阀设备的制作方法

本公开涉及一种包含在内燃机的进气-排气系统中的阀设备。

背景技术：

通常，如上所述的已知类型的阀设备包括阀体、电机和控制器。阀体打开和关闭包含在内燃机的进气-排气系统中的流动通道。电机产生驱动阀体的驱动力。控制器控制施加给电机的电压。在这种类型的阀设备中，例如，可以采用增加和减少进气流量的节流阀装置或增加和减少朝向进气口的废气再循环率的egr(废气再循环)装置(例如，参见jp2014-005814a)。

近来，对于安装有标称电压为24v的电池的车辆而言，已知对于阀设备，可以用额定电压为12v的电机代替额定电压为24v的电机，以减小物理尺寸或抑制电机产生的热量。然后，控制器针对电池施加给电机的电压执行占空比控制，以便适宜地控制从标称电压为24v的电池施加给额定电压为12v的电机的电压。

也就是说，控制器将占空比控制为50％的上限，其中所述占空比表示由电池施加给电机的电压开关的周期比，由此适宜地控制由标称电压为24v的电池施加给额定电压为12v的电机的电压。

此外，通过利用标称电压为12v的电池供电，可以适宜地操作额定电压为12v的电机。

然而，如果占空比控制用于从电池施加电压给电机，则有可能在流入电机的电流中产生所谓的脉动(参见图6)。因此，这就部分地抵消了使用额定电压为12v的电机代替额定电压为24v的电机所带来的热发生的抑制效果。

技术实现要素：

考虑到上述观点，本公开的目的是抑制流入到阀设备的电机中的电流中产生的脉动，所述阀设备包含在内燃机的进气-排气系统中，所述阀设备利用电机驱动阀体，所述电机的额定电压低于电池的标称电压。

本公开的阀设备包括打开和关闭包含在内燃机的进气-排气系统中的通道的阀体、产生驱动力驱动阀体的电机、和控制施加给电机的电压的控制器。电机从电池获取电力来产生驱动力，电池的标称电压高于电机的额定电压。控制器基于占空比(表示由电池施加给电机的电压从开到关的周期比)控制施加给电机的电压。

此外，控制器基于内燃机的操作状况计算占空比。控制器基于占空比输出信号，该信号可以将施加给电机的电压切换为开和关，并且施加给电机的电压转换为开的时期短于控制器计算占空比所花费的时期。

因此，在执行一次控制占空比的处理的时期中，开关信号的开部分可以被输出多次。为此，可以增加开关信号的频率，流到电机5的电流中的脉动可以得到抑制(参见图5)。

附图说明

从下面的描述、所附的权利要求和附图中可以更好地理解本公开连同额外的目的、特征和优点，其中：

图1是阀设备的示意图；

图2是电机的驱动电路的示意图；

图3是占空比计算周期和开关信号输出周期之间的关系的示意图；

图4是示出了当阀体被卡住时的控制方法的流程图；

图5是一实施例的电流脉动的示意图；和

图6是一比较实施例的电流脉动的示意图。

具体实施方式

以下将参照示例性实施例解释本公开。特定的实施例仅仅是一个例子，本公开不限于该实施例。

(实施例的结构)

将参照图1解释本实施例的阀设备1的结构。

阀设备打开和关闭包含在内燃机(未示出)的进气-排气系统中的流动通道。例如，阀设备1可以与使废气朝向进气侧再循环的egr设备共同使用。这里，阀设备1将打开和关闭废气的再循环通道(以下称为“egr通道2”)。

此外，阀设备1包括阀体3、电机5和控制器6，下面将对此进行解释。

例如，阀体3可以是圆形扁平形状的蝶形阀，其转动以打开和关闭egr通道2。此外，密封环8附连在阀体3的边缘处，在egr通道2关闭时用来关闭阀体3的边缘和egr通道2的通道壁7之间的间隙。

例如，这里的密封环8可以是带有装配开口(未示出)的c形环面，其装配在位于阀体3边缘的装配凹槽9中随阀体3一同旋转。接下来，当关闭egr通道2时，密封环8以环形的方式可滑动地邻接通道壁7，从而将通道壁7和阀体3边缘之间的间隙封闭。此时，密封环8在弹性变形的状态下与通道壁7滑动接触，以使得装配开口被按压。

