DE112016004767T5

DE112016004767T5 - Ventilsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112016004767T5
Application number: DE112016004767.3T
Authority: DE
Inventors: Shingo Sato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-10-19
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2036-09-07
Also published as: US20190195119A1; JP6493146B2; DE112016004767B4; JP2017078341A; US20180230891A1; CN107709721B; US10563565B2; CN107709721A; WO2017068881A1; US10539064B2

Abstract

Eine Ventilsteuerungsvorrichtung (1) umfasst eine in einem Kühlwasserkreislauf (5) angeordnete Ventileinheit (10), um eine Zirkulation von Kühlwasser zu steuern, und ein Steuerungsteil (11), welches den Betrieb der Ventileinheit steuert. Das Steuerungsteil besitzt einen Rotationswinkelanweisungsteil (55), eine Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung (56) und eine Bestimmungsvorrichtung (60). Der Rotationswinkelanweisungsteil berechnet einen Anweisungswert eines Rotationswinkels im Ansprechen auf einen Betriebszustand einer Verbrennungskraftmaschine. Die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung berechnet eine relative Einschaltdauer, welche ein Verhältnis aus einer An-Zeitdauer zu einer Aus-Zeitdauer hinsichtlich einer auf einen Elektromotor (20) aufgebrachten Spannung darstellt, basierend auf einer Differenz zwischen einem durch eine Erfassungsvorrichtung (22) erfassten Erfassungswert des Rotationswinkels und dem Anweisungswert des Rotationswinkels, und diese reguliert die relative Einschaltdauer, so dass diese kleiner oder gleich einer vorbestimmten Obergrenze ist. Die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, ob die relative Einschaltdauer während einer vorbestimmten Zeitdauer dauerhaft der Obergrenze entspricht.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2015-205871 , welche am 19. Oktober 2015 angemeldet wurde und deren Offenbarung hierin durch Inbezugnahme mit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Ventilsteuerungsvorrichtung für einen Kühlwasserkreislauf, durch welchen Kühlwasser einer Verbrennungskraftmaschine zirkuliert, insbesondere eine Ventilsteuerungsvorrichtung, welche geeignet für einen Kühlwasserkreislauf verwendet wird, durch welchen Kühlwasser auch für eine von einer Verbrennungskraftmaschine abweichende Vorrichtung zirkuliert.
Allgemeiner Stand der Technik
Allgemein bekannt ist eine Ventilsteuerungsvorrichtung mit einer Ventileinheit, die in einem Kühlwasserkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, und einem Steuerungsteil. Die Ventileinheit ist in dem Kühlwasserkreislauf eingebaut, um die Strömungsrate des Kühlwassers hin zu der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen oder zu verringern, und das Steuerungsteil steuert einen Betrieb der Ventileinheit. Die Ventileinheit besitzt einen Elektromotor, auf welchen eine Spannung durch das Steuerungsteil aufgebracht wird, und ein Ventilobjekt, welches für eine Rotation durch den Ausgang des Elektromotors angetrieben wird, um die Strömungsrate des Kühlwassers hin zu der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen oder zu verringern. In dem Kühlwasserkreislauf zirkuliert das Kühlwasser ebenso hin zu einer von der Verbrennungskraftmaschine abweichenden Vorrichtung (beispielsweise einem Heizkörper einer Klimaanlage für ein Fahrzeug und/oder einem Ölkühler für Schmieröl der Verbrennungskraftmaschine). Die Zirkulation des Kühlwassers hin zu der anderen Vorrichtung wird durch eine von der Ventilsteuerungsvorrichtung abweichende Ventilvorrichtung gestartet oder gestoppt.
In den vergangenen Jahren wurden die Ventilsteuerungsvorrichtung für die Zirkulation hin zu der Verbrennungskraftmaschine und die Ventilvorrichtung für die Zirkulation hin zu der anderen Vorrichtung in dem Kühlwasserkreislauf zusammengesetzt. Patentliteratur 1 beschreibt eine Konfiguration, bei welcher eine Ventileinheit einer Ventilsteuerungsvorrichtung geschaffen ist, um Funktionen zum Starten und Stoppen der Zirkulation des Kühlwassers hin zu der anderen Vorrichtung aufzuweisen. Insbesondere besitzt das Gehäuse des Ventilobjekts Öffnungen entsprechend der Verbrennungskraftmaschine und der anderen Vorrichtung. Im Ansprechen auf den Rotationswinkel des Ventilobjekts wird die Strömungsrate des Kühlwassers hin zu der Verbrennungskraftmaschine erhöht oder verringert und die Zirkulation des Kühlwassers hin zu der anderen Vorrichtung wird gestartet und gestoppt.
Falls jedoch ein Fremdkörper in die Ventileinheit eindringt, tritt bei der Rotation des Ventilobjekts eine Fehlfunktion auf. Dann wird sich der Zirkulationszustand des Kühlwassers sowohl für die Verbrennungskraftmaschine als auch die andere Vorrichtung ausgehend von einem gewünschten Zustand verschieben bzw. davon abweichen. Das heißt, ein in die Ventileinheit eindringender Fremdkörper besitzt bei Patentliteratur 1 einen großen Einfluss sowohl auf die Verbrennungskraftmaschine als auch auf die weitere Vorrichtung. Aus diesem Grund ist es erforderlich, einen in der Ventileinheit aufgenommenen Fremdkörper zu erfassen.
