本公開(kāi)涉及一種包含在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣-排氣系統(tǒng)中的閥設(shè)備。

背景技術(shù)：

通常，如上所述的已知類(lèi)型的閥設(shè)備包括閥體、電機(jī)和控制器。閥體打開(kāi)和關(guān)閉包含在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣-排氣系統(tǒng)中的流動(dòng)通道。電機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)閥體的驅(qū)動(dòng)力?？刂破骺刂剖┘咏o電機(jī)的電壓。在這種類(lèi)型的閥設(shè)備中，例如，可以采用增加和減少進(jìn)氣流量的節(jié)流閥裝置或增加和減少朝向進(jìn)氣口的廢氣再循環(huán)率的egr(廢氣再循環(huán))裝置(例如，參見(jiàn)jp2014-005814a)。

近來(lái)，對(duì)于安裝有標(biāo)稱電壓為24v的電池的車(chē)輛而言，已知對(duì)于閥設(shè)備，可以用額定電壓為12v的電機(jī)代替額定電壓為24v的電機(jī)，以減小物理尺寸或抑制電機(jī)產(chǎn)生的熱量。然后，控制器針對(duì)電池施加給電機(jī)的電壓執(zhí)行占空比控制，以便適宜地控制從標(biāo)稱電壓為24v的電池施加給額定電壓為12v的電機(jī)的電壓。

也就是說(shuō)，控制器將占空比控制為50％的上限，其中所述占空比表示由電池施加給電機(jī)的電壓開(kāi)關(guān)的周期比，由此適宜地控制由標(biāo)稱電壓為24v的電池施加給額定電壓為12v的電機(jī)的電壓。

此外，通過(guò)利用標(biāo)稱電壓為12v的電池供電，可以適宜地操作額定電壓為12v的電機(jī)。

然而，如果占空比控制用于從電池施加電壓給電機(jī)，則有可能在流入電機(jī)的電流中產(chǎn)生所謂的脈動(dòng)(參見(jiàn)圖6)。因此，這就部分地抵消了使用額定電壓為12v的電機(jī)代替額定電壓為24v的電機(jī)所帶來(lái)的熱發(fā)生的抑制效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

考慮到上述觀點(diǎn)，本公開(kāi)的目的是抑制流入到閥設(shè)備的電機(jī)中的電流中產(chǎn)生的脈動(dòng)，所述閥設(shè)備包含在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣-排氣系統(tǒng)中，所述閥設(shè)備利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥體，所述電機(jī)的額定電壓低于電池的標(biāo)稱電壓。

本公開(kāi)的閥設(shè)備包括打開(kāi)和關(guān)閉包含在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣-排氣系統(tǒng)中的通道的閥體、產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥體的電機(jī)、和控制施加給電機(jī)的電壓的控制器。電機(jī)從電池獲取電力來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，電池的標(biāo)稱電壓高于電機(jī)的額定電壓?？刂破骰谡伎毡?表示由電池施加給電機(jī)的電壓從開(kāi)到關(guān)的周期比)控制施加給電機(jī)的電壓。

此外，控制器基于內(nèi)燃機(jī)的操作狀況計(jì)算占空比。控制器基于占空比輸出信號(hào)，該信號(hào)可以將施加給電機(jī)的電壓切換為開(kāi)和關(guān)，并且施加給電機(jī)的電壓轉(zhuǎn)換為開(kāi)的時(shí)期短于控制器計(jì)算占空比所花費(fèi)的時(shí)期。

因此，在執(zhí)行一次控制占空比的處理的時(shí)期中，開(kāi)關(guān)信號(hào)的開(kāi)部分可以被輸出多次。為此，可以增加開(kāi)關(guān)信號(hào)的頻率，流到電機(jī)5的電流中的脈動(dòng)可以得到抑制(參見(jiàn)圖5)。

附圖說(shuō)明

從下面的描述、所附的權(quán)利要求和附圖中可以更好地理解本公開(kāi)連同額外的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1是閥設(shè)備的示意圖；

圖2是電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路的示意圖；

圖3是占空比計(jì)算周期和開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出周期之間的關(guān)系的示意圖；

圖4是示出了當(dāng)閥體被卡住時(shí)的控制方法的流程圖；

圖5是一實(shí)施例的電流脈動(dòng)的示意圖；和

圖6是一比較實(shí)施例的電流脈動(dòng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照示例性實(shí)施例解釋本公開(kāi)。特定的實(shí)施例僅僅是一個(gè)例子，本公開(kāi)不限于該實(shí)施例。

(實(shí)施例的結(jié)構(gòu))

