DE112009001471B4

DE112009001471B4 - Ventilsteuervorrichtung und Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE112009001471B4
Application number: DE200911001471
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kawamura; Shigenaga Yamasaki; Sotsuo Miyoshi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2029-05-13
Also published as: CN102076949B; WO2010013372A1; JP4879352B2; DE112009001471T5; CN102076949A; KR101230138B1; JPWO2010013372A1; KR20100136547A; US8505872B2; US20110062358A1

Abstract

Eine Ventilsteuervorrichtung stellt eine bestimmte Startzielposition des weichen Ablegens in einer Antriebssteuereinheit zum Ausführen der Ansteuerung eines DC-Motors 2 als eine Zielöffnungsposition als Antwort auf einen Befehl des vollständigen Schließens ein, und stellt die Zielöffnungsposition, welche die Ventilsteuervorrichtung durch allmähliches Verringern der Startzielposition des weichen Ablegens erlangt, in der oben erwähnten Antriebssteuereinheit zu einer Zeit ein, wenn die Differenz zwischen einer tatsächlichen Öffnungsposition und der Startzielposition des weichen Ablegens gleich einem ersten Schwellwert wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilsteuervorrichtung, welche die Öffnung eines Ventils, wie beispielsweise eines AGR-Ventils (Abgasrückführung), das beispielsweise für Fahrzeuge verwendet wird, steuert, und eine Ventilvorrichtung, die mit dieser Ventilsteuervorrichtung ausgestattet ist.
Hintergrund der Erfindung
In einem Motor eines Fahrzeugs ist ein AGR-Ventil zum Öffnen und Schließen eines Abgasrückführungsdurchgangs vorgesehen. Dieses AGR-Ventil besteht aus einem Ventilteil und einem Motor, der ein Aktuator für den Ventilteil ist. Typischerweise sind ein Ventilschaft und die Motorwelle des Motors getrennt in dem AGR-Ventil angeordnet. Eine Funktion des Öffnens des Ventils wird durch Pressen der Motorwelle gegen den Ventilschaft und Bewegen eines Ventilelements, das an einem Ende des Ventilschafts angeordnet ist, von einem Ventilsitz in eine Öffnungsrichtung ausgeführt. Ferner wird eine Schließfunktion des Ventils durch Vermitteln der Druckkraft einer Feder auf das Ventilelement über den Ventilschaft ausgeführt.
Als Arbeitsschritt zur Zeit der Initialisierung des AGR-Ventils wird zunächst die Position eines Motorstoppers detektiert, wo die Motorwelle mit dem Stopper durch Zurückziehen der Motorwelle in Kontakt gebracht wird und folglich der Rotor seine Fähigkeit verliert, sich zu drehen. Anschließend wird durch Drücken der Motorwelle der Rotor veranlasst, sich von der Motorstopperposition in der Ventilöffnungsrichtung zu drehen, und die Position, wo die Motorwelle mit dem Ventilschaft in Kontakt gerät, wird als Ventilöffnungsstartposition detektiert.
Ferner wenn in dem oben erwähnten AGR-Ventil Ruß (Ablagerungen) oder dergleichen, das in dem Abgas des Verbrennungsmotors enthalten ist, in den Zwischenraum zwischen dem Ventilschaft und dem Lager eindringt und sich dort ablagert, kann es sein, dass der Ventilschaft durch die Druckkraft der Feder nicht zur geschlossenen Ventilposition zurückkehrt und an der Ventilöffnungsposition fixiert bleibt. Diese Fehlfunktion kann durch vollständiges Koppeln des Ventilschafts mit der Motorwelle auf eine solche Weise, dass der Ventilschaft und die Motorwelle miteinander entlang der axialen Richtung integral ausgebildet sind, und Ausführen eines Öffnungs- oder Schließbetriebs des erzwungenen Öffnens oder Schließens des Ventilschafts unter Verwendung der Antriebskraft des Motors vermieden werden.
Eine herkömmliche Ventilsteuervorrichtung zum Steuern der Ventilöffnung einer Ventilvorrichtung, welche eine Struktur aufweist, bei der ein Motor und ein Ventil nicht direkt miteinander verbunden sind, ist beispielsweise in der Patentreferenz 1 offenbart. Diese Ventilsteuervorrichtung ermittelt die Motorgeschwindigkeit oder die Motorposition unter Verwendung der Tatsache, dass ein Wert, der aus einer einmaligen Integration eines Motorsteuersignals (relative Einschaltdauer der Ansteuerung oder Motorstrom) erhalten wird, zur Motorgeschwindigkeit proportional ist, und das Integral dieser Motorgeschwindigkeit einen Wert bereitstellt, der proportional zur Motorposition ist, um einen Öffnungsbefehl oder das Motorsteuersignal gemäß der ermittelten Motorgeschwindigkeit oder Motorposition zu korrigieren. Bei einer solchen Maßnahme kann die herkömmliche Ventilsteuervorrichtung die Motorsteuerung gemäß der Motorgeschwindigkeit oder Motorposition ausführen und kann die Motorsteuerperformanz ohne Erhöhung der Anzahl von Sensoren verbessern.
Patentreferenz

Patentreferenz 1: JP 8-108772 A

Zusammenfassung der Erfindung
In einem AGR-Ventil, in dem eine Motorwelle und ein Ventilschaft entlang einer axialen Richtung integral ausgebildet sind, wird eine Ventilöffnungsstartposition durch Zurückziehen des Ventilschafts zum Motor und Pressen eines Ventilelements gegen einen Ventilsitz (Ventilgehäuse) während der Initialisierung zum Lernen der Ventilöffnungsstartposition detektiert, im Unterschied zum Fall der oben erwähnten typischen Struktur, in der ein Ventilschaft und die Motorwelle getrennt angeordnet sind.
Folglich, wenn der Ventilschaft als Antwort auf ein Befehl des vollständigen Schließens rasch zurückgezogen wird, wird das Ventilelement stark gegen das Ventilgehäuse gepresst, wenn dieses auf das Ventilgehäuse gesetzt wird, und das Ventil kann aufgrund eines Stoßes, der zu diesem Zeitpunkt auftritt, beschädigt werden. Ferner, wenn ein vollständig geschlossener Zustand (d. h. ein Zustand, in dem das Ventilelement gegen das Ventilgehäuse gepresst wird) für einen langen Zeitraum beibehalten wird, wird die relative Einschaltdauer der Ansteuerung des Motors groß und es besteht eine Möglichkeit, dass eine Wärmeentwicklung und ein Fehlverhalten in dem Motor auftreten.