Um einen Fremdkörper zu erfassen, sind eine Überstromerfassungsvorrichtung, welche einen Überstrom zu einem Elektromotor erfasst, und ein Drehmomenterfassungsteil, welches ein auf ein Ventilobjekt übertragenes Drehmoment erfasst, allgemein bekannt (beispielsweise Bezug auf Patentliteratur 2, 3). In Patentliteratur 2 wird ein Fremdkörper erfasst, wenn die Überstromerfassungsvorrichtung einen Überstrom erfasst. In Patentliteratur 3 wird ein Fremdkörper erfasst, wenn der Drehmomenterfassungsteil ein übermäßiges Drehmoment erfasst. Die Notwendigkeit zum Hinzufügen der Überstromerfassungsvorrichtung und des Drehmomenterfassungsteils erhöht jedoch die Größe der Ventilsteuerungsvorrichtung.
Literatur des Standes der Technik
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2014-001 646 A
Patentliteratur 2: JP 2012-229 735 A
Patentliteratur 3: JP 2014-142 005 A

Kurzfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Ventilsteuerungsvorrichtung mit einer Ventileinheit bereitzustellen, die Kühlwasser hin zu einer von einer Verbrennungskraftmaschine abweichenden Vorrichtung zirkuliert, wobei ein in der Ventileinheit aufgenommener Fremdkörper erfasst werden kann, während eine Größenzunahme beschränkt werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Ventilsteuerungsvorrichtung für einen Kühlwasserkreislauf verwendet, durch welchen Kühlwasser einer Verbrennungskraftmaschine ebenso hin zu einer anderen Vorrichtung zirkuliert, die von der Verbrennungskraftmaschine und einem Kühler abweicht. Die Ventilsteuerungsvorrichtung umfasst eine Ventileinheit und ein Steuerungsteil. Die Ventileinheit ist in dem Kühlwasserkreislauf angeordnet, um eine Strömungsrate des Kühlwassers hin zu der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen oder zu verringern und die Zirkulation von Kühlwasser hin zu der anderen Vorrichtung zu starten oder zu stoppen. Das Steuerungsteil steuert den Betrieb der Ventileinheit.
Die Ventileinheit besitzt einen Elektromotor, eine angetriebene Komponente und einen Detektor bzw. eine Erfassungsvorrichtung. Der Elektromotor wird durch das Steuerungsteil hinsichtlich des Aufbringens einer Spannung gesteuert, um den Ausgang zu erhöhen oder zu verringern. Die angetriebene Komponente besitzt einen durch den Ausgang des Elektromotors rotierten Rotor und der Rotor rotiert, um die Strömungsrate des Kühlwassers hin zu der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen oder zu verringern und die Zirkulation von Kühlwasser hin zu der anderen Vorrichtung zu starten oder zu stoppen. Die Erfassungsvorrichtung erfasst einen Rotationswinkel des Rotors.
Der Steuerungsteil besitzt einen Rotationswinkelanweisungsteil, eine Tastverhältnis- bzw. Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung und eine Bestimmungsvorrichtung. Der Rotationswinkelanweisungsteil berechnet einen Anweisungswert des Rotationswinkels im Ansprechen auf einen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine. Die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung berechnet basierend auf einer Differenz zwischen dem von der Erfassungsvorrichtung erlangten Erfassungswert des Rotationswinkels und dem Anweisungswert des Rotationswinkels eine relative Einschaltdauer, welche ein Verhältnis aus einer An-Zeitdauer zu einer Aus-Zeitdauer hinsichtlich der auf den Elektromotor aufgebrachten Spannung darstellt. Die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung reguliert die relative Einschaltdauer so, dass diese kleiner oder gleich einer vorbestimmten Obergrenze ist. Die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, ob die relative Einschaltdauer während einer vorbestimmten Zeitdauer kontinuierlich der Obergrenze entspricht.
Dadurch kann ein in der Ventileinheit aufgenommener Fremdkörper durch Überwachen der relativen Einschaltdauer erfasst werden, ohne eine Überstromerfassungsvorrichtung und einen Drehmomenterfassungsteil zu verwenden. Aus diesem Grund kann bei einer Ventilsteuerungsvorrichtung, die mit der Ventileinheit ausgerüstet ist, welche Kühlwasser ebenso hin zu der von der Verbrennungskraftmaschine und dem Kühler abweichenden anderen Vorrichtung zirkuliert, ein in der Ventileinheit aufgenommener Fremdkörper erfasst werden, während die Zunahme des Aufbaus beschränkt wird.
Figurenliste

1 ist eine Abbildung, welche eine Kühlwassersteuerungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine für ein Fahrzeug darstellt, bei welcher eine Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform angeordnet ist.
2 umfasst (a) eine Längs-Schnittansicht, welche eine Ventileinheit der Ausführungsform darstellt, und (b) eine Seitenansicht, welche das Ventilobjekt der Ausführungsform darstellt.
3 ist eine Abbildung, welche einen Öffnungs- und Schließvorgang von Kanälen darstellt, wenn das Ventilobjekt in einer Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn rotiert.
4 ist eine Abbildung, welche einen Öffnungs- und Schließvorgang von Kanälen darstellt, wenn das Ventilobjekt in der Umfangsrichtung weiter im Uhrzeigersinn rotiert.
5 ist ein Steuerungsblockdiagramm, welches ein Steuerungsteil der Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerverfahren zeigt, wenn ein Fremdkörper durch das Ventilobjekt aufgenommen ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend ist eine Ausführungsform beschrieben. Die Ausführungsform offenbart ein konkretes Beispiel und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt.
Ausführungsform
Eine Konfiguration einer Kühlsteuerungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine für ein Fahrzeug ist basierend auf 1 erläutert, bei welcher eine Ventilsteuerungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform angewendet wird.
