DE102019101369A1

DE102019101369A1 - Ein Abgasrückführventilsteuerverfahren

Info

Publication number: DE102019101369A1
Application number: DE102019101369.0A
Authority: DE
Inventors: Ian Halleron; Zoltan Szilagyi; Jon Dixon
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2019-07-25
Also published as: US20190226430A1; CN110067676A; GB2570335A; GB2570335B; GB201801026D0; US10941735B2

Abstract

Ein Abgasrückführ-(AGR-)Ventilsteuerverfahren umfasst die folgenden Schritte: (a) Ermitteln eines AGR-Ventildiagnosefaktors, wenn die Kraftmaschine nicht läuft, auf Grundlage von mindestens einem der Folgenden: (i) der erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (ii) der erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten; (iii) der Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (iv) der Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition zu bewegen; (v) der Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt; und b) Einstellen der Steuerung des AGR-Ventils, wenn die Kraftmaschine läuft, auf Grundlage des AGR-Ventildiagnosefaktors.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasrückführ-(AGR-)Ventilsteuerverfahren und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, ein AGR-Ventilsteuerverfahren, das fähig ist, beim Ermitteln der Position des Ventils die Ventilverschmutzung zu berücksichtigen.
Hintergrund
AGR-Ventile finden breite Verwendung in Kraftmaschinen, um einen Teil des Abgases zurück in die innere Brennkammer der Kraftmaschine zu führen. Dies hat den Vorteil, die Emissionen der Kraftmaschine zu vermindern und daher die Emissionen des Fahrzeugs, in dem sich die Kraftmaschine befindet, zu vermindern, da das Vorhandensein von Abgas den Sauerstoffprozentsatz im eingehenden Luftstrom mit Gasen verdünnt, die nicht an einer Verbrennung teilnehmen und daher Wärme absorbieren. Dies führt zu einem Vermindern der Kraftmaschinentemperatur und daher zu einem Verringern der Menge an erzeugten NOx-Gasen, da NOx-Gase erzeugt werden, wenn Stickstoff und Sauerstoff hohen Kraftmaschinentemperaturen unterliegen.
Da AGR-Ventile Abgas zurückführen, neigen sie dazu, zu verstopfen, z. B. mit Kohlenstoffablagerungen, die die Ventile beim Öffnen behindern oder sie am Öffnen hindern können. Ohne Behandlung (z. B. Reinigung oder anderer Wartung) kann dies schließlich dazu führen, dass das AGR-Ventil geschlossen, vollständig offen oder teilweise offen verklebt. Beispielsweise können AGR-Ventile mit Tellerausgestaltung eine Verschmutzung des Ventilschafts aufweisen, die, wie oben beschrieben, schließlich dazu führen kann, dass das Ventil in einer geschlossenen, vollständig offenen oder teilweise offenen Position verklebt. Bevor AGR-Ventile vollständig verkleben, weisen sie möglicherweise langsame Bewegungen auf, die eine große Steuerkraft erfordern, und möglicherweise weisen sie ruckhafte „Haft-Gleit“-Bewegungen auf. Dies kann zur Folge haben, dass zu viel oder zu wenig Abgas strömt, was zu Problemen führen kann, einschließlich schlechter Kraftmaschinenrohemissionen, Verbrennungsinstabilität, schlechten Anlassens, der Überhitzung von Kraftmaschinenkomponenten etc.
Die Position von AGR-Ventilen wird typischerweise durch einen Regler gesteuert. Herkömmliche Regler berücksichtigen jedoch nicht angemessen eine durch Verschmutzungen (beispielsweise durch die Verschmutzung des Ventilschafts oder - sitzes von AGR-Ventilen der Tellerausgestaltung) verursachte Beeinträchtigung der Bewegung von Komponenten des AGR-Ventils.
Eine AGR-Ventilverschmutzung kann beispielsweise durch das Kondensieren von Kohlenwasserstoffen und Wasser und die Ansammlung von Ruß im AGR-Ventilschaft verursacht werden, besonders bei niedrigen Temperaturen. Eine vermehrte Verwendung von AGR-Ventilen bei niedrigen Temperaturen (beispielsweise, um die EU6.2-Emissionsnormen zu erfüllen) erhöht wahrscheinlich das Risiko für diese Art von „Cold Fouling“ (kalter Verschmutzung) des AGR-Ventils. Dabei können sich Ablagerungen, die aus einer Kombination von Kohlenwasserstoffen, Ruß und kondensiertem Wasser gebildet sind, (beispielsweise) auf Teilen des AGR-Ventils bilden, was dessen Reaktion auf eine Antriebsleistung verändert. Ablagerungen, die sich auf dem Schaft und der Dichtung eines Tellerventils bilden, können das Ventil verlangsamen oder bewirken, dass es in einer offenen, teilweise offenen oder geschlossenen Position verklebt.
Derartige Faktoren variieren während der Lebensdauer des Ventils. Jedoch werden derartige Faktoren bei bestehenden AGR-Ventilreglern nicht immer angemessen berücksichtigt.
Entsprechend besteht eine Notwendigkeit für Verbesserungen im Fachgebiet der AGR-Ventilsteuerung.
Angaben zur Erfindung
Gemäß der Erfindung wird ein Abgasrückführ-(AGR-)Ventilsteuerverfahren bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:

a) Ermitteln eines AGR-Ventildiagnosefaktors, wenn die Kraftmaschine nicht läuft, auf Grundlage von mindestens einem der Folgenden:
1. (i) der erforderlichen Leistung, um eine Komponente des AGR-Ventils aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen;
2. (ii) der erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten;
3. (iii) der Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen;
4. (iv) der Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition zu bewegen;
5. (v) der Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt; und
b) Einstellen der Steuerung des AGR-Ventils, wenn die Kraftmaschine läuft, auf Grundlage des AGR-Ventildiagnosefaktors.