Ferner ist in dem AGR-Ventil, in dem die Motorwelle und der Ventilschaft entlang einer axialen Richtung integral ausgebildet sind, die Rückzugskraft der Rotorbaugruppe zum Gehäuse zur Zeit des Schließens des Ventils groß, im Gegensatz zum Fall einer Struktur, bei der ein Ventilschaft und die Motorwelle eines Motors getrennt angeordnet sind. Folglich besteht die Möglichkeit, dass eine gewellte Unterlegscheibe, welche das Motorlager unterstützt, Ermüdungserscheinungen aufweist und beschädigt wird, wenn eine große Last auf die gewellte Unterlegscheibe aufgebracht wird und der Öffnungs- oder Schließbetrieb des Öffnens oder Schließens des Ventils wiederholt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, und es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilsteuervorrichtung bereitzustellen, bei der ein Stoß verringert werden kann, der in einer Ventilvorrichtung, in der eine Motorwelle und ein Ventilschaft entlang einer axialen Richtung integral miteinander ausgebildet sind, zu der Zeit auftritt, wenn ein Ventilelement auf einen Ventilsitz abgesetzt wird, und die eine Antriebssteuerung bzw. Ansteuerung auf eine solche Weise ausführen kann, dass die relative Einschaltdauer der Ansteuerung des Motors gleich oder kleiner als eine bestimmte Last wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilsteuervorrichtung zum Ausführen einer Öffnungs- und Schließsteuerung einer Ventilvorrichtung bereitgestellt, die mit einem Aktuator und einem integral ausgebildeten Schaft vorgesehen ist, bei dem eine Antriebswelle, die von diesem Aktuator linear bewegt wird, und ein Ventilschaft entlang einer axialen Richtung integral ausgebildet sind, zum Öffnen und Schließen eines Ventilelements bezüglich eines Ventilsitzes, die in einem Ventilgehäuse vorgesehen sind, gemäß einer linearen Bewegung des integral aufgebauten Schafts in axialen Richtungen, die von einer Antriebskraft des oben erwähnten Aktuators bewirkt wird, wobei die oben erwähnte Ventilsteuervorrichtung enthält: eine Antriebssteuereinheit zum Ausführen einer Rückkopplungssteuerung einer Öffnungsposition der oben erwähnten Ventilvorrichtung auf eine solche Weise, dass eine tatsächliche Öffnungsposition, welche von der linearen Bewegung des oben erwähnten integral aufgebauten Schafts der oben erwähnten Ventilvorrichtung bestimmt wird, in die Nähe einer Zielöffnungsposition gelangt; und eine Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands zum Festlegen einer bestimmten Startzielposition des weichen Ablegens zur oben erwähnten Antriebssteuereinheit als die Zielöffnungsposition als Antwort auf einen Befehl des vollständigen Schließens und zum Festlegen der Zielöffnungsposition, welche die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands erlangt, durch allmähliches Verringern der oben erwähnten Startzielposition des weichen Ablegens, zur oben erwähnten Antriebssteuereinheit, zu der Zeit, wenn eine Differenz zwischen der oben erwähnten tatsächlichen Öffnungsposition und der oben erwähnten Startzielposition des weichen Ablegens gleich eines ersten Schwellwerts wird, wobei die Startzielposition des weichen Ablegens eine Position ist, die von einem gelernten Wert der unmittelbar vorangegangenen vollständig geschlossenen Position um wenigstens einen Detektionsfehlerbereich der Öffnungsposition zur Zeit des Lernens einer vollständig geschlossenen Position entfernt ist.
Die Ventilsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine bestimmte Startzielposition des weichen Ablegens in der Antriebssteuereinheit der Ventilvorrichtung als die Zielöffnungsposition als Antwort auf den Befehl des vollständigen Schließens ein und stellt die Zielöffnungsposition, welche die Ventilsteuervorrichtung durch allmähliches Verringern der Startzielposition des weichen Ablegens erlangt, in der Antriebssteuereinheit ein, zu der Zeit, wenn die Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition, die aus der linearen Bewegung des integral aufgebauten Schafts bestimmt wird, und der Startzielposition des weichen Ablegens gleich dem ersten Schwellwert wird. Dadurch stellt die Ventilsteuervorrichtung einen Vorteil, nach dem ein Stoß verringern kann, wenn das Ventilelement auf den Ventilsitz abgelegt wird, in der Ventilvorrichtung bereit, welche den integral aufgebaute Schaft aufweist, bei dem die Antriebswelle und der Ventilschaft entlang der axialen Richtung integral ausgebildet sind.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine Querschnittsansicht eines AGR-Ventils gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Ansicht, welche die Struktur einer Ventilsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 zeigt;
3 ist eine Ansicht zum Erläutern des Lernens einer Ventilöffnungsstartposition, das von der Ventilsteuervorrichtung, die in 2 gezeigt ist, ausgeführt wird;
4 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Begrenzungsprozesses der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung in einem vollständig geschlossenen Zustand, der von der Ventilsteuervorrichtung, die in 2 gezeigt ist, ausgeführt wird; und
5 ist eine Querschnittsansicht, genommen entlang einer axialen Richtung, eines DC-Motors zum Betreiben des AGR-Ventils gemäß der Ausführungsform 1.
Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden werden zum detaillierteren Erläutern dieser Erfindung bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist eine Querschnittsansicht eines AGR-Ventils (Ventilvorrichtung) 1 gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und zeigt das AGR-Ventil, das auf eine solche Weise aufgebaut ist, dass eine Ventilschaft und eine Motorwelle vollständig miteinander gekoppelt sind und entlang einer axialen Richtung integral ausgebildet sind. In 1 ist ein DC-Motor (ein Aktuator) 2, der ein Aktuator des Ventils ist, in einem Ventilgehäuse 5 des AGR-Ventils 1 angeordnet. Ferner weist das AGR-Ventil einen Schaft (einen integral ausgebildeten Schaft) 3 auf, wobei die Motorwelle des DC-Motors 2 und der Ventilschaft integral entlang der axialen Richtung ausgebildet sind. Ein Abgasdurchgang, durch den Abgas durchgeführt wird, ist in dem Ventilgehäuse 5 ausgebildet, und ein Auslassdurchgang 6 ist in diesem Abgasdurchgang ausgebildet. Eine Ventilsitz 7 ist zwischen dem Abgasdurchgang in dem Ventilgehäuse 5 und dem Auslassdurchgang 6 ausgebildet.
Ein Ventilelement 8 ist auf eine solche Weise angeordnet, um auf den Ventilsitz 7 durch Zurückziehen des Schafts 3 zum DC-Motor 2 abgesetzt zu werden und sich von dem Ventilsitz 7 durch Vorschieben des Schafts zum Ventilgehäuse 5 zu entfernen. Das Ventilelement 8 ist an dem Schaft 3 beispielsweise mittels Druckpassens des Schafts in das Ventilelement angebracht. Ferner wird der Schaft 3 von einem Lager 12 gelagert, das an dem Ventilgehäuse 5 oberhalb des Auslassdurchgangs 6 auf eine solche Weise angebracht ist, um in axialen Richtungen verschiebbar zu sein. Eine Feder 9 ist zwischen dem Ventilgehäuse und dem Schaft 3 angeordnet. Ein unteres Ende der Feder 9 wird von einer Federhalterung 10 des Ventilgehäuses 5 gehalten. Auf der anderen Seite ist ein oberes Ende der Feder 9 mit einem Federhalter 11 in Kontakt gebracht.
Ferner ist ein Positionssensor (ein Öffnungspositionssensor und eine Antriebssteuereinheit) 4 in einem oberen Abschnitt des DC-Motors 2 angeordnet. Der Positionssensor 4 ist ein AGR-Öffnungssensor zum Detektieren einer tatsächlichen Öffnungsposition (eine AGR-Öffnung (%)) und gibt eine Spannung in Abhängigkeit der Bewegungsposition des Schafts 3 des DC-Motors 2 zur Ventilsteuervorrichtung, was unten mit Bezug auf 2 erläutert wird, als ein AGR-Öffnungsdetektionssignal aus, das die Position des Ventilelements 8 des AGR-Ventils 1 anzeigt. Da das AGR-Ventil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine solche Weise aufgebaut ist, dass der Schaft 3, was die Motorwelle und der Ventilschaft ist, integral ausgebildet sind, wie es oben erläutert ist, kann das AGR-Ventil 1 den Öffnungs- oder Schließzustand des Ventilelements 8 durch Detektieren der tatsächlichen Öffnungsposition des Schafts 3 unter Verwendung des Positionssensors 4 genau erfassen.
