專利名稱：電子式排氣再循環(huán)氣體控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在柴油機(jī)車用內(nèi)燃機(jī)中所使用的EGR氣體控制裝置，尤其涉及電子式排氣再循環(huán)(EGR)氣體控制裝置。
背景技術(shù)：
作為以往的電子式EGR氣體控制裝置，已知有在吸氣管和EGR氣體通路的連接部附近的EGR氣體通路部設(shè)置開閉閥，并用馬達(dá)經(jīng)由減速齒輪開閉控制該開閉閥的方案(特表平2002-521610號公報)。
另外在其它的以往的技術(shù)中，已知有在節(jié)流閥的下游的吸氣通路部設(shè)置EGR氣體導(dǎo)入用的彎管，并使該彎管向吸氣通路下游側(cè)開口，同時在被連接在吸氣管上的EGR氣體通路上設(shè)置閥并通過負(fù)壓驅(qū)動器來開閉控制該閥的方案(特開平10-213019號公報)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是在上述以往的技術(shù)中，不能快速地將排出氣體回流率控制在目標(biāo)值。
而用于解決上述問題的方法是使排出氣體回流通路的一部分突出到吸氣通路內(nèi)，在該突出通路內(nèi)配置調(diào)整排出氣體的回流量的控制閥。
其效果是根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)槭窃谖鼩馔分锌刂婆懦鰵怏w的回流量，所以控制響應(yīng)性提高。


圖1是表示作為本發(fā)明的排氣回流控制裝置的一個實(shí)施例的局部剖面立體圖。
圖2是表示作為本發(fā)明的排氣回流控制裝置的一個實(shí)施例的縱剖面圖。
圖3是表示作為本發(fā)明的排氣回流控制裝置的一個實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖4是表示作為本發(fā)明的排氣回流控制裝置的一個實(shí)施例的橫剖面圖。
圖5是表示作為本發(fā)明的排氣回流控制裝置的一個實(shí)施例的俯視圖。
圖6是作為本發(fā)明的排氣回流控制裝置的一個實(shí)施例中的控制閥驅(qū)動機(jī)構(gòu)的放大剖面圖。
圖7是作為本發(fā)明的排氣回流控制裝置的一個實(shí)施例中的吸氣控制裝置的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的局部放大剖面圖。
圖8是表示作為本發(fā)明的排氣回流控制裝置的一個實(shí)施例的相反側(cè)的側(cè)視圖。
圖9是表示作為本發(fā)明的排氣回流控制裝置的一個實(shí)施例的拆去冷卻裝置后的側(cè)視圖。
圖10是運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置的控制系統(tǒng)的框圖。
圖12是在運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中，從發(fā)動機(jī)的吸氣側(cè)的吸氣流量控制閥到排氣側(cè)的渦輪增壓器的渦輪的模式圖。
圖13是表示運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中的排出氣體回流控制器的控制內(nèi)容的流程圖。
圖14是表示運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中所用的回流氣體流量檢測器的第一種構(gòu)成的局部剖面圖。
圖15是表示運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中所用的回流氣體流量檢測器的第二種構(gòu)成的局部剖面圖。
圖16是表示因運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中所用的吸氣流量控制閥的驅(qū)動方式的不同而呈現(xiàn)出的特性的圖。
圖17是表示因運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中所用的吸氣流量控制閥的驅(qū)動方式的不同而呈現(xiàn)出的特性的圖。
圖18是作為運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置的其它的實(shí)施例的控制系統(tǒng)的框圖。
圖19是在運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置的其它的實(shí)施例中所應(yīng)用的圖像的構(gòu)成圖。
圖20是表示作為運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置的其它的實(shí)施例的排出氣體回流控制器的控制內(nèi)容的流程圖。
圖21是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第一實(shí)施形態(tài)的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖22是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第一實(shí)施形態(tài)的節(jié)流閥開度特性的說明圖。
圖23是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第一實(shí)施形態(tài)的節(jié)流閥開度的定義的說明圖。
圖24是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第一實(shí)施形態(tài)的縱剖面圖。
圖25是圖24的V-V向視剖面圖。
圖26是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第一實(shí)施形態(tài)的節(jié)流閥位置開度傳感器的立體圖。
圖27是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第一實(shí)施形態(tài)中的節(jié)流閥位置開度傳感器的電路圖。
圖28是將圖24的齒輪蓋拆去之后的狀態(tài)的A向視圖。
圖29是將圖24的齒輪蓋拆去、進(jìn)而將中間齒輪也拆去之后的狀態(tài)的A向視圖。
圖30是將圖24的齒輪蓋拆去、進(jìn)而將中間齒輪和終級齒輪拆去之后的狀態(tài)的A向視圖。
圖31是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第一實(shí)施形態(tài)的齒輪蓋的俯視圖。
圖32是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第一實(shí)施形態(tài)的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元(TACU)的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖33是表示本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第一實(shí)施形態(tài)中的H電橋電路的構(gòu)成的電路圖。
圖34是表示本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第一實(shí)施形態(tài)中的控制部所執(zhí)行的控制內(nèi)容的流程圖。
圖35是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第一實(shí)施形態(tài)中的控制部所執(zhí)行的控制內(nèi)容的說明圖。
圖36是表示本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第二實(shí)施形態(tài)中的控制部所執(zhí)行的控制內(nèi)容的流程圖。
圖37是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第二實(shí)施形態(tài)中的控制部所執(zhí)行的控制內(nèi)容的說明圖。
圖38是表示本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第三實(shí)施形態(tài)中的控制部所執(zhí)行的控制內(nèi)容的流程圖。
圖39是表示本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第四實(shí)施形態(tài)中的控制部所執(zhí)行的控制內(nèi)容的流程圖。
圖40是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的第四實(shí)施形態(tài)中的控制部所執(zhí)行的控制內(nèi)容的說明圖。
圖41是本發(fā)明中所應(yīng)用的電子控制節(jié)流閥裝置的其它實(shí)施形態(tài)的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖中1—節(jié)流閥體，2—節(jié)流閥，3—節(jié)流閥軸，4—滾珠軸承，5—DC馬達(dá)，6、7、8—齒輪，9—齒輪蓋，10—接觸式節(jié)流閥位置開度傳感器，10a—電刷，10b—電阻體，11—回程彈簧，12—控制單元蓋，13A—全閉限位部，13B—全開限位部，100—電子節(jié)流閥體(ETB)，200—節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元(TACU)，210-CPU，214—PID運(yùn)算部，216—控制量運(yùn)算部，230—馬達(dá)驅(qū)動電路，234—H電橋電路，300—發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)圖1至圖9詳細(xì)說明本發(fā)明的一個實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明所述的排出氣體回流裝置的整體立體圖，將吸氣通路的一部分剖開以使內(nèi)部更容易看清楚。
圖2是排出氣體回流裝置的縱剖面圖，圖3是側(cè)面圖。
根據(jù)圖1至圖3說明整體的構(gòu)成。
45與后述的排出氣體回流系統(tǒng)圖(圖10)中所記載的吸氣控制裝置45相對應(yīng)。
416與該系統(tǒng)圖(圖10)的EGR(Exhaust Gas Recirculate排出氣體再循環(huán))控制裝置416(在本實(shí)施例中被稱為排出氣體回流控制裝置)相對應(yīng)。
吸氣控制裝置45具有被形成為筒狀的吸氣通路體45B、橫切該吸氣通路體45B的筒狀體的中心軸線地延伸并可旋轉(zhuǎn)地支撐在該吸氣通路體45B上的旋轉(zhuǎn)軸3、以及被固定在該旋轉(zhuǎn)軸3(有時也稱作節(jié)流閥軸)上的蝶形閥2(也有時稱作節(jié)流閥、吸氣控制閥門)。
在吸氣通路體45B的外壁部上與該吸氣通路體45B一體形成有與旋轉(zhuǎn)軸3平行地形成的收容馬達(dá)用的殼體(詳細(xì)內(nèi)容在圖24、圖25中說明)。
9是樹脂蓋，內(nèi)部設(shè)有控制電路基板(見后述)和旋轉(zhuǎn)軸3的旋轉(zhuǎn)角度傳感器10(見后述)。
該樹脂蓋9被5根螺絲45a固定在吸氣通路體45B的外壁部的規(guī)定位置上。
9A是與樹脂蓋9一體地樹脂成形的連接器。
在連接器9A上設(shè)有將來自傳感器10的信號傳送給發(fā)動機(jī)控制單元的端子、向馬達(dá)供電用的端子、接地端子、從發(fā)動機(jī)控制單元接收吸氣控制閥2的開度控制信號的端子。
排出氣體回流控制裝置416由同心狀的雙層管式吸氣通路體構(gòu)成。該吸氣通路體在側(cè)壁上有孔，嵌入該孔中的排出氣體導(dǎo)入通路部413d由彎曲部413e而與在沿著吸氣通路體的軸線的方向上延伸的筒狀部413f相連。
具體地說，是L字狀的彎曲的通路體(413d、413e、413f)被從吸氣通路體的下方插入吸氣通路46內(nèi)，導(dǎo)入通路部413d則貫穿側(cè)壁的孔。
此時，通過以筒狀部413f向遠(yuǎn)離側(cè)壁的孔的方向自吸氣通路46的中心偏離后的狀態(tài)將彎曲的通路體(413d、413e、413f)插入，而將其插入到吸氣通路46之中；并通過在導(dǎo)入通路部413d的前端與側(cè)壁的孔相吻合的位置，使彎曲的通路體(413d、413e、413f)向吸氣通路的中心方向移動而將導(dǎo)入通路部413d插入到側(cè)壁的孔中。為了實(shí)現(xiàn)這種裝配作業(yè)，在本實(shí)施例中，確定吸氣通路體的內(nèi)徑、筒狀部413的外徑以及導(dǎo)入通路部413d的到側(cè)壁內(nèi)周面的尺寸，以使上述偏離成為可能。也就是說，為了使彎曲的通路體(413d、413e、413f)能夠以從吸氣通路46的中心偏離(沿筒狀部413f遠(yuǎn)離側(cè)壁的孔的方向)的狀態(tài)插入到吸氣通路內(nèi)，而將筒狀部413f的外周面與導(dǎo)入通路部413d的前端部之間的最長距離，設(shè)計成與吸氣通路46的內(nèi)徑大致相同。筒狀部413f的外周面與導(dǎo)入通路部413d的前端部之間的最長距離，雖然也可以比吸氣通路46的內(nèi)徑大，但在這種情況下，在將彎曲的通路體(413d、413e、413f)插入到吸氣通路46內(nèi)時，就需要傾斜地插入，以將導(dǎo)入通路部413d配置在側(cè)壁的孔上。
為使這種裝配作業(yè)易于進(jìn)行，就使筒狀部413f的長度比導(dǎo)入通路部413d的長度長。
在導(dǎo)入通路部413d被配置在吸氣通路46的側(cè)壁的孔中的狀態(tài)下，筒狀部413f的中心軸線就會與吸氣通路46的中心軸線相一致，這樣一來就形成了可以配置成雙層管狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)然并非必須使兩者的中心軸線完全一致，莫不如有時候也可以因?yàn)榱黧w阻力、流體的流線等而使其較中心稍微從吸氣通路46的中心偏離(沿著筒狀部413f遠(yuǎn)離側(cè)壁的孔的方向)。
在吸氣通路46的側(cè)壁與彎曲的通路體(413d、413e、413f)的筒狀部413f兩者上，在與中心軸線交叉的位置上設(shè)置有排列成一直線的貫通孔。
按照使這些貫通孔排列成一直線的方式，來調(diào)整筒狀部413f的偏離位置或者將導(dǎo)入通路部413d向側(cè)壁的孔內(nèi)插入的尺寸。
一種方法是將棒材貫穿這些貫通孔以確定兩者的位置，然后將兩者在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行焊接接合。
或者也可考慮將兩者在規(guī)定的位置結(jié)合之后再形成貫通孔。
這樣一來，旋轉(zhuǎn)軸416S被貫穿在排列在一條直線上的貫通孔中，且蝶形閥416A被用2根螺絲416m固定在該旋轉(zhuǎn)軸416S上。
旋轉(zhuǎn)軸416S如圖4、圖6所示，被2個滾珠軸承416J、K可以旋轉(zhuǎn)地支撐著，其中該2個滾珠軸承416J、K被固定在設(shè)置于吸氣通路側(cè)壁上的貫通孔的一部分上。旋轉(zhuǎn)軸416S的一端被金屬蓋封閉，而另一端從滾珠軸承416K進(jìn)一步突出。在該突出部上貫穿有樹脂套環(huán)416U和最終級齒輪416R，并用螺母將兩者固定在旋轉(zhuǎn)軸416S上。在樹脂套環(huán)416U與吸氣管外壁部之間，在固定有軸承416K的軸承轂的周圍配置有回程彈簧416M?；爻虖椈?16M的一端被卡扣在吸氣通路體外壁的階梯部以免沿旋轉(zhuǎn)方向移動，另一端被卡扣在樹脂套環(huán)416U上。
由于樹脂套環(huán)416U和軸一起旋轉(zhuǎn)，所以當(dāng)控制閥向打開方向旋轉(zhuǎn)時，回程彈簧就被旋緊，對控制閥加載閉合方向的力。
另外，在排出氣體通路體的筒狀部上所開設(shè)的孔，其作用不僅僅是作為旋轉(zhuǎn)軸的穿設(shè)用孔，還具有抑制因旋轉(zhuǎn)軸過度撓曲而使?jié)L珠軸承承受過分的力的效果。
在吸氣通路體上一體地形成有馬達(dá)收容盒部。
在馬達(dá)收容盒部416D中收容有馬達(dá)416Dm，并被固定在吸氣通路體上。
在馬達(dá)416Dm的旋轉(zhuǎn)軸的端部固定有齒輪416N。在被固定在旋轉(zhuǎn)軸416S上的終級齒輪416R和齒輪416N之間，在固定軸416T上可旋轉(zhuǎn)地支撐有由通過樹脂成形而一體地成型的大徑齒輪416P和小徑齒輪416Q構(gòu)成的中間齒輪。大徑齒輪416P與齒輪416N相嚙合。