Die spezifische Position kann vorab festgelegt sein und kann eine teilweise offene Position sein.
Die Leistung, die erforderlich ist, um das AGR-Ventil aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen, ist als die „Anlaufleistung“ bekannt.
Die Leistung, die erforderlich ist, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten, ist als die „Halteleistung“ bekannt. Sie kann auch die Leistung sein, die erforderlich ist, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten, ohne dass Gas oder eine Druckdifferenz durch das Ventil strömt.
Die Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen, ist als die „Hängezeit“ bekannt.
Die Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition zu bewegen, ist als die „Bewegungszeit“ bekannt.
Die Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt, ist als die „Ventilgeschwindigkeit“ bekannt. Sie kann die durchschnittliche Geschwindigkeit sein (z. B. in Prozenteinheiten je Sekunde), mit der sich das Ventil aus der spezifischen Position, die eine teilweise offene Position sein kann, in Richtung der geschlossenen Position bewegt. Das Messen der Geschwindigkeit hat den Vorteil, dass unterschiedliche Bewegungsstrecken direkter vergleichbar sind; wie vorstehend beschrieben kann jedoch auch die Bewegungszeit verwendet werden.
Das Messen dieser Mengen und das Verwenden derselben, um einen Diagnosefaktor zu berechnen, hat Vorteile. Beispielsweise zeigen die Anlaufleistung und die Hängezeit die statische Reibung an, der das Ventil in seinen Ruhepositionen ausgesetzt ist, wohingegen die Ventilgeschwindigkeit (die auch als „Fallgeschwindigkeit“ bezeichnet werden kann) die Gleitreibung anzeigt. Die Halteleistung zeigt den Zustand der Rückstellfeder an. Diese Messwerte können, entweder allein oder in Kombination, einen Hinweis auf das Maß der Ventilverschmutzung und -alterung geben. Somit nutzt die vorliegende Erfindung diesen Hinweis auf eine Verschmutzung oder Alterung eines Ventilpositionsreglers.
Wie nachfolgend näher ausgeführt wird, wird der Diagnosefaktor verwendet, um zusätzliche Korrekturen an PID-Reglerparametern und an einem Feed-Forward-Term, der in einem AGR-Ventilregler verwendet wird, zu berechnen.
Der AGR-Ventildiagnosefaktor kann ausgewählt werden, um mindestens eines von den Folgenden zu sein: (i) der Anlaufleistung; (ii) der Halteleistung; (iii) der Hängezeit; (iv) der Bewegungszeit; und (v) der Ventilgeschwindigkeit.
Der AGR-Ventildiagnosefaktor kann ausgewählt werden, um eine Funktion von mindestens einem von den Folgenden zu sein: (i) der Anlaufleistung; (ii) der Halteleistung; (iii) der Hängezeit; (iv) der Bewegungszeit; und (v) der Ventilgeschwindigkeit.
Die Funktion kann die Ausgabe einer Verweistabelle mit der/den Variable(n) (i)-(v) als Eingabe(n) sein. Mindestens eine der Funktionen kann ein Polynom sein. Beispielsweise kann mindestens eine der Funktionen linear sein.
Der AGR-Ventildiagnosefaktor kann ausgewählt werden, um eine Funktion der Bewegungsrichtung des AGR-Ventils und von mindestens einem von den Folgenden zu sein: (i) der Anlaufleistung; (ii) der Halteleistung; (iii) der Hängezeit; (iv) der Bewegungszeit; und (v) der Ventilgeschwindigkeit.
Die Funktion kann die Ausgabe einer Verweistabelle mit der Bewegungsrichtung des AGR-Ventils und der/den Variable(n) (i)-(v) als Eingaben sein. Mindestens eine der Funktionen kann ein Polynom sein.
Der AGR-Ventildiagnosefaktor kann ausgewählt werden, um mindestens eines von den Folgenden zu sein: (i) der durchschnittlichen Anlaufleistung; (ii) der durchschnittlichen Halteleistung; (iii) der durchschnittlichen Hängezeit; (iv) der durchschnittlichen Bewegungszeit; und (v) der durchschnittlichen Ventilgeschwindigkeit.
Der AGR-Ventildiagnosefaktor kann ausgewählt werden, um eine Funktion von mindestens einem von den Folgenden zu sein: (i) der durchschnittlichen Anlaufleistung; (ii) der durchschnittlichen Halteleistung; (iii) der durchschnittlichen Hängezeit; (iv) der durchschnittlichen Bewegungszeit; und (v) der durchschnittlichen Ventilgeschwindigkeit.
Die Funktion kann die Ausgabe einer Verweistabelle mit der/den Variable(n) (i)-(v) als Eingabe(n) sein. Mindestens eine der Funktionen kann polynomisch sein, beispielsweise kann mindestens eine der Funktionen linear sein.
Der AGR-Ventildiagnosefaktor kann ausgewählt werden, um der Maximalwert von Folgendem zu sein: (i) der Funktion der durchschnittlichen Anlaufleistung; (ii) der Funktion der durchschnittlichen Halteleistung; (iii) der Funktion der durchschnittlichen Hängezeit; (iv) der Funktion der durchschnittlichen Bewegungszeit; und (v) der Funktion der durchschnittlichen Ventilgeschwindigkeit.
Das AGR-Ventil kann durch einen PID-(Proportional-Integral-Differential-)Regler gesteuert werden. Der Schritt des Einstellens der Steuerung des AGR-Ventils kann das Multiplizieren oder Addieren der Ausgabe des PID-Reglers mit einem ersten Diagnosefaktor umfassen. Der PID-Regler kann eine Feed-Forward-Term-Korrektur aufweisen. Der Schritt des Einstellens der Steuerung des AGR-Ventils kann alternativ oder zusätzlich das Multiplizieren oder Addieren des Feed-Forward-Terms mit einem zweiten Diagnosefaktor umfassen.
Das Steuern der Position des AGR-Ventils mit einem PID-Regler mit einer Feed-Forwards-Korrektur ermöglicht es, die Position des AGR-Ventils genauer zu kennen. Beispielsweise werden die Reglerverstärkungen (proportional P, integrierend I und differenziell D) als Funktionen der Positionsabweichung berechnet (die tatsächliche Position wird von der gewünschten Position subtrahiert) mit Korrekturen für den Gasmassenstrom durch das Ventil, die Druckdifferenz durch das Ventil, den Kraftmaschinenbetriebsmodus und die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinentemperatur und die Lufttemperatur.
Ein Feed-Forward-Term wird ebenfalls berechnet, der von mindestens einem von der Positionsabweichung mit Korrekturen für den Gasmassenstrom durch das Ventil, die Druckdifferenz durch das Ventil, den Kraftmaschinenbetriebsmodus und die Kraftmaschinendrehzahl abhängen kann. Dieser Feed-Forward-Term kann zur Ausgabe des PID-Regler hinzuaddiert werden. Das Addieren eines Feed-Forward-Terms, der von dem Gasmassenstrom und der Druckdifferenz durch das AGR-Ventil abhängt, repräsentiert das Addieren einer aerodynamischen Korrektur. Eine derartige aerodynamische Korrektur kann zu dem Feed-Forward-Term selbst hinzuaddiert werden oder sie kann zusammen mit dem oder separat zur Ausgabe des PID-Reglers hinzuaddiert werden.
Auf diese Weise werden aerodynamische und Umgebungsbetriebsbedingungen, denen das AGR-Ventil ausgesetzt ist, zusätzlich zum Positionsfehler bei der Auswahl der Reglerparameter des AGR-Ventils berücksichtigt, die einen großen Einfluss auf die Reaktionszeit, -genauigkeit und -stabilität des Reglers haben. Eine genaue Steuerung des AGR-Stroms ist essenziell für die ordnungsgemäße Steuerung von NO_x-Abgasen von der Kraftmaschine. Die Erfindung verbessert diese Genauigkeit durch Berücksichtigen des variierenden Zustands des AGR-Ventils während seiner Lebensdauer.
Beispielsweise können sich während der Verwendung Ablagerungen aus Kombinationen aus Kohlenwasserstoffen, Ruß und kondensiertem Wasser auf den sich bewegenden Teilen des AGR-Ventils bilden, die seine Reaktion auf eine Antriebsleistung verändern. Beispielsweise können sich Ablagerungen auf dem Ventilschaft und der Schaftdichtung eines Tellerventils bilden, die das Ventil verlangsamen können oder bewirken können, dass es in der offenen, teilweise offenen oder geschlossenen Position verklebt. Die vorliegende Erfindung berücksichtigt diese Faktoren.
Vorstehend sind Arten von Diagnosefaktoren beispielhaft beschrieben. Es ist ersichtlich, dass der Diagnosefaktor für den PID-Regler möglicherweise nicht derselbe wie der Diagnosefaktor für die Feed-Forward-Term-Korrektur ist. Wie vorstehend beschrieben, kann der Faktor ein beliebiger geeigneter Wert, ein beliebiger geeigneter Durchschnitt oder eine beliebige geeignete Funktion eines geeigneten Werts oder Durchschnitts sein. Der Diagnosefaktor kann auch eine Funktion einer Funktion eines dieser Werte sein.
Der Kraftmaschinenbetriebszustand sowie aerodynamische und Umgebungsbedingungen können ebenfalls im Feed-Forward-Term oder in der PID-Reglerausgabe berücksichtigt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein System zum Steuern eines AGR-Ventils bereitgestellt, das einen Regler umfasst, der dazu ausgelegt ist, das hier beschriebene Verfahren durchzuführen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein computerlesbares Medium bereitgestellt, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, bewirken, dass der Computer die Schritte des hier beschriebenen Verfahrens ausführt.
Hier ist ein Bezug auf eine „Funktion“ so zu verstehen, dass eine derartige Funktion die Identitätsfunktion sein könnte.
Figurenliste
Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird nun beispielhaft Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen, wobei:

1 eine schematische Darstellung eines Reglers gemäß der vorliegenden Erfindung ist, umfassend einen PID-Regler mit einer Feed-Forward-Eingabe;
2 eine schematische Darstellung eines Reglers gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen eines Diagnosefaktors gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein alternatives Verfahren zum Berechnen eines Diagnosefaktors gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine schematische Darstellung der Verstärkungen eines PID-Reglers ist, die durch einen Diagnosefaktor gemäß der vorliegenden Erfindung modifiziert werden;
6 eine schematische Darstellung eines Feed-Forward-Terms ist, der durch einen Diagnosefaktor gemäß der vorliegenden Erfindung modifiziert wird;
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen eines Diagnosefaktors gemäß der vorliegenden Erfindung ist, umfassend das Verfahren zum Berechnen eines Diagnosefaktors wie in 3 gezeigt, einen Prüfvorgang und eine Vorkonditionierungsphase;
8 ein Flussdiagramm eines Prüfvorgangs des in 3 gezeigten Verfahrens zum Berechnen eines Diagnosefaktors ist; und
9 ein Flussdiagramm einer Vorkonditionierungsphase des in 3 gezeigten Verfahrens zum Berechnen eines Diagnosefaktors ist.

Ausführliche Beschreibung
1 zeigt ein System 100 zum Steuern der Position eines AGR-Ventils. Ein PID-Regler 110 empfängt bei 111 einen gewünschten Wert der Position des AGR-Ventils und berechnet bei 112 den „Fehler“, der die Differenz zwischen dieser gewünschten Position und einer gemessenen Position des AGR-Ventils ist (die beispielsweise aus der Ausgabe vom PID-Regler rückgemeldet werden könnte, wodurch die Position des Ventils iterativ berechnet wird). Bei 115, 116 bzw. 117 werden der proportionale, der integrierende bzw. der differenzielle Term P, I bzw. D berechnet bei 119 als eine Steuervariable, oder eine Steuerfunktion, kombiniert, die die Ausgabe des PID-Reglers ist. Die Steuerfunktion wird verwendet, um eine Korrektur der AGR-Ventilposition durchzuführen.
Eine Rückkopplungsschleife 120 leitet die Steuerfunktionsausgabe als eine Eingabevariable zum System weiter.
Das System 100 umfasst auch einen Feed-Forward-Term, der bei 124 berechnet wird, der zur Ausgabe des PID-Reglers bei 122 hinzuaddiert wird, um eine kombinierte Ausgabe zu bilden, die verwendet wird, um die Position des AGR-Ventils zu steuern.
2 zeigt das System 100 der vorliegenden Erfindung detaillierter. Eine erster Ventildiagnosefaktor DF1 wird bei 113 berechnet und wird verwendet, um die P-, I- und D-Terme des PID-Reglers einzustellen, sodass seine Ausgabe vom Diagnosefaktor beeinflusst wird. Entsprechend werden P, I und D durch den Diagnosefaktor eingestellt oder korrigiert. Diese Terme sind durch 115a, 116a und 117a als eingestellte P-, eingestellte I- bzw. eingestellte D-Verstärkung repräsentiert.
Ebenso wird bei 123 ein zweiter Diagnosefaktor DF2 berechnet und wird verwendet, um den Feed-Forward-Term (bei 124 berechnet) bei 121 einzustellen, dessen Ausgabe bei 122 mit dem PID kombiniert wird. Auf diese Weise wird der Feed-Forward-Term vom zweiten Diagnosefaktor DF2 beeinflusst und die kombinierte Ausgabe wird durch sowohl den ersten als auch den zweiten Diagnosefaktor DF1 und DF2 beeinflusst.
Es versteht sich, dass die Notation „DF1“, um auf einen „ersten“ Diagnosefaktor Bezug zu nehmen, der mit dem P-, dem I- und dem D-Term multipliziert wird, hier nur der Einfachheit halber gewählt wurde. Wie nachfolgend beschrieben, werden der P-, der I- und der D-Term nicht durch denselben Diagnosefaktor eingestellt, auch wenn sie in einer möglichen Anordnung gleich sein könnten.
Zwar wurde für den ersten und den zweiten Diagnosefaktor eine separate Notation verwendet, es versteht sich aber, dass sie gleich sein können. Selbst wenn der erste und der zweite Diagnosefaktor gleich wären, können die PID-Ausgabe und das Feed-Forward-Signal auf die gleiche und auf eine unterschiedliche Weise eingestellt werden. Beispielsweise kann die PID-Ausgabe mit einem Diagnosefaktor multipliziert werden und der Feed-Forward-Signal kann zu demselben Diagnosefaktor hinzuaddiert werden.
3 zeigt ein Verfahren 200 zum Berechnen eines Diagnosefaktors (der entweder der erste Diagnosefaktor DF1 oder der zweite Diagnosefaktor DF2 sein könnte).
Bei Schritt 201 wird die einem AGR-Ventilaktuator zugeführte Leistung auf null gesetzt. Dies könnte beispielsweise durch Abschalten der Kraftmaschine des Fahrzeugs, beispielsweise am Ende jedes Betriebszyklus, erreicht werden. Das AGR-Ventil ist möglicherweise noch warm, aber kein Abgas wird zurückgeführt/strömt nach Schritt 201.
Bei Schritt 202 wird der Betriebstastgrad von 0 % (wenn dem Ventilaktuator bei Schritt 201 keine Leistung zugeführt wird) mit einer festen Steigerungsrate erhöht.
Bei Schritt 203 wird der Tastgrad ermittelt, bei dem eine Bewegung des AGR-Ventils detektiert wird. Dies wird als der Anlauftastgrad DC_break bezeichnet. DC_break ist daher der Tastgrad (die Leistung), der (die) erforderlich ist, um zu bewirken, dass sich das AGR-Ventil öffnet.
DC_break kann wie bei 220 repräsentiert als der Diagnosefaktor verwendet werden. Falls DC_break als der Diagnosefaktor verwendet werden soll, dann wird nach dem Schritt 203 das Verfahren 200 bei Schritt 220 fortgesetzt, bei dem DC_break als der Diagnosefaktor ausgegeben wird.
Falls nicht, wird das Verfahren bei Schritt 204 fortgesetzt, bei dem der Ventiltastgrad eingestellt oder festgelegt wird, um das AGR-Ventil an einer festgelegten Position, POS_hold, für eine festgelegte Zeitspanne stabil zu halten. Dies kann eine weitere Erhöhung des Tastgrads, um das Ventil bei POS_hold stabil zu halten, oder eine Verminderung des Tastgrads oder lediglich eine Einstellung des Tastgrads einschließen. POS_hold kann derart ausgewählt werden, dass die Kraft der Rückstellfeder des Ventils die Dynamik nicht dominiert, sie sollte aber während des Schließens auch eine ausreichende Ventilbewegungszeit bereitstellen, um Messungen zu erlauben. Beispielsweise kann POS_hold ausgewählt werden, um 30 % der Ventilöffnung zu sein, das heißt 30 % der maximalen Bewegungsstrecke zwischen der vollständig offenen und geschlossenen Position. Der Tastgrad, der erforderlich ist, um das AGR-Ventil stabil bei POS_hold zu halten, wird als der Haltetastgrad DC_hold bezeichnet und wird bei Schritt 204 ermittelt.
DC_hold kann wie bei 220 repräsentiert als der Diagnosefaktor verwendet werden. Falls DC_hold als der Diagnosefaktor verwendet werden soll, dann wird nach dem Schritt 204 das Verfahren 200 bei Schritt 220 fortgesetzt, bei dem DC_hold als der Diagnosefaktor ausgegeben wird.
Falls nicht, wird das Verfahren bei Schritt 205 fortgesetzt, bei dem, nachdem die festgelegte Zeitspanne vergangen ist, der Betriebstastgrad auf 0 % verringert wird.
