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节流控制装置和用于节流阀控制的方法

阅读:1027发布:2020-06-01

专利汇可以提供节流控制装置和用于节流阀控制的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且节流 阀 控制装置包括 外壳 (4),外壳(6)在其中界定了 流体 通道(6)。设置了 电机 (9)来生成驱动 力 以旋转阀(1)。当阀(1)处于完全关闭 位置 (0)中,阀(1)堵塞流体通道(6)。 节流阀 位置检测单元(50)检测阀(1)的节流阀位置。控制单元(500)用于通过沿关闭旋转方向(CL)将控制目标设置在从完全关闭位置(0)偏离的节流阀位置处来执行完全关闭控制以朝控制目标操作阀(1)。控制单元(500)在完全关闭控制中在节流阀位置为完全关闭位置(0)附近的特 定位 置时,开始减速控制以逐渐降低阀(1)朝向控制目标的移动速度。,下面是节流控制装置和用于节流阀控制的方法专利的具体信息内容。

1.一种节流控制装置,包括:
外壳(4),所述外壳(4)在其中界定了流体通道(6);
用于连通和堵塞流体通道(6)的阀(1);
用于生成驱动以沿打开旋转方向(OP)和关闭旋转方向(CL)中 的至少一个旋转阀(1)的电机(9),其中当所述阀(1)处于完全关闭 位置(O)时,阀(1)堵塞流体通道(6);
用于检测阀(1)的节流阀位置的节流阀位置检测单元(50);和
控制单元(500),所述控制单元(500)用于通过沿关闭旋转方向 (CL)将控制目标设置在从完全关闭位置(O)偏离的节流阀位置处来执 行完全关闭控制以朝向控制目标操作阀(1),
其中所述控制单元(500)在完全关闭控制中开始减速控制以在至少 一个下面的情形中逐渐降低阀(1)朝向控制目标的移动速度:
节流阀位置就在完全关闭位置(O)的紧前面;
节流阀位置在完全关闭位置(O)之中;和
节流阀位置就在完全关闭位置(O)的紧后面。
2.如权利要求1所述的节流阀控制装置,其特征在于,所述控制单元 (500)在完全关闭控制中在阀(1)移动并且节流阀位置变成完全关闭 位置(O)时将控制目标改变为完全关闭位置(O)。
3.如权利要求1所述的节流阀控制装置,其特征在于,
所述阀(1)相对于外壳(4)旋转以堵塞和连通流体通道(6),并 且
所述阀(1)具有外圆周边缘,所述外圆周边缘基本上整体地设置有 密封环(3),所述密封环(3)用于在所述阀(1)处于完全关闭位置(O) 附近时密封在外壳(4)中的限定流体通道(6)的壁表面与阀(1)的外 圆周边缘之间限定的间隙。
4.如权利要求3所述的节流阀控制装置,其特征在于,
所述阀(1)、外壳(4)和密封环(3)构成用于控制流经流体通道 (6)的流体的流体控制阀,并且
所述流体控制阀(1)在完全关闭位置(O)附近具有死区(α), 在死区中流体的泄漏基本上是恒定的。
5.如权利要求4所述的节流阀控制装置,其特征在于,
所述死区(α)具有相对于关闭旋转方向(CL)的死区关闭极限 (DBMIN),并且
所述控制目标是死区关闭极限(DBMIN)。
6.如权利要求5所述的节流阀控制装置,其特征在于,所述控制单元 (500)在完全关闭控制中在阀(1)移动并且节流阀位置变成完全关闭 位置(O)时将控制目标改变为完全关闭位置(O)。
7.如权利要求5所述的节流阀控制装置,其特征在于,
所述死区(α)具有相对于打开旋转方向(OP)的死区打开极限 (DBMAX),并且
所述控制单元(500)在完全关闭控制中在阀(1)移动并且节流阀 位置变成完全关闭位置(O)时将控制目标改变为死区打开极限(DBMAX)。
8.如权利要求4所述的节流阀控制装置,其特征在于,
所述死区(α)具有相对于关闭旋转方向(CL)的死区关闭极限 (DBMIN),并且
所述控制目标是相对于关闭旋转方向(CL)从死区关闭限制(DBMIN) 偏离的节流阀位置。
9.如权利要求8所述的节流阀控制装置,其特征在于,所述控制单元 (500)在完全关闭控制中在阀(1)移动并且节流阀位置变成完全关闭 位置(O)时将控制目标改变为完全关闭位置(O)。
10.如权利要求8所述的节流阀控制装置,其特征在于,
所述死区(α)具有相对于打开旋转方向(OP)的死区打开极限 (DBMAX),并且
所述控制单元(500)在完全关闭控制中在阀(1)移动并且节流阀 位置变成完全关闭位置(O)时将控制目标改变为死区打开极限(DBMAX)。
11.一种用于节流阀控制的方法,该方法包括:
将阀(1)朝向控制目标操纵,所述控制目标相对于关闭旋转方向(CL) 从完全关闭位置(O)偏离;并且
当所述节流阀位置处于完全关闭位置(O)附近的特定位置中时逐渐 降低所述阀(1)朝向控制目标的移动速度。

说明书全文

技术领域

发明涉及节流控制装置。本发明还涉及用于节流阀控制的方法。

背景技术

传统上,节流阀控制装置包括电机控制单元,电机控制单元用于控 制向电动机的供电从而操作流体控制阀的阀构件。依照EP 1426589 A2 (JP-A-2004-169614),废气再循环装置(EGR装置)公开为流体控制阀 的一个实例。内燃机从其燃烧室中排出废气,并且EGR装置将废气再循环 为部分地进入发动机进气管的EGR气体。在废气再循环装置(EGR装置) 的废气再循环管(EGR管)的中间设置了废气再循环阀(EGR阀)。
电动机生成转矩以操作蝶形阀,从而在完全关闭位置和完全开启位 置之间的控制范围内旋转蝶形阀。因此,蝶形阀控制再循环到进气管中 的EGR气体量,其中进气管与发动机的燃烧室连通。
EGR阀包括外壳,外壳在其中界定了与发动机的燃烧室连通的EGR通 道(流体通道)。蝶形阀相对于外壳旋转以连通和堵塞外壳中的EGR通道。 蝶形阀具有外圆周边缘,该外圆周边缘界定了密封环槽,密封环槽设置 有C形密封环。张作用来径向膨胀密封环,这样当蝶形阀沿关闭旋转方 向旋转时,就可以密封蝶形阀的外圆周边缘与界定了外壳中的流体通道 的壁表面之间的间隙。
在传统EGR阀中会执行完全关闭控制,这样控制目标就设置在完全关 闭位置(θ=0°),并且通过利用由电动机生成的转矩操作蝶形阀以位于 完全关闭位置(θ=0°),这样蝶形阀就堵塞流体通道。
如图10所示,在执行完全关闭控制时,使用节流阀位置传感器检测 的节流阀位置就被控制为蝶形阀的完全关闭位置(θ=0°)。在该完全关 闭控制中,会执行减速从而就在节流阀位置变成完全关闭位置(θ=0°) 之前使蝶形阀的操作速度朝完全关闭位置(θ=0°)逐渐降低。即,在这 种减速控制中,会在完全关闭位置(θ=0°)之前向蝶形阀施加制动。在 该操作中,节流阀位置的操作速度在完全关闭位置会降低到基本上为零, 这样就可以限制蝶形阀在该完全关闭控制中相对于完全关闭位置导致过 调节。