Die Ventilsteuerungsvorrichtung 1 wird für einen Kühlwasserkreislauf 5 verwendet, durch welchen Kühlwasser der Verbrennungskraftmaschine 2 hin zu einer von der Verbrennungskraftmaschine 2 und einem Kühler 3 abweichenden Vorrichtung zirkuliert. Als die andere Vorrichtung sind beispielsweise ein Heizkörpern (H/C) 6 und ein Ölkühler (O/C) 7 in dem Kühlwasserkreislauf 5 angeordnet. Ferner ist eine Pumpe 8 als eine Leistungsquelle in dem Kühlwasserkreislauf 5 angeordnet, welche Kühlwasser zirkuliert.
Die Pumpe 8 ist beispielsweise eine elektrische Pumpe und diese führt Kühlwasser zu, um einen Zylinderblock 2a und einen Zylinderkopf 2b der Verbrennungskraftmaschine 2 über einen Kühler 3 zu kühlen. Die Pumpe 8 zirkuliert ferner Kühlwasser hin zu dem Heizkörper 6 und dem Ölkühler 7. Der Kühler 3 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen des Kühlwassers. Der Heizkörper 6 ist ein Wärmetauscher zum Erwärmen des Fahrzeuginneren unter Verwendung des Kühlwassers als eine Heizquelle. Der Ölkühler 7 ist ein Wärmetauscher, in welchem Wärme mit Schmieröl der Verbrennungskraftmaschine 2 unter Verwendung des Kühlwassers als ein Medium ausgetauscht wird. Das Kühlwasser wird von der Pumpe 8 gefördert, um die Verbrennungskraftmaschine 2 zu durchlaufen und in die Ventilsteuerungsvorrichtung 1 zu strömen. Das Kühlwasser zirkuliert durch den Kühlwasserkreislauf 5 ausgehend von der Ventilsteuerungsvorrichtung 1 durch ein oder mehrere Elemente aus dem Heizkörper 6, dem Ölkühler 7 und dem Kühler 3, um zu der Pumpe 8 zurückzukehren.
Die Ventilsteuerungsvorrichtung 1 umfasst eine Ventileinheit 10 und ein Steuerungsteil 11, welche nachstehend erläutert sind. Die Ventileinheit 10 ist in dem Kühlwasserkreislauf 5 angeordnet, um die Strömungsrate von Kühlwasser hin zu der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem Kühler 3 zu erhöhen oder zu verringern, und die Zirkulation von Kühlwasser hin zu dem Heizkörper 6 und dem Ölkühler 7 zu starten oder zu stoppen. Das Steuerungsteil 11 steuert den Betrieb der Ventileinheit 10.
Die Ventileinheit 10 ist über einen Kanal 12 mit der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden, diese ist über einen Kanal 13 mit dem Heizkörper 6 verbunden, diese ist über einen Kanal 14 mit dem Ölkühler 7 verbunden und diese ist über einen Kanal 15 mit dem Kühler 3 verbunden. Der Kanal 12 führt Kühlwasser von der Verbrennungskraftmaschine 2 hin zu der Ventileinheit 10. Der Kanal 13 führt Kühlwasser von der Ventileinheit 10 hin zu dem Heizkörper 6. Der Kanal 14 führt Kühlwasser von der Ventileinheit 10 hin zu dem Ölkühler 7. Der Kanal 13 führt Kühlwasser von der Ventileinheit 10 hin zu dem Kühler 3.
Die Ventileinheit 10 ist mit Bezug auf 2 erläutert. Bei der Erläuterung von 2 kann eine obere Seite in der Darstellung als „oben“ bezeichnet sein und eine untere Seite in der Darstellung kann als „unten“ bezeichnet sein
Die Ventileinheit 10 besitzt einen Elektromotor 20, ein Drehventil (R/V) 21, welches einer angetriebenen Komponente entspricht, und eine Erfassungsvorrichtung 22, welche nachstehend zu erläutern sind. Die auf den Elektromotor 20 aufgebrachte Spannung wird durch den Steuerungsteil 11 gesteuert, um den Ausgang des Elektromotors 20 zu erhöhen oder zu verringern. Der Elektromotor 20 ist beispielsweise ein Gleichstrommotor, und eine relative Einschaltdauer DR, welches einem Verhältnis aus einer An-Zeitdauer zu einer Aus-Zeitdauer mit Bezug auf die auf die Ankerspule aufgebrachte Spannung entspricht, wird gesteuert. Der Elektromotor 20 kann durch einen Umschaltbetrieb einer H-Brückenschaltung 23, welche einer Antriebsschaltung entspricht, die den Elektromotor 20 antreibt (Bezug auf 5), in einer Richtung nach rechts und einer umgekehrten Richtung bzw. Rückwärtsrichtung rotieren. Der Elektromotor 20 kann das Drehventil 21 direkt antreiben, oder dieser kann das Drehventil 21 nach dem Erhöhen des Drehmoments mit einem Untersetzungsgetriebe antreiben.
Das Drehventil 21 umfasst ein Ventilobjekt 24, welches einem durch den Ausgang des Elektromotors 20 rotierten Rotor entspricht. Das Drehventil 21 erhöht oder verringert die Strömungsrate des Kühlwassers hin zu der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem Kühler 3 und startet und stoppt die Zirkulation des Kühlwassers hin zu dem Heizkörper 6 und dem Ölkühler 7 durch eine Rotation des Ventilobjekts 24.