Wenn das AGR-Ventil an der festgelegten Position POS_hold gehalten wird, bewirkt das Setzen des Betriebstastgrads auf 0 %, dass das AGR-Ventil zurück in Richtung seiner geschlossenen Position fällt. Bei Schritt 206 wird die Zeitspanne zwischen dem Setzen des Betriebstastgrads auf 0 % und dem Beginn der Bewegung des AGR-Ventils in Richtung der geschlossenen Position gemessen. Dies wird als die Hängezeitt_hang bezeichnet. t_hang ist daher die Zeitdauer, für die das AGR-Ventil in seiner Position „hängen-“ oder „kleben bleibt“ (POS_hold), bevor es zurück in seine geschlossene Position fällt.
t_hang kann wie bei 220 repräsentiert als der Diagnosefaktor verwendet werden. Falls t_hang als der Diagnosefaktor verwendet werden soll, dann wird nach dem Schritt 206 das Verfahren 200 bei Schritt 220 fortgesetzt, bei dem t_hang als der Diagnosefaktor ausgegeben wird.
Falls nicht, wird das Verfahren bei Schritt 207 fortgesetzt, bei dem die Zeit, die das Ventil benötigt, um sich bis in eine festgelegte Entfernung von der geschlossenen Position zu bewegen, POS_closed, gemessen wird. Dies ist die Bewegungszeit t_travel. Somit ist t_travel die Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich von POS_hold zu POS_closed + x bewegen, wobei x eine festgelegte Entfernung ist. In einer möglichen Anordnung kann die festgelegte Entfernung null sein.
t_travel kann wie bei 220 repräsentiert als der Diagnosefaktor verwendet werden. D. h., falls t_travel als der Diagnosefaktor verwendet werden soll, dann wird nach dem Schritt 207 das Verfahren 200 bei Schritt 220 fortgesetzt, bei dem t_travel als der Diagnosefaktor ausgegeben wird.
Falls nicht, wird das Verfahren bei Schritt 208 fortgesetzt, bei dem die Bewegungsgeschwindigkeit des Ventils, wenn es von POS_hold bis auf die festgelegte Entfernung von der geschlossenen Position fällt, berechnet wird, v_travel. Dies kann wie folgt berechnet werden: Die vom AGR-Ventil zurückgelegte Entfernung, wenn es von POS_hold bis auf die festgelegte Entfernung von der geschlossenen Position fällt, wird berechnet. Diese Entfernung, L_travel, wird berechnet durch: $L_{t r a v e l} = P O S_{h o l d} - P O S_{c l o s e d .}$
Mit anderen Worten, die vom Ventil zurückgelegte Entfernung ist die Entfernung von seiner gehaltenen festgelegten Position zu seiner geschlossenen Position. In dieser Gleichung soll sich POS_closed nicht nur auf die vollständig geschlossene Position des Ventils beziehen, sondern auch auf eine Position, die in einer festgelegten Entfernung von der geschlossenen Position ist. Falls die festgelegte Entfernung null ist, dass sind die zwei Werte gleich. Entsprechend kann in der vorstehenden Gleichung POS_closed gleich POS_closed + x sein oder dadurch ersetzt werden.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des Ventils, wenn es von POS_hold bis auf die festgelegte Entfernung von seiner geschlossenen Position fällt, v_travel, kann daher berechnet werden durch: $v_{t r a v e l} = \frac{L_{t r a v e l}}{t_{t r a v e l}} .$
v_travel kann wie bei 220 repräsentiert als der Diagnosefaktor verwendet werden. D. h., falls v_travel als der Diagnosefaktor verwendet werden soll, dann wird nach dem Schritt 208 das Verfahren 200 bei Schritt 220 fortgesetzt, bei dem v_travel als der Diagnosefaktor ausgegeben wird.
Alternativ kann der Diagnosefaktor ausgewählt werden, um eine Funktion von mindestens einem von DC_break, DC_hold, t_hang, t_travel und v_travel zu sein. D. h., Schritt 220 kann das Definieren einer Funktion f umfassen, wobei $f = f (D C_{b r e a k}, D C_{h o l d}, t_{h a n g}, t_{t r a v e l}, v_{t r a v e l}) .$
Es versteht sich, dass die Abhängigkeit der Funktion f von einem beliebigen ihrer Parameter null oder nicht null sein kann. Entsprechend kann / eine Nicht-Null-Abhängigkeit von DC_break, aber eine Null-Abhängigkeit von DC_hold, t_hang, t_travel, v_travel aufweisen, das heißt, dass f eine Funktion nur von DC_break ist.
Alternativ kann bei Schritt 220 eine Funktion g definiert werden, die eine Funktion der Bewegungsrichtung des AGR-Ventils, x, und von mindestens einem von DC_break, DC_hold, t_hang, t_travel und v_travel ist, d. h. $g = g (x, D C_{b r e a k}, D C_{h o l d}, t_{h a n g}, t_{t r a v e l}, v_{t r a v e l}) .$
Wie vorstehend beschrieben, kann die Abhängigkeit von einem beliebigen von DC_break, DC_hold, t_hang, t_travel, v_travel null sein, wobei in diesem Fall g eine Funktion von nur der Ventilbewegungsrichtung ist. Somit kann in einer möglichen Anordnung der Diagnosefaktor ausgewählt werden, um eine Funktion von nur der Ventilbewegungsrichtung zu sein. In diesem Beispiel kann die Funktion g die Identitätsfunktion sein, wobei in diesem Fall der Diagnosefaktor ausgewählt werden kann, um die Ventilbewegungsrichtung zu sein.
4 zeigt ein alternatives Verfahren 300 zum Berechnen eines Diagnosefaktors (der entweder der erste Diagnosefaktor DF1 oder der zweite Diagnosefaktor DF2 sein könnte).
Das Verfahren 300 beginnt mit den Schritten 201-208 des Verfahrens 200, kehrt dann aber nach dem Schritt 208 zu Schritt 201 zurück und die Schritte 201-208 werden wiederholt. Diese können beliebig oft wiederholt werden. Sobald die Schritte 201-208 wiederholt wurden, wird das Verfahren bei Schritt 209 fortgesetzt.
Da die Schritte 201-208 wiederholt wurden, gibt es nun mehrere Werte (einen für jedes Mal, das der Schritt durchgeführt wurde) für DC_break, DC_hold, t_hang, t_travel und v_travel.
Bei Schritt 209 werden die Durchschnitte der Anlauftastgrade, die Durchschnitte der Haltetastgrade, der Durchschnittswert der Hängezeiten und der Durchschnittswert der Bewegungszeiten und die durchschnittlichen Ventilgeschwindigkeiten berechnet. Diese Durchschnittswerte werden bezeichnet mit DC _break, DC_hold, t _hang, t _ravel, bzw. t_travel, DC _break,DC_hold, t _hang, t _trarvel und v_travel werden daher über die Anzahl der Wiederholungen der Schritte 201-208 berechnet. Falls beispielsweise die Schritte 201-208 3-mal wiederholt wurden, gibt es für jedes von DC _break, DC _hold, t_hang, t_travel und v_travel vier Werte (einen für jeden anfänglichen Schritt und einen für jede der drei Wiederholungen); und jeder der vier Werte für jede Größe wird gemittelt.
Da es Werte von POS_hold, POS_closed und t_travel für jede Wiederholung der Schritte 201-208 geben wird, wird es auch mehrere Werte für L_travel und t_travel geben. Bei Schritt 209 werden diese daher dafür verwendet, den Durchschnittswert der Ventilgeschwindigkeiten zu berechnen.
Daher werden bei Schritt 209 die folgenden Durchschnittsgrößen berechnet: DC _break, DC _hold, t _hang, t_travel und v _travel.
Der Diagnosefaktor kann dann bei 220 ausgewählt werden, um mindestens einer von den folgenden Durchschnitten zu sein: DC _break, DC _hold, t _hang, t _travel und v _travel.
Bei Schritt 210 wird mindestens eine Funktion von mindestens einem dieser fünf Werte definiert. Jede Funktion wird als ein ‚Ventilklebrigkeitsfaktor‘ bezeichnet. Schritt 210 definiert daher mindestens eine Funktion, f₁, f₂, f₃, f₄, f₅, wobei

