehen, der in der Zahnradinstallationsbohrung
B3 installiert ist und so an dem Rotor 37 montiert ist,
dass er von dem anderen Ende der Ventilwelle 18 vorragt. Der
Winkelsensor 21 ist zudem mit einem Hall-IC (integriertem
Schaltkreis) 39 versehen, der einen magnetisch sensiblen
Abschnitt hat, der in der Zahnradinstallationsbohrung B3 installiert
ist.
-
Der
Hall-IC 39 ist derart angeordnet, dass sich sein magnetisch
sensibler Abschnitt in einem Inneren Hohlabschnitt des Dauermagneten 38 befindet und
einer axialen Endfläche des anderen Endes der Ventilwelle 18 gegenüberliegt.
Beispielsweise ist der Hall-IC 39 mit einem Hall-Element
ausgestattet, das eine magnetisch sensible Oberfläche hat,
und ist mit einem Verstärker ausgestattet, der elektrisch
an dem Hall-Element angeschlossen ist und dazu dient, eine Ausgabe
des Hall-Elements zu verstärken.
-
Beispielsweise
ist der Dauermagnet 38 so gestaltet, dass sein einer Halbzylinderteil
als N-Pol magnetisiert ist und sein anderer Halbzylinderteil als S-Pol
magnetisiert ist.
-
Auf
die der Drehung des Dauermagneten 38 mit der Drehung der
Ventilwelle 18 (des Drosselventils 17) hin ändert
sich in dem Winkelsensor 21 die Richtung des auf den magnetisch
sensiblen Abschnitt des Hall-IC 39 aufzubringenden Magnetfelds. Dies
führt dazu, dass ein von einer Winkelstellung des Drosselventils 17 mit
Bezug auf eine Bezugswinkelstellung (beispielsweise die vollständig
geschlossene Stellung) abhängiges elektrisches Signal durch den
Hall-IC 39 erfasst und zu der ECU 22 ausgegeben
wird. Anstelle des Hall-IC 39 kann eine andere Art von
magnetischen Detektoren verwendet werden, etwa eine magnetwiderstandsbeständige
Vorrichtung.
-
In
dem Gehäuse 16 ist eine Motorinstallationsbohrung
B4 ausgebildet, die nahe zu der Zahnradinstallationsbohrung B3 angeordnet
ist. In der Motorinstallationsbohrung B4 ist der Elektromotor 21 derart
installiert, dass seine Antriebswelle 44 in die Zahnradinstallationsbohrung
B3 vorragt.
-
Der
Untersetzungsgetriebemechanismus 19 ist mit einem Getriebezug
ausgestattet, der das Ventilzahnrad 50, ein Ritzel 46 und
ein zwischenliegendes Untersetzungszahnrad 74 aufweist;
diese Zahnräder sind in der Zahnradinstallationsbohrung
B3 installiert. Jedes der Zahnräder 50, 46 und 47 ist
mit einer Vielzahl von gleich voneinander beabstandeten Zähnen
versehen.
-
Der
Untersetzungsgetriebemechanismus 19 dient dazu, das durch
den Elektromotor 20 erzeugte Drehmoment auf die Ventilwelle 18 zu übertragen, während
die Rate der Drehung der Antriebswelle 44 des Elektromotors 20 bei
einem vorbestimmten Zahnradverhältnis (Untersetzungsverhältnis)
reduziert wird. Das Ritzel 46 ist an einem Außenumfang der
Antriebswelle 44 montiert, die sich in der Zahnradinstallationsbohrung
B3 befindet, sodass es sich mit der Drehung der Antriebswelle 44 dreht.
Das zwischenliegende Untersetzungszahnrad 47 ist mit dem Ritzel 46 so
in Eingriff, dass es mit der Drehung des Ritzels 46 drehbar
ist. Das Ventilzahnrad 50 ist mit dem zwischenliegenden
Untersetzungszahnrad 47 so in Eingriff, dass es mit der
Drehung des zwischenliegenden Untersetzungszahnrads 47 drehbar
ist.
-
Eine
Stützachse 52 ist drehbar in einer Innenfläche
der anderen Seitenendwand des Gehäuses 16 montiert,
sodass es sich zwischen der Ventilwelle 18 und der Antriebswelle 44 des
Elektromotors 20 parallel dazu befindet. Das zwischenliegende Zahnrad 47 ist
so montiert, dass es an einem Außenumfang der Stützachse 52 sitzt,
sodass es um die Stützachse 52 drehbar ist.
-
Das
zwischenliegende Zahnrad 47 besteht aus einem großdurchmessrigen
Zahnrad 48, das dazu angeordnet ist, mit dem Ritzel 46 zu
kämmen, und einem kleindurchmessrigen Zahnrad 49,
das dazu angeordnet ist, mit dem Ventilzahnrad 50 zu kämmen.
-
Von
dem Ritzel 46 und dem damit kämmenden großdurchmessrigen
Zahnrad 48 dient das Ritzel 46 genauer gesagt
als ein Antriebszahnrad und das großdurchmessrige Zahnrad 48 dient
als ein Abtriebszahnrad, das durch das Ritzel 46 drehend
angetrieben wird. Von dem kleindurchmessrigen Zahnrad 49 und
dem damit kämmenden Ventilzahnrad 50 dient das
kleindurchmessrige Zahnrad 49 als ein Antriebszahnrad und
das Ventilzahnrad 50 dient als ein Abtriebszahnrad, das
durch das kleindurchmessrige Zahnrad 49 drehend angetrieben
wird.
-
Als
Nächstes wird eine Steuerung der Winkelstellung des Drosselventils 17 beschrieben.
-
Die
ECU 22 ist dazu programmiert:
eine tatsächliche
Winkelstellung des Drosselventils 17 auf Grundlage des
durch den Winkelsensor 21 gemessenen Drehwinkels des Drosselventils 17 zu
berechnen; und
die tatsächliche Winkelstellung des
Drosselventils 17 so einzustellen, dass die tatsächliche
Winkelstellung mit einer Sollwinkelstellung übereinstimmt.
-
Insbesondere
ist die ECU 22 dafür programmiert, eine Drehzahl
der Kurbelwelle (Drehzahl der Kraftmaschine 11) auf Grundlage
des von dem Kurbelwinkelsensor zugeführten Impulssignals
zu berechnen und einen Betätigungsbetrag des Fahrpedals
durch den Fahrer, der einem Fahrernachfragedrehmoment entspricht,
zu berechnen. Ferner ist die ECU 22 dazu programmiert,
eine Sollmenge des von dem Injektor in die Brennkammer einzuspritztenden Kraftstoffs
auf Grundlage der berechneten Drehzahl der Kurbelwelle und dem berechneten
Nachfragedrehmoment zu berechnen.
