专利名称：节流控制系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制电节流单元的节流控制系统和方法，当ECU(引擎控制单元)停止电节流单元的通电时，通过弹簧等的机械操作阀门停止在″机械满开度″(机械可旋转的最大阀门开度)。
背景技术：
众所周知，电节流单元通过电促动器(例如，与电动马达或者齿轮相结合的电动马达)驱动阀门来打开和关闭进气通道。这种电节流单元已经在JP-A-2004-301133中公开。
这种电节流单元由引擎控制单元(ECU)进行电控制，并且这种ECU根据诸如驾驶员操作的加速器踏板位置这样的操作条件来控制电节流单元(具体地，电促动器)的通电，并且调整阀门开度。
在满开度停止型电节流中，当停止电节流单元的通电时，通过机械操作，节流阀停止在满开度位置(机械满开度)。节流阀停止在满开度位置，以便可以防止该阀门处于其被节流孔粘住的状态。也就是说，当由ECU停止电节流单元的通电时，阀门紧靠节流孔壁的表面。
参考图2的操作图和图5的时序图来解释用于这种满开度停止型电节流的通电停止条件的操作控制。另外，图5中的实线(在图5的底部)示出了ECU计算的阀门的目标阀门开度，并且图5中的虚线(在图5的底部)示出了阀门的实际阀门开度。
如果通过关掉点火开关来停止引擎(参看图5标记为″IG″的线中的↓)，(1)ECU马上将阀门保持在全闭合位置(即，阀门开度被完全关闭)附近，以便减少当引擎停止时产生的引擎的振荡。接下来，(2)当检测到引擎停止时(例如，当引擎旋转速度变为零时)，ECU使阀门从全闭合位置按照打开该阀门的方向旋转到预定的开度A(″通电停止开度A″)并且维持该阀门在″通电停止开度A″。在图2中也标记了这个″通电停止开度A″。此后，(3)ECU停止电节流单元的通电(参看在图5中标记为″通电条件″的线中的↓，表示″停止通电″)。(4)当停止电节流单元的通电时，阀门进一步通过机械操作按照打开阀门的方向(图2的逆时针方向)从″通电停止开度A″进行旋转并且停止在″机械满开度B″。(在图2中也标记了这个″机械满开度B″)这里，在电节流单元中存在机械偏差。为此，在这个现有技术的节流控制系统中，系统偏差可以出现在″控制阀门开度″(ECU计算和识别的阀门开度)和阀门的″实际阀门开度″之间。
此外，在节流控制系统中，考虑到系统偏差，″通电停止开度A″被建立在闭合阀门侧比″机械满开度B″更多。具体地，当控制阀门开度是具有节流控制系统中的进气通道的100％口径比的开度时，″通电停止开度A″被设置为″控制满开度A″。由此，在″通电停止开度A″和″机械满开度B″之间的阀门开度位置中，存在大的旋转差。这个大的旋转差在图2和图5中被标记为″γ″。
由于在″通电停止开度A″和″机械满开度B″之间的阀门开度位置中的大旋转差，导致了一个问题。这个问题是当停止电节流单元的通电时，电节流单元的活动部分的一部分接近装备有固定部分的全开停止器时产生的碰撞声音变得更大。
发明内容
本发明的示范实施例解决上述及其他问题。更具体地说，本发明的示范实施例提供了一种节流控制系统，其能够减少在ECU的″控制阀门开度″(操作阀门开度))和阀门的″实际阀门开度″之间的系统偏差。
本发明的示范实施例的另一方面在于提供一种节流控制系统，其能够减少停止电节流单元的通电时的碰撞声音。
根据本发明的一个方面，节流控制系统包括阀门、电节流单元、控制单元、节流传感器、存储设备和存储执行单元。当控制单元停止电节流单元的通电并且阀门通过机械操作停止在″机械满开度″时，节流控制系统操作存储执行单元以使存储设备将由节流传感器检测到的开度信号存储为阀门的″检测的满开度″。由此，阀门的实际阀门开度和控制单元所识别的″控制阀门开度″相一致变成可能。因此，减少电节流单元和控制单元之间的系统偏差变成可能。此外，通过节流控制系统能够改进气体进入量的控制精度。
