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用于控制致动器来转动的方法和系统

阅读:824发布:2023-01-23

专利汇可以提供用于控制致动器来转动的方法和系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且在系统中, 致动器 与可转动地安装在气体流过的通路中的 阀 门 链接。所述致动器改变将施加到所述阀门的 扭矩 ,以便根据当前 位置 和目标位置之间的偏差来调节阀门的转动位置。在所述系统中,第一存储单元在其中存储第一 阈值 。第一阈值被定义在一个变化范围中,在该变化范围中,扭矩参数可根据将施加到阀门的扭矩中的变化而变化。所述第一阈值允许确定是否存在致动器运转不稳定的可能性。如果所述扭矩参数基本上转移为或者通过所述变化范围中的第一阈值,那么限制单元在气流基本上保持通过所述通路的情况下限制扭矩参数中的变化。,下面是用于控制致动器来转动的方法和系统专利的具体信息内容。

1、一种用于控制致动器的系统,所述致动器被链接到可转动地 安装在气体流过的通路中的,并且被配置为基于所述阀门的当前 位置和其目标位置之间的偏差来改变待施加到所述阀门上的扭矩,所 述系统包括:
第一存储单元,其被配置为在其中存储第一阈值,所述第一阈值 被定义在一个变化范围内,在该变化范围内,扭矩参数根据将施加到 所述阀门的所述扭矩中的变化而变化,所述第一阈值用于确定是否存 在所述致动器运转不稳定的可能性;以及
限制单元,其被配置为如果所述扭矩参数基本上转移为和/或通 过所述变化范围中的所述第一阈值,则在所述气流基本上保持通过所 述通路的情况下,限制所述扭矩参数中的变化。
2、如权利要求1所述的系统,其中,所述第一阈值将所述变化 范围划分为第一范围和第二范围,当所述扭矩参数在所述第一范围内 取值时,所述致动器的运转稳定性被确保,当所述扭矩参数在所述第 二范围内取值时,所述致动器的运转稳定性难以确保,所述系统还包 括第二存储单元,其被配置为在其中存储第二阈值,所述第二阈值在 所述第一范围中定义第二限制值,所述限制单元被配置为如果所述扭 矩参数基本上从所述第二范围至少转移为和通过所述第一阈值,那么 所述扭矩参数与所述第二阈值基本匹配。
3、如权利要求1所述的系统,其中,所述限制单元被配置为:
确定所述阀门的目标位置和其当前位置之间的偏差是否等于或 者小于沿所述阀门的转动方向的预定长度;并且
如果所述扭矩参数基本上转移为和/或通过所述变化范围中的第 一阈值,并且确定出所述偏差等于或者小于沿所述阀门的转动方向的 所述预定长度,那么在气流基本上保持通过所述通路的情况下,限制 所述扭矩参数中的变化。
4、如权利要求1所述的系统,其中,所述扭矩参数是所述阀门 的目标位置和其当前位置之间的偏差,所述第一阈值是零,并且所述 限制单元被配置为如果所述偏差基本上转移为所述变化范围中的零, 那么在气流基本上保持通过所述通路的情况下限制所述偏差中的变 化。
5、如权利要求1所述的系统,其中,所述限制单元被配置为:
如果所述扭矩参数基本上转移为和/或通过所述变化范围中的第 一阈值,那么测量自所述扭矩参数至少转移为和通过所述变化范围中 的第一阈值开始已经经过的时间;
确定所测量的时间是否等于或者大于预定的时间长度;并且
如果确定所测量的时间等于或者大于所述预定的时间长度,那么 在气流基本上保持通过所述通路的情况下限制所述扭矩参数中的变 化。
6、如权利要求1所述的系统,其中,所述第一阈值把所述变化 范围划分为第一范围和第二范围,当所述扭矩参数在所述第一范围内 取值时,所述致动器的运转稳定性被确保,当所述扭矩参数在所述第 二范围内取值时,所述致动器的运转稳定性难以确保,所述系统还包 括第二存储单元,被配置为在其中存储第二阈值,所述第二阈值在所 述第一范围中定义第二限制值,并且其中所述限制单元被配置为:
确定所述阀门的目标位置和其当前位置之间的偏差是否等于或 者小于沿所述阀门的转动方向的预定长度;
如果所述扭矩参数从所述第二范围基本上转移为和/或通过所述 第一阈值并且确定出所述偏差等于或者小于沿所述阀门的转动方向 的所述预定长度,那么检测所述扭矩参数转移为所述范围中的第一阈 值时的所述阀门的位置作为目标维持位置;
将所述扭矩参数转移到所述第一范围中以选择允许所述阀门的 当前位置保持在所述目标维持位置的值之一作为维持限制值,所选的 值之一是距离所述第一阈值最远的;并且
将所述扭矩参数基本上与所述第二阈值和所述维持限制值中的 任一个相匹配,以将所述扭矩参数转移到所述第一范围中。
7、如权利要求1所述的系统,其中,所述系统被安装在车辆中, 所述气体是从安装在车辆中的发动机的出口侧排放的部分废气,所述 通路是废气再循环通路,其中所述部分废气经由所述废气再循环通路 被再循环到所述发动机的进口侧中。
8、一种用于控制致动器的方法,所述致动器被链接到可转动地 安装在气体流过的通路中的阀门,并且被配置为根据所述阀门的当前 位置和其目标位置之间的偏差来改变待施加到所述阀门上的扭矩,所 述方法包括如下步骤:
在其中存储第一阈值,所述第一阈值被定义在一个变化范围内, 在所述变化范围内,扭矩参数根据将施加到所述阀门的扭矩中的变化 而变化,所述第一阈值用于确定是否存在所述致动器运转不稳定的可 能性;并且
如果所述扭矩参数基本上转移为和/或通过所述变化范围中的第 一阈值,那么在气流基本上保持通过所述通路的情况下限制所述扭矩 参数中的变化。

说明书全文

技术领域

发明涉及用于控制致动器来转动在气体流过的通路中安装的 ,从而调节该通路的打开面积的方法和系统。

更具体来讲,本发明涉及这样一种方法和系统,其能够控制致动 器来控制安装在废气再循环通路中的阀门的转动,其中从耦合至发动 机的每个气缸的排气歧管排放的部分废气通过该废气再循环通路返 回到发动机燃烧室中。经由致动器进行的阀门转动控制允许调节废 气再循环通路的开口面积,从而可以减少废气的排放。

背景技术

常规的EGR(废气再循环,Exhaust Gas Recirculation)控制系统包 括大致呈盘状的阀控元件,所述阀控元件被可转动地设置在废气再循 环通路中。阀控元件的转动允许调节废气再循环通路的打开面积。
常规的EGR控制系统还包括一种启动器,其被配置为向阀控元 件施加以便将其转动,并且所述常规的EGR控制系统还包括弹簧, 所述弹簧被配置为不断地使所述阀控元件朝向通路关闭方向偏移。
常规的EGR控制系统包括固定在阀控元件外围上的密封圈,从 而当所述阀控元件位于接近完全关闭位置(在该完全关闭位置,所述 通路被完全关闭)时,所述密封圈防止废气朝向发动机的进口侧泄漏。 此外,常规的EGR控制系统包括控制器,其可用于向致动器提供指 令来控制阀控元件的打开和关闭。
通常使用电动机来作为致动器。当所述控制器经由电动机驱动器 激励所述电动机时,被激励的电动机生成扭矩,从而所生成的扭矩被 给予阀轴以便转动它和阀控元件。