小徑齒輪416Q與終級齒輪416R相嚙合。該減速齒輪機(jī)構(gòu)的減速比大約是1/20。利用這個減速比，可以產(chǎn)生很大的控制閥旋轉(zhuǎn)力(約100公斤)。就算考慮到回程彈簧的力是以7公斤左右而存在的，這也是相當(dāng)大的力，即便發(fā)生因排出氣體中的未燃燒生成物、焦油等產(chǎn)生的閥的粘結(jié)現(xiàn)象，也能夠?qū)⒖刂崎y打開。作為控制閥前端的貼結(jié)解除力，可以認(rèn)為在20～30公斤左右，只要具有上述的力，就能夠確保充分的耐粘結(jié)的能力。
從彎曲的通路體(413d、413e、413f)被導(dǎo)入到吸氣通路中的排出氣體，從筒狀體413f的出口416f被排出到吸氣通路46的中心，并與流經(jīng)周圍的新鮮氣體均勻地混合。另外，相對于吸氣控制閥部的吸氣通路體的直徑，排出氣體回流控制閥部的吸氣通路體的直徑，增大了與排出氣體回流通路的投影截面積相應(yīng)的直徑。由此可以抑制通路阻力的上升。
因?yàn)榕懦鰵怏w不與吸氣通路體直接接觸，所以可以將吸氣通路體的溫度上升抑制得較低。其結(jié)果是軸承416J、K的溫度沒有上升，從而能夠降低因潤滑脂的熔出而產(chǎn)生的軸承動作不良等情況。
416C是樹脂蓋，在4個地方用螺旋夾部416h而被固定在雙層管式吸氣通路體的外壁的規(guī)定位置上。
該樹脂蓋覆蓋減速齒輪機(jī)構(gòu)，并進(jìn)一步配置有檢測旋轉(zhuǎn)軸416S的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器部416E。
416F是連接器，是在樹脂蓋的樹脂成形時與該蓋一體成形而成的。在該連接器上設(shè)有向外部輸出旋轉(zhuǎn)軸的開度信號的端子、從外部向馬達(dá)供電的端子、接地端子。
旋轉(zhuǎn)軸416S的樹脂蓋側(cè)的端部，延伸到樹脂蓋416C的位置。在樹脂蓋416C上，旋轉(zhuǎn)傳感器部416E的轉(zhuǎn)子416L被可旋轉(zhuǎn)地支撐在樹脂蓋416C的平面部上。在該轉(zhuǎn)子416L上安裝有電刷416X。
在構(gòu)成樹脂蓋416C的蓋部的蓋板416V的內(nèi)側(cè)，安裝具有相對于旋轉(zhuǎn)軸垂直的面的基板416W。在該基板的與電刷416X相面對的位置上，形成有未圖示的電阻體。電阻體經(jīng)由與樹脂蓋416C一體形成的導(dǎo)電體的端子部416Y而與連接器416F連接。當(dāng)樹脂蓋416C被固定在吸氣通路體的外壁上時，旋轉(zhuǎn)軸的端部就嵌入轉(zhuǎn)子416L的孔中，通過板簧416n而被周向制動。由此，旋轉(zhuǎn)軸416S的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由轉(zhuǎn)子416L使電刷416X旋轉(zhuǎn)，相對于電阻體的電刷416X的位置的變化便以電氣信號的方式從連接器416F被傳送到外部。
這樣一來，控制排出氣體通路的開度的控制閥416A的實(shí)際的開度就被檢測出，并被反映給向馬達(dá)416Dm的控制信號的演算中。因此，提高了控制閥的響應(yīng)性以及控制精度。
該信號被傳送給發(fā)動機(jī)控制單元，在那里用于基于EGR回流率的控制閥416A的開度目標(biāo)值(其結(jié)果就是馬達(dá)416Dm的控制信號)的計算。
另外，還將該信號傳送給設(shè)在吸氣控制閥的控制裝置上的控制電路200，在那里進(jìn)行同樣的計算，并能夠反饋?zhàn)鳛槟繕?biāo)開度信號的馬達(dá)416Dm的控制信號。
以上所說明的吸氣控制裝置45和排出氣體回流量控制裝置416被相鄰地組裝起來。
具體地說，將排出氣體回流量控制裝置416的上端對接在吸氣控制裝置45的下游端，在兩者之間夾著密封墊片(或密封橡膠)45E，并由螺栓45G固定。螺栓45G通過穿過留有間隔地設(shè)置在吸氣通路體的周圍的4處的螺栓穿孔45D，而將吸氣控制裝置的上凸緣45C、下凸緣45F和排出氣體回流量控制裝置416的吸氣通路體的凸緣部416H鎖緊，從而將兩者固定。
此時，設(shè)法將旋轉(zhuǎn)軸3和416S平行地配置，并設(shè)法使從筒狀部413f流入到吸氣通路46內(nèi)的排出氣體的流量變多的部分與吸氣控制閥的開度的最大處相一致，使新鮮氣體和排出氣體的混合能夠順利進(jìn)行，使得向各氣缸的排出氣體的分配變得均勻。
另外，設(shè)法使雙方的樹脂蓋9、416C相對于吸氣通路體位于同一側(cè)。根據(jù)這一構(gòu)成，向連接器的連接作業(yè)可以在同一側(cè)進(jìn)行，所以作業(yè)性優(yōu)良。另外，對于確保后述的冷卻裝置的設(shè)置空間也非常適合。
在這樣設(shè)法完成的裝置中，不僅僅是旋轉(zhuǎn)軸平行，而且馬達(dá)插入盒也被平行地配置，從而馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸也與被這些旋轉(zhuǎn)軸平行地配置。
414是在發(fā)動機(jī)冷卻水與排出氣體之間進(jìn)行熱交換以將排出氣體冷卻的冷卻裝置。冷卻水從入口集管414A進(jìn)入冷卻裝置，流經(jīng)配置有圖4所示波紋散熱片414a的通路，再由冷卻水出口集管414B排出。
排出氣體被從入口集管413a導(dǎo)入，沿箭頭所示方向流經(jīng)熱交換器的平行通路后被匯集在出口集管413b，再通過連接通路413c而被導(dǎo)入形成在吸氣通路體上的排出氣體導(dǎo)入通路部413d。
此時，在入口處500℃的排出氣體通過與100℃的發(fā)動機(jī)冷卻水進(jìn)行熱交換，在出口處溫度下降到200℃。從而可以將排出氣體直接導(dǎo)入吸氣通路體的中心。
415(156)是排出氣體流量傳感器。排出氣體流量傳感器被設(shè)在冷卻裝置出口的連接通路413c中，用來檢測被冷卻后的排出氣體的流量。這樣一來，因?yàn)闅怏w溫度變化減少，所以具有提高了計量精度的效果。
另外，還能降低EGR氣體溫度，提高氣體密度(使體積減小)，擴(kuò)大回流率的上限，減少NOx。進(jìn)而能夠通過低的氣體溫度縮短發(fā)動機(jī)的燃燒變熱時間。
413G是用來將排出氣體通路固定在吸氣通路體的導(dǎo)入開口413k上的螺絲。413h是其螺絲穿孔。
另外，在上述實(shí)施例中，對將排出氣體回流量控制裝置416的彎曲通路體單獨(dú)地形成，并組裝到吸氣通路體的內(nèi)部的例子進(jìn)行了說明，但如果以如下的那樣進(jìn)行設(shè)置，則能夠通過一體地脫模而形成。
在圖2中，設(shè)法在排出氣體回流量控制裝置416的雙層管式吸氣通路體的彎曲通路的內(nèi)側(cè)和外側(cè)形成分型面，以能夠向上游側(cè)和下游側(cè)脫模。并且通過在該圖面的右側(cè)設(shè)置第三個沖模，就能夠一體成形。
下面，根據(jù)圖7詳細(xì)說明吸氣控制裝置的樹脂蓋部分。
馬達(dá)5的端子5A被電連接在設(shè)置于樹脂蓋9上的承接端子14上。在本實(shí)施例中，樹脂蓋9上鑲埋成形的端子14也是公端子。為此，在馬達(dá)側(cè)的公端子5A和蓋側(cè)的公端子14之間設(shè)有在兩側(cè)具有母端子的中繼端子5B。
連接至端子14的導(dǎo)體，通過一端被釬焊在設(shè)于控制電路基板200的一邊的焊盤上的焊接金屬線202而被電連接。在控制電路基板200和樹脂蓋內(nèi)壁面之間鋁制的散熱板被接合成夾層狀體。在控制電路基板的另一邊上，整齊排列有經(jīng)由焊接金屬線201而與開度傳感器連接的端子組，該焊接金屬線210的一端被錫焊在焊盤上。導(dǎo)電體10w一端被連接在傳感器的電阻基板上，另一端被連接在焊接金屬線201上。
12是用于將控制電路基板的表面從齒輪收容部隔離開的間隔壁(以后有時也稱作控制單元蓋)，不僅是防止異物侵入控制電路部，而且還形成有防止中間齒輪7向推力方向脫落的防脫部。
傳感器蓋10c，在旋轉(zhuǎn)軸的前端部的周圍形成有支撐轉(zhuǎn)子10R的旋轉(zhuǎn)的環(huán)狀突起。軸的前端部被嵌合在轉(zhuǎn)子的中心孔中，用C形環(huán)10P將轉(zhuǎn)子固定在旋轉(zhuǎn)軸3上。
10d是密封橡膠，用于將轉(zhuǎn)子10R和傳感器蓋10c之間密封。
4c是用于保持密封的零件，4d是唇式密封件。通過該密封件來防止因排出氣體的逆行而產(chǎn)生的排出氣體部分進(jìn)入傳感器室、控制電路室。
匯總以上的實(shí)施例的效果如下所述。
(1)因?yàn)榧幢闶窃诩訙p速時的過度狀態(tài)下吸氣量急劇變化的情況下，也能夠以較大的力打開控制閥，所以響應(yīng)速度快(從全閉到全開的時間約為100ms)，能夠縮短到達(dá)目標(biāo)回流率的時間。
(2)在從吸氣通路側(cè)面導(dǎo)入EGR氣體的以往的方法中，會發(fā)生氣體的偏向。在本結(jié)構(gòu)中，因?yàn)閷GR氣體導(dǎo)入到吸氣通路的中心，所以混合變得非常理想，進(jìn)而氣體分配也變得非常理想。
(3)由冷卻裝置帶來的冷卻效果，使在入口500度的排出氣體溫度在出口下降到200度，因?yàn)闅怏w溫度變化減少，所以具有提高計量精度的效果。另外，能夠使EGR氣體溫度降低、提高密度(使體積減小)、擴(kuò)大回流率的上限、減少NOx。進(jìn)而還具有通過較低的氣體溫度使發(fā)動機(jī)的燃燒溫度降低、減少NOx這樣的效果。
(4)進(jìn)而，以往EGR氣體在通向吸氣通路的入口處會與吸氣通路體本體接觸，但在本實(shí)施例中，排出氣體通過排出氣體通路而被導(dǎo)入吸氣通路內(nèi)，因此吸氣通路體本體不會直接被排出氣體加熱。因此進(jìn)行支撐的軸承不會被加熱，能夠減少潤滑脂的熔融等問題。
以下，利用圖21～圖35，對運(yùn)用了本發(fā)明的柴油發(fā)動機(jī)的電子控制節(jié)流閥裝置進(jìn)行說明。
首先，利用圖21，對本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖21是本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置，由電子節(jié)流閥體(ETB)100和節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元(TACU)200構(gòu)成。電子節(jié)流閥體(ETB)100，由可旋轉(zhuǎn)地被支撐在該節(jié)流閥體中的節(jié)流閥、以及驅(qū)動該節(jié)流閥的馬達(dá)等驅(qū)動器構(gòu)成。對于其詳細(xì)結(jié)構(gòu)，利用圖24～圖31在后詳述。
節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元(TACU200)，是將電子節(jié)流閥體(ETB)100的節(jié)流閥的開度，控制為由發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)300所賦予的節(jié)流閥的目標(biāo)開度的單元。TACU200，向ETB100輸出用于使ETB100的節(jié)流閥向由ECU300所賦予的目標(biāo)開度轉(zhuǎn)動的馬達(dá)控制負(fù)荷信號。根據(jù)該負(fù)荷信號而被轉(zhuǎn)動的節(jié)流閥的開度，由節(jié)流閥位置開度傳感器檢測出，并作為節(jié)流閥傳感器的輸出，提供給TACU200。TACU200，在通常的控制狀態(tài)下，反饋控制節(jié)流閥的開度，以使目標(biāo)開度和節(jié)流閥傳感器的輸出一致。對于ATCU200的結(jié)構(gòu)及動作，利用圖24～圖31在后詳述。
接著，利用圖22及圖23，對本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中的節(jié)流閥的開度進(jìn)行說明。
圖22是本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中的節(jié)流閥的開度特性的說明圖。并且，圖22(A)是節(jié)流閥的開度的靜態(tài)特性的說明圖，圖22(B)是節(jié)流閥的動態(tài)特性的說明圖。
首先，根據(jù)圖22(A)對節(jié)流閥的開度的靜態(tài)特性進(jìn)行說明。在圖22(A)中，橫軸表示從TACU200提供給ETB100的馬達(dá)控制負(fù)荷信號的負(fù)荷，縱軸表示節(jié)流閥的開度。節(jié)流閥，如后述的那樣，被回程彈簧向打開方向施力。從而，在負(fù)荷為0％時，即在馬達(dá)上沒有電流流過時，節(jié)流閥借助回程彈簧而向打開方向返回，因此節(jié)流閥的開度為最大。
負(fù)荷在0％～X1％之間時，馬達(dá)上產(chǎn)生驅(qū)動力，但由于比回程彈簧的加載力小，所以節(jié)流閥的開度仍維持在最大。當(dāng)負(fù)荷增加到X1％～X2％時，馬達(dá)上的驅(qū)動力，變得比回程彈簧的加載力大，節(jié)流閥的開度漸漸向最小減少，在負(fù)荷為X2％處，節(jié)流閥的開度達(dá)到最小。然后，在節(jié)流閥X2％以上時，節(jié)流閥的開度仍被維持在最小。負(fù)荷X1％、X2％的值，因回程彈簧的加載力或馬達(dá)所產(chǎn)生的驅(qū)動力而不同，但例如可以是X1％＝15％、X2％＝30％。從而，例如當(dāng)負(fù)荷22.5％(＝(15+30)/2)的馬達(dá)控制信號被施加給馬達(dá)時，節(jié)流閥的開度被保持在最大和最小的中間附近位置。
以上所示的是負(fù)荷和節(jié)流閥的開度的靜態(tài)關(guān)系。另一方面，在節(jié)流閥的開度從某一開度變化為另一開度的時候，就要采用圖22(B)所示的動態(tài)特性。圖22(B)的橫軸表示時間，上側(cè)的縱軸表示開度，下側(cè)的縱軸表示負(fù)荷。在此，例如，在如圖22(B)的上側(cè)所示使節(jié)流閥的開度從最大變更為最小的時候，如圖22(B)的下側(cè)所示，在時刻t1時，持續(xù)地輸出負(fù)荷100％的信號T1時間，快速地使節(jié)流閥的開度從最大向最小方向移動。然后，在經(jīng)過T1時間后，持續(xù)地輸出負(fù)荷—Y1％的信號T2時間。在此，之所以負(fù)荷的符號為負(fù)，是表示通過馬達(dá)的電流的方向?yàn)榉聪颍R達(dá)沿反方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的意思。即，供給負(fù)荷100％的信號而將節(jié)流閥的開度高速地向最小方向驅(qū)動，并且在T1時間后提供使馬達(dá)的轉(zhuǎn)動方向變至相反方向的信號以施加制動，從而使其快速地接近目標(biāo)開度。在此之后，使負(fù)荷變化進(jìn)行反饋控制，以使節(jié)流閥傳感器的輸出開度和目標(biāo)開度一致。時間T1、T2以及—Y1％的具體的值，根據(jù)控制系統(tǒng)而不同，但例如在從最大到最小開度用100ms的響應(yīng)時間移動的情況下，T1＝30～50ms，—Y1％＝-100％，T2＝3～6ms。上述的T1、T2、Y1的值，是通過PID計算而求得的，是根據(jù)PID計算的控制系數(shù)而變化的值。
接著，利用圖23，對本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中的節(jié)流閥的開度的定義作以說明。
圖23是本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中的節(jié)流閥的開度的定義的說明圖。
節(jié)流閥的開度包括“控制開度”和“機(jī)械開度”兩種開度。在圖22中所說明的開度是控制開度?？刂崎_度是由TACU200控制的對象的開度，將最小開度～最大開度設(shè)為例如0～100％。0％為控制全閉狀態(tài)，100％為控制全開狀態(tài)。將0～100％的范圍稱作節(jié)流閥開度控制區(qū)域。
另一方面，該ETB100，具備用于機(jī)械地限制節(jié)流閥的開度的2個限位部。節(jié)流閥卡扣在最小側(cè)限位部上而停止的位置為機(jī)械全閉。節(jié)流閥卡扣在最大側(cè)限位部上而停止的位置為機(jī)械全開。將機(jī)械全閉～機(jī)械全開的范圍稱作節(jié)流閥轉(zhuǎn)動區(qū)域。節(jié)流閥轉(zhuǎn)動區(qū)域，如圖23所示，具有比節(jié)流閥開度控制區(qū)域更寬的范圍。
另外，若以物理的角度例示各開度，則如下所述。在此，若設(shè)定節(jié)流閥相對于空氣的流動成直角的位置為0°，則機(jī)械全閉Z1例如為6.5°，控制全閉Z2例如為7°。另外，控制全開Z3例如為90°，機(jī)械全開Z4例如為93°。