2 ist eine Ansicht, welche die Struktur der Ventilsteuervorrichtung 16 gemäß der Ausführungsform 1 zeigt, und auch eine Verbindungsbeziehung mit dem DC-Motor 2 und dem Positionssensor 4 des AGR-Ventils 1 zeigt. Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Ventilsteuervorrichtung 16 mit einer Zielöffnungskorrektureinheit (Antriebssteuereinheit) 17, einem Subtrahierer (die Antriebssteuerreinheit) 17a, einer Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18, einem Speicher 19, einem PID-Schaltkreis 20, einer Begrenzungseinheit der relativen Einschaltdauer (eine Begrenzungseinheit der relativen Einschaltdauer) 21, einer Ansteuerung (die Antriebssteuereinheit) 22 und einem A/D-Wandler 23 vorgesehen. Die Antriebssteuereinheit zum Steuern des Antriebs bzw. der Ansteuerung des DC-Motors 2 (Rückkopplungssteuerung der Öffnungsposition des AGR-Ventils 1) umfasst die Zielöffnungskorrektureinheit 17, den Subtrahierer 17a, den PID-Schaltkreis 20, die Ansteuerung 22 und den A/D-Wandler 23. Die Zielöffnungskorrektureinheit 17 empfängt eine Eingabe einer Zielöffnungsposition und korrigiert die Zielöffnungsposition auf eine solche Weise, dass die Zielöffnungsposition mit einer Öffnungsposition übereinstimmt, welche von der Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 eingegeben wird.
Beim Empfang eines Befehlssteuersignals des vollständigen Schließens basierend auf einer Anfrage zum Lernen der Ventilöffnungsstartposition (ein Initialisierungsstartbefehl) gibt die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 eine Startzielposition des weichen Ablegens, welche aus dem Speicher 19 ausgelesen wird, zur Zielöffnungskorrektureinheit 17 aus und liest auch die Ausgabe des Positionssensors 4 über den A/D-Wandler 23 aus. Anschließend, wenn die Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition, die von dem Positionssensor 4 detektiert wird, und der Startzielposition des weichen Ablegens gleich oder kleiner als eine Startabweichung des weichen Ablegens wurde und eine bestimmte Zeit abgelaufen ist, verringert die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 allmählich die Öffnungsposition, welche die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands in der Zielöffnungskorrektureinheit 17 einstellt, um einen bestimmten Verringerungsbetrag. Somit, wenn das Ventil vollständig geschlossen ist, wurde das Ventilelement 8 ohne rasches Zurückziehen des Schafts 3 weich auf den Ventilsitz 7 abgelegt.
Ferner, wenn ein Zustand, in dem die Differenz zwischen der gegenwärtigen tatsächlichen Öffnungsposition, die von dem Positionssensor 4 detektiert wird, und der unmittelbar vorangegangenen tatsächlichen Öffnungsposition (die tatsächliche Öffnungsposition, welche der gegenwärtigen tatsächlichen Öffnungsposition um eine Abtastung (sample) vorausgeht) gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert ist und die relative Einschaltdauer der Ansteuerung, die von dem PID-Schaltkreis 20 berechnet wird, für eine bestimmte Zeitdauer gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert verbleibt, berechnet die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 den Mittelwert der detektierten Signalspannung des Positionssensors 4 innerhalb einer bestimmten Zeitdauer und legt die Position, welche von diesem Mittelwert gezeigt wird, als einen neu gelernten Wert der Ventilöffnungsstartposition fest.
Ferner ist in einem Zustand, in dem das AGR-Ventil 1 vollständig geschlossen ist, wenn ein Zustand, in dem keine Anfrage zum Lernen der Ventilöffnungsstartposition vorliegt, die Zielöffnungsposition, welche von der Zielöffnungskorrektureinheit 17 korrigiert wird, kleiner als die gegenwärtige tatsächliche Öffnungsposition, welche von dem Positionssensor 4 detektiert wird, wobei die oben erwähnte tatsächliche Öffnungsposition in einen Bereich eines bestimmten Werts von der vollständig geschlossenen Position (die Ventilöffnungsstartposition) fällt, und die relative Einschaltdauer der Ansteuerung, die von dem PID-Schaltkreis 20 eingegeben wird, kleiner als die Zeitdauer ist, die ein Begrenzungswert der relativen Einschaltdauer beibehalten wird, wobei die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 einen Stromzufuhrunterbrechungsbefehl zur Begrenzungseinheit der relativen Einschaltdauer 21 überträgt.
Die Startzielposition des weichen Ablegens, die Startabweichung des weichen Ablegens und der Begrenzungswert der relativen Einschaltdauer sind in dem Speicher 19 gespeichert. Die Startzielposition des weichen Ablegens ist die Startöffnungsposition, bei der die Ventilsteuervorrichtung einen Ablauf des weichen Ablegens des Ventilelements 8 auf den Ventilsitz 7 beginnt, um das Ventil zu veranlassen, den vollständig geschlossenen Zustand zu erlangen. Die Startabweichung des weichen Ablegens ist die Differenz zwischen der Zielöffnungsposition und der tatsächlichen Öffnungsposition während des oben erwähnten Ablaufs des weichen Ablegens. Der Begrenzungswert der relativen Einschaltdauer ist eine obere Grenze der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung, der verwendet wird, wenn bestimmt wird, ob oder ob nicht die Stromzufuhr zum DC-Motor 2 unterbrochen wird.
Der PID-Schaltkreis 20 berechnet einen PI-Steuerbetrag gemäß der Differenz zwischen der Zielöffnungsposition und der tatsächlichen Öffnungsposition, um die relative Einschaltdauer der Ansteuerung auf der Basis des PI-Steuerbetrags zu berechnen, und stellt diese relative Einschaltdauer als PWM-Steuersignal der Ansteuerung 22 über die Begrenzungseinheit der relativen Einschaltdauer 21 bereit. Der Antrieb 22 schaltet die Spannung ein oder aus, welche von der Ansteuerung zum DC-Motor 2 gemäß dem PWM-Steuersignal in bestimmten Abständen bereitgestellt wird, um die Spannung zu steuern, welche die Ansteuerung dem DC-Motor 2 gemäß einem PWM-Signal in Abhängigkeit des Verhältnisses einer AN-Zeit zu einer AUS-Zeit während jedem der bestimmten Intervalle (die relative Einschaltdauer der Ansteuerung: das PWM-Steuersignal) bereitstellt.
