电磁阀设备以及控制电磁阀的方法与流程

本申请基于在2015年10月28日提交的专利申请号为2015-212374的在先日本专利申请并且要求其优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开的实施例涉及电磁阀设备和控制电磁阀的方法。

背景技术：

例如，作为交通工具上安装的内燃机的EGR阀，使用线性螺线管的电磁阀常规上是已知的。在常规技术中，这样的电磁阀在预定的稳定范围内工作(参见，例如日本专利公开号6-323200)。

近年来，期望的是扩展可以通过EGR阀来调节的排气的流量的范围(即：EGR阀被广泛地操作)以便进一步减少排气中的氮氧化物(其在下文中将被描述为“NOx”)。然而，常规EGR阀是仅仅在预定的稳定范围内工作的EGR阀，使得EGR阀不能更广泛地工作。

本发明是鉴于上述问题而完成的，并且目的在于提供可以广泛地操作电磁阀的电磁阀设备以及控制电磁阀的方法。

技术实现要素：

根据实施例的一个方案的电磁阀设备包括电磁阀、确定单元、设置单元、设置单元、以及校正设置单元。电磁阀被设置在流体通过其中的流体通道上并且调节流体的流量。确定单元确定电磁阀的目标阀打开程度。设置单元设置用于驱动电磁阀的驱动信号，以使得电磁阀的阀打开程度是目标阀打开程度。校正设置单元根据电磁阀的前部和后部之间的流体通道上的差压来设置用于驱动电磁阀的差压校正信号。

根据本发明，可以提供广泛地操作电磁阀的电磁阀设备以及控制电磁阀的方法。

附图说明

通过结合附图来阅读本发明的以下具体实施方式，可以容易地理解对本发明的更完整的认识及其涉及的优点。

图1A是示出了根据实施例的控制电磁阀的方法的示意图。

图1B是示出了根据实施例的控制电磁阀的方法的示意图。

图1C是示出了根据实施例的控制电磁阀的方法的示意图。

图1D是示出了根据实施例的控制电磁阀的方法的示意图。

图2是示出了根据实施例的内燃机的概要的图。

图3是根据实施例的电磁阀设备的框图。

图4是示出了根据实施例的电磁阀的配置的图。

图5是示出了根据实施例的在进气压力和阀打开程度之间的关系的图。

图6是示出了根据实施例的在电磁阀中发生的快速打开的图。

图7是示出了根据实施例的在电磁阀中发生的快速打开的图。

图8是示出了根据实施例的在电磁阀中发生的快速打开的图。

图9是示出了根据实施例的在电磁阀中发生的快速打开的图。

图10是示出了根据实施例的在差压与电磁阀中流动的电流之间的关系的曲线图。

图11是示出了根据实施例的电磁阀设备的控制系统的框图。

图12是示出了根据实施例的在电磁阀中流动的电流和抬升(lift)量之间的关系的图。

图13是示出了根据实施例的由电磁阀设备执行的过程的步骤的流程图。

图14是示出了根据实施例的变形1的电磁阀设备的配置的图。

图15是示出了根据实施例的变形1的PWM信号的示例的图。

图16是示出了根据实施例的变形1的在差压与电磁阀中流动的电流之间的关系的图。

图17是示出了根据实施例的实现电磁阀设备的阀控制单元的功能的计算机的示例的硬件配置图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来详细描述如在本申请中公开的电磁阀设备和控制电磁阀的方法的实施例。本发明不限于以下示出的实施例。

1、控制电磁阀的方法

将通过使用图1A到图1D来描述根据本发明实施例的控制电磁阀的方法。图1A到图1D是根据实施例的示出了控制电磁阀的方法的示意图。尽管在本实施例中将描述控制被安装在例如汽车的内燃机上的电磁阀的方法，但是这种控制电磁阀的方法不限于此并且可以被应用于控制各种电磁阀的方法。

被称为排气再循环机构(将在下文中被描述为EGR机构)的技术已经被并入了汽车的内燃机中，以便减少由内燃机中的燃烧所排放的排气中的NOx。具体地，EGR机构是将内燃机中的排气的一部分发送到其进气侧使得排气被再次引入的技术。

EGR机构具有调节被发送到进气侧的排气的量的EGR阀18。将在本实施例中描述控制被用作EGR阀18的电磁阀的方法。图1A到图1D示出了用于描述控制电磁阀18的方法所需的配置并且省略了对该配置中的一部分的图示。

如在图1A中示出的，电磁阀18被设置在EGR机构的排气侧环流管72a和进气侧环流管72b(其中排气侧环流管72a和进气侧环流管72b还将被共同描述为排气环流管72)之间。在电磁阀18中，阀头188和支撑阀头188的阀杆187被未示出的线性螺线管向上或向下滑动。据此，电磁阀18被打开或关闭以改变从排气侧环流管72a向进气侧环流管72b流动的排气的流量。因此，如在图1A中示出的电磁阀18是所谓的提升型(poppet-type)阀。

首先，将通过使用图1A和图1B来描述控制一般电磁阀18的方法。一般而言，执行用于逐步增加被输入到线性螺线管的驱动信号I的反馈控制，以使得电磁阀18的阀打开程度D是阀打开的预定目标程度DT。

在本文中，例如，在图1A中当电磁阀18沿向下方向打开时，它受到排气侧环流管72a和进气侧环流管72b之间的差压A11(还将被简单描述为“差压”)的影响。相应地，例如，当目标阀打开程度DT较小时，电磁阀18不被具有与目标阀打开程度DT相对应的大小的驱动信号I打开。当进一步增加输入到线性螺线管的驱动信号I时，大于差压A11的推力A21被施加到阀头188，使得电磁阀18被打开。

当电磁阀18被打开时，排气从排气侧环流管72a流向进气侧环流管72b，使得差压减小。然而，如在图1B中示出的，较大的且与在阀打开之前的推力相同的推力A21被施加到阀头188。因此，在图1B中阀头188沿向下的方向大幅滑动，使得阀打开程度D大于目标阀打开程度DT，并且电磁阀18被快速打开。

随着电磁阀18被因此快速打开，过量的排气从排气侧环流管72a流向进气侧环流管72b。在一般的控制方法中，目标阀打开程度DT被设置在用于使电磁阀18能够稳定工作的范围(除了用于引起电磁阀18快速打开的范围之外)内。相应地，减小了电磁阀18的工作范围。