然而,在该完全关闭控制中,蝶形阀的操作速度会因为在减速控制 中在完全关闭位置(θ=0°)之前制动而降低。因此就会降低蝶形阀的响 应。在发动机工作中,蝶形阀可以在很大程度上相对于完全关闭位置而 沿打开旋转方向旋转,这样蝶形阀就可以处于例如完全开启位置中。在 该情形下,当蝶形阀朝完全关闭位置(θ=0°)旋转时,会在蝶形阀到达 完全关闭位置(θ=0°)之前花费很长的时间。因此,完全关闭控制中的 响应会变得不充分。

发明内容

考虑到前述和其它问题,本发明的一个目的是制造一种节流阀控制 装置,该节流阀控制装置能够通过延迟阀的减速来提高阀的控制响应。 本发明的另一个目的是制造用于阀的节流阀控制的方法。
根据本发明的一个方面,节流阀控制装置包括外壳,外壳在其中界 定了流体通道。节流阀控制装置还包括用于连通和堵塞流体通道的阀。 节流阀控制装置还包括电机,电机用于生成驱动力来沿打开旋转方向和 关闭旋转方向中的至少一个旋转阀。当阀处于完全关闭位置中,阀会堵 塞流体通道。节流阀控制装置还包括用于检测阀的节流阀位置的节流阀 位置检测单元。节流阀控制装置还包括控制单元,控制单元用于通过沿 关闭旋转方向将控制目标设置在从完全关闭位置偏离的节流阀位置处来 执行完全关闭控制以朝向控制目标操作阀。控制单元在完全关闭控制中 开始减速控制以在至少一个下面的情形中朝控制目标逐渐降低阀的移动 速度:节流阀位置就在完全关闭位置的紧前面;节流阀位置在完全关闭 位置之中;和节流阀位置就在完全关闭位置的紧后面。
依照本发明的另一个方面,用于节流阀控制的方法包括朝控制目标 操纵阀,该控制目标相对于关闭旋转方向从完全关闭位置偏离。该方法 还包括当节流阀位置处于完全关闭位置附近的特定位置中时逐渐降低所 述阀朝向控制目标的移动速度。
附图说明
通过如下参照附图所做的详细说明,本发明的上述和其它目的、特 征和优点将会更加显而易见。附图中:
图1A是显示了节流阀控制装置的框图,图1B是显示了节流阀控制装 置的EGR控制装置的局部剖视图;
图2是显示了EGR控制装置电机驱动器的平面图;
图3是依照第一实施例显示了EGR气体量Q和EGR控制装置的蝶形阀的 节流阀位置之间的关系的曲线图;
图4是显示依照第一实施例的蝶形阀的完全关闭控制中的完全关闭 控制和控制目标的时间图;
图5是显示依照第一实施例的蝶形阀的完全关闭控制中的完全关闭 控制点的示意图;
图6是显示了依照第二实施例的蝶形阀的完全关闭控制中控制目标 和节流阀位置的时间图;
图7是显示了依照第三实施例的蝶形阀的完全关闭控制中控制目标 和节流阀位置的时间图;
图8是显示了依照第四实施例的蝶形阀的完全关闭控制中控制目标 和节流阀位置的时间图;
图9是显示了依照第五实施例的蝶形阀的完全关闭控制中控制目标 和节流阀位置的时间图;并且
图10是显示了依照现有技术的蝶形阀的完全关闭控制中控制目标和 节流阀位置的时间图。

具体实施方式

(第一实施例)
如图1A至5所示,在本实施例中,向安装在车辆例如汽车的发动机室 中的内燃机600设置了废气再循环装置(EGP装置)。EGR装置包括用于控 制通过废气再循环管(EGR管)再循环的废气量的废气再循环控制阀(EGR 阀)。EGR装置还包括用于致动EGR阀的蝶形阀(阀构件)1的节流阀控制 装置。
发动机600例如是直喷柴油机,其中燃料直接喷射到燃烧室610中。 发动机600可以涡轮增压的柴油机。发动机600包括进气管、排气管和净 化设备。吸入空气通过进气管供给到发动机600的每个气缸的每个燃烧室 610中。废气通过排气管和净化设备从燃烧室610排放到外部。
发动机600具有气缸,每个气缸均界定了排出废气的燃烧室610。EGR 装置将来自发动机600的排出的废气再循环为EGR气体以部分地进入发动 机600的进气管。EGR管在其中界定了EGR通道620。EGR通道620使排气管 中限定的排气通道与进气管中限定的进气通道连通。EGR通道620构成与 发动机600的每个气缸的每个燃烧室610连通的流体通道。
EGR装置的EGR阀充当流体控制阀。EGR阀包括蝶形阀1和外壳4。蝶形 阀1依照其节流阀位置控制废气的EGR流速。蝶形阀1具有外圆周边缘,该 外圆周边缘界定了密封环槽(环形槽),密封环3装配到该密封环槽内。 外壳4在其中可旋转地容纳蝶形阀1。外壳4在其中界定了EGR通道(流体 通道)6。在本实施例中,EGR阀操作EGR通道(流体通道)6的连通面积 来控制将与吸入空气混合的EGR气体的量(EGR量)。EGR量对应于EGR气 体相对于吸入空气量的比率(EGR率)。
通常,当发动机600停止时蝶形阀1处于完全关闭状态(O)。或者, 在其中发动机600工作的情形中,可以执行完全关闭控制来操纵蝶形阀1 至完全关闭位置(O)。当蝶形阀1处于完全关闭位置(O)中时,或者当 执行完全关闭控制时,密封环3通过利用装配到蝶形阀1的密封环槽中的 密封环3的张力,气密地密封蝶形阀1和外壳4之间的间隙。密封环3的张 力沿垂直于EGR阀中的密封环3的轴线的密封环3的径向(沿径向膨胀方 向)起作用。外壳4具有充当圆柱形部分的管口5。管口5容纳蝶形阀1, 这样蝶形阀1就能够连通和堵塞管口5中的EGR通道。
EGR装置包括节流阀控制装置。节流阀控制装置由螺旋弹簧(偏压单 元)7、阀驱动器设备(阀驱动元件)、发动机控制单元(ECU)500等构 成。螺旋弹簧7朝完全关闭位置(O)偏压蝶形阀1。阀驱动器设备(阀驱 动元件)包括电动机9,电动机9作为功率源来沿关闭旋转方向(CL)或 打开旋转方向(OP)操纵蝶形阀1。ECU 500控制供给阀驱动器设备特别 是电动机9的电,从而控制蝶形阀1的节流阀位置。ECU 500充当电机控制 单元。
在此,在此实例中,参见图5,蝶形阀1的完全关闭旋转方向(CL) 是沿图5中的顺时针方向,如箭头CL所示。蝶形阀1的完全开启旋转方向 (OP)是沿图5中的逆时针方向,如箭头OP所示。
在本实施例中,EGR阀布置成在EGR装置的EGR管的中部。或者,EGR 阀可以布置在其中EGR管从排气管分支的支路部分内。或者,EGR阀可以 布置在其中EGR管与进气管连接的合并部分中。
在本实施例中,外壳4具有与齿轮外壳14整体形成的外壁表面。齿轮 外壳14容纳彼此基本上平行的电机轴11、中间轴12和阀轴13。电机轴11 用作电动机9的输出轴。中间轴12轴向延伸以用作中间减速齿轮。阀轴13 用作蝶形阀1的输入轴
蝶形阀1由抗热材料例如不锈形成以为基本上的盘形。外壳4的EGR 通道6可旋转地容纳蝶形阀1。蝶形阀1是具有阀轴13充当其旋转轴的旋转 蝶型阀。蝶形阀1相对于外壳4旋转以连通和堵塞EGR通道6。蝶形阀1固定 至阀轴13的轴向顶端,在该情形下蝶形阀1相对于阀轴13的轴线倾斜预定 度,这样蝶形阀1在这种结构中就构成倾斜板。阀轴13被施加了电动机 9的驱动力(驱动力),这样阀轴13就会旋转。
当发动机600操作时,蝶形阀1就依照从ECU 500传递的控制信号旋 转。如图3所示,蝶形阀1在由第一和第二止动器限定的预定节流阀控制 范围内旋转。ECU 500在节流阀控制范围内操作蝶形阀1的节流阀位置从 而控制EGR通道6的开口面积,而EGR通道6的开口面积界定了EGR气体的连 通面积。因此,ECU 500控制EGR量,且EGR气体以该EGR量与通过进气通 道流入的吸入空气混合。