此外，阀体3可旋转地容纳在喷嘴11中。喷嘴11为筒形，压配合在阀设备1的主体10中。这里，喷嘴11的内圆周面形成接收密封环8的滑动接触的通道壁7。

阀体3和喷嘴11均为耐热和耐腐蚀型，例如，可以由不锈钢制成。

此外，主体10为轻质量散热型，例如，可以由铝合金制成。

这里，阀体3通过轴13可旋转地支撑在喷嘴11内。换言之，阀体3与轴13一体旋转以调节egr通道2的开度角。

另外，轴13为圆柱形，并可绕其轴线旋转。

此外，主体10容纳着电机5。

电机5产生可旋转地驱动阀体3的驱动力。

特别地，可以通过多个齿轮组合而成的减速机构15减慢电机5的旋转。这样的减速放大了传递给阀体3的转动扭矩，导致阀体3转动。

也就是说，由减速机构15放大的转动扭矩被传递给轴13，由于轴13的旋转，阀体3也旋转。

此外，在阀设备1中设置有复位弹簧19。复位弹簧19使阀体3偏置于关闭位置。

复位弹簧19为卷簧，其设置成与轴13的圆周同轴。

复位弹簧19装配在主体10和减速机构15之间。

控制器6相对于内燃机执行初步控制。多个传感器安装在车辆上，它们检测表示内燃机操作状况和控制状况的参数，并向控制器6输出信号。此外，控制器6包括输入电路、cpu(中央处理单元)、各种存储器和输出电路。输入电路处理输入信号，cpu基于输入信号执行控制内燃机的控制处理。各种存储器存储控制内燃机所需要的数据和程序。输出电路基于cpu的处理结果输出控制内燃机所需要的信号。

这里，在阀设备1中设置有旋转角传感器25。旋转角传感器25是向控制器6输出信号的不同传感器中的一种，并检测阀体3的旋转角。

旋转角传感器25容纳在由树脂制成的传感器壳体27中。

通过将主体10的凸缘与传感器壳体27的凸缘彼此螺纹紧固在一起使主体10与传感器壳体27成为一体。因此，轴13的一端固定于旋转角传感器25。

控制器6控制由电池29施加给电机5的电压。更确切地说，控制器6基于占空比dr控制施加给电机5的电压。占空比dr表示由电池29施加给电机5的电压开关的周期比。

这里，在为cpu设定的控制周期t里，控制器6为egr通道2执行一次开度角控制处理，并且在该处理过程中计算一次占空比dr。

在该处理过程中，控制器6首先计算egr通道2的开度角的命令值，即阀体3的旋转角。其次，控制器6计算由电池29施加给电机5的电压的占空比dr，以减小由旋转角传感器25检测到的阀体3的旋转角和所述旋转角命令值之间的差。因此，控制器6基于内燃机的操作状况计算占空比dr。

然后，控制器6基于计算出的占空比dr输出信号来接通和断开施加给电机5的电压。

(实施例的特征)

接下来，将参照图2解释实施例的特定结构。

这里，电机5具有12v的额定电压。此外，向电机5供电的电池29的标称电压是24v，高于电机5的额定电压。

控制器6基于计算出的占空比dr向电压施加单元30输出信号，以接通和断开施加给电机5的电压。这里信号例如可以包括具有在5v和0v之间交替的矩形波形的开关信号(这里，5v的信号表示开的信号，0v的信号表示关的信号)。

电压施加单元30将来自于电池29的电压施加给电机5。例如，电压施加单元30可以包括h型桥接电路30a和控制电路30b。在这种情形下，h型桥接电路30a的一个终端连接电池29的正极端子，另一个终端接地。

h型桥接电路30a包括四个开关元件tr1，tr2，tr3，tr4。控制电路30b基于控制器6的开关信号控制这四个开关元件tr1，tr2，tr3，tr4的开关状态。因此，控制电路30b控制由电池29施加给电机5的电压的开关状态。

此外，这四个开关元件tr1，tr2，tr3，tr4可以是mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)，当把电压施加给栅极端子时，它们接通了源极端子和漏极端子之间的传导通路。

更特别地，在控制电路30b被提供5v开信号的期间，控制电路30b将来自电池29的电压持续供应给电机5。也就是说，在这一时期，控制电路30b例如将tr1和tr4打开，同时将tr2和tr3关闭。因此，在上述时期，来自于电池29的正极端子的24v电压被施加给电机5的一个终端，同时电机5的另一个终端接地。换言之，施加给电机5的电压是接通的。

