電動廢氣門閥系統(tǒng)和用于控制電動廢氣門閥系統(tǒng)的方法
【專利摘要】電動廢氣門閥系統(tǒng)包括廢氣門閥(21)、驅(qū)動廢氣門閥(21)的電動致動器(22)、葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器(31)和電子控制單元(30)。廢氣門閥(21)打開和關(guān)閉繞過渦輪增壓器的渦輪機葉輪(14)的繞行通路(18)。電子控制單元(30)被構(gòu)造成當廢氣門閥(21)被關(guān)閉時計算葉輪(14)的旋轉(zhuǎn)速度的預測值。電子控制單元(30)被構(gòu)造成在閥關(guān)閉方向中驅(qū)動電動致動器(22)以關(guān)閉廢氣門閥(21)。電子控制單元(30)被構(gòu)造成，當由葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器(31)檢測到的葉輪(14)的旋轉(zhuǎn)速度增大到基于預測值確定的基準值時，停止由電動致動器(30)驅(qū)動廢氣門閥(21)。
【專利說明】
電動廢氣門閥系統(tǒng)和用于控制電動廢氣門閥系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種通過使用電動致動器來打開和關(guān)閉渦輪增壓器的廢氣門閥的電動廢氣門閥系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]日本專利申請?zhí)亻_N0.2012-067698(JP 2012-067698 A)公開一種電動廢氣門閥系統(tǒng)，該電動廢氣門閥系統(tǒng)通過使用電動馬達來打開和關(guān)閉廢氣門閥。在該電動廢氣門閥系統(tǒng)中，電動馬達使蝸桿旋轉(zhuǎn)，并且經(jīng)由與蝸桿接合的渦輪驅(qū)動被連接到廢氣門閥的連桿機構(gòu)。
[0003]在JP2012-067698 A中公開的電動廢氣門閥系統(tǒng)中，當在廢氣門閥的關(guān)閉期間渦輪的旋轉(zhuǎn)角達到與關(guān)閉位置對應的目標齒輪角時，判定閥被完全關(guān)閉并且電動馬達停止。
[0004]沉積物可能沉積在廢氣門閥的閥元件中和閥元件所坐落在的閥座部中，或者閥元件和閥座部可能由于時間相關(guān)的損耗退化而變形。在該情形中，被預先設定成用于廢氣門閥的關(guān)閉的目標值的目標操作位置可以與當廢氣門閥的關(guān)閉實際被完成時的致動器的操作位置不同。
[0005]在JP 2012-067698 A中公開的電動廢氣門閥系統(tǒng)繼續(xù)將致動器驅(qū)動到目標操作位置。相應地，如果由于沉積物的沉積等導致閥元件在達到目標操作位置之前鄰靠閥座部，則甚至在閥元件鄰靠閥座部并且廢氣門閥的關(guān)閉被完成之后，致動器的驅(qū)動仍在繼續(xù)。結(jié)果，作用在閥座部上的負載變得過大，并且在某些情形中，可能由于閥關(guān)閉操作導致閥座部下沉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種電動廢氣門閥系統(tǒng)，該電動廢氣門閥系統(tǒng)能夠在閥關(guān)閉操作期間抑制過大的負載作用在閥座部上。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，電動廢氣門閥系統(tǒng)包括廢氣門閥、電動致動器、葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器和電子控制單元。廢氣門閥被構(gòu)造成打開和關(guān)閉繞過渦輪增壓器的渦輪機葉輪的繞行通路。電動致動器被構(gòu)造成驅(qū)動廢氣門閥。葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器被構(gòu)造成測量渦輪增壓器的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度。電子控制單元被構(gòu)造成計算當廢氣門閥被關(guān)閉時的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度的預測值。電子控制單元被構(gòu)造成在閥關(guān)閉方向中驅(qū)動電動致動器以關(guān)閉廢氣門閥。電子控制單元被構(gòu)造成，當由葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器檢測到的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度增大到基于預測值確定的基準值時，停止由電動致動器驅(qū)動廢氣門閥。
[0008]當廢氣門閥打開時，排氣根據(jù)廢氣門閥的開度流入繞行通路，繞過渦輪機葉輪，并流到下游側(cè)。當廢氣門閥被關(guān)閉時，流自上游側(cè)的排氣被吹到渦輪機葉輪。相應地，當廢氣門閥被關(guān)閉時，葉輪的旋轉(zhuǎn)速度比當廢氣門閥打開時高。