电动机可以在通路打开方向和通路关闭方向之间切换所给予的 扭矩的方向。
依照发动机的运转状态,所述控制器用来确定所述阀控元件的命 令位置(command position),其允许根据发动机的运转状态来正确地 确定废气再循环通路的打开。
接着,所述控制器用来获得阀控元件的命令位置和由位置传感器 感测出的阀控元件的当前位置之间的偏差,并且基于所获得的偏差计 算与将提供给电动机的功率的需求量和/或方向对应的命令值。应当 注意,所述阀控元件的命令位置将被称为“目标阀门位置”,并且所 感测到的阀控元件的当前位置将被称为“当前阀门位置”。
在计算命令值之后,所述控制器基于与功率需求量和/或方向对 应的命令值来确定控制信号,并且把所确定的控制信号输出到电动机 驱动器。所述电动机驱动器控制将提供给所述电动机的功率量和/或 方向。这允许当前阀门位置与目标阀门位置基本一致,从而可以根据 发动机运转状态来执行废气再循环。
当由电动机施加到阀控元件的力使所述阀控元件朝向目标阀门 位置转动时,所述阀控元件受到相对于该作用力的阻力。所述阻力是 如下力的合力:弹簧朝向通路关闭方向的偏移力(弹力),密封圈相对 于废气再循环通路的内壁的滑动摩擦力,阀轴的外围和可转动地支撑 所述阀轴的轴承之间的滑动摩擦力等等。
作为阻力分量的滑动摩擦力随沉积物数量的变化而变化,所述沉 积物诸如是黑烟颗粒和油雾颗粒,这些沉积物例如在内部通路壁和阀 控元件之间被累积。
因沉积物累积而产生的滑动摩擦力的增加要求增加对阀控元件 施加的作用力。这会增加将提供给电动机的功率量,从而导致电动机 稳定运转困难。
为此,在这种常规的EGR控制系统中,确定将馈送到电动机的 功率量的预定上限,以维持电动机的稳定运转,并且例如将该预定上 限预先存储在控制器中。具体来讲,如果提供给电动机的功率量达到 上限,那么控制器停止向电动机提供功率。
然而,在功率提供控制过程中,由于停止向电动机提供功率,所 以所述阀控元件已经不会受力以朝向通路打开方向转动阀控元件。为 此,所述弹力使阀控元件沿通路关闭方向连续地偏移,从而使当前阀 门位置与完全关闭位置一致。这导致废气被完全转送到发动机的出口 侧,这会使废气的排放显著地增加。
为了解决因停止向电动机提供功率而产生的问题,已经提供了用 于清除沉积物以便减小滑动摩擦力的技术,其例如在日本未审专利公 开No.2001-173464和2003-314377中被公开。这些技术可以防止停 止向电动机提供功率。
所述沉积物去除操作是在以任何方式确定需要沉积物去除操作 之后执行的。这产生了当确定需要沉积物去除操作时(换言之,当提 供给电动机的功率量接近上限时)与实际执行沉积物去除操作时之间 的时延。
为此,当在车辆的特定运行状态下(诸如在急加速的状态下)趋于 迅速地出现大量沉积物时,在时延期间提供给电动机的功率量会达到 上限。这会导致停止向电动机提供功率。

发明内容

鉴于上述背景,本发明的至少一个方面的一个目的在于:提供用 于控制致动器来转动可转动地安装在有气体流过的通路中的阀门的 方法和系统,即便待提供给致动器的功率达到限制致动器的运转稳定 性的阈值,这些方法和系统也能够确保致动器稳定运转。
依照本发明的一个方面,提供了一种用于控制致动器的系统,所 述致动器被链接到可转动地安装在有气体流过的通路中的阀门,并且 被配置为基于阀门的当前位置和其目标位置之间的偏差来改变待施 加到该阀门上的扭矩。所述系统包括第一存储单元,其被配置为在其 中存储第一阈值。所述第一阈值被定义在一个变化范围内,在该变化 范围内,扭矩参数是可根据待施加到阀门的扭矩中的变化而变化的。 所述第一阈值允许确定是否存在致动器运转不稳定的可能性。所述系 统还包括限制单元,其被配置为如果在所述扭矩参数基本上转移为和 /或通过所述变化范围中的第一阈值,那么在气流基本上保持通过通 路的情况下,限制扭矩参数中的变化。
依照本发明的另一方面,提供了一种用于控制致动器的嵌入在存 储器中的程序产品,所述致动器被链接到可转动地安装在有气体流过 的通路中的阀门,并且被配置为根据阀门的当前位置和其目标位置之 间的偏差来改变待施加到阀门上的扭矩。所述程序产品包括用于指示 计算机在存储器中存储第一阈值的第一装置。所述第一阈值被定义在 一个变化范围中,在该变化范围内,扭矩参数是可根据待施加到阀门 的扭矩中的变化而变化的。第一阈值允许确定是否存在致动器的运转 不稳定的可能性。所述程序产品包括用于指示计算机从第一存储器和 第二存储器的至少一个中取回第一阈值的第一装置。第一阈值被预先 存储在第一和第二存储器的至少一个中。所述第一阈值被定义在一个 变化范围中,在该变化范围内,扭矩参数是可根据待施加到阀门的扭 矩中的变化而变化的。第一阈值允许确定是否存在致动器的运转不稳 定的可能性。所述程序还包括第二装置,用于当在所述扭矩参数基本 上转移为和/或通过所述变化范围中的第一阈值时,指示计算机在气 流基本上保持通过通路的情况下限制扭矩参数中的变化。
依照本发明的另一方面,提供了一种用于控制致动器的方法,所 述致动器被链接到可转动地安装在有气体流过的通路中的阀门,并且 被配置为根据阀门的当前位置和其目标位置之间的偏差来改变待施 加到阀门上的扭矩。所述方法包括在其中存储第一阈值。所述第一阂 值被定义在一个变化范围中,在该变化范围内,扭矩参数是可根据待 施加到阀门的扭矩中的变化而变化的。第一阈值允许确定是否存在致 动器的运转不稳定的可能性。所述方法还包括:如果所述扭矩参数基 本上转移为和/或通过所述变化范围中的第一阈值,那么在气流基本 上保持通过通路的情况下,限制扭矩参数中的变化。
附图说明
通过以下参照附图对优选实施例的描述,本发明的其它目的和方 面将变得显而易见,其中:
图1是示意性地图示依照本发明第一实施例的废气再循环系统 的结构示例的视图;
图2是这样一种视图,其依照第一实施例示意性地图示了:
蝶形阀的位置(angular position)和通过蝶形阀的气流量之间 的关系;以及
命令占空比(duty cycle)和蝶形阀角位置之间的关系;
图3是示意性地图示将由依照第一实施例的ECU执行的废气再 循环任务的流程图
图4是依照第一实施例示意性地图示(a)蝶形阀的角位置、(b)目 标角位置和相应的当前角位置之间的偏差、(c)命令占空比和(d)计数 值中的变换的时序图;
图5是示意性地图示将由依照本发明第二实施例的ECU执行的 废气再循环任务的流程图;和
图6是依照第二实施例示意性地图示(a)蝶形阀的角位置、(b)目 标角位置和相应的当前角位置之间的偏差、(c)命令占空比和(d)计数 值中的变换的时序图。

具体实施方式

在下文中将参照附图来描述本发明的实施例。
第一实施例
在图1中,作为用于调节气流通路的打开面积的系统的一个示 例,举例说明了依照本发明第一实施例的EGR(废气再循环)控制系统 1的结构的一个示例。