-
Die
ECU 22 ist dazu programmiert, eine Sollwinkelstellung des
Drosselventils 17 unter Verwendung eines Sollwinkelstellungskennfelds
M zu bestimmen. Das Sollwinkelstellungskennfeld M ist als eine Datentabelle
und/oder ein Programm gestaltet und wird beispielsweise im Vorfeld
in der Speichereinheit 22b abgespeichert.
-
Das
Kennfeld M gibt eine Variable der Sollwinkelstellung als Funktion
einer Variablen der Drehzahl und einer Variablen der Drehmomentnachfrage an.
Das Kennfeld M wurde beispielsweise mittels Simulationen und/oder
Versuchen bestimmt.
-
Auf
Grundlage der Sollwinkelstellung und der tatsächlichen
Winkelstellung des Drosselventils 17 ist die ECU 22 dazu
programmiert, ein befohlenes Drehmoment des Elektromotors 20 zu
bestimmen und den Elektromotor 20 auf Grundlage des bestimmten
Befehlsdrehmoments zu steuern.
-
Beispielsweise
ist die ECU 22 dazu programmiert, einen Zwischenwert des
Befehlsdrehmoments auf Grundlage der Sollwinkelstellung des Drosselventils 17 zu
berechnen. Die ECU 22 ist dazu programmiert, den Zwischenwert
des befohlenen Drehmoments auf Grundlage einer Abweichung zwischen der
Sollwinkelstellung und der tatsächlichen Winkelstellung
des Drosselventils 17 zu korrigieren und dadurch einen
endgültigen Wert des Befehlsdrehmoments zu berechnen. Ferner
ist die ECU 22 dazu programmiert, an dem Elektromotor 20 eine
Impulsspannung anzulegen, deren Impulsweite in einem Einschaltzyklus
mit konstanter Amplitude variiert; dieser Einschaltzyklus entspricht
dem endgültigen Wert des Befehlsdrehmoments.
-
Dies
führt dazu, dass die Antriebswelle 44 des Elektromotors 20 zusammen
mit dem Ritzel 46 gedreht wird. Die Drehung des Ritzels 46 ermöglicht dem
zwischenliegenden Untersetzungszahnrad 47, sich derart
zu drehen, dass das Ventilzahnrad 50 gedreht wird. Dies
ermöglicht der Ventilwelle 18, sich zusammen mit
dem Ventilzahnrad 50 gegen die Vorspannkraft des Schraubenfederelements 40 zu
drehen, um dadurch die tatsächliche Winkelstellung des Drosselventils 18 auf
die Sollwinkelstellung einzustellen.
-
Als
Nächstes werden die Betriebe des Abgasrückführstellglieds 15 unter
Bezugnahme auf 3 bis 5 für
den Fall beschrieben, dass ein Zahn eines Zahnrads in dem Getriebezahn
des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist (fehlt).
-
3 zeigt
schematisch einen Verlauf der tatsächlichen Winkelstellung
des Drosselventils 17 über die Zeit und eine Änderung
in der Beziehung zwischen dem Ventilzahnrad 50 und dem
zwischenliegenden Untersetzungszahnrad 47, dessen Zahn während
des Verlaufs fehlt. 4 zeigt schematisch die Beziehung
zwischen dem Ventilzahnrad 50 und dem zwischenliegenden
Untersetzungszahnrad 47, dessen Zahn vor und nach dem außer
Eingriff geraten dazwischen fehlt.
-
In 3 und 4 wird
angenommen, dass das zwischenliegende Untersetzungszahnrad 47 (das
kleindurchmessrige Zahnrad 49) gegen die Vorspannkraft
der Schraubenfeder 40 in der Durchlassöffnungsrichtung
(der positiven Richtung) gedreht wird, die der Uhrzeigersinnrichtung
entspricht.
-
In 3 ist
ein Zahn 50a eines normalen Zahnrads (des Ventilzahnrads 50 in 3),
das mit einem Zahn 53 eines zahnlückenhaften Zahnrads (des
kleindurchmessrigen Zahnrads 49 in 3) zu einem
Zeitpunkt t1 in Eingriff ist, schraffiert dargestellt; dieser eine
Zahn 53 des zahnlückenhaften Zahnrads befindet
sich neben einem Zahnlückenabschnitt TM davon in der Durchlassöffnungsrichtung (Uhrzeigersinnrichtung)
in 3 und 4. Der Zahnlückenabschnitt
TM gibt einen Abschnitt eines Außenumfangs des zahnlückenhaften
Zahnrads wieder, an dem ein Zahn fehlt. Ein Zahn des zahnlückenhaften
Zahnrads, der sich benachbart zu dem Zahnlückenabschnitt
TM davon in der Durchlassschließrichtung (der Gegenuhrzeigersinnrichtung)
in 3 und 4 befindet, ist mit Bezugszeichen 54 bezeichnet.
-
Vor
dem Zeitpunkt t1 nimmt die Winkelstellung des Drosselventils 17 zu
(siehe Zeitpunkt t1 in 3).
-
Zum
Zeitpunkt t1, der der Winkelstellung des Drosselventils 17 mit
dem Wert θ1 entspricht, gelangt der eine Zahn 50a des
Ventilzahnrads 50 von dem einen Zahn 53 des kleindurchmessrigen
Zahnrads 49 außer Eingriff (siehe (a) in 4).
Danach wird während des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt
t1 und dem Zeitpunkt t2 das kleindurchmessrige Zahnrad (das zahnlückenhafte
Zahnrad) 49 durch das von dem Elektromotor 20 zugeführte
Drehmoment in der positiven Richtung (Uhrzeigersinnrichtung) gedreht.
-
Im
Gegensatz dazu wird während des Zeitintervalls zwischen
dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2, das Ventilzahnrad 50 zwar
durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 40 in der Durchlassschließrichtung
gedreht, die der Uhrzeigersinnrichtung entspricht, da das Ventilzahnrad
(normale Zahnrad) 50 von dem kleindurchmessrigen Zahnrad 49 außer
Eingriff gelangt (siehe (b) in 4).
-
Dies
führt dazu, dass die Winkelstellung des Drosselventils 17 während
des Zeitintervalls zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 in der negativen Richtung
(Durchlassschließrichtung) geändert wird. Mit
anderen Worten wird die Winkelstellung des Drosselventils 17 so
geändert, dass sie verringert wird (siehe Intervall zwischen
dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 in 3).
-
Danach
ist zum Zeitpunkt t2, der der Winkelstellung des Drosselventils 17 mit
dem Wert θ2 entspricht, der eine Zahn 50a des
Ventilzahnrads 50 mit dem einen Zahn 54 des kleindurchmessrigen
Zahnrads 49 in Eingriff (siehe (c) in 4).
Danach wird das kleindurchmessrige Zahnrad (das zahnlückenhafte
Zahnrad) 49 während des Zeitintervalls zwischen
dem Zeitpunkt t2 und einem Zeitpunkt t3 durch das von dem Elektromotor 20 auferlegte
Drehmoment in der positiven Richtung (der Uhrzeigersinnrichtung)
gedreht.