[0009]在上述構(gòu)造中，當廢氣門閥被關(guān)閉時，將由葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器檢測到的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度與基于當廢氣門閥被關(guān)閉時的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度的預測值確定的基準值進行比較。當檢測到的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度變成等于或高于基準值時，停止致動器驅(qū)動廢氣門閥。換言之，根據(jù)上述構(gòu)造，基于葉輪的實際旋轉(zhuǎn)速度達到基于當廢氣門閥被關(guān)閉時的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度的預測值確定的基準值來停止致動器的驅(qū)動。相應地，即使致動器的操作位置不是被設定作為閥元件的關(guān)閉位置的操作位置，當檢測到的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度等于或高于基準值時，也能判定廢氣門閥被完全關(guān)閉并且能停止致動器的驅(qū)動。
[0010]根據(jù)該構(gòu)造，能基于葉輪的實際旋轉(zhuǎn)速度來判定廢氣門閥是否被完全關(guān)閉。相應地，可以優(yōu)化停止致動器的正時。另外，在閥關(guān)閉操作期間可以抑制過大的負載作用在閥座部上。最終，可以抑制閥座部的下沉。
[0011]如果內(nèi)燃機的吸入的空氣量、燃料噴射量和節(jié)氣門的開度能被把握，則能估算從內(nèi)燃機的燃燒室排放的排氣的流動速率。由于能把握致動器的操作位置，則可以估算廢氣門閥的開度。如果可以估算排氣的流動速率和廢氣門閥的開度，則可以估算吹到渦輪機葉輪的排氣的流動速率。相應地，可以預測葉輪的旋轉(zhuǎn)速度。
[0012]在上述電動廢氣門閥系統(tǒng)中，電子控制單元可以被構(gòu)造成基于吸入的空氣量、燃料噴射量、節(jié)氣門的開度和電動致動器的操作位置來計算預測值。
[0013]在上述電動廢氣門閥系統(tǒng)中，電子控制單元被構(gòu)造成當廢氣門閥被關(guān)閉時檢測電動致動器的驅(qū)動電流的電流值，并且電子控制單元可以被構(gòu)造成當電流值超過基準電流值時降低通過電動致動器驅(qū)動的廢氣門閥的操作速度，當電流值超過基準電流值時的廢氣門閥的操作速度低于當電流值等于或低于基準電流值時的廢氣門閥的操作速度，基準電流值與當廢氣門閥的閥元件鄰靠廢氣門閥的閥座部時的電流值對應。
[0014]當作為廢氣門閥的閥關(guān)閉操作的結(jié)果，閥元件抵靠閥座部時，電動致動器的負載增大，并且因而電動致動器的驅(qū)動電流的電流值顯著升高。根據(jù)上述構(gòu)造，能基于電動致動器的驅(qū)動電流的電流值超過基準電流值來判定閥元件鄰靠閥座部，所述基準電流值示出廢氣門閥的閥元件鄰靠廢氣門閥的閥座部。根據(jù)上述構(gòu)造，在閥元件鄰靠閥座部之后的廢氣門閥的操作速度變成低于鄰接之前的操作速度。以此方式，逐漸地驅(qū)動閥元件直到廢氣門閥被完全關(guān)閉，并且可以抑制過大的負載作用在閥座部上。相應的，可以進一步抑制閥座部的下沉。根據(jù)上述構(gòu)造，能快速地驅(qū)動廢氣門閥直到閥元件坐落在閥座部上。相應地，能使關(guān)閉廢氣門閥所花的時間長度縮短。
[0015]在上述電動廢氣門閥系統(tǒng)中，電子控制單元可以被構(gòu)造成學習當電動致動器的驅(qū)動被停止時的電動致動器的操作位置作為廢氣門閥的關(guān)閉位置，并且電子控制單元可以被構(gòu)造成當廢氣門閥到達關(guān)閉位置時降低由電動致動器驅(qū)動的廢氣門閥的操作速度，當廢氣門閥到達關(guān)閉位置時的操作速度低于當廢氣門閥未到達關(guān)閉位置時的操作速度。
[0016]根據(jù)上述構(gòu)造，能當廢氣門閥被關(guān)閉時基于學習到的關(guān)閉位置來控制電動致動器。根據(jù)上述構(gòu)造，達到關(guān)閉位置之后的廢氣門閥的操作速度低于達到關(guān)閉位置之前的操作速度。相應地，閥元件在閥關(guān)閉方向中被逐漸地驅(qū)動直到廢氣門閥被完全關(guān)閉。結(jié)果，可以抑制過大的負載作用在閥座部上。相應的，可以進一步抑制閥座部的下沉。換言之，當電動致動器的操作位置接近學習到的關(guān)閉位置時廢氣門閥的驅(qū)動速度被降低，并且因而能執(zhí)行用于在廢氣門閥的閥元件鄰靠閥座部之前降低廢氣門閥的驅(qū)動速度的控制。由于可以快速的驅(qū)動廢氣門閥直到閥元件坐落在閥座部上，所以可以使關(guān)閉廢氣門閥所花的時間長度縮短。相應地，在執(zhí)行閥關(guān)閉操作中，鑒于先前關(guān)閉時的操作位置，能優(yōu)化用于廢氣門閥的驅(qū)動控制。