根据本发明的另一个方面，在开始电节流单元的通电之前，节流控制系统使存储执行单元操作存储设备，以将由节流传感器所检测到的开度信号存储为阀门的″检测的满开度″。用于补偿电节流单元中的偏差的精度总是很高，因为只要引擎启动就检测到该″检测的满开度″。
根据本发明的另一个方面，当停止电节流单元的通电时，通过将电节流单元的活动部分紧靠在装备有固定部分的全开停止器上，阀门停止在″机械满开度″。
根据本发明的另一个方面，节流控制系统包括通电停止控制单元，并且在″通电停止开度″处通电停止控制单元停止电节流单元的通电，该″通电停止开度″设置从由存储设备所存储的″检测的满开度″到关闭阀门开度侧的预定角度。由此，即便已经在电节流单元中产生机械偏差，在″通电停止开度″时的阀门的″实际阀门开度″和停止电节流单元的通电之后的″机械满开度″之间的阀门开度位置中的旋转差总是为固定不变的量，也就是说，该预定的角度。
附图简述根据形成该申请的一部分的以下详细说明、附加的权利要求和附图的研究，将理解实施例的特征和优点，以及相关部分的操作方法和功能。在附图中
图1是时序图，示出了根据本发明的示范实施例的节流控制系统的操作；图2是阀门的阀门开度的操作图；图3是示出了节流控制系统的操作示例的流程图；图4是节流控制系统的轮廓组成图；以及图5是示出了现有技术的操作的时序图。
发明详述参考图1-4来解释本发明的节流控制系统的实施例。
现在参考图4说明节流控制系统的示范实施例。节流控制系统包括电节流单元4和ECU(电控制单元)5，其中电节流单元4调整将进入的空气引导到引擎1的每一汽缸2的进气通道3的阀门开度，而ECU 5执行这个电节流单元4的驱动控制。
电节流单元4被布置在进气通道3内。电节流单元4包括阀门6(节流阀)、电促动器7和节流传感器8，其中阀门6可以在进气通道3中的全闭合开度位置和全打开开度位置之间连续地旋转，电促动器7能够旋转阀门6的轴，而节流传感器8检测轴的旋转角度，即阀门6的阀门开度。当停止电节流单元4的通电(具体地，电促动器7)时，这个电节流单元4通过机械操作将阀门6停止在″机械满开度B″(参考图2)。当阀门6按照打开阀门6的方向(图2中的逆时针方向)旋转预定角度(图2中举例说明的″γ″)时，″机械满开度B″被设置为阀门开度，其中该预定角度超过进气通道3的100％孔径比的阀门开度。
具体而言，当停止电节流单元4的通电时(在图1中的时刻t4(操作结束))，促动器7进一步按照打开阀门6的方向(图2中的逆时针方向)旋转阀门6并且停止在″机械满开度B″。阀门6停止在″机械满开度B″，因为协同阀门6移动的电节流单元4的活动部分的一部分通过将阀门6返回到初始位置的弹簧(未示出)的操作，紧靠装备有节流单元4的固定部分的全开停止器15。
例如，电促动器7可以是直接采用在通电情况下产生转矩的电动马达的输出轴来驱动阀门6的轴的类型，或者可以是采用诸如齿轮这样的减速机构来驱动阀门6的轴的类型。
此外，电促动器7可以是步进马达，其能够通过选择磁化线圈来控制阀门6的轴的旋转角度。而且，电促动器7可以是转矩产生马达(例如，直流马达)，其能够通过平衡用于按照打开方向(图2中的逆时针方向)来移动阀门的弹簧的弹力和提供给用于按照关闭方向来移动阀门的转矩产生发动机的与电功率值(电压值和/或电流值)相应的转矩，来控制阀门6的轴的旋转角度。
节流传感器8可以是电阻可变型电位计，并且可以是组合永久磁铁和磁性传感器(例如，空穴IC)的磁型角度传感器。
另外，节流控制系统提供过滤进入的气体的气体过滤器9，以及检测进入的气体数量的气流计10。
ECU 5执行电节流单元4(具体地，电促动器7)的通电控制。ECU 5包括微型计算机11以及马达驱动电路12。微型计算机11包括用于执行控制处理和操作处理的CPU、用于保存各种程序和数据的存储设备(诸如，备用RAM，或者EEPROM、RAM)、输入电路、输出电路以及电源。马达驱动电路12根据微型计算机11的输出(操作结果)来驱动电促动器7。另外，尽管图4示出其中根据第一示范实施例马达驱动电路12被布置在ECU 5的壳体中的示例，但是马达驱动电路12可以代之被布置独立于ECU 5的壳体。