-
Während
des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3
wird das Ventilzahnrad 50 mit der Drehung des kleindurchmessrigen
Zahnrads 49 in der positiven Richtung (Durchlassöffnungsrichtung),
die der Gegenuhrzeigersinnrichtung entspricht, gedreht (siehe (c)
in 4), da das Ventilzahnrad (normale Zahnrad) 50 mit
dem kleindurchmessrigen Zahnrad 49 in Eingriff ist. Mit
anderen Worten wird die Winkelstellung des Drosselventils 17 so
geändert, dass sie zunimmt (siehe das Zeitintervall zwischen
dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 in 3).
-
Danach
wird das kleindurchmessrige Zahnrad 49 um 360 Grad (eine
Drehung) bezüglich der Drehstellung des kleindurchmessrigen
Zahnrads 49 zum Zeitpunkt t1 gedreht (siehe Zeitpunkt t3
in 3). Zum Zeitpunkt t3, der der Winkelstellung des Drosselventils 17 mit
dem Wert θ3 entspricht, gelangt ein Zahn 50b des
Ventilzahnrads 50 von dem einen Zahn 53 des kleindurchmessrigen
Zahnrads 49 außer Eingriff.
-
Danach
wird während des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt
t3 und einem Zeitpunkt t4, das Ventilzahnrad 50 in der
Negativrichtung (der Durchlassschließrichtung), die der
Uhrzeigersinnrichtung entspricht, wieder durch die Vorspannkraft
der Schraubenfeder 40 gedreht, da das Ventilzahnrad (normale
Zahnrad) 50 von dem kleindurchmessrigen Zahnrad 49 außer
Eingriff ist. Mit anderen Worten wird die Winkelstellung des Drosselventils 17 so
geändert, dass sie verringert wird (siehe das Intervall zwischen
dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4 in 3).
-
Danach
wird zum Zeitpunkt t4, der der Winkelstellung des Drosselventils 17 mit
dem Wert θ4 entspricht, nachdem der eine Zahn 50b des
Ventilzahnrads 50 mit dem einen Zahn 54 des kleindurchmessrigen
Zahnrads 49 in Eingriff gelangt ist (siehe Zeitpunkt t4
in 3), das Ventilzahnrad 50 zusammen mit
dem kleindurchmessrigen Zahnrad 49 wieder in der positiven
Richtung (Durchlassöffnungsrichtung) gedreht, die der Gegenuhrzeigersinnrichtung entspricht.
Dies führt dazu, dass die Winkelstellung des Drosselventils 17 so
geändert wird, dass sie zunimmt (siehe Zeitpunkt t4 in 3).
-
Wie
vorstehend beschrieben ist, zeigt die Änderung der Winkelstellung
des Drosselventils 17, nachdem ein Zahn des kleindurchmessrigen
Zahnrads 49 des zwischenliegenden Untersetzungszahnrads 47 verloren
gegangen ist, eine Hinundherbewegung innerhalb eines Winkelbereichs
an; dieser Winkelbereich entspricht sowohl dem Bereich zwischen der
Winkelstellung θ1 und der Winkelstellung θ2 als auch
dem Bereich zwischen der Winkelstellung θ3 und der Winkelstellung θ4.
-
Genauer
gesagt variiert in dem Fall, dass ein Zahn eines der Zahnräder
in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
wird, die Änderung der Winkelstellung des Drosselventils 17 von der
Durchlassöffnungsrichtung auf die Durchlassschließrichtung
zum Zeitpunkt t1 oder t10, und nach dem Verstreichen einer Zeitspanne
variiert die Änderung der Winkelstellung des Drosselventils 17 wiederum
von der Durchlassschließrichtung auf die Durchlassöffnungsrichtung
zum Zeitpunkt t2 oder t11. Diese Abwandlung der Änderung
der Winkelstellung des Drosselventils 17 entspricht der
Hinundherbewegung.
-
Die
Hinundherbewegung tritt zu vorbestimmten Zeitintervallen zyklisch
auf; dieses vorbestimmte Zeitintervall entspricht einer Drehung
des kleindurchmessrigen Zahnrads 49 um 360 Grad.
-
Ferner
zeigt 5 einen Verlauf der tatsächlichen Winkelstellung
des Drosselventils 17 über die Zeit und eine Änderung
der Beziehung zwischen dem Ventilzahnrad 50, dessen Zahn
fehlt, und dem zwischenliegenden Untersetzungszahnrad 47 während des
Verlaufs.
-
In 5 wird
angenommen, dass das zwischenliegende Untersetzungszahnrad 47 (das
kleindurchmessrige Zahnrad 49) in der Durchlassöffnungsrichtung
(positiven Richtung), die der Uhrzeigersinnrichtung entspricht,
gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder 40 gedreht wird.
-
In 5 ist
ein Zahn 49a eines normalen bzw. unbeschädigten
Zahnrads (des kleindurchmessrigen Zahnrads 49 in 5),
der zum Zeitpunkt t10 mit einem Zahn 56 eines zahnlückenhaften
Zahnrads (dem Ventilzahnrad 50 in 5) in Eingriff
ist, schraffiert; dieser eine Zahn 56 des zahnlückenhaften
Zahnrads befindet sich benachbart zu einem Zahnlückenabschnitt
TM in der Durchlassöffnungsrichtung (Gegenuhrzeigersinnrichtung)
in 5. Ein Zahn des normalen Zahnrads, der sich neben
dem einen Zahn 49a in der Durchlassschließrichtung
(der Gegenuhrzeigersinnrichtung) in 5 befindet,
ist mit Bezugszeichen 49b bezeichnet. Ein Zahn des normalen
Zahnrads, der sich neben dem einen Zahn 49b in der Durchlassschließrichtung
(Gegenuhrzeigersinnrichtung) in 5 befindet,
ist mit Bezugszeichen 49c bezeichnet.
-
Vor
dem Zeitpunkt t10 nimmt die Winkelstellung des Drosselventils 17 zu
(siehe Zeitpunkt t10 in 5).
-
Zum
Zeitpunkt t10, der der Winkelstellung des Drosselventils 17 mit
dem Wert θ10 entspricht, gelangt der eine Zahn 56 des
Ventilzahnrads 50 von dem einen Zahn 49a des kleindurchmessrigen
Zahnrads 49 außer Eingriff (siehe Zeitpunkt t10
in 5). Danach wird das kleindurchmessrige Zahnrad
(normales Zahnrad) 49 während des Zeitintervalls
zwischen dem Zeitpunkt t10 und einem Zeitpunkt t11 durch das von
dem Elektromotor 20 auferlegte Drehmoment in der positiven
Richtung (Uhrzeigersinnrichtung) gedreht.