[0017]在上述電動廢氣門閥系統(tǒng)中，葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器可以布置在渦輪增壓器的壓縮機殼體中。葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器可以被構(gòu)造成測量壓縮機葉輪的旋轉(zhuǎn)速度。
[0018]渦輪增壓器的葉輪包括渦輪機葉輪和壓縮機葉輪，并且這些葉輪通過軸彼此連接并且彼此一起旋轉(zhuǎn)。相應地，可以檢測葉輪中的任一葉輪的旋轉(zhuǎn)速度，但是渦輪機葉輪和渦輪機殼體暴露到高溫排氣并且溫度很可能高。
[0019]根據(jù)上述構(gòu)造，葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器不是被布置在如上所述很可能溫度高的渦輪機殼體中，而是被布置在壓縮機殼體中。相應地，能在熱效應被減小的情況下測量葉輪的旋轉(zhuǎn)速度。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種用于控制電動廢氣門閥系統(tǒng)的方法，所述電動廢氣門閥系統(tǒng)包括廢氣門閥、電動致動器、葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器和電子控制單元。廢氣門閥被構(gòu)造成打開和關(guān)閉繞過渦輪增壓器的渦輪機葉輪的繞行通路。電動致動器被構(gòu)造成驅(qū)動廢氣門閥。葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器被構(gòu)造成測量渦輪增壓器的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度。該方法包括:計算當廢氣門閥被關(guān)閉時的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度的預測值;在閥關(guān)閉方向中驅(qū)動電動致動器以關(guān)閉廢氣門閥；以及當由葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器檢測到的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度增大到基于預測值確定的基準值時停止由電動致動器驅(qū)動廢氣門閥。
【附圖說明】
[0021]以下將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中，相同的標記指示相同的元件，并且其中:
[0022]圖1是圖示電動廢氣門閥系統(tǒng)的實施例的構(gòu)造的原理總體視圖；
[0023]圖2是圖示實施例的廢氣門閥的附近的截面結(jié)構(gòu)的截面視圖；
[0024]圖3是圖示根據(jù)該實施例的電動廢氣門閥系統(tǒng)的在關(guān)閉廢氣門閥時的處理例程的流程圖；并且
[0025]圖4是圖示在施加恒定電壓使得電動致動器在閥關(guān)閉方向中被驅(qū)動的情形中發(fā)生的電動致動器的驅(qū)動電流的電流值的改變的時間圖。
【具體實施方式】
[0026]在下文中，將參考圖1至圖4描述電動廢氣門閥系統(tǒng)的實施例。如圖1所示，內(nèi)燃機I設有排氣驅(qū)動式渦輪增壓器10。渦輪增壓器10設有壓縮機殼體11和渦輪機殼體12。壓縮機殼體11布置在內(nèi)燃機I的進氣通路3的中間。渦輪機殼體12布置在內(nèi)燃機I的排氣通路4的中間。壓縮機葉輪13被容置在壓縮機殼體11中。延伸成圍繞壓縮機葉輪13的外周的壓縮機通路16形成在壓縮機殼體11中。渦輪機葉輪14被容置在渦輪機殼體12中。延伸成圍繞渦輪機葉輪14的外周的渦管通路17形成在渦輪機殼體12中。壓縮機葉輪13和渦輪機葉輪14經(jīng)由軸15彼此連接。在渦輪增壓器1中，當從內(nèi)燃機I的燃燒室2排放的排氣通過渦管通路17吹到渦輪機葉輪14時，渦輪機葉輪14旋轉(zhuǎn)。壓縮機葉輪13隨著渦輪機葉輪14旋轉(zhuǎn)，并且因而流過進氣通路3的吸入空氣通過壓縮機通路16被壓縮并且被迫進給到燃燒室2中。換言之，執(zhí)行吸入空氣的增壓。
[0027]如圖1中所示，從渦管通路17分支并且繞過渦輪機葉輪14的通路18被布置在排氣通路4中。打開和關(guān)閉繞行通路18的廢氣門閥21布置在繞行通路18中。廢氣門閥21由電動致動器22驅(qū)動，如稍后所描述的。
[0028]電動致動器22連接到電子控制單元30，并且由電子控制單元30控制電動致動器22的操作量。CPU、ROM、RAM、輸入端口、輸出端口等組成電子控制單元30。CPU執(zhí)行各種類型的與發(fā)動機控制相關(guān)的計算處理?？刂扑枰某绦蚝蛿?shù)據(jù)儲存在ROM中。RAM臨時儲存CPU等的計算結(jié)果。外部信號被輸入到輸入端口。輸出端口向外輸出信號。
