JP2009544896A - 汚染付着からｅｇｒバルブを解放するための制御アルゴリズム - Google Patents

Abstract

動きが制限された装置の制御方法。制御アルゴリズムを使用して装置の動作を制御するために制御装置を設ける。制御装置に正常動作制御方法をプログラムし、それを制御装置によって選択的に起動して正常制御信号を生成する。制御装置に強制制御方法もプログラムし、強制制御信号を選択的に起動する。正常動作制御信号は、装置の正規の動作をもたらす一方で、強制制御信号は、装置の制限された動きが検出される際に装置の動作を補正するように装置を動作させる。

Description

関連出願の相互参照
本明細書は、２００６年７月２５日出願の米国仮特許出願第６０／８３３，１７２号の利益を主張する。

本発明は、動かなくなったバルブ（ｓｔｕｃｋ ｖａｌｖｅ）を解放するためのバルブ制御アルゴリズムに関する。

連邦法および州法により、車両の排気放出物の制御が求められている。窒素酸化物（ＮＯｘ）は、制御されるべき排気ガス放出物の１つである。

ＮＯｘの生成は、燃焼温度が高い場合に起こり得る。ＮＯｘガス生成の発生を低減させるために、効率的に燃焼温度を低くし放出物を制御する排気ガス再循環装置が開発されている。排気ガス再循環装置は、エンジンからの排気ガスの一部を再循環させて、それを流入空気と混合される吸気マニホルドへ戻すことにより機能する。シリンダーにおいて混合物が圧縮されて点火されると、燃焼温度が低くなり、ＮＯｘは減少する。排気ガスの再循環を可能とするために、排気ガス再循環装置は排気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブを使用して、排気ガスを再循環してエンジンの吸気マニホルドへ戻す導管の開閉を行う。

排気ガスの組成物には、ＥＧＲバルブの動作に影響を及ぼし得る物質も含まれる。これらの物質は一般に、ＥＧＲバルブの構成部品に付着して、ポペットバルブ、バルブステムおよび他の関連バルブ構成部品の動きを制限する。また、ＥＧＲバルブのアクチュエータ構成部品を排気ガスに曝すことを回避することが特に重要である。一般に、ＥＧＲバルブの汚染はバルブの動きを妨げるので、所望のバルブ位置および排気ガス流れを達成するために高い作動力を必要とし得る。バルブが動かなくなった状況を検出した場合に、バルブを解放する力を与えて動かすためにＥＧＲバルブの動作を制御することができる。

本発明は、動きが制限された装置の制御方法に関する。制御アルゴリズムを使用して装置の動作を制御するために制御装置が設けられる。制御装置に正常動作制御方法をプログラムし、それを制御装置によって選択的に起動し、正常制御信号を生成する。制御装置に強制制御方法もプログラムし、強制制御信号を選択的に起動する。正常動作制御信号は装置の正規の動作をもたらす一方で、強制制御信号は、装置の制限された動きが検出される際に装置の動作を補正するように装置を動作させる。この方法は、制限された動きの状態が存在するかどうか確認するように装置の動作を検査する場合に、第１の初期学習（ｌｅａｒｎ）シーケンスを起動する制御装置によって行われる。制限された動きの状態が検出される場合には、制御装置によって強制制御信号が起動され、装置を強制モードで動作させる。所定の期間強制モードが発生した後、制御装置は装置に装置機能テストを実施させ、制限された動きの状態が存在するかどうかの評価を行うために、装置がその可動域を予め定められた量移動する。装置機能テストを行った後、制御装置は第２の初期学習シーケンスを起動し、ここで、装置は、適切に機能しているかどうか確認するために検査される。装置が適切に機能している場合には、制御装置は正常制御信号を起動し、装置は正常に動作する。

本発明の他の分野への適用は、以下の詳細な説明から明らかとなる。詳細な説明および特定の例は本発明の好ましい実施形態を示すが、例示を目的とするだけであり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。

本発明は、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解できる。

本発明の説明は、実際には単に例示にすぎないので、本発明の主旨から逸脱しない変形例は、本発明の範囲内にあるものとする。そのような変形例は本発明の趣旨および範囲から逸脱したとはみなされない。