-
Im
Gegensatz dazu wird während des Zeitintervalls zwischen dem
Zeitpunkt t10 und dem Zeitpunkt t11 das Ventilzahnrad 50 in
der Durchlassschließrichtung, die der Uhrzeigersinnrichtung
entspricht, durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 40 gedreht,
da das Ventilzahnrad (zahnlückenhaftes Zahnrad) 50 von
dem kleindurchmessrigen Zahnrad 49 außer Eingriff
gelangt ist.
-
Dies
führt dazu, dass die Winkelstellung des Drosselventils 17 während
des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt t10 und dem Zeitpunkt
t11 in der negativen Richtung (Durchlassschließrichtung) geändert
wird. Mit anderen Worten wird die Winkelstellung des Drosselventils 17 so
geändert, dass sie kleiner wird (siehe Intervall zwischen
dem Zeitpunkt t10 und dem Zeitpunkt t11 in 5).
-
Danach
gelangt der eine Zahn 56 des Ventilzahnrads 50 zum
Zeitpunkt t11, der der Winkelstellung des Drosselventils 17 mit
dem Wert θ11 entspricht, mit dem einen Zahn 49b des
kleindurchmessrigen Zahnrads 49 in Eingriff (siehe Zeitpunkt t11
in 5). Danach wird das kleindurchmessrige Zahnrad
(normale Zahnrad) 49 während des Zeitintervalls
zwischen dem Zeitpunkt t11 und einem Zeitpunkt t12 in der positiven
Richtung (Uhrzeigersinnrichtung) durch das von dem Elektromotor 20 auferlegte
Drehmoment gedreht.
-
Während
des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt t11 und dem Zeitpunkt
t12 wird das Ventilzahnrad 50 in der positiven Richtung
(Durchlassöffnungsrichtung), die der Gegenuhrzeigersinnrichtung entspricht,
mit der Drehung des kleindurchmessrigen Zahnrads 49 gedreht,
da das Ventilzahnrad (das zahnlückenhafte Zahnrad) 50 mit
dem kleindurchmessrigen Zahnrad 49 in Eingriff ist. Mit
anderen Worten wird die Winkelstellung des Drosselventils 17 so
geändert, dass sie zunimmt (siehe Zeitintervall zwischen
dem Zeitpunkt t11 und dem Zeitpunkt t12 in 5).
-
Danach
gelangt der eine Zahn 56 des Ventilzahnrads 50 zum
Zeitpunkt t12, der der Winkelstellung des Drosselventils 17 mit
dem Wert θ10 entspricht, von dem einen Zahn 49b des
kleindurchmessrigen Zahnrads 49 außer Eingriff
(siehe Zeitpunkt t12 in 5). Danach wird das Ventilzahnrad 50 während
des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt t12 und einem Zeitpunkt
t13 durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 40 in der
Durchlassschließrichtung, die der Uhrzeigersinnrichtung
entspricht, gedreht, da das Ventilzahnrad (zahnlückenhaftes
Zahnrad) 50 von dem kleindurchmessrigen Zahnrad 49 außer
Eingriff ist.
-
Dies
führt dazu, dass die Winkelstellung des Drosselventils 17 in
der negativen Richtung (der Durchlassschließrichtung) während
des Zeitintervalls zwischen den Zeitpunkten t12 und t13 geändert
wird. Mit anderen Worten wird die Winkelstellung des Drosselventils 17 so
geändert, dass sie verringert wird (siehe Intervall zwischen
dem Zeitpunkt t12 und dem Zeitpunkt t13 in 5).
-
Danach,
zum Zeitpunkt t13, der der Winkelstellung des Drosselventils 17 mit
dem Wert θ11 entspricht, ist der eine Zahn 56 des
Ventilzahnrads 50 mit dem einen Zahn 49c des kleindurchmessrigen Zahnrads 49 in
Eingriff (siehe Zeitpunkt t13 in 5). Da nach
dem Zeitpunkt t13 das Ventilzahnrad (das zahnlückenhafte
Zahnrad) 50 mit dem kleindurchmessrigen Zahnrad 49 in
Eingriff ist, wird das Ventilzahnrad 50 mit der Drehung
des kleindurchmessrigen Zahnrads 49 in der positiven Richtung (Durchlassöffnungsrichtung),
die der Gegenuhrzeigersinnrichtung entspricht, gedreht. Mit anderen
Worten wird die Winkelstellung des Drosselventils 17 so
geändert, dass sie zunimmt (siehe den Zeitpunkt t13 in 5).
-
Wie
dies vorstehend beschrieben ist, zeigt die Änderung in
der Winkelstellung des Drosselventils 17, nachdem ein Zahn
des Ventilzahnrads 50 beschädigt wurde, eine Hinundherbewegung
innerhalb eines Winkelbereichs; dieser Winkelbereich entspricht
dem Bereich zwischen der Winkelstellung θ10 und der Winkelstellung θ11.
Die Hinundherbewegung tritt zu vorbestimmten Zeitintervallen sequentiell
auf. Dieses vorbestimmte Zeitintervall wird benötigt, damit
sich das kleindurchmessrigen Zahnrads 49 um einen vorbestimmten
Grad dreht, der einem Zahnabstand des kleindurchmessrigen Zahnrads 49 entspricht.
-
Aus
dem zuvor Beschriebenen folgt, dass in dem Fall, dass in dem Getriebezug
des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 ein Zahn eines
Zahnrads beschädigt ist, die Änderung der Winkelstellung des
Drosselventils 17 eine Hinundherbewegung innerhalb eines
vorbestimmten Winkelbereichs zeigt und die Hinundherbewegung wiederholt
auftritt. Dies führt zu einer Verringerung der Steuerfähigkeit
der Winkelstellung des Drosselventils 17.
-
Außerdem
kann der Zahnlückenabschnitt TM des zahnlückenhaften
Zahnrads verursachen, dass ein sich zu dem Zahnlückenabschnitt
TM benachbart befindender Zahn und ein Zahn des normalen Zahnrads
sich miteinander verkeilen (siehe Zeitpunkte t2 und t4 in 3 und
Zeitpunkte t11 und t13 in 5). Dies
kann dazu führen, dass zumindest einer der miteinander
verkeilten Zähne des zahnlückenhaften Zahnrads
und des normalen Zahnrads weiter beschädigt wird.
-
Man
beachte, dass in diesem Ausführungsbeispiel der Betrieb
des Abgasrückführstellglieds 50 im Fall,
dass ein Zahn entweder des kleindurchmessrigen Zahnrads 49 oder
des Ventilzahnrads 50 beschädigt wird, beschrieben
wurde. Diesbezüglich ist anzumerken, dass dann, wenn das
kleindurchmessrige Zahnrad 49 als das Ritzel 46 gelesen
wird und das Ventilzahnrad 50 als das großdurchmessrige Zahnrad 48 gelesen
wird, diese Beschreibungen als der Betrieb des Abgasrückführstellglieds 50 in
dem Fall gelesen werden kann, dass ein Zahn entweder des Ritzels 46 oder
des großdurchmessrigen Zahnrads 48 beschädigt
ist.