电磁阀18的阀打开程度D由阀头188的滑动量(即：电磁阀18的抬升量)来确定。因此，电磁阀18的阀打开程度D还将在下文被描述为抬升量D。

然后，将通过使用图1C和图1D来描述根据本实施例的控制电磁阀18的方法。在根据本实施例的控制方法中，与差压A11相对应的差压校正信号IP被输入到电磁阀18的线性螺线管，直到电磁阀18被打开为止。由此，电磁阀18的快速打开被抑制。此外，在根据本实施例的控制方法中，在阀打开之后执行驱动信号I的反馈控制，以使得电磁阀18的阀打开程度D是阀打开的预定目标程度DT(类似于如上所述的控制方法)。由此，电磁阀18还可以在阀打开之后被稳定地控制。

具体地，在根据本实施例的控制方法中，通过将驱动信号I和与差压A11相对应的差压校正信号IP相加所提供的校正驱动信号IC被输入到线性螺线管，直到电磁阀18被打开为止。因此，如在图1C中所示的，与驱动信号I相对应的推力A21和与差压校正信号IP相对应的推力A31沿阀打开的方向(即在图1C中的向下方向)被施加到电磁阀18的阀头188。

在本文中，差压校正信号IP是在电磁阀18的线性螺线管中流动的电流的信号，并且差压校正信号IP比当电磁阀18被快速打开时流过电磁阀18的线性螺线管的电流稍大的电流(将在下文还被描述为快速打开电流)的信号。还可以认为快速打开电流是打开电磁阀18所需的电流。

相应地，当差压校正信号IP被输入到线性螺线管时，稍微大于被施加到阀头188的压力或差压A11的推力A31被施加到阀头188。由此，推力A31抵消这样的压力或差压A11，使得电磁阀18被稍微打开。

当在电磁阀18被差压校正信号IP稍微打开的状态下将与目标阀打开程度DT相对应的驱动信号I输入到线性螺线管时，由于由驱动信号I产生的推力A21，电磁阀18按目标阀打开程度DT来打开，如在图1D中示出的。在阀打开之后，根据由未示出的抬升传感器检测到的抬升量D来控制电磁阀18。

因此，根据差压A11向线性螺线管输入差压校正信号IP，使得电磁阀18被设置在阀被稍微打开的状态下。此外，通过将差压校正信号IP和驱动信号I相加来提供的校正驱动信号IC被输入到线性螺线管，使得在电磁阀18被稍微打开的状态下电磁阀18可以按目标阀打开程度DT来打开。

因此，可以通过根据本实施例的控制方法来控制电磁阀18以便提供目标阀打开程度DT而不快速将其打开。相应地，在根据本实施例的控制电磁阀18的方法中，电磁阀18还可以在可能不被利用以避免将其快速打开的范围内工作，使得电磁阀18可以广泛地工作。

在如上所述的控制方法中，在电磁阀18按目标阀打开程度DT打开(由于驱动信号I)的情况下，差压校正信号IP被输入到线性螺线管，并且不限于此。例如，如上所述的差压校正信号IP还可以被输入到线性螺线管，直到在电磁阀18关闭的状态(即，目标阀打开程度DT是零的情况)下电磁阀18被打开为止。

由此，电磁阀18被设置在阀被稍微打开的状态(甚至在目标阀打开程度DT是零的情况下)下。相应地，电磁阀18被设置在它不受到差压影响的状态下，并且当阀被打开时不被差压的影响所快速打开。因此，甚至在电磁阀18的目标阀打开程度DT是零的状态下，即在阀关闭的状态下，当阀被打开时也可以抑制电磁阀18的快速打开。

在本文中，电磁阀18被稍微打开的状态指的是例如阀被以下述方式打开的状态：排气不从排气侧环流管72a流向进气侧环流管72b或流动以便不影响EGR。即，可能认为电磁阀18被稍微打开的状态是电磁阀18被实质上关闭的状态。在下文中，将进一步描述用于执行控制电磁阀18的方法的电磁阀设备10和内燃机。

2、内燃机的概要

图2是根据本发明实施例的示出了内燃机的概要的图。如在图2中示出的内燃机例如是使用汽油作为燃料的汽车的引擎。在内燃机中，诸如燃料控制之类的各种控制是由电子控制单元(ECU)1来执行的。即，根据本实施例的电磁阀设备10包括电子控制单元1和电磁阀18。

将通过使用图2来描述内燃机的配置。尽管图2示出了单缸内燃机，但是这不是限制性的并且可以是多缸内燃机。

图2中的内燃机的进气管60和排气管70分别通过进气阀16和排气阀17耦合到气缸。排气侧环流管72a和进气侧环流管72b通过EGR阀(电磁阀)18彼此耦合。进气管60包括节流阀92和将燃料喷射到进气管60中的喷射器93。进气管压力传感器15被设置在进气管60中的缓冲罐(surge tank)内。

空气被从设置有空气净化器的进气端口107通过进气管61引入并且流入进气管60。当EGR阀18被打开时，从排气管70排放的排气中的一部分流入排气侧环流管72a，并且进一步通过进气侧环流管72b流入进气管60。

进气阀16和排气阀17被配置为耦合到引擎的旋转轴并且根据引擎的旋转状态被以机械方式打开或关闭，或被配置为不以机械方式耦合到引擎的旋转轴并且被发动机的驱动力来打开或关闭。

三元催化设备80被设置在排气管70和排气管71之间。NOx存储还原型三元催化设备81被设置在排气管71和排气端口91之间。

三元催化设备80和NOx存储还原型三元催化设备81是利用催化剂并且据此清除排气中的有害成分的设备。对于来自汽车的排气中包括的有害成分，主要提供碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物(NOx)等等。

三元催化设备80和NOx存储还原型三元催化设备81可以利用例如诸如铂、钯或铑之类的催化剂来氧化这样的有害的成分或使其还原，并且由此同时消除它们。

3、电磁阀设备10

将通过使用图3来描述电磁阀设备10。图3是根据本实施例的电磁阀设备10的框图。电磁阀设备10包括电磁阀18、抬升传感器189、进气管压力传感器15、和阀控制单元100。