Das Drehventil 21 umfasst ein Ventilobjekt 24 und ein Gehäuse 25. Das Ventilobjekt 24 entspricht einem zylindrischen Objekt, bei welchem das obere Ende verschlossen ist. Das Ventilobjekt 24 besitzt insbesondere einen Zylinderteil 24a, einen Blockierungsteil 24b und einen axialen Teil 27, welcher angetrieben wird, um zu rotieren. Der axiale Teil 27 ist integral mit dem Blockierungsteil 24b verbunden. Das Ventilobjekt 24 besitzt eine Öffnung 24c bei dem unteren Ende. Der Zylinderteil 24a besitzt Ventilöffnungen 33-35, welche diesen in der radialen Richtung durchdringen, und die Ventilöffnungen 33-35 sind in zwei Stufen aufgeteilt, das heißt, diese sind zwischen der oberen Seite und der unteren Seite aufgeteilt. Die Ventilöffnungen 34 und 35 sind auf der unteren Seite ausgebildet und in der Umfangsrichtung voneinander getrennt. Die Ventilöffnung 33 ist auf der oberen Seite ausgebildet. Die Ventilöffnung 33 entspricht einem Durchgangsloch mit einer Gestalt eines sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Schlitzes.
Das Gehäuse 25 bildet einen Umriss des Drehventils 21 und nimmt das Ventilobjekt 24 auf. Das Gehäuse 25 besitzt ein als ein zylindrisches Loch gestaltetes Ventilobjektgehäuse 37 zum Aufnehmen des Ventilobjekts 24, einen Durchlass 42, welcher sich von dem unteren Ende des Ventilobjektgehäuses 37 nach unten erstreckt, und Durchlässe 43-45, die sich in der radialen Richtung des Ventilobjektgehäuses 37 erstrecken. Die Durchlässe 42-45 stehen entsprechend mit den Kanälen 12-15 in Verbindung. Zwei der Durchlässe 44 und 45 sind auf der unteren Seite in dem Gehäuse 25 ausgebildet und der Durchlass 43 ist auf der oberen Seite ausgebildet.
Die Durchlässe 44 und 45 sind so ausgebildet, dass eine Öffnung 44a, 45a auf der Innenumfangsseite des Durchlasses 44, 45 und eine Öffnung 34a, 35a auf der Außenumfangsseite der Ventilöffnung 34, 35 durch eine Rotation des Ventilobjekts 24 einander überlappen. Gleichermaßen ist der Durchlass 43 so ausgebildet, dass eine Öffnung 43a auf der Innenumfangsseite des Durchlasses 43 und eine Öffnung 33a auf der Außenumfangsseite der Ventilöffnung 33 durch eine Rotation des Ventilobjekts 24 einander überlappen. Da der Durchlass 42 und der Innenraum des Ventilobjekts 24 durch die Öffnung 24c miteinander verbunden sind, wird das Kühlwasser in das Innere des Ventilobjekts 24 eingeführt. Die Erfassungsvorrichtung 22 erfasst den Rotationswinkel des Ventilobjekts 24. Die Erfassungsvorrichtung 22 ist beispielsweise ein Positionssensor vom kontaktlosen Typ.
Das Steuerungsteil 11 ist beispielsweise eine elektronische Steuerungseinheit (ECU), welche die Verbrennungskraftmaschine 2 steuert. Ein Signal wird von verschiedenen bei dem Fahrzeug montierten Sensoren bei dem Steuerungsteil 11 eingegeben, um Parameter zu erfassen, die den Betriebszustand und den Steuerungszustand der Verbrennungskraftmaschine 2 darstellen. Darüber hinaus umfasst das Steuerungsteil 11 eine Eingangsschaltung, welche das eingegebene Signal verarbeitet, eine CPU, welche eine Steuerverarbeitung und eine Berechnungsverarbeitung hinsichtlich der Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 2 basierend auf dem eingegebenen Signal durchführt, verschiedenartige Speicher, welche Daten, ein Programm usw., welche für die Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 2 erforderlich sind, speichern und bereithalten, und eine Ausgangsschaltung, welche ein Signal, das zum Steuern der Verbrennungskraftmaschine 2 erforderlich ist, basierend auf dem Verarbeitungsergebnis der CPU ausgibt. Bei dieser Ausführungsform umfasst das Steuerungsteil 11 die H-Brückenschaltung 23, welche einer Antriebsschaltung entspricht, die den Elektromotor 20 antreibt (Bezug auf 5).
Die verschiedenen Sensoren, welche Signale hin zu dem Steuerungsteil 11 ausgeben, umfassen beispielsweise einen Drehzahlsensor 51, welcher die Drehzahl bei der Verbrennungskraftmaschine 2 erfasst, einen Einlassdrucksensor 52, welcher den Druck von Einlassluft erfasst, die durch die Verbrennungskraftmaschine 2 angesaugt wird, und einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 53, welcher das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Kraftstoff-Luft-Gemisches erfasst (Bezug auf 5).
Das Steuerungsteil 11 umfasst einen Rotationswinkelanweisungsteil 55 und eine Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung (DR/C) 56.
Der Rotationswinkelanweisungsteil 55 berechnet einen Anweisungswert des Rotationswinkels im Ansprechen auf den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 2. Das heißt, der Rotationswinkelanweisungsteil 55 berechnet den Anweisungswert des Rotationswinkels basierend auf den eingegebenen Signalen von den Sensoren 51-53 (Bezug auf 5).
Die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56 berechnet die relative Einschaltdauer DR, welche ein Verhältnis aus einer An-Zeitdauer zu einer Aus-Zeitdauer mit Bezug auf die auf den Elektromotor 20 aufgebrachten Spannung darstellt, basierend auf der Differenz zwischen dem Erfassungswert des von der Erfassungsvorrichtung 22 erlangten Rotationswinkels und dem Anweisungswert des Rotationswinkels, und diese reguliert die relative Einschaltdauer DR, so dass diese kleiner oder gleich einer vorbestimmten Obergrenze UL ist.