將參照?qǐng)D1解釋本實(shí)施例的閥設(shè)備1的結(jié)構(gòu)。

閥設(shè)備打開(kāi)和關(guān)閉包含在內(nèi)燃機(jī)(未示出)的進(jìn)氣-排氣系統(tǒng)中的流動(dòng)通道。例如，閥設(shè)備1可以與使廢氣朝向進(jìn)氣側(cè)再循環(huán)的egr設(shè)備共同使用。這里，閥設(shè)備1將打開(kāi)和關(guān)閉廢氣的再循環(huán)通道(以下稱為“egr通道2”)。

此外，閥設(shè)備1包括閥體3、電機(jī)5和控制器6，下面將對(duì)此進(jìn)行解釋。

例如，閥體3可以是圓形扁平形狀的蝶形閥，其轉(zhuǎn)動(dòng)以打開(kāi)和關(guān)閉egr通道2。此外，密封環(huán)8附連在閥體3的邊緣處，在egr通道2關(guān)閉時(shí)用來(lái)關(guān)閉閥體3的邊緣和egr通道2的通道壁7之間的間隙。

例如，這里的密封環(huán)8可以是帶有裝配開(kāi)口(未示出)的c形環(huán)面，其裝配在位于閥體3邊緣的裝配凹槽9中隨閥體3一同旋轉(zhuǎn)。接下來(lái)，當(dāng)關(guān)閉egr通道2時(shí)，密封環(huán)8以環(huán)形的方式可滑動(dòng)地鄰接通道壁7，從而將通道壁7和閥體3邊緣之間的間隙封閉。此時(shí)，密封環(huán)8在彈性變形的狀態(tài)下與通道壁7滑動(dòng)接觸，以使得裝配開(kāi)口被按壓。

此外，閥體3可旋轉(zhuǎn)地容納在噴嘴11中。噴嘴11為筒形，壓配合在閥設(shè)備1的主體10中。這里，噴嘴11的內(nèi)圓周面形成接收密封環(huán)8的滑動(dòng)接觸的通道壁7。

閥體3和噴嘴11均為耐熱和耐腐蝕型，例如，可以由不銹鋼制成。

此外，主體10為輕質(zhì)量散熱型，例如，可以由鋁合金制成。

這里，閥體3通過(guò)軸13可旋轉(zhuǎn)地支撐在噴嘴11內(nèi)。換言之，閥體3與軸13一體旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)egr通道2的開(kāi)度角。

另外，軸13為圓柱形，并可繞其軸線旋轉(zhuǎn)。

此外，主體10容納著電機(jī)5。

電機(jī)5產(chǎn)生可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)閥體3的驅(qū)動(dòng)力。

特別地，可以通過(guò)多個(gè)齒輪組合而成的減速機(jī)構(gòu)15減慢電機(jī)5的旋轉(zhuǎn)。這樣的減速放大了傳遞給閥體3的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，導(dǎo)致閥體3轉(zhuǎn)動(dòng)。

也就是說(shuō)，由減速機(jī)構(gòu)15放大的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩被傳遞給軸13，由于軸13的旋轉(zhuǎn)，閥體3也旋轉(zhuǎn)。

此外，在閥設(shè)備1中設(shè)置有復(fù)位彈簧19。復(fù)位彈簧19使閥體3偏置于關(guān)閉位置。

復(fù)位彈簧19為卷簧，其設(shè)置成與軸13的圓周同軸。

復(fù)位彈簧19裝配在主體10和減速機(jī)構(gòu)15之間。

控制器6相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)執(zhí)行初步控制。多個(gè)傳感器安裝在車(chē)輛上，它們檢測(cè)表示內(nèi)燃機(jī)操作狀況和控制狀況的參數(shù)，并向控制器6輸出信號(hào)。此外，控制器6包括輸入電路、cpu(中央處理單元)、各種存儲(chǔ)器和輸出電路。輸入電路處理輸入信號(hào)，cpu基于輸入信號(hào)執(zhí)行控制內(nèi)燃機(jī)的控制處理。各種存儲(chǔ)器存儲(chǔ)控制內(nèi)燃機(jī)所需要的數(shù)據(jù)和程序。輸出電路基于cpu的處理結(jié)果輸出控制內(nèi)燃機(jī)所需要的信號(hào)。

這里，在閥設(shè)備1中設(shè)置有旋轉(zhuǎn)角傳感器25。旋轉(zhuǎn)角傳感器25是向控制器6輸出信號(hào)的不同傳感器中的一種，并檢測(cè)閥體3的旋轉(zhuǎn)角。

旋轉(zhuǎn)角傳感器25容納在由樹(shù)脂制成的傳感器殼體27中。

通過(guò)將主體10的凸緣與傳感器殼體27的凸緣彼此螺紋緊固在一起使主體10與傳感器殼體27成為一體。因此，軸13的一端固定于旋轉(zhuǎn)角傳感器25。