3.1、电磁阀18

将通过使用图4来描述电磁阀18的概要。图4是示出了电磁阀18的配置的图。

如在图4中示出的，电磁阀18包括外壳181、线性螺线管182、弹性构件185、轴承186、阀杆187、和阀头188。电磁阀18被用作例如在图2中示出的内燃机的EGR阀。相应地，电磁阀18被设置在排气侧环流管72a和进气侧环流管72b之间。电磁阀18调节从排气侧环流管72a流向进气侧环流管72b的排气的流量。

外壳181被形成为中空圆柱形。在外壳181内部，线性螺线管182、弹性构件185、和轴承186被布置。外壳181与例如排气侧环流管72a和进气侧环流管72b一体形成。尽管图4示出了弹性构件185是弹簧的情况，但是这不是限制性的并且足以是在预定的方向上具有偏置力的弹性构件(例如板簧等)。

弹性构件185沿预定方向(在图4中为向上方向)偏置阀头188和支撑阀头188的阀杆187，并且阀头188和支撑阀头188的阀杆187被布置为在外壳181、排气侧环流管72a、和进气侧环流管72b中是线性可滑动的。轴承186以线性可滑动的方式来支撑阀杆187。例如，阀头188被布置为塞住排气侧环流管72a和进气侧环流管72b之间的开口部A。

线性螺线管182在与弹性构件185的偏置的预定方向相反的方向(在图4中为向下方向)上将推力施加到阀头188。具体地，线性螺线管182包括通过阀杆187耦合到阀头188的活塞184和通过气隙的与活塞184的外周相对的线圈183。当驱动信号I被输入到线圈183时，线性螺线管182的活塞184根据驱动信号I在图4中沿向下方向移动。根据活塞184的移动对阀头188施加推力，使得阀头188滑动。由此，当开口部A被打开时，电磁阀18被打开，使得排气从排气侧环流管72a流向进气侧环流管72b。

3.2、抬升传感器189

抬升传感器189被设置在例如如图4中示出的活塞184的一侧上并且检测活塞184的滑动量，作为电磁阀18的抬升量D。抬升传感器189将检测到的抬升量D输出到阀控制单元100。尽管已经在本文描述了抬升传感器189与电磁阀18分开设置的情况，但是电磁阀18也可以包括抬升传感器189。

3.3、进气管压力传感器15

如图3中示出的进气管压力传感器15被设置在进气管60(参见图2)的缓冲罐中并且检测在进气管60中的压力(即，进气压力)。例如，在图2中的节流阀92被打开的状态是进气管60中的压力接近大气压力的状态。在图2中的节流阀92被关闭的状态是在进气管60中的压力接近真空的状态。进气管压力传感器15检测进气管60中的压力并且将其通知给阀控制单元100。

在本文中，电磁阀设备10包括进气管压力传感器15并且不限于此。例如，由进气管压力传感器15检测的结果可以由电磁阀设备10来接收。因此，电磁阀设备10可能不必包括进气管压力传感器15。

3.4、阀控制单元100

如图3中示出的阀控制单元100包括确定单元110、设置单元120、校正单元130、和存储单元140。

3.4.1、确定单元110

确定单元110根据例如EGR机构的控制状态来确定电磁阀18的目标阀打开程度DT。具体地，确定单元110从未示出的EGR控制单元接收例如被发送到进气侧的排气的目标量，然后参照存储单元140，并且确定与排气的目标量相对应的目标阀打开程度DT。确定单元110将确定的目标阀打开程度DT通知给设置单元120。

3.4.2、设置单元120

设置单元120设置用于驱动电磁阀18的驱动信号I，以使得电磁阀18的阀打开程度D是目标阀打开程度DT。设置单元120从确定单元110接收目标阀打开程度DT。设置单元120从抬升传感器189接收电磁阀18的当前抬升量(阀打开程度)D。设置单元120设置驱动信号I，以使得电磁阀18的阀打开程度D是目标阀打开程度DT。设置单元120将设置的驱动信号I输出到校正单元130。

3.4.3、校正单元130

校正单元130是根据在电磁阀18的前部和后部之间的流体通道(排气环流管72)上的差压来设置用于驱动电磁阀18的差压校正信号IP的校正设置单元。校正单元130根据差压来确定差压校正信号IP并且产生通过将差压校正信号IP和驱动信号I相加而提供的校正驱动信号IC。校正单元130根据产生的校正驱动信号IC来驱动电磁阀18。

例如，在确定单元110改变目标阀打开程度DT的情况下，校正单元130基于差压来设置差压校正信号IP，直到在这样的改变之后电磁阀18的阀打开程度D是目标阀打开程度DT为止。校正单元130包括校正确定单元131和加法单元132。

3.4.3.1、校正确定单元131

校正确定单元131确定与差压相对应的差压校正信号IP。校正确定单元131基于例如由进气管压力传感器15检测到的进气压力来确定作为差压的差压校正信号IP。在本文中，将描述差压和进气压力之间的关系。

图5是示出了在进气压力和差压之间的关系的图。图5(a)是示出了在电磁阀18中流动的驱动电流的时间变化的图，其中纵轴表示电流。图5(b)是示出了节流阀92的阀打开程度的时间变化的图，其中纵轴表示节流阀92的阀打开程度。图5(c)是示出了在电磁阀18的前部和后部之间的排气环流管72上的差压的时间变化的图，其中纵轴表示这样的压力。

图5(d)是示出了电磁阀18的阀打开程度D的时间变化的图。图5(d)示出了由抬升传感器189检测的阀头188的抬升量D的结果，作为电磁阀18的阀打开程度D，其中纵轴表示移动量。图5(e)是示出了在进气管60中的压力(进气压力)的时间变化的图，其中纵轴表示压力。图5(a)到图5(e)中的横轴中的任何一个横轴表示时间。

在本文中，将描述在电磁阀18中流动的电流恒定的情况(即，电磁阀18被设置在阀以恒定的阀打开程度D来打开的状态)，以便简单描述差压和进气压力之间的关系。

如在图5(a)中示出的，当恒定驱动电流在电磁阀18中流动时，阀头188移动预定量，以使得阀打开程度D是目标阀打开程度DT，如由图5(e)中的时间T1到时间T2所指示的。图5(a)示出了在电磁阀18中流动的作为恒定值的驱动电流，并且具有这样的驱动电流(例如，作为平均值)的驱动信号I被输入到电磁阀18。驱动信号I例如是具有预定的占空比(duty ratio)的PWM信号。