[0029 ] 檢測電動致動器22的操作量的檢測電路連接到電子控制單元30。基于電動致動器22的操作量的檢測信號來檢測廢氣門閥21的開度AWG。各種傳感器諸如葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器31、空氣流量計32和節(jié)氣門傳感器33連接到電子控制單元30。葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器31檢測壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT?？諝饬髁坑?2檢測吸入的空氣量GA。節(jié)氣門傳感器33檢測節(jié)氣門6的開度AT。另外，用于燃料噴射閥5的驅(qū)動電路連接到電子控制單元30，并且當命令驅(qū)動燃料噴射閥5時，計算燃料噴射量GF。用于各種裝置諸如電動致動器22和節(jié)氣門馬達7的驅(qū)動電路連接到電子控制單元30。
[0030]電子控制單元30根據(jù)各種傳感器的檢測信號和當驅(qū)動信號被輸出到各種裝置時通過計算結(jié)果所把握的發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)來控制電動致動器22。換言之，電子控制單元30起控制電動致動器22的控制裝置的作用。廢氣門閥21、電動致動器22、葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器31和電子控制單元30組成電動廢氣門閥系統(tǒng)100。
[0031]將參考圖2進一步詳述廢氣門閥21的構(gòu)造。如圖2所示，允許與繞行通路18連通的連通孔19形成在渦管通路17的在渦輪機葉輪14的上游側(cè)上的壁表面中。閥元件21a和閥座部21b組成廢氣門閥21。閥座部21b是閥元件21a所坐落的連通孔19的繞行通路18側(cè)的開口端。閥元件21a經(jīng)由連桿機構(gòu)24連接到電動致動器22的驅(qū)動桿23。通過使用作為支軸的連接銷以可相對樞轉(zhuǎn)的方式將連桿機構(gòu)24連接到驅(qū)動桿23。相應地，作為如圖2中的箭頭所示的通過電動致動器22使驅(qū)動桿23來回移動的結(jié)果，閥元件21a樞轉(zhuǎn)并且廢氣門閥21的開度改變。
[0032]當閥元件21a與閥座部21b緊密接觸時，連通孔19關(guān)閉。當連通孔19關(guān)閉時，用于流經(jīng)渦管通路17而繞過渦輪機葉輪14并流進繞行通路18的排氣的通路被堵塞。當閥元件21a與閥座部21b分開時，連通孔19被打開。當連通孔19被打開時，流經(jīng)渦管通路17的排氣的一部分流入繞行通路18并繞過渦輪機葉輪14。
[0033]沉積物可能沉積在廢氣門閥21的閥元件21a和閥座部21b中，或者閥元件21a和閥座部21b可能由于時間相關(guān)的退化而變形。在該情形中，被預先設定成用于廢氣門閥21的關(guān)閉的目標值的目標操作位置可以與當廢氣門閥21的關(guān)閉實際被完成時的致動器22的操作位置不同。
[0034]可想象到的是，執(zhí)行控制使得當廢氣門閥21被關(guān)閉時電動致動器22的驅(qū)動繼續(xù)到目標操作位置。然而，在該控制的情形中，如果由于沉積物的沉積等導致閥元件21a在達到目標操作位置之前鄰靠閥座部21b，則甚至在閥元件21a鄰靠閥座部21b并且廢氣門閥21的關(guān)閉被完成之后，致動器22的驅(qū)動仍在繼續(xù)。結(jié)果，作用在閥座部21b上的負載變得過大，并且在某些情形中，可能由于閥關(guān)閉操作導致閥座部21b下沉。
[0035]在根據(jù)本實施例的電動廢氣門閥系統(tǒng)100中，執(zhí)行廢氣門閥關(guān)閉時的處理，使得由葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器31檢測的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT被檢查，并且當廢氣門閥21被關(guān)閉時停止電動致動器22的驅(qū)動。
[0036]圖3是圖示廢氣門閥關(guān)閉時的處理的例程的流程圖。下文中，將描述該處理例程。當廢氣門閥21被關(guān)閉時，由電子控制單元30執(zhí)行該處理例程。
[0037]當開始該處理例程時，電子控制單元30驅(qū)動電動致動器22，以關(guān)閉廢氣門閥21(步驟S101)。如果在這種情形中通過步驟S107(稍后描述)的關(guān)閉位置學習處理學習到關(guān)閉位置，則電動致動器的驅(qū)動量受到朝向所學習的關(guān)閉位置的反饋控制。具體地，執(zhí)行控制使得在電動致動器22接近所學習的關(guān)閉位置之前快速操作電動致動器22，并且當電動致動器22接近所學習的關(guān)閉位置時電動致動器22的驅(qū)動速度被降低。
[0038]當在步驟SlOl中驅(qū)動電動致動器22時，電子控制單元30檢測電動致動器的驅(qū)動電流的電流值AC(步驟S102)。然后，電子控制單元30判定在步驟S102中所檢測到的電流值AC是否超過基準電流值AC關(guān)閉(步驟S103)。
[0039]當作為廢氣門閥21的閥關(guān)閉操作的結(jié)果，作用在閥元件21a上的力改變時，電動致動器22的負載改變。由于根據(jù)本實施例的電動致動器22是電動致動器，所以電動致動器22的驅(qū)動電流的電流值A C隨著電動致動器2 2的負載增大而增大。在步驟S1 3中，基于電流值AC是否超過基準電流值AC關(guān)閉來判定閥元件21a是否鄰靠閥座部21b。