具体来讲,如图1中所示,安装在车辆中的所述EGR控制系统 1包括蝶形阀3、致动器(M)4、弹簧10、致动器驱动器(D)11和电子 控制单元(ECU)5。
所述蝶形阀3被设置在废气再循环通路2中,所述废气再循环通 路被称为“EGR通路”,从耦合至发动机(安装在车辆中的)的每个气 缸排气口的排气歧管处排放的部分废气经过所述EGR通路返回到发 动机的燃烧室中。
所述蝶形阀3包括阀轴7,所述阀轴7设置在与EGR通路2的 长度方向垂直的EGR通路2的预定部分的中心处,并且例如由轴承 (未示出)可转动地支撑。此外,蝶形阀3还包括大致呈盘状的阀控元 件8,所述阀控元件8对称地与阀轴7结合。
致动器4用机械方式链接到连杆15,并且连杆15用机械方式链 接到阀轴7。所述致动器4用于经由连杆15向阀轴7施加扭矩来使 其转动。
ECU 5用于通过致动器驱动器11向致动器4提供指令来经由致 动器4控制阀轴7和阀控元件8的转动。
弹簧10例如被配置为用机械方式链接至所述连杆,并且使阀控 元件8朝向通路关闭方向不断地偏移。
在第一实施例中,可以使用电动机和电动机驱动器作为致动器4 和致动器驱动器11。
当所述控制器经由电动机驱动器11激励所述电动机4时,被激 励的电动机4产生扭矩,从而使所生成的扭矩被施加到阀轴7,以便 沿通路打开方向或者通路关闭方向转动阀轴7和阀控元件8。这允许 调节EGR通路2的打开。
所述EGR控制系统1还包括密封圈9,所述密封圈9固定在阀 控元件8的外围上,从而当阀控元件8位于接近通路完全关闭的完全 关闭位置时,密封圈9防止废气朝向发动机的进口侧泄漏。
应当注意,当由电动机4施加到阀门3的扭矩使阀门3沿通路打 开方向转动时,所述阀门3受到相对于施加扭矩的阻力。
所述阻力是如下力的合力:弹簧朝向通路关闭方向的偏移力(弹 力),密封圈9相对于EGR通路2的内壁的滑动摩擦力,阀轴7的外 围和可转动地支撑所述阀轴7的轴承(未示出)之间的滑动摩擦力等 等。
作为阻力分量的滑动摩擦力随沉积物的量的变化而变化,所述沉 积物诸如是黑烟颗粒和油雾颗粒,这些沉积物例如在EGR通路2的 内壁和阀控元件8之间被累积。
所述电动机4用于响应于从ECU 5发送的指令,在通路打开方 向和通路关闭方向之间切换给阀控元件8的施加扭矩的方向。
所述电动机4优选包括第一和第二线圈4a1和4a2。响应于从ECU 5发送的指令,第一线圈4a1被配置为接收从电动机驱动器11提供的 功率,并且创建使蝶形阀3(阀轴7和阀门构件8)能够沿通路打开方 向转动的施加扭矩。
另一方面,响应于从ECU 5发送的另一指令,第二线圈4a2被 配置为接收从电动机驱动器11提供的功率,并且创建使蝶形阀3能 够沿通路关闭方向转动的施加扭矩。
应注意的是,所述电动机可以包括单线圈。在此结构中,响应于 从ECU 5发送的第一指令和第二指令间的切换,所述电动机可以被 配置为使待提供给单线圈的功率极性相反。这允许由单线圈创建的施 加扭矩的方向能够在通路打开方向和通路关闭方向之间切换。这允许 蝶形阀3可切换地沿打开方向和关闭方向转动。
所述ECU 5具有常用的计算单元。具体来讲,所述ECU 5主要 包括CPU(中央处理单元)5a,包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存 取存储器)等等的存储器单元5b,包括模拟到数字转换功能(A/D转换 功能)的输入和输出单元5c以及其它外围设备。根据预先安装在存储 器单元5b中的程序,所述ECU 5可以基于CPU 5a、存储器单元5b 和输入和输出单元5c之间的协作来执行各种任务。
所述ECU 5用于定期地监测从传感器输出的被测物理量,所述 传感器包括作为转动位置传感器的示例的阀门角位置传感器12、曲 轴转角传感器13a1、加速器位置传感器13a2、冷却液温度传感器 13a3、进气流量传感器13a4、进气温度传感器13a5、进气压力传感 器13a6、气传感器13a7等等。所述ECU 5用于基于所监测的被测 物理量来获取发动机的运转状态和/或车辆的行驶状态。
例如,阀门角位置传感器12被配置为定期地测量当前角位置, 作为相对于完全关闭位置的转动位置的一个示例,并且向ECU 5定 期地输出所测量的当前角位置。把所述完全关闭位置用作阀控元件8 的预定参考角位置的示例。应当注意的是,完全关闭位置意味着EGR 通路2被完全关闭时阀控元件8的位置。
ECU 5还用于基于定期监测的被测物理量的相应集合来定期地 计算阀控元件8的命令角位置,并将其作为相对于完全关闭位置的目 标角位置。所计算的阀控元件8的命令角位置是根据所获取的发动机 的运转状态和/或车辆的行驶状态来正确确定的。
所述ECU 5还用于定期地获得目标角位置和当前角位置之间的 偏差,并且基于所获得的偏差来定期地计算与将提供给电动机4的功 率需要量和/或方向对应的命令值。功率的需要量和/或方向允许电动 机4转动,从而使阀控元件8位于目标角位置处。
例如,确定偏差的符号使得:
当阀控元件8相对于完全关闭位置的目标角位置大于其相对于 完全关闭位置的当前角位置时,目标角位置和当前角位置之间的偏差 为正;以及
当阀控元件8相对于完全关闭位置的目标角位置小于其相对于 完全关闭位置的当前角位置时,目标角位置和当前角位置之间的偏差 为负。
应当注意,所述偏差被表示为代表目标角位置和当前角位置之间 的偏差量的绝对值。
所述ECU 5还用于定期地计算用于确定将经由电动机驱动器11 提供给电动机4的功率量的命令占空比(命令占空系数),作为将给予 电动机驱动器11的指令,并且定期地向电动机驱动器11输出所计算 出的命令占空比。
例如,可以把所述命令占空比定义为一个给定周期中接通时间与 接通时间和断开时间的和的比值。优选的是,把所述命令占空比表示 为百分数(%)。
例如,所述电机驱动器11用于定期地产生包含一系列电流脉冲 的脉冲电流,每个电流脉冲的持续时间基于从ECU 5输出的命令占 空比来确定,由此定期地控制将提供给电动机4的功率量。
依照第一实施例的EGR控制系统1的ECU 5具有与阀控元件8 的角位置的控制相关联的各种特征,这些内容将在下文描述。
具体来讲,所述ECU 5使用施加扭矩参数来控制阀控元件8的 角位置;此施加扭矩参数表示给蝶形阀3的施加扭矩的变化,从而确 定给蝶形阀3的施加扭矩的行为。
因为将从电动机致动器11提供给电动机4的功率确定施加扭矩 的量和方向,所以施加扭矩参数还与将提供给电动机4的功率相关。
另外,将从ECU 5发送给电动机致动器11的命令占空比确定将 从电动机致动器11提供给电动机4的第一线圈4a或者第二线圈4b 的功率量。为此,所述施加扭矩参数还与命令占空比相关。
在第一实施例中,所述ECU 5采用命令占空比作为施加扭矩参 数。
所述ECU 5用于把所述施加扭矩参数可从中采用值的数值范围 划分为容许范围AR和不容许范围UR,并且可以将第一阈值占空比 T1定义为容许范围AR和不容许范围UR之间的界限。所述ECU 5 用于在存储器单元5b中存储第一阈值占空比T1。容许范围AR和不 容许范围UR是基于电动机4的运转稳定性而建立的。