-
Um
solche Probleme zu lösen, die mit der Beschädigung
eines Zahns eines Zahnrads in dem Getriebezug des Untersetzungsgetriebemechanismus 10 einhergehen,
ist die ECU 22 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
dazu konfiguriert:
die Änderung der Winkelstellung
des Drosselventils 17 zu überwachen; und
auf
Grundlage eines Bestimmungsergebnisses darüber, ob die überwachte Änderung
der Winkelstellung des Drosselventils 17 eine Hinundherbewegung
innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs zeigt, zu erfassen,
ob ein Zahn eines Zahnrads in dem Getriebezug des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 fehlt
(beschädigt ist).
-
Außerdem
ist die ECU 22 dazu konfiguriert, zumindest einen vorbestimmten
Ausfallsicherungsvorgang als Antwort darauf durchzuführen,
dass erfasst wurde, dass ein Zahn eines Zahnrads in dem Getriebezug
des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist.
-
Im
weiteren Verlauf wird unter Bezugnahme auf 6 der durch
die ECU 22 in Übereinstimmung mit zumindest einem
in der Speichereinheit 22b gespeicherten Programm durchzuführende
Zahnlückenerfassungsvorgang beschrieben. Durch die ECU 22 (CPU 22a)
wird das zumindest eine Programm P bei vorbestimmten Zyklen ausgeführt,
etwa zu jedem vorbestimmten Kurbelwinkel oder zu jedem vorbestimmten
Zeitintervall, und zwar während der Ausübung einer
Hauptroutine zum Steuern der Winkelstellung des Drosselventils 17.
-
Nach
dem Start des zumindest einen Programms P überwacht die
ECU 22 das elektrische Signal, das die Winkelstellung des
Drosselventils 17 anzeigt, und das von dem Winkelsensor 21 während eines
vorbestimmten Zeitintervalls in Schritt S9 ausgegeben wird. Das
Zeitintervall wurde so bestimmt, dass es größer
als beispielsweise ein Zeitintervall ist, während dem sich
das kleindurchmessrige Zahnrad 49 oder das Ritzel 46 um
360 Grad (eine Drehung) dreht.
-
In
Schritt S10 bestimmt die ECU 22 auf Grundlage der Überwachung
in Schritt S9, ob ein lokaler Maximalwert Amax der
Winkelstellung des Drosselventils 17 auftritt. Mit anderen
Worten bestimmt die ECU 22 auf Grundlage des Ergebnisses
der Überwachung in Schritt S9, ob die Richtung der Änderung
des Drosselventils 17 sich von der Durchlassöffnungsrichtung
auf die Durchlassschließrichtung ändert.
-
Nach
der Bestimmung auf Grundlage des Überwachungsergebnisses
in Schritt S9, dass ein lokaler Maximalwert Amax der
Winkelstellung des Drosselventils 17 auftritt, übernimmt
die ECU 22 in Schritt S10 den lokalen Maximalwert Amax der Winkelstellung des Drosselventils 17.
-
In
Schritt S11 bestimmt die ECU 22 auf Grundlage des Überwachungsergebnisses
in Schritt S9, ob ein lokaler Minimalwert Amin der
Winkelstellung des Drosselventils 17 auftritt. Mit anderen
Worten bestimmt die ECU 22 auf Grundlage des Überwachungsergebnisses
in Schritt S9, ob die Richtung der Änderung des Drosselventils 17 von
der Durchlassschließrichtung auf die Durchlassöffnungsrichtung geändert
wurde.
-
Nachdem
auf Grundlage des Überwachungsergebnisses in Schritt S9
bestimmt wurde, dass ein lokaler Minimalwert Amin der Winkelstellung des
Drosselventils 17 auftritt, übernimmt die ECU 22 den
lokalen Minimalwert Amin der Winkelstellung
des Drosselventils 17 in Schritt S11.
-
In
Schritt S12 berechnet die ECU 22 die Differenz zwischen
dem lokalen Maximalwert Amax und dem lokalen
Minimalwert Amin und berechnet einen Winkelbereich W der Hinundherbewegung
auf Grundlage der berechneten Differenz.
-
Als
Nächstes bestimmt die ECU 22, ob der berechnete
Winkelbereich W innerhalb eines vorbestimmten Winkelschwellenbereichs
zwischen einem ersten Schwellenwert Wt1 und einem zweiten Schwellenwert
Wth in Schritt S13 liegt. Der Schwellenwinkelbereich wird auf Grundlage
eines Hinundherbewegungswinkelbereichs des Drosselventils 17 unter
der Annahme bestimmt, dass ein Zahn des einen Zahnrads des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist. Beispielsweise wurde der Schwellenwinkelbereich durch Simulationen und/oder
Versuche bestimmt.
-
Daraufhin
schreitet die ECU 22 nach der Bestimmung in Schritt S13,
dass der berechnete Winkelbereich W innerhalb des vorbestimmten
Schwellenwinkelbereichs liegt, zu Schritt S14 vor und andernfalls
wird der Zahnlückenerfassungsvorgang abgebrochen.
-
In
Schritt S14 inkrementiert die ECU 22 einen Zählwert
C eines Zählwerks um den Wert 1. Der Zählwert
C kann durch einen Software-Zähler festgelegt werden. Es
ist anzumerken, dass der Zählwert C so programmiert ist,
dass er zu vorbestimmten Rückstellzyklen zurückgestellt
wird; dieser vorbestimmte Rückstellzyklus ist derart bestimmt,
dass er größer als der vorbestimmte Zyklus des
Zahnlückenerfassungsvorgangs ist.
-
Als
Nächstes bestimmt die ECU 22 in Schritt S15, ob
der Zählwert C gleich oder größer als
ein vorbestimmter Schwellenwert K ist. Nach der Bestimmung, dass
der Zählwert C gleich oder größer als
der vorbestimmte Schwellenwert K ist (JA in Schritt S15), schreitet
die ECU 22 zu Schritt S16 vor. Anderenfalls (NEIN in Schritt 15)
beendet die ECU 22 den Zahnlückenerfassungsvorgang.
-
In
Schritt S16 behält die ECU 22 als ein Beispiel
eines Ausfallsicherungsvorgangs die Winkelstellung des Drosselventils 17 bei
einer vorbestimmten Winkelstellung bei, etwa bei der gegenwärtigen Winkelstellung.
Genauer gesagt stellt die ECU 22 in Schritt S16 die relative
Einschaltdauer der an dem Elektromotor 20 anzulegenden
Impulsspannung auf einen konstanten Wert ein, der der gegenwärtigen Winkelstellung
entspricht.
-
Als
Nächstes steuert die ECU 22 in Schritt S17 zumindest
eine der Anzeigeeinrichtungen 23 so, dass sie eine Warnung
anzeigt, die wiedergibt, dass ein Zahnrad in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist. Genauer gesagt schaltet die ECU 22 in Schritt S17
zumindest ein Warnlämpchen der Anzeigeeinrichtung 23 ein.