[0040]將參考圖4描述廢氣門閥21關(guān)閉時的電流值AC的改變。圖4是圖示當向根據(jù)該實施例的電動致動器22施加恒定電壓使得電動致動器22在閥關(guān)閉方向中被驅(qū)動時發(fā)生的電流值AC的改變的時間圖。
[0041 ]當在正時t0開始電動致動器22在閥關(guān)閉方向中的驅(qū)動時，閥元件21a接近閥座部2 Ib。廢氣門閥21的開度降低，并且經(jīng)過廢氣門閥21的排氣的流動速率增大。結(jié)果，電動致動器22的負載增大。相應地，如圖4所示，電流值AC逐漸上升。
[0042]當閥元件21a在正時tl抵靠閥座部21b時，閥元件21a受到來自閥座部21b的反作用力，因而電動致動器22的負載快速增大。在該情形中，電流值AC也顯著上升。
[0043]在根據(jù)本實施例的電子控制單元30中，鑒于廢氣門閥21的關(guān)閉時的電流值AC的改變，示出閥元件21a抵靠閥座部21b的電流值AC的值被設定作為基準電流值AC關(guān)閉。在閥元件21a在正時tl鄰靠閥座部21b之后，電流值AC在正時t2達到基準電流值AC關(guān)閉，如圖4中所示。如上所述，基準電流值AC關(guān)閉被設定成除非閥元件21a坐落在閥座部21b上否則不會被超過的值。基準電流值AC關(guān)閉可以是任意值，只要基于超過基準電流值AC關(guān)閉的電流值AC可以判定閥元件21 a鄰靠閥座部21 b。相應地，可以根據(jù)電動致動器22的規(guī)格適當?shù)馗淖兒驮O定基準電流值AC關(guān)閉。
[0044]在步驟S103中判定電流值AC等于或小于基準電流值AC關(guān)閉(步驟S103:否)的情形中，處理行進到步驟SlOl，并重復步驟SlOl至步驟S103的處理。換言之，重復步驟SlOl至步驟S103的處理直到電流值AC超過基準電流值AC關(guān)閉。
[0045]在步驟S103中判定電流值AC超過基準電流值AC關(guān)閉(步驟S103:是)的情形中，處理行進到隨后的步驟(步驟S104)。
[0046]在步驟S104，電子控制單元30基于吸入的空氣量GA、燃料噴射量GF、廢氣門閥21的開度AWG和節(jié)氣門6的開度AT，來計算壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度的預測值NTcal。
[0047]由于把握了吸入的空氣量GA、燃料噴射量GF和節(jié)氣門6的開度AT，所以可以估算從內(nèi)燃機的燃燒室2排放的排氣的流動速率。由于把握了電動致動器22的操作位置，所以可以估算廢氣門閥21的開度AWG。通過估算排氣的流動速率和開度AWG可以估算吹到渦輪機葉輪14的排氣的流動速率。相應地，可以預測壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT。
[0048]如果開度AWG是“O”，則可以預測在閥元件21a與閥座部21b緊密接觸并且連通孔19被關(guān)閉的情形中的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT的預測值NTcal。
[0049]通過在步驟S104中以這種方式計算當廢氣門閥21被關(guān)閉時的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT的預測值NTcal。然后，電子控制單元30檢測由葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器21所測量的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT(步驟S105)。電子控制單元30將在步驟S104中所計算的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT的預測值NTcal設定作為基準值NTst。本文中，基于預測值NTcal將基準值NTst設定成等于預測值NTcal的值。將以這種方式設定的基準值NTst與在步驟S105中檢測到的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT進行對比，并且判定壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT是否等于或高于與預測值NTcal相等的基準值NTst(步驟S106)。
[0050]當廢氣門閥21打開時，排氣根據(jù)廢氣門閥21的開度AWG流入繞行通路18，繞過渦輪機葉輪14，并流到下游側(cè)。當閥元件21a被關(guān)閉時，流自上游側(cè)的排氣被吹到渦輪機葉輪14。相應地，與閥元件21a打開時相比，當閥元件21a被完全關(guān)閉時，壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT較高。相應地，可想象的是，在廢氣門閥21被關(guān)閉并且處在關(guān)閉狀態(tài)的情形中，壓縮機葉輪13的測量的旋轉(zhuǎn)速度NT等于預測值NTcal或者高于預測值NTcal。在步驟S106中，壓縮機葉輪13的計算出的旋轉(zhuǎn)速度NT的預測值NTcal被設定作為基準值NTst，并且將基準值NTst與檢測到的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度值NT進行比較。以此方式，檢查廢氣門閥21的關(guān)閉是否被完成。