進(jìn)而，如圖23所示，在節(jié)流閥全開控制區(qū)域之中，存在EGR控制或DPF控制區(qū)域(V1～V2)。即，當(dāng)從ECU300施加給TACU200目標(biāo)開度處于V1～V2的范圍時，TACU200就能夠判定為執(zhí)行EGR控制或DPF控制。相對于控制區(qū)域(0～100％)，例如V1為10％，V2為80％。
接著，利用圖24～圖31，對本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖24是本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的縱剖面圖。圖25是圖24的V-V向視剖面圖。圖26是本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中所使用的節(jié)流閥位置開度傳感器的立體圖。圖27是本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中所使用的節(jié)流閥位置開度傳感器的電路圖。圖28、圖29及圖30是拆去圖24的齒輪蓋之后的狀態(tài)的A向視圖。圖31是一種實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中所使用的齒輪蓋的俯視圖。另外，在各圖中，同一標(biāo)號表示同一部分。
如圖24所示，節(jié)流閥體1形成空氣通路，并支撐各種構(gòu)成零件。在空氣通路中，沿箭頭AIR的方向從上向下流動有吸入空氣。節(jié)流閥體1，例如是鋁制模鑄件。節(jié)流閥2通過螺絲等而被固定在節(jié)流閥軸3上。節(jié)流閥軸3通過滾珠軸承而被支撐為相對于節(jié)流閥體1可轉(zhuǎn)動。在馬達(dá)未被施加負(fù)荷的、圖示的狀態(tài)下，節(jié)流閥2被回程彈簧的加載力保持在機(jī)械全開位置。節(jié)流閥體1的內(nèi)部的空隙中，收容、固定有DC馬達(dá)5。DC馬達(dá)5的驅(qū)動力經(jīng)由圖未示的齒輪而被傳遞給節(jié)流閥軸3，從而使節(jié)流閥2轉(zhuǎn)動。
接著，如圖25所示，節(jié)流閥軸3通過滾珠軸承4a、4b而被支撐為可相對于節(jié)流閥體1轉(zhuǎn)動。在節(jié)流閥軸3上固定有齒輪8。在齒輪8和節(jié)流閥體1之間保持有回程彈簧11。回程彈簧11對齒輪8及節(jié)流閥軸3施力，使得節(jié)流閥2向全開方向移動。
在節(jié)流閥體1的內(nèi)部的空隙中固定收容有DC馬達(dá)5。馬達(dá)5的輸出軸固定著齒輪6。齒輪7被可轉(zhuǎn)動地支撐在固定于節(jié)流閥體1上的軸7A上。齒輪6、7、8分別相嚙合，馬達(dá)5的驅(qū)動力，經(jīng)由齒輪6、7、8而被傳遞給節(jié)流閥軸3。通過節(jié)流閥2的轉(zhuǎn)動，電子式地控制向發(fā)動機(jī)的吸入空氣流量。
在齒輪蓋9上，保持有節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元(TACU)200。齒輪蓋9上固定有控制單元蓋12，形成了使水分等不會附著在TACU200上的結(jié)構(gòu)。齒輪蓋9是模制樹脂件，并一體地成形有連接器端子14。連接器端子14的一方的端部，與TACU200電連接。通過將齒輪蓋9組裝在節(jié)流閥體1上，連接端子的另一方的端部與馬達(dá)5的馬達(dá)端子5A相卡合，從而能夠?qū)ACU200與馬達(dá)5電連接。當(dāng)從TACU200向馬達(dá)5施加負(fù)荷信號時，DC馬達(dá)5產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力。
另外，檢測節(jié)流閥2的位置的節(jié)流閥位置開度傳感器10，由作為可動部件的電刷10a和作為固定部件的電阻體10b構(gòu)成。電刷10a的結(jié)構(gòu)是，通過與節(jié)流閥軸3相嵌合，而與節(jié)流閥2剛性固定。電阻體10b被裝配在齒輪蓋9內(nèi)。電刷10a通過與電阻體10b接觸，將節(jié)流閥2的位置轉(zhuǎn)換成電壓而輸出給控制單元200。
在此，利用圖26及圖27對節(jié)流閥位置開度傳感器10的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖26所示，節(jié)流閥位置開度傳感器10，由4個電刷10a1、10a2、10a3、10a4，以及電阻體10b1、10b2、10b3、10b4構(gòu)成。通過電刷10a1、10a2和電阻體10b1、10b2構(gòu)成第一節(jié)流閥位置開度傳感器，通過電刷10a3、10a4和電阻體10b3、10b4構(gòu)成第二節(jié)流閥位置開度傳感器。本實(shí)施例雖然形成了還具備有汽油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)用的節(jié)流閥位置開度傳感器、即2個系統(tǒng)的節(jié)流閥位置開度傳感器的結(jié)構(gòu)。但作為柴油發(fā)動機(jī)用則僅使用2個系統(tǒng)中的1個系統(tǒng)。
如圖27所示，一方的節(jié)流閥位置開度傳感器，電刷10a1、10a2可滑動地與電阻體10b1、10b2接觸。在電阻體10b2的兩端，從電源V供給直流電壓。然后，通過從電阻體10b1檢測電壓，而可將電刷10a的位置、即節(jié)流閥2的位置作為電壓信號檢測出來。
TACU200，在通常的控制中，利用節(jié)流閥位置開度傳感器10的輸出進(jìn)行反饋控制，以使節(jié)流閥2的位置與目標(biāo)開度相對應(yīng)。
在齒輪7和節(jié)流閥體1之間裝設(shè)有墊圈15。墊圈15由耐磨性塑料材料、例如摻有鉬的PA66尼龍構(gòu)成。在沒有向馬達(dá)5通電的狀態(tài)下，馬達(dá)5不會產(chǎn)生驅(qū)動力。此時，節(jié)流閥2由回程彈簧11保持在機(jī)械全開位置。另外，齒輪6及齒輪8分別處于被剛性地固定在馬達(dá)軸、節(jié)流閥軸3上的狀態(tài)。齒輪7在軸7A上被構(gòu)成為自由狀態(tài)。本實(shí)施形態(tài)的節(jié)流閥控制裝置，因?yàn)楸淮钶d在車輛上，所以當(dāng)這樣的齒輪7處于自由狀態(tài)時，由于車輛的振動，齒輪7會沿軸7A的推力方向振動，就會產(chǎn)生因齒輪7的端面與節(jié)流閥體1碰撞而產(chǎn)生的噪音、發(fā)生節(jié)流閥體1的劃傷、磨損。順便說明一下，與節(jié)流閥體1是鋁制模鑄件的情況相對，齒輪是比鋁強(qiáng)度高的燒結(jié)合金。因此，為了防止發(fā)生噪音或劃傷等，所以具備有由耐磨性塑料材料構(gòu)成的墊圈15。
接著，圖28是圖25的拆掉齒輪蓋9后的狀態(tài)下的A向視圖。馬達(dá)5，通過將馬達(dá)固定板5B螺絲擰在節(jié)流閥體1上而進(jìn)行固定。馬達(dá)5的電源端子5A從板5B的開口部突出。
在節(jié)流閥體1上，在齒輪8的附近位置處，組裝有機(jī)械全閉限位部13A。當(dāng)向馬達(dá)5提供了100％負(fù)荷的信號時，齒輪8沿箭頭B1方向(節(jié)流閥2的閉合方向)轉(zhuǎn)動，形成在齒輪8上的限位端部8A觸接在機(jī)械全閉限位部13A上，從而被保持在機(jī)械全閉位置。
柴油發(fā)動機(jī)用電子控制節(jié)流閥裝置，當(dāng)用控制單元12檢測到了DC馬達(dá)5、節(jié)流閥位置開度傳感器10等的異常時，立即切斷DC馬達(dá)5的電源或?qū)⒖刂曝?fù)荷固定在0％，僅由向打開方向加載的回程彈簧11的加載力返回機(jī)械全開位置13B。
接著，圖29表示從圖28的狀態(tài)拆掉齒輪7后的狀態(tài)。齒輪8是約1/3形狀的齒輪。齒輪8的一方的端部具有作為限位端部8A的功能，另一方的端部也具有作為限位端部8B的功能。在節(jié)流閥體1上，在齒輪8的附近的位置處，安裝有機(jī)械全開限位部13B，當(dāng)沒有向馬達(dá)5供給負(fù)荷信號或電壓時，借助向打開方向加載回程彈簧11的加載力，限位端部8B觸接在機(jī)械全開限位部13B上，從而節(jié)流閥2位于機(jī)械全開位置。即，在未向馬達(dá)5施加負(fù)荷的狀態(tài)下，節(jié)流閥2被持續(xù)保持在機(jī)械全開位置。
接著，圖30表示從圖29的狀態(tài)拆掉齒輪8后的狀態(tài)?；爻虖椈?1僅使用了1個?；爻虖椈?1的一方的端部11A與節(jié)流閥體1的一部分1A卡合，另一方的端部11B卡合在齒輪8上，將節(jié)流閥2向打開方向作用加載力。
接著，圖31是齒輪蓋9的俯視圖。在齒輪蓋9上設(shè)有連接器端子14。另外，在齒輪蓋9上設(shè)有用于與ECU300、外部的電源連接的連接器9A，其內(nèi)部的端子與TACU200連接。
接著，利用圖32，對本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元(TACU)200的系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖32是本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元(TACU)的系統(tǒng)構(gòu)成圖。另外，與圖21、圖24及圖25相同的標(biāo)號，表示同一部分。
節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元(TACU)200，由CPU210和馬達(dá)驅(qū)動電路(MDC)230構(gòu)成。CPU210由差運(yùn)算部212、PID運(yùn)算部214、控制量運(yùn)算部216和控制部218構(gòu)成。
差運(yùn)算部212，計算ECU300輸出的目標(biāo)開度θobj和節(jié)流閥位置開度傳感器輸出的節(jié)流閥的實(shí)際開度θth的開度差Δθth。PID運(yùn)算部214根據(jù)差運(yùn)算部212輸出的開度差Δθth計算PID控制量u(t)。通過PID運(yùn)算所求出的PID控制量u(t)，是作為(Kp·Δθth+Kd·(dΔθth/dt)+Ki·∑Δθth·dt)而求得的。其中，Kp是比例系數(shù)，Kd是微分系數(shù)，Ki是積分系數(shù)?？刂屏窟\(yùn)算部216，根據(jù)PID控制量u(t)，選擇后述的H電橋電路234的通/斷的開關(guān)，決定電流的流動方向，另外決定使H電橋電路234的開關(guān)通/斷的負(fù)荷，從而作為控制量信號輸出?？刂撇?18，如用圖34所詳述的那樣，根據(jù)目標(biāo)開度θth判定是否進(jìn)行EGR控制或DPF控制，在判定為不進(jìn)行EGR控制或DPF控制的情況下，執(zhí)行用于使節(jié)流閥完全開放的控制，并根據(jù)需要，控制向PID運(yùn)算部214、控制量運(yùn)算部216、MDC230供給電壓VB的開關(guān)SW1的開關(guān)。
馬達(dá)驅(qū)動電路(MDC)230包括邏輯IC232和H電橋電路234。邏輯IC232根據(jù)控制量運(yùn)算部216輸出的控制量信號，向H電橋電路234的4個開關(guān)輸出通斷信號。H電橋電路234根據(jù)通斷信號開閉開關(guān)，向馬達(dá)5供給必要的電流，以使馬達(dá)5正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)。
接著，利用圖33對本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中所使用的H電橋電路234的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖33是表示本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中所使用的H電橋電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
H電橋電路234，將4個晶體管TR1、TR2、TR3、TR4和4個二極管D1、D2、D3、D4，如圖示的那樣連線，使電流向馬達(dá)流動。例如，當(dāng)柵極信號G1和柵極信號G4為高電平，晶體管TR1、TR4導(dǎo)通時，電流如浪線C1那樣流動。例如，此時，馬達(dá)5正轉(zhuǎn)。另外，當(dāng)柵極信號G2和柵極信號G3為高電平，晶體管TR2、TR3導(dǎo)通時，電流如單點(diǎn)劃線C2的那樣流動。例如，此時馬達(dá)5反轉(zhuǎn)。進(jìn)而，當(dāng)柵極信號G3和柵極信號G4為高電平，晶體管TR3、TR4導(dǎo)通時，則電流可如雙點(diǎn)劃線C3的那樣流動。此時驅(qū)動力被從外部傳遞給馬達(dá)5的驅(qū)動軸，當(dāng)馬達(dá)5的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，馬達(dá)5可以作為發(fā)電機(jī)工作，使其進(jìn)行再生制動的動作。另外，即便是使晶體管TR1、TR2同時導(dǎo)通，也能夠使馬達(dá)再生制動。
另外，本實(shí)施例，所述的是使用了使H電橋電路一體化而成的單片機(jī)的情況，是向邏輯IC施加數(shù)字信號、能夠自由地控制晶體管的通、斷的例子。但是，在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)橹灰軌蚩刂岂R達(dá)的驅(qū)動電路的狀態(tài)就能夠達(dá)成目的，所以雖然H電橋本身是用4個晶體管構(gòu)成的，但即便是用一體化的單片IC來構(gòu)成也可以。
接著，利用圖34及圖35，對本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的控制部218的控制動作進(jìn)行說明。
圖34是表示本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的控制部的控制內(nèi)容的流程圖。圖35是本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的控制部的控制內(nèi)容的說明圖。
在步驟s100中，控制部218判定EGR控制或DPF控制是否結(jié)束。當(dāng)未結(jié)束時，在步驟s110中，繼續(xù)通常的反饋控制。當(dāng)結(jié)束時，在步驟s120中執(zhí)行到達(dá)全開的目標(biāo)角度控制。
在此，在步驟s100的判定中，控制部218利用從ECU300輸入的目標(biāo)開度，判定ERG控制或DPF控制是否結(jié)束。例如，如在圖23中所說明的那樣，節(jié)流閥開度控制區(qū)域?yàn)?～100％的范圍的情況下，(V1～V2)的范圍(例如，10～80％)為EGR控制或DPF控制區(qū)域。因此，從ECU輸入的目標(biāo)開度，如果在10～80％的范圍內(nèi)，控制部218就判斷為正在進(jìn)行EGR控制或DPF控制，目標(biāo)開度為0～10％則判斷為結(jié)束。另外，如果從ECU300輸入的目標(biāo)開度為80～100％，則控制部218也能夠進(jìn)行判斷是否接收到了EGR控制或DPF控制、或者EGR控制或DPF控制結(jié)束的Flag信號。
接著，利用圖35，對步驟s120中的到達(dá)全開的目標(biāo)開度控制進(jìn)行說明。在圖35中，橫軸表示時間t?？v軸表示節(jié)流閥開度(控制開度)θth及馬達(dá)負(fù)荷Du。節(jié)流閥開度θth靠近原點(diǎn)的一方為全閉側(cè)，越遠(yuǎn)離原點(diǎn)則越靠近全開側(cè)。另外，馬達(dá)負(fù)荷Du，靠近原點(diǎn)的一方為靠近負(fù)荷100％的一側(cè)，越是遠(yuǎn)離原點(diǎn)則越靠近0％。
圖中，實(shí)線θth表示節(jié)流閥開度的變化，虛線Du表示施加在馬達(dá)上的負(fù)荷。并且，在時刻t3以前，表示的是正在進(jìn)行EGR控制或DPF控制的狀態(tài)，時刻t3以后表示的是EGR控制或DPF控制結(jié)束后的情況下的狀態(tài)。另外，在時刻t3以后，實(shí)線θth表示進(jìn)行了本實(shí)施形態(tài)的控制之后的情況下的節(jié)流閥開度的變化，單點(diǎn)劃線表示未進(jìn)行本實(shí)施形態(tài)的控制的情況下的節(jié)流閥開度的變化。
在時刻t3以前的期間內(nèi)，通過步驟s110的處理，進(jìn)行EGR控制或DPF控制。施加在馬達(dá)上的負(fù)荷Du隨著從ECU300輸入的目標(biāo)開度θobj而變化，并且隨著這種變化，節(jié)流閥開度θth也進(jìn)行變化。