ECU 5包括节流阀开度控制单元。节流阀开度控制单元在步进马达用作电促动器7的情况下计算用于多个通电线圈的控制值以旋转目标位置，或者在转矩产生发动机用作电促动器7的情况下计算电源值。根据输入到ECU 5的传感器的信号(驾驶员的操作状态，引擎1的操作条件等)来计算控制值或者电源值。
节流阀开度控制单元包括目标阀门开度计算单元，用于计算阀门6的目标阀门开度(参考图1中标记为″目标阀门开度″的实线)。根据诸如加速器踏板位置这样的操作条件来计算目标阀门开度。节流阀开度控制单元进一步包括补偿单元。补偿单元执行电促动器7的控制值(或者电源值)的反馈补偿，以便由节流传感器8检测到的阀门6的检测的阀门开度(参考图1中标记为″实际阀门开度″的虚线)可以与目标阀门开度一致。
另外，控制电节流单元4所需的各种传感器，诸如由驾驶员操作的开关(点火开关、起动器开关等)、检测由驾驶员操作的加速器踏板位置的加速器踏板位置传感器、检测引擎1的旋转速度的旋转速度传感器、以及节流传感器8，连接到ECU 5。
电节流单元4是这样一种类型，其中如果停止电节流4的通电，则通过用于附着于节流孔壁的防止措施的机械操作，阀门6停止在″机械满开度″。
用于停止电节流单元4的通电的通电停止控制单元被编制在ECU 5中。将解释通电停止控制单元的基本操作。
就通电停止控制单元而言，如果产生引擎1的停止指令(在图1中的时刻t3关闭点火开关)，(1)ECU 5将阀门6保持在全闭合位置附近，以便减少当引擎1停止时产生的引擎1的振荡。接下来，(2)当检测到引擎1的停止时(例如，当引擎旋转速度变为零时)，按照打开阀门6的方向将阀门6从全闭合位置移动到预定开度(图2中所举例说明的″通电停止开度A″以及图1的底部所举例说明的虚线和实线)并且将其维持在″通电停止开度A″。(3)在时刻t4(参看图1)，停止电节流单元4的通电(如图1中标记为″操作结束″所示)。
当完成ECU 5对电节流单元4的操作并且停止电节流单元4的通电时，阀门4通过机械操作从″通电停止开度A′″朝着阀门开度方向旋转角度(α)，并且停止在″机械满开度B″。如图2中所能看到的，表示从″通电停止开度A′″旋转到″机械满开度B″的角度(α)小于表示从″通电停止开度A″旋转到″机械满开度B″的角度(γ)。
存储执行单元被编制在ECU 5中。存储执行单元是一个控制程序，在停止电节流单元4的通电时通过机械操作阀门6停止在″机械满开度B″的时候，通过将阀门6的开度变成由节流传感器8检测到的″检测的满开度B″，存储设备存储该控制程序。
也就是说，如图1的左手边(引擎启动时)所示，在通电电节流单元4和启动引擎1(具体而言，从打开点火开关的时刻到启动电节流单元4的通电控制的时刻，即图1中的时间t1-t2)之前，阀门6的开度由节流传感器8来检测。所检测的阀门6的开度(即，″机械满开度B″)由存储设备存为″检测的满开度B″(稍后描述的步骤S1参考)。
通电停止控制单元同样是当停止引擎1时进行操作的程序。如图1中的右手边(引擎停止时)所示，当阀门4旋转到″通电停止开度A′″时，通电停止控制单元停止电节流单元4的通电。″通电停止开度A′″在关闭阀门方向上偏离由存储设备所存储的″检测的满开度B″角度(α)(稍后描述的步骤S3参考)。角度(α)是预定角度，其例如为在1度和5度之间的任一角度。
另外，如果在启动引擎1时″检测的满开度B″不能被存储到ECU5中，则ECU 5读取最后存储的″检测的满开度B″作为″最后识别值(B-1)。ECU 5使用阀门开度值，通过从″最后识别值(B-1)″中减去预定的安全界限角度(β)作为″检测的满开度B″来计算阀门开度值。由此，阀门开度值(B-1-β)在关闭阀门方向上偏离″最后识别值(B-1)″预定的安全界限角度(β)(稍后描述的步骤S2和S4、S5参考)。