Die Begrenzungseinheit der relativen Einschaltdauer 21 gibt das PWM-Steuersignal, das die relative Einschaltdauer der Ansteuerung zeigt, das von dem PID-Schaltkreis 20 in diese eingegeben wird, zum Antrieb 22 aus, und stoppt, wenn der Befehl zum Unterbrechen der Stromzufuhr von der Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 empfangen wird, die Ausgabe des PWM-Steuersignals zum Antrieb 22, um die Stromzufuhr zum DC-Motor 2 zu unterbrechen. Der A/D-Wandler 23 wandelt das Detektionssignal, das von dem Positionssensor 4 in diesen zurückgeführt wird, in ein digitales Signal um, und der Subtrahierer 17a empfängt eine Eingabe des Detektionssignals, das die tatsächlich Öffnungsposition zeigt, von dem Positionssensor 4 über den A/D-Wandler 23 und empfängt auch die Eingabe eines digitalen Signals, das die Zielöffnungsposition zeigt, von der Zielöffnungskorrektureinheit 17. Der Subtrahierer 17a berechnet anschließend die Differenz zwischen dem Detektionssignal und dem digitalen Signal und gibt die Differenz als Differenz zwischen der Zielöffnungsposition und der tatsächlichen Öffnungsposition zum PID-Schaltkreis 20 aus.
Als nächstes wird die Funktionsweise der Ventilsteuervorrichtung erläutert.
(1) Lernen der Ventilöffnungsstartposition (Initialisierung)
3 ist eine Ansicht zum Erläutern des Lernens der Ventilöffnungsstartposition, welche von der Ventilsteuervorrichtung 16, die in 2 gezeigt ist, ausgeführt wird, und der Graph oben zeigt eine Beziehung zwischen der Zielöffnungsposition und der tatsächlichen Öffnungsposition zur Zeit des Lernens der Ventilöffnungsstartposition, und der Graph unten zeigt eine Änderung der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung zur Zeit des Antriebs des DC-Motors gemäß der Beziehung, die in dem oberen Graph gezeigt ist. Die Öffnung (%) in der vertikalen Achse des oberen Graphen zeigt die Öffnungsposition (EGR-Öffnung (%)), und die Zielöffnungsposition (eine Zielöffnungswellenform) ist die Öffnungsposition, die von der Zielöffnungskorrektureinheit 17 auf eine solche Weise korrigiert wurde, um mit der Öffnungsposition, welche von der Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands eingegeben wurde, übereinzustimmen, und die tatsächlich Öffnungsposition (eine tatsächliche Öffnungswellenform) ist die tatsächliche Öffnungsposition, welche von dem Positionssensor 4 detektiert wird.
Ferner zeigt die Position an der Öffnung von 0 (%) die geschlossene Ventilposition des AGR-Ventils 1 (die unmittelbar vorher gelernte Position), und der positive Bereich der Öffnung zeigt eine Öffnungsposition in dem offenen Zustand des AGR-Ventils 1, und der negative Bereich der Öffnung zeigt eine Öffnungsposition (die Position des Schafts 3), nachdem das AGR-Ventil 1 in einen geschlossenen Ventilzustand eingetreten ist. Ferner ist die relative Einschaltdauer (%) in dem unteren Graph der 3 die relative Einschaltdauer der Ansteuerung, die von dem PID-Schaltkreis 20 berechnet wird. Der positive Bereich der relativen Einschaltdauer zeigt die relative Einschaltdauer der Ansteuerung in dem offenen Zustand des AGR-Ventils 1 und der negative Bereich der relativen Einschaltdauer zeigt die relative Einschaltdauer der Ansteuerung nachdem das AGR-Ventil 1 in den geschlossenen Ventilzustand eingetreten ist.
Die Ventilsteuervorrichtung 16 lernt gemäß der Ausführungsform 1 die Ventilöffnungsstartposition (d. h. die vollständig geschlossene Position) gemäß den drei Sequenzen (1) bis (3), die in 3 gezeigt sind.
(A) Sequenz (1)
Zunächst, wenn ein Befehlsteuersignal des vollständigen Schließens basierend auf einer Anfrage zum Lernen der Ventilöffnungsstartposition (d. h. basierend auf einem Initialisierungsstartbefehl) empfangen wird, gibt die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 die Startzielposition des weichen Ablegens, die von dem Speicher 19 ausgelesen wurde, zur Zielöffnungskorrektureinheit 17 aus. die Zielöffnungskorrektureinheit 17 korrigiert die Zielöffnungsposition auf eine solche Weise, dass die Zielöffnungsposition mit der Startzielposition des weichen Ablegens von der Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 übereinstimmt. Als Folge davon wird die Zielöffnungsposition als festgelegte Startzielposition des weichen Ablegens festgelegt.
In der Ventilöffnungsstartposition tritt eine Versetzung jedes Mal dann auf, wenn das Lernen der Ventilöffnungsstartposition ausgeführt wird, und es wird nicht notwendigerweise dieselbe Position als Ventilöffnungsstartposition festgelegt. Folglich, wenn die unmittelbar vorangegangene gelernte Position kleiner als die tatsächliche geschlossene Ventilposition ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Öffnungs- oder Schließbetrieb auf der Basis dieser Position gesteuert wird und das Ventilelement 8 rasch auf den Ventilsitz 7 abgesetzt wird. Folglich wird unter Berücksichtigung von Fehlern, welche bei der gelernten Position auftreten, eine Position, welche um wenigstens einen Detektionsfehlerbereich der Öffnungsposition zur Zeit des Lernens der Ventilöffnungsstartposition von dem unmittelbar vorangegangenen gelernten Wert entfernt liegt (die vollständig geschlossene Position) als die Startzielposition des weichen Ablegens festgelegt.
Die Fehler bei der gelernten Position treten unter dem Einfluss des Festsetzens verursacht durch Ablagerungen (Fremdkörper), einer Null-Punkt-Verschiebung, welche aus säkularen Änderungen herrühren, einer Wärmeausdehnung des Ventils selbst, einem intrinsischen Ventilfehler, einer Temperaturverschiebung der Ausgabespannung des Positionssensors 4 usw. auf. Die Temperaturabweichung der Ausgabespannung des Positionssensors 4 weist den größten Einfluss unter diesen Faktoren auf und bewirkt eine maximale Differenz von ungefähr 5 (%) zwischen der tatsächlich geschlossenen Ventilposition und der gelernten Position. Folglich wird eine Position, die von dem unmittelbar vorangegangenen gelernten Wert um wenigstens den oben erwähnten erwarteten Fehler, der von der Temperaturverschiebung herrührt, entfernt ist, als die Startzielposition des weichen Ablegens festgelegt. In dem Beispiel, das in 3 gezeigt ist, wird ein Wert (Öffnung von 5 (%), die von einem Kreis in 3 eingefasst ist) verwendet, der durch Addieren von 5 (%) eines Fehlers, der als der Fehler erwartet wird, der von der Temperaturabweichung der Ausgabespannung des Positionssensors 4 herrührt, zum unmittelbar vorangegangenen gelernten Wert der geschlossenen Position erhalten wird.
Nachdem die Zielöffnungsposition somit als Startzielposition des weichen Ablegens festgelegt ist, steuert die Ventilsteuervorrichtung 16 den Ventilschließablauf des Schließens des AGR-Ventils 1, während die Startzielposition des weichen Ablegens angestrebt wird, durch Zuführen des Detektionssignals von dem Positionssensor 4 zurück zum AGR-Ventil 1. Zu der Zeit liest die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 die Ausgabe des Positionssensors 4 über den A/D-Wandler 23 aus und liest auch die Startabweichung des weichen Ablegens aus dem Speicher 19 aus, um zu bestimmten, ob oder ob nicht die Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition, die von dem Positionssensors 4 detektiert wird, und der Startzielposition des weichen Ablegens gleich oder kleiner als die Startabweichung des weichen Ablegens ist. Wenn die Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition und der Startzielposition des weichen Ablegens die Startabweichung des weichen Ablegens überschreitet, veranlasst die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands die Ventilsteuervorrichtung, mit dem Ventilschließbetrieb des Schließens des AGR-Ventils 1 fortzufahren, das die Startzielposition des weichen Ablegens anstrebt.