In Schritt S17 kann die ECU 22 die Warnung hörbar
ausgeben, die wiedergibt, dass ein Zahnrad in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist, beispielsweise mittels eines in dem Kraftfahrzeug installierten Lautsprechers.
-
Das
wie vorstehend dargelegte Abgasrückführungssystem 10 ist
dazu konfiguriert, als die Beschädigung eines Zahns von
einem Zahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 zu
erfassen, dass die Änderung der Winkelstellung des Drosselventils 17 eine
Hinundherbewegung aufzeigt. Zu diesem Zeitpunkt zeigt mit Ausnahme
des Falls, dass ein Zahn von einem Zahnrad in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist, die Änderung der Winkelstellung des Drosselventils 17 die
Hinundherbewegung in folgenden Fällen an:
- (a) wenn die Winkelstellung des Drosselventils 17 so
gesteuert wird, dass die Änderung der Winkelstellung eine
Hinundherbewegung aufzeigt; und
- (b) wenn ein Fehler in dem erfassten Wert der Winkelstellung
des Drosselventils beispielsweise infolge eines Rauschens vorhanden
ist, das dem durch den Winkelsensor 21 erfassten und gesendeten
elektrischen Signal überlagert ist.
-
Diesbezüglich
bestimmt die ECU 22, nachdem erfasst wurde, dass der Winkelbereich
der Hinundherbewegung der Änderung der Winkelstellung des
Drosselventils 17 innerhalb des vorbestimmten Schwellenwinkelbereichs
liegt, dass ein Zahn von einem Zahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist. Somit ist es möglich, auf präzise Weise zu
erfassen, dass ein Zahn von einem Zahnrad in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist.
-
Wie
dies vorstehend beschrieben ist, zeigt die Änderung der
Winkelstellung des Drosselventils 17 zusätzlich
in dem Fall, dass ein Zahn eines Zahnrads in dem Getriebezug des
Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist, die Änderung der Winkelstellung des Drosselventils 17 die
Hinundherbewegung innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs auf
und die Hinundherbewegung verschwindet wiederholter Weise.
-
Aus
diesem Grund bestimmt die ECU 22 nach dem wiederholten
Erfassen der Hinundherbewegung der Änderung der Winkelstellung
des Drosselventils 17, dass ein Zahn eines Zahnrads in
dem Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt ist.
Somit ist es möglich, zu verhindern, dass die ECU 22 fehlerhafter
Weise erfasst, dass ein Zahn von einem Zahnrad in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 19 fehlt.
-
Wenn
bestimmt wurde, dass ein Zahn von einem Zahnrad in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist, behält die ECU 22 die Winkelstellung des
Drosselventils 17 bei einer vorbestimmten Winkelstellung
bei, etwa der vollständig geschlossenen Stellung. Dies
verhindert, dass ein Zahn des zahnlückenhaften Zahnrads,
der dem Zahnlückenabschnitt benachbart ist, mit einem Zahn
eines normalen Zahnrads, das damit in Eingriff zu gelangen ist, kollidiert,
was es möglich macht, einen zusätzlichen Schaden
an den Zähnen des zahnlückenhaften Zahnrads und
des normalen Zahnrads zu vermeiden.
-
Wenn
bestimmt wird, dass ein Zahn von einem Zahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist, gibt die ECU 22 eine Warnung aus, die anzeigt, dass
ein Zahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist. Dies kann den Fahrer des Kraftfahrzeugs dazu veranlassen, die
Kraftmaschine 11 zu stoppen, um zu verhindern, dass ein
Zahn des zahnlückenhaften Zahnrads, der dem Zahnlückenabschnitt
benachbart ist, mit einem Zahnrad eines damit in Eingriff zu gelangenden normalen
Zahnrads kollidiert, was es möglich macht, zusätzliche
Schäden der Zähne des zahnlückenhaften
Zahnrads und des normalen Zahnrads zu vermeiden.
-
Während
die ECU 22 in dem Ausführungsbeispiel als den
Schaden des einen Zahns von einem Zahnrad in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 19 erfasst,
dass die Änderung der Winkelstellung des Drosselventils 17 eine
Hinundherbewegung innerhalb des vorbestimmten Schwellenwinkelbereichs
zeigt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
Genauer gesagt kann die ECU 22 als eine erste Modifikation
des Ausführungsbeispiels auf Grundlage einer für
die Hinundherbewegung der Änderung der Winkelstellung des
Drosselventils 17 erforderlichen Zeitspanne bestimmen, ob
ein Zahn von einem Zahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist.
-
Bei
der ersten Modifikation hängt die für die Hinundherbewegung
erforderliche Zeitspanne in einem Fall, dass die Änderung
der Winkelstellung des Drosselventils 17 die Hinundherbewegung
als Ergebnis eines beschädigten Zahns von einem Zahnrad des
Untersetzungsgetriebemechanismus 19 zeigt, von der durch
den Elektromotor 20 erzeugten Drehantriebskraft (Drehmoment)
und der Vorspannkraft der Schraubenfeder 40 ab.
-
Im
Gegensatz dazu hängt die für die Hinundherbewegung
erforderliche Zeitspanne in einem Fall, in dem die Änderung
der Winkelstellung des Drosselventils 17 die Hinundherbewegung
als ein Ergebnis einer Steuerung der Winkelstellung des Drosselventils 17 aufzeigt,
lediglich von der durch den Elektromotor erzeugten Drehantriebskraft
ab.
-
Außerdem
würde in einem Fall, in dem die Änderung der Winkelstellung
des Drosselventils 17 die Hinundherbewegung infolge eines
Fehlers des erfassten Werts der Winkelstellung des Drosselventils 17 zeigt,
die für die Hinundherbewegung erforderliche Zeitspanne,
verglichen mit den anderen Fällen, relativ kürzer
sein.
-
Aus
diesem Grund unterscheidet sich die für die Hinundherbewegung
erforderliche Zeitspanne infolge des Fehlens eines Zahns von einem
Zahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 von:
der
für die Hinundherbewegung erforderlichen Zeitspanne auf
Grundlage einer Steuerung der Winkelstellung des Drosselventils 17;
und
der für die Hinundherbewegung erforderlichen Zeitspanne
infolge eines Fehlers des Erfassungswerts der Winkelstellung des
Drosselventils 17.
-
Somit
bestimmt die ECU 22 an der Stelle der Schritte S10 bis
S13 auf Grundlage des Ergebnisses der Überwachung in Schritt
S9, ob ein lokaler Maximalwert Amax der
Winkelstellung des Drosselventils 17 auftritt. Mit anderen
Worten bestimmt die ECU 22 auf Grundlage des Ergebnisses
der Überwachung in Schritt 59, ob die Richtung
der Änderung des Drosselventils 17 sich von der
Durchlassöffnungsrichtung auf die Durchlassschließrichtung ändert.