此外，当启动引擎1时没有存储″检测的满开度B″，并且也没有存储″最后识别值(B-1)″时，ECU 5使用预先设置的″缺省值″作为″通电停止开度A′″(稍后提及的步骤S4、S6参考)。
参考图3的流程图来解释存储执行单元和通电停止控制单元的操作。
当启动ECU 5的操作时，在步骤S1中，在通电电节流单元4和启动引擎1之前(具体而言，从打开点火开关的时间(图1中的时刻t1)到启动电节流单元4的通电控制的时间(图1中的时刻t2))，阀门6的开度由节流传感器8来检测。同样，在步骤S1中，所检测的阀门6的开度(即，″机械满开度B″)由存储设备存为″检测的满开度B″。
接下来，在步骤S2中，当表示启动电节流单元4的操作的进气驱动执行标志在时刻t2有效时(参看图1)，确定是否完成了步骤S1的操作。也就是说，当进气驱动执行标志有效时，确定″机械满开度B″是否已经被存储为″检测的满开度B″。
当在时刻t4停止电节流单元4的通电时(参看图1)，如果步骤S2的确定为是，则在步骤S3中，在将阀门6移动到″通电停止开度A′″之后，结束电节流单元4的通电，其中″通电停止开度A′″在关闭阀门方向上偏离在步骤S1存储的″检测的满开度B″预定的角度(α)。
当停止电节流单元4的通电时，如果步骤S2的确定为否，则在步骤S4中，确定是否存储了″最后识别值(B-1)″。
如果步骤S4的确定为是，则通过从″最后识别值(B-1)″中减去预定的安全界限角度(β)作为″检测的满开度B″来计算阀门开度值。由此，″检测的满开度B″(即，阀门开度值(B-1-β))在关闭阀门方向上偏离″最后识别值(B-1)″预定的安全界限角度(β)。预定的安全界限角度(β)比预定角度(α)大。
当步骤S4的确定为否时，预先设置的″缺省值″被用作″通电停止开度A′。″第一示范实施例的节流控制系统使存储设备存储启动引擎1期间在电节流单元4的通电之前(即，阀门6保持停止在″机械满开度B″的时期(图1中的时刻t1和t2期间))的阀门6的开度作为″检测的满开度B″。
由此，阀门6的″实际阀门开度″和ECU 5识别的控制阀门开度相一致变成可能，并且能够减少电节流单元4和ECU 5之间的系统偏差。
在阀门6移到″通电停止开度A′″之后，停止电节流单元4的通电，其中″通电停止开度A′″在关闭阀门方向上偏离由存储设备所存储的″检测的满开度B″预定的角度阿尔法(α)。由此，即便在电节流单元4中产生机械偏差，在″通电停止开度A″处的阀门6的″实际阀门开度″和停止电节流单元4的通电之后的″机械满开度B″之间的阀门开度位置的旋转差总是为固定出现的的数量(也就是说，预定的角度(α))。
结果，″通电停止开度A′″和″机械满开度B″之间的阀门开度位置的旋转差能够为很小，并且停止电节流单元4的通电时的碰撞声音变得更小。
此外，在第一示范实施例中，因为对于每次启动引擎1″机械满开度B″被存为″检测的满开度B″，所以能够改进阀门6的角度控制精度。这使得″通电停止开度A′″和″机械满开度B″的角度差(即，作为偏移量的预定的角度(α))很小。因此，停止电节流单元4的通电时的碰撞声音能够变得更小。
现在将描述变形及其他示范实施例。
第一示范实施例示出了一个例子，其中对于每次启动引擎1将″机械满开度B″存储为″检测的满开度B″。另一方面，″机械满开度B″可以在停止电节流单元4的通电之后被立即存储为″检测的满开度B″。
只有诸如车辆的交货时存储设备没有存储″检测的满开度B″，才可以在停止电节流4的通电时将阀门6的阀门开度(机械满开度B)存储为″检测的满开度B″。
本发明将不应当局限于公开的实施例，而是可以在没有偏离附加的权利要求所定义的本发明的范围的情况下，利用许多其他的方式来实现。
权利要求