Als Startabweichung des weichen Ablegens (ein erster Schwellwert) wird ein Wert festgelegt, der gleich oder größer als der Fehler zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition und der gelernten Position ist, der von der oben erwähnten Temperaturabweichung der Ausgabespannung des Positionssensors 4 usw. herrührt. Beispielsweise, wenn die Differenz zwischen der tatsächlich geschlossenen Ventilposition und der gelernten Position maximal ungefähr 5% erreicht, aufgrund der Temperaturabweichung der Ausgabespannung des Positionssensors 4, wird die Startabweichung des weichen Ablegens auf einen Wert festgelegt, der gleich oder größer als der oben erwähnte erwartete Fehler ist, der aus der Temperaturverschiebung herrührt. In dem Beispiel, das in 3 gezeigt ist, wird ein Wert (die Öffnung von 10 (%)) verwendet, der durch Addieren von 5 (%) des Fehlers erhalten wird, der als der Fehler erwartet wird, der aus der Temperaturabweichung der Ausgabespannung des Positionssensors 4 herrührt, zur Startzielposition des weichen Ablegens (die Öffnung von 5 (%)) erhalten wird.
Wenn die Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition und der Startzielposition des weichen Ablegens gleich oder kleiner als die Startabweichung des weichen Ablegens wird (in 3 zur Zeit, wenn die tatsächlich Öffnungsposition kleiner als die Öffnung von 10 (%) ist), misst die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 den Ablauf einer bestimmten Wartezeit unter Verwendung eines nicht gezeigten Zeitmessers ab. Diese Wartezeit wird bereitgestellt, um die tatsächliche Öffnungsposition in die Nähe der unmittelbar vorangegangenen gelernten Position (die Öffnung von 0 (%)) zu bringen und kann beliebig festgelegt werden. In dem Beispiel der 3 wird die Wartezeitdauer auf 160 (ms) festgelegt. Wenn die oben erwähnte Wartezeit abgelaufen ist, führt die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 einen Übergang zur Sequenz (2) durch. Anstelle des Bereitstellens dieser Wartezeit, wenn die Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition und der Startzielposition des weichen Ablegens die Startabweichung des weichen Ablegens übersteigt, kann die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands einen Übergang zur Sequenz (2) ausführen, um den Ablauf des weichen Ablegens zu beginnen.
(B) Sequenz (2)
Wenn die oben erwähnte Wartezeit abgelaufen ist, beginnt die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 mit dem Ablauf des weichen Ablegens und verringert anschließend die Öffnungsposition, welche die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands in der Zielöffnungskorrektureinheit 17 einstellt, um einen bestimmten Verringerungsbetrag, bis die Öffnungsposition gleich einer bestimmten Zielöffnungsposition wird. Die oben erwähnte bestimmte Zielöffnungsposition wird unter Berücksichtigung der Fehlerfaktoren bestimmt, welche in dem oben erwähnten Lernen der Ventilöffnungsstartposition auftreten, und die Öffnung von –30 (%) wird als bestimmte Zielöffnungsposition in dem Beispiel der 3 verwendet. Ferner verringert die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands die Öffnungsposition um den bestimmten Verringerungsbetrag von 100 (%) pro Sekunde von der Startzielposition des weichen Ablegens zur oben erwähnten bestimmten Zielöffnungsposition (die Öffnung von –30 (%)). Dadurch, wenn das Lernen der Ventilöffnungsstartposition ausführt wird, kann die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands das AGR-Ventil 1 veranlassen, sich nach der Zeit langsam zu schließen, wenn das AGR-Ventil 1 bis auf eine kleine Öffnung teilweise geschlossen ist.
Während des oben erwähnten Ablaufs des weichen Ablegens speichert die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 die tatsächliche Öffnungsposition, die von dem Positionssensor 4 detektiert wird, sukzessive in dem Speicher 19 und bestimmt ob oder ob nicht ein Zustand, in dem die Differenz zwischen der gegenwärtigen tatsächlichen Öffnungsposition, die von dem Positionssensor 4 detektiert wird, und der unmittelbar vorangegangenen tatsächlichen Öffnungsposition (die tatsächlich Öffnungsposition, die der gegenwärtigen tatsächlichen Öffnungsposition um ein Abtasten bzw. Sample vorangeht) gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert ist, und die relative Einschaltdauer der Ansteuerung, die von dem PID-Schaltkreis 20 berechnet wird, gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert, verbleibt eine bestimmte Wartezeit. Wenn die tatsächliche Öffnungsposition die tatsächlich vollständig geschlossene Position erreicht, wird die Differenz zwischen der gegenwärtigen tatsächlichen Öffnungsposition und der unmittelbar vorangegangenen tatsächlichen Öffnungsposition klein. Folglich wird der bestimmte Wert, der für die Differenz zwischen der gegenwärtigen tatsächlichen Öffnungsposition und der unmittelbar vorangegangenen tatsächlichen Öffnungsposition festgelegt wird, unter Berücksichtigung der Detektionsfehler bestimmt, die in der tatsächlichen Öffnungsposition aufgrund der Temperaturabweichung der Ausgabespannung des Positionssensors 4 usw. auftreten. In dem Beispiel der 3 werden 5 (%), die als Fehler erwartet werden, der von der Temperaturabweichung der Ausgabespannung des Positionssensors 4 herrührt, als bestimmter Wert verwendet.
Ferner, da die Ventilsteuervorrichtung 16 die Rückkopplungssteuerung des DC-Motors 2 selbst dann ausführt, wenn die tatsächlich Öffnungsposition die tatsächlich vollständig geschlossene Position erreicht, steigt die relative Einschaltdauer der Ansteuerung an. Folglich wird eine obere Grenze der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung bezüglich einer Wärmeentwicklung in dem DC-Motor 2, welche von dem Anstieg der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung herrührt, als der oben erwähnte bestimmte Wert festgelegt, der für die relative Einschaltdauer der Ansteuerung eingestellt wird, wobei die obere Grenze beispielsweise aus den Spezifikationen des DC-Motors 2 oder Experimenten, die an dem DC-Motor 2 ausgeführt werden, bestimmt wird. Da dieser bestimmte Wert eine relative Einschaltdauer der Ansteuerung in dem geschlossenen Ventilzustand ist, ist der bestimmte Wert negativ und wird als relative Einschaltdauer der Ansteuerung von –60 (%) in dem Beispiel des unteren Graphen der 3 festgelegt. Die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 überwacht ob die relative Einschaltdauer der Ansteuerung gleich oder kleiner als –60 (%) geworden ist, d. h. ob oder ob nicht die relative Einschaltdauer der Ansteuerung zum Bereich der negativen relativen Dauer stark angestiegen ist.