[0051 ]在步驟S106中判定壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT小于基準值NTst(步驟S106:否)的情形下，估計廢氣門閥21的關(guān)閉未被完成。相應地，電子控制單元30以所允許的在閥關(guān)閉方向中驅(qū)動的最小操作量Qmin驅(qū)動電動致動器22(步驟S108)。然后，處理行進到步驟S104，并重復步驟SlOl至步驟S106的處理。換言之，在閥關(guān)閉方向中以最小操作量θπ?η驅(qū)動電動致動器22繼續(xù)直到壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT變得等于或高于基準值NTst。
[0052]在步驟S106中判定壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT等于或高于基準值NTst (步驟S106:是)的情形下，估計廢氣門閥21的關(guān)閉完成。相應地，電子控制單元30停止驅(qū)動電動致動器22，并且在這種情形下重新學習電動致動器22的操作位置作為關(guān)閉位置(步驟S107)。當以此方式重新學習關(guān)閉位置時，該處理例程被完成并且廢氣門閥21的閥關(guān)閉操作被完成。
[0053]下面將描述當在根據(jù)本實施例的電動廢氣門閥系統(tǒng)100中執(zhí)行廢氣門閥關(guān)閉時的處理時所獲得的效果?；陔妱又聞悠?2中流動的電流值AC超過示出閥元件21a鄰靠閥座部21b的基準電流值AC關(guān)閉來判定閥元件21a鄰靠閥座部21b。在閥元件21a鄰靠閥座部21b之后，以允許驅(qū)動電動致動器22的最小操作量0min驅(qū)動電動致動器22。換言之，在閥元件21a鄰靠閥座部21b之后并且在廢氣門閥21被完全關(guān)閉之前，在閥關(guān)閉方向緩慢地和逐漸地驅(qū)動廢氣門閥21。
[0054]當廢氣門閥21被關(guān)閉時，在步驟S106中，將由葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器31檢測的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT與被設定成等于關(guān)閉時的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT的預測值NTcal的值的基準值NTst進行比較。如果在步驟S106中判定檢測到的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT等于或高于基準值NTst，則停止電動致動器22的驅(qū)動。換言之，基于壓縮機葉輪13的實際旋轉(zhuǎn)速度NT達到基準值NTst來停止電動致動器的驅(qū)動，其中基準值NTst等于當廢氣門閥21被關(guān)閉時壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT的預測值NTca I。
[0055]在該實施例中，當電動致動器22的驅(qū)動停止時的操作位置在步驟S107中被重新學習作為閥元件21a的關(guān)閉位置。根據(jù)上述實施例，可以獲得以下效果。
[0056]在該實施例中，基于壓縮機葉輪13的實際旋轉(zhuǎn)速度NT來判定廢氣門閥21是否被完全關(guān)閉。相應地，可以優(yōu)化停止電動致動器22的正時。另外，在閥關(guān)閉操作期間可以抑制過大的負載作用在閥座部21b上。相應地，可以抑制閥座部21b的下沉。
[0057]在該實施例中，即使電動致動器22的操作位置不是被設定作為閥元件21a的關(guān)閉位置的操作位置，當檢測到的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT等于或高于基準值NTst時，也能判定廢氣門閥21被完全關(guān)閉并且能停止電動致動器22的驅(qū)動。如果檢測到的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT沒有達到基準值NTst，則判定廢氣門閥21沒有被完全關(guān)閉，即使電動致動器22的操作位置是被設定作為關(guān)閉位置的操作位置。根據(jù)該實施例，電動致動器22的驅(qū)動繼續(xù)直到檢測到的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT變得等于或高于基準值NTst。換言之，能抑制在廢氣門閥21沒有被完全關(guān)閉的狀態(tài)下由停止電動致動器22的驅(qū)動引起的增壓效率的降低。