本発明の説明は、実際には単に例示にすぎないので、本発明の主旨から逸脱しない変形例は、本発明の範囲内にあるものとする。そのような変形例は本発明の趣旨および範囲から逸脱したとはみなされない。

図１は、電磁装置などの装置を汚染付着から解放するための制御アルゴリズム１０のステップを概説するフロー図を示す。制御アルゴリズム１０は、初期学習シーケンスを実行する第１のステップ１２を有する。初期学習シーケンスは、エンジン始動時にまたはシーケンスが発生し得る任意の好適な時に発生するので、装置の動作に影響を及ぼさない。図２に示すように、電磁装置は排気ガス再循環バルブ（ＥＧＲ）バルブであり得るが、この方法を、環境要因の結果として装置が動かなくなる他の種類の応用において使用することも可能である。

第１のステップ１２の初期学習シーケンスが開始する場合、電磁装置は、その可動域全体またはその可動域の一部分を移動し、第２のステップ１４において、電磁装置の動きが制限されていないかどうかの判断がなされる。

制限された動きの状態が存在すると判断される場合、第３のステップ１６において、強制シーケンス信号が装置に伝送される。強制シーケンスは、制限された動きの状態からバルブを解放するために、電磁装置に作用して運動を急速にさせる様々な強度のモータ出力を送信する。制限された動きは、粘着状態の原因となるバルブ部材の汚染またはコーキングなどの環境条件を含むいくつかの異なる要因によって生じ得る。強制機能は、双方向または一方向アクチュエータを対象とする一連のパルスである。パルスの期間ならびに強度および周波数は変動し得る。所定の応用では、一部の周波数を他のものよりも理想とすることが可能である。

制御アルゴリズム１０の第４のステップ１８において、装置機能テスト信号が、制限された動きの状態が依然として存在しているかどうかを判断する電磁装置に伝送される。ステップ２０において、制限された動きの状態が依然として存在しているかどうかの判断がなされる。制限された動きの状態が依然として存在している場合には、第３のステップ１６および第４のステップ１８を繰返し、別の装置機能テストを実施する。

ステップ２０において、制限された動きの状態が存在しないと判断される場合には、ステップ２２において、第２の初期学習シーケンスが起動される。何らかのエラーが検出される場合には、ステップ２６において、エラー信号が伝送／記録（ｌｏｇ）され、装置は機能しない。装置に故障がない場合には、ステップ２６において、正常制御方法が使用され、装置は正常に動作する。ステップ１４において、制限された動きがないと判断される場合には、ステップ１６〜２６を完全にスキップし、ステップ２８において正常制御方法を使用して装置は正常に動作する。

ここで図２ａおよび２ｂを参照すると、制御アルゴリズム１０を使用して解放される、動かなくなったバルブを有する装置３０の斜視図を示す。この特定の応用においてバルブ３０は、汚染により動きが制限された排気ガス再循環バルブである。装置３０は、この場合弁座の表面の全周にわたって煤または粒子がコーキングした、弁座３２を有する。図２ａに示すように、弁座３２にはバルブ部材３４がくっついている。図２ａでは、装置３０は動きが制限されている。それゆえ、強制制御信号が起動され、バルブ部材３４が急速に回転して弁座３２から離れて上方に引く。弁座３２に対してバルブ部材３４により断続的な負荷を急速に加えることによって、バルブ部材３４と弁座３２のコーキング物質からバルブ部材３４を抜出す。図２ｂでは、バルブ部材３４は弁座３２から抜け出し、コーキング物質の一部が強制制御信号によりバルブ部材および弁座から除去されている。