Die oben erwähnte bestimmte Wartezeit wird bereitgestellt, um die tatsächliche Öffnungsposition ausreichend in die Nähe der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position zu bringen und kann beliebig festgelegt werden. In dem Beispiel der 3 wird die Wartezeit auf 160 (ms) festgelegt. Wenn die oben erwähnte Wartezeit abgelaufen ist, führt die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 einen Übergang zur Sequenz (3) aus.
(C) Sequenz (3)
Nachdem die oben erwähnte Wartezeit abgelaufen ist, berechnet die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 den Mittelwert der Spannung des Detektionssignals des Positionssensors 4, die für eine feste Zeitdauer gemessen wurde, und legt anschließend die Position, die diesem Mittelwert entspricht, als einen neuen gelernten Wert der Ventilöffnungsstartposition fest. Beispielsweise legt die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands die Position, die dem Mittelwert der Spannung des Detektionssignals des Positionssensors 4 entspricht, die für eine Sekunde gemessen wurde, als die neue Ventilöffnungsstartposition fest.
(2) Ein Begrenzungsprozess der relativen Einschaltdauer in dem vollständig geschlossenem Zustand
Da die Ventilsteuervorrichtung 16 gemäß dieser Ausführungsform 1 die Rückkopplungssteuerung des DC-Motors 2 selbst dann ausführt, wenn die tatsächliche Öffnungsposition die tatsächlich vollständig geschlossene Position erreicht, steigt die relative Einschaltdauer der Ansteuerung. Folglich begrenzt die Ventilsteuervorrichtung die relative Einschaltdauer der Ansteuerung in dem vollständig geschlossenen Zustand durch Unterbrechen der Stromzufuhr zum DC-Motor 2.
4 ist eine Ansicht zum Erläutern des Begrenzungsprozesses der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung in dem vollständig geschlossenen Zustand, der von der Ventilsteuervorrichtung 16 ausgeführt wird, die in 2 gezeigt ist, und der obere Graph zeigt ein Verhältnis zwischen der Zielöffnungsposition und der tatsächlichen Öffnungsposition zur Zeit des Lernens der Ventilöffnungsstartposition, und der untere Graph zeigt eine Änderung der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung zur Zeit des Antriebs des DC-Motors gemäß dem oberen Graphen. Die Bedingungen, unter denen die Resultate der 4 ermittelt wurden, sind gleich denen der 3.
Obwohl Schritte, die ausgeführt werden, bis das Ventil geschlossen ist, im Wesentlichen gleich denen sind, die in dem oben erwähnten Lernen der Ventilöffnungsstartposition ausgeführt werden, ist die Wartezeit zur Zeit des Startens des Ablaufs des weichen Ablegens kürzer als in dem Fall des Lernens der Ventilstartposition, und die Zielöffnungsposition, welche durch Verringern der Startzielposition des weichen Ablegens erhalten wird, ist größer als in dem Fall des Lernens der Ventilöffnungsstartposition, wie es in 4 gezeigt ist (die Ventilsteuervorrichtung bewegt den Schaft 3 nicht weiter zur negativen Seite (d. h. weiter zur Ventilschließseite) verglichen mit dem Fall des Lernens der Ventilöffnungsstartposition). Der Grund liegt darin, dass die vollständig geschlossene Position über das Lernen der Ventilöffnungsstartposition bestimmt wird, und die Ventilsteuervorrichtung kann folglich den Schaft 3 um einen kleinen Weg von der vollständig geschlossenen Position zurückziehen.
In 4 ist die Wartezeit zur Zeit des Beginnens des Ablaufs des weichen Ablegens auf 64 (ms) festgelegt, und die Zielöffnungsposition, die durch Verringern der Startzielposition des weichen Ablegens erhalten wird, ist auf –6 (%) festgelegt. Anstelle des Vorsehens dieser Wartezeit, wenn die Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition und der Startzielposition des weichen Ablegens die Startabweichung des weichen Ablegens überschreitet, kann die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands mit dem Ablauf des weichen Ablegens beginnen.
Wenn die folgende Bedingung (e) erfüllt wird, während die Zielöffnungsposition auf –6 (%) gehalten wird, sendet die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands 18 einen Unterbrechungsbefehl zur Begrenzungseinheit der relativen Einschaltdauer 21, um die Stromzufuhr zum DC-Motor 2 zu unterbrechen.

(a) Es ist keine Anfrage zum Lernen der Ventilöffnungsstartposition vorhanden.
(b) Die Zielöffnungsposition ist kleiner als die gegenwärtige tatsächliche Öffnungsposition.
(c) Die tatsächliche Öffnungsposition fällt in einen Bereich eines bestimmten Werts von der vollständig geschlossenen Position (die Ventilöffnungsstartposition). In dem Beispiel der 4 werden 5 (%), was als Fehler erwartet wird, der von der Temperaturabweichung der Ausgabespannung des Positionssensors 4 herrührt, als bestimmter Wert festgelegt.
(d) Das die relative Einschaltdauer der Ansteuerung ist kleiner als der Begrenzungswert der relativen Einschaltdauer. Der Begrenzungswert der relativen Einschaltdauer, der in 4 gezeigt ist, ist eine relative Einschaltdauer der Ansteuerung von –60 (%) (ein zweiter Schwellwert), wie in dem Fall der 3. Als Begrenzungswert der relativen Einschaltdauer wird ein oberer Grenzwert der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung bezüglich der Wärmeentwicklung in dem DC-Motor 2, die von dem Anstieg der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung bewirkt wird, festgelegt, wobei der obere Grenzwert beispielsweise aus den Spezifikationen des DC-Motors 2 oder Experimenten, die an dem DC-Motor 2 ausgeführt werden, bestimmt wird.
(e) Der oben erwähnte Zustand (a), ..., oder (d) verbleibt für eine bestimmte Zeit (eine erste Wartezeit). Diese bestimmte Zeitdauer ist diejenige, in der das AGR-Ventil 1 ausreichend geschlossen wird, d. h. die Zeit, die erforderlich ist, um das Ventilelement 8 von der vollständig geschlossenen Position in einem solchen Ausmaß leicht gegen den Ventilsitz 7 zu pressen, sodass kein Entweichen auftritt, und ist auch diejenige, in welcher der DC-Motor 2 aufgrund einer Wärmeentwicklung nicht beschädigt wird. In dem Beispiel der 4 ist die bestimmte Zeitdauer auf 800 (ms) festgelegt.

Wenn die relative Einschaltdauer der Ansteuerung des DC-Motors 2 durch die Rückkopplungssteuerung des DC-Motors 2 in dem vollständig geschlossenen Zustand ansteigt und Wärme in dem DC-Motor erzeugt wird, kann der DC-Motor 2 eine Beschädigung durch Schmelzen davontragen. Aus diesen Gründen ist es folglich notwendig, eine Zeitdauer festzulegen, in welcher der DC-Motor 2 aufgrund der Wärmeentwicklung nicht beschädigt wird, wie in der oben erwähnten bestimmten Zeitdauer für die Bestimmung der Unterbrechung der Zufuhr in der Bedingung (e). Beispielsweise ist ein Thermistor an dem DC-Motor 2 vorgesehen, und eine Zeitdauer, die länger als die Zeitdauer ist, die erforderlich ist, damit das AGR-Ventil 1 ausreichend geschlossen wird, und kürzer als die Zeit ist, die um die Zeit abgelaufen ist, bei der die Temperatur des DC-Motors 2, die mit dem oben erwähnten Thermistor gemessen wird, einen bestimmten Wert überschreitet (beispielsweise die Temperatur, bei der eine Beschädigung aufgrund Schmelzens in dem DC-Motor auftritt) wird als das oben erwähnte bestimmte Zeitdauer festgelegt.