Die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56 berechnet die relative Einschaltdauer DR insbesondere unter Verwendung einer PID-Steuerung, bei welcher der Erfassungswert des Rotationswinkels zurückgegeben wird, um die Differenz zwischen dem Erfassungswert des Rotationswinkels und dem Anweisungswert des Rotationswinkels zu reduzieren, und diese bestimmt die relative Einschaltdauer DR durch Vergleichen mit der vorbestimmten Obergrenze UL (Bezug auf 5). Zusätzlich kann die PID-Steuerung durch eine PI-Steuerung ersetzt sein, bei welcher die Differenzierung aus der PID-Steuerung entfernt ist.
Wenn ein Signal gemäß der bestimmten relativen Einschaltdauer DR eingegeben wird, wird das An/Aus von vier Schaltelementen in der H-Brückenschaltung 23 gesteuert und die Spannung wird mit der bestimmten relativen Einschaltdauer DR bei dem Elektromotor 20 angelegt (Bezug auf 5). Der Wert der bestimmten relativen Einschaltdauer DR ist kleiner oder gleich der vorbestimmten Obergrenze UL.
Die Grundbewegung in der Ventileinheit 10 ist mit Bezug auf 3 und 4 erläutert. (a)-(d) von 3 stellen den Öffnungs- und Schließzustand des oberen Kanals in 2 dar, und (e)-(h) von 3 stellen den Öffnungs- und Schließzustand des unteren Kanals in 2 dar. (a)-(d) von 4 stellen den Öffnungs- und Schließzustand des oberen Kanals in 2 dar, und (e)-(h) von 4 stellen den Öffnungs- und Schließzustand des unteren Kanals in 2 dar.
Zwischen der Öffnung 34a und der Öffnung 44a (Bezug auf (b) und (f) von 3) tritt durch Rotieren des Ventilobjekts 24 ausgehend von dem Zustand (Bezug auf (a) und (e) von 3), in welchem die Öffnungen 33a-35a und die Öffnungen 43a-45a nicht überlappen, im Uhrzeigersinn in der Umfangsrichtung eine Überlappung auf. Dadurch stehen der Durchlass 42 und der Durchlass 44 miteinander in Verbindung und die Zuführung von Kühlwasser über den Kanal 14 hin zu dem Ölkühler 7 wird gestartet.
Darüber hinaus tritt durch weiteres Rotieren des Ventilobjekts 24 im Uhrzeigersinn in der Umfangsrichtung in dem Zustand, in welchem die Überlappung zwischen der Öffnung 34a und der Öffnung 44a aufrechterhalten wird, zwischen der Öffnung 35a und der Öffnung 45a eine Überlappung auf (Bezug auf (c) und (g) von 3). Dadurch wird Kühlwasser durch den Kanal 15 über den Kühler 3 hin zu der Verbrennungskraftmaschine 2 geführt, da der Durchlass 42 und der Durchlass 45 miteinander in Verbindung stehen. Zusätzlich wird ebenso die Zuführung von Kühlwasser hin zu dem Ölkühler 7 aufrechterhalten, da der Verbindungszustand des Durchlasses 42 und des Durchlasses 44 aufrechterhalten wird. Die Strömungsrate des Kühlwassers hin zu der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem Kühler 3 kann durch Erhöhen oder Verringern beispielsweise des Überlappungsbetrags zwischen der Öffnung 35a und der Öffnung 45a erhöht oder verringert werden.
Darüber hinaus wird die Überlappung zwischen der Öffnung 34a und der Öffnung 44a durch weiteres Rotieren des Ventilobjekts 24 im Uhrzeigersinn in der Umfangsrichtung in dem Zustand, in welchem die Überlappung zwischen der Öffnung 35a und der Öffnung 45a aufrechterhalten wird, beendet (Bezug auf (d) und (h) von 3). Dadurch wird Kühlwasser lediglich hin zu dem Kühler 3 geführt.
Darüber hinaus wird durch weiteres Rotieren des Ventilobjekts 24 im Uhrzeigersinn in der Umfangsrichtung die Überlappung zwischen der Öffnung 35a und der Öffnung 45a beendet und zwischen der Öffnung 33a und der Öffnung 43a wird eine Überlappung erzeugt (Bezug auf (a) und (e) von 4). Dadurch stehen der Durchlass 42 und der Durchlass 43 miteinander in Verbindung und die Zuführung von Kühlwasser durch den Kanal 13 hin zu dem Heizkörper 6 wird gestartet.
Darüber hinaus tritt durch weiteres Rotieren des Ventilobjekts 24 im Uhrzeigersinn in der Umfangsrichtung in dem Zustand, in welchem die Überlappung zwischen der Öffnung 33a und der Öffnung 43a aufrechterhalten wird, zwischen der Öffnung 34a und der Öffnung 45a eine Überlappung auf (Bezug auf (b) und (f) von 4). Dadurch wird Kühlwasser hin zu dem Heizkörper 6 und dem Kühler 3 geführt.
Darüber hinaus tritt durch weiteres Rotieren des Ventilobjekts 24 im Uhrzeigersinn in der Umfangsrichtung zwischen der Öffnung 35a und der Öffnung 44a in dem Zustand, in welchem die Überlappung zwischen der Öffnung 33a und der Öffnung 43a und die Überlappung zwischen der Öffnung 34a und der Öffnung 45a aufrechterhalten werden, eine Überlappung auf (Bezug auf (c) und (g) von 4). Dadurch wird Kühlwasser hin zu dem Heizkörper 6, dem Kühler 3 und dem Ölkühler 7 geführt.