蝶形阀1具有径向外部分,该径向外部分具有的外径小于装配到外壳 4上的管口5的内径。蝶形阀1的该径向外部分具有外圆周边缘15,该外圆 周边缘15设置有基本上为环形的密封环槽。密封环槽在蝶形阀1的外圆周 边缘中沿圆周地延伸。在蝶形阀1的整个外圆周边缘15中限定了密封环 槽。密封环3装配到密封环槽中。
密封环3基本上为C形。密封环3具有圆周端面,圆周端面在其中界定 了切口,该切口用于吸收由于外壳4和密封环3的热膨胀系数之差而导致 的密封环3的膨胀和收缩。在其中蝶形阀1关闭或在完全关闭控制过程中 的情形中,密封环3的外圆周表面会在完全关闭位置(O)附近在预定旋 转角度范围内在管口5的内圆周边缘上滑动。管口5的内圆周边缘界定了 外壳4中的流体通道。密封环3的外圆周表面充当密封环滑动表面16。密 封环3的滑动表面16具有一对相对于其轴向方向的边缘部分。密封环3的 滑动表面16的边缘部分可以倒角以为锥形或为R形,这样蝶形阀1就很容 易相对于管口5滑动。
密封环3具有内圆周边缘,该内圆周边缘界定了径向内端,该径向内 端装配到蝶形阀1的密封环槽中,这样密封环3就可以相对于蝶形阀1轴向 和沿圆周方向活动。密封环3具有外圆周边缘,该外圆周边缘界定了沿径 向向外伸出超过蝶形阀1的外圆周边缘15的径向外端。具体地说,密封环 3装配到密封环槽中,这样在其中密封环3的径向外端从蝶形阀1的外圆周 边缘15伸出的情形中,密封环3的径向内端就会相对于密封环槽沿径向、 轴向和圆周方向移动。
在本实施例中,外壳4由合金压铸形成为预定的形状。蝶形阀1 在外壳4的EGR通道6中从完全关闭位置(O)旋转到完全开启位置(C)。 外壳4使用固件例如螺栓固定到EGR管、进气管或排气管上。外壳4具有 轴承部分20,轴承部分20经由例如由衬套17、油封18和球轴承19构成的 轴承构件滑动地支撑阀轴13。
轴承部分20在其中具有轴孔21。轴孔21沿着阀轴13的轴线延伸。轴 孔21在管口5一侧上具有连通孔22。异物例如未燃烧的燃料和颗粒例如包 含在废气中的可以侵入轴孔21中。甚至在该情形中,异物可以利用例 如进气管中的负压穿过连通孔22从轴孔21中移动到EGR通道中,其中EGR 通道位于蝶形阀1中相对于EGR气流的下游的EGR管中。外壳4具有装配到 管口5上的基本上为环形的管口配合部分23。外壳4具有围绕蝶形阀1的完 全关闭位置(O)的冷却循环通道24、轴承部分20和/或管口配合部分 23。外壳4与冷却水管25相连,发动机冷却水通过冷却水管25供给到冷却 水循环通道24中。外壳4具有位于传感器盖8和齿轮外壳14之间用于容纳 电动机9和减速齿轮的齿轮容纳室(电机容纳室)26。
管口5是EGR管的一部分。管口5充当可旋转地容纳蝶形阀1的圆柱形 构件。管口5由抗热材料例如不锈钢形成为圆柱形。管口5例如通过压配 合装配到外壳4的管口配合部分23的内圆周边缘上。管口5在其中界定了 EGR通道6。管口5的内圆周边缘特别是在蝶形阀1的完全关闭位置(O)附 近的内圆周界定了密封环座面27。当蝶形阀1操作至完全关闭位置(O) 中时,管口5的座面27能够使用密封环3的滑动表面16紧密地密封。管口5 具有轴通孔29,阀轴13穿过该轴通孔29延伸。
螺旋弹簧7包括复位弹簧31,复位弹簧31用于经由减速齿轮的末端齿 轮(第三齿轮)朝完全关闭位置(O)向蝶形阀1施加偏压力(弹簧力), 其中减速齿轮由第一至第三齿轮构成。第三齿轮布置在蝶形阀1附近。螺 旋弹簧7还包括默认弹簧32,默认弹簧32用于经由第三齿轮向蝶形阀1施 加偏压力(弹簧力),这样蝶形阀1就与EGR通道连通。齿轮外壳14的外 壁界定了基本上为环形的第一凹槽33。第三齿轮具有界定了基本上为环 形的第二凹槽34的环形部分。螺旋弹簧7布置在第一凹槽33和第二凹槽34 之间。复位弹簧31在图1B中的左侧上具有一个沿返回方向缠绕的端部。 默认弹簧32在图1B中的右侧上具有一个沿默认方向缠绕的端部,默认方 向不同于返回方向。螺旋弹簧7通过将位于图1B中右侧的复位弹簧31的另 一端与位于图1B中左侧的默认弹簧32的另一端结合形成一个弹簧构件而 构成。
复位弹簧31的另一端与默认弹簧32的另一端经由连接部连接,该连 接部设置了U形钩部36。当发动机600停止或终止向电动机9的供电时,U 形钩部36由完全关闭止动器35支撑,且该完全关闭止动器35拧紧到外壳4 中。完全关闭止动器35充当最大完全关闭极限调节螺钉。U形钩部36通过 将复位弹簧31和默认弹簧32之间的连接部弯曲为基本上U形而形成。复位 弹簧31的另一端钩到外壳4的第一凹槽33中从而将蝶形阀1沿关闭旋转方 向(CL)从完全开启位置(C)朝蝶形阀1的完全关闭位置(O)偏压。复 位弹簧31充当第一弹簧。默认弹簧32的另一端钩到第三齿轮的第二凹槽 34中从而将蝶形阀1沿打开旋转方向(OP)从完全关闭位置(O)朝蝶形 阀1的完全开启位置(C)偏压。默认弹簧32充当第二弹簧。
在本实施例中,阀驱动器设备是电驱动器(电机驱动器),该电驱 动器由电动机9、传动设备等构成以启动EGR阀的蝶形阀1从而连通和堵塞 EGR通道。电动机9被供电以生成驱动力从而旋转其电机轴11。传动设备 向阀轴13传递电动机9的电机轴11的旋转。在本实施例中,传动设备由例 如减速齿轮构成。
电动机9固定到齿轮外壳14上,而齿轮外壳14集成到外壳4的外壁上。 电动机9可以是直流电机例如无电刷电机或具有电刷的电机。电动机9可 以是交流电机例如三相交流电机。
减速齿轮构成传动设备,且减速齿轮包括第一至第三齿轮41、42、 43来通过执行两级齿轮减速将电机轴11的转速控制在预定齿轮比处。减 速齿轮经由阀轴13向蝶形阀1传递电动机9的驱动力。第一至第三齿轮41、 42、43在齿轮外壳14内旋转。
作为减速齿轮的一个部件的第一齿轮41是固定到电机轴11的外圆周 边缘的电机齿轮(第一转子构件)。第一齿轮41布置在界定了动力传输 路径的减速齿轮的电动机9的附近。第一齿轮41由金属或树脂形成为大体 上的圆柱形。第一齿轮41具有围绕电机轴11的外圆周边缘的圆柱形部分。 第一齿轮41的圆柱形部分通过挤压插入到电机轴11的外圆周边缘中进行 固定。第一齿轮41的圆柱形部分具有整个地界定了与第二齿轮42啮合的 齿44的外圆周边缘。
作为减速齿轮的一个部件的第二齿轮42是与第一齿轮41的外圆周边 缘中设置的齿44啮合的中间齿轮(第二转子构件)。第二齿轮42布置在 界定了动力传输路径的减速齿轮的第一齿轮41和第三齿轮43之间。第二 齿轮42由金属或树脂形成为大体上的圆柱形。第二齿轮42具有围绕中间 轴12的外圆周边缘的圆柱形部分,该圆柱形部分平行于电动机9的电机轴 11和阀轴13。