控制器6控制由電池29施加給電機(jī)5的電壓。更確切地說(shuō)，控制器6基于占空比dr控制施加給電機(jī)5的電壓。占空比dr表示由電池29施加給電機(jī)5的電壓開(kāi)關(guān)的周期比。

這里，在為cpu設(shè)定的控制周期t里，控制器6為egr通道2執(zhí)行一次開(kāi)度角控制處理，并且在該處理過(guò)程中計(jì)算一次占空比dr。

在該處理過(guò)程中，控制器6首先計(jì)算egr通道2的開(kāi)度角的命令值，即閥體3的旋轉(zhuǎn)角。其次，控制器6計(jì)算由電池29施加給電機(jī)5的電壓的占空比dr，以減小由旋轉(zhuǎn)角傳感器25檢測(cè)到的閥體3的旋轉(zhuǎn)角和所述旋轉(zhuǎn)角命令值之間的差。因此，控制器6基于內(nèi)燃機(jī)的操作狀況計(jì)算占空比dr。

然后，控制器6基于計(jì)算出的占空比dr輸出信號(hào)來(lái)接通和斷開(kāi)施加給電機(jī)5的電壓。

(實(shí)施例的特征)

接下來(lái)，將參照?qǐng)D2解釋實(shí)施例的特定結(jié)構(gòu)。

這里，電機(jī)5具有12v的額定電壓。此外，向電機(jī)5供電的電池29的標(biāo)稱電壓是24v，高于電機(jī)5的額定電壓。

控制器6基于計(jì)算出的占空比dr向電壓施加單元30輸出信號(hào)，以接通和斷開(kāi)施加給電機(jī)5的電壓。這里信號(hào)例如可以包括具有在5v和0v之間交替的矩形波形的開(kāi)關(guān)信號(hào)(這里，5v的信號(hào)表示開(kāi)的信號(hào)，0v的信號(hào)表示關(guān)的信號(hào))。

電壓施加單元30將來(lái)自于電池29的電壓施加給電機(jī)5。例如，電壓施加單元30可以包括h型橋接電路30a和控制電路30b。在這種情形下，h型橋接電路30a的一個(gè)終端連接電池29的正極端子，另一個(gè)終端接地。

h型橋接電路30a包括四個(gè)開(kāi)關(guān)元件tr1，tr2，tr3，tr4。控制電路30b基于控制器6的開(kāi)關(guān)信號(hào)控制這四個(gè)開(kāi)關(guān)元件tr1，tr2，tr3，tr4的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。因此，控制電路30b控制由電池29施加給電機(jī)5的電壓的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

此外，這四個(gè)開(kāi)關(guān)元件tr1，tr2，tr3，tr4可以是mosfet(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，當(dāng)把電壓施加給柵極端子時(shí)，它們接通了源極端子和漏極端子之間的傳導(dǎo)通路。

更特別地，在控制電路30b被提供5v開(kāi)信號(hào)的期間，控制電路30b將來(lái)自電池29的電壓持續(xù)供應(yīng)給電機(jī)5。也就是說(shuō)，在這一時(shí)期，控制電路30b例如將tr1和tr4打開(kāi)，同時(shí)將tr2和tr3關(guān)閉。因此，在上述時(shí)期，來(lái)自于電池29的正極端子的24v電壓被施加給電機(jī)5的一個(gè)終端，同時(shí)電機(jī)5的另一個(gè)終端接地。換言之，施加給電機(jī)5的電壓是接通的。

相反的，在控制電路30b被提供0v關(guān)信號(hào)的期間，施加給電機(jī)5的電壓被設(shè)定為0v。也就是說(shuō)，在上述期間，控制電路30b例如將tr3和tr4打開(kāi)，同時(shí)將tr1和tr2關(guān)閉。因此，在上述時(shí)期，電機(jī)5的兩個(gè)終端都接地，施加給電機(jī)5的電壓是斷開(kāi)的。

由于如上所述，基于提供給控制電路30b的開(kāi)關(guān)信號(hào)的占空比dr，來(lái)自于電池29的0v和24v的電壓被交替施加給電機(jī)5。

電壓被施加給電機(jī)5的周期t短于控制器6計(jì)算占空比dr所花費(fèi)的控制周期t，即控制器6控制egr通道2的開(kāi)度角的控制周期t(參見(jiàn)圖3)。也就是說(shuō)，對(duì)于每次控制器6計(jì)算占空比dr，控制器6多次輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)的開(kāi)部分。圖3示出了在控制周期t輸出4次開(kāi)信號(hào)的實(shí)施例。

此外，當(dāng)控制施加給電機(jī)5的電壓時(shí)，控制器6執(zhí)行上限調(diào)節(jié)控制以限制占空比dr超過(guò)上限值ul。上限值ul被設(shè)定為不超過(guò)50％，其是電機(jī)5的12v額定電壓和電池29的24v標(biāo)稱電壓之間的比值。例如，上限值ul可以設(shè)定為40％。