[0058]在該實施例中，在閥元件21a抵靠閥座部21b之后，驅(qū)動以電動致動器22能夠在閥關(guān)閉方向中被驅(qū)動的最小操作量9min繼續(xù)，直到廢氣門閥21被完全關(guān)閉。相應地，能抑制過大的負載作用在閥座部21上，并且能進一步抑制閥座部21b的下沉。
[0059]在該實施例中，在判定閥元件21a抵靠閥座部21b之后，電動致動器22的驅(qū)動量變成最小操作量θπ?η，并且電動致動器22的操作速度變成低于閥元件21a抵靠閥座部21b之前的操作速度。相應地，快速驅(qū)動電動致動器22直到閥元件2 Ia坐落在閥座部21b上，并且因而能使關(guān)閉閥元件21a所花的時間長度變短。
[0060]在該實施例中，當廢氣門閥21被關(guān)閉時，電動致動器22的驅(qū)動被停止時的操作位置被重新學習作為關(guān)閉位置。相應地，在執(zhí)行閥關(guān)閉操作中，鑒于先前關(guān)閉時的關(guān)閉位置，能優(yōu)化用于電動致動器22的驅(qū)動控制。在上述實施例中，當電動致動器22的操作位置接近學習到的關(guān)閉位置時電動致動器22的驅(qū)動速度被降低，并且因而能執(zhí)行用于在廢氣門閥21的閥元件21a鄰靠閥座部21b之前降低電動致動器22的驅(qū)動速度的控制。
[0061]渦輪機葉輪14和渦輪機殼體12暴露到高溫排氣，并且因而很可能溫度高。在該實施例中，葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器31不是被布置在如上所述很可能溫度高的渦輪機殼體12中而是被布置在壓縮機殼體11中。相應地，能在熱效應被減小的情況下測量壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT。
[0062]上述實施例能按如下進行適當修改。在上述實施例中，在步驟S104中計算的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT的預測值NTcal在步驟S106中被設定作為壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT的基準值NTst。然而，計算出的預測值NTcal不必被設定作為基準值NTst，只要它能判定廢氣門閥21被完全關(guān)閉。例如，可以將稍低于計算出的預測值NTcal的值設定作為基準值NTst0
[0063]在上述實施例中，在閥元件21a抵靠閥座部21b之后，以所允許的在閥關(guān)閉方向中的驅(qū)動的最小操作量θπ?η驅(qū)動電動致動器22，直到廢氣門閥21被關(guān)閉。然而，如果電動致動器22的驅(qū)動速度比閥元件21a鄰靠閥座部21b之前低，則能抑制作用在閥座部21b上的負載，并且因而鄰接之后的驅(qū)動量不必須是最小操作量θπ?η。例如，在閥元件21a鄰靠閥座部21b之后，如果電動致動器22的驅(qū)動速度比鄰接之前低，可以大于最小操作量θπ?η的操作量Θ驅(qū)動電動致動器22直到完成關(guān)閉。
[0064]當檢測到的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT變成等于或高于基準值NTst時，如果停止電動致動器22的驅(qū)動，能抑制作用在閥座部21b上的負載。相應地，可以省去用于降低電動致動器22的驅(qū)動速度的處理。
[0065]在上述實施例中，測量壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT。作為渦輪增壓器10的葉輪的渦輪機葉輪14和壓縮機葉輪13通過軸15彼此連接并且彼此一起旋轉(zhuǎn)。相應地，如果來自排氣熱的影響是微不足道的，則可以測量渦輪機葉輪14的旋轉(zhuǎn)速度。
[0066]與壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT的測量一起，計算壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT的預測值NTcal。然而，本發(fā)明不限于該實施例。由于渦輪機葉輪14和壓縮機葉輪13通過軸15彼此連接并且彼此一起旋轉(zhuǎn)，所以可以計算葉輪中的任一個葉輪的旋轉(zhuǎn)速度的預測值。
[0067]用于計算預測值NTcal的方法不限于上述實施例中所描述的方法。計算方法可以被適當?shù)馗淖儯灰苡嬎汴P(guān)閉時的壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT的預測值NTcal。
[0068]例如，需要時間來計算壓縮機葉輪13的旋轉(zhuǎn)速度NT的預測值NTcal。相應地，盡管預測值NTcal可以被嚴格地計算，但是可以計算某種程度上較高的值以便提供余量。根據(jù)該構(gòu)造，即使在壓縮機葉輪13的實際旋轉(zhuǎn)速度NT被測量的正時和預測值NTcal被計算的正時之間存在時滯，電動致動器22被停止的正時的延遲也能被抑制。
[0069]在上述實施例中，在步驟S107中電動致動器22的驅(qū)動被停止并且該情形下的操作位置被重新學習作為關(guān)閉位置。然而，非必須執(zhí)行重新學習。