f₁ der Anlauftastgradklebrigkeitsfaktor ist und eine Funktion des durchschnittlichem Anlauftastgrads ist, d. h. f₁ = f₁(DC _break).
f₂ der Haltetastgradklebrigkeitsfaktor ist und eine Funktion des durchschnittlichen Haltetastgrads ist, d. h. f₂ = f₂(DC _hold).
f₃ der Hängezeitklebrigkeitsfaktor ist und eine Funktion der durchschnittlichen Hängezeit ist, d. h. f₃ = f₃(t _hang).
f₄ der Bewegungszeitklebrigkeitsfaktor ist und eine Funktion der durchschnittlichen Bewegungszeit ist, d. h. f₄ = f₄(t _travel).
f₅ der Ventilgeschwindigkeitsklebrigkeitsfaktor ist und eine Funktion der durchschnittlichen Ventilgeschwindigkeit ist, d. h. f₅ = f₅(v _travel).

Die Funktionen f₁, f₂, f₃, f₄ ,f₅ können Polynomfunktionen (z. B. lineare Funktionen) sein. Alternativ können sie die Ausgabe einer einzelnen Verweistabelle, die ihre Eingaben (z. B. DC _break) als die Eingabe in die Verweistabelle verwendet, repräsentieren, wobei die Ausgabe der entsprechende Ventilklebrigkeitsfaktor für die Eingabe ist. f₄ kann beispielsweise die Ausgabe einer Verweistabelle sein, die t_travel als ihre Eingabe hat. Die Funktionen können auch kalibriert oder abgestimmt werden, um jedem der Versuchsergebnisse eine unterschiedliche Gewichtung zu geben. Die Funktionen ermöglichen ein Verhältnis zwischen dem gemessenen Parameter (z. B. der Ventilgeschwindigkeit) und der Klebrigkeitsfaktorausgabe. Dieses Verhältnis kann linear sein.
Der Diagnosefaktor kann dann bei 220 ausgewählt werden, um mindestens eine der Funktionen f₁, f₂, f₃, f₄ ,f₅ zu sein. Daher kann der Diagnosefaktor eine Funktion eines der vorstehenden Durchschnitte sein.
Bei Schritt 211 wird der Höchstwert dieser einzelnen Klebrigkeitsfaktoren berechnet und bei 220 kann dieser Höchstwert als der Diagnosefaktor ausgegeben werden, d. h. DF = max(f₁, f₂, f₃, f₄, f₅).
Zwar wurde „Antriebstastgrad“ in den vorstehenden Schritten beispielhaft beschrieben, aber dies ist lediglich ein Beispiel für das Bereitstellen von Leistung an das AGR-Ventil/den AGR-Ventilaktuator. Anstelle des Antriebstastgrads oder zusätzlich zu diesem kann eine beliebige geeignete Leistungsquelle verwendet werden. Entsprechend kann Antriebsstrom anstelle des Tastgrads verwendet werden und daher wäre Terminologie wie etwa DC_break, was der durchschnittliche Anlauftastgrad ist, I _break, der durchschnittliche Anlaufstrom ist, etc. Derartige Änderungen wären für einen Fachmann ersichtlich, falls anstelle des Tastgrads in den Schritten des Verfahrens 200 oder 300 Strom verwendet würde.
Es versteht sich auch, dass der Diagnosefaktor DF ausgewählt sein könnte, um eine Funktion von mindestens einem der Ventilklebrigkeitsfaktoren zu sein, d. h. DF = h, wobei $h = h (f_{1} . f_{2}, f_{3}, f_{4}, f_{5})$
Wie vorstehend beschrieben, kann die Abhängigkeit null oder ungleich null sein und die Funktion kann eine Verweistabelle oder ein Polynom etc. sein.
Die mit Bezug auf die 3 und 4 beschriebenen Verfahren sind im Wesentlichen Diagnoseverfahren, die die Ventilleistung messen können und daher einen Hinweis auf das Maß der Ventilverschmutzung (verursacht durch Ablagerungen) geben können.
5 zeigt einen Teil des Systems 100 aus 2. Bei 113 wird für den P-, den I- und den D-Term des PID-Reglers 110 ein Diagnosefaktor berechnet. DF_P, DF_I und DF_D repräsentieren die bei 113 berechneten einzelnen Diagnosefaktoren. Bei 113 wird der proportionale Diagnosefaktor DF_P ausgegeben und bei 115a zum P-Term (bei 115 berechnet) hinzuaddiert, um bei 115a den eingestellten P-Term P_adjust zu bilden, und ebenso wird für den integrierenden und den differenziellen Term verfahren.
In einem Beispiel werden jeder vom proportionalen Diagnosefaktor, DF_P, vom integrierenden Diagnosefaktor, DF_I, und vom differenziellen Diagnosefaktor, DF_D, ausgewählt, um ein „Klebrigkeitsfaktor“ des Ventils zu sein. Beispielsweise ist jeder von DF_P, DF_I und DF_D eine Funktion von mindestens einem von f₁,f₂,f₃,f₄,f₅, wie vorstehend berechnet. Jeder vom P-, I- und D-Term werden daher durch einen Ventilklebrigkeitsfaktor eingestellt/korrigiert, d. h. $D F_{P} = h_{1} = h_{1} (f_{1}, f_{2}, f_{3}, f_{4}, f_{5})$
$D F_{I} = h_{2} = h_{2} (f_{1}, f_{2}, f_{3}, f_{4}, f_{5})$
$D F_{D} = h_{3} = h_{3} (f_{1}, f_{2}, f_{3}, f_{4}, f_{5})$
Auf diese Weise werden gemäß der vorliegenden Erfindung die grundlegenden PID-Steuerparameter (P, I und D oder p-Verstärkung, i-Verstärkung und d-Verstärkung) einzeln als Funktionen der Aktuatorposition (oder des „Fehlers“ bei der Position, der die tatsächliche Position subtrahiert von der gewünschten Position ist) berechnet und dann um einen Korrekturfaktor modifiziert, der eine Funktion des Ventilklebrigkeitsfaktors ist. Beispielsweise kann jeder P-, I- und D-Term als die Ausgabe einer Verweistabelle mit dem AGR-Ventilklebrigkeitsfaktor als ihre Eingabe erlangt werden. Das Einstellen des P-, des I- und des D-Terms kann dann das Multiplizieren oder Addieren der einzelnen Terme mit dem jeweiligen Korrekturfaktor umfassen. Mit anderen Worten, der Korrekturfaktor, mit dem der P-, der I- und der D-Term zu addieren oder multiplizieren ist, kann unter Verwendung separater Verweistabellen mit jedem einzelnen Klebrigkeitsfaktor als die Eingabe erlangt werden.
Ebenso zeigt 6 eine beispielhafte Berechnung eines korrigierten Feed-Forward-Terms, der zu der (korrigierten) PID-Ausgabe hinzuaddiert werden kann.
Bei 610, 611 und 612 werden korrigierte Werte des Anlaufstroms I_break (wobei in diesem Beispiel Strom anstelle des Tastgrads verwendet wird), der Hängezeit t_hang und der Ventilbewegungsgeschwindigkeit v_travel (die angesichts dessen, wie dieser Term berechnet wird, auch als Ventilschließgeschwindigkeit bezeichnet werden kann) berechnet. Bei 610 wird die Anlaufstromkorrektur als eine Funktion g₁ = g₁ (x, I_break) der Bewegungsrichtung des AGR-Ventils x und des Anlaufstroms I_break berechnet.
Ebenso wird bei 611 die Hängezeitkorrektur als eine Funktion g₂ = g₂(x, t_hang) der Bewegungsrichtung des AGR-Ventils x und der Hängezeit t_hang berechnet; und bei 612 wird die Ventilschließgeschwindigkeit als eine Funktion g₃ = g₃ (x, v_travel) der Bewegungsrichtung des AGR-Ventils x und der Schließgeschwindigkeit v_travel berechnet.
Bei 617 werden diese Terme kombiniert, um eine Feed-Forward-Einstellung zu bilden, die als der Diagnosefaktor zum Korrigieren des Feed-Forward-Terms angesehen werden können. In diesem Beispiel ist der Diagnosefaktor des Feed-Forward-Terms, DF_FF, eingestellt bei 617, die Summe der Werte g₁, g₂, g₃, d. h.: DF_FF = g₁ + g₂ + g₃.
Der Feed-Forward-Diagnosefaktor kann zum ursprünglichen Feed-Forward-Signal 613 hinzuaddiert werden. Diese können auch zu einer aerodynamischen Korrektur 614 hinzuaddiert werden. Der finale korrigierte Term wird dann bei 615 ausgegeben, wobei dieser finale Term vom Diagnosefaktor DF_FF beeinflusst ist.
Der Feed-Forward-Diagnosefaktor kann stattdessen oder zusätzlich mit dem ursprünglichen Feed-Forward-Signal 613 multipliziert werden.
Es ist somit möglicherweise ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung eine PID-Reglerparameterkorrektur und eine Feed-Forward-Term-Korrektur auf Grundlage eines Faktors bereitstellt, der einen Zustand anzeigt, der die Bewegung des Ventils beeinträchtigen könnte.