-
Nachdem
auf Grundlage des Ergebnisses der Überwachung in Schritt
S9 bestimmt wurde, dass ein lokaler Maximalwert Amax der
Winkelstellung des Drosselventils 17 auftritt, stoppt die
ECU 22 in Schritt S20 aus 7 eine Zeit
T1, bei der ein lokaler Maximalwert Amax der
Winkelstellung des Drosselventils 17 auftritt.
-
In
Schritt S21 bestimmt die ECU 22 auf Grundlage des Ergebnisses
der Überwachung in Schritt S9, ob ein lokaler Minimalwert
Amin der Winkelstellung des Drosselventils 17 auftritt.
Mit anderen Worten bestimmt die ECU 22 auf Grundlage des
Ergebnisses der Überwachung in Schritt S9, ob die Richtung
der Änderung des Drosselventils 17 von der Durchlassschließrichtung
auf die Durchlassöffnungsrichtung geändert wird.
-
Nachdem
auf Grundlage des Ergebnisses der Überwachung in Schritt
S9 bestimmt wurde, dass ein lokaler Minimalwert Amin der Winkelstellung
des Drosselventils 17 auftritt, stoppt die ECU 22 in
Schritt S21 eine Zeit T2, bei der ein lokaler Minimalwert Amin der Winkelstellung des Drosselventils 17 auftritt.
-
In
Schritt S22 berechnet die ECU 22 die Zeitspanne zwischen
der gehaltenen Zeit T2 und der gehaltenen Zeit T1, die einer Zeitspanne
TL entspricht, die für die Hinundherbewegung erforderlich
ist.
-
Als
Nächstes bestimmt die ECU 22 in Schritt S23, ob
die berechnete Zeitspanne TL innerhalb einer vorbestimmten Schwellenzeitspanne
TLth liegt. Die Schwellenzeitspanne TLth wird auf Grundlage einer Zeitspanne bestimmt,
die für die Hinundherbewegung des Drosselventils 17 unter
der Annahme erforderlich ist, dass ein Zahn von einem Zahnrad des
Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist. Beispielsweise wurde die Schwellenzeitspanne TLth durch
Simulationen und/oder Versuche bestimmt.
-
Daraufhin,
nachdem in Schritt S23 bestimmt wurde, dass die berechnete Zeitspanne
TL innerhalb der vorbestimmten Schwellenzeitspanne TLth liegt, schreitet
die ECU 22 zu vorstehend dargelegtem Schritt S14 vor und
andernfalls beendet sie den Zahnlückenerfassungsvorgang.
Die folgenden Vorgänge sind die gleichen wie die in 6 dargestellten
Vorgänge von Schritten S14 bis S17.
-
Wie
vorstehend beschrieben ist, bringt das Abgasrückführsystem
gemäß der ersten Modifikation die gleichen Wirkungen
wie das Abgasrückführungssystem 10 gemäß dem
Ausführungsbeispiel hervor. Zusätzlich unterscheidet
das Abgasrückführungssystem gemäß der
ersten Modifikation auf wirkungsvolle Weise die für die
Hinundherbewegung infolge des Fehlens bzw. der Lücke eines
Zahns von einem Zahnrad des Übersetzungsgetriebemechanismus
erforderliche Zeitspanne von:
der Zeitspanne, die für
die Hinundherbewegung auf Grundlage einer Steuerung der Winkelstellung
des Drosselventils 17 erforderlich ist; und
der Zeitspanne,
die für die Hinundherbewegung infolge eines Fehlers des
Erfassungswerts der Winkelstellung des Drosselventils 17 erforderlich
ist.
-
Somit
ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit wirkungsvoll zu
reduzieren, mit der die ECU 22 fehlerhafter Weise bestimmt,
dass ein Zahn eines Zahnrads in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist.
-
Wenn
gemäß dem Ausführungsbeispiel die Beschädigung
eines Zahns von einem Zahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 erfasst
wird, führt die ECU 22 die Ausfallsicherungsfunktion durch,
um dadurch:
die Winkelstellung des Drosselventils 17 bei
einer vorbestimmten Winkelstellung beizubehalten; und
eine
Warnung anzuzeigen, die wiedergibt, dass ein Zahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist.
-
Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
-
Insbesondere
kann die ECU 22 wahlweise zumindest eine von Ausfallsicherungsfunktionen
in Abhängigkeit des Verhaltens der Hinundherbewegung der Änderung
der Winkelstellung des Drosselventils 17 ausführen.
Das Verhalten der Hinundherbewegung beinhaltet einen Winkelbereich
der Hinundherbewegung, eine für die Hinundherbewegung erforderliche
Zeitspanne und eine Dauer des Auftretens der Hinundherbewegung.
-
Beispielsweise
in dem Fall, dass, nachdem ein Zahn des zahnlückenhaften
Zahnrads und des damit in Eingriff zu gelangenden normalen Zahnrads des
Mechanismus 19 beschädigt ist, das andere von dem
zahnlückenhaften Zahnrad und dem normalen Zahnrad beschädigt
wird, wird der Winkelbereich der Hinundherbewegung der Änderung
der Winkelstellung des Drosselventils 17 wahrscheinlich
aufgeweitet.
-
Nach
der Antwort JA in Schritt S15, nachdem bestimmt wurde, dass der
Winkelbereich der Hinundherbewegung der Änderung der Winkelstellung
des Drosselventils 17 gleich oder kleiner als ein vorbestimmter
erster Winkelbereich ist (JA in Schritt S31 von 8),
führt die ECU 22 daher anstelle der Schritte S16
und S17 in Schritt S32 eine der Ausfallsicherungsfunktionen aus,
um dadurch die Winkelstellung des Drosselventils 17 bei
einer vorbestimmten Winkelstellung beizubehalten.
-
Nachdem
bestimmt wurde, dass der Winkelbereich der Hinundherbewegung der Änderung
der Winkelstellung des Drosselventils 17 größer
als der erste Winkelbereich und gleich oder kleiner als ein zweiter
Winkelbereich ist (JA in Schritt S33), führt die ECU 22 in
Schritt S34 anstelle der Schritte S16 und S17 eine andere der Ausfallsicherungsfunktionen aus,
um dadurch die Information anzuzeigen, die wiedergibt, dass ein
Zahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist.
-
Nachdem
bestimmt wurde, dass der Winkelbereich der Hinundherbewegung der Änderung
der Winkelstellung des Drosselventils 17 größer
als der zweite Winkelbereich ist (NEIN in Schritt S33), führt die
ECU 22 in Schritt S35 anstelle der Schritte S16 und S17
eine andere der Ausfallsicherungsfunktionen aus, um dadurch eine
Kraftmaschine ECU (die nicht gezeigt ist) in einer Notlauffunktion
zu betreiben, wodurch das Kraftfahrzeug langsam zu einem sicheren
Platz gefahren wird.
