专利名称：节流阀控制装置和用于节流阀控制的方法
技术领域：
本发明涉及节流阀控制装置。本发明还涉及用于节流阀控制的方法。
背景技术：
传统上，节流阀控制装置包括电机控制单元(节流阀位置控制单元)，电机控制单元用于控制向电动机的供电从而相对于流体控制阀中的外壳操作阀构件。
依照EP 1426589A2(JP-A-2004-169614)，废气再循环装置(EGR装置)公开为流体控制阀的一个实例。内燃机从其燃烧室中排出废气，并且EGR装置将废气再循环为部分地进入发动机进气管的EGR气体。在废气再循环装置(EGR装置)的废气再循环管(EGR管)的中间设置了废气再循环阀(EGR阀)。电动机生成驱动力以操作蝶形阀，从而在完全关闭位置和完全开启位置之间的控制范围内旋转蝶形阀。因此，蝶形阀用作电EGR阀以控制再循环到进气管中的EGR气体量，其中进气管与发动机的燃烧室连通。
节流阀控制装置包括充当用于控制蝶形阀的功率源的电动机。节流阀控制装置还包括减速齿轮，减速齿轮充当传动装置以通过执行两级齿轮减速将电动机的电机轴的转速控制为预定齿轮齿数比。减速齿轮提高了传递到蝶形阀的阀轴的电动机的驱动力。减速齿轮由第一至第三齿轮构成。第一齿轮固定到电动机的电机轴上以围绕电机轴的轴线旋转。第二齿轮用作围绕挤压插入外壳中的齿轮轴的轴线旋转的中间减速齿轮。第三齿轮充当固定到蝶形阀的阀轴上的阀齿轮，围绕阀轴的轴线旋转。中间齿轮与大直径齿轮和小直径齿轮形成一体，其中大直径齿轮与电机齿轮啮合，小直径齿轮与阀齿轮啮合。
在EP 1426589 A2中公开的EGR阀内，在阀齿轮和外壳之间设置了复位弹簧来相对于阀齿轮沿关闭旋转方向偏压蝶形阀。在这种结构中，当终止向电动机供电时，复位弹簧就向阀齿轮施加偏压力，因此沿关闭旋转方向旋转阀齿轮。因此，经由阀轴与阀齿轮连接的蝶形阀就会返回到完全关闭位置。
在EP 1426589 A2中公开的EGR阀内，蝶形阀的外圆周边缘界定了环形密封环槽，该环形密封环槽设置有C形密封环以在蝶形阀沿关闭旋转方向旋转时减少EGR气体的泄漏。在这种结构中，张力作用来径向膨胀密封环，这样当蝶形阀沿关闭旋转方向朝完全关闭位置旋转时，就可以密封蝶形阀的外圆周边缘与界定了外壳中的流体通道的壁表面之间的间隙。
在这种结构中，当执行完全关闭控制以操作蝶形阀来位于完全关闭位置中时，终止向电动机供电。在该操作中，蝶形阀通过施加复位弹簧的偏压力而返回到完全关闭部分。一般而言，齿轮在它们之间界定了预定齿间隙，这样齿轮就可以在减速齿轮的结构中平滑地活动。在其中蝶形阀通过施加复位弹簧的偏压力而保持在完全关闭位置中的情形下，电机齿轮和中间齿轮会由于电机齿轮与中间齿轮接触的表面之间的间隙(齿间隙)而发出碰撞声。另外，在该情形下，中间齿轮和阀齿轮会由于中间齿轮与阀齿轮接触的表面之间的间隙(齿间隙)而发出碰撞声。
特别是，车辆和发动机会在车辆高速操作或当高负荷施加在发动机上时激烈地振动。在该情形下，车辆和/或发动机的振动会传递到外壳上，因此第一至第三齿轮即电机齿轮、中间齿轮和阀齿轮会激烈地振动。当电机齿轮和中间齿轮振动时，电机齿轮和中间齿轮的表面会在它们之间重复碰撞和磨削。因此，电机齿轮和中间齿轮的表面就会被异常地磨损掉。当电机齿轮和阀齿轮振动时，中间齿轮和阀齿轮的表面会在它们之间重复碰撞和磨削。因此，中间齿轮和阀齿轮的表面就会被异常地磨损掉。
因此，当蝶形阀通过利用电动机的驱动力而旋转至开启旋转方向时，电机齿轮和中间齿轮就会不充分地彼此啮合。因此，电机齿轮可以相对于中间齿轮旋转，或者电机齿轮可以堆叠到中间齿轮上。另外，中间齿轮和阀齿轮会不充分地彼此啮合，因此，中间齿轮会相对于阀齿轮旋转，或者中间齿轮可以堆叠到阀齿轮上。因此，在EP 1426589 A2公开的EGR阀中，减速齿轮可能会不充分地传递功率，因此，蝶形阀可能会被不适当地操作。
发明内容
考虑到前述和其它问题，本发明的一个目的是制造一种节流阀控制装置，该节流阀控制装置能够使用电机通过经过传动齿轮传递驱动力来稳定地操纵阀。本发明的另一个目的是制造用于阀的节流阀控制的方法。