在本文中，节流阀92的阀打开程度(即，阀角)被改变，如由在图5(b)中的时间T2到时间T3所指示的。由此，在电磁阀18的前部和后部之间的差压被改变，如在图5(c)中示出的。

例如，在电磁阀92被打开的情况下，在进气管60中的压力是实质上等于大气压力的压力。因为在排气管70中的压力是实质上等于大气压力的压力，所以在进气管60中的压力和在排气管70中的压力实质上彼此相等，并且在电磁阀18的前部和后部之间的差压实质上为零。另一方面，在节流阀92被关闭的情况下，进气管60被设置在真空状态，并且在进气管60中的压力小于大气压力。因为在排气管70中的压力实质上等于大气压力的压力，所以差存在于进气管60中的压力和排气管70中的压力之间，并且压力差(差压)存在于电磁阀18的前部和后部之间。

在图5(b)中，节流阀92的阀打开程度随着其阀角的减小而减小，并且阀打开程度随着阀角的增加而增加。因此，在电磁阀18的前部和后部之间的差压被增加(在图5(c)中从时间T2到时间T3)。

如在图5(e)中示出的，在时间T2和时间T3之间的在进气管60中的压力小于在时间T1和时间T2之间的压力。因此，在电磁阀18的前部和后部之间的差压根据节流阀92的阀打开程度(即，在进气管60中的压力(进气压力))的变化而变化。在本实施例中注意这一点，并且校正确定单元131基于由进气管压力传感器15检测的进气压力来确定差压校正信号IP。

接下来，将通过使用图6到图10来描述由校正确定单元131确定的差压校正信号IP。首先，将通过使用图6到图9来描述在电磁阀18中引起的快速打开和阀头188之间的关系。图6到图9是示出了在电磁阀18中引起的快速打开的图。

如在图6中示出的，由弹性构件185提供的偏置力A4被在预定的方向(在图6中为向上方向)上施加到电磁阀18。作为差压A11(在下文还将被描述为推压力A11)的压力在与偏置力A4的方向相同的方向上被施加到电磁阀18。在本文中，由差压引起的推压力A11的大小根据阀头188的表面积而变化。例如，在阀头188具有圆形形状的情况下，与其直径L1相对应的推压力A11被施加到电磁阀18。

根据在线性螺线管182中流动的电流在与预定的方向相反的方向(在图6中为向下方向)上将推力A33施加到电磁阀18。推力A33与线性螺线管182中流动的电流的大小成正比增加。

在本文中，将通过使用图7(a)和(b)来描述线性螺线管182中流动的电流和电磁阀18的抬升量D之间的关系。图7(a)是示出了在线性螺线管182中流动的电流的图，其中纵轴表示电流，并且横轴表示时间。图7(b)是示出了在电流被改变(如在图7(a)中示出的)的情况下的电磁阀18的抬升量D的图，其中纵轴表示抬升量并且横轴表示时间。

如在图7(a)中示出的，当在线性螺线管182中流动的电流被增加时，被施加到电磁阀18的推力A33被增加。只要推力A33小于或等于弹性构件185的偏置力A4和推压力A11的总和(A33≤A4+A11)，即到图7(b)中的时间T11之前，电磁阀18不被打开并且抬升量D是零。

当在时间T11处推力A33大于弹性构件185的偏置力A4和推压力A11的总和(A33＞A4+A11)时，电磁阀18被打开。当电磁阀18被打开时，差压减小。在本文中，由差压引起的推压力A11小到可以忽略不计，以便简化其描述。

由此，提供了推力A33和偏置力A4被施加到电磁阀18的状态。在本文中，因为推压力A11被消除，推力A33大于偏置力A4。相应地，推力A33和偏置力A4之间的差Adl(Ad1＝A33-A4)将力在电磁阀18打开的方向(在图6中为向下方向)上施加到电磁阀18，使得阀移动其抬升量D1并且被快速打开。

当阀头188被移动时，弹性构件185的偏置力A4增加，使得推力A33和偏置力A4之间的差Ad1减小。当在时间T21处推力A33和偏置力A4之间的差Ad1是零时，电磁阀18的抬升量D随后与在线性螺线管182中流动的电流成正比增加。

在本文中，期望的是，较少量或较大量的排气从排气侧环流管72a循环地流向进气侧环流管72b，以便进一步减少排气中的NOx。即，期望的是：扩展由作为EGR阀的电磁阀18所能够调节的排气的流量的范围。作为用于增加电磁阀18的流量的方法，提供了例如用于增加阀头188的表面积的方法。

在下文中，将通过使用图8和图9来描述在增加阀头188的表面积以增加电磁阀18的流量的情况下引起的电磁阀18的快速打开。

如在图8中示出的，偏置力A1和推压力A12在预定方向上被施加到电磁阀18。推力A34在与预定方向相反的方向上被施加到电磁阀18。如上所述，在差压是恒定的情况下，推压力A12的大小根据阀头188的表面积而变化。在本文中，如在图8中示出的阀头188具有直径L2(大于如在图7(a)中示出的阀头188的直径L1)(L2＞L1)。在这样的情况下，大于如在图6中示出的推压力A11的推压力A12(A11＜A12)被施加到电磁阀18。

将通过使用图9(a)和(b)来描述线性螺线管182中流动的电流和电磁阀18的抬升量D之间的关系。图9(a)是示出了在线性螺线管182中流动的电流的图，其中纵轴表示电流，并且横轴表示时间。图9(b)是示出了在如在图9(a)中示出的电流被改变的情况下的电磁阀18的抬升量D的图，其中纵轴表示抬升量并且横轴表示时间。

如在图9(a)中示出的，被施加到电磁阀18的推力A34随着在线性螺线管182中流动的电流增加而增加。只要推力A34小于或等于弹性构件185的偏置力A4和推压力A12的总和(A34≤A4+A12)，即，到图9(b)中的时间T12之前，电磁阀18不被打开，并且抬升量D是零。