Durch weiteres Rotieren des Ventilobjekts 24 im Uhrzeigersinn in der Umfangsrichtung wird die Überlappung zwischen der Öffnung 34a und der Öffnung 45a in dem Zustand, in welchem die Überlappung zwischen der Öffnung 33a und der Öffnung 43a und die Überlappung zwischen der Öffnung 35a und der Öffnung 44a aufrechterhalten werden, beendet. Dadurch wird Kühlwasser hin zu dem Heizkörper 6 und dem Ölkühler 7 geführt (Bezug auf (d) und (h) von 4).
Daher kann die Ventileinheit 10 die Strömungsrate des Kühlwassers hin zu der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem Kühler 3 erhöhen oder verringern, und diese kann die Zirkulation des Kühlwassers hin zu dem Heizkörper 6 und dem Ölkühler 7 starten oder stoppen. Obwohl das Ventilobjekt 24 in der Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn rotiert wird, ist es möglich, dieses durch Umkehren des Elektromotors 20 in der Umfangsrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn zu rotieren.
Wie in 5 gezeigt ist, umfasst das Steuerungsteil 11 bei der Ventilsteuerungsvorrichtung 1 zusätzlich zu dem Rotationswinkelanweisungsteil 55 und der Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56 ferner eine Bestimmungsvorrichtung 60, einen Temporär-Umkehrteil 61, einen Wiederbestimmungsteil 62 und einen Alarmierungsteil 64.
Die Bestimmungsvorrichtung 60 bestimmt, ob die durch die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56 bestimmte relative Einschaltdauer DR während einer vorbestimmten Zeitdauer kontinuierlich bzw. dauerhaft der Obergrenze UL entspricht.
Der Temporär-Umkehrteil 61 rotiert den Elektromotor 20 vorübergehend in der Rückwärtsrichtung, wenn die Bestimmungsvorrichtung 60 bestimmt, dass die bestimmte relative Einschaltdauer DR während der vorbestimmten Zeitdauer kontinuierlich der Obergrenze UL entspricht.
Zu dieser Zeit rotiert der Temporär-Umkehrteil 61 den Elektromotor 20 durch das Ausführen einer An/Aus-Steuerung der H-Brückenschaltung 23 mit einer vorbestimmten relativen Einschaltdauer für die Rückwärtsrotation in der Rückwärtsrichtung, ohne eine relative Einschaltdauer durch die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56 zu berechnen. Nach dem vorübergehenden Umkehren des Elektromotors 20 kehrt die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56 zurück, um die relative Einschaltdauer DR zu bestimmen.
Der Wiederbestimmungsteil 62 bestimmt nach dem vorübergehenden Rotieren des Elektromotors 20 in der Rückwärtsrichtung durch den Umkehrteil 61, ob die relative Einschaltdauer DR kontinuierlich der Obergrenze UL entspricht. Zu dieser Zeit bestimmt der Wiederbestimmungsteil 62, ob die durch die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56 bestimmte relative Einschaltdauer DR während einer vorbestimmten Zeitdauer erneut kontinuierlich der Obergrenze UL entspricht.
Der Alarmierungsteil 64 gibt ein Signal aus, welches das Anzeigeteil 65 betätigt, wenn der Wiederbestimmungsteil 62 bestimmt, dass die relative Einschaltdauer DR kontinuierlich der Obergrenze UL entspricht. Ein Fahrzeug, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine 2 montiert ist, besitzt das Anzeigeteil 65, welcher einem Insassen des Fahrzeugs die Abnormalität der Verbrennungskraftmaschine 2 anzeigt bzw. berichtet. Das Anzeigeteil 65 ist beispielsweise eine Alarmleuchte, welche einen abnormalen Zustand mitteilt, oder eine Alarmgeräuscherzeugungsvorrichtung, welche einen abnormalen Zustand mitteilt.
Das Steuerungsverfahren wird mit Bezug auf das Flussdiagramm von 6 erläutert, wenn durch das Ventilobjekt 24 der Ausführungsform ein Fremdkörper aufgenommen ist.
Bei S100 wird die relative Einschaltdauer DR basierend auf der PID-Steuerung berechnet und es wird bestimmt, ob die berechnete relative Einschaltdauer DR größer oder gleich der Obergrenze UL ist. Wenn bestimmt wird, dass die berechnete relative Einschaltdauer DR größer oder gleich der Obergrenze UL ist (Ja), schreitet das Steuerungsteil zu S110 voran. Wenn bestimmt wird, dass die relative Einschaltdauer DR die Obergrenze UL nicht überschreitet (Nein), wird die Verarbeitung beendet.
Nachfolgend wird die relative Einschaltdauer DR bei S110 als die Obergrenze UL eingestellt und das Steuerungsteil schreitet zu S120 voran. S100 und S110 entsprechen der Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56.
Bei S120 wird bestimmt, ob eine Zeitdauer TS, während welcher die relative Einschaltdauer der Obergrenze UL entspricht, über 200 ms andauert. Die Zeitdauer TS entspricht einer vorbestimmten Zeitdauer, die einem im Vorhinein eingestellten Wert entspricht, diese ist jedoch nicht auf diesen Wert (200 ms) beschränkt. Wenn bestimmt wird, dass die Zeitdauer TS, während welcher die relative Einschaltdauer der Obergrenze UL entspricht, über 200 ms andauert (Ja), schreitet das Steuerungsteil zu S130 voran. Wenn bestimmt wird, dass die Zeitdauer TS, während welcher die relative Einschaltdauer der Obergrenze UL entspricht, nicht über 200 ms andauert (Nein), wird die Verarbeitung beendet. S120 entspricht der Bestimmungsvorrichtung 60.