Als eine Alternative kann in dem Fall, in dem kein Thermistor an dem DC-Motor 2 angebracht ist, ein Temperaturvorhersagemodell zum Vorhersagen der Temperatur des DC-Motors 2 auf der Basis von Experimenten im Voraus erzeugt werden, und ein Wert, der kürzer als die Zeit ist, die um die Zeit abgelaufen ist, bei der die Temperatur des DC-Motors 2, die von dem oben erwähnten Temperaturvorhersagemodell vorhergesagt wird, den oben erwähnten bestimmten Wert übersteigt, als oben erwähnte bestimmte Zeitdauer festgelegt werden.
Da die Ventilsteuervorrichtung das AGR-Ventil 1 sicher schließen muss und ferner die geschlossene Position des AGR-Ventils zur Zeit des Lernens der Ventilöffnungsstartposition lernen muss, führt die Ventilsteuervorrichtung keine Unterbrechung der Stromzufuhr zum DC-Motor 2 aus. Da die Ventilsteuervorrichtung das Lernen der Ventilstartposition lediglich einmal ausführt, wenn der Motor des Fahrzeugs gestartet wird, ist die Anzahl des Ausführens des Lernens der Ventilsteuervorrichtung der Ventilöffnungsstartposition somit grundsätzlich gering, wobei die Ventilsteuervorrichtung keine Unterbrechung der Stromzufuhr zum DC-Motor 2 ausführen muss.
(3) Steuerung der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung gemäß einem Lagerunterstützungsmechanismus und die festgelegte Last eines Unterstützungselements
5 ist eine Querschnittsansicht, genommen entlang einer axialen Richtung, des DC-Motors 2 zum Ansteuern des AGR-Ventils 1 gemäß der Ausführungsform 1. Der DC-Motor 2, der in 5 gezeigt ist, ist ein bürstenloser Motor, und eine zylindrische Rotorbaugruppe (ein Rotor) 24, die auf den Schaft 3 geschraubt ist, ist in einen hohlen Abschnitt eines Stators 26 eingebracht, der an einem Gehäuse 25 angebracht ist, und wird von Lagern 27 drehbar gelagert. Ferner ist ein Magnet 28 für eine Magnetpolpositionsdetektion (der Öffnungspositionssensor) auf eine solche Weise an der Rotorbaugruppe 24 angebracht, dass der Magnet eine Oberfläche aufweist, welche senkrecht auf der Achse der Rotorbaugruppe steht.
Loch-ICs (Öffnungspositionssensor) 30 sind auf einer Platine (der Öffnungspositionssensor) 29 angebracht. Jeder der Loch-ICs 30 umfasst einen integrierten Schaltkreis (IC) in dem Hall-Elemente vorgesehen sind. Ferner ist die Platine 29 auf eine solche Weise an dem Gehäuse 25 angebracht, dass die Loch-ICs 30 für eine Magnetpolpositionsdetektion gegenüber dem Magneten 28 positioniert sind. Der Schaft 3, der in die Rotorbaugruppe 24 eingeschraubt ist, kann in axialen Richtungen (in Richtungen nach oben und nach unten, wie es in 5 gezeigt ist) mittels Drehung der Rotorbaugruppe 24 bewegt werden.
Die Positionen der Lager 27 für die Rotorbaugruppe 2 werden von gewellten Unterlegscheiben (einer flachen Feder oder einem Unterstützungselement) 31 unterstützt. Wie es oben erwähnt ist, da das AGR-Ventil 1 den Schaft 3 aufweist, der die Motorwelle und der Ventilschaft integral ausgebildet entlang der axialen Richtung ist, liegt bei dem AGR-Ventil eine große Kraft des Zurückziehens der Rotorbaugruppe 24 zum Gehäuse zu der Zeit vor, wenn das AGR-Ventil geschlossen wird. Folglich besteht eine Möglichkeit, dass die gewellte Unterlegscheibe 31, welche die Lager 27 für die Rotorbaugruppe 24 unterstützt, Ermüdungserscheinungen davon trägt und beschädigt wird, wenn eine große Last auf die gewellte Unterlegscheibe 31 aufgebracht wird und der Öffnungs- oder Schließbetrieb des Öffnens oder Schließens des Ventils wiederholt wird.
Folglich steuert die Ventilsteuerungsvorrichtung 16 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1 die relative Einschaltdauer der Ansteuerung auf eine solche Weise, dass das die relative Einschaltdauer der Ansteuerung einen bestimmten Wert nicht übersteigt, wodurch vermieden wird, dass eine Last, welche die festgelegte Last des Unterstützungselements, das die Lager 27 unterstützt, übersteigt, auf die gewellte Unterlegscheibe aufgebracht wird. Beispielsweise wird eine obere Grenze der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung, die der festgelegten Last des Unterstützungselements entspricht, in der Begrenzungseinheit der relativen Einschaltdauer 21 eingestellt, und die Begrenzungseinheit der relativen Einschaltdauer 21 gibt die relative Einschaltdauer der Ansteuerung, die von dem PID-Schaltkreis 20 in diese eingegeben wird, lediglich dann zum Antrieb 22 aus, wenn die eingegebene relative Einschaltdauer der Ansteuerung einen Wert aufweist, der in einen Bereich fällt, der die obere Grenze nicht übersteigt. Durch ein diesbezügliches Begrenzen der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung kann die Ventilsteuervorrichtung das Auftreten eines Defekts bzw. eines Bruchs in dem Unterstützungselement vermeiden.
In dem Fall, in dem das Unterstützungselement, das die Lager 27 für die Rotorbaugruppe 24 unterstützt, die gewellte Unterlegscheibe 31 ist, wie es in 5 gezeigt ist, steuert die Ventilsteuervorrichtung die relative Einschaltdauer der Ansteuerung auf eine solche Weise, dass die relative Einschaltdauer der Ansteuerung die obere Grenze der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung, die der festgelegten Last der gewellten Unterlegscheibe 31 entspricht, nicht übersteigt.