在時刻t3，當(dāng)判定為EGR控制或DPF控制結(jié)束時，在未進(jìn)行本實(shí)施形態(tài)的控制的情況下，向馬達(dá)的通電被阻斷，即，負(fù)荷處于0％的狀態(tài)。其結(jié)果是，節(jié)流閥通過回程彈簧的加載力，如單點(diǎn)劃線所示的那樣向全開側(cè)移動。然后，在時刻t4，當(dāng)觸碰在全開限位部上、從限位部彈回時，由回程彈簧反復(fù)向回拉動，最終停止在控制全開位置。時刻t3～時刻t4的時間T4，例如是150ms。如果節(jié)流閥以這樣的高速被回程彈簧拉回，則會與全開限位部發(fā)生碰撞，因此會導(dǎo)致產(chǎn)生碰撞噪音以及因沖擊載荷產(chǎn)生的機(jī)械零件的壽命的縮短。
另一方面，在本實(shí)施形態(tài)的到全開的目標(biāo)角度開環(huán)控制中，控制部218，如馬達(dá)施加負(fù)荷Du所示的那樣，從判定為EGR控制或DPF控制結(jié)束的時刻(時刻t3)的負(fù)荷開始，漸漸地使負(fù)荷減少，在時刻t5，向控制量運(yùn)算部216輸出負(fù)荷成為0％那樣的控制信號。控制部216，從時刻t3開始逐漸減少負(fù)荷，在時刻t5時向邏輯IC232輸出負(fù)荷為0％那樣的控制信號。其結(jié)果是，馬達(dá)隨著按圖中虛線Du所施加的負(fù)荷信號而旋轉(zhuǎn)，作為其結(jié)果，如圖中實(shí)線所示的那樣，節(jié)流閥開度θth，從被判定為EGR或DPF控制結(jié)束的時刻(時刻t3)的開度開始逐漸向全開側(cè)移動，在時刻t5達(dá)到全開點(diǎn)。在此，時刻t3～時刻t5的時間T5，例如為500ms，通過以這種方式使負(fù)荷信號逐漸減少，來減少節(jié)流閥被拉回到全開點(diǎn)時的、齒輪8和全開限位部13B的碰撞時的速度，從而能夠防止碰撞噪音的發(fā)生以及因沖擊載荷引起的機(jī)械零件的壽命的下降。
這樣，如果將開環(huán)控制時的馬達(dá)驅(qū)動負(fù)荷的賦予方式設(shè)定為，與僅以向全開方向加載的彈簧力實(shí)現(xiàn)的返回相比響應(yīng)相對較遲緩(T4＜T5)，則能夠降低全開限位部與馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)的齒輪的碰撞聲、沖擊能量。進(jìn)而，如特開2003-214196號公報中所記載的那樣，在進(jìn)行將預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值在任意的時間施加給馬達(dá)的控制的情況下，不能吸收每個制品的響應(yīng)時間等的偏差，即使節(jié)流閥返回到全開位置，也有可能會繼續(xù)進(jìn)行驅(qū)動馬達(dá)的控制，因此存在有會因過電流而給馬達(dá)帶來損傷的可能性，但在本實(shí)施形態(tài)中，即便返回到全開限位部位置，也不會產(chǎn)生繼續(xù)進(jìn)行控制這樣的問題。
另外，控制部218，以賦予作為目標(biāo)的負(fù)荷的開環(huán)方式控制節(jié)流閥的開度。在此，在該開環(huán)控制時所施加的負(fù)荷的賦予方式，例如，可以按照如圖35所示那樣的單調(diào)減少的一次方程方式賦予，也可以按照拋物線狀等的賦予方式賦予，只要是最終比僅用回程彈簧11的加載力進(jìn)行返回的時間慢的賦予方式，就能夠降低齒輪8和全開限位部13B的碰撞時的聲音、沖擊載荷。
如以上所說明的那樣，在本實(shí)施形態(tài)中，在EGR控制或DPF控制被判定為結(jié)束、使節(jié)流閥移動到全開位置時，使施加給馬達(dá)的負(fù)荷漸漸減少，因此可降低齒輪和全開限位部的碰撞時的速度，從而能夠防止碰撞噪音的發(fā)生以及因沖擊載荷引起的機(jī)械零件的壽命的縮短。
接著，利用圖36及圖37，對本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的控制部218的控制動作進(jìn)行說明。
本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的系統(tǒng)構(gòu)成，與圖21中所示的相同。另外，本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的構(gòu)成，與圖24～圖31所示的相同。進(jìn)而，本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元(TACU)200的系統(tǒng)構(gòu)成，與圖32所示的相同。另外，本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中所使用的H電橋電路234的構(gòu)成，與圖33中所示的相同。
圖36是表示本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的控制部的控制內(nèi)容的流程圖。圖37是本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的控制部的控制內(nèi)容的說明圖。另外，與圖34相同的步驟標(biāo)號表示相同的控制內(nèi)容。
在圖37中，橫軸表示時間t?？v軸表示節(jié)流閥開度(控制開度)θth。節(jié)流閥開度θth，靠近原點(diǎn)的一方為全閉側(cè)，越是遠(yuǎn)離原點(diǎn)則越接近全開側(cè)。
在步驟s100中，控制部218判定EGR控制或DPF控制是否結(jié)束。在未結(jié)束時，在步驟s110中繼續(xù)通常的反饋控制。結(jié)束時，在步驟s210中執(zhí)行馬達(dá)驅(qū)動電路狀態(tài)控制，接著在步驟s220中執(zhí)行馬達(dá)驅(qū)動停止控制。另外，步驟s100～s220的處理，例如以3ms的周期被反復(fù)執(zhí)行。
在步驟s210的處理中，控制部218向控制量運(yùn)算部216輸出馬達(dá)5進(jìn)行再生制動的動作那樣的控制信號。如在圖33中所說明的那樣，當(dāng)向晶體管TR3、TR4的柵極G3、G4提供接通信號時，在馬達(dá)5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下，電流沿著箭頭C3的方向流動，馬達(dá)5就進(jìn)行再生制動動作。因此，控制部218向控制量運(yùn)算部216輸出使晶體管TR3、TR4導(dǎo)通的控制信號。控制量運(yùn)算部216將使晶體管TR3、TR4導(dǎo)通那樣的控制信號向邏輯IC232輸出。此時，節(jié)流閥2通過回程彈簧11而向全開方向移動。節(jié)流閥軸的動作經(jīng)由齒輪8、7、6而被傳遞給馬達(dá)5，因此馬達(dá)5進(jìn)行再生制動的動作。通過該馬達(dá)5的再生制動，節(jié)流閥的想要向全開方向打開的動作受到制動。
即，在此，重要的是，雖然當(dāng)切斷馬達(dá)的電源時，通過回程彈簧11的加載力就能夠使馬達(dá)驅(qū)動機(jī)構(gòu)向全開方向轉(zhuǎn)動，但此時是以如下的方式來控制H電橋電路的晶體管的通/斷的，這種控制方式是通過形成將馬達(dá)電路連接起來的狀態(tài)，使此時的DC馬達(dá)5的零件的轉(zhuǎn)動力沿與回程彈簧11的加載力相反的方向動作。當(dāng)這樣進(jìn)行控制時，如圖37所示，節(jié)流閥2如馬達(dá)驅(qū)動電路連接時的那樣緩慢地動作，從而能夠防止齒輪8與全開限位部激烈地碰撞。
然后，在步驟s220中，控制部218向控制量運(yùn)算部216輸出執(zhí)行使馬達(dá)停止的控制那樣的控制信號。即，控制部218向控制量運(yùn)算部216輸出馬達(dá)施加負(fù)荷Du為0％那樣的控制信號?？刂屏窟\(yùn)算部216將負(fù)荷為0％那樣的控制信號輸出給邏輯IC。其結(jié)果是，向馬達(dá)的通電被阻斷，因此節(jié)流閥2通過回程彈簧11而向全開方向移動。
另外，馬達(dá)驅(qū)動停止控制，也可以是將向馬達(dá)5的通電關(guān)閉那樣的控制。即，控制部218，將如圖32所示的開關(guān)SW1關(guān)閉，從而停止了來自電源VB的電力經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動電路230向馬達(dá)5供給的狀態(tài)。如以上那樣，在馬達(dá)驅(qū)動停止控制中，通過將馬達(dá)外加負(fù)荷Du設(shè)為0％使H電橋電路的晶體管斷開，或者將設(shè)置在從電源向馬達(dá)供給電力的路徑之中的開關(guān)關(guān)閉，以斷開向馬達(dá)的通電，使馬達(dá)的驅(qū)動停止。
即，通過步驟s210的處理而瞬時地對向全開方向的動作施加制動，通過其次的步驟s220的處理撤除制動而由回程彈簧使之向全開方向動作。步驟s210～s220的處理，例如以3ms的周期反復(fù)執(zhí)行，因此在EGR控制或DPF控制被判定為結(jié)束的情況下，在該期間反復(fù)執(zhí)行步驟s210的進(jìn)行制動、和步驟s220的無制動的控制，節(jié)流閥漸漸地向全開側(cè)移動，例如在時刻t6到達(dá)全開點(diǎn)。
圖中，時間T4與圖35中所示的相同，與完全沒有施加制動時的節(jié)流閥開度的情況相對，本實(shí)施形態(tài)中，通過在行進(jìn)過程中周期地施加制動，從而時刻t3～時刻t6的時間T6就會比時間T4長，節(jié)流閥被拉回到全開點(diǎn)時的、齒輪8和全開限位部13B的碰撞時的速度減少，從而能夠防止碰撞噪音的發(fā)生以及因沖擊載荷引起的機(jī)械零件的壽命的縮短。
如以上所說明的那樣，在本實(shí)施形態(tài)中，在判定為EGR控制或DPF控制已結(jié)束、使節(jié)流閥向全開位置移動時，首先，以馬達(dá)進(jìn)行再生制動的方式，即，通過從CPU的控制部施加保持使控制單元內(nèi)的馬達(dá)驅(qū)動電路與馬達(dá)連接起來的狀態(tài)的信號，從而沿著與向全開位置方向轉(zhuǎn)動那樣的被加載的彈簧力相反的方向，使利用了馬達(dá)的轉(zhuǎn)動力的力以制動的方式作用，由此能夠降低全開限位部和齒輪等馬達(dá)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件間的碰撞時的沖擊能量，并能夠防止碰撞噪音的產(chǎn)生以及因沖擊載荷引起的機(jī)械零件的壽命下降。
接著，利用圖38，對本發(fā)明的第三實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的控制部218的控制動作進(jìn)行說明。
本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的系統(tǒng)構(gòu)成，與圖21所示的相同。另外，本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的結(jié)構(gòu)，與圖24～圖31中所示的相同。進(jìn)而，本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元(TACU)200的系統(tǒng)構(gòu)成，與圖32中所示的相同。另外，本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中所使用的H電橋電路234的結(jié)構(gòu)，與圖33中所示的相同。
圖38是表示本發(fā)明的第三實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的控制部的控制內(nèi)容的流程圖。另外，與圖34、圖36相同的步驟標(biāo)號表示相同的控制內(nèi)容。
在本實(shí)施形態(tài)中，步驟s310和步驟s320的處理，是對圖36的控制的追加。
在步驟s100中，當(dāng)判定為EGR控制或DPF控制已結(jié)束時，在步驟s310中，核查自己診斷的曲線圖。在此，如果確認(rèn)自己診斷結(jié)果的狀態(tài)，沒有檢測出異常，則在步驟s210、s220中，通過再生制動和馬達(dá)驅(qū)動停止，而出現(xiàn)馬達(dá)電路連接時的動作，因此就會緩慢地觸接在全開限位部13B上。
在自己診斷結(jié)果檢測出異常的情況下，在步驟s320中，控制部218將H電橋電路的所有的晶體管均置為斷開，從而如圖35中用單點(diǎn)劃線所示的那樣，節(jié)流閥快速地向全開位置移動。
這樣，當(dāng)自己診斷的結(jié)果檢測出異常時，能夠通過盡可能快地停止控制，來防止?jié)M負(fù)荷動作的異常。
接著，利用圖39及圖40，對本發(fā)明的第四實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的控制部218的控制動作進(jìn)行說明。
本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的系統(tǒng)構(gòu)成，與圖21中所示的相同。另外，本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的結(jié)構(gòu)，與圖24～圖31中所示的相同。進(jìn)而，本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元(TACU)200的系統(tǒng)構(gòu)成，與圖32中所示的相同。另外，本實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置中所用的H電橋電路234的構(gòu)成，與圖33中所示的相同。
圖39是表示本發(fā)明的第四實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的控制部的控制內(nèi)容的流程圖。圖40是本發(fā)明的第四實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的控制部的控制內(nèi)容的說明圖。另外，與圖34、圖36相同的步驟標(biāo)號表示相同的控制內(nèi)容。
在圖40中，橫軸表示時間t?？v軸表示節(jié)流閥位置θ及馬達(dá)負(fù)荷Du。節(jié)流閥位置θ，靠近原點(diǎn)的一方為全閉側(cè)，越是遠(yuǎn)離原點(diǎn)則越靠近全開側(cè)。并且，實(shí)線表示目標(biāo)開度θobj，虛線表示實(shí)際開度θth(real)。另外，用點(diǎn)線所示的馬達(dá)負(fù)荷Du，靠近原點(diǎn)的一方為接近負(fù)荷100％的一側(cè)，越是遠(yuǎn)離原點(diǎn)就越接近0％。
在步驟s410中，控制部218接收從ECU300輸入的目標(biāo)開度θobj，作為用于進(jìn)行位置控制的基準(zhǔn)。
接著，在步驟s420中，判定是否為在步驟s410中所接收的目標(biāo)開度θobj比規(guī)定值A(chǔ)大、且目標(biāo)開度θobj的變化率Δθobj比規(guī)定值B小。例如，規(guī)定值A(chǔ)為80％，判定圖24的步驟s100中的EGR控制或DPF控制是否已結(jié)束。另外，之所以將目標(biāo)開度θobj的變化率Δθobj作為判定的基準(zhǔn)，是要除去瞬時的目標(biāo)開度θobj比規(guī)定值A(chǔ)大的情況，判定穩(wěn)定的目標(biāo)開度θobj是否比規(guī)定值A(chǔ)大。變化率Δθobj例如為0.25％。即，在目標(biāo)開度θobj比規(guī)定值A(chǔ)(例如80％)大、且目標(biāo)開度θobj的變化率Δθobj比規(guī)定值B(例如0.25％)小的情況下，判定為EGR控制或DPF控制已結(jié)束，從而進(jìn)入步驟s430，在并非如此的情況下，則進(jìn)入步驟s460。
在步驟s460中，將計數(shù)值C清0進(jìn)行初始化。也就是說，在進(jìn)行通常的EGR控制或DPF控制的情況下，計數(shù)值C為0。接著，在步驟s470中，判定變量E是否為0。變量E可取“0”和“1”這兩個值，當(dāng)變量E為“0”時，表示正在進(jìn)行控制的狀態(tài)，當(dāng)變量E為“1”時，表示沒有進(jìn)行控制的狀態(tài)。在此，若控制正在進(jìn)行，變量E為“0”，則進(jìn)入步驟s110，以使節(jié)流閥開度成為目標(biāo)開度的方式進(jìn)行反饋控制。在圖40中，在時刻t3以前的期間內(nèi)，正在進(jìn)行通常的反饋控制的節(jié)流閥的開度控制。該時刻，因?yàn)槭荅GR控制或DPF控制結(jié)束的時刻，所以此時的目標(biāo)開度控制，是在全開點(diǎn)附近的任意的位置作為節(jié)流閥位置，并將該開度作為目標(biāo)開度來進(jìn)行控制的，并同時在任意的期間(在步驟s444中，直到滿足了C＞D的條件以前的期間)保持該開度。