第二齿轮42的圆柱形部分与中间轴12的外圆周边缘啮合,这样圆柱 形部分就相对于中间轴12旋转。第二齿轮42的圆柱形部分包括构成第二 齿轮42的径向最外部分的环形部分和外径小于环形部分的小直径圆柱形 部分。第二齿轮42的环形部分具有整个地界定了与第一齿轮41的齿44啮 合的齿(大直径齿轮)45的外圆周边缘。第二齿轮42的环形部分具有整 个地界定了与第三齿轮43的齿啮合的齿(小直径齿轮)46的外圆周边缘。
作为减速齿轮的一个部件的第三齿轮43是与第二齿轮42的外圆周边 缘中设置的小直径齿轮46啮合的阀齿轮(第三转子构件)。第三齿轮43 布置在界定了动力传输路径的减速齿轮的蝶形阀1的附近。第三齿轮43由 树脂形成为大体上的圆柱形。第三齿轮43具有围绕阀轴13的外圆周边缘 的圆柱形部分。
第三齿轮43的圆柱形部分具有使用阀齿轮板47插入成型的内圆周边 缘。第三齿轮43的圆柱形部分包括构成第三齿轮43的径向最外部分的环 形部分。第三齿轮43的环形部分具有外圆周边缘,该外圆周边缘部分地 界定了与第二齿轮42的圆柱形部分的外圆周边缘中的小直径齿轮46啮合 的齿49。齿49形成在第三齿轮43的环形部分的外圆周边缘中,且基本上 为拱形或部分地为环形。
第三齿轮43设置有未示出的用于钩到螺旋弹簧7上的开启杆。第三齿 轮43的开启杆具有钩部和止动器,其中该钩部钩在默认弹簧32的一端上, 并且止动器用于钩在螺旋弹簧7的U形钩部36上。
第三齿轮43的外圆周边缘具有完全关闭止动器部分51。齿轮外壳14 一体地设置有形的完全关闭止动器(第一止动器)53。完全关闭止动 件54通过螺纹拧紧到完全关闭止动器53上。当蝶形阀1沿关闭旋转方向 (CL)旋转超过完全关闭位置(O)时,第三齿轮43的完全关闭止动器部 分51通过机械方式钩到完全关闭止动件54上。完全关闭止动件54充当最 大完全关闭极限调节螺钉。完全关闭止动器53和完全关闭止动件54用作 界定蝶形阀1、阀轴13和第三齿轮43相对于关闭旋转方向(CL)的旋转范 围的第一调节构件。在这种结构中,当第三齿轮43的完全关闭止动器部 分51与完全关闭止动器53或完全关闭止动件54接触时,会限制活动构件 例如蝶形阀1沿关闭旋转方向(CL)进一步旋转超过完全关闭止动器53或 完全关闭止动件54。
完全关闭止动器53或完全关闭止动件54界定了最大完全关闭极限 (机械完全关闭位置)。
在本实施例中,完全关闭控制点(A)可以设置在完全关闭位置(O, θ=0°)处。
当完全关闭控制点(A)设置在完全关闭位置(O,θ=0°)处时,蝶 形阀1的最大完全关闭极限略微相对于完全关闭控制点(A,θ=0°)设置 在关闭旋转方向(CL)一侧上,这样最大完全关闭极限就被限定为例如 θ=-17°。
完全关闭止动器53或完全关闭止动件54中的任一个均可以设置到齿 轮外壳14上。完全关闭止动器53和完全关闭止动件54均可以不设置到齿 轮外壳14上。
第三齿轮43的外圆周边缘具有未示出的完全开启止动器部分。齿轮 外壳14一体地设置有块形的未示出的完全开启止动器(第二止动器)。 未示出的完全开启止动件通过螺纹拧紧到完全开启止动器上。当蝶形阀1 沿打开旋转方向(OP)旋转超过完全开启位置(O)时,第三齿轮43的完 全开启止动器部分通过机械方式钩到完全开启止动件上。完全开启止动 件充当最大完全开启极限调节螺钉。完全开启止动器和完全开启止动件 用作界定蝶形阀1、阀轴13和第三齿轮43相对于打开旋转方向(OP)的旋 转范围的第二调节构件。在这种结构中,当第三齿轮43的完全开启止动 器部分与完全开启止动器或完全开启止动件接触时,就会限制活动构件 例如蝶形阀1沿闭打开旋转方向(OP)进一步旋转超过完全开启止动器或 完全开启止动件。
在本实施例中,完全开启止动器或完全开启止动件中的任一个可以 限定蝶形阀1的最大完全开启极限(机械完全开启位置)。最大完全开启 极限相对于完全关闭控制点(A,θ=0°)设置在打开旋转方向(OP)一 侧上,这样最大完全开启极限就被限定为0=+60°至90°,优选地,最大 完全开启极限被限定为θ=+70°,例如。完全开启止动器或完全开启止 动件中的任一个均可以设置到齿轮外壳14上。完全开启止动器和完全开 启止动件均可以不设置到齿轮外壳14上。
电机轴11在齿轮外壳14内旋转。电机轴11基本上笔直地轴向延伸。 中间轴12具有一个挤压插入在齿轮外壳14中设置的装配凹槽中的轴端。 中间轴12基本上笔直地轴向延伸。阀轴13由抗热材料例如不锈钢形成。 阀轴13可旋转地容纳在向外壳4的轴承部分20设置的轴孔21中。阀轴13是 基本上为柱形的金属构件,其横截面基本上为圆形。阀轴13从一个端部 笔直地轴向延伸至另一个端部。
阀轴13的一个轴端穿过外壳4的轴孔21和管口5的轴通孔29伸入到 EGR通道6中,这样一个轴端就会暴露在EGR通道6的内部。阀轴13在蝶形 阀1一侧上的一个轴端设置有阀连接部(阀装配部分),该阀连接部例如 通过焊接固定到蝶形阀1上。阀轴13在蝶形阀1的相对侧上的另一个轴端 整体地形成有压接部分,插入形成在第三齿轮43中的阀齿轮板47在该压 接部分上压接和固定。
阀驱动器特别是电动机9会使用ECU 500供给的电进行控制。ECU 500 具有微型计算机,该微型计算机包括CPU、存储单元、输入电路、输出电 路等。CPU执行控制处理和算术处理。存储单元是存储器,例如存储控制 程序和控制逻辑的ROM和RAM。
当未示出的点火开关打开(IG ON)时,ECU 500执行给电动机9的供 电的反馈控制。具体地说,ECU 500执行存储在微型计算机的存储器中的 控制程序和/或控制逻辑,从而控制供给电动机9的电来操作从电动机9生 成的驱动力。因此,ECU 500控制使用EGR传感器50检测的节流阀位置(实 际位置)以基本上与控制设定点(控制目标)相符,该控制设定点是基 于发动机600的运行状况预先设定的。EGR传感器50充当节流阀位置传感 器。
当点火开关关闭(IG OFF)时,就会强迫结束由ECU 500依照控制程 序和/或控制逻辑执行的控制。各个传感器例如曲柄角度传感器、加速位置传感器、气流计和冷却水温度传感器可以输出检测信号。各个传感 器的每个检测信号都会使用A/D转换器而受到A/D转换,这样每个经A/D转 换的信号就会输入微型计算机。ECU 500测量均由曲柄角度传感器输出的 相邻脉冲信号之间的间隔,从而检测发动机600的转速。ECU 500充当转 速检测单元。
微型计算机与EGR传感器50相连。EGR传感器50将蝶形阀1的节流阀位 置转换为与流入进气管中的EGR气体的量相对应的电信号,其中EGR气体 与流经进气管的吸入空气混合。EGR传感器50向ECU 500输出电信号。EGR 传感器50是用于检测蝶形阀1的旋转角的非接触旋转角检测设备。EGR传 感器50由未示出的永久磁、磁轭55、霍尔IC 56等构成。永久磁铁由固 定到第三齿轮43的内圆周边缘的磁铁件构成。磁轭55被永久磁铁磁化。 霍尔IC 56布置在传感器盖一侧上。霍尔IC 56输出与同霍尔IC交链的磁 通相对应的电压信号。霍尔元件或磁阻元件可以被提供为非接触磁检测 元件来代替霍尔IC。