Die grundlegenden PID-Steuerparameter können einzeln als Funktionen der Aktuatorpositionsabweichung berechnet werden, wobei jede Verstärkung (P, I, D) durch einen Korrekturfaktor modifiziert wird, der auf dem Kraftmaschinenbetriebszustand, aerodynamischen und Umgebungsbedingungen beruht. Jede von der P-, der I- und der D-Verstärkung kann mit einem Korrekturfaktor multipliziert werden, der eine Funktion eines „Klebrigkeitsfaktors“ des Ventils ist. Beispielsweise kann der Faktor als die Ausgabe einer Verweistabelle mit dem AGR-Ventilklebrigkeitsfaktor als ihre Eingabe erlangt werden. Daher kann unter Verwendung separater Verweistabellen ein Multiplikationsterm für jede von der P-, der I- und der D-Verstärkung berechnet werden. Es könnte auch ein Korrekturterm berechnet werden, der zu jeder der Verstärkungen hinzuaddiert wird.
Auf diese Weise werden Reglerverstärkungen infolge der gemessenen Alterung und Verschmutzung des AGR-Ventils abgestimmt.
Ein grundlegendes Feed-Forward-Signal wird ebenfalls berechnet und kann auf Grundlage dessen, ob das sich das Ventil öffnet oder schließt und ob es aktuell oberhalb oder unterhalb eines Sollwerts ist, berechnet werden. Ein Korrekturterm wird zu diesem grundlegenden Feed-Forward-Signal hinzuaddiert, um die Kraftmaschinenbetriebsbedingungen und aerodynamischen Effekte zu berücksichtigen. Dies kann das Hinzuaddieren eines weiteren Terms zu dem Feed-Forward-Signal einschließen, der, nur als Beispiel, die Summe einer „Anlaufstromeinstellung“, einer „Hängezeiteinstellung“ und einer „Ventilschließgeschwindigkeitseinstellung“ sein kann. Wie vorstehend beschrieben, ist die Anlaufstromeinstellung eine Funktion des gemessenen Anlaufstroms und der Richtung der Bewegung des AGR-Ventils (z. B. Öffnen oder Schließen). Ebenso ist die Hängezeiteinstellung eine Funktion der gemessenen Hängezeit und der Richtung der Bewegung des AGR-Ventils; und die Ventilschließgeschwindigkeitseinstellung ist eine Funktion der gemessenen Ventilschließgeschwindigkeit und der Richtung der Bewegung des AGR-Ventils.
In jedem Szenario kann der Einstellungswert als die Ausgabe einer separaten Verweiskarte mit Anlaufstrom/Hängezeit/Schließgeschwindigkeit als ihre erste Eingabe und der Ventilbewegungsrichtung als ihre zweite Eingabe erlangt werden. Zusammen mit einer aerodynamischen und einer Kraftmaschinenbetriebsmoduskorrektur kann dies zum grundlegenden Feed-Forward-Term hinzuaddiert werden.
Verweiskarten können daher verwendet werden, um die drei Messwerte gemäß ihrer Relevanz für die aktuelle Bewegung des Ventils zu gewichten.
In einer möglichen Anordnung wird der Term, der zum Feed-Forward-Signal hinzuaddiert wird, als die Summe von Einstellungen auf Grundlage des Anlaufstroms, der Hängezeit und der Ventilgeschwindigkeit berechnet. Es ist ebenso möglich, stattdessen oder zusätzlich den Ventilhaltestrom oder die Ventilfallgeschwindigkeit zu verwenden. In einer weiteren möglichen Anordnung kann der Term mit dem Feed-Forward-Signal multipliziert werden.
Auf diese Weise wird der Feed-Forward-Term infolge der gemessenen Dynamik des AGR-Ventils eingestellt.
Die Berechnung der Korrekturfaktoren für die Verstärkungen des PID-Reglers und des Korrekturterms für den Feed-Forward-Term wurden unter Verwendung von Verweistabellen (eine Eingabe) und -karten zwei Eingaben) beispielhaft beschrieben, jedoch sind auch andere Berechnungsverfahren möglich. Beispielsweise kann ein Polynom mit einer oder zwei Eingabe verwendet werden.
7 bezieht sich auf ein Verfahren, das das Verfahren 200 zum Berechnen eines Diagnosefaktors nutzt. 7 stellt dar, dass, bevor das Verfahren 200 durchgeführt wird, ein Prüfvorgang 700 und ein zusätzlicher Vorkonditionierungsschritt 800 durchgeführt werden können, bevor das Verfahren bei Schritt 200 fortgesetzt wird. Zwar ist dies in 7 nicht gezeigt, das Verfahren 200 wird aber möglicherweise nicht durchgeführt, bis ein Ventilreinigungszyklus durchgeführt wurde.
8 zeigt einen Prüfvorgang 700 zum Prüfen, ob bestimmte Freigabebedingungen erfüllt sind, bevor das Diagnoseverfahren bei Verfahren 200 fortgesetzt wird.
Bei Schritt 701 wird geprüft, dass keine anderen Ventilfehler vorliegen, die den Versuch stören würden. Beispielsweise kann der Positionssensor des AGR-Ventils versagt haben, wobei in diesem Fall bestimmte Schritte des Verfahrens 200 unzuverlässig wären. Auf derartige Fehler wird bei Schritt 701 geprüft. Falls ein Fehler vorliegt, wird das Verfahren bei Schritt 706 fortgesetzt, bei dem das Verfahren beendet wird. Das Verfahren kann dann fortgesetzt werden, um den detektierten Fehler zu beheben (in 8 nicht gezeigt).
Falls keine Fehler vorliegen, dann wird das Verfahren bei Schritt 702 fortgesetzt, bei dem geprüft wird, ob die Batteriespannung in einem akzeptablen Bereich liegt. Die Batteriespannung muss ausreichend, sodass ausreichend Strom verfügbar ist, um das Ventil zu bewegen und zu halten, und während der Versuche vergleichbar sein. Falls ermittelt wird, dass die Batteriespannung nicht in einem akzeptablen Bereich liegt, dann wird das Verfahren bei Schritt 706 fortgesetzt, bei dem das Verfahren beendet wird.
Falls die Batteriespannung in einem akzeptablen Bereich liegt, dann wird das Verfahren bei Schritt 703 fortgesetzt, bei dem geprüft wird, dass die Kraftmaschine länger als eine festgelegte Zeit eingeschaltet war. Dies vermeidet wiederholte Versuche bei kurzen Anlasszyklen, beispielsweise während der Wartung oder beim Testen des Fahrzeugs. Falls ermittelt wird, dass die Kraftmaschine nicht länger als eine festgelegte Zeit eingeschaltet war, dann wird das Verfahren bei Schritt 706 fortgesetzt, bei dem das Verfahren beendet wird.
Falls die Kraftmaschine länger als eine festgelegte Zeit eingeschaltet war, dann wird das Verfahren bei Schritt 704 fortgesetzt, bei dem geprüft wird, dass der Endanschlaglernzyklus für das AGR-Ventil bereits abgeschlossen wurde. Der Endanschlaglernzyklus sollte abgeschlossen worden sein, sodass die Endpositionen der Ventilbewegung, zumindest in der geschlossenen Position, bekannt sind, da sonst das Verfahren 200 unzuverlässig sein könnte. Falls ermittelt wird, dass der Endanschlaglernzyklus nicht bereits abgeschlossen wurde, dann wird das Verfahren bei Schritt 706 fortgesetzt, bei dem das Verfahren beendet wird. Das Verfahren kann dann fortgesetzt werden, um einen Endanschlaglernzyklus durchzuführen (in 8 nicht gezeigt).
Falls der Endanschlaglernzyklus bereits abgeschlossen wurde, dann wird das Verfahren bei Schritt 705 fortgesetzt, bei dem geprüft wird, dass die Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Wenn sie über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, verringert dies die Variabilität zwischen Versuchen, die durch die erhöhte Reibung des kalten Ventilmechanismus und eine temperaturbedingte Variation bei der Impedanz des Ventilelektromagneten verursacht wird. Falls ermittelt wird, dass die Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, dann wird das Verfahren bei Schritt 706 fortgesetzt, bei dem das Verfahren beendet wird.
Falls die Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, dann wird das Verfahren fortgesetzt, um das Verfahren 200 durchzuführen (d. h. es wird bei Schritt 201 fortgesetzt)
Somit prüft das Verfahren 700, ob mindestens eine der folgenden Freigabebedingungen erfüllt ist, bevor das Diagnoseverfahren 200 durchgeführt wird:

(I) das Ventil weist keinen Fehler auf, der den Versuch stören würde;
(II) die Batteriespannung liegt in einem akzeptablen Bereich;
(III) die Kraftmaschine ist länger als eine festgelegte Zeit eingeschaltet;
(IV) der Endanschlaglernzyklus für das AGR-Ventil wurde abgeschlossen;
(V) die Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels liegt über einem vorbestimmten Schwellenwert.

Zwar ist dies in 3 nicht gezeigt, das Verfahren 200 (d. h. mindestens einer der Schritte des Verfahrens 200) kann aber die vorstehenden Freigabebedingungen (I)-(V) durchgehend überwachen (d. h. gemäß den Schritten 701-705), und falls eine beliebige der vorstehenden Bedingungen (I)-(V) nicht mehr erfüllt ist, dann kann das Verfahren 200 abgebrochen werden.
9 zeigt ein Vorkonditionierungsverfahren 800 zum Durchführen eines zusätzlichen „Vorkonditionierungs“-Schritts vor dem Verfahren 200. Wie in 7 gezeigt, findet das Vorkonditionierungsverfahren 800 vor dem Verfahren 200, und daher vor dem Schritt 201, statt. Das AGR-Ventil fällt möglicherweise nicht (wenn die Leistung auf null verringert wird) in seine vollständig geschlossene Position zurück. Es kann beispielsweise zurück in eine Position fallen, die um 10 % der Bewegungsstrecke zwischen der vollständig geschlossenen und der vollständig offenen Position offen ist. Das Verfahren 800 ermittelt diese „Ruheposition“ des Ventils zur Verwendung im Verfahren 200 anstelle der Position POS_closed.
Bei Schritt 801 wird der Tastgrad oder Antriebsstrom (nachfolgend als „Leistung“ bezeichnet, auch wenn der Begriff „Leistung“ nicht nur den Tastgrad oder den Antriebsstrom einschließen soll; es ist beabsichtigt, dass jede beliebige Energie, die geeignet ist, um das AGR-Ventil zu betätigen und anzutreiben, im Umfang des Begriffs „Leistung“ eingeschlossen sein ist) festgelegt, um das Ventil in eine teilweise offene Position zu öffnen.
Bei Schritt 802 wird die zugeführte Leistung auf null verringert, was bewirkt, dass das AGR-Ventil zurück in eine Ruheposition, POS_rest, fällt. POS_rest ist verschieden von der geschlossenen Position des AGR-Ventils. Die Ruheposition wird bei Schritt 803 aufgezeichnet. Diese Ruheposition wird durch Aufzeichnen der Position des AGR-Ventils (und Definieren derselben als seine Ruheposition) detektiert, sobald die Ventilbewegung aufgehört hat.
Bezug nehmend auf 7 wird, wenn das Verfahren 800 vor dem Verfahren 200 durchgeführt wird, die Ventilruheposition POS_rest bei den Schritten des Verfahrens 200 anstelle der geschlossenen Position POS_closed verwendet, um während des Versuchs das Ende der Ventilbewegung zu repräsentieren, d. h. bei Schritt 205, wenn die zugeführte Leistung auf null gesetzt wird, fällt das AGR-Ventil zurück in seine Ruheposition POS_rest. Wenn das Verfahren 800 vor dem Verfahren 200 durchgeführt wird, kann die Ruheposition im nachfolgenden Schritt 207 verwendet werden, wobei t_travel die Zeit ist, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der festgelegten Position POS_hold in seine Ruheposition POS_rest (im Gegensatz zu seiner geschlossenen Position POS_closed) zu bewegen. Bei beliebigen/allen Wiederholungen der Schritte 201-208 wird POS_rest anstelle von POS_closed verwendet.
Entsprechend hängen alle Durchschnitte, die bei Schritt 209 berechnet werden, und Klebrigkeitsfaktoren etc. von POS_rest ab. Beispielsweise wird die Bewegungsstrecke neu definiert als L_travel = POS_hold - POS_rest.
Die wiederum modifiziert die Berechnung von v_travel, was abhängig ist von L_travel, was nun vorstehend in Hinblick auf POS_rest definiert ist. Somit ermöglicht das Verfahren 800, durchgeführt vor dem Verfahren 200, dass die tatsächliche Ruheposition des Ventils verwendet wird und nicht die vollständig geschlossene Position, in die das Ventil möglicherweise nicht zurückkehren kann.
Um das Verfahren 800 durchzuführen, wird bei Schritt 803 die Ruheposition ermittelt. Um die Ankunft des AGR-Ventils in seiner Ruheposition zu ermitteln, wird die Ventilgeschwindigkeit berechnet durch Dividieren der Änderung der Ventilposition durch die Zeit, die benötigt wurde, um die Position zu ändern, oder durch Dividieren der Ventilposition durch die Zeit, die zwischen wiederholten Ausführungsschritten vergangen ist. Dann, wenn die Ventilgeschwindigkeit in der Schließrichtung auf unterhalb eines vorab eingestellten Schwellenwerts (einen niedrigen Schwellenwert) fällt, kann ermittelt werden, dass das Ventil in seiner Ruheposition angekommen ist. Alternativ kann ermittelt werden, dass das Ventil in seiner Ruheposition angekommen ist, wenn nach dem Entzug der Leistung eine festgelegte Zeit vergangen ist (z. B. nach dem Entzug eines Antriebsstroms oder eines Tastgrads des Ventils). Diese festgelegte Zeit sollte ausreichend lang sein, damit das Ventil eine stationäre Position erreicht hat, beispielsweise kann die festgelegte Zeit 2 Sekunden betragen.
Auf jeden Fall kann die Plausibilität der resultierenden Ruheposition durch Vergleichen derselben mit einem erwarteten Bereich von Positionen des Ventils während seiner Verwendung geprüft werden (z. B. kann zu erwarten sein, dass die Ruheposition im Bereich von 5 % bis 15 % der Strecke liegt). Das Verfahren 100 kann nur durchgeführt werden, falls die gemessene Ruheposition des Ventils innerhalb dieses Bereichs liegt. Falls dies nicht der Fall ist, kann das Verfahren abgebrochen werden und das Fehlschlagen kann der weiteren AGR-Steuersoftware angezeigt werden, die angemessene Maßnahmen ergreifen kann.