应当注意,“电动机4的运转稳定性”指的是电动机4的预定运 转状态,其中因向电动机4提供功率而释放的热量使电动机4性能中 产生的变化落入预定的预测范围内。例如,电动机4的性能包括电动 机4的转数、由此创建的扭矩量等等。
用于定义对电动机4的运转稳定性的限制的第一阈值占空比T1 是根据预定的预测范围来确定的。
具体来讲,第一阈值占空比T1允许在容许范围AR和不容许范 围UR之间划分所述施加扭矩参数可以从中采用值的数值范围。为此, 当所述命令占空比(施加扭矩参数)采用容许范围AR内的值时,可以 估计出电动机4的运转性能中的变化将落入所述预测范围。因此,能 够确保电动机4的运转稳定性。
相反,当所述命令占空比(施加扭矩参数)采用不容许范围UR内 的值时,难以估计出电动机4的运转性能中的变化将落入所述预测范 围。因此,难以确保电动机4的运转稳定性。
如图2中所示,第一阈值占空比T1被设置在最大占空比线Dmax 和理想占空比控制线ICL之间的范围内。应当注意,“占空比控制线” 表示相对于阀控元件8的连续改变的角位置的命令占空比的连续值。 分别需要所述命令占空比的连续值来沿所述通路打开方向转动位于 连续改变的阀控元件8的角位置处的阀控元件8。
具体来讲,在阀控元件8转动的同时,再循环废气中包含的诸如 黑烟颗粒和油雾颗粒的沉积物例如在EGR通路2的内壁和阀控元件 8之间累积。所述控制线因此依赖于EGR通路2的内壁和阀控元件8 之间的沉积物的累积量。
另外,假定没有沉积物在EGR通路2的内壁和阀控元件8之间 被累积,理想占空比控制线ICL表示相对于阀控元件8的连续改变的 角位置的命令占空比的连续值。如图2中所示,理想占空比控制线ICL 具有预定的形状。下面将描述理想占空比控制线ICL的预定形状如何 被定义。
应当注意,所述命令占空比主要对下述作出贡献:
电动机4创建的用于抵消朝向通路关闭方向的弹簧偏移力(弹力) 的第一抵消扭矩;
电动机4创建的用于抵消密封圈9相对于EGR通路2的内壁的 滑动摩擦力的第二抵消扭矩;以及
电动机4创建的用于抵消阀轴7的外围和轴承之间的滑动摩擦力 的第三抵消扭矩。
阀控元件8的角位置距离完全关闭位置(参见图1和2中的“θC”) 越远,弹力越强。为此,随着阀控元件8的角位置从完全关闭位置θC 朝向完全打开位置(参见图2中的“θO”)或者朝向翻转侧 (overturn-side)完全打开位置(参见图2中的“θTO”)变化,用于贡 献用来抵消弹力的第一抵消扭矩的命令占空比的第一分量逐渐增加。
应当注意,翻转侧完全打开位置θTO指的是因阀控元件8翻转至 完全关闭位置θC而完全被打开EGR通路2时的阀控元件8的角位 置。
随着阀控元件8的角位置从完全关闭位置θC朝向完全打开位置 θO和翻转侧完全打开位置θTO变化,对相对于阀控元件8的连续改变 的角位置的第一抵消扭矩作出贡献的命令占空比的第一分量的占空 比控制线CL1因此逐渐增加。
另外,弹力基本上免受沉积物的影响。
为此,命令占空比的第一分量的占空比控制线CL1是唯一的, 与在EGR通路2的内壁和阀控元件8之间累积的沉积物的量无关。
密封圈9相对于EGR通路2的内壁的滑动摩擦力只在阀控元件 8的角位置的预定范围中动作,在该范围内,密封圈9保持紧靠在EGR 通路2的内壁上。
换言之,在阀控元件8的角位置的预定范围内,所述EGR通路 2基本上保持完全关闭,从而能经过蝶形阀3的再循环气体的流量基 本上变为零。以下将把阀控元件8的角位置的预定范围称为“气流零 范围”(参见图1和2中的“ZR”)。
阀控元件8的角位置越接近完全关闭位置θC,在EGR通路2的 内壁和密封圈9之间作用的抑制强度越强。为此,阀控元件8的角位 置越接近完全关闭位置θC,密封圈9相对于EGR通路2内壁的滑动 摩擦力越强。
这导致对用于抵消密封圈9的滑动摩擦力的第二抵消扭矩作出 贡献的命令占空比的第二分量只有在阀控元件8的角位置保持在气 流零范围ZR内时才是必需的。命令占空比的第二分量随着阀控元件 8的角位置接近完全关闭位置θC而增加。
阀轴7的外围和轴承之间的滑动摩擦力基本上保持恒定,与阀控 元件8的任何角位置无关。
因此,与阀轴7的外围和轴承之间的滑动摩擦力对应的命令占空 比的第三分量允许占空比控制线CL1向上偏移。在图2中,以箭头 A1示出所述偏移,并且以双点划线示出偏移控制线,作为占空比控 制线CL2。
另外,如上所述,命令占空比的第二分量随着阀控元件8的角位 置在气流零范围ZR内接近完全关闭位置θC而增加。为此,命令占空 比的第二分量使相对于保持在气流零范围ZR内的阀控元件8的角位 置的占空比控制线CL2的部分P随着阀控元件8的角位置接近完全 关闭位置θC而上升(参见图2的箭头AR2)。
如图2中所示,这使得能够获得理想的占空比控制线ICL;此理 想的占空比控制线ICL具有如下特点:
当阀控元件8的角位置是完全关闭位置θC时,具有最大占空比;
相对于最大占空比是对称的三角形状,其中三角形状的顶点在气 流零范围ZR内;以及
在从气流零范围ZR开始到朝向完全打开位置θO和翻转侧完全 打开位置θTO的气流零范围ZR两侧的其余范围内,具有逐渐向上的 斜度。
如上所述,假定在EGR通路2的内壁和阀控元件8之间没有累 积沉积物,那么理想占空比控制线ICL表示相对于阀控元件8连续改 变的角位置的命令占空比的连续值。
另外,随着EGR通路2的内壁和阀控元件8之间累积的沉积物 的量增加,滑动摩擦力也增加。
为此,根据EGR通路2的内壁和阀控元件8之间累积的沉积物 量,能够通过向上偏移理想的占空比控制线ICL来表示与相对于阀控 元件8的连续改变的角位置而将从ECU 5实际发送到电动机驱动器 11的命令占空比的连续值对应的占空比控制线(参见图2中的箭头 A)。
具体来讲,ECU 5用于根据至少一个占空比控制线来执行对从其 中输出至电动机驱动器11的命令占空比的反馈控制,从而使阀控元 件8的当前角位置与其目标角位置基本一致。
另外,当所述反馈控制使目标角位置和当前角位置之间的偏差低 于预定阈值(预定的正角)D,并且命令占空比从容许范围AR转移到 第一阈值占空比,或者落入不容许范围UR中时,所述ECU 5用于:
控制所述命令占空比,从而使其落入容许范围AR,其中废气基 本上保持在EGR通路2中再循环到达发动机的进口侧。
具体来讲,当所述命令占空比从容许范围AR转移到第一阂值占 空比时,换言之,转移到容许范围AR的上限时,或者落入所述不容 许范围UR时,所述ECU 5减少命令占空比以防止阀控元件8的当前 角位置落入气流零范围ZR。
换言之,所述ECU 5减少命令占空比以保持向电动机4的功率 提供,由此防止阀控元件8的角位置因弹力而转移到气流零范围ZR 中。