当在时间T12处推力A34大于弹性构件185的偏置力A4和推压力A12的总和(A34＞A4+A12)时，电磁阀18被打开。在本文中，当电磁阀18被打开时，差压也被减小，使得推压力A12可忽略不计。

由此，提供了推力A34和偏置力A4被施加到电磁阀18的状态。在本文中，因为推压力A12被消除，推力A34大于偏置力A4。相应地，由推力A34和偏置力A4之间的差Ad2(Ad2＝A34-A4)将力在阀打开的方向(在图8中为向下方向)上施加到电磁阀18，使得电磁阀18移动其抬升量D2，并且被快速打开。

当阀头188移动时，弹性构件185的偏置力A4增加，使得推力A34和偏置力A4之间的差Ad2减小。当推力A34和偏置力A4之间的差Ad2在时间T22处为零时，电磁阀18的抬升量D随后与在线性螺线管182中流动的电流成正比增加。

在本文中，如上所述，如在图8中示出的推压力A12大于如在图6中示出的推压力A11。相应地，推力A34和偏置力A4之间的差Ad2大于差Ad1。相应地，根据推力A34和偏置力A4之间的差Ad2移动的电磁阀18的阀打开的量(抬升量)D2大于在差Ad1的情况下快速打开的量(抬升量)D1(D2＞D1)。

因此，当阀头188的表面积增加以便增加环流的排气的流量时，电磁阀18被大幅和快速打开，使得难以引起要环流的排气的小的流量。也就是说，当可以由作为EGR阀的电磁阀18调节的排气的流量的范围的上限变得更大时，其下限也变得更大，使得难以扩展范围。在本实施例中，甚至在电磁阀18的工作范围的上限变得更大的情况下，差压校正信号IP被输入到线性螺线管182，使得对其的快速打开被抑制，并且工作范围的下限变得更小。由此，可以进一步扩展电磁阀18的工作范围。

接下来，将通过使用图10来描述由校正确定单元131确定的差压校正信号IP。图10是示出了差压和在电磁阀18中流动的电流之间的关系的图，其中纵轴表示电流，并且横轴表示差压。

图10中的虚线是表示打开电磁阀18所需的快速打开电流的线。如在图10中示出的，快速打开电流随着差压的增加而增加。在线性螺线管182中流动的电流小于或等于快速打开电流的情况下，电磁阀18的抬升量D是零并且电磁阀不被打开。当在线性螺线管182中流动的电流大于快速打开电流时，电磁阀18被打开。在本文中，当在线性螺线管182中流动的电流增加超过快速打开电流时，电磁阀18被更大幅地快速打开。

由图10中的三角形表示的点是表示由校正确定单元131确定的差压校正信号IP的电流的值的点。如在图10中示出的，校正确定单元131确定差压校正信号IP，以便具有稍微大于快速打开电流的电流值(在下文将被描述为校正电流值)。校正确定单元131确定差压校正信号IP以便提供电磁阀18被实质上关闭的状态(即，以便稍微打开阀)。

根据差压校正信号IP稍微打开的电磁阀18的抬升量D例如使得排气不从排气侧环流管72a流向进气侧环流管72b。备选地，抬升量D例如是小的抬升量D，使得即使排气从排气侧环流管72a流向进气侧环流管72b，其中应用了电磁阀18(例如EGR机构)的系统不据此被影响。在本文中，抬升量D例如小于或等于0.5mm到0.1mm。

在图10中示出的示例中，校正确定单元131例如确定差压校正信号IP，以使得在差压是大约80mmHG的情况下校正电流值是大约0.48A。在本文中，差压校正信号IP是PWM信号，并且校正确定单元131确定占空比以使得平均电流值是与差压相对应的校正电流值，并且由此确定差压校正信号IP。

如上所述的抬升量D或如在图10中示出的快速打开电流值或校正电流值是示例，并且根据阀头188的表面积、流过电磁阀18的流体的种类、应用了电磁阀18的系统等等来改变。与差压相对应的这样的快速打开电流值或校正电流值是通过实验等预先获得的，并且被存储在存储单元140中(例如，当进气压力和校正电流值彼此相关联时)。校正确定单元131基于这样的进气压力来确定差压校正信号IP，该差压校正信号IP具有与由进气管压力传感器15检测到的进气压力相对应的校正电流值。校正确定单元131将确定的差压校正信号IP输出到加法单元132。

备选地，例如，进气压力和占空比(而非校正电流值)可以彼此相关联，并且被存储在存储单元140中。在这样的情况下，校正确定单元131参照存储单元140，并确定具有与进气压力相对应的占空比的差压校正信号IP。

校正确定单元131可以独立于由确定单元110确定的目标阀打开程度DT来确定在满足EGR条件的情况(即，内燃机使排气再循环的情况)下的差压校正信号IP。也就是说，在不驱动电磁阀18的阀关闭状态的情况下，还确定差压校正信号IP。换言之，在不执行EGR的情况下，例如，紧接在IG-ON之后、在内燃机空转时、在低水温时、在燃料被切断时等等，校正确定单元131不确定差压校正信号IP。相应地，在不存在打开电磁阀18的可能性的情况下，差压校正信号IP不被输入到电磁阀18。由此，电磁阀18的电供耗可以被减少。

3.4.3.2、加法单元132

如在图3中示出的加法单元132将由设置单元120设置的驱动信号I和由校正确定单元131确定的差压校正信号IP相加以生成校正驱动信号IC。加法单元132将生成的校正驱动信号IC输入到电磁阀18的线性螺线管182，并且由此驱动电磁阀18。

在本文中，将通过使用图11来描述电磁阀设备10的控制系统。图11是示出了电磁阀设备10的控制系统的框图。如在图11中示出的，确定单元110输出目标阀打开程度DT。抬升传感器189输出电磁阀18的抬升量D。设置单元120基于目标阀打开程度DT和抬升量D之间的差dD来设置驱动信号I。驱动信号I通过加法单元132被输入到电磁阀18以驱动电磁阀18。抬升传感器189检测作为电磁阀18的驱动量的抬升量D并且将其输出到设置单元120。因此，电磁阀设备10具有包括确定单元110和设置单元120在内的反馈控制系统。