另一方面，當(dāng)EGR控制或DPF控制結(jié)束時，在步驟s430中，在計數(shù)值C上加“1”。然后在步驟s440中，判定計數(shù)值C是否超過規(guī)定值D。步驟s440的判定，是用于在步驟s430中已判定為EGR控制或DPF控制已結(jié)束之后，判定是否經(jīng)過了規(guī)定時間的判定。規(guī)定值D，采用與圖40的時刻t3～t7的時間相當(dāng)?shù)闹?，例如為計?shù)200ms的時間。該規(guī)定時間，被設(shè)定為比通過回程彈簧的加載力、如圖35的以單點(diǎn)劃線所示的那樣、向全開側(cè)移動所必須的時間(例如，在圖35的例子中時間T4(例如為150ms))更長。
在不滿足步驟s440的條件的情況下，即，例如，在EGR控制或DPF控制結(jié)束而到經(jīng)過了200ms之前，在步驟s470中，判定變量E是否為0。在此，控制正在進(jìn)行，變量E為“0”，進(jìn)入步驟s110，以使節(jié)流閥開度變?yōu)槟繕?biāo)開度的那樣地進(jìn)行反饋控制。即，在圖40中，時刻t3～t6的期間內(nèi)也進(jìn)行由通常的反饋控制實(shí)現(xiàn)的節(jié)流閥的開度控制。
通過這種控制，能夠減少節(jié)流閥傳感器的滑動阻力的磨損。在使用了接觸式節(jié)流閥傳感器的電子控制節(jié)流閥裝置的情況下，當(dāng)一定開度保持時間(例如保持在全開位置的時間)較長時，電阻體會因振動等的影響而產(chǎn)生局部磨損。由于這樣的局部磨損，會產(chǎn)生接觸節(jié)流閥位置開度傳感器的輸出異常。因此，如本實(shí)施形態(tài)的那樣，直至經(jīng)過與規(guī)定值D相當(dāng)?shù)臅r間為止，雖然EGR控制或DPF控制結(jié)束，但通過設(shè)成控制狀態(tài)，時刻t3～t7的期間，成為被保持在任意的開度的時間，被保持在機(jī)械的全開位置上的時間，可以設(shè)為t7～t8的時間，能夠使保持在機(jī)械的全開位置的時間縮短。這樣，由于能夠縮短保持時間，所有能夠延長節(jié)流閥位置開度傳感器的壽命。
接著，在步驟s440的判定中，當(dāng)計數(shù)值C超過規(guī)定值D時，即，在圖40中，達(dá)到時刻t7時，在步驟s210、步驟s220中，反復(fù)進(jìn)行在圖36中所說明再生制動的制動動作和非制動動作，使齒輪8緩慢地觸接在全開限位部13B上。另外，在步驟s210、步驟s220的處理中，也可以去除步驟s210的處理。即，其原因在于，在步驟s110中，因?yàn)樵谌_點(diǎn)附近的規(guī)定位置控制規(guī)定時間，所以雖然在通過步驟s220的處理斷開向馬達(dá)的通電之后，立即從該規(guī)定位置移動到全開位置，但因?yàn)橐苿泳嚯x短，所有大多數(shù)情況下齒輪8觸碰全開限位部13B時的沖擊力小。
此后，在步驟s450中，將控制狀態(tài)Flag(E)設(shè)為“1”，結(jié)束循環(huán)。
如以上那樣，在本實(shí)施形態(tài)中，在進(jìn)入EGR區(qū)域(時刻t3以后)，且在滿足了條件成立狀態(tài)的持續(xù)時間(C＞D)的時刻t7以后，反復(fù)進(jìn)行制動動作和停止向馬達(dá)通電，從控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移至非控制狀態(tài)，從而齒輪8與全開限位部13B緩慢觸接。
另外，在從EGR控制或DPF控制結(jié)束狀態(tài)返回到EGR控制或DPF控制的狀態(tài)時，由于目標(biāo)開度＞A、目標(biāo)開度變化率＜B、或C＞D的任何一項(xiàng)均不成立所以能夠返回。此時，因?yàn)樽優(yōu)榉强刂茽顟B(tài)一次，所以控制狀態(tài)Flag變?yōu)镋＝1。因此，在步驟s470的判定中，進(jìn)入步驟s480，控制量清零。
如在圖32中所說明的那樣，PID運(yùn)算部214，在EGR控制或DPF控制狀態(tài)時、EGR非控制狀態(tài)時，都反復(fù)執(zhí)行求得負(fù)荷的PID計算。PID控制量的計算為u(t)＝(Kp·Δθth+Kd·(dΔθth/dt)+Ki·∑Δθth·dt)。馬達(dá)通電切斷狀態(tài)時，目標(biāo)開度和實(shí)際開度的偏差在閉合側(cè)會變大，積分項(xiàng)的進(jìn)行動作的部分就會成為閉合方向的控制負(fù)荷過大的狀態(tài)。節(jié)流閥位置控制通常在新目標(biāo)開度附近加載制動，以使收斂性比較理想，但當(dāng)如上述那樣沿閉合方向過大地蓄積了積分項(xiàng)相當(dāng)?shù)闹禃r，就有可能沒有加載正常的制動，導(dǎo)致上沖變大，或收斂性變差等。
因此，在本實(shí)施形態(tài)中，在步驟s480中，將控制量清零。在此，作為清零的控制量，可以僅是積分項(xiàng)相當(dāng)?shù)牟糠?，另外，也可以是所有與施加負(fù)荷有關(guān)的值。由此，能夠改善響應(yīng)時間等的控制性能。此后，在步驟s490中，將控制狀態(tài)Flag設(shè)為E＝0，轉(zhuǎn)移到通常控制，結(jié)束循環(huán)。
如以上所說明的那樣，在本實(shí)施形態(tài)中也是一樣，能夠降低全開限位部和齒輪等馬達(dá)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的構(gòu)成零件間的碰撞時的沖擊能量，并能夠防止碰撞噪音的發(fā)生以及因沖擊載荷引起的機(jī)械零件的壽命下降。另外，能夠使全開位置的保持時間縮短，使接觸式節(jié)流閥傳感器具有超長的壽命。進(jìn)而，在從非控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移到控制狀態(tài)時，通過將控制量清零，能夠改善響應(yīng)性等的控制性能。
接著，利用圖41，對本發(fā)明的其它的實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖41使本發(fā)明的其它的實(shí)施形態(tài)的電子控制節(jié)流閥裝置的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
另外，在以上的各實(shí)施形態(tài)的說明中，采用了TACU200和ECU300分別為單獨(dú)的結(jié)構(gòu)的形式，但如圖41所示，也可以是TACU200和ECU300為一體構(gòu)成的形式。
將以上所說明的實(shí)施例中的馬達(dá)控制的作為吸氣節(jié)流閥的節(jié)流閥裝置、及其控制方法的特征匯總?cè)缦隆?br> 節(jié)流閥的電子式位置控制，已知的有例如，如特開平7-332136號公報所記載的那樣，采用PID控制等方法計算與節(jié)流閥的實(shí)際開度和目標(biāo)開度的偏差相對應(yīng)的控制量，將所求得的控制量轉(zhuǎn)換為作為脈沖驅(qū)動的接通時間和斷開時間的比的負(fù)荷比，經(jīng)由H電橋電路將PWM信號提供給直流馬達(dá)，馬達(dá)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，由其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)由齒輪、節(jié)流閥軸驅(qū)動節(jié)流閥，從而進(jìn)行位置控制。
上述的電子控制節(jié)流閥裝置，均為汽油發(fā)動機(jī)用電子控制節(jié)流閥裝置，但近來以提高EGR效率、改善自然點(diǎn)火現(xiàn)象等為目的，在柴油發(fā)動機(jī)中一直采用電子控制節(jié)流閥裝置。柴油發(fā)動機(jī)用電子控制節(jié)流閥裝置，與汽油發(fā)動機(jī)用的情況不同，是主要以提高EGR效率、通過調(diào)節(jié)吸氣來提高排氣溫度使DPF(Diesel particuler filter)內(nèi)的煤煙燃燒為目的而進(jìn)行控制的，因此在不進(jìn)行EGR控制或DPF控制時結(jié)束馬達(dá)控制，節(jié)流閥位置位于全開位置。因此，在以下幾點(diǎn)有很大不同，即(1)長時間保持在全開位置；(2)存在有從正在進(jìn)行馬達(dá)控制的狀態(tài)到停止的狀態(tài)、或者其相反的狀態(tài)的情況；(3)不需要為了避免出現(xiàn)失控狀態(tài)而在馬達(dá)通電切斷時以任意的開度提供一定空氣量的缺省機(jī)構(gòu)。
柴油發(fā)動機(jī)用電子控制節(jié)流閥裝置，當(dāng)EGR控制或DPF控制結(jié)束時無需控制空氣流量，切斷馬達(dá)通電，用回程彈簧返回到壓力損失最少的全開位置。也就是說，與始終持續(xù)進(jìn)行控制的汽油發(fā)動機(jī)用的電子控制節(jié)流閥裝置不同，必定存在有從控制狀態(tài)到停止控制的狀態(tài)、或從已停止控制的狀態(tài)到開始進(jìn)行控制的狀態(tài)的情況。
首先，若考慮從控制狀態(tài)到停止控制狀態(tài)的情況，作為第一問題，若在停止控制時單純地將馬達(dá)的通電切斷或?qū)⑹┘迂?fù)荷設(shè)為0％，僅以將節(jié)流閥位置向打開方向加載的回程彈簧的力返回到全開位置，則全開限位部與驅(qū)動機(jī)構(gòu)零件會劇烈碰撞，產(chǎn)生發(fā)出碰撞噪音以及由沖擊載荷引起的機(jī)械零件壽命下降這樣的問題。
與此相對，已知有一種例如特開2002-256892號公報所記載那樣的電子控制節(jié)流閥裝置，其在全開限位部和齒輪之間設(shè)置干涉機(jī)構(gòu)，從而機(jī)械式地避免由碰撞帶來問題。
另外，已知有一種例如特開2003-214196號公報中所記載那樣的電子控制節(jié)流閥裝置，其通過將預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值以任意的時間施加給馬達(dá)，由此以比通?？刂茣r更低的速度使馬達(dá)動作，從而控制式地避免因碰撞帶來的問題。
但是，在特開2002-256892號公報中所記載的方式中，存在有緩沖機(jī)構(gòu)部分的成本上升、緩沖機(jī)構(gòu)變差時的效果的降低以及由零件數(shù)目增加產(chǎn)生的可靠性下降的問題。
另外，在特開2003-214196號公報中所記載的方式中，存在有如下問題，即，因?yàn)樵摽刂剖菍㈩A(yù)先設(shè)定的規(guī)定值在任意的時間施加給馬達(dá)的控制，所以不能吸收每個制品的響應(yīng)時間等的偏差，有可能即使節(jié)流閥返回到全開位置也仍然在繼續(xù)進(jìn)行驅(qū)動馬達(dá)的控制，因而有可能會因過電流而給馬達(dá)帶來損傷，或由其產(chǎn)生的過載荷加載在機(jī)械零件上而給機(jī)械零件帶來損傷。
本發(fā)明的實(shí)施例消除了這樣的問題，而提供一種可靠性高、不存在對馬達(dá)或機(jī)械零件的損傷、能夠降低機(jī)械的碰撞噪音、沖擊能量的電子控制節(jié)流閥控制裝置。
根據(jù)本實(shí)施例，(1)為達(dá)成上述目的，該電子控制節(jié)流閥裝置，包括電子節(jié)流閥體，其具有驅(qū)動可轉(zhuǎn)動地支撐在節(jié)流閥體上的節(jié)流閥的驅(qū)動器、施力使上述節(jié)流閥向全開方向返回的單一的回程彈簧、檢測上述節(jié)流閥的開度的節(jié)流閥位置開度傳感器；和根據(jù)由上述節(jié)流閥位置開度傳感器檢測出的上述節(jié)流閥的開度和目標(biāo)開度，來驅(qū)動上述驅(qū)動器的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元；其中，上述節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元具備的控制裝置，該控制裝置控制上述驅(qū)動器，以便在EGR控制或DPF控制結(jié)束時，以比僅由上述回程彈簧使上述節(jié)流閥向全開方向移動的時間更長的時間、使上述節(jié)流閥向全開方向移動。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可提高可靠性，不會出現(xiàn)對馬達(dá)或機(jī)械零件的損傷，并能夠減少機(jī)械的碰撞噪音、沖擊能量。
(2)在上述(1)中，優(yōu)選上述控制裝置，是將上述節(jié)流閥逐漸地向全開位置移動那樣的成為目標(biāo)角度的控制信號施加給上述驅(qū)動器，進(jìn)行開環(huán)控制的裝置。
(3)在上述(2)中，優(yōu)選上述控制裝置，是使施加給上述驅(qū)動器的負(fù)荷信號的負(fù)荷逐漸地減少的裝置。
(4)在上述(1)中，優(yōu)選上述控制裝置，是當(dāng)EGR控制或DPF控制結(jié)束時，反復(fù)進(jìn)行上述驅(qū)動器的控制狀態(tài)和非控制狀態(tài)的裝置。
(5)在上述(4)中，優(yōu)選上述控制裝置，是在上述控制狀態(tài)下，使上述驅(qū)動器以制動方式動作的裝置。
(6)在上述(4)中，優(yōu)選上述控制裝置，是在上述控制狀態(tài)下，以再生制動狀態(tài)控制上述驅(qū)動器的裝置。
(7)在上述(4)中，優(yōu)選上述控制裝置，是在上述非控制狀態(tài)下切斷向上述驅(qū)動器的通電的裝置。
(8)在上述(7)中，優(yōu)選上述控制裝置，是將施加給上述驅(qū)動器的負(fù)荷信號的負(fù)荷設(shè)為0％的裝置。
(9)在上述(4)中，優(yōu)選上述控制裝置，是在節(jié)流閥位置開度傳感器等的自己診斷結(jié)果異常的情況下，切斷向上述驅(qū)動器的通電的裝置。
(10)在上述(4)中，優(yōu)選上述控制裝置，在判定為EGR控制或DPF控制結(jié)束之后，進(jìn)行控制以使在規(guī)定時間內(nèi)，將上述節(jié)流閥的開度在全開點(diǎn)附近的位置保持規(guī)定時間，然后反復(fù)進(jìn)行上述驅(qū)動器的上述控制狀態(tài)和上述非控制狀態(tài)。
(11)在上述(1)中，優(yōu)選上述控制裝置，在判定為EGR控制或DPF控制結(jié)束之后，進(jìn)行控制以便在規(guī)定時間內(nèi)、將上述節(jié)流閥的開度在全開點(diǎn)附近的位置保持規(guī)定時間，然后將上述驅(qū)動器設(shè)為非控制狀態(tài)。
(12)在上述(11)中，優(yōu)選上述控制裝置，在判定為EGR控制或DPF控制結(jié)束之后，進(jìn)行控制以便在規(guī)定時間內(nèi)，將上述節(jié)流閥的開度在全開點(diǎn)附近的位置保持規(guī)定時間，然后反復(fù)進(jìn)行上述驅(qū)動器的控制狀態(tài)和上述非控制狀態(tài)。
(13)在上述(11)中，優(yōu)選上述控制裝置，在上述節(jié)流閥的目標(biāo)開度超過規(guī)定目標(biāo)開度、且上述目標(biāo)開度的變化量在規(guī)定開度變化量或其以下、并且目標(biāo)開度在規(guī)定開度或其以上而其變化量在規(guī)定開度變化量或其以下那樣的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時間或其以上的情況下，判定為上述EGR控制或DPF控制結(jié)束。
(14)在上述(12)中，優(yōu)選上述控制裝置，在判定為EGR控制或DPF控制結(jié)束之后，在上述3個條件中的至少一個未被滿足的情況下，再次開始驅(qū)動器控制。
(15)在上述(13)中，優(yōu)選上述控制裝置，在再次開始驅(qū)動器控制時，在初始化施加給驅(qū)動器的驅(qū)動器驅(qū)動負(fù)荷運(yùn)算部的值之后，開始進(jìn)行控制。
(16)在上述(15)中，優(yōu)選上述控制裝置，驅(qū)動器驅(qū)動負(fù)荷運(yùn)算部的值的初始化，至少將積分項(xiàng)或進(jìn)行其相當(dāng)?shù)膭幼鞯牟糠殖跏蓟?br> (17)在上述(1)中，優(yōu)選上述電子節(jié)流閥體，包括被固定在上述驅(qū)動器的輸出軸上的第一齒輪、被固定在支撐上述節(jié)流閥的節(jié)流閥軸上的第二齒輪、和從上述第一齒輪向上述第二齒輪傳遞驅(qū)動力的中間齒輪，進(jìn)而，在上述中間齒輪和支撐該中間齒輪的上述節(jié)流閥體之間，具備耐磨性部件的墊圈。