例如,所述ECU 5用于在存储器单元5b中预先存储第二阈值占 空比T2。所述第二阈值占空比T2位于低于第一阈值占空比的容许范 围AR内,换言之,将所述第二阈值占空比T2从第一阈值占空比T1 朝向电动机4的运转稳定侧转移。另外,相对于阀控元件8的所有角 位置,第二阈值占空比T2被设置为高于占空比控制线CL1上的命令 占空比的任何值。
例如,假设占空比控制线F和第一阈值占空比T1彼此相交位置 的角位置被表示为θF。在此假定下,考虑所述ECU 5根据占空比控 制线F对将从其中输出到电动机驱动器11的命令占空比执行反馈控 制(参见图2)。
在此情况下,当根据占空比控制线F,所述命令占空比转移到第 一阈值占空比T1从而使阀控元件8位于角位置θF时,所述ECU 5 沿表示连续等于角位置θF的转动位置的线,减小与第一阈值占空比 T1对应的命令占空比,直到第二占空比T2为止(参见图2中分配了 参考符号L的虚线)。
应当注意,作为阻力分量的滑动摩擦力对抵消蝶形阀3的转动起 积极的作用,但是对于将蝶形阀3保持在给定角位置而言,它是不起 作用的。为此,当把蝶形阀3保持在预定的角位置时,需要能够让蝶 形阀8主要相对于弹力转动的施加扭矩。
因此,所述ECU 5能够减小命令占空比从而使它位于占空比控 制线CL1上,所述占空比控制线CL1对用于抵消所述弹力的第一抵 消扭矩作出贡献,同时将阀控元件8的角位置保持在命令占空比被转 移到第一阈值占空比T1时的角位置θF。
如上所述,所述ECU 5允许减小命令占空比直到第二阈值占空 比T2,同时基本上稳定地维持废气在EGR通路2中再循环到达发动 机的进口侧。换言之,所述ECU 5能把所述命令占空比减小到第二 阈值占空比T2,同时防止阀控元件8的当前角位置达到气流零范围 ZR。
图3示意性地举例说明了将由ECU 5根据待加载至存储器单元 5b的至少一个程序执行的废气再循环任务(EGR通路2的打开面积的 调节任务),上文已经描述其概要。具体来讲,所述ECU 5例如响应 于从阀门角位置传感器12发送的已测量的阀控元件8的当前角位置 的输入来定期地执行废气再循环任务。
在步骤S1,所述ECU 5基于从传感器13a1至13an发送的所监 测的被测物理量来计算阀控元件8的目标角位置,并且确定目标角位 置和当前角位置之间的偏差是否等于或低于预定的正阈值D。
步骤S1中的所述操作允许确定阀控元件8的当前角位置是否与 目标角位置基本一致。
如果确定目标角位置和当前角位置之间的偏差等于或者低于预 定的正阈值D(步骤S1中的确定为“是”),那么ECU 5进行到步骤 S2,否则进行到步骤S6。
在步骤S2,所述ECU 5从存储器单元5b中取回第一阈值占空比 T1,并且确定命令占空比的当前值是否等于或者高于第一阈值占空比 T1。步骤S2中的所述操作允许确定命令占空比的当前值是否转移到 第一阈值占空比T1或者落入不容许范围UR。
如果确定命令占空比的当前值等于或者大于第一阈值占空比 T1(步骤S2中的确定为“是”),那么ECU 5进行到步骤S3,否则进 行到步骤S7。
在步骤S3,所述ECU 5把计数器的计数值增加预定的常数值, 比如“1”。在第一次执行步骤S3的操作之前,将计数器的计数值设 置为初始值零。
所述计数器可以被设计为ECU 5的硬件内部计数器或者被设计 为软件配置的计数器。所述计数值表示自命令占空比的当前值转移到 第一阈值占空比T1或者转移到不容许范围UR中开始已经过去的时 间ET。以下所述时间ET将被称为逝去时间ET。把所述计数值用作 CPU 5a限制命令占空比的反馈控制所需的时间指示器。
在增加计数器的计数值之后,所述ECU 5进行到步骤S4。
在步骤S4,所述ECU 5确定所述计数值是否等于或者高于预定 值C。所述预定值C表示在命令占空比的当前值已经转移到第一阂值 占空比T1或者转移到不容许范围UR中后相对于逝去时间ET的时 间Tc的容差长度。
具体来讲,如果确定所述计数值等于或者大于预定值C(在步骤 S4中的确定为“是”),那么ECU 5进行到步骤S5。否则,如果确 定所述计数值小于预定值C(在步骤S4中的确定为“否”),那么ECU 5退出废气再循环任务。
在步骤S5,所述ECU 5限制命令占空比的反馈控制。
具体来讲,所述ECU 5将命令占空比的当前值与第二阈值占空 比T2进行匹配。执行步骤S5中的操作允许ECU 5对命令占空比的 控制模式从基于角位置偏差的正常反馈控制模式转入基于第二阈值 占空比T2的命令占空比限制模式。
另一方面,如果确定目标角位置和当前角位置之间的偏差大于预 定阈值D(在步骤S1中的确定为“否”),那么ECU 5进行到步骤S6。
在步骤S6,所述ECU 5确定不必执行命令占空比限制。然后, 当所述当前操作模式是正常反馈控制模式时,所述ECU 5维持其操 作模式,或者当所述当前操作模式是命令占空比限制模式时,将其操 作模式返回到正常反馈控制模式。此后,所述ECU 5进行到步骤S7。
在步骤S7,所述ECU 5把计数器的计数值复位为初始值。
因为所述ECU 5在给定周期执行废气再循环任务,所述命令占 空比的当前值是否超出容许范围AR之外被定期地确定(参见步骤S2 至S4),并且当命令占空比的当前值超出容许范围AR之外时,限制 对命令占空比的当前值的反馈控制。
以下将参考图4中图示的时序图来描述EGR控制系统1的操作。
具体来讲,当在时间t=t0所述目标角位置从自完全关闭位置θC 起的阀门打开侧上的目标角位置“θ*1”转移至自目标角位置“θ*1” 起的阀门打开侧(EGR通路打开侧)上的“θ*2”时,目标角位置θ*2 和当前角位置之间的偏差增加。这允许命令占空比开始上升,从而施 加扭矩增加(参见图4的(a)、(b)和(c))。
施加扭矩的增加允许蝶形阀3朝向阀门打开侧转动。随着蝶形阀 3的转动,阀控元件8的当前角位置转移至阀门打开侧,从而使施加 扭矩进一步增加以便维持蝶形阀3的转动,因此,所述命令占空比保 持上升。
命令占空比的连续上升允许蝶形阀3的当前角位置继续接近目 标角位置“θ*2”,从而使目标角位置和当前角位置之间的偏差变得 等于或者低于预定阈值D(参见图3的步骤S1中的“是”和图4的(b)), 因此,阀门3的当前角位置与目标角位置“θ*2”基本一致(参见图4 的(a))。
当所述命令占空比在时间t=t1因施加扭矩的增加而等于或者高 于第一阈值占空比T1(参见图3的步骤S2中的“是”和图4的(c))时, 在时间t=t1之后,计数器的计数值在每一废气再循环任务周期开始 增加预定的常数值(参见图3中的步骤S3)。
此后,当计数器的计数值在时间t=t2达到预定值C时(参见图3 的步骤S4中的“是”和图4的(d)),中断基于反馈控制进行的对命令 占空比的计算(参见图4的(c)),并且连续地,开始对命令占空比的反 馈控制的限制(参见图3中的步骤S5)。
这允许命令占空比从第一阈值占空比T1下降到第二阈值占空比 T2,并且允许保持为第二阈值占空比T2(参见图4的(c))。