在本实施例中,EGR装置具有装配到蝶形阀1的密封环槽上的基本上 为C形的密封环3。密封环3能够通过利用作用来径向膨胀密封环3的径向 张力向管口5的座面27施加密封力。
EGR装置的该EGR阀具有在完全关闭位置(O)附近EGR泄漏死区(α), 在死区中不会很大地提高EGR气体的泄漏。在EGR泄漏死区(α)中,EGR 气体的泄漏由于径向膨胀密封环3的张力导致的膨胀而不会很大地提高。 EGR泄漏死区(α)具有围绕完全关闭位置(O)的±2.5至±5.5°或±3.0 至±5.0°或±3.5°的范围。具体地说,密封环3被施加了其张力以沿径向 向外膨胀,这样密封环3就保持与管口5的座面紧密地接触,即使是在蝶 形阀1的位置从完全关闭位置(O)略微向外时。在其中密封环3能够由其 张力而沿径向向外膨胀的张力极限范围内,密封环3保持沿径向向外膨 胀。
在终止向电动机9供电时,通过施加螺旋弹簧7的偏压力而使蝶形阀1 处于特定的节流阀位置。在本实施例中,当终止供电时,ECU 500检测特 定节流阀位置,并且将在其微型计算机的存储器中将该特定节流阀位置 存储为完全关闭控制点(A,θ=0°)。例如,控制中的完全关闭控制点 (A)对应于完全关闭位置(O),其中蝶形阀1完全堵塞EGR通道6。当蝶 形阀1处于完全关闭控制点(A)中时,蝶形阀1的外圆周边缘15和管口5 的座面27在它们之间界定了最小间隙,这样通过间隙的EGR量(EGR气体 泄漏量)就变为最小。因此,在该完全关闭控制点(A)中,流经EGR通 道6的EGR气体量就会变得最小。
在本实施例中,当终止向电动机9供电时,复位弹簧31的偏压力和默 认弹簧32的偏压力在中立位置处平衡,该中立位置对应于由复位弹簧31 和默认弹簧32偏压的蝶形阀1的完全关闭位置(O)。
ECU 500在存储器中存储蝶形阀1的完全开启位置(C)。当蝶形阀1 处于完全开启位置(C)中时,蝶形阀1的外圆周边缘15和管口5的座面27 在它们之间限定了最大间隙,这样通过间隙的EGR量(EGR气体泄漏量) 就变为最大。因此,在该完全开启位置(C)中,流经EGR通道6的EGR气 体量就会变得最大。
当EGR泄漏死区(a)在相对于完全关闭位置(O,θ=0°)的关闭侧 上具有死区最小位置(DBMIN关闭侧最大位置),例如θ=-2.5至-5.5°, 或θ=-3.0至-5.0°,或θ=-3.5°。ECU 500在存储器中存储死区最小 位置(DBMIN)。死区最小位置(DBMIN)是第一中间位置,蝶形阀1从完 全关闭控制点(A)略微向关闭侧即沿关闭旋转方向(CL)移动至该位置。 在本实施例中,在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制中,ECU 500 采用死区最小位置(DBMIN,第一中间位置)作为控制目标。
当EGR泄漏死区(a)在相对于完全关闭位置(O,θ=0°)的开启侧 上具有死区最大位置(DBMAX,开启侧最大位置),例如θ=+2.5至+5.5°, 或θ=+3.0至+5.0°,或θ=+3.5°。ECU 500在存储器中存储死区最大 位置(DBMAX)。死区最大位置(DBMAX)是第二中间位置,蝶形阀1从完 全关闭控制点(A)略微向开启侧即沿打开旋转方向(OP)移动至该位置。
当ECU 500将蝶形阀1从死区最大位置(DBMAX)向开启侧操作时,即, 当ECU 500在死区最大位置(DBMAX)和完全开启位置(C)之间操作蝶形 阀1时,控制目标相对于实际节流阀位置设置在开启侧上。在该情形中, 当发动机600的运行状况改变时,ECU 500可以执行蝶形阀1的完全关闭控 制。
参见图4,在发动机工作过程中,当ECU 500执行蝶形阀1的完全关闭 控制时,并且ECU 500首先将控制目标设置在死区最小位置(DBMIN)处。 即,ECU 500将在执行完全关闭控制之前执行的控制目标转变为蝶形阀1 被操作到的死区最小位置(DBMIN)。
在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制的初始状态下,ECU 500执行加速控制从而朝死区最小位置(DBMIN)逐渐加速蝶形阀1的操作 速度。在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制的中间状态中,ECU 500执行恒定控制从而以基本上稳定的操作速度操作蝶形阀1。就在使用 EGR传感器50检测的节流阀位置变为完全关闭控制点(A)之后,ECU 500 执行减速控制从而朝死区最小位置(DBMIN)使蝶形阀1的操作速度逐渐 减速。ECU 500通过操纵电动机9的驱动转矩即向电动机9的供电来执行这 些控制。
接下来将参照图1A至图5描述EGR装置的操作。
当点火开关转换为打开(IG ON)时,ECU 500执行对电动机9供给的 电的反馈控制从而操作电动机9的驱动力,这排除发动机600的冷起动。 在该情形中,ECU 500控制电动机9的驱动力即向电动机9的供电,这样使 用EGR传感器50检测的实际节流阀位置就与依照发动机600的运行状况设 置的目标节流阀位置一致。
电动机9被供电,这样电动机9的电机轴11就会旋转。电机轴11旋转, 这样第一齿轮41就会围绕电机轴11旋转。由电动机9生成的转矩就会从第 一齿轮41传递到第二齿轮42的大直径齿轮45。当第二齿轮42旋转时,小 直径齿轮46会围绕中间轴12的轴线旋转,这样与小直径齿轮46啮合的第 三齿轮43就会围绕阀轴13的轴线旋转。当第三齿轮43旋转时,阀轴13会 旋转预定的角度,这样蝶形阀1就会在EGR阀中沿打开旋转方向(OP)从 完全关闭控制点(A)旋转。
螺旋弹簧7的U形钩部36沿打开旋转方向(OP)从完全关闭止动器35 提升。在该情形下,复位弹簧31的偏压力就作用在第三齿轮43上,并且 默认弹簧32的偏压力不会相对于蝶形阀1沿打开旋转方向(OP)的旋转而 作用在第三齿轮43上。电动机9生成转矩以逆着复位弹簧31的偏压力而使 蝶形阀1朝对应于控制目标的节流阀位置旋转。
发动机600的气缸的燃烧室610排出废气例如高温EGR气体。在流经包 括外壳4中的EGR通道6的EGR管之后,废气从在排气管内限定的排气通道 部分地再循环到进气管中限定的进气通道内。
当蝶形阀1沿打开旋转方向(OP)旋转以连通EGR通道时,ECU 500 在下面的情形中的至少一个中将控制目标设置在死区最小位置(DBMIN) 处:
车辆的运行状况改变;
发动机600的运行状况瞬时改变时;和
驾驶员踩下制动器踏板时。
发动机600的运行状况会在例如下面的情形中的至少一种中瞬时地 变化:
驾驶员踩下加速器踏板以处于完全节气位置时;
当向发动机600施加高负荷时涡轮增压器对进入发动机600的吸入空 气增压时;和
加速器踏板被踩下以使车辆从稳定运行状况加速时。
即,ECU 500将蝶形阀1的控制目标从当前实际节流阀位置转换为死 区最小位置(DBMIN)。