(18)另外，為達(dá)成上述目的，該電子控制節(jié)流閥裝置，包括電子節(jié)流閥體，其具有驅(qū)動可轉(zhuǎn)動地支撐在節(jié)流閥體上的節(jié)流閥的驅(qū)動器、施力使上述節(jié)流閥向全開方向返回的單一的回程彈簧、檢測上述節(jié)流閥的開度的節(jié)流閥位置開度傳感器；和根據(jù)由上述節(jié)流閥位置開度傳感器檢測出的上述節(jié)流閥的開度和目標(biāo)開度來驅(qū)動上述驅(qū)動器的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元；其中，上述節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元具備有控制裝置，該控制裝置將上述節(jié)流閥逐漸地向全開位置移動那樣的成為目標(biāo)角度的控制信號施加給上述驅(qū)動器進(jìn)行開環(huán)控制，以便在EGR控制或DPF控制結(jié)束時，以比僅用上述回程彈簧使上述節(jié)流閥向全開方向移動的時間更長的時間、使上述節(jié)流閥向全開方向移動。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠提高可靠性，不會產(chǎn)生對馬達(dá)或機(jī)械零件的損傷，并能夠降低機(jī)械的碰撞噪音、沖擊能量。
(19)另外，為達(dá)成上述目的，該電子控制節(jié)流閥裝置，包括電子節(jié)流閥體，其具有驅(qū)動可轉(zhuǎn)動地支撐在節(jié)流閥體上的節(jié)流閥的驅(qū)動器、施力使上述節(jié)流閥向全開方向返回的單一的回程彈簧、檢測上述節(jié)流閥的開度的節(jié)流閥位置開度傳感器；和根據(jù)由上述節(jié)流閥位置開度傳感器檢測出的上述節(jié)流閥的開度和目標(biāo)開度驅(qū)動上述驅(qū)動器的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元；其中上述節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元具備的控制裝置，該控制裝置當(dāng)EGR控制或DPF控制結(jié)束時，反復(fù)上述驅(qū)動器的控制狀態(tài)和非控制狀態(tài)，以便在EGR控制或DPF控制已結(jié)束時，以比僅用上述回程彈簧使上述節(jié)流閥向全開方向移動的時間更長的時間使上述節(jié)流閥向全開方向移動。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠提高可靠性，不會產(chǎn)生對馬達(dá)或機(jī)械零件的損傷，并能夠降低機(jī)械的碰撞噪音、沖擊能量。
(20)另外，為達(dá)成上述目的，該電子控制節(jié)流閥裝置，包括電子節(jié)流閥體，其具有驅(qū)動可轉(zhuǎn)動地支撐在節(jié)流閥體上的節(jié)流閥的驅(qū)動器、施力使上述節(jié)流閥向全開方向返回的單一的回程彈簧、檢測上述節(jié)流閥的開度的節(jié)流閥位置開度傳感器；和根據(jù)由上述節(jié)流閥位置開度傳感器檢測出的上述節(jié)流閥的開度和目標(biāo)開度驅(qū)動上述驅(qū)動器的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元；其中上述節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元具備控制裝置，該控制裝置在判定為EGR控制或DPF控制結(jié)束之后，以在規(guī)定期間內(nèi)將上述節(jié)流閥的開度在全開點(diǎn)附近的位置保持規(guī)定時間的那樣進(jìn)行控制，然后反復(fù)上述驅(qū)動器的上述控制狀態(tài)和上述非控制狀態(tài)，以便在EGR控制或DPF控制已結(jié)束時，以比僅用上述回程彈簧使上述節(jié)流閥向全開方向移動的時間更長的時間使上述節(jié)流閥向全開方向移動，。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠提高可靠性，不會產(chǎn)生對馬達(dá)或機(jī)械零件的損傷，并能夠降低機(jī)械的碰撞噪音、沖擊能量。
(21)另外，為了達(dá)成上述目的，該電子控制節(jié)流閥裝置，包括電子節(jié)流閥體，其具有驅(qū)動可轉(zhuǎn)動地支撐在節(jié)流閥體上的節(jié)流閥的驅(qū)動器、施力使上述節(jié)流閥向全開方向返回的單一的回程彈簧、檢測上述節(jié)流閥的開度的節(jié)流閥位置開度傳感器；和根據(jù)由上述節(jié)流閥位置開度傳感器檢測出的上述節(jié)流閥的開度和目標(biāo)開度驅(qū)動上述驅(qū)動器的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元；其中上述節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元具備控制裝置，該控制裝置在判定為EGR控制或DPF控制結(jié)束之后，以在規(guī)定期間內(nèi)將上述節(jié)流閥的開度在全開點(diǎn)附近的位置保持規(guī)定時間的方式進(jìn)行控制，然后將上述驅(qū)動器設(shè)為非控制狀態(tài)，以便在EGR控制或DPF控制結(jié)束后，以比僅用上述回程彈簧使上述節(jié)流閥向全開方向移動的時間更長的時間使上述節(jié)流閥向全開方向移動。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠提高可靠性，不會產(chǎn)生對馬達(dá)或機(jī)械零件的損傷，并能夠降低機(jī)械的碰撞噪音、沖擊能量。
(22)另外，為了達(dá)成上述目的，該電子控制節(jié)流閥裝置，包括電子節(jié)流閥體，其具有驅(qū)動可轉(zhuǎn)動地支撐在節(jié)流閥體上的節(jié)流閥的驅(qū)動器、施力使上述節(jié)流閥向全開方向返回的單一的回程彈簧、檢測上述節(jié)流閥的開度的節(jié)流閥位置開度傳感器；和根據(jù)由上述節(jié)流閥位置開度傳感器檢測出的上述節(jié)流閥的開度和目標(biāo)開度驅(qū)動上述驅(qū)動器的節(jié)流閥驅(qū)動器控制單元；其中上述節(jié)流閥體具有被固定在上述驅(qū)動器的輸出軸上的第一齒輪、被固定在支撐上述節(jié)流閥的節(jié)流閥軸上的第二齒輪、以及從上述第一齒輪向上述第二齒輪傳遞驅(qū)動力的中間齒輪，并且，在上述中間齒輪和支撐該中間齒輪的上述節(jié)流閥體之間，具備耐磨性部件的墊圈。
以下對運(yùn)用了本發(fā)明的EGR氣體控制系統(tǒng)進(jìn)行說明。
圖10表示運(yùn)用了本發(fā)明的一個實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流系統(tǒng)的構(gòu)成。
被吸入發(fā)動機(jī)的空氣，在空氣過濾器41中被除去吸氣中的灰塵。然后，通過吸氣流量檢測器42檢測出吸氣流量G1。所檢測出的吸氣流量G1的信號被輸入發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)421及排出氣體回流控制器(EGRCONT)420。吸氣被渦輪增壓器的壓縮機(jī)43加壓，通過吸氣管，由吸氣流量控制閥45控制流量或壓力。吸氣進(jìn)一步流入吸氣歧管46，分配至發(fā)動機(jī)47的各氣缸中。
吸氣流量控制閥45的開度，根據(jù)從排出氣體回流控制器420輸出的吸氣流量控制信號CTH來控制。吸氣流量控制閥45，是由馬達(dá)驅(qū)動的例如蝶式的閥，檢測蝶形閥的開度信號，并作為開度信號θTH而被取入排出氣體回流控制器420。
從發(fā)動機(jī)47中所設(shè)置的燃料噴射閥419，向發(fā)動機(jī)的氣缸中供給燃燒燃料。向燃料噴射閥419的燃料供給，經(jīng)由燃料配管418由燃料泵417進(jìn)行。另外，燃料噴射閥419的噴射量，通過ECU421控制，ECU421向燃料噴射閥419供給燃料噴射量信號FINJ。
在發(fā)動機(jī)47中燃燒完了的排出氣體，由排氣歧管48匯集，在通過渦輪增壓器的渦輪49之后，通過觸媒410、排氣管411而被排出到大氣中。在排氣歧管48中設(shè)置有分流部412，來自發(fā)動機(jī)47的排出氣體的一部分被分流。分流的排出氣體，作為回流氣體由回流管413a導(dǎo)引。在回流管413a中設(shè)有回流氣體冷卻器414。經(jīng)回流氣體冷卻器414冷卻后的回流氣體，通過回流管413b、回流氣體控制閥416，回流到吸氣歧管46中。
回流氣體控制閥416的開度，由從排出氣體回流控制器420輸出的回流氣體控制閥416的開度控制信號CEG控制?；亓鳉怏w控制閥416，例如是板式閥(提動閥)，檢測出板式閥的行程量，作為行程量信號STEG被取入排出氣體回流控制器420中。在使用例如蝶式閥作為回流氣體控制閥416的情況下，蝶形閥的開度信號被取入排出氣體回流控制器420。
在回流管413b中，設(shè)有回流氣體流量檢測器415，測定流經(jīng)回流管內(nèi)部的回流氣體流量G2。所測定的回流氣體流量G2，被輸入排出氣體回流控制器420。另外，回流氣體冷卻器414，雖然是為了降低回流氣體的溫度而設(shè)置的，但也可以省略不設(shè)。
在ECU421中，除了發(fā)動機(jī)47的轉(zhuǎn)速信號NE、來自吸氣流量檢測器42的吸氣流量信號G1等以外，還輸入表示未圖示的發(fā)動機(jī)或車輛的狀態(tài)的信號。ECU421根據(jù)這些信號進(jìn)行計算等，向各種裝置輸送控制指令值。ECU421根據(jù)發(fā)動機(jī)47的轉(zhuǎn)速信號NE、吸氣流量信號G1等信號判定發(fā)動機(jī)47運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。ECU421根據(jù)該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)向排出氣體回流控制器420輸出回流氣體回流率指令值RSET。
排出氣體回流控制器420，由吸氣流量G1和回流氣體流量G2求出排出氣體的回流率R。然后，排出氣體回流控制器420，反饋控制吸氣流量控制閥45及/或回流氣體控制閥416的開度，以使所求得的回流率R與回流氣體回流率指令值RSET相一致。即，在本實(shí)施形態(tài)中，其特征在于為了使排出氣體的回流量成為目標(biāo)值，不僅控制回流氣體控制閥416，而且還控制吸氣流量控制閥45。
接著，利用圖11及圖13，對本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置的排出氣體回流控制器的控制內(nèi)容進(jìn)行說明。
圖11是運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置的控制系統(tǒng)的框圖。圖13是表示運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中的排出氣體回流控制器的控制內(nèi)容的流程圖。另外，與圖10相同的標(biāo)號表示相同的部分。
如圖11所示，向排出氣體回流控制器420，輸入ECU421輸出的回流氣體回流率指令值RSET、由吸氣流量檢測器42檢測出的吸氣流量信號G1及由回流氣體流量檢測器415檢測出的回流氣體流量G2。排出氣體回流控制器420，以使排出氣體的回流率R成為目標(biāo)值RSET的方式，向回流氣體控制閥416輸出開度控制信號CEG，向吸氣流量控制閥45輸出吸氣流量控制信號CTH，控制上述的閥416、45。另外，排出氣體回流控制器420，根據(jù)吸氣流量信號G1及回流氣體流量G2，以(G2/(G1+G2))的方式計算出排出氣體的回流率R。
另外，在以下的說明中，吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性，設(shè)為比回流氣體控制閥416的響應(yīng)性快。具體地說，如果吸氣流量控制閥45，采用例如缸徑為50φ的蝶形閥，回流氣體控制閥416采用例如板徑30φ的板式閥，則此時，吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性，就會比回流氣體控制閥416的響應(yīng)性更快。
接著，利用圖13，對排出氣體回流控制器的控制內(nèi)容進(jìn)行說明。另外，以下的控制內(nèi)容，全部由排出氣體回流控制器420執(zhí)行。
在圖13的步驟s500中，排出氣體回流控制器420，根據(jù)吸氣流量信號G1及回流氣體流量G2，以(G2/(G1+G2))的方式計算出排出氣體的回流率R。
接著，在步驟s510中，判定從ECU421輸入的排出氣體的回流率R的目標(biāo)值RSET的變化量ΔRSET，是否比預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值ΔR0大。在變化量ΔRSET比基準(zhǔn)值ΔR0大的情況下，進(jìn)入步驟s520，在并非如此的情況下，進(jìn)入步驟s550。即，在步驟s510中，判定排出氣體的回流率R的目標(biāo)值RSET是否產(chǎn)生了較大的變化。內(nèi)燃機(jī)存在有過度性的運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化，所以為了減少排出氣體中的有害物質(zhì)，判定是否有必要使排出氣體回流率急劇變化。
在變化量ΔRSET比基準(zhǔn)值ΔR0大的情況下，即，在有必要使排出氣體回流率急劇變化的必要的情況下，在步驟s520中，判定在步驟s510中所計算出排出氣體的回流率R，是否與排出氣體的回流率R的目標(biāo)值RSET相等。
在回流率R比目標(biāo)值RSET大的情況下，在步驟s530中，進(jìn)行控制，來減少向吸氣流量控制閥45輸出的開度控制信號CTH，使吸氣流量控制閥45的開度減小。然后，返回步驟s520，反復(fù)循環(huán)直至回流率R變?yōu)榕c目標(biāo)值RSET相等。
另一方面，在回流率R比目標(biāo)值RSET小的情況下，在步驟s540中，進(jìn)行控制來增加向吸氣流量控制閥45輸出的開度控制信號CTH增加、使吸氣流量控制閥45的開度變大。然后，返回步驟s520，反復(fù)循環(huán)直至回流率R變?yōu)榕c目標(biāo)值RSET相等。
如上所述，通過反復(fù)進(jìn)行步驟s520、s530、s540的處理，而進(jìn)行反饋控制直至回流率R變?yōu)榕c目標(biāo)值RSET相等。此時，由于吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性，比回流氣體控制閥416的響應(yīng)性快，所以，即使在有必要使排出氣體回流率急劇變化的情況下，也能夠急劇地使排出氣體回流率變更為規(guī)定的目標(biāo)值。
另一方面，在步驟s510的判定中，在判定為變化量ΔRSET在基準(zhǔn)值ΔR0或其以下時，即，在排出氣體回流率的變化沒有那么大的情況下，在步驟s550中，判定在步驟s510中所計算出的排出氣體的回流率R是否與排出氣體的回流率R的目標(biāo)值RSET相等。
在回流率R大于目標(biāo)值RSET的情況下，在步驟s560中，進(jìn)行控制減少向回流氣體控制閥416輸出的開度控制信號CEG、使回流氣體控制閥416的開度變小。然后，返回步驟s550，反復(fù)循環(huán)直至回流率R變?yōu)榕c目標(biāo)值RSET相等。
另一方面，在回流率R比目標(biāo)值RSET小的情況下，在步驟s570中，進(jìn)行控制來增加向回流氣體控制閥416輸出的開度控制信號CEG增加、使回流氣體控制閥416的開度增大。然后，返回步驟s550，反復(fù)循環(huán)直至回流率R與目標(biāo)值RSET相等。
如以上那樣，通過反復(fù)進(jìn)行步驟s550、s560、s570的處理，一直進(jìn)行反饋控制直至回流率R與目標(biāo)值RSET相等。此時，回流氣體控制閥416的響應(yīng)性，比吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性慢，因此能夠進(jìn)行更細(xì)微的開度控制，能夠準(zhǔn)確地使排出氣體回流率變更為規(guī)定的目標(biāo)值。
