DE102008040975A1

DE102008040975A1 - Steuerungssystem zum Steuern eines Stellglieds mit einem Antriebszahnrad und einem Abtriebszahnrad

Info

Publication number: DE102008040975A1
Application number: DE102008040975A
Authority: DE
Inventors: Masamichi Kariya-shi Shibata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2009-04-16
Also published as: JP4678393B2; JP2009036108A

Abstract

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.

Description

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 A_max 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 A_max der Winkelstellung des Drosselventils 17 auftritt, übernimmt die ECU 22 in Schritt S10 den lokalen Maximalwert A_max der Winkelstellung des Drosselventils 17.
In Schritt S11 bestimmt die ECU 22 auf Grundlage des Überwachungsergebnisses in Schritt S9, ob ein lokaler Minimalwert A_min 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 A_min der Winkelstellung des Drosselventils 17 in Schritt S11.
In Schritt S12 berechnet die ECU 22 die Differenz zwischen dem lokalen Maximalwert A_max 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 A_max 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 A_max der Winkelstellung des Drosselventils 17 auftritt, stoppt die ECU 22 in Schritt S20 aus 7 eine Zeit T1, bei der ein lokaler Maximalwert A_max 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 A_min 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 A_min 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 TL_th liegt. Die Schwellenzeitspanne TL_th 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 TL_th durch Simulationen und/oder Versuche bestimmt.
Daraufhin, nachdem in Schritt S23 bestimmt wurde, dass die berechnete Zeitspanne TL innerhalb der vorbestimmten Schwellenzeitspanne TL_th 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

- JP 2003-314377 [0003]