Nachfolgend wird der Elektromotor 20 bei S130 vorübergehend in der Rückwärtsrichtung rotiert, um das Ventilobjekt 24 rückwärts zu rotieren, und das Steuerungsteil schreitet zu S140 voran. Zu dieser Zeit wird der Elektromotor 20 mit der im Vorhinein eingestellten relativen Rückwärtsrotation-Einschaltdauer in der Rückwärtsrichtung rotiert, ohne dass die relative Einschaltdauer durch die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56 berechnet wird. S130 entspricht dem Temporär-Umkehrteil 61.
Nachfolgend wird bei S140 erneut die relative Einschaltdauer DR basierend auf der PID-Steuerung berechnet und es wird bestimmt, ob die berechnete relative Einschaltdauer DR größer oder gleich der Obergrenze UL ist. Wenn bestimmt wird, dass die berechnete relative Einschaltdauer DR größer oder gleich der Obergrenze UL ist (Ja), schreitet das Steuerungsteil zu S150 voran. Wenn bestimmt wird, dass die berechnete relative Einschaltdauer DR die Obergrenze UL nicht überschreitet (Nein), wird die Verarbeitung beendet. Dann wird die relative Einschaltdauer DR bei S150 auf die Obergrenze UL eingestellt und das Steuerungsteil schreitet zu S160 voran. S140 und S150 entsprechen der Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56.
Bei S160 wird nachfolgend bestimmt, ob die Zeitdauer TS, während welcher die relative Einschaltdauer der Obergrenze UL entspricht, über 100 ms andauert. Die Zeitdauer TS entspricht einer vorbestimmten Zeitdauer, welche einem im Vorhinein eingestellten Wert entspricht, diese ist jedoch nicht auf diesen Wert (100 ms) beschränkt. Wenn bestimmt wird, dass die Zeitdauer TS, während welcher die relative Einschaltdauer der Obergrenze UL entspricht, über 100 ms andauert (Ja), schreitet das Steuerungsteil zu S170 voran. Wenn bestimmt wird, dass die Zeitdauer TS, während welcher die relative Einschaltdauer der Obergrenze UL entspricht, nicht über 100 ms andauert (Nein), wird die Verarbeitung beendet. S160 entspricht dem Wiederbestimmungsteil 62. Dann wird bei S170 ein Signal ausgegeben, welches das Anzeigeteil 65 betätigt, und die Verarbeitung wird beendet. S170 entspricht dem Alarmierungsteil 64.
Gemäß der Ventilsteuerungsvorrichtung 1 der Ausführungsform besitzt das Steuerungsteil 11 den Rotationswinkelanweisungsteil 55, die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56 und die Bestimmungsvorrichtung 60. Der Rotationswinkelanweisungsteil 55 berechnet den Anweisungswert des Rotationswinkels gemäß dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 2. Die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung 56 berechnet die relative Einschaltdauer DR, welche ein Verhältnis aus der An-Zeitdauer zu der Aus-Zeitdauer mit Bezug auf die auf den Elektromotor 20 aufgebrachte Spannung darstellt, basierend auf der Differenz zwischen dem Erfassungswert des Rotationswinkels, welcher von der Erfassungsvorrichtung 22 erlangt wird, und dem Anweisungswert des Rotationswinkels, und diese reguliert die relative Einschaltdauer DR, so dass diese kleiner oder gleich der vorbestimmten Obergrenze UL ist. Die Bestimmungsvorrichtung 60 bestimmt, ob die relative Einschaltdauer DR während der vorbestimmten Zeitdauer auf der Obergrenze UL gehalten wird.
Dadurch kann ein in der Ventileinheit 10 aufgenommener Fremdkörper durch Überwachen der relativen Einschaltdauer DR erfasst werden, ohne eine Überstromerfassungsvorrichtung und einen Drehmomenterfassungsteil zu verwenden. Aus diesem Grund kann bei der Ventilsteuerungsvorrichtung 1, die mit der Ventileinheit 10 ausgerüstet ist, welche das Kühlwasser hin zu dem Heizkörper 6 und dem Ölkühler 7 zirkuliert, die sich von der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem Kühler 3 unterscheiden, ein in der Ventileinheit 10 aufgenommener Fremdkörper erfasst werden, während die Zunahme des Aufbaus gesteuert wird.
Darüber hinaus besitzt das Steuerungsteil 11 gemäß der Ventilsteuerungsvorrichtung 1 der Ausführungsform den Temporär-Umkehrteil 61, welcher den Elektromotor 20 vorübergehend in der Rückwärtsrichtung rotiert, wenn die Bestimmungsvorrichtung 60 bestimmt, dass die relative Einschaltdauer DR während der vorbestimmten Zeitdauer kontinuierlich der Obergrenze UL entspricht. Der bei dem Ventilobjekt 24 aufgenommene Fremdkörper kann durch vorübergehendes Rotieren des Ventilobjekts 24 in der Rückwärtsrichtung auf einfache Art und Weise entfernt werden.
Darüber hinaus besitzt das Steuerungsteil 11 gemäß der Ventilsteuerungsvorrichtung 1 der Ausführungsform den Wiederbestimmungsteil 62, welcher bestimmt, ob die relative Einschaltdauer DR auch nach dem vorübergehenden Rotieren des Elektromotors 20 in der Rückwärtsrichtung durch den Temporär-Umkehrteil 61 kontinuierlich der Obergrenze UL entspricht. Das Steuerungsteil 11 besitzt den Alarmierungsteil 64, welcher das Signal ausgibt, das das Anzeigeteil 65 betätigt, wenn durch den Wiederbestimmungsteil 62 bestimmt wird, dass die relative Einschaltdauer DR kontinuierlich der Obergrenze UL entspricht.