当ECU 500执行蝶形阀1的完全关闭控制时,电动机9生成驱动力来操 作将位于完全关闭位置(O)中的蝶形阀1。参见图4,在发动机工作过程 中的这种完全关闭控制中,ECU 500在使用EGR传感器50检测的节流阀位 置就要变成死区最小位置(DBMIN)之前执行减速控制。在这种减速控制 中,ECU 500朝作为控制目标的死区最小位置(DBMIN)使蝶形阀1的操作 速度逐渐减速。在使用EGR传感器50检测的节流阀位置变为死区最小位置 (DBMIN)时,ECU 500将电动机9的驱动力设置为基本上为零。在这种操 作中,在开始蝶形阀1的减速控制之后,ECU 500逐渐减小向电动机9供给 的电。因此,ECU 500最后将向电动机9供给的电设置为基本上为零。
螺旋弹簧7的默认弹簧32经由第三齿轮43偏压蝶形阀1,这样就会沿 打开旋转方向(OP)偏压蝶形阀1。因此,蝶形阀1的节流阀位置返回到 中立位置,该中立位置对应于完全关闭控制点(A,θ=0°),在该完全 关闭控制点处,复位弹簧31的偏压力和默认弹簧32的偏压力彼此相平衡。 当蝶形阀1的节流阀位置处于完全关闭控制点(A)中时,设置成蝶形阀1 的外圆周边缘的封环3的滑动表面16就会通过密封环3的径向膨胀张力而 抵靠在管口5的座面27上。因此,密封环3的滑动表面16会与管口5的座面 27紧密地接触。
在该情形下,蝶形阀1的外圆周边缘15与管口5的座面27之间的间隙 就被密封。当蝶形阀1保持在完全关闭控制点(A)处即当蝶形阀1处于完 全关闭位置(O)中时,就可以稳定地限制EGR气体的泄漏,这样EGR气体 就不会与吸入空气混合。
就在使用EGR传感器50检测的节流阀位置变为死区最小位置(DBMIN) 之后,可以继续向电动机9供电以将蝶形阀1的节流阀位置保持在死区最 小位置(DBMIN)处。
如上所述,用于EGR装置的节流阀控制装置包括ECU 500,该ECU 500 在控制目标从当前实际节流阀位置依照发动机600的运行状况改变为死 区最小位置(DBMIN)时执行完全关闭控制。在完全关闭控制中,ECU 500 通过利用使用电动机9生成的转矩将蝶形阀1操作至完全关闭位置(O)。 在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制中,ECU 500执行减速控制 从而就在节流阀位置变成死区最小位置(DBMIN)之前使蝶形阀1的操作 速度朝死区最小位置(DBMIN)逐渐减速。
即,ECU 500执行减速控制从而就在使用EGR传感器50检测的节流阀 位置变成完全关闭控制点(A,θ=0°)之后使蝶形阀1的操作速度朝死区 最小位置(DBMIN)逐渐减速。
在该操作中,可以延迟ECU 500在蝶形阀1的操作速度中执行减速控 制的减速时间点。因此,可以降低发动机工作中开始蝶形阀1的完全关闭 控制与节流阀位置变成完全关闭控制点(A,θ=0°)的时间点之间的时 间周期。
因此,可以提高发动机工作中蝶形阀1的完全关闭控制的响应。
在本实施例中,蝶形阀1在完全关闭控制中的控制目标并未设置在完 全关闭控制点(A)处。蝶形阀1在完全关闭控制中的控制目标设置在死 区最小位置(DBMIN)处,该死区最小位置(DBMIN)相对于关闭旋转方 向(CL)略微偏离完全关闭控制要点(A)。在这种配置中,蝶形阀1的 节流阀位置在完全关闭控制中由会经过完全关闭控制点(A)。考虑到该 操作,在本实施例中,将作为蝶形阀1的控制目标的死区最小位置(DBMIN) 设置在EGR泄漏死区(α)内。
在该配置中,在发动机工作中蝶形阀1的完全关闭控制过程中,蝶形 阀1的节流阀位置会沿关闭旋转方向(CL)经过完全关闭控制点(A,θ =0°)。甚至在该情形下,蝶形阀1的外圆周边缘与管口5的座面27之间的 间隙可以由密封环3的径向膨胀张力稳定地密封。
因此,在发动机工作的完全关闭控制中可以减少EGR气体的泄漏。
(第二实施例)
在本实施例中,如图6所示,在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关 闭控制中,ECU 500首先将蝶形阀1的控制目标设置在死区最小位置 (DBMIN)处。随后,在其中ECU 500检测到使用EGR传感器50检测的节流 阀位置相对于关闭旋转方向(CL)经过完全关闭控制点(A,θ=0°)时, ECU 500将蝶形阀1的控制目标改变至完全关闭控制点(A)处。
在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制的初始状态下,ECU 500执行加速控制从而朝死区最小位置(DBMIN)使蝶形阀1的操作速度逐 渐加速。在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制的中间状态中,ECU 500执行恒定控制从而以基本上稳定的操作速度操作蝶形阀1。就在使用 EGR传感器50检测的节流阀位置变为完全关闭控制点(A)之后,ECU 500 执行减速控制从而朝死区最小位置(DBMIN)使蝶形阀1的操作速度逐渐 减速。
在该操作中,类似于第一实施例,可以延迟ECU 500在蝶形阀1的操 作速度中执行减速控制的减速时间点。因此,可以提高蝶形阀1在完全关 闭控制中的响应。
在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置相对于关闭旋转方向 (CL)经过完全关闭控制点(A,θ=0°)时,ECU 500将蝶形阀1的控制 目标更新即改变至完全关闭控制点(A)处。在该操作中,在其中节流阀 位置相对于关闭旋转方向(CL)变得小于完全关闭控制点(A,θ=0°) 的时间点处,ECU 500将蝶形阀1的移动方向从关闭旋转方向(CL)改变 为打开旋转方向(OP)。之后,ECU 500开始减速控制从而朝完全关闭控 制点(A)使蝶形阀1的操作速度逐渐减速。因此,通过电动机9的驱动力, 蝶形阀1的节流阀位置可以返回到完全关闭控制点(A,θ=0°)。
在该操作中,蝶形阀1的节流阀位置变得等于完全关闭控制点(A), 并且随后变得小于完全关闭控制点(A),之后节流阀位置返回到完全关 闭控制点(A)。因此,在其中ECU 500通过在发动机工作过程中使蝶形 阀1返回完全关闭控制点(A)而完成完全关闭控制的时间点处,蝶形阀1 就保持在完全关闭控制点(A)处。
在该操作中,可以在蝶形阀1的下一个打开操作中通过电动机9的驱 动力提高蝶形阀1的响应。
(第三实施例)
在本实施例中,如图7所示,在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关 闭控制中,ECU 500首先将蝶形阀1的控制目标设置在死区最小位置 (DBMIN)处。随后,在其中ECU 500检测到使用EGR传感器50检测的节流 阀位置相对于关闭旋转方向(CL)经过完全关闭控制点(A,θ=0°)时, ECU 500将蝶形阀1的控制目标改变至死区最大位置(DBMAX)处。