此后,在时间t=t3,开始减小阀门3的目标角位置,从而当目 标角位置和当前角位置之间的偏差变得高于预定阈值D时(参见图3 步骤S1的“否”和图4的(b)),释放对命令占空比的反馈控制的限制 (参见图3中的步骤S6)。
释放对命令占空比的反馈控制的限制,这允许基于ECU的反馈 控制来计算命令占空比,同时,计数器的计数值将被复位为初始值零 (参见图4的(d))。
在时间t=t4之后,因为所述命令占空比基于ECU的反馈控制而 开始减小(参见图4的(c)),所以施加扭矩被减小,从而使阀门3的当 前角位置从“θ*1”朝向完全关闭位置θC转移。
此后,当新的目标角位置“θ*2”和当前角位置之间的偏差变得 等于或者低于预定阈值D(参见图3步骤S1的“是”和图4的(b))时, 阀门3的当前角位置与新的目标角位置“θ*3”基本一致。
如上所述,在依照第一实施例的EGR控制系统1中,所述ECU 5被配置为:
将命令占空比能够在其内采用值的数值范围划分为容许范围AR 和不容许范围UR,这些范围是基于电动机4的运转稳定性而建立的;
在存储器单元5b中存储第一阈值占空比T1作为容许范围AR和 不容许范围UR之间的边界;并且
把所述命令占空比限制为第二阈值占空比T2,同时稳定地维持 在EGR通路2中再循环的废气到达发动机的进口侧,由此把命令占 空比转移入容许范围AR中。
除了当命令占空比临时转移入不容许范围UR中时,这允许命令 占空比在容许范围AR内运行。换言之,即使将提供给电动机4的功 率量达到其上限或者超出它,所述ECU 5也使得这些情况是临时的 或者受限制的。
因此,能够确保电动机4的运转稳定性。
此外,所述EGR控制系统1被配置为维持在EGR通路2中持续 再循环的废气到达发动机的进口侧。这使废气不会被完全转送到发动 机的出口侧,由此能够防止废气的排放显著地增加。
另外,所述第二阈值占空比能够在被定义为低于第一阈值占空比 的范围内自由建立。为此,能够在根据将确保的给定稳定级别来稳定 驱动电动机4的情况下,控制蝶形阀3的角位置。
第二实施例
依照本发明第二实施例的EGR控制系统的结构基本上和依照第 一实施例的EGR控制系统1的结构相同。因此把相同的参考标记分 配给依照第一和第二实施例的EGR控制系统中的相同部件,从而将 省略依照第二实施例的EGR控制系统的部分描述。
依照第二实施例的EGR控制系统的ECU 5具有与阀控元件8的 角位置的控制相关联的各种特征,这将在下文描述。
具体地,ECU 5预先在存储器单元5b中存储第一和第二阂值占 空比T1和T2。
当目标角位置和当前角位置之间的偏差等于或者低于预定阈值 D时,并且命令占空比转移到第一阈值占空比T1或者通过第一阈值 占空比T1落入不容许范围UR时,所述ECU 5用于检测命令占空比 达到第一阈值占空比T1时的当前角位置,作为目标维持角位置。
另外,ECU 5用于改变将经由电动机驱动器11提供给电动机4 的命令占空比,由此选择命令占空比的某些改变值中之一作为维持限 制占空比。命令占空比的某些改变值允许阀门3的当前角位置保持在 目标维持角位置。将被检测为维持限制占空比的所述命令占空比的某 些改变值之一位于容许范围AR中的最稳定侧。换言之,将被检测为 维持限制占空比的所述命令占空比的某些改变值之一距离第一阂值 占空比T1最远。
此外,所述ECU 5用于调节命令占空比,从而使它与第二阈值 命令占空比T2和维持限制占空比之间的任一值基本一致,由此将命 令占空比转移入容许范围AR中。
应当注意,所述维持限制占空比基本上对应于处于阀门3的目标 维持角位置的占空比控制线CL1上的占空比;此占空比控制线CL1 对用于抵消所述弹力的第一抵消扭矩作出贡献(参见图2)。具体来讲, 所述维持限制占空比不对应于第二抵消扭矩和第三抵消扭矩。这是因 为作为阻力分量的滑动摩擦力对抵消蝶形阀3的转动起积极作用,但 是对抵消将蝶形阀3保持在给定角位置不起作用。
因此,当相对于阻力转动蝶形阀3时,需要把命令占空比设置为 等于或者高于预定值,所述预定值包含如下值的和:
对用于抵消弹力的第一抵消扭矩作出贡献的第一分量,
对由电动机4创建的用于抵消密封圈9的滑动摩擦力的第二抵消 扭矩作出贡献的第二分量,以及
对用于抵消阀轴7的外围和轴承之间的滑动摩擦力的第三抵消 扭矩作出贡献的第三分量。
相反,当把蝶形阀3保持在预定的角位置时,需要将命令占空比 设置为等于或者高于与第一分量对应的预定值,其中所述第一分量对 用于抵消弹力的第一抵消扭矩作出贡献。
如上所述,在阀门3的目标维持角位置,所述维持限制占空比基 本上与对应于第一分量的预定值一致,所述第一分量对用于抵消弹力 的第一抵消扭矩作出贡献。
依照第二实施例的ECU 5用于检测维持限制占空比,并且将维 持限制占空比设置为命令占空比的目的地的候选以便将其转移入容 许范围AR。
例如,考虑所述ECU 5用于根据占空比控制线F对将从其中输 出到电动机驱动器11的命令占空比执行反馈控制(参见图2)。
在此情况下,当目标角位置和当前角位置之间的偏差等于或者低 于预定阈值D时,并且命令占空比达到第一阈值占空比T1时,ECU 5用于沿表示连续等于角位置θF的转动位置的线将与第一阈值占空 比T1对应的命令占空比减小到第二占空比T2或者维持限制占空比 (参见图2中分配有参考符号L的虚线)。
应当注意,在第二实施例中,所述维持限制占空比例如被设置为 低于第二阈值占空比T2,从而ECU 5允许命令占空比下降直到维持 限制占空比。
图5依照第二实施例示意性地举例说明了将由ECU 5根据待加 载至存储器单元5b的至少一个程序执行的废气再循环任务(EGR通 路2的打开面积的调节任务),上文已经描述其概要。具体来讲,所 述ECU 5例如响应于从阀门角位置传感器12发送的已测量阀控元件 8的当前角位置的输入来定期地执行废气再循环任务。
在步骤S11,所述ECU 5基于从传感器13a1至13an发送的所监 测的被测物理量来计算阀控元件8的目标角位置,并且确定目标角位 置和当前角位置之间的偏差是否等于或者低于预定的正阈值D。
步骤S11中的所述操作允许确定阀控元件8的当前角位置是否与 目标角位置基本一致。
如果确定目标角位置和当前角位置之间的偏差等于或者低于预 定的正阈值D(在步骤S11中的确定为“是”),那么ECU 5进行到步 骤S12,否则进行到步骤S25。
在步骤S12,ECU 5确定占空比限制指示标志是否处于关闭状态。 应当注意,所述占空比限制指示标志已经在ECU 5的CPU 5a中被设 置。还应注意的是,所述ECU 5用于当出现转移刚采用第一阂值占 空比T1或者刚转移到不容许范围UR的命令占空比的需要时,打开 占空比限制指示标志。例如,所述ECU 5此后将在步骤S16打开占 空比限制指示标志。
如果确定所述占空比限制指示标志处于关闭状态(在步骤S12中 的确定为“是”),那么ECU 5进行到步骤S13,否则进行到步骤S17。