図３は、図２ａおよび２ｂの装置３０において実行する、かつ図１のステップ１６において説明した強制制御信号のグラフを示す。強制制御信号は、周波数および強度が変化する第１のフェーズ３６を有する。負の強度は、装置３０がバルブ部材３４を一方向に動かすことを示し、正の強度は、装置３０がバルブ部材３４を反対方向に動かすことを示す。信号の強度は、達成可能な最大のモータ力ならびに周波数の０％〜１００％間で変化してもよいし、またはパルス数は任意の数であってもよい。強度レベルが、一定期間一方向になり、次に一定期間第２の方向になることも可能である。第１の強制フェーズ３６の後、強制機能は装置機能テスト３８を実施し、バルブの制限された動きが依然として発生しているかどうかの判断がなされる。これは、バルブ部材３４を弁座３２から少し離すように動かすことによって行われる。制限された動きが依然として検出される場合には（図１のステップ２０）、第２の強制フェーズサイクル４０がバルブ３０において実施される（図１のステップ１６）。第２の強制フェーズサイクル４０の後、第２の装置機能テスト４２が実施される。強制フェーズおよび実施される装置機能テストの数は変化し得、２つに限定されることはない。もはやバルブがくっついていないまたは最大数のサイクルが行われたと判断されるまで、プロセスは繰り返される。制限された動きの状態がもはや存在しないと判断されたら、正常制御方法４４が適用される。

バルブ部材３５および弁座３２から除去されたコーキング物質３３の量を、強制制御信号を成分によって高めることができる。例えば、モータ出力のある種の周波数または強度レベルは、他の周波数または強度よりも汚染を多く取り除くと判断された。ＥＧＲバルブの場合には、約１０〜５００ヘルツの周波数帯域が効果的であることが判明している。

図４を参照すると、強制モータ出力の２つの変形例を示す。図４に示す強制制御信号４６は、期間が変化する出力信号を有する。強制制御信号４６は、予め定められたまたは不規則であり得る期間を有する掃引周波数であり得る。この種の強制制御信号４６は、例えば、パルス幅変調信号とすることができる。強制制御信号４８は、ある期間にわたって可変振幅を有する信号である。この種の強制制御信号は、例えば、振幅変調信号であり得る。

本発明の説明は、実際には単に例示にすぎないので、本発明の主旨から逸脱しない変形例は、本発明の範囲内にあるものとする。そのような変形例は本発明の趣旨および範囲から逸脱したとはみなされない。

装置を汚染付着から解放する制御アルゴリズムのステップを概説するフロー図である。 動かなくなった位置と解放位置との間で移動する排気ガス再循環バルブの部分的に切欠いた斜視図である。 動かなくなった位置と解放位置との間で移動する排気ガス再循環バルブの部分的に切欠いた斜視図である。 強制制御信号のグラフである。 期間および振幅にばらつきのある強制制御信号の２つの変形例のグラフである。

Claims (31)