在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制的初始状态下,ECU 500执行加速控制从而朝死区最小位置(DBMIN)使蝶形阀1的操作速度逐 渐加速。在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制的中间状态中,ECU 500执行恒定控制从而以基本上稳定的操作速度操作蝶形阀1。就在使用 EGR传感器50检测的节流阀位置变为完全关闭控制点(A)之后,ECU 500 执行减速控制从而朝死区最小位置(DBMIN)使蝶形阀1的操作速度逐渐 减速。
在该操作中,类似于第一和第二实施例,可以延迟ECU 500在蝶形阀 1的操作速度中执行减速控制的减速时间点。因此,可以提高蝶形阀1在 完全关闭控制中的响应。
在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置相对于关闭旋转方向 (CL)经过完全关闭控制点(A,θ=0°)时,ECU 500将蝶形阀1的控制 目标更新即改变至死区最大位置(DBMAX)处。在该操作中,ECU 500将 蝶形阀1的移动方向从关闭旋转方向(CL)改变为打开旋转方向(OP)。 之后,ECU 500开始减速控制从而朝死区最大位置(DBMAX)使蝶形阀1的 操作速度逐渐减速。因此,蝶形阀1的节流阀位置通过电动机9的驱动力 而返回到死区最大位置(DBMAX)。
在该操作中,蝶形阀1的节流阀位置变得等于完全关闭控制点(A), 并且变得小于完全关闭控制点(A),之后节流阀位置返回到死区最大位 置(DBMAX)。因此,在其中ECU 500在发动机工作过程中使蝶形阀1返回 死区最大位置(DBMAX)之后而完成完全关闭控制的时间点处,蝶形阀1 就保持在死区最大位置(DBMAX)处。
在该操作中,可以在蝶形阀1的下一个打开操作中通过电动机9的驱 动力提高蝶形阀1的响应。
死区最大位置(DBMAX)设置在EGR泄漏死区(α)内。因此,即使 是在其中蝶形阀1在经过完全关闭控制点(A)之后返回死区最大位置 (DBMAX)的情形中,也可以限制EGR气体的泄漏。
(第四实施例)
在本实施例中,如图8所示,在发动机600的操作过程中,ECU 500 首先将蝶形阀1的控制目标设置在相对于关闭旋转方向(CL)超过死区最 小位置(DBMIN)的预定位置处。随后,在其中ECU 500检测到使用EGR传 感器50检测的节流阀位置相对于关闭旋转方向(CL)经过完全关闭控制 点(A,θ=0°)时,ECU 500将蝶形阀1的控制目标改变至完全关闭控制 点(A)处。
相对于关闭旋转方向(CL)超过死区最小位置(DBMIN)的预定位置 是其中EGR气体的泄漏量例如鉴于排放法规基本上可以被忽略的预定目 标位置(θ=-α’)。预定目标位置(θ=-α’)相对于完全关闭控制 点(A)偏离超过死区最小位置(DBMIN)。
在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制的初始状态下,ECU 500执行加速控制从而朝预定目标位置(θ=-α’)使蝶形阀1的操作速 度逐渐加速。在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制的中间状态 中,ECU 500执行恒定控制从而以基本上稳定的操作速度操作蝶形阀1。 就在使用EGR传感器50检测的节流阀位置变为完全关闭控制点(A)之后, ECU 500执行减速控制从而朝预定目标位置(θ=-α’)使蝶形阀1的操 作速度逐渐减速。
在该操作中,类似于第一、第二和第三实施例,可以进一步延迟ECU 500在蝶形阀1的操作速度中执行减速控制的减速时间点。因此,可以进 一步提高蝶形阀1在完全关闭控制中的响应。
在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置相对于关闭旋转方向 (CL)经过完全关闭控制点(A,θ=0°)时,ECU 500将蝶形阀1的控制 目标更新即改变至完全关闭控制点(A)处。在该操作中,ECU 500将蝶 形阀1的移动方向从关闭旋转方向(CL)改变为打开旋转方向(OP)。之 后,ECU 500开始减速控制从而朝完全关闭控制点(A)使蝶形阀1的操作 速度逐渐减速。因此,通过电动机9的驱动力,蝶形阀1的节流阀位置可 以返回到完全关闭控制点(A,θ=0°)。
在该操作中,蝶形阀1的节流阀位置变得等于完全关闭控制点(A), 并且经过完全关闭控制点(A),之后节流阀位置返回到完全关闭控制点 (A)。因此,在其中ECU 500在发动机工作过程中使蝶形阀1返回完全关 闭控制点(A)之后而完成完全关闭控制的时间点处,蝶形阀1就保持在 完全关闭控制点(A)处。
在该操作中,可以在蝶形阀1的下一个打开操作中通过电动机9的驱 动力提高蝶形阀1的响应。
(第五实施例)
在本实施例中,如图9所示,在发动机600的操作过程中,ECU 500 首先将蝶形阀1的控制目标设置在相对于关闭旋转方向(CL)超过完全关 闭控制点(A,θ=0°)的预定位置处。随后,在其中ECU 500检测到使用 EGR传感器50检测的节流阀位置相对于关闭旋转方向(CL)经过完全关闭 控制点(A,θ=0°)时,ECU 500将蝶形阀1的控制目标改变至死区最大 位置(DBMAX)处。
相对于关闭旋转方向(CL)超过死区最小位置(DBMIN)的预定位置 是其中EGR气体的泄漏量例如鉴于排放法规基本上可以被忽略的预定目 标位置(θ=-α’)。预定目标位置(θ=-α’)相对于完全关闭控制 点(A)偏离超过死区最小位置(DBMIN)。
在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制的初始状态下,ECU 500执行加速控制从而朝预定目标位置(θ=-α’)使蝶形阀1的操作速 度逐渐加速。在发动机工作过程中蝶形阀1的完全关闭控制的中间状态 中,ECU 500执行恒定控制从而以基本上稳定的操作速度操作蝶形阀1。 就在使用EGR传感器50检测的节流阀位置变为完全关闭控制点(A)之后, ECU 500执行减速控制从而朝预定目标位置(θ=-α’)使蝶形阀1的操 作速度逐渐减速。
在该操作中,与第一至第四实施例中的操作相比,可以进一步延迟 ECU 500在蝶形阀1的操作速度中执行减速控制的减速时间点。因此,可 以进一步提高蝶形阀1在完全关闭控制中的响应。
在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置相对于关闭旋转方向 (CL)经过完全关闭控制点(A,θ=0°)时,ECU 500将蝶形阀1的控制 目标更新即改变至死区最大位置(DBMAX)处。在该操作中,ECU 500将 蝶形阀1的移动方向从关闭旋转方向(CL)改变为打开旋转方向(OP)。 之后,ECU 500开始减速控制从而朝死区最大位置(DBMAX)使蝶形阀1的 操作速度逐渐减速。因此,蝶形阀1的节流阀位置通过电动机9的驱动力 而返回到死区最大位置(DBMAX)。