在步骤S13,所述ECU 5从存储器单元5b中取回第一阈值占空 比T1,并且确定命令占空比的当前值是否等于或者高于第一阂值占 空比T1。步骤S13中的所述操作允许确定命令占空比的当前值是否 转移到第一阈值占空比T1或者落入不容许范围UR。
如果确定命令占空比的当前值等于或者大于第一阈值占空比 T1(在步骤S13中的确定为“是”),那么ECU 5进行到步骤S14,否 则进行到步骤S27。
在步骤S14,所述ECU 5将计数器的计数值增加预定的常数值, 比如“1”。在第一次执行步骤S14中的操作之前,将计数器的计数值 设定为初始值零。所述计数器具有与依照第一实施例的计数器相同的 功能和结构。
在增加计数器的计数值之后,所述ECU 5进行到步骤S15。
在步骤S15,所述ECU 5确定所述计数值是否等于或者高于预定 值C。所述预定值C表示在命令占空比的当前值已经转移到第一阈值 占空比T1或者转入不容许范围UR中之后相对于逝去时间ET的时 间的容差长度。
具体来讲,如果确定所述计数值等于或者大于预定值C(在步骤 S15中的确定为“是”),那么ECU 5进行到步骤S16。否则,如果 确定所述计数值小于预定值C(在步骤S15中的确定为“否”),那么 ECU 5退出废气再循环任务。
在步骤S16,所述ECU 5打开占空比限制指示标志。占空比限制 指示标志的打开状态允许ECU 5在内容许范围AR将用于命令占空比 的控制模式从在基于角位置偏差的正常反馈控制模式转入命令占空 比限制模式。
在步骤S17,ECU 5将当前时刻由阀门角位置传感器12测量的 当前角位置设置为目标维持角位置。同时,所述ECU 5将当前时刻 的命令占空比的当前值设置为维持限制占空比,进行到步骤S18。
在步骤S18,在电动机4的运转稳定侧(命令占空比减少侧),所 述ECU 5将命令占空比的当前值减小预定值(百分数),进行到步骤 S19。
在步骤S19,所述ECU 5检测当前时刻由阀门角位置传感器12 测量的当前角位置。换言之,所述ECU 5在将命令占空比减小预定 值后立即检测由阀门角位置传感器12测量的当前角位置。此后,所 述ECU 5进行到步骤S20。
在步骤S20,所述ECU 5确定将命令占空比减小预定值后立即测 量的当前角位置和目标维持角位置之间的偏差是否超出预定阈值(预 定的正角)G。
步骤S20中的操作允许确定所述当前角位置是否偏离目标维持 角位置,即使命令占空比被减小预定值。换言之,步骤S20中的操作 允许确定即使命令占空比被减小预定值,当前角位置是否也保持在目 标维持角位置。
如果确定当前角位置和目标维持角位置之间的偏差超出预定阈 值G(在步骤S20中的确定为“是”),那么ECU 5进行到步骤S21, 否则退出废气再循环任务。
在步骤S21,所述ECU 5最后将临时设置的维持限制占空比确定 为最后的维持限制占空比。换言之,在当前角位置偏离了目标维持角 位置预定阈值G及以上之前,所述ECU 5最后立即将命令占空比确 定为最后的维持限制占空比。此后,所述ECU 5进行到步骤S22。
在步骤S22,所述ECU 5确定第二阈值占空比T2和所述最后的 维持限制占空比中的哪一个被进一步朝向电动机4的运转稳定侧(命 令占空比减少侧)转移。换言之,所述ECU 5确定第二阈值占空比T2 和最后的维持限制占空比中的哪一个低于其中的另一个。
如果确定第二阈值占空比T2低于最后的维持限制占空比(在步 骤S22中的确定为“是”),那么ECU 5进行到步骤S23,否则进行 到步骤S24。
在步骤S23,所述ECU 5将命令占空比的当前值与第二阈值占空 比T2进行匹配,由此限制对命令占空比的控制。
在步骤S24,所述ECU 5将命令占空比的当前值与最后的维持限 制占空比进行匹配,由此限制对命令占空比的控制。
另一方面,如果确定目标角位置和当前角位置之间的偏差大于预 定阈值D(在步骤S11中的确定为“否”),那么ECU 5进行到步骤 S25。
在步骤S25,所述ECU 5确定不必执行命令占空比限制。然后, 当所述当前操作模式是正常反馈控制模式时所述ECU 5维持其操作 模式,或者将其操作模式返回到正常反馈控制模式。此后,所述ECU 5进行到步骤S26。
在步骤S26,所述ECU 5关闭占空比限制指示标志,然后将计数 器的计数值复位为初始值。
以下将参考图6中图示的时序图来描述依照第二实施例的EGR 控制系统的操作。
具体来讲,当所述目标角位置在时间t=t10从自完全关闭位置 θC起的阀门打开侧上的目标角位置“θ*1”转移至自目标角位置 “θ*1”起的阀门打开侧(EGR通路打开侧)上的“θ*2”时,所述 命令占空比开始上升,从而增加施加扭矩(参见图6的(a)和(c))。
施加扭矩的增加允许所述蝶形阀3朝向阀门打开侧(EGR通路打 开侧)转动,从而使目标角位置θ*2和当前角位置之间的偏差增加至超 出预定阈值D(参见图6的(b))。
随着蝶形阀3的转动,阀控元件8的当前角位置朝向阀门打开侧 转移,从而使施加扭矩进一步增加以便维持蝶形阀3的转动,因此, 所述命令占空比保持上升。
命令占空比的连续上升允许蝶形阀3的当前角位置持续接近目 标角位置θ*2,从而使目标角位置和当前角位置之间的偏差变得等于 或者低于预定阈值D(参见图5的步骤S11中的“是”和图6的(b)), 因此,阀门3的当前角位置与目标角位置θ*2基本一致(参见图6的 (a))。
当所述命令占空比因施加扭矩的增加而在时间t=t11等于或者 高于第一阈值占空比T1(参见图5的步骤S13中的“是”和图6的(c)) 时,在时间t=t11之后,计数器的计数值在废气再循环任务的每一周 期处开始增加预定的常数值(参见图5中的步骤S14)。
此后,当在时间t=t12,计数器的计数值达到预定值C时(参见 图5的步骤S15的“是”和图6的(d)),开始减小命令占空比以便获 得维持限制占空比Tm(参见图5中的步骤S16至S18和图6的(c))。 换言之,基于反馈控制进行的命令占空比的计算被中断,从而开始对 命令占空比的反馈控制的限制。
当阀门3的当前角位置没有保持在目标维持角位置时,占空比的 减小被中断。换言之,当在将命令占空比减小预定值之后立即测量的 当前角位置和目标维持角位置之间的偏差等于或者大于预定阈值G 时,占空比的减小被中断(参见步骤S20的“是”和图6的(c))。
在中断占空比减小的同时,当前角位置偏离目标维持角位置预定 阈值G及以上之前,立即将命令占空比确定为最后的维持限制占空 比Tm(参见步骤S21)。
应当注意,所述最后的维持限制占空比Tm低于所述第二阈值占 空比T2,从而与第二阈值占空比T2相比,最后的维持限制占空比 Tm被转移到更加朝向电动机4的运转稳定侧。为此,所述命令占空 比维持为最后的维持限制占空比Tm,直到对命令占空比的反馈控制 的限制被释放为止(参见步骤S22和步骤S24的“否”和图6的(c))。
此后,在时间t=t14,开始减小阀门3的目标角位置,从而当在 时间t=t15目标角位置和当前角位置之间的偏差变得高于预定阈值 D时(参见图5的步骤S11的“否”和图6的(b)),释放对命令占空比 的反馈控制的限制(参见图5中的步骤S25)。