Claims

Abgasrückführ-(AGR-)Ventilsteuerverfahren, umfassend die folgenden Schritte: a) Ermitteln eines AGR-Ventildiagnosefaktors, wenn die Kraftmaschine nicht läuft, auf Grundlage von mindestens einem der folgenden Sachverhalte: (i) der erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (ii) der erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten; (iii) der Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (iv) der Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition zu bewegen; (v) der Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt; und b) Einstellen der Steuerung des AGR-Ventils, wenn die Kraftmaschine läuft, auf Grundlage des AGR-Ventildiagnosefaktors.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der AGR-Ventildiagnosefaktor ausgewählt wird, um mindestens eines von den Folgenden zu sein: (i) der erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (ii) der erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten; (iii) der Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (iv) der Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition zu bewegen; und (v) der Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der AGR-Ventildiagnosefaktor ausgewählt wird, um eine Funktion von mindestens einem von den Folgenden zu sein: (i) der erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (ii) der erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten; (iii) der Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (iv) der Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition zu bewegen; und (v) der Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 3, wobei die Funktion die Ausgabe einer Verweistabelle mit der Variable (i)-(v) als ihre Eingabe ist.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 3, wobei mindestens eine der Funktionen ein Polynom ist.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der AGR-Ventildiagnosefaktor ausgewählt wird, um eine Funktion von mindestens einem von den Folgenden zu sein: (i) der erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (ii) der erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten; (iii) der Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (iv) der Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition zu bewegen; und (v) der Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt; und der Bewegungsrichtung des AGR-Ventils.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 6, wobei die Funktion die Ausgabe einer Verweistabelle mit der Bewegungsrichtung des AGR-Ventils und der Variable (i)-(v) als ihre Eingabe ist.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 6, wobei mindestens eine der Funktionen ein Polynom ist.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der AGR-Ventildiagnosefaktor ausgewählt wird, um mindestens eines von den Folgenden zu sein: (i) der durchschnittlichen erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (ii) der durchschnittlichen erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten; (iii) der durchschnittlichen Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (iv) der durchschnittlichen Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition zu bewegen; und (v) der durchschnittlichen Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der AGR-Ventildiagnosefaktor ausgewählt wird, um eine Funktion von mindestens einem von den Folgenden zu sein: (i) der durchschnittlichen erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (ii) der durchschnittlichen erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten; (iii) der durchschnittlichen Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (iv) der durchschnittlichen Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition zu bewegen; und (v) der durchschnittlichen Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 10, wobei die Funktion die Ausgabe einer Verweistabelle mit der Variable (i)-(v) als ihre Eingabe ist.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 10, wobei mindestens eine der Funktionen ein Polynom ist.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der AGR-Ventildiagnosefaktor ausgewählt wird, um der Maximalwert von Folgendem zu sein: (i) der Funktion der durchschnittlichen erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (ii) der Funktion der durchschnittlichen erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten; (iii) der Funktion der durchschnittlichen Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (iv) der Funktion der durchschnittlichen Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition zu bewegen; und (v) der Funktion der durchschnittlichen Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das AGR-Ventil durch einen PID-Regler gesteuert wird.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Einstellens der Steuerung des AGR-Ventils das Multiplizieren oder Addieren der Ausgabe des PID-Reglers mit einem ersten Diagnosefaktor umfasst.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der PID-Regler eine Feed-Forward-Term-Korrektur aufweist.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Einstellens der Steuerung des AGR-Ventils das Multiplizieren oder Addieren des Feed-Forward-Terms mit einem zweiten Diagnosefaktor umfasst.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das AGR-Ventil durch einen PID-Regler gesteuert wird die Ausgabe des PID-Reglers mit einer Funktion multipliziert oder addiert wird, wobei diese Funktion selbst eine Funktion von mindestens einem von den Folgenden ist: (i) der durchschnittlichen erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (ii) der durchschnittlichen erforderlichen Leistung, um das AGR-Ventil in der spezifischen Position offen zu halten; (iii) der durchschnittlichen Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen; (iv) der durchschnittlichen Zeit, die das AGR-Ventil benötigt, um sich aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition zu bewegen; und (v) der durchschnittlichen Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt.
AGR-Ventilsteuerverfahren nach Anspruch 1 oder 18, wobei das AGR-Ventil durch einen PID-Regler mit einem Feed-Forward-Term gesteuert wird und der Feed-Forward-Term mit einer Funktion multipliziert oder addiert wird, die als die Summe der folgenden Funktionen definiert ist; (i) einer Funktion der Leistung, die erforderlich ist, um das AGR-Ventil aus seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen, und der Richtung der Bewegung des AGR-Ventils; (ii) einer Funktion der Zeit nach Wegfall einer Halteleistung, um das AGR-Ventil in einer spezifischen Position zu halten, bis das AGR-Ventil beginnt, sich aus dieser spezifischen Position in Richtung seiner mechanischen Ruheposition zu bewegen, und der Richtung der Bewegung des AGR-Ventils; und (vi) einer Funktion der durchschnittlichen Geschwindigkeit, mit der sich das AGR-Ventil aus der spezifischen Position in seine mechanische Ruheposition bewegt, und der Richtung der Bewegung des AGR-Ventils.
System zum Steuern eines AGR-Ventils, das einen Regler umfasst, der dazu ausgelegt ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-19 durchzuführen.
Computerlesbares Medium, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, bewirken, dass der Computer die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-19 ausführt.