相反的，在控制电路30b被提供0v关信号的期间，施加给电机5的电压被设定为0v。也就是说，在上述期间，控制电路30b例如将tr3和tr4打开，同时将tr1和tr2关闭。因此，在上述时期，电机5的两个终端都接地，施加给电机5的电压是断开的。

由于如上所述，基于提供给控制电路30b的开关信号的占空比dr，来自于电池29的0v和24v的电压被交替施加给电机5。

电压被施加给电机5的周期t短于控制器6计算占空比dr所花费的控制周期t，即控制器6控制egr通道2的开度角的控制周期t(参见图3)。也就是说，对于每次控制器6计算占空比dr，控制器6多次输出开关信号的开部分。图3示出了在控制周期t输出4次开信号的实施例。

此外，当控制施加给电机5的电压时，控制器6执行上限调节控制以限制占空比dr超过上限值ul。上限值ul被设定为不超过50％，其是电机5的12v额定电压和电池29的24v标称电压之间的比值。例如，上限值ul可以设定为40％。

此外，控制器6确定阀体3是否被卡住。如果确定阀体3被卡住，则控制器6提高占空比dr的上限值ul直到50％。

(实施例的控制过程)

将结合图4的流程图解释根据实施例的当阀体3被卡住时的控制过程。

首先，在步骤s100，控制器6确定计算得到的占空比dr是否是上限值ul。

如果确定占空比dr等于上限值ul(是)，则过程继续到步骤s110。进一步，如果确定占空比dr不等于上限值ul，则重复步骤s100的确定。

接下来在步骤s110，控制器6基于达到上限值ul期间的周期ts是否超过200ms来确定阀体3是否被卡住。

如果确定达到上限值ul期间的周期ts超过200ms(是)，则确定阀体3被卡住，该过程继续到步骤s120。

接下来在s120，占空比dr的上限值ul被设定为50％，完成该过程。

如果确定在达到上限值期间的周期ts没有超过200ms(否)，则确定阀体3没有被卡住，该过程继续到步骤s130。

接下来在s130，占空比dr的上限值ul被设定为40％，完成该过程。

此外，在占空比dr的上限值ul被设定为50％之后，执行另一控制过程来使得阀体3不被卡住。

(实施例的效果)

根据该实施例的阀设备1，施加给电机5的电压为开的周期t短于控制器6计算占空比dr所花费的控制周期t，即控制器6控制egr通道2的开度角期间的控制周期t。

因此，在执行一次egr通道2的开度角控制处理周期内，可以输出多次开关信号的开部分。为此，可以增加开关信号的频率，而且可以抑制流入到电机5的电流中的脉动(参见图5)。

此外，根据该实施例的阀设备1，当控制施加给电机5的电压时，控制器6执行上限调节控制以限制占空比dr超过上限值ul。所述上限值ul被设定为不超过50％，其是电机5的12v额定电压和电池29的24v标称电压之间的比值。例如，上限值ul可以设定为40％。

由此，可以防止由于电池29的24v标称电压高于电机5的12v额定电压而导致向电机5提供过载电流。因此，可以抑制电机5中的热发生和浪费。

此外，根据该实施例的阀设备1，控制器6确定阀体3是否被卡住。如果确定阀体3被卡住，则控制器6将占空比dr的上限值ul提高直至50％。

因此，可以增大电机5的扭矩以便更容易地固定阀体3使其不被卡住。

(改进的实施例)

可以考虑作出不脱离本公开要点的各种改进。

例如，本实施例的阀设备1用在egr装置中。当然，阀设备1还可以用在节流装置中，这里所述节流装置增加和减少内燃机的进气流量。

此外，在本实施例中，如果确定阀体3被卡住，则将占空比dr的上限值ul提高直至50％。然而，占空比dr的上限值ul也可以提高至超过作为电机5的12v额定电压和电池29的标称电压之间的比值的50％。例如，上限值ul可以增加至60％。

因此，可以进一步增大电机5的扭矩以便更加容易地固定阀体3以防止其被卡住。

此外，在本实施例中，基于在占空比dr等于上限值ul的时期来确定阀体3是否被卡住。然而，也可以基于旋转角传感器25的检测值的波动范围变小来确定阀体3是否被卡住。

此外，在本实施例中，电池29的标称电压是24v，但不限于该示例值。类似地，在本实施例中，电机5的额定电压是12v，但也不限于该示例值。