Dadurch erfolgt durch den Wiederbestimmungsteil 62 eine weitere Bestimmung und das Steuerungsteil 11 gibt das Signal aus, welches das Anzeigeteil 65 betätigt, nachdem das Steuerungsteil 11 das Ventilobjekt 24 durch den Temporär-Umkehrteil 61 vorübergehend in der Rückwärtsrichtung rotiert, um den Fremdkörper zu entfernen. Aus diesem Grund wird das Signal, welches das Anzeigeteil 65 betätigt, nicht ausgegeben, wenn der Fremdkörper durch vorübergehendes Rückwärtsrotieren durch den Temporär-Umkehrteil 61 von dem Ventilobjekt 24 entfernt werden kann. Daher kann die Häufigkeit zum Betätigen des Anzeigeteils 65 reduziert werden und die Häufigkeit, mit welcher ein Insasse die Benachrichtigung von dem Anzeigeteil 65 erhält, kann reduziert werden.
[Modifikation]
Die vorliegende Offenbarung kann in einem Bereich, welcher von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht abweicht, mit verschiedenen Modifikationen implementiert sein.
Obwohl das Drehventil 21 bei der Ausführungsform einer durch den Elektromotor 20 angetriebenen Komponente entspricht, ist die angetriebene Komponente nicht auf das Drehventil beschränkt.
Beispielsweise kann ein Drosselventil, welches einen abweichenden Durchlass öffnet und schließt, über ein Zahnrad mit dem Ventilobjekt 24 des Drehventils 21 verbunden sein. Das heißt, die durch den Elektromotor 20 angetriebene Komponente kann einer Struktur entsprechen, die das Ventilobjekt 24 als einen Rotor und das Drosselventil besitzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015205871 [0001]
JP 2014001646 A [0006]
JP 2012229735 A [0006]
JP 2014142005 A [0006]

Claims

Ventilsteuerungsvorrichtung (1) für einen Kühlwasserkreislauf (5), durch welchen Kühlwasser einer Verbrennungskraftmaschine (2) auch hin zu einer von der Verbrennungskraftmaschine und einem Kühler (3) abweichenden Vorrichtung (6, 7) zirkuliert, wobei die Ventilsteuerungsvorrichtung aufweist: eine in dem Kühlwasserkreislauf angeordnete Ventileinheit (10), um eine Strömungsrate von Kühlwasser hin zu der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen oder zu verringern und eine Zirkulation von Kühlwasser hin zu der anderen Vorrichtung zu starten oder zu stoppen; und ein Steuerungsteil (11), welches einen Betrieb der Ventileinheit steuert, wobei die Ventileinheit aufweist: einen Elektromotor (20), welcher durch das Steuerungsteil hinsichtlich des Aufbringens einer Spannung gesteuert wird, um einen Ausgang zu erhöhen oder zu verringern, eine angetriebene Komponente (21) mit einem Rotor (24), welcher durch den Ausgang des Elektromotors rotiert wird, wobei der Rotor rotiert, um die Strömungsrate von Kühlwasser hin zu der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen oder zu verringern und die Zirkulation von Kühlwasser hin zu der anderen Vorrichtung zu starten oder zu stoppen, und eine Erfassungsvorrichtung (22), welche einen Rotationswinkel des Rotors erfasst, wobei das Steuerungsteil aufweist: einen Rotationswinkelanweisungsteil (22), welcher einen Anweisungswert des Rotationswinkels im Ansprechen auf einen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine berechnet, eine Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung (56), welche eine relative Einschaltdauer, die ein Verhältnis aus einer An-Zeitdauer zu einer Aus-Zeitdauer hinsichtlich der auf den Elektromotor aufgebrachten Spannung darstellt, basierend auf einer Differenz zwischen einem durch die Erfassungsvorrichtung erfassten Erfassungswert des Rotationswinkels und dem Anweisungswert des Rotationswinkels berechnet, wobei die Relativeinschaltdauerberechnungsvorrichtung die relative Einschaltdauer so reguliert, dass diese kleiner oder gleich einer vorbestimmten Obergrenze ist, und eine Bestimmungsvorrichtung (60), welche bestimmt, ob die relative Einschaltdauer während einer vorbestimmten Zeitdauer dauerhaft der Obergrenze entspricht.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsteil einen Temporär-Umkehrteil (61) besitzt, welcher den Elektromotor vorübergehend in einer Rückwärtsrichtung rotiert, wenn die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die relative Einschaltdauer während der vorbestimmten Zeitdauer dauerhaft der Obergrenze entspricht.
Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Verbrennungskraftmaschine in einem Fahrzeug mit einem Anzeigeteil (65) montiert ist, welches einem Insassen des Fahrzeugs eine Abnormalität der Verbrennungskraftmaschine meldet, und das Steuerungsteil aufweist: einen Wiederbestimmungsteil (62), welcher bestimmt, ob die relative Einschaltdauer dauerhaft der Obergrenze entspricht, nachdem der Elektromotor durch den Temporär-Umkehrteil vorübergehend in der Rückwärtsrichtung rotiert wird, und einen Alarmierungsteil (64), welcher ein Signal ausgibt, das den Anzeigeteil betätigt, wenn der Wiederbestimmungsteil bestimmt, dass die relative Einschaltdauer dauerhaft der Obergrenze entspricht.