[0070]例如，可以僅當學習到的關(guān)閉位置明顯不同于當電動致動器22被停止時的操作位置時執(zhí)行重新學習，或者學習處理本身可以被省去使得根本不執(zhí)行重新學習。
【主權(quán)項】
1.一種電動廢氣門閥系統(tǒng)，包括: 廢氣門閥，所述廢氣門閥被構(gòu)造成打開和關(guān)閉繞行通路，所述繞行通路繞過渦輪增壓器的渦輪機葉輪； 電動致動器，所述電動致動器被構(gòu)造成驅(qū)動所述廢氣門閥； 葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器，所述葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器被構(gòu)造成測量所述渦輪增壓器的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度；以及 電子控制單元，所述電子控制單元被構(gòu)造成: (i)計算當所述廢氣門閥被關(guān)閉時的所述葉輪的旋轉(zhuǎn)速度的預測值； (ii)在閥關(guān)閉方向上驅(qū)動所述電動致動器以關(guān)閉所述廢氣門閥;并且 (iii)當由所述葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器檢測到的所述葉輪的旋轉(zhuǎn)速度增大到基于所述預測值確定的基準值時，停止由所述電動致動器驅(qū)動所述廢氣門閥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動廢氣門閥系統(tǒng)， 其中，所述電子控制單元被構(gòu)造成基于吸入空氣量、燃料噴射量、節(jié)氣門的開度和所述電動致動器的操作位置來計算所述預測值。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動廢氣門閥系統(tǒng)， 其中，所述電子控制單元被構(gòu)造成當所述廢氣門閥被關(guān)閉時檢測所述電動致動器的驅(qū)動電流的電流值，并且 所述電子控制單元被構(gòu)造成當所述電流值超過基準電流值時降低由所述電動致動器驅(qū)動的所述廢氣門閥的操作速度，當所述電流值超過所述基準電流值時的所述廢氣門閥的操作速度低于當所述電流值等于或低于所述基準電流值時的所述廢氣門閥的操作速度，所述基準電流值與當所述廢氣門閥的閥元件抵靠所述廢氣門閥的閥座部時的電流值對應。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的電動廢氣門閥系統(tǒng)， 其中，電子控制單元被構(gòu)造成學習當所述電動致動器的驅(qū)動被停止時的所述電動致動器的操作位置作為所述廢氣門閥的關(guān)閉位置，并且 所述電子控制單元被構(gòu)造成當所述廢氣門閥到達所述關(guān)閉位置時降低由所述電動致動器驅(qū)動的所述廢氣門閥的操作速度，當所述廢氣門閥到達所述關(guān)閉位置時的操作速度低于當所述廢氣門閥未到達所述關(guān)閉位置時的操作速度。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的電動廢氣門閥系統(tǒng)， 其中，所述葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器被布置在所述渦輪增壓器的壓縮機殼體中，并且所述葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器被構(gòu)造成測量壓縮機葉輪的旋轉(zhuǎn)速度。6.—種用于控制電動廢氣門閥系統(tǒng)的方法，所述電動廢氣門閥系統(tǒng)包括廢氣門閥、電動致動器、葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器和電子控制單元，所述廢氣門閥被構(gòu)造成打開和關(guān)閉繞行通路，所述繞行通路繞過渦輪增壓器的渦輪機葉輪，所述電動致動器被構(gòu)造成驅(qū)動所述廢氣門閥，所述葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器被構(gòu)造成測量所述渦輪增壓器的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度，所述方法包括: 計算當所述廢氣門閥被關(guān)閉時的所述葉輪的旋轉(zhuǎn)速度的預測值； 在閥關(guān)閉方向上驅(qū)動所述電動致動器以關(guān)閉所述廢氣門閥；以及 當由所述葉輪旋轉(zhuǎn)速度傳感器檢測到的所述葉輪的旋轉(zhuǎn)速度增大到基于所述預測值確定的基準值時，停止由所述電動致動器驅(qū)動所述廢氣門閥。
【文檔編號】F02B41/00GK105829679SQ201480068666
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月3日
【發(fā)明人】佐伯昌紀
【申請人】豐田自動車株式會社