此外，控制器6確定閥體3是否被卡住。如果確定閥體3被卡住，則控制器6提高占空比dr的上限值ul直到50％。

(實(shí)施例的控制過(guò)程)

將結(jié)合圖4的流程圖解釋根據(jù)實(shí)施例的當(dāng)閥體3被卡住時(shí)的控制過(guò)程。

首先，在步驟s100，控制器6確定計(jì)算得到的占空比dr是否是上限值ul。

如果確定占空比dr等于上限值ul(是)，則過(guò)程繼續(xù)到步驟s110。進(jìn)一步，如果確定占空比dr不等于上限值ul，則重復(fù)步驟s100的確定。

接下來(lái)在步驟s110，控制器6基于達(dá)到上限值ul期間的周期ts是否超過(guò)200ms來(lái)確定閥體3是否被卡住。

如果確定達(dá)到上限值ul期間的周期ts超過(guò)200ms(是)，則確定閥體3被卡住，該過(guò)程繼續(xù)到步驟s120。

接下來(lái)在s120，占空比dr的上限值ul被設(shè)定為50％，完成該過(guò)程。

如果確定在達(dá)到上限值期間的周期ts沒(méi)有超過(guò)200ms(否)，則確定閥體3沒(méi)有被卡住，該過(guò)程繼續(xù)到步驟s130。

接下來(lái)在s130，占空比dr的上限值ul被設(shè)定為40％，完成該過(guò)程。

此外，在占空比dr的上限值ul被設(shè)定為50％之后，執(zhí)行另一控制過(guò)程來(lái)使得閥體3不被卡住。

(實(shí)施例的效果)

根據(jù)該實(shí)施例的閥設(shè)備1，施加給電機(jī)5的電壓為開(kāi)的周期t短于控制器6計(jì)算占空比dr所花費(fèi)的控制周期t，即控制器6控制egr通道2的開(kāi)度角期間的控制周期t。

因此，在執(zhí)行一次egr通道2的開(kāi)度角控制處理周期內(nèi)，可以輸出多次開(kāi)關(guān)信號(hào)的開(kāi)部分。為此，可以增加開(kāi)關(guān)信號(hào)的頻率，而且可以抑制流入到電機(jī)5的電流中的脈動(dòng)(參見(jiàn)圖5)。

此外，根據(jù)該實(shí)施例的閥設(shè)備1，當(dāng)控制施加給電機(jī)5的電壓時(shí)，控制器6執(zhí)行上限調(diào)節(jié)控制以限制占空比dr超過(guò)上限值ul。所述上限值ul被設(shè)定為不超過(guò)50％，其是電機(jī)5的12v額定電壓和電池29的24v標(biāo)稱電壓之間的比值。例如，上限值ul可以設(shè)定為40％。

由此，可以防止由于電池29的24v標(biāo)稱電壓高于電機(jī)5的12v額定電壓而導(dǎo)致向電機(jī)5提供過(guò)載電流。因此，可以抑制電機(jī)5中的熱發(fā)生和浪費(fèi)。

此外，根據(jù)該實(shí)施例的閥設(shè)備1，控制器6確定閥體3是否被卡住。如果確定閥體3被卡住，則控制器6將占空比dr的上限值ul提高直至50％。

因此，可以增大電機(jī)5的扭矩以便更容易地固定閥體3使其不被卡住。

(改進(jìn)的實(shí)施例)

可以考慮作出不脫離本公開(kāi)要點(diǎn)的各種改進(jìn)。

例如，本實(shí)施例的閥設(shè)備1用在egr裝置中。當(dāng)然，閥設(shè)備1還可以用在節(jié)流裝置中，這里所述節(jié)流裝置增加和減少內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣流量。

此外，在本實(shí)施例中，如果確定閥體3被卡住，則將占空比dr的上限值ul提高直至50％。然而，占空比dr的上限值ul也可以提高至超過(guò)作為電機(jī)5的12v額定電壓和電池29的標(biāo)稱電壓之間的比值的50％。例如，上限值ul可以增加至60％。

因此，可以進(jìn)一步增大電機(jī)5的扭矩以便更加容易地固定閥體3以防止其被卡住。

此外，在本實(shí)施例中，基于在占空比dr等于上限值ul的時(shí)期來(lái)確定閥體3是否被卡住。然而，也可以基于旋轉(zhuǎn)角傳感器25的檢測(cè)值的波動(dòng)范圍變小來(lái)確定閥體3是否被卡住。

此外，在本實(shí)施例中，電池29的標(biāo)稱電壓是24v，但不限于該示例值。類(lèi)似地，在本實(shí)施例中，電機(jī)5的額定電壓是12v，但也不限于該示例值。