1. 装置を設けるステップと、
   少なくとも２つの強度レベルを有する複数のパルスを有する強制制御信号を提供するステップと、および
   前記強制制御信号を前記装置に一定期間適用するステップと
   を含む、装置の制御方法。
2. 前記強制制御信号が、パルス幅変調制御により制御される強度レベルを有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記強制制御信号が、振幅変調制御により制御される強度レベルを有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記少なくとも２つの強度レベルが、予め定められた時間の割合で交互となる、請求項１に記載の方法。
5. 前記少なくとも２つの強度レベルが、不規則な時間の割合で交互となる、請求項１に記載の方法。
6. 前記強度レベルが、予め定められた時間の割合で変化する、請求項１に記載の方法。
7. 前記強度レベルが一定の周波数に設定される、請求項１に記載の方法。
8. 前記強度レベルが、周波数を上方または下方に掃引する、請求項１に記載の方法。
9. 前記強度レベルが、不規則な時間の割合で変化する、請求項１に記載の方法。
10. 前記装置を監視して前記強制制御信号を適用し続けるかどうか判定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記監視するステップが、前記装置の運動速度によって判定された制限レベルを監視することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記監視するステップが、前記装置によって引き込まれている電流を判定することによって前記装置の制限レベルを判定することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記監視するステップが、前記装置の位置を測定するように動作する１つ以上の位置センサを使用することによって前記装置の制限レベルを判定することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
14. 装置を設けるステップと、
    前記装置に選択的に伝送される正常動作制御信号を提供するステップと、
    前記装置に選択的に伝送される強制制御信号を提供するステップと、
    初期学習シーケンスを提供するステップと、
    前記初期学習シーケンスを起動するステップであって、前記装置の動作が、制限された動きの状態が存在するかどうか判定するために検査されるステップと、および
    前記制限された動きの状態の検出に応えて強制制御信号を適用するステップと
    を含む、装置の制御方法。
15. 前記強制制御信号が２つ以上の強度レベルを有し、前記強度レベルはパルス幅変調制御によって制御される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記強制制御信号が２つ以上の強度レベルを有し、前記２つ以上の強度レベルは振幅変調制御によって制御される、請求項１４に記載の方法。
17. 前記２つ以上の強度レベルが、予め定められた時間の割合で交互となる、請求項１４に記載の方法。
18. 前記強度レベルが一定の周波数に設定される、請求項１４に記載の方法。
19. 前記強度レベルが、周波数を上方または下方に掃引する、請求項１４に記載の方法。
20. ２つ以上の強度レベルを有する前記強制信号をさらに含み、前記２つ以上の強度レベルが、不規則な時間の割合で交互となる、請求項１４に記載の方法。
21. 前記強制制御信号が、予め定められた時間の割合で変化する２つ以上の強度レベルを有する、請求項１４に記載の方法。
22. 前記強制制御信号が、不規則な時間の割合で変化する２つ以上の強度レベルを有する、請求項１４に記載の方法。
23. 前記装置を監視して、前記強制制御信号を適用し続けるかどうかを判定するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
24. 前記監視するステップが、前記装置の運動速度によって判定された制限レベルを監視することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記監視するステップが、前記装置によって引き込まれている電流を判定することによって、前記電磁装置の制限レベルを判定することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
26. 前記監視するステップが、前記装置の位置を測定するように動作する１つ以上の位置センサを使用することによって前記装置の制限レベルを判定することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
27. 機能テスト信号を提供することと、
    前記装置機能テスト信号を起動して、前記装置に、制限された動きの状態が解消されたかどうか判定させることと
    をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
28. 第２の初期学習信号を提供することと、
    前記第２の初期学習信号を起動するステップであって、何らかのエラーが存在しないかどうか判定するために前記装置の動作を検査することと
    をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
29. 正常機能信号を提供するステップと、
    前記正常機能信号を起動するステップであって、前記装置が正規の動作条件下で動作するステップと
    をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
30. 前記正常動作制御信号を起動し、前記装置を正常機能で動作させるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
31. 電磁装置を設けるステップと、
    前記電磁装置の動作を制御するように構成された制御装置を設けるステップと、
    前記制御装置にプログラムされた正常動作制御信号を提供するステップであって、前記正常動作制御信号が、前記制御装置によって選択的に動作されるステップと、
    前記制御装置にプログラムされた強制制御信号を提供するステップであって、前記強制制御信号が前記制御装置によって選択的に起動されるステップと、
    前記制御装置にプログラムされた第１の初期学習シーケンスを提供するステップであって、前記第１の初期学習シーケンスが、前記制御装置によって選択的に起動されるステップと、
    前記制御装置にプログラムされた第２の初期学習シーケンスを提供するステップであって、前記第２の初期学習シーケンスが、前記制御装置によって選択的に起動されるステップと、
    前記制御装置にプログラムされた装置機能テスト信号を提供するステップと、
    前記第１の初期学習シーケンスを起動するステップであって、前記電磁装置の動作が、制限された動きの状態が存在するかどうか確認するために検査されるステップと、
    前記制限された動きの状態の検出に応えて強制制御信号を起動するステップであって、前記装置が強制モードで動作するステップと、
    前記装置機能テスト信号を起動するステップであって、前記電磁装置が、前記電磁装置の可動域を予め定められた量移動するステップと、
    前記初期学習シーケンスを起動するステップであって、前記電磁装置の動作が、前記電磁装置が適切に機能しているかどうか判定するために評価されるステップと、および
    前記正常制御信号を起動するステップであって、前記電磁装置が正常動作モードで動作しているステップと
    を含む、電磁装置の制御方法。

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