释放对命令占空比的反馈控制的限制允许基于ECU的反馈控制 来计算命令占空比,同时,计数器的计数值将被复位为初始值零(参 见图6的(d))。
在时间t=t15之后,因为基于ECU的反馈控制开始减小命令占 空比(参见图6的(c)),所以施加扭矩被减小,从而使阀门3的当前角 位置被减小。
此后,当目标角位置和当前角位置之间的偏差变得等于或者低于 预定阈值D时(参见图5步骤S11的“是”和图6的(b)),所述阀门3 的当前角位置与新的目标角位置“θ*3”基本一致。
如上所述,在依照第二实施例的EGR控制系统1中,所述ECU 5被配置为:
预先在存储器单元5b中存储第一和第二阈值占空比T1和T2;
当目标角位置和当前角位置之间的偏差等于或者低于预定阈值 D时,并且命令占空比转移到第一阈值占空比T1或者通过第一阈值 占空比T1落入不容许范围UR时,检测命令占空比达到第一阈值占 空比T1时的当前角位置,作为目标维持角位置;
将所述命令占空比减小预定值(百分数)以便检测作为维持限制 占空比的命令占空比的某些值之一,允许阀门3的当前角位置保持在 目标维持角位置的某些值和位于容许范围AR最稳定侧的某些值之 一;并且
调节命令占空比,从而使它与第二阈值命令占空比T2和维持限 制占空比之间的任一值基本一致,由此将命令占空比转移入容许范围 AR中。
允许阀门3的当前角位置保持在目标维持角位置的命令占空比 的某些值不对应于用于抵消滑动摩擦力的第二抵消扭矩和第三抵消 扭矩。为此,所述命令占空比的某些值足以对用于抵消弹力的第一抵 消扭矩作出贡献。
因此,即使所述命令占空比达到第一阈值占空比T1或者落入不 容许范围UR,也可以将命令占空比转移到容许范围AR中,同时将 命令占空比刚达到第一阈值占空比T1时的阀门3的当前角位置保持 为目标维持角位置。这允许命令占空比被转移到容许范围AR中,同 时再循环废气量几乎没有下降。
此外,作为电动机4,最好使用能够向阀门3提供比弹力足够强 的施加扭矩的各类电动机之一。因此,将命令占空比减少到与所述弹 力对应的维持限制占空比,这允许命令占空比稳定地落入容许范围 AR,同时再循环废气量几乎没有降低。
此外,作为电动机4,即使电动机不能向阀门3提供与所述弹力 相比足够强的施加扭矩,将第二阈值占空比T2设置为位于容许范围 AR中足够稳定侧的值,这也允许所述命令占空比被转移,从而使命 令占空比与第二阈值占空比T2基本一致。
因此,与使用维持限制占空比相比,尽管稍微地减少了再循环废 气量,但是也能够防止废气排放恶化。
在第一和第二实施例的每一个中,所述ECU 5向电动机驱动器 11给予命令占空比作为施加扭矩参数,由此经由电动机驱动器控制 所述电动机4,但是本发明不局限于所述结构。
具体来讲,在第一种修改中,作为施加扭矩参数,所述ECU 5 将表示将提供给电动机4的功率量的指令提供给电动机驱动器11。 例如,如图4或图6中所示,所述ECU 5能够根据占空比随时间的 特性来经由电动机驱动器11控制将提供给电动机4的脉冲电流中的 每一电流脉冲的持续期间(参见图4或者图6)。
所述第一种修改可以获得与第一和第二实施例的每一个相同的 效果。
此外,在第二种修改中,所述ECU 5能够给予表示目标角位置 和当前角位置之间的偏差的指令;此指令允许电动机驱动器11根据 所指示的偏差来向电动机4提供功率量。
例如,如图4的(c)所示,当在时间t=t1,阀门3的当前角位置 和目标角位置之间的偏差基本上是零时,在时间t=t1之后的废气再 循环任务的每一周期处,所述ECU 5开始把计数值增加预定的常数 值(参见图3的步骤S3)。
此后,当计数器的计数值在时间t=t2达到预定值C时(参见图3 的步骤S4中的“是”和图4的(d)),所述ECU 5中断基于反馈控制 进行的对命令占空比的计算(参见图4的(c)),并且持续地,将命令占 空比限制为第二阈值。
所述第二种修改可以获得与第一和第二实施例的每一个相同的 效果。
此外,在第一和第二实施例的每一个中,当命令占空比的当前值 等于或者大于第一阈值占空比T1时(步骤S2中的确定为“是”),在 自从命令占空比转移至第一阈值占空比T1或者落入不容许范围UR 开始已经过去容差长度时间Tc之后,所述ECU 5执行步骤S5中的 命令占空比限制操作。然而,本发明不局限于这种结构。
具体来讲,当命令占空比的当前值等于或者大于第一阈值占空比 T1时(步骤S2中的确定为“是”),在命令占空比转移为第一阂值占 空比T1或者落入不容许范围UR之后,所述ECU 5能够立即执行步 骤S5中的命令占空比限制操作。
以下将描述为何所述ECU 5在自命令占空比转移为第一阈值占 空比T1或者落入不容许范围UR开始已经过去容差长度的时间Tc后 能够执行步骤S5中的命令占空比限制操作。
具体来讲,在命令占空比临时转移为第一阈值占空比T1或者落 入不容许范围UR之后,在过去容差长度的时间Tc之前它返回到容 许范围AR中,那么能够维持命令占空比的反馈控制而不中断。这能 够当命令占空比临时转为第一阈值占空比T1或者落入不容许范围 UR并且返回到容许范围AR中时,对命令占空比的反馈控制得以平 稳地继续。
另外,在第一和第二实施例的每一个中,当命令占空比等于或者 高于第一阈值占空比T1时,开始增加计数器的计数值,但是本发明 不局限于所述结构。
具体来讲,目标角位置和当前角位置之间的偏差等于或者低于预 定阈值D并且自从偏差改变时间低于预定阈值D开始已经过去预定 时间。
在第一和第二实施例的每一个中,本发明应用于能够控制致动器 4以便控制阀控元件8的转动的EGR控制系统中,其中所述阀控元 件8安装在EGR通路2中,从发动机排放的废气经过EGR通路2返 回到其燃烧室中。然而,本发明不局限于所述应用。
具体来讲,本发明应用于用来控制致动器以便转动安装在气体流 过的通路中的阀控元件、由此调节所述通路的打开面积的系统中。
另外,本领域技术人员将理解的是,本发明能够作为程序产品被 分发,例如是以各种形式存储在存储器单元5b中的程序。仍很重要 需要注意的是,无论实际用于进行分发的信号承载介质的特定类型如 何,本发明都同样适用。适当的信号承载介质的示例包括可记录类型 的介质,诸如CD-ROM/RAM、DVD-ROM/RAM,以及闪存和传输类 型的介质,诸如数字和模拟通信链路。
虽然已有描述了本发明目前设想的这些实施例和修改,但是应该 理解的是,可以对其进行仍未描述的各种修改,并且所附权利要求书 意在覆盖所有这种修改,并且这些修改都落入本发明的实际精神和范 围内。
相关申请的交叉引用
本申请是基于2005年10月20日提交的日本专利申请 2005-306287的。本申请要求该日本专利申请的优先权,从而在此将 其全文引入作为参考。
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