如在图11中示出的，由校正确定单元131确定的差压校正信号IP通过加法单元132与驱动信号I相加，使得校正驱动信号IC被输入到电磁阀18。因此，电磁阀设备10执行如上所述的反馈控制，并且执行用于将与差压相对应的差压校正信号IP输入到电磁阀18的前馈控制，直到电磁阀18的阀打开程度D是目标阀打开程度DT为止。

因此，除了反馈控制之外，电磁阀设备10还根据差压来执行前馈控制，使得电磁阀18的快速打开可以被抑制，如图12中示出的。图12是示出了在电磁阀18中流动的电流和抬升量D之间的关系的图，其中纵轴表示抬升量，并且横轴表示电流。

在图12中的实线是示出了在除了反馈控制之外还根据差压来执行前馈控制的情况(即，除了驱动信号I以外还输入差压校正信号IP到电磁阀18的情况)下的抬升量D的图。另一方面，在图12中的虚线是示出了在仅执行反馈控制的情况(即，仅输入驱动信号I到电磁阀18的情况)下的抬升量D的图。

如在图12中示出的，发现的是：在除了反馈控制之外还根据差压来执行前馈控制的情况下不引起快速打开，然而在仅执行反馈控制的情况下引起快速打开。因此，通过使用驱动信号I和差压校正信号IP来控制电磁阀18，使得对电磁阀18的控制的精确度可以被提高。相应地，电磁阀18可以广泛地工作。

即使电磁阀18被快速打开，但是在目标阀打开程度DT较大的情况下其对电磁阀18的抬升量D的影响较小，并且因此在例如目标阀打开程度DT小于或等于阈值DTH(参见图12)的情况下校正确定单元131可以确定差压校正信号IP。

如上所述，甚至在例如目标阀打开程度DT是零的情况下，校正确定单元131也确定差压校正信号IP。在本文中，设置单元120不将驱动信号I输出到加法单元132，并且因此加法单元132将作为校正驱动信号IC的差压校正信号IP输出到线性螺线管182。备选地，设置单元120输出具有为零的电流值(即，占空比为0％)的驱动信号I，并且加法单元132将驱动信号I和差压校正信号IP相加以产生校正驱动信号IC。

在本文中，由设置单元120设置的驱动信号I和由校正确定单元131确定的差压校正信号IP中的任何一个是PWM信号并且不限于此。例如，驱动信号I可以是表示与电磁阀18的抬升量D和目标阀打开程度DT之间的差dD相对应的电流值的信号，并且差压校正信号IP可以是表示校正电流值的信号。在这样的情况下，加法单元132确定校正驱动信号IC的占空比，以使得校正驱动信号IC的平均电流值是通过将由驱动信号I表示的电流值和由差压校正信号IP表示的校正电流值相加而提供的值。加法单元132产生作为具有预定的占空比的PWM信号的校正驱动信号IC并且将其输出到线性螺线管182。

3.4.4、存储单元140

存储单元140存储由电磁阀设备10中的各个单元执行的过程所需的信息，例如，由校正确定单元131确定的校正电流值等等。存储单元140存储由电磁阀设备10中的各个单元执行的过程的结果。

存储单元140是存储设备，例如诸如随机存取存储器(RAM)或闪存、硬盘、光盘等等的半导体存储元件。

4、电磁阀控制过程

接下来，将通过使用图13来描述由根据本实施例的电磁阀设备10执行的过程的步骤。图13是示出了由根据本实施例的电磁阀设备10执行的过程的步骤的流程图。根据本实施例的电磁阀设备10执行电磁阀控制过程，例如，在除了紧接在IG-ON之后、在内燃机空转时、在低水温时、在燃料被切断时等等之外的情况下，即在执行EGR的情况下。当从例如未示出的EGR控制单元接收到用于控制电磁阀18的通知时，电磁阀设备10执行如图13中示出的电磁阀控制过程。

如在图13中示出的，电磁阀设备10确定电磁阀18的目标阀打开程度DT是否小于或等于阈值DTH(步骤S101)。这样的确定例如由电磁阀设备10的校正确定单元131来执行。在目标阀打开程度DT大于阈值DTH(DT＞DTH，在步骤S101为“否”)的情况下，则转到步骤S105。

另一方面，在目标阀打开程度DT小于或等于阈值DTH(DT≤DTH，在步骤S101为“是”)的情况下，电磁阀设备10的进气管压力传感器15检测进气压力(步骤S102)。电磁阀设备10基于在步骤S102检测的进气压力来确定差压校正信号IP(步骤S103)。电磁阀设备10确定目标阀打开程度DT是否大于零(步骤S104)。这样的确定例如由电磁阀设备10的设置单元120来执行。

作为确定的结果，在目标阀打开程度DT小于或等于零(在步骤S104为“否”)的情况下，则转到步骤S106。另一方面，在目标阀打开程度DT大于零(在步骤S104为“是”)的情况下，电磁阀设备10根据电磁阀18的目标阀打开程度DT和抬升量D来设置驱动信号I(步骤S105)。

然后，电磁阀设备10产生校正驱动信号IC(步骤S106)。例如，在以下述方式在步骤S101处提供确定的情况下：“目标阀打开程度DT大于阈值DTH使得不确定差压校正信号IP”，则电磁阀设备10使得在步骤S105设置的驱动信号I成为校正驱动信号IC。在步骤S103和S106处分别设置差压校正信号IP和驱动信号I的情况下，电磁阀设备10使得通过将差压校正信号IP和驱动信号I相加而提供的信号成为校正驱动信号IC。在以下述方式在步骤S104处提供确定的情况下：“目标阀打开程度DT小于或等于零，使得不设置驱动信号I”，则电磁阀设备10使得在步骤S103处确定的差压校正信号IP成为校正驱动信号IC。

电磁阀设备10基于在步骤S106处产生的校正驱动信号IC来控制电磁阀18(步骤S107)并且结束过程。

电磁阀设备10在执行EGR的同时重复(例如，以预定的间隔)执行在图13中的过程，直到电磁阀18的阀打开程度D是目标阀打开程度DT。例如，在以下述方式提供通知流量的情况下：“改变来自EGR控制单元的排气的流量，即，改变电磁阀18的阀打开程度D”，在在预定的时间段上执行图13中的过程，直到在这样的改变之后电磁阀18的阀打开程度D是目标阀打开程度DT为止。例如，如在图13中示出的过程可以在差压改变了预定值或更大值的情况下执行。在目标阀打开程度DT是零的情况下，可以省略步骤S104处的过程。在电磁阀18的阀打开程度是目标阀打开程度DT的情况下，电磁阀设备10基于抬升传感器189来执行反馈控制。