另外，在以上的說明中，雖然設(shè)為吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性比回流氣體控制閥416的響應(yīng)性更快，但也有時相反，回流氣體控制閥416的響應(yīng)性比吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性快。具體地說，如果吸氣流量控制閥45采用例如缸徑為30φ的蝶性閥，回流氣體控制閥416采用例如板徑為50φ的板式閥，則此時，回流氣體控制閥416的響應(yīng)性，就會比吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性快。在這種情況下，在有必要使排出氣體回流率急劇變化的情況下，控制響應(yīng)性快的回流氣體控制閥416，在不需要急劇變化的情況下，控制響應(yīng)性慢的吸氣流量控制閥45，以提高控制精度。
如以上那樣，在有必要使排出氣體回流率急劇變化的情況下，通過控制響應(yīng)性快的一方的控制閥，則即便是急劇的變化也能夠應(yīng)對，另一方面，在不需要急劇變化的情況下，通過控制響應(yīng)性慢的一方的控制閥，能夠使控制精度提高。
以上所說明的有必要產(chǎn)生排出氣體回流率急劇變化的情況下的吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性和回流氣體控制閥416的響應(yīng)性的關(guān)系，即使如前述的實(shí)施例那樣回流氣體控制閥416為蝶形閥、且在如其安裝位置如前者的實(shí)施例那樣配置在吸氣通路之中的情況下，也是一樣的。
接著，利用圖12，對本實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置的排出氣體回流控制器的反饋控制方法進(jìn)行說明。
圖12，是在本發(fā)明的一個實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中，將從發(fā)動機(jī)47的吸氣側(cè)的吸氣流量控制閥45到排氣側(cè)的渦輪增壓器的渦輪49模型化之后的圖。另外，與圖10相同的標(biāo)號表示相同的部分。
在圖12中，如果將通過吸氣流量控制閥45的流量和壓力分別設(shè)為G1、p1，將通過渦輪增壓器的渦輪49的流量和壓力分別設(shè)為G3、p3，將在回流氣體控制閥416中以發(fā)動機(jī)47為基準(zhǔn)通過作為發(fā)動機(jī)47的排氣側(cè)的回流管413a的流量和壓力分別設(shè)為G2、p2，則該系統(tǒng)的關(guān)系，可以用如下的式(1)、式(2)、式(3)的方程組來表示。
G1+G2＝G3＝f3(ne、ηv、p2) ……(1)G1＝f1(p1、p2、ζ) ……(2)G2＝f2(p2、p3、ζ’) ……(3)其中，ne發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；η發(fā)動機(jī)的體積效率；v發(fā)動機(jī)排氣量；p1吸氣壓力；p2發(fā)動機(jī)的背壓；p3渦輪增壓器的渦輪背壓；ζ吸氣流量控制閥損失系數(shù)；ζ’回流氣體控制閥損失系數(shù)；f1吸氣流量控制閥流量特性；f2回流氣體控制閥流量特性。
另一方面，回流氣體回流率R，如上述那樣，以R＝G2/(G1+G2)的方式賦予。也就是說，只要求出通過吸氣流量控制閥45的流量G1和通過回流氣體控制閥的流量G2的值，就能夠同理地確定。
在此，如在式(2)中所示的那樣，通過吸氣流量控制閥45的流量G1，可由損失系數(shù)ζ、也就是吸氣流量控制閥45的開度來控制。同樣，如在式(3)中所示的那樣，通過回流氣體控制閥416的流量G2，可以通過損失系數(shù)ζ’、即回流氣體控制閥416的閥開度控制。也就是說，以流量G1、G2的值為基礎(chǔ)，通過在吸氣流量控制閥45的閥開度和回流氣體控制閥416的閥開度的指令系統(tǒng)中組合反饋系統(tǒng)，即可控制回流氣體回流率R。
進(jìn)而，在該情況下通過預(yù)先掌握吸氣流量控制閥45及回流氣體控制閥416的流量特性，就能夠提高控制速度。即，預(yù)先掌握例如在驅(qū)動吸氣流量控制閥45而使吸氣流量變化的情況下的每單位時間的流量變化量、以及在驅(qū)動回流氣體控制閥416而使吸氣流量變化的情況下的每單位時間的流量變化量。并且，在驅(qū)動吸氣流量控制閥45而使吸氣流量變化的情況下的每單位時間的流量變化量，比在驅(qū)動回流氣體控制閥416而使吸氣流量變化的情況下的每單位時間的流量變化量更快的情況下，即，在吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性比回流氣體控制閥416的響應(yīng)性快的情況下，在有必要使排出氣體回流率急劇變化時，通過控制吸氣流量控制閥45，就能夠快速地使排出氣體回流率變更為規(guī)定的目標(biāo)值，提高控制速度。
接著，利用圖14及圖15，對本實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中所用的回流氣體流量檢測器415的構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖14是表示運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流系統(tǒng)中所用的回流氣體流量檢測器的第一構(gòu)成的局部剖面圖。圖15是表示運(yùn)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流系統(tǒng)中所用的回流氣體流量檢測器的第二構(gòu)成的局部剖面圖。
圖14所示的回流氣體流量檢測器415，是根據(jù)回流管內(nèi)部的壓力測定回流氣體流量的裝置。在回流管413b的內(nèi)壁面的一部分上，形成有縮徑部153。低壓側(cè)壓力檢測器152被設(shè)定為檢測部向縮徑部153開口。高壓側(cè)壓力檢測器151，被設(shè)定為檢測部向未設(shè)有縮徑部153的部分的回流管413b開口。通過低壓側(cè)壓力檢測器152和高壓側(cè)壓力檢測器151，測定回流管413b的內(nèi)部的壓力。低壓側(cè)壓力檢測器152，由于被設(shè)置在縮徑部153上，所以能夠利用根據(jù)伯努力定理得到的文丘里效果。排出氣體回流控制器420，能夠根據(jù)2個壓力檢測器151、152的壓力差，檢測出回流管413b的內(nèi)部的回流氣體流量G2。進(jìn)而，還具備有檢測流經(jīng)回流管413的內(nèi)部的回流氣體的溫度的溫度傳感器154。排出氣體回流控制器420，根據(jù)由溫度傳感器154檢測出的回流氣體溫度，來修正根據(jù)壓力檢測器151、152的壓力差所求得的回流氣體流量G2。另外，也可以是在回流氣體流量檢測器415的內(nèi)部，具備用于根據(jù)壓力檢測器151、152的壓力差求取回流氣體流量G2、進(jìn)而根據(jù)由溫度傳感器154檢測出的回流氣體溫度進(jìn)行修正的電路元件，回流氣體流量檢測器415將回流氣體流量G2的檢測信號輸出給排出氣體回流控制器420。
圖15所示的回流氣體流量檢測器415A，是通過熱線式檢測器測定回流氣體流量的裝置。回流氣體流量檢測器156被設(shè)置在回流管413b的壁面上。另外，在回流氣體流量檢測器156上，設(shè)置有檢測元件157，用以測定回流管413b的內(nèi)部的回流氣體流量。在檢測元件157上通有電流，而被加熱成為一定的溫度。從檢測元件157獲取的熱量隨著回流氣體的流量而變化。此時，通過將檢測元件157的溫度控制為一定，流經(jīng)檢測元件157的電流就成了表示回流氣體流量的信號。在該方式下，因?yàn)槭褂玫氖菬峋€式檢測器，所以能夠直接測定質(zhì)量流量即G2。
以上，是回流氣體流量檢測器415的構(gòu)成的說明，但作為吸氣流量檢測器42，也可以采用如圖14所示的檢測壓力的方式的裝置、或如圖15所示的熱線式的裝置。
接著，利用圖16及圖17，對本實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中所用的吸氣流量控制閥45的特性進(jìn)行說明。
圖16、17，是表示因本發(fā)明的一個實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中所用的吸氣流量控制閥的驅(qū)動方式的不同而呈現(xiàn)出的特性的圖。在圖16、圖17中，橫軸表示時間，縱軸表示吸氣流量控制閥的閥開度?？v軸的閥開度，以最大開度時為100％，用百分率表示。
在圖16中，實(shí)線X1，表示的是作為吸氣流量控制閥45、在使用電子控制方式的節(jié)流閥驅(qū)動器的情況下的閥開度的特性。實(shí)線X2，表示的是作為吸氣流量控制閥45、在使用了負(fù)壓式的節(jié)流閥驅(qū)動器的情況下的閥開度的特性。
在由實(shí)線X2表示的負(fù)壓式驅(qū)動器中，只能控制閥開度A和作為全開點(diǎn)的B這2個開度，難以對回流氣體回流率進(jìn)行上述那樣的反饋控制。
另一方面，如實(shí)線X1所示，在使用了電子控制方式的節(jié)流閥驅(qū)動器的情況下，能夠在從閥開度0到全開點(diǎn)B的范圍內(nèi)無級地進(jìn)行控制，很容易就能夠?qū)崿F(xiàn)反饋控制。由此，作為本實(shí)施形態(tài)中所用的吸氣流量控制閥45，優(yōu)選使用電子控制方式的節(jié)流閥驅(qū)動器。
接著，圖17是說明由電子控制方式的節(jié)流閥驅(qū)動器的驅(qū)動方式的不同引起的特性的不同的圖。實(shí)線Y1表示由直流電動機(jī)驅(qū)動節(jié)流閥的方式的節(jié)流閥驅(qū)動器的響應(yīng)性。實(shí)線Y2表示由步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動節(jié)流閥的方式的節(jié)流閥驅(qū)動器的響應(yīng)性。
步進(jìn)馬達(dá)，因?yàn)檫M(jìn)行與驅(qū)動脈沖相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)所以能夠進(jìn)行開環(huán)控制，但如由圖中的實(shí)線Y2所示的特性那樣，與直流電動機(jī)方式相比，響應(yīng)速度較慢。一般地，步進(jìn)馬達(dá)由于有要避免失調(diào)等的制約，因而難以高速化，所以在尋求高速化的情況下若用步進(jìn)馬達(dá)則導(dǎo)致大型化，進(jìn)而導(dǎo)致成本上升。
與此相對，直流電動機(jī)，則很容易就能夠得到小型且高旋轉(zhuǎn)型的產(chǎn)品，進(jìn)而，可進(jìn)行位置的反饋控制，因此，作為小型、高速且低成本的驅(qū)動源非常理想。
另外，從控制分辨率的觀看來看，如果是步進(jìn)馬達(dá)，則驅(qū)動步長成為控制分辨率，與高速化相反。另一方面，直流電動機(jī)方式的情況下，由反饋控制中所用的位置檢測傳感器的分辨率決定，只要是使用了電位計等的連續(xù)輸出方式的裝置，就能夠很容易地成立高分解度的反饋控制系統(tǒng)。
從而，作為電子控制方式的節(jié)流閥驅(qū)動器的驅(qū)動源，優(yōu)選為直流電動機(jī)。另外，在采用了無刷式馬達(dá)的情況下，也能夠得到與直流電動機(jī)同樣的結(jié)果。
如以上所說明的那樣，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，即便在有必要使排出氣體回流率急劇變化的情況下，通過控制響應(yīng)性快的一方的控制閥，就能夠應(yīng)對急劇的變化，另一方面，在不需要急劇變化的情況下，通過控制響應(yīng)性慢的一方的控制閥，能夠提高控制精度。
接著，利用圖18～圖20，對本發(fā)明的其它的實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置的機(jī)構(gòu)及動作進(jìn)行說明。另外，使用了本實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成，與圖10所示的相同。
圖18是本發(fā)明的其它的實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置的控制系統(tǒng)的框圖。另外，與圖10相同的標(biāo)號表示相同的部分。圖19是本發(fā)明的其它的實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中所使用的圖像的構(gòu)成圖。圖20是表示本發(fā)明的其它的實(shí)施形態(tài)的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置中的排出氣體回流控制器的控制內(nèi)容的流程圖。另外，與圖13相同的標(biāo)號表示相同的部分。
如圖18所示，在本實(shí)施形態(tài)中，排出氣體回流控制器420A，在其內(nèi)部具備三維圖像420B。向排出氣體回流控制器420A，輸入ECU421輸出的回流氣體回流率指令值RSET、由吸氣流量檢測器42檢測出的吸氣流量信號G1、由回流氣體流量檢測器415檢測出的回流氣體流量G2、來自吸氣流量控制閥45的開度信號θTH以及來自回流氣體控制閥416的行程量信號STEG。
排出氣體回流控制器420A，根據(jù)吸氣流量信號G1及回流氣體流量G2，按照(G2/(G1+G2))的方式計算出排出氣體的回流率R。排出氣體回流控制器420A，以使排出氣體的回流率R成為目標(biāo)值RSET的方式，首先利用圖像420B，向回流氣體控制閥416輸出開度控制信號CEG、或向吸氣流量控制閥45輸出吸氣流量控制信號CTH，進(jìn)而再通過反饋控制，向回流氣體控制閥416輸出開度控制信號CEG，向吸氣流量控制閥45輸出吸氣流量控制信號CTH，控制上述的閥416、45。
接著，利用圖19，對三維圖像420B的內(nèi)容進(jìn)行說明。圖像420B，是新鮮氣體通路開度θTH(％)、回流通路開度STEG(％)、以及回流率R(％)的三維圖像。新鮮氣體通路開度θTH(％)，是在吸氣流量控制閥45為蝶式的閥的情況下，將最大開度作為100％，以百分率表示開度信號θTH的。回流通路開度STEG(％)，是在回流氣體控制閥416為板式閥的情況下，將板式閥的最大行程量作為100％，以百分率表示行程量信號STEG的。
在此，在如前者的實(shí)施例那樣、回流氣體控制閥416為蝶式的閥的情況下，就變得與吸氣流量控制閥45的情況一樣，將最大開度作為100％，以百分率表示開度信號θTH。
圖19表示在某發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時、求解上述的式(1)、式(2)、式(3)所得到的結(jié)果。在此，在圖示的關(guān)系中，吸氣流量控制閥45的指示范圍，為從開度5％到25％，同樣回流氣體控制閥416的指示范圍為從開度0％到60％。三維的圖像上的格子點(diǎn)，表示滿足回流氣體回流率的吸氣流量控制閥45及回流氣體控制閥的閥開度的關(guān)系。三維圖像420B，設(shè)有與發(fā)動機(jī)的各運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)的多個三維圖像。并且，通過使用與發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)的圖像，選擇該圖像上的格子點(diǎn)，也能夠通過開環(huán)控制來控制回流氣體回流率。
在此，在觀察圖19所示氣體回流率相對于吸氣流量控制閥45和回流氣體控制閥416的閥開度變化的變化時，氣體回流率相對于吸氣流量控制閥45的變化比率，比氣體回流率相對于回流氣體控制閥416的開度變化的開度變化的變化比率大。進(jìn)而，對于電子控制方式的節(jié)流閥驅(qū)動器而言，在閥開度從0％到100％內(nèi)進(jìn)行動作時需要100msec以下的裝置已經(jīng)實(shí)用化，因此在圖19中的從5％到25％的區(qū)域能夠以20msec左右進(jìn)行動作。因此，在圖19所示的例子中，吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性，比回流氣體控制閥416的響應(yīng)性快，即使在回流氣體回流率指令值RSET，例如脈沖式地急劇變化的情況下，只要以作為電子控制方式的節(jié)流閥驅(qū)動器的吸氣流量控制閥45為主進(jìn)行動作，就能夠適應(yīng)這種脈沖式的指令值的變動。即，對于過度性的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的變化也能夠應(yīng)對。
接著，利用圖20，對排出氣體回流控制器420B的控制內(nèi)容進(jìn)行說明。其中，以下的控制內(nèi)容，全部由排出氣體回流控制器420B執(zhí)行。另外，與圖13相同的步驟標(biāo)號，表示相同的處理內(nèi)容。在本實(shí)施形態(tài)中，相對于圖13的處理，追加了步驟s610～s640的處理。