根据本发明的一个方面，节流阀控制装置具有与内燃机的燃烧室连接的流体通道。节流阀控制装置包括用于连通和堵塞流体通道的阀。节流阀控制装置还包括电机，电机用于生成驱动力来沿开启旋转方向和关闭旋转方向中的至少一个旋转阀。节流阀控制装置还包括多个齿轮用于向阀传递电机的驱动力。节流阀控制装置还包括偏压单元，偏压单元用于生成偏压力来使阀沿关闭旋转方向偏压。节流阀控制装置还包括控制单元用于向电机供电来生成驱动力。当控制单元终止向电机供电时，阀通过施加偏压单元的偏压力而被偏压至完全关闭位置。当控制单元执行完全关闭控制来朝完全关闭位置操作阀时，控制单元会继续向电机供电以将阀停止在完全关闭控制点处，且该完全关闭控制点在完全关闭位置之前。
根据本发明的另一个方面，节流阀控制装置具有与内燃机的燃烧室连接的流体通道。节流阀控制装置包括用于连通和堵塞流体通道的阀。节流阀控制装置还包括电机，电机用于生成驱动力来沿开启旋转方向和关闭旋转方向中的至少一个旋转阀。节流阀控制装置还包括多个齿轮用于向阀传递电机的驱动力。节流阀控制装置还包括偏压单元，偏压单元用于生成偏压力来沿开启旋转方向和关闭旋转方向中的至少一个对阀进行偏压。节流阀控制装置还包括控制单元用于向电机供电来生成驱动力。当控制单元终止向电机供电时，阀通过施加偏压单元的偏压力而被偏压至完全关闭位置。当阀处于完全关闭位置附近的预定范围中时，控制单元用于控制向电机的供电，这样阀就重复运动以经过完全关闭位置。
依照本发明的另一个方面，用于节流阀控制的方法包括向电机供电以生成经过多个齿轮向阀传递的驱动力。阀通过沿关闭旋转方向应用偏压力而朝完全关闭位置偏压。该方法还包括将完全关闭控制点相对于关闭旋转方向设置在完全关闭位置之前。该方法还包括当阀朝完全关闭位置操作时，继续向电机供电以使阀停止在完全关闭控制点处。
依照本发明的另一个方面，用于节流阀控制的方法包括向电机供电以生成旋转阀的驱动力，该阀朝完全关闭位置沿开启旋转方向和关闭旋转方向中的至少一个被偏压。该方法还包括控制向电机的供电，这样在阀处于完全关闭位置附近的预定范围中时，阀就会重复运动以经过完全关闭位置。
通过如下参照附图所做的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点将会更加显而易见。附图中图1A是显示节流阀控制装置，并且图1B是显示节流阀控制装置的EGR控制装置的部分剖视图；图2是显示EGR控制装置的电机驱动器的平面图；图3是显示依照第一实施例的节流阀控制装置中的蝶形阀的完全关闭控制中的完全关闭控制点和蝶形阀的控制范围的示意图；图4A是显示完全关闭位置中的蝶形阀的示意图，并且图4B是显示蝶形阀的EGR泄漏死区的示意图；图5是显示依照第二实施例的蝶形阀的完全关闭控制中的旋转角度范围和用于蝶形阀的电动机的控制范围的示意图；图6A是显示根据第二实施例的完全关闭位置中的蝶形阀的示意图，并且图6B是显示蝶形阀的EGR泄漏死区的示意图；并且图7是显示EGR气体的量Q和蝶形阀节流阀位置之间关系的曲线图。
具体实施例方式
(第一实施例)如图1A至4B所示，在本实施例中，向安装在车辆例如汽车的发动机舱中的内燃机600设置了废气再循环装置(EGR装置)。EGR装置包括用于控制通过废气再循环管(EGR管)再循环的废气量的废气再循环控制阀(EGR阀)。EGR装置还包括用于启动EGR阀的蝶形阀(阀构件)1的节流阀控制装置。
发动机600例如是直喷柴油机，其中燃料直接喷射到燃烧室610中。发动机600可以蜗轮增压的柴油机。发动机600包括进气管、排气管和净化设备。吸入空气通过进气管供给到发动机600的每个气缸的每个燃烧室610中。废气通过排气管和净化设备从燃烧室610排放到外部。
发动机600具有气缸，每个气缸均界定了排出废气的燃烧室610。EGR装置将来自发动机600的排出的废气再循环为EGR气体以部分地进入发动机600的进气管。EGR管在其中界定了EGR通道620。EGR通道620使排气管中限定的排气通道与进气管中限定的进气通道连通。EGR通道620构成与发动机600的每个气缸的每个燃烧室610连通的流体通道。