如上所述，根据本实施例的电磁阀设备10基于电磁阀18的前部和后部之间的差压来设置差压校正信号IP，并且控制电磁阀18。由此，电磁阀18的快速打开可以被抑制，使得电磁阀18的驱动范围可以被扩展。

基于对电磁阀18的前部与后部之间的差压和进气压力具有彼此成正比关系的了解，根据进气管压力传感器15的检测的结果来设置差压校正信号IP。因为提供进气管压力传感器15以检测内燃机的进气压力，所以不需要单独提供用于检测电磁阀18的前部和后部之间的差压的传感器，并且电磁阀18的驱动范围可以被扩展而不增加其组件的数量。

5、变形

将通过使用图14到图16来描述根据本实施例的电磁阀设备10的变形。

5.1、变形1

图14是示出了根据变形1的电磁阀设备11的配置的图。除了阀控制单元100包括频率设置单元150之外，根据变形1的电磁阀设备11的配置与如在图3中示出的电磁阀设备10的配置相同。与图3中示出的电磁阀设备10的组件相同的组件具有相同的符号，并且将省略对其的描述。

频率设置单元150设置由设置单元120设置的驱动信号I的频率和由校正确定单元131确定的差压校正信号IP的频率。在本文中，将通过使用图15来描述PWM信号的频率和电流值之间的关系。图15是示出了PWM信号的示例的图。如在图15(a)中示出的PWM信号11是具有预定占空比X和频率F的信号。如在图15(b)中示出的PWM信号I2是具有预定占空比X和频率2F的信号。也就是说，PWM信号I2是具有与PWM信号I1相同的占空比X和其2倍频率的信号。在图15(a)和(b)中，纵轴表示电流，并且横轴表示时间。

在预定时间段T上的PWM信号I1的脉冲宽度W1是PWM信号I2的脉冲宽度W(W＝W2+W3)(W1＜W)。因此，PWM信号I2的平均电流值大于PWM信号I1的平均电流值。因此，在恒定占空比的情况下，PWM信号的平均电流值随着其频率的增加而增加。

相应地，校正确定单元131可能不能够根据频率来确定具有校正电流值的差压校正信号IP以便缩小差压的影响。这一点将通过使用图16来描述。图16是示出了差压和在电磁阀18中流动的电流之间的关系的图，其中纵轴表示电流并且横轴表示差压。除了针对每个频率来指示校正电流值之外，该图和在图10中示出的图相同。

如在图16中示出的圆形点、三角形点、和正方形点中的每个是表示例如由校正确定单元131确定的差压校正信号IP的电流值的点，并且其中的每个具有不同的频率和恒定的占空比。在图16中，如由圆形点表示的差压校正信号IP具有最高的频率，而如由正方形点表示的差压校正信号IP具有最低的频率。

如在图16中示出的，因为即使当占空比恒定时频率也是不同的，差压校正信号IP中的每个电流值具有不同的值。在本文中，具有最低频率(参见在图16中的正方形点)的差压校正信号IP的任何电流值小于快速打开电流的电流值。相应地，即使校正确定单元131确定差压校正信号IP，大于差压的推力也不能被施加到电磁阀18，使得电磁阀18被快速打开。

因此，频率设置单元150根据例如差压校正信号IP的占空比来设置差压校正信号IP的频率和驱动信号I的频率。例如，如上所述，在校正确定单元131根据差压来确定占空比以确定差压校正信号IP的情况下，频率设置单元150根据这样的占空比来设置频率。

备选地，在可以由校正确定单元131确定的占空比具有上限的情况下，频率设置单元150设置频率，以使得即使在由校正确定单元131确定的占空比是上限的情况下，也获得期望的电流值。

在本文中，在差压校正信号IP的占空比不具有上限的情况下，校正确定单元131可以例如确定具有占空比100％的差压校正信号IP。在这样的情况下，即使设置单元120设置与目标阀打开程度DT相对应的驱动信号I，校正驱动信号IC的占空比也不能大于或等于100％，使得不能基于驱动信号I来驱动电磁阀18。

相应地，例如，可以由校正确定单元131确定的占空比具有上限，并且由此，电磁阀设备11可以基于驱动信号I来驱动电磁阀18。在这样的情况下，频率设置单元150根据占空比的上限来设置频率，使得电磁阀设备11可以抑制电磁阀18的快速打开并且控制电磁阀18的阀打开程度D。

如上所述，根据变形1的电磁阀设备11的频率设置单元150设置由设置单元120设置的驱动信号I的频率和由校正确定单元131确定的差压校正信号IP的频率。由此，电磁阀设备11可以抑制电磁阀18的快速打开并且控制电磁阀18的阀打开程度D。

尽管电磁阀设备11的频率设置单元150在本文中设置驱动信号I的频率和差压校正信号IP的频率，但是还可以通过例如实验等来预先在如图3中示出的电磁阀设备10中设置能够控制电磁阀18的阀打开程度D同时抑制电磁阀18的快速打开的频率。

5.2.其它变形

已经针对电磁阀18是EGR阀的情况描述了如上所述的实施例和变形，并且实施例和变形不限于此。对于被用作电磁阀18的致动器，提供了例如用于内燃机等等的液压控制等等的电磁阀。例如，它对于容易被差压影响的电磁阀(例如诸如提升型阀或节流阀)是有用的。

在如上所述的实施例和变形中，校正单元130基于由进气管压力传感器15检测的进气压力来校正驱动信号I并且这不是限制性的。例如，如在图5中示出的，差压根据节流阀92的阀角而变化。因此，校正确定单元131可以基于节流阀92的阀角来设置差压校正信号IP。备选地，检测差压的传感器可以被设置在排气环流管72上。