Claims

Steuerungssystem zum Steuern eines Stellglieds, wobei das Stellglied 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 aufweist, die dazu konfiguriert ist, das Antriebszahnrad gegen die Vorspannkraft des Vorspannelements anzutreiben, um dadurch eine Drehantriebskraft zu erzeugen, wobei die erzeugte Drehantriebskraft über das Antriebszahnrad und das Abtriebszahnrad auf ein Ventil übertragen wird, um dadurch das Ventil drehend anzutreiben, wobei das Steuerungssystem Folgendes aufweist: eine Winkelstellungsmesseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Winkelstellung des Ventils relativ zu einer vorbestimmten Bezugsstellung zu messen; und eine Zahnschadenbestimmungseinheit, die dazu konfiguriert ist, die gemessene Winkelstellung zu überwachen, und dann, wenn ein Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass eine Änderung der gemessenen Winkelstellung eine Hinundherbewegung aufzeigt, bestimmt, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Zahnschadenbestimmungseinheit dazu konfiguriert ist, dann, wenn das Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass die Änderung der gemessenen Winkelstellung die Hinundherbewegung aufzeigt: einen Winkelbereich der Hinundherbewegung zu messen; zu bestimmen, ob der gemessene Winkelbereich der Hinundherbewegung innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwinkelbereichs liegt; und zu bestimmen, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist, nachdem bestimmt wurde, dass der gemessene Winkelbereich der Hinundherbewegung innerhalb des vorbestimmten Schwellenwinkelbereichs liegt.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Zahnschadenbestimmungseinheit dazu konfiguriert ist, jedes Mal dann, wenn das Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass die Änderung der gemessenen Winkelstellung die Hinundherbewegung aufzeigt, Folgendes auszuführen: einen ersten Vorgang zum Messen eines Winkelbereichs der Hinundherbewegung; einen zweiten Vorgang zum Bestimmen, ob der gemessene Winkelbereich der Hinundherbewegung innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwinkelbereichs liegt; einen dritten Vorgang zum Inkrementieren eines Zählwerts, wenn bestimmt wurde, dass der gemessene Winkelbereich der Hinundherbewegung innerhalb des vorbestimmten Schwellenwinkelbereichs liegt; einen vierten Vorgang zum Bestimmen, ob der Zählwert gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist; einen fünften Vorgang zum Bestimmen, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist, nachdem bestimmt wurde, dass der Zählwert gleich wie oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Zahnschadenbestimmungseinheit dazu konfiguriert ist, dann zu bestimmen, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist, wenn das Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass die Hinundherbewegung der Änderung der gemessenen Winkelstellung einen Winkelbereich aufweist, der einer Anzahl n von Zähnen des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads entspricht, wobei n eine positive ganze Zahl wiedergibt.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 1 oder 4, wobei die Zahnschadenbestimmungseinheit dazu konfiguriert ist, eine für die Hinundherbewegung erforderliche Zeitspanne zu messen und auf Grundlage der gemessenen Zeitspanne zu bestimmen, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist, wenn das Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass die Änderung der gemessenen Winkelstellung die Hinundherbewegung aufzeigt.
Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1, 4 und 5, wobei die Zahnschadenbestimmungseinheit dazu konfiguriert ist, zu bestimmen, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist, wenn das Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass die Hinundherbewegung der Änderung der gemessenen Winkelstellung wiederholt auftritt.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 6, wobei die Zahnschadenbestimmungseinheit dazu konfiguriert ist, zu bestimmen, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist, wenn das Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass die Hinundherbewegung der Änderung der gemessenen Winkelstellung sequentiell auftritt.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 7, wobei die Zahnschadenbestimmungseinheit dazu konfiguriert ist, dann zu identifizieren, dass ein Zahn des Abtriebszahnrads beschädigt ist, wenn das Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass die Hinundherbewegung der Änderung der gemessenen Winkelstellung sequentiell auftritt.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 6, wobei die Zahnschadenbestimmungseinheit dazu konfiguriert ist, dann zu bestimmen, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist, wenn das Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass die Hinundherbewegung der Änderung der gemessenen Winkelstellung zyklisch auftritt.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 9, wobei die Zahnschadenbestimmungseinheit dazu konfiguriert ist, dann zu identifizieren, dass ein Zahn des Antriebszahnrads beschädigt ist, wenn das Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass die Hinundherbewegung der Änderung der gemessenen Winkelstellung zyklisch auftritt.
Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner mit einer Ausfallsicherungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Ausfallsicherungsfunktion auszuführen, wenn bestimmt wurde, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 11, wobei die Ausfallsicherungseinheit dazu konfiguriert ist, als die Ausfallsicherungsfunktion das Ventil bei einer vorbestimmten Winkelstellung zu halten.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 11, wobei die Ausfallsicherungseinheit dazu konfiguriert ist, eine Warnung auszugeben, die anzeigt, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 11, wobei die Ausfallsicherungseinheit dazu konfiguriert ist, die Ausübung einer Vielzahl von Ausfallsicherungsfunktionen zu ermöglichen, und zumindest eine der Vielzahl von Ausfallsicherungsfunktionen in Abhängigkeit eines Verhaltens der Hinundherbewegung der Änderung der gemessenen Winkelstellung wahlweise auszuführen.
Steuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Ventil ein Drosselventil ist, das zum Öffnen oder Schließen des Durchlasses drehbar in einem Durchlass installiert ist, durch den ein Gas strömt, wobei die Winkelstellung des Drosselventils einen Durchsatz des Gases durch den Durchlass einstellt.
Steuerungssystem gemäß Anspruch 15, wobei der Durchlass ein in einer Brennkraftmaschine installierter Durchlass ist und das Gas ein Abgas von der Brennkraftmaschine oder ein Einlassgas in diese ist.
Programmprodukt, das in ein Medium eingebettet ist, auf das ein Computer eines Steuerungssystems zum Steuern eines Stellglieds Zugriff hat, wobei das Stellglied ein Antriebszahnrad, ein mit dem Antriebszahnrad in Eingriff stehendes Abtriebszahnrad, ein zum Vorspannen des Antriebszahnrads in einer vorbestimmten Richtung konfiguriertes Vorspannelement und eine Antriebsquelle aufweist, die dazu konfiguriert ist, das Antriebszahnrad gegen die Vorspannkraft des Vorspannelements anzutreiben, um dadurch eine Drehantriebskraft zu erzeugen, wobei die erzeugte Drehantriebskraft über das Antriebszahnrad und das Abtriebszahnrad auf ein Ventil übertragen wird, um dadurch das Ventil drehend anzutreiben, wobei das Programmprodukt Folgendes aufweist: ein erstes Mittel zum Anweisen des Computers, eine Winkelstellung des Ventils bezüglich einer vorbestimmten Bezugsstellung zu erfassen; und ein zweites Mittel zum Anweisen des Computers, die gemessene Winkelstellung zu überwachen, und zu bestimmen, dass ein Zahn des Antriebszahnrads oder des Abtriebszahnrads beschädigt ist, wenn ein Ergebnis der Überwachung hervorbringt, dass eine Änderung der gemessenen Winkelstellung eine Hinundherbewegung aufzeigt.