在圖20的步驟s500中，排出氣體回流控制器420B根據(jù)吸氣流量信號G1及回流氣體流量G2按照(G2/(G1+G2))的方式計算排出氣體的回流率R。
接著，在步驟s510中，判定從ECU421輸入的排出氣體的回流率R的目標(biāo)值RSET的變化量ΔRSET是否比預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值ΔR0大。當(dāng)變化量ΔRSET比基準(zhǔn)值ΔR0大時，進(jìn)入步驟s610，如果不是這樣，則進(jìn)入步驟s630。即，在步驟s510中，判定排出氣體的回流率R的目標(biāo)值RSET是否產(chǎn)生了較大的變化。因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)存在有過度性的運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化，所以為了降低排出氣體中的有害物質(zhì)，判定是否有必要使排出氣體回流率急劇變化。
在變化量ΔRSET比基準(zhǔn)值ΔR0大的情況下，即出現(xiàn)了使排出氣體回流率急劇變化的必要時，在步驟s610中，利用與此時的發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)的三維圖像420B，根據(jù)與回流氣體回流率指令值RSET相對應(yīng)的回流率R和回流通路開度STEG(％)，求取作為目標(biāo)的新鮮氣體通路開度θTH(％)。
然后，在步驟s620中，向吸氣流量控制閥45輸出用于達(dá)到作為目標(biāo)的新鮮氣體通路開度θTH(％)的開度控制信號CTH，按照使吸氣流量控制閥45的開度成為作為目標(biāo)的新鮮氣體通路開度θTH(％)的方式，以開環(huán)方式進(jìn)行控制。如此一來，就能夠通過按照以開環(huán)方式達(dá)到新鮮氣體通路開度θTH(％)的方式，控制吸氣流量控制閥45的開度，從而快速地控制在作為目標(biāo)的新鮮氣體通路θTH(％)附近。
接著，在步驟s520中，判定在步驟s510中所計算出的排出氣體的回流率R，是否與排出氣體的回流率R的目標(biāo)值RSET相等。
當(dāng)回流率R比目標(biāo)值RSET大時，則在步驟s530中進(jìn)行控制，減少輸出至吸氣流量控制閥45的開度控制信號CTH，使吸氣流量控制閥45的開度變小。然后返回步驟s520，反復(fù)循環(huán)直至回流率R與目標(biāo)值RSET相等。
另一方面，當(dāng)回流率R比目標(biāo)開度小時，在步驟s540中進(jìn)行控制，以增加輸出至吸氣流量控制閥45的開度控制信號CTH，使吸氣流量控制閥45的開度增大。然后返回步驟s520，反復(fù)循環(huán)直至回流率R變?yōu)榕c目標(biāo)值RSET相等。
如以上那樣，通過反復(fù)進(jìn)行步驟s520、s530、s540的處理，能夠進(jìn)行反饋控制直至回流率R變?yōu)榕c目標(biāo)值RSET相等。如以上那樣，因?yàn)槲鼩饬髁靠刂崎y45的響應(yīng)性比回流氣體控制閥416的響應(yīng)性快，所以即使在出現(xiàn)了使排出氣體回流率急劇變化的必要時，也能夠迅速地使排出氣體回流率變更至規(guī)定的目標(biāo)值。
另一方面，在步驟s510的判定中，在判定為變化量ΔRSET在基準(zhǔn)值ΔR0或其以下時，即，排出氣體回流率的變化并沒有那么大的情況下，在步驟s630中，利用與此時的發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)的三維圖像420B，根據(jù)與回流氣體回流率指令值RSET相對應(yīng)的回流率R和新鮮氣體通路開度θTH(％)，求取作為目標(biāo)的回流通路開度STEG(％)。
然后，在步驟s640中，向回流氣體控制閥416輸出用于達(dá)到作為目標(biāo)的回流通路開度STEG(％)的開度控制信號CEG，以開環(huán)方式進(jìn)行控制，使得回流氣體控制閥416的開度成為作為目標(biāo)的回流通路開度STEG(％)。
接著，在步驟s550中，判定在步驟s510中所計算出的排出氣體的回流率R是否與排出氣體的回流率R的目標(biāo)值RSET相等。
在回流率R比目標(biāo)值RSET大的情況下，在步驟s560中，減少輸出至回流氣體控制閥416的開度控制信號CEG減小，控制使回流氣體控制閥416的開度變小。然后，返回步驟s550，反復(fù)循環(huán)直至回流率R變?yōu)榕c目標(biāo)值RSET相等。
另一方面，在回流率R比目標(biāo)值RSET小的情況下，在步驟s570中進(jìn)行控制，以使輸出至回流氣體控制閥416的開度控制信號CEG增加，使回流氣體控制閥416的開度增大。然后返回步驟s550，反復(fù)循環(huán)直至回流率R變?yōu)榕c目標(biāo)值RSET相等。
如以上所述，通過反復(fù)進(jìn)行步驟s550、s560、s570的處理，能夠進(jìn)行反饋控制直至回流率R變?yōu)榕c目標(biāo)值RSET相等。此時，所謂回流氣體控制閥416的響應(yīng)性比吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性慢，由此能夠進(jìn)行更細(xì)致的開度控制，能夠準(zhǔn)確地使排出氣體回流率變更為規(guī)定的目標(biāo)值。
另外，雖然在以上的說明中，設(shè)為吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性比回流氣體控制閥416的響應(yīng)性快，但也有相反地，回流氣體控制閥416的響應(yīng)性比吸氣流量控制閥45的響應(yīng)性快的情況。在這種情況下，在有必要使排出氣體回流率急劇變化的情況下，首先以開環(huán)方式控制響應(yīng)性快的回流氣體控制閥416，接著進(jìn)行反饋控制，在不需要急劇變化的情況下，則控制響應(yīng)性慢的吸氣流量控制閥45，以使控制精度上升。
如以上所說明的那樣，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，即使在有必要使排出氣體回流率急劇變化的情況下，通過首先以開環(huán)方式控制響應(yīng)性快的一方的控制閥，快速地使閥移動到目標(biāo)開度附近，接著通過進(jìn)行反饋控制，將其收斂為目標(biāo)開度，就能夠適應(yīng)急劇的變化，另一方面，在不需要進(jìn)行急劇變化的情況下，通過控制響應(yīng)性慢的一方的控制閥，能夠提高控制精度。
匯總以上所說明的本實(shí)施例中的EGR控制系統(tǒng)的特征如下。
在柴油發(fā)動機(jī)那樣的內(nèi)燃機(jī)中，為了凈化排出氣體，尤其是削減氮氧化物的排出量，該排出氣體回流控制變得非常重要。作為以往的排出氣體回流裝置，例如，如特開2003-83034號公報、特許第3329711號公報、特表2003-516496號公報中所記載的那樣，按照達(dá)到規(guī)定的排出氣體回流率的方式，控制排出氣體回流閥的開度。
但是，在控制排出氣體回流閥的開度的以往的方式中，存在有如下問題，即，對于內(nèi)燃機(jī)的所有運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域、尤其是對于過度性的運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化，在為了減少排出氣體中的有害物質(zhì)，有必要是排出氣體回流率急劇變化的情況下，難以進(jìn)行恰當(dāng)?shù)目刂啤?br> 本實(shí)施例的目的在于提供一種提高了內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流流量控制的響應(yīng)速度及精度的排出氣體回流裝置。
(1)為達(dá)成上述目的，本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流裝置，具備控制內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流通路的回流流量的回流氣體控制閥、和進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的吸氣通路的流量控制的吸氣控制閥，其中還具備檢測上述吸氣通路的流量的吸氣量檢測器；檢測上述排出氣體回流通路的排出氣體回流流量的回流量檢測器；以及控制裝置，該控制裝置對上述吸氣控制閥及/或上述回流氣體控制閥進(jìn)行反饋控制，以使得根據(jù)上述吸氣流量檢測器和上述回流流量檢測器的輸出所求得的排出氣體回流率成為目標(biāo)的回流率。
根據(jù)這種構(gòu)成，能夠提高內(nèi)燃機(jī)的排出氣體回流流量控制的響應(yīng)速度及精度。
(2)在上述的(1)中，優(yōu)選上述控制裝置，在上述回流率的目標(biāo)值發(fā)生了急劇的變化的情況下，反饋控制上述吸氣控制閥及上述回流氣體控制閥之中響應(yīng)性快的一方的閥。
(3)在上述的(1)中，優(yōu)選具備多個根據(jù)上述回流氣體控制閥開度、上述吸氣控制閥開度、和上述回流率的組合狀態(tài)定義的三維圖像，上述控制裝置，選擇與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相對應(yīng)的三維圖像，以使根據(jù)上述吸氣流量檢測器和上述回流流量檢測器的輸出所求得的排出氣體回流率成為目標(biāo)的回流率的方式，控制上述吸氣控制閥及/或上述回流氣體控制閥。
(4)在上述(2)中，優(yōu)選上述控制裝置，在上述回流率的目標(biāo)值發(fā)生了急劇變化的情況下，控制上述吸氣控制閥及上述回流氣體控制閥之中響應(yīng)性快的一方的閥。
(5)在上述(1)中，優(yōu)選上述排出氣體回流量檢測器，是根據(jù)上述排出氣體回流通路的至少2個地方以上的壓力差來檢測回流量的檢測器、或檢測上述排出氣體回流通路的質(zhì)量流量的檢測器，上述吸氣流量檢測器，是根據(jù)上述吸氣通路的至少2個地方以上的壓力差來檢測吸氣量的檢測器、或檢測上述吸氣通路的質(zhì)量流量的檢測器。
(6)在上述(1)中，優(yōu)選上述吸氣控制閥，是采用了電子控制方式的節(jié)流閥驅(qū)動器的控制閥。
權(quán)利要求
1.一種排出氣體回流裝置，將排出氣體的一部分向吸氣通路內(nèi)回流，其特征在于使排出氣體回流通路的一部分突出到上述吸氣通路內(nèi)，并在該突出通路內(nèi)配置有用于調(diào)整排出氣體的流量的控制閥。
2.如權(quán)利要求1所述的排出氣體回流裝置，其特征在于配置有上述控制閥的排出氣體回流通路部，由在吸氣通路內(nèi)沿軸向延伸的筒狀體形成。
3.如權(quán)利要求1所述的排出氣體回流裝置，其特征在于上述控制閥由馬達(dá)驅(qū)動。
4.如權(quán)利要求1所述的排出氣體回流裝置，其特征在于上述控制閥由蝶形閥構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的排出氣體回流裝置，其特征在于具備貫穿上述吸氣通路和上述排出氣體回流通路兩者、沿橫截空氣流的方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸，上述控制閥被固定在該旋轉(zhuǎn)軸上，且上述旋轉(zhuǎn)軸由被固定在構(gòu)成上述吸氣通路的通路壁面部件上的一對軸承支撐，上述旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)由減速齒輪機(jī)構(gòu)由馬達(dá)驅(qū)動。
6.如權(quán)利要求1所述的排出氣體回流裝置，其特征在于還設(shè)置有檢測上述控制閥的開度的開度傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的排出氣體回流裝置，其特征在于在覆蓋被安裝在上述吸氣通路的外壁部上的上述齒輪的蓋上，形成有檢測上述排出氣體回流通路內(nèi)的上述控制閥的開度的開度傳感器。
8.如權(quán)利要求1所述的排出氣體回流裝置，其特征在于在配置有上述控制閥的排出氣體回流通路部的上游，配置有在初始狀態(tài)下被維持在全開位置的節(jié)流閥裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的排出氣體回流裝置，其特征在于上述節(jié)流閥裝置的閥門的旋轉(zhuǎn)軸，經(jīng)由其它的減速齒輪機(jī)構(gòu)由其它的馬達(dá)驅(qū)動。
10.如權(quán)利要求5所述的排出氣體回流裝置，其特征在于在配置有上述控制閥的排出氣體回流通路部的上游，配置有在初始狀態(tài)下被維持在全開位置的節(jié)流閥裝置，該節(jié)流閥裝置的閥門的旋轉(zhuǎn)軸沿著與流過吸氣通路的空氣流相交叉的方向延伸，貫穿上述吸氣通路壁面，并且，上述旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)由其它的減速齒輪而由其它的馬達(dá)驅(qū)動。
11.如權(quán)利要求10所述的排出氣體回流裝置，其特征在于上述控制閥的旋轉(zhuǎn)軸和上述節(jié)流閥的旋轉(zhuǎn)軸并行配置。
12.如權(quán)利要求10所述的排出氣體回流裝置，其特征在于上述控制閥驅(qū)動用的馬達(dá)和上述節(jié)流閥驅(qū)動用的馬達(dá)并行配置。
13.如權(quán)利要求8所述的排出氣體回流裝置，其特征在于配置有上述控制閥的排出氣體回流通路部所處的上述吸氣通路部的吸氣通路的直徑，被形成得比配置有上述節(jié)流閥的部分的吸氣通路的直徑大。
14.一種排出氣體回流裝置，排出氣體回流通路在吸氣通路體上開口，且在上述吸氣通路體上安裝有調(diào)整該排出氣體回流通路的通路截面積的控制閥，其特征在于在上述控制閥的上游一體組裝有冷卻上述排出氣體的冷卻裝置和上述吸氣通路體。
15.一種排出氣體回流裝置，具備使排出氣體向吸氣通路回流的控制閥，并根據(jù)檢測上述排出氣體的流量的排出氣體流量傳感器的輸出來控制該控制閥的開度，其特征在于將上述傳感器設(shè)置在冷卻上述排出氣體的冷卻裝置的出口部的排出氣體通路內(nèi)。
16.一種排出氣體回流裝置的控制裝置，其具備使排出氣體向吸氣通路回流的控制閥，且根據(jù)檢測上述排出氣體的流量的排出氣體流量傳感器的輸出來控制該控制閥的開度，其特征在于設(shè)有檢測控制閥的開度的傳感器，通過該傳感器的輸出和上述排出氣體流量傳感器的輸出來控制上述控制閥的開度。
17.一種排出氣體回流裝置的排出氣體冷卻裝置，其具備以使流通有發(fā)動機(jī)冷卻水的通路和流通有排出氣體的通路夾隔具有良好導(dǎo)熱性的熱傳導(dǎo)壁而相鄰接的方式構(gòu)成的熱交換器，在上述熱交換器的周圍形成排出氣體導(dǎo)入部、排出氣體導(dǎo)出部、冷卻水導(dǎo)入部、冷卻水導(dǎo)出部，且作為一個單元來構(gòu)成這些部件。
18.如權(quán)利要求17所述的排出氣體回流裝置的排出氣體冷卻裝置，其特征在于在流通有上述發(fā)動機(jī)冷卻水的通路內(nèi)，配置有波紋散熱片。
19.如權(quán)利要求17所述的排出氣體回流裝置的排出氣體冷卻裝置，其特征在于以面向上述排出氣體導(dǎo)出部的流路內(nèi)的方式在上述單元中安裝排出氣體流量傳感器。
20.一種排出氣體回流裝置的控制裝置，其特征在于具備控制吸氣通路的通路面積的節(jié)流閥、設(shè)置在該節(jié)流閥的下游的吸氣通路上的控制排出氣體導(dǎo)入流路的流路面積的控制閥，在上述節(jié)流閥和控制閥任意一方被控制為開度固定時、另一方被構(gòu)成為可進(jìn)行開度控制。
全文摘要
一種電子式排氣再循環(huán)氣體控制裝置，在以全開位置為初始位置的電子控制的節(jié)流閥的下游的吸氣通路內(nèi)，配置形成排出氣體回流通路的一部分的彎曲通路，在從該彎曲通路呈與吸氣通路同心狀地延伸的筒狀部上配置排出氣體回流量控制閥。該控制閥由蝶形閥構(gòu)成，并經(jīng)由減速齒輪由馬達(dá)驅(qū)動。另外，由傳感器檢測控制閥的開度，另外在排出氣體的冷卻裝置出口由流量檢測器檢測冷卻后的排出氣體的流量，使這些信號反饋給控制閥的控制。本發(fā)明所要解決的問題是要得到能夠追隨EGR回流率的目標(biāo)值的急劇變化的EGR控制裝置。
文檔編號F02D21/08GK1614212SQ200410063439
公開日2005年5月11日 申請日期2004年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者安藤一志, 嶺岸輝彥 申請人:株式會社日立制作所