在如上所述的实施例和变形的配置中，通过使用抬升传感器189将电磁阀18的抬升量检测为阀打开程度D，并且这不是限制性的。例如，阀打开程度D可以基于在线性螺线管182中流动的电流来获得。因为在本实施例和变形中电磁阀18的快速打开被压力校正信号IP所抑制，所以在线性螺线管182中流动的电流和抬升量(阀打开程度)D之间的关系具有如在图12中示出的线性。因此，可以基于在线性螺线管182中流动的电流以高精确度获得阀打开程度D。因为可以省略抬升传感器189，所以可以减少电磁阀设备10或11的组件的数量。

6、硬件配置

作为示例，可以由具有如在图17中示出的配置的计算机600来实现根据本实施例或变形的电磁阀设备10或11的阀控制单元100。图17是示出了实现电磁阀设备10或11的阀控制单元100的功能的计算机的示例的硬件配置图。

计算机600包括中央处理单元(CPU)610、只读存储器(ROM)620、随机存取存储器(RAM)630、和硬盘驱动器(HDD)640。计算机600包括通信接口(I/F)660。

计算机600包括固态驱动器(SSD)，并且这样的SSD可以执行HDD 640的一部分功能或全部功能。可以提供SSD来代替HDD 640。

CPU 610基于ROM 620和HDD 640中的至少一个中存储的程序来工作并且执行对各个单元的控制。ROM 620存储由CPU 610在计算机600启动时执行的引导程序、取决于计算机600的硬件的程序等等。HDD 640存储由CPU 610执行的程序、由这样的程序使用的数据等等。

通信I/F 660通过网络690从另一个仪器接收数据并且将其发送到CPU 610，并且通过网络690将由CPU 610产生的数据传送到另一个仪器。备选地，通信I/F 660通过网络690从另一个仪器接收程序并且将其发送到CPU 610，并且CPU 610执行这样的程序。

例如，在计算机600充当电磁阀设备10或11的阀控制单元100的情况下，计算机600的CPU 610执行ROM 620上存储的程序，并且由此实现电磁阀设备10或11的阀控制单元100的确定单元110、设置单元120、频率设置单元150、以及校正单元130的校正确定单元131和加法单元132中的各个功能。HDD 640可以存储存储单元140中存储的信息。

如上所述，根据本实施例或变形的电磁阀设备10或11包括电磁阀18、确定单元110、设置单元120、和校正设置单元(校正单元)130。电磁阀18被设置在有流体(排气)通过其中的流体通道(排气环流管)72上并且调节排气的流量。确定单元110确定电磁阀18的目标阀打开程度DT。设置单元120设置用于驱动电磁阀18的驱动信号I，以使得电磁阀18的阀打开程度D是目标阀打开程度DT。校正单元130根据在电磁阀18的前部和后部之间的排气环流管72中的差压来设置用于驱动电磁阀18的差压校正信号IP。

由此，电磁阀设备10或11可以抵消由于差压校正信号IP引起的差压的影响，可以抑制电磁阀18的快速打开，并且可以扩展电磁阀18的工作范围。

根据本实施例或变形的电磁阀设备10或11的校正单元130设置差压校正信号IP，以使得比打开电磁阀18所需的快速打开电流稍大的电流在电磁阀18中流动。

由此，由于差压校正信号IP，电磁阀设备10或11可以在不过度打开电磁阀18并且实质上被关闭电磁阀18的状态下抑制电磁阀18的快速打开，并且可以扩展电磁阀18的工作范围。

根据本实施例或变形的电磁阀设备10或11的电磁阀18包括打开或关闭排气环流管72的阀头188、在预定的方向上将偏置力施加到了阀头188的弹性构件185、以及在与预定的方向相反的方向上将推力施加到阀头188的螺线管(线性螺线管)182。校正单元130设置差压校正信号IP，以使得推力稍微大于偏置力和与差压相对应的压力的总和。

由此，由于差压校正信号IP，电磁阀设备10或11可以在电磁阀18不被过度打开并且被实质上关闭的状态下抑制电磁阀18的快速打开并且可以扩展电磁阀18的工作范围。

根据本实施例或变形的电磁阀设备10或11的校正单元130包括将驱动信号I和差压校正信号IP相加以产生校正驱动信号IC的加法单元132，并且基于校正驱动信号IC来驱动电磁阀18。

由此，电磁阀设备10或11可以抑制电磁阀18的快速打开并且驱动电磁阀18，以使得其阀打开程度D是目标阀打开程度DT，并且可以扩展电磁阀18的工作范围。

根据本实施例或变形的电磁阀设备10或11的校正单元130设置在目标阀打开程度DT小于或等于阀打开的预定程度DTH的情况下的差压校正信号IP。

由此，电磁阀设备10或11可以驱动电磁阀18而不引起电磁阀18的快速打开，以使得其阀打开程度D是目标阀打开程度DT，并且即使在目标阀打开程度DT较小且容易引起快速打开的情况下，也可以扩展电磁阀18的工作范围。

根据本变形的电磁阀设备11还包括频率设置单元150，该频率设置单元150将驱动信号I的频率和差压校正信号IP的频率设置在对于大于快速打开电流的电流而能够驱动电磁阀18的频率处。

由此，电磁阀设备11可以独立于差压校正信号IP的占空比来设置能够抑制快速打开的差压校正信号IP，并且可以扩展电磁阀18的工作范围。

根据本实施例或变形的电磁阀设备10或11包括检测内燃机的进气管60中的进气压力的进气管压力传感器15。电磁阀18被布置在内燃机中。校正单元130根据进气压力来设置差压校正信号IP。

由此，电磁阀设备10或11不需单独设置用于检测电磁阀18的前部和后部之间的差压的传感器，并且可以扩展电磁阀18的驱动范围而不增加其组件的数量。

根据本实施例或变形的电磁阀设备10或11的电磁阀18被设置在具有排气再循环机构的内燃机中用于使排气再循环的通路(排气环流管72)上。在内燃机使排气再循环的情况下，校正单元130设置差压校正信号IP。

由此，电磁阀设备10或11可以扩展可以被作为EGR阀的电磁阀18所调节的排气的流量的范围，并且可以进一步减少排气中的NOx。

尽管为了完整的和清楚的公开，本发明已经针对具体实施例进行了描述，但是所附权利要求不因此受到限制，而应被解释为体现完全落入本文阐述的基本教导内的可以由本领域中的技术人员想到的所有修改和备选结构。