Wie es oben erwähnt ist, legt die Ventilsteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 1 eine bestimmte Startzielposition des weichen Ablegens für die Antriebssteuereinheit zum Ausführen einer Rückkopplungssteuerung des Betriebs des DC-Motors 2 als Zielöffnungsposition als Antwort auf den Befehl des vollständigen Schließens fest und legt die Zielöffnungsposition, welche die Ventilsteuervorrichtung durch allmähliches Verringern der Startzielposition des weichen Ablegens erlangt, zur oben erwähnten Antriebssteuereinheit zu der Zeit fest, wenn die Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition, die von der linearen Bewegung des Schafts 3 bestimmt wird, und der Startzielposition des weichen Ablegens gleich dem ersten Schwellwert wird. Dadurch kann die Ventilsteuervorrichtung einen Stoß, wenn das Ventilelement 8 auf den Ventilsitz gesetzt wird, in dem AGR-Ventil 1 verringern, das den Schaft 3 aufweist, bei dem die Motorwelle und der Ventilschaft entlang der axialen Richtung integral miteinander ausgebildet sind.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie es oben erwähnt ist, um einen Stoß zu verringern, der in der Ventilvorrichtung zu der Zeit auftritt, wenn das Ventilelement auf den Ventilsitz abgesetzt wird, und eine Antriebssteuerung auf eine solche Weise auszuführen, dass die relative Einschaltdauer der Ansteuerung des Motors gleich oder kleiner einer bestimmten Last wird, ist die Ventilsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine solche Weise aufgebaut, dass diese die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands enthält, zur Einstellung einer bestimmten Startzielposition des weichen Ablegens in der Antriebssteuereinheit als die Zielöffnungsposition als Antwort auf den Befehl des vollständigen Schließens, und zum Einstellen der Zielöffnungsposition, welche die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossen Zustands durch allmähliches Verringern der Startzielposition des weichen Ablegens erlang, in der Antriebssteuereinheit, zu der Zeit, wenn die Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition, die von der linearen Bewegung der integral aufgebauten Welle bestimmt wird, und der Startzielposition des weichen Ablegens gleich dem ersten Schwellwert wird. Folglich ist die Ventilsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung als Ventilsteuervorrichtung geeignet, welche die Öffnung eines Ventils, wie beispielsweise eines AGR-Ventils eines Fahrzeugs oder dergleichen, steuert.

Claims

Ventilsteuervorrichtung für ein Abgasrückführventil zum Ausführen einer Öffnungs- und Schließsteuerung des Abgasrückführventils, das mit einem Aktuator und einem integral aufgebauten Schaft vorgesehen ist, bei dem eine Antriebswelle, die von diesem Aktuator linear entlang einer axialen Richtung bewegt wird, und ein Ventilschaft integral ausgebildet sind, zum Öffnen und Schließen eines Ventilelements bezüglich eines Ventilsitzes, die in einem Ventilgehäuse vorgesehen sind, gemäß einer linearen Bewegung des integral aufgebauten Schafts in axialen Richtungen, die durch eine Antriebskraft des Aktuators bewirkt wird, wobei die Ventilsteuervorrichtung umfasst: eine Antriebssteuereinheit zum Ausführen einer Rückkopplungssteuerung einer Öffnungsposition der Ventilvorrichtung auf eine solche Weise, dass eine tatsächliche Öffnungsposition, die aus der linearen Bewegung des integral aufgebauten Schafts des Abgasrückführventils bestimmt wird, nahe zur Zielöffnungsposition gelangt; und eine Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands zum Einstellen einer bestimmten Startzielposition des weichen Ablegens in der Antriebssteuereinheit als Zielöffnungsposition als Antwort auf einen Befehl des vollständigen Schließens, und zum Einstellen der Zielöffnungsposition, welche die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands durch allmähliches Verringern der Startzielposition des weichen Ablegens erlangt, in der Antriebssteuereinheit, zu der Zeit, wenn eine Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition und der Startzielposition des weichen Ablegens gleich einem ersten Schwellwert wird, wobei die Startzielposition des weichen Ablegens eine Position ist, die von einem gelernten Wert der unmittelbar vorangegangenen vollständig geschlossenen Position um wenigstens einen Detektionsfehlerbereich der Öffnungsposition zur Zeit des Lernens einer vollständig geschlossenen Position entfernt ist.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der erste Schwellwert ein Wert ist, der gleich oder größer als eine Differenz zwischen der tatsächlichen Öffnungsposition und der Zielöffnungsposition ist, die aus einer Temperaturabweichung eines Öffnungspositionssensors zum Detektieren der Öffnungsposition des Abgasrückführventils erwartet wird.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands die Antriebssteuereinheit veranlasst, die Stromzufuhr zum Aktuator zu unterbrechen, wenn eine Zeitdauer, in der die relative Einschaltdauer der Ansteuerung einen zweiten Schwellwert übersteigt, über ein Ende einer ersten Wartezeitdauer bei einer vollständig geschlossenen Position hinausgeht.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Bestimmungseinheit des vollständig geschlossenen Zustands keinen Unterbrechungsbefehl für die Stromzufuhr für die Antriebssteuereinheit zu einer Zeit des Lernens der vollständig geschlossenen Position bereitstellt, selbst wenn die Zeitdauer, in der die relative Einschaltdauer der Ansteuerung den zweiten Schwellwert übersteigt, über das Ende der ersten Wartezeitdauer hinausgeht.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher der zweite Schwellwert ein Wert ist, der gleich oder größer als die relative Einschaltdauer der Ansteuerung ist, für die eine Wärmeentwicklung in dem Aktuator aufgrund eines Anstiegs der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung erlaubbar ist.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 3, bei der die erste Wartezeitdauer gleich oder größer als eine untere Grenze einer Zeitdauer ist, in der die Ventilvorrichtung ohne Leckverlust geschlossen wird, und kleiner als eine obere Grenze einer Zeitdauer ist, in welcher der Aktuator aufgrund von Wärmeentwicklung darin durch einen Anstieg der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung beschädigt wird.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Ventilsteuervorrichtung einen Temperatursensor zum Detektieren einer Temperatur des Aktuators aufweist, und die obere Grenze eine Zeitdauer ist, die abläuft, wenn die Temperatur, die von dem Temperatursensor detektiert wird, eine Temperatur erreicht, bei welcher der Aktuator beschädigt wird.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 6, bei der die obere Grenze eine Zeitdauer ist, die abläuft, wenn eine Temperatur, die von einem Vorhersagemodell zum Definieren einer bestimmten Tendenz einer Temperaturänderung beim Betrieb des Aktuators vorhergesagt wird, eine Temperatur erreicht, bei welcher der Aktuator beschädigt wird.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher der Aktuator ein Motor ist, in dem ein Rotor mit der Antriebswelle verbunden ist und die Ventilsteuervorrichtung eine Begrenzungseinheit der relativen Einschaltdauer zum Begrenzen der relativen Einschaltdauer der Ansteuerung auf eine solche Weise aufweist, um zu vermeiden, dass eine Last, die ausreicht, um ein Unterstützungselement zum Unterstützen einer Lagerung des Rotors zu beschädigen, in der Impulsbreitenmodulationssteuerung des Motors von der Antriebssteuereinheit auf das Unterstützungselement aufgebracht wird.
Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 9, bei der das Unterstützungselement eine gewellte Unterlegscheibe ist, welche die Lagerung des Rotors unterstützt, und die Begrenzungseinheit der relativen Einschaltdauer die relative Einschaltdauer der Ansteuerung auf eine solche Weise begrenzt, dass eine Last, die auf die gewellte Unterlegscheibe aufgebracht wird, eine festgelegte Last der gewellten Unterlegscheibe nicht überschreitet.
Abgasrückführventil, das umfasst: einen Aktuator; einen integral aufgebauten Schaft, bei dem eine Antriebswelle, die von dem Aktuator linear bewegt wird, und ein Ventilschaft entlang einer axialen Richtung integral ausgebildet sind, zum Öffnen und Schließen eines Ventilelements bezüglich eines Ventilsitzes, die in einem Ventilgehäuse vorgesehen sind, gemäß einer linearen Bewegung der integral aufgebauten Welle in axialen Richtungen, die durch eine Antriebskraft des Aktuators bewirkt wird; und eine Ventilsteuervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Steuern einer Öffnungsposition des Abgasrückführventils durch Ausführen einer Antriebssteuerung des Aktuators.