1.一种节流控制系统，包括阀门(6)，用于打开和关闭进气通道(3)；电节流单元(4)，用于电驱动所述阀门(6)，并且当所述电节流单元(4)的通电被停止时，通过机械操作将所述阀门(6)停止在机械满开度；控制单元(5)，用于控制所述电节流单元(4)的通电；节流传感器(8)，用于检测所述阀门(6)的开度；存储设备(11)，用于存储与所述节流传感器(8)的开度信号相对应的数据；以及存储执行单元(5)，用于当所述电节流单元(4)的通电被停止并且通过机械操作所述阀门(6)停止在所述机械满开度时，使所述存储设备将与由所述节流传感器(8)检测的开度信号相对应的所述数据存储为所述阀门的检测的满开度。
2.根据权利要求1所述的节流控制系统，其中所述存储执行单元(5)用于在开始所述电节流单元(4)的通电之前，使所述存储设备(11)将与由所述节流传感器(8)检测的开度信号相对应的数据存储为所述阀门(6)的所述检测的满开度。
3.根据权利要求1至2的任何一个所述的节流控制系统，其中当所述电节流单元(4)的通电被停止时，通过将所述电节流单元(4)的活动部分紧靠在装备有固定部分的全开停止器(15)上，所述阀门(6)停止在所述机械满开度。
4.根据权利要求1至3的任何一个所述的节流控制系统，进一步包括通电停止控制单元(5)，用于在通电停止开度处停止所述电节流单元(4)的通电，所述通电停止开度在关闭阀门方向上偏离由所述存储设备(11)存储的所述检测的满开度预定的角度。
5.根据权利要求4所述的节流控制系统，其中所述预定的角度小于在所述检测的满开度与使阀门开度形成所述进气通道(3)的100％孔径比的开度之间的角度。
6.一种电节流控制单元(5)的电节流控制方法，该方法包括接收用于启动引擎(1)点火的信号；从所述电节流控制单元(5)中提供用于通电电节流单元(4)的信号；在接收到所述用于启动点火的信号之后，检测所述电节流单元(4)的阀门(6)的位置；在存储设备(11)中将与检测到的所述阀门(6)的位置相对应的数据存储为满开度阀门位置；提供用于停止所述电节流单元(4)的通电的信号；以及在接收到用于关闭点火的信号之后，控制所述阀门(6)以便所述阀门(6)被移动并停止在所述满开度阀门位置。
7.根据权利要求6所述的电节流控制方法，其中在提供所述用于通电所述电节流单元(4)的信号之前，检测所述阀门(6)的位置。
8.根据权利要求6至7的任何一个所述的电节流控制方法，在接收到所述用于关闭点火的信号之后但在提供所述用于停止所述电节流单元(4)的通电的信号之前，控制所述阀门(6)以便所述阀门(6)被移动并停止在预定的位置。
9.根据权利要求8所述的电节流控制方法，其中在所述满开度阀门位置和所述预定的位置之间的旋转角度小于在所述满开度阀门位置和使在所述阀门(6)所位于的通道(3)之内形成100％孔径比的所述阀门(6)的位置之间的旋转角度。
10.根据权利要求9所述的电节流控制方法，其中当从所述电节流控制单元(5)提供所述用于停止所述电节流单元(4)的通电的信号时，所述阀门(6)从所述预定的位置移动到所述满开度阀门位置。
全文摘要
一种节流控制系统包括阀门(6)、电节流单元(4)、控制单元(5)、节流传感器(8)、存储设备(11)以及存储执行单元(5)。当控制单元(5)停止电节流单元(4)的通电，并且阀门(6)通过机械操作停止在“机械满开度”时，节流控制系统操作存储执行单元(5)以允许存储设备(11)将由节流传感器(8)检测到的开度信号存储为阀门(6)的“检测的满开度”。由此，阀门(6)的实际阀门开度和控制单元(5)识别的“控制阀门开度”相一致成为可能。因此，减少电节流单元(4)和控制单元(5)之间的系统偏差变成可能。此外，通过进节流控制系统能够改进气体进入量的控制精度。
文档编号F02D9/02GK1779221SQ200510125549
公开日2006年5月31日 申请日期2005年11月25日 优先权日2004年11月25日
发明者草次英志, 余语慎二 申请人:株式会社电装