-
Außerdem
ist, wie dies vorstehend beschrieben wurde, in dem Fall, dass nachdem
ein Zahn des zahnlückenhaften Zahnrads oder des damit in
Eingriff zu gelangenden normalen Zahnrads in dem Mechanismus 19 beschädigt
wurde, das andere von dem zahnlückenhaften Zahnrad und
dem normalen Zahnrad beschädigt wird, der Winkelbereich
der Hinundherbewegung der Änderung der Winkelstellung des Drosselventils 17 wahrscheinlich
aufgeweitet.
-
Insbesondere
in dem Fall, dass eine Anzahl n (n ist eine positive ganze Zahl)
von Zähnen von einem Zahnrad in der Untersetzungsgetriebeeinheit 19 beschädigt
ist, ist der Winkelbereich der Hinundherbewegung der Änderung
der Winkelstellung des Drosselventils 17 auf Grundlage
der Beschädigung der Anzahl von n Zähnen des einen
Zahnrads wahrscheinlich aufgeweitet.
-
Aus
diesem Grund kann durch eine Anpassung des Schwellenwinkelbereichs
derart, dass er der Anzahl n der beschädigten Zähne
des einen Zahnrads, zuverlässig erfasst werden, dass ein Zahnrad
der Untersetzungsgetriebeeinheit 19 beschädigt
ist.
-
Während
die ECU 22 in dem Ausführungsbeispiel die Beschädigung
eines Zahns von einem Zahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 erfasst,
ohne dabei die Art des einen Zahnrads (zahnlückenhaftes
Zahnrad) zu identifizieren, ist die vorliegende Erfindung nicht
auf einen solchen Aufbau beschränkt.
-
Insbesondere
kann gemäß einer zweiten Modifikation die ECU 22 die
Beschädigung eines Zahns von einem Zahnrad in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 19 erfassen,
während die Art des einen Zahnrads (des zahnlückenhaften
Zahnrads) auf Grundlage des Winkelbereichs der Hinundherbewegung
der Änderung in der Winkelstellung des Drosselventils 17 und/oder
des Verhaltens derer Hinundherbewegung identifiziert wird.
-
Beispielsweise
dann, wenn die Hinundherbewegung der Änderung der Winkelstellung
des Drosselventils 17 periodisch auftritt (siehe 3), stellt
die ECU 22 fest, dass ein Antriebszahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt ist.
Wenn im Gegensatz dazu die Hinundherbewegung der Änderung
der Winkelstellung des Drosselventils 17 sequentiell auftritt
(siehe 5), dann stellt die ECU 22 fest, dass
ein Abtriebszahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist.
-
Gemäß der
zweiten Modifikation kann die ECU 22 selektiv zumindest
eine von Ausfallsicherungsfunktionen in Abhängigkeit von
der Art des zahnlückenhaften Zahnrads ausführen.
-
Während
die ECU 22 gemäß dem Ausführungsbeispiel
auf Grundlage dessen, ob der Winkelbereich der Hinundherbewegung
der Änderung der Winkelstellung des Drosselventils 17 innerhalb
des vorbestimmten Schwellenwinkelbereichs liegt, bestimmt, ob ein
Zahn von einem Zahnrad des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 beschädigt
ist, kann der Schwellenwinkelbereich geändert werden.
-
Genauer
gesagt ist zu beachten, dass der Winkelbereich der Hinundherbewegung
der Änderung der Winkelstellung des Drosselventils 17 um
so mehr verringert wird, je mehr die durch den Elektromotor 20 zu
erzeugende Drehantriebskraft, also die relative Einschaltdauer der
an den Elektromotor anzulegenden Pulsspannung, erhöht wird.
-
Aus
diesem Grund kann die ECU 22 den Schwellenwinkelbereich
auf Grundlage der Größe der durch den Elektromotor 20 zu
erzeugenden Drehantriebskraft ändern.
-
In
dem Ausführungsbeispiels und dessen Modifikationen wird
die vorliegende Erfindung auf das Abgasrückführungssystem 10 zum
Steuern des Abgasrückführungsstellglieds 15 einschließlich
des Untersetzungsgetriebemechanismus 19 angewendet, um
dadurch eine Winkelstellung des Drosselventils 17 einzustellen,
jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt.
-
Insbesondere
kann die vorliegende Erfindung auf ein Drosselventil angewendet
werden, das in einem Durchlass installiert ist, durch den ein Gas strömt;
dieser Durchlass ist beispielsweise ein Einlassdurchlass oder ein
Auslassdurchlass einer Brennkraftmaschine.
-
Genauer
gesagt kann die vorliegende Erfindung auf ein Steuerungssystem zum
Steuern eines Stellglieds angewendet werden, das Folgendes aufweist:
einen Getriebezug, der mit einem Antriebszahnrad und einem damit
in Eingriff stehenden Abtriebszahnrad ausgestattet ist, ein mit
dem Getriebezug verbundenes Ventil, ein Vorspannelement, das dazu
konfiguriert ist, das Abtriebszahnrad in einer vorbestimmten Richtung
vorzuspannen, und eine Antriebsquelle, die dazu konfiguriert ist,
das Antriebszahnrad gegen die Vorspannkraft des Vorspannelements
anzutreiben.
-
Während
beschrieben wurde, was gegenwärtig als Ausführungsbeispiel
und dessen Modifikationen der vorliegenden Erfindung betrachtet
wird, ist es so zu verstehen, dass verschiedene Modifikationen,
die noch nicht beschrieben wurden, noch getätigt werden
können, und es ist beabsichtigt, dass in den beiliegenden
Ansprüchen alle diese Modifikationen abgedeckt sind, die
in das wahre Wesen und den Umfang der Erfindung fallen.
-
Ein
gesteuertes Stellglied hat ein Antriebszahnrad und ein Abtriebszahnrad,
das mit dem Antriebszahnrad in Eingriff ist. Das Stellglied hat
ein Vorspannelement, das dazu konfiguriert ist, das Abtriebszahnrad
in einer vorbestimmten Richtung vorzuspannen bzw. zu drängen,
und eine Antriebsquelle, die dazu konfiguriert ist, das Antriebszahnrad
gegen die Vorspannkraft des Vorspannelements anzutreiben, um dadurch
eine Drehantriebskraft zu erzeugen. Die erzeugte Drehantriebskraft
wird über das Antriebszahnrad und das Abtriebszahnrad auf
ein Ventil übertragen, um dadurch das Ventil drehend anzutreiben.
In dem Steuerungssystem misst eine Winkelstellungsmesseinheit eine
Winkelstellung des Ventils relativ zu einer vorbestimmten Bezugsstellung.
Eine Zahnschadenbestimmungseinheit überwacht die gemessene
Winkelstellung. Wenn ein Ergebnis der Überwachung hervorbringt,
dass eine Änderung in der gemessenen Winkelstellung eine
Hinundherbewegung aufzeigt, dann bestimmt die Zahnschadenbestimmungseinheit,
dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt
ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-