在该操作中,蝶形阀1的节流阀位置变得等于完全关闭控制点(A), 并且变得小于完全关闭控制点(A),之后节流阀位置返回死区最大位置 (DBMAX)。因此,在其中ECU 500在发动机工作过程中使蝶形阀1返回死 区最大位置(DBMAX)之后而完成完全关闭控制的时间点处,蝶形阀1就 保持在死区最大位置(DBMAX)处。
在该操作中,可以在蝶形阀1的下一个打开操作中通过电动机9的驱 动力提高蝶形阀1的响应。
死区最大位置(DBMAX)设置在EGR泄漏死区(α)内。因此,即使 是在其中蝶形阀1在经过完全关闭控制点之后返回死区最大位置(DBMAX) 的情形中,也可以限制EGR气体的泄漏。
(改进)
在上面的实施例中,管口5装配到外壳4的管口装配部分23的内圆周 边缘中,并且管口5可旋转地容纳蝶形阀1。或者,外壳4可以直接在其中 可旋转地容纳蝶形阀1。在这种结构中,不需要管口5,这样就可以实现 部件数目和制造工序的减少。
在蝶形阀1的外圆周边缘上不需要设置密封环槽(环形槽)。在蝶形 阀1的外圆周边缘15上不需要设置密封环3。在这种结构中,不需要密封 环3,这样就可以实现部件数目和制造工序的减少。
在上面的实施例中,外壳4通过在中间通过EGR装置的EGR管连接而构 成EGR管的一部分。或者,外壳可以构成进气管的一部分或排气管的一部 分。
在上面的实施例中,蝶形阀1通过例如焊接固定到阀轴13的一个轴端 上来依照发动机运行状况控制EGR气体量。或者,蝶形阀1可以通过例如 拧紧紧固件例如螺钉和螺栓固定到阀轴13的一个轴端上。
在上面的实施例中,用于EGR阀的蝶形阀1的阀驱动器由电动机9和包 括传动设备例如减速齿轮的电驱动器构成。或者,阀驱动器可以由负压 驱动器构成,负压驱动器包括螺线管控制阀或电负压控制阀。阀驱动器 可以由螺线管驱动器例如电磁控制液压阀构成。
上面实施例中的上述结构可以应用为流体控制阀,该流体控制阀包 括外壳和阀,并且可以应用至吸入空气控制阀例如用于控制吸入发动机 的燃烧室中的吸入空气的节气门、用于控制从发动机的燃烧室排出的废 气的废气控制阀或用于控制绕过节气门的吸入空气的空转旋转控制阀, 而代替应用至EGR阀。
在上面的实施例中,节流阀控制装置应用到用于控制流体例如内燃 机中的EGR气体(高温流体)的EGR装置上。节流阀控制装置并不限于应 用到内燃机的EGR装置上。节流阀控制装置可以应用至任意其它控制阀, 例如流体通道ON/OFF阀、流体通道开关阀和液压控制阀,因为流体控制 阀包括外壳和阀。
在上面的实施例中作为流体控制阀的上述结构可以应用到吸入空气 控制阀例如用于控制吸入发动机的燃烧室中的吸入空气的节气门,而代 替应用到上面的实施例中的EGR阀上。或者,在上面的实施例中作为流体 控制阀的上述结构可以应用到用于控制从发动机的燃烧室排出的废气的 废气控制阀或用于控制绕过节流阀的吸入空气的空转控制阀,而代替应 用到EGR阀上。在上面的实施例中,蜗轮增压柴油机描述为内燃机的一个 实例。或者,内燃机可以是未设置涡轮增压器或增压器的标准吸气发动 机。内燃机可以是汽油机。
在上面的实施例中,界定了外壳4中流体通道的壁表面部分地界定了 座面27,密封环3的滑动表面16就在座面27上滑动。或者,可以省略密封 环槽和密封环3。在这种情形下,外壳4的流体通道可以部分地界定接触 表面,蝶形阀1的外圆周边缘的滑动表面16就在该接触表面上滑动。在上 面的实施例中,蝶形阀1被描述为阀的一个实例。阀的上述结构可以应用 至单回转阀、旋转阀、提升阀、节流阀、在其一个端部旋转支撑的门等。
在上面的实施例中,完全关闭位置(O,完全关闭控制点)限定在其 中螺旋弹簧7的U形钩部36钩到拧紧到外壳4的齿轮外壳14中的完全关闭 止动器(完全关闭位置(O)调节螺钉)35的位置中。或者,完全关闭位 置(O,完全关闭控制点)可以通过调节完全关闭止动器35从外壳4的齿 轮外壳14伸出的长度来改变。
在发动机600停止时,蝶形阀1通过被偏压单元偏压而处于其中蝶形 阀1堵塞EGR通道6的完全关闭位置(O)中。在该完全关闭位置(O)中, 偏压单元即第一和第二弹簧的偏压力可以调节,这样蝶形阀1就会相对于 垂直于EGR通道6的轴线的方向的打开旋转方向(OP)和关闭旋转方向(CL) 之一倾斜预定角度。EGR通道6的轴线基本上沿着EGR通道6中流体的一般 流动方向定向。在这种情形下,如第一至第五实施例中所述,在完全关 闭位置(O)中通过将完全关闭位置(O)设置在EGR泄漏死区(α)内而 可以使流体的泄漏减小到基本上为零。
在上述实施例中,第一至第三齿轮41、42、43构成减速齿轮,减速 齿轮用作传动设备以通过执行两级齿轮减速将电机轴11的转速控制在预 定齿轮比处。减速齿轮提高了传递到蝶形阀1的阀轴13的电动机9的驱动 力。或者,传动设备可以由固定到电机的电机轴上的蜗轮、由与蜗轮啮 合而旋转的螺旋齿轮等中的任一项构成。
或者,小齿轮可以设置为末端齿轮,并且阀的阀轴可以设置有与小 齿轮啮合以将旋转运动转换为往复运动的齿条
外壳4可以可旋转地支撑中间轴12,这样中间轴12就可以相对于外壳 4旋转。在这种结构中,第二齿轮42可以固定到中间轴12上。
传动设备例如减速齿轮可以由第一和第二齿轮(旋转构件)构成。 传动设备例如减速齿轮可以由至少四个齿轮构成。
在上述实施例中,就在使用EGR传感器50检测的节流阀位置变为完全 关闭控制点之后,ECU 500执行减速控制从而朝控制目标使蝶形阀1的操 作速度逐渐减速。或者,从其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置变成 完全关闭控制点的时间点开始,ECU 500可以执行减速控制从而朝控制目 标使蝶形阀1的操作速度逐渐减速。就在其中使用EGR传感器50检测的节 流阀位置变成完全关闭控制点的时间点之前,ECU 500可以执行减速控制 从而朝控制目标使蝶形阀1的操作速度逐渐减速。随后,ECU 500可以继 续减速控制直至节流阀位置经过完全关闭控制点。
在上面的第二至第五实施例中,蝶形阀1的节流阀位置在蝶形阀1的 完全关闭控制中由会经过完全关闭控制点。在该操作中,蝶形阀1能够在 完全关闭控制中经由密封环3的顶端擦掉在管口5的座面27上堆叠的异物 (沉积物)。因此,可以限制密封环3例如在停止发动机之后由于在蝶形 阀1和密封环3上粘附和堆叠的沉积物而卡住。另外,当发动机起动时, 蝶形阀1可以在EGR阀中平滑地旋转。
上面的处理例如计算和判断并不限于由ECU 500执行。控制单元可以 具有包括显示为实例的ECU 500在内的各种结构。
上述实施例的结构可以适当组合起来。
应当理解,尽管在此将本发明的实施例的过程描述为包括特定次序 的步骤,但是包括这些步骤的各种其它次序和/或在此未公开的附加步骤 的其它可选实施例也预计落在本发明的步骤的范围内。
可以在不脱离本发明的精神的前提下对上述实施例进行各种改进和 替换。
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