EGR装置的EGR阀充当流体控制阀。EGR阀包括蝶形阀1和外壳4。蝶形阀1依照其节流阀位置控制废气的EGR流速。蝶形阀1具有外圆周边缘，外圆周边缘界定了密封环槽(环形槽)2，密封环3装配到该密封环槽2内。外壳4在其中可旋转地容纳蝶形阀1。外壳4在其中界定了EGR通道(流体通道)6。在本实施例中，EGR阀操作EGR通道(流体通道)6的连通面积来控制将与吸入空气混合的EGR气体的量(EGR量)。EGR量对应于EGR气体相对于吸入空气量的比率(EGR率)。
通常，当发动机600停止时蝶形阀1处于完全关闭状态(O)。或者，在其中发动机600工作的情形中，可以执行完全关闭控制来操纵蝶形阀1至完全关闭位置(O)。当蝶形阀1处于完全关闭位置(O)中时，或者当执行完全关闭控制时，密封环3通过利用装配到蝶形阀1的密封环槽2的密封环3的张力，气密地密封蝶形阀1和外壳4之间的间隙。密封环3的张力沿垂直于EGR阀中的密封环3的轴线的密封环3的径向(沿径向延伸方向)起作用。外壳4具有充当圆柱形部分的管口5。管口5容纳蝶形阀1，这样蝶形阀1就能够连通和堵塞管口5中的EGR通道。
EGR装置包括节流阀控制装置。节流阀控制装置由螺旋弹簧(偏压单元)7、阀驱动设备(阀驱动元件)、发动机控制单元(ECU)500等构成。螺旋弹簧7朝完全关闭位置(O)偏压蝶形阀1。阀驱动设备(阀驱动元件)包括电动机9，电动机9作为功率源来沿关闭旋转方向(CL)或开启旋转方向(OP)操纵蝶形阀1。ECU 500控制供给阀驱动设备特别是电动机9的电，从而控制蝶形阀1的节流阀位置。ECU 500充当电机控制单元。
在此，在此实例中，参见图3，蝶形阀1的完全关闭旋转方向(CL)是沿图3中的顺时针方向，如箭头CL所示。蝶形阀1的完全开启旋转方向(OP)是沿图3中的逆时针方向，如箭头OP所示。
在本实施例中，EGR阀布置在EGR装置的EGR管的中部。或者，EGR阀可以布置在其中EGR管从排气管分支的支路部分内。或者，EGR阀可以布置在其中EGR管与进气管连接的合并部分中。
在本实施例中，外壳4具有与齿轮外壳14整体形成的外壁表面。齿轮外壳14容纳彼此基本上平行的电机轴11、中间轴12和阀轴13。电机轴11用作电动机9的输出轴。中间轴12轴向延伸以用作中间减速齿轮。阀轴13用作蝶形阀1的输入轴。
蝶形阀1由耐热材料例如不锈钢形成以为基本上的盘形。外壳4的EGR通道6可旋转地容纳蝶形阀1。蝶形阀1是具有阀轴13充当其旋转轴的旋转蝶型阀。蝶形阀1相对于外壳4旋转以连通和堵塞EGR通道6。蝶形阀1固定至阀轴13的轴向顶端，在该情形下蝶形阀1相对于阀轴13的轴线倾斜预定角度，这样蝶形阀1在这种结构中就构成倾斜板。阀轴13被施加了电动机9的驱动力(驱动力)，这样阀轴13就会旋转。
ECU 500传递控制信号来操作蝶形阀1的节流阀位置，该位置在完全开启位置(C)和完全关闭控制点之间的节流阀控制范围内，从而控制EGR通道6的开口面积，该开口面积界定了发动机操作过程中EGR气体的连通面积。因此，ECU 500控制EGR量，EGR气体以该EGR量与通过进气通道流入的吸入空气混合。完全关闭控制点设置在完全关闭位置(O)之前。蝶形阀1具有径向外部分，该径向外部分具有的外径小于装配到外壳4上的管口5的内径。蝶形阀1的该径向外部分具有外圆周边缘，该外圆周边缘设置有基本上为环形的密封环槽2。密封环槽2在蝶形阀1的外圆周边缘中沿圆周地延伸。在蝶形阀1的整个外圆周边缘15中限定了密封环槽2。密封环3装配到密封环槽2中。
密封环3基本上为C形。密封环3具有圆周端面，圆周端面在它们之间界定了切口，该切口用于吸收由于外壳4和密封环3的热膨胀系数之差而导致的密封环3的膨胀和收缩。在其中蝶形阀1关闭或在完全关闭控制过程中的情形中，密封环3的外圆周表面会在完全关闭位置(O)附近在预定旋转角度范围内在管口5的内圆周边缘上滑动。管口5的内圆周边缘界定了外壳4中的流体通道。密封环3的外圆周表面充当密封环滑动表面16。密封环3的滑动表面16具有一对相对于其轴向方向的边缘部分(图3)。密封环3的滑动表面16的边缘部分可以倒角以为锥形或为R形，这样蝶形阀1就很容易相对于管口5滑动。
密封环3具有内圆周边缘，该内圆周边缘界定了径向内端，该径向内端装配到蝶形阀1的密封环槽2中，这样密封环3就可以相对于蝶形阀1轴向和沿圆周方向活动。密封环3具有外圆周边缘，该外圆周边缘界定了沿径向向外伸出超过蝶形阀1的外圆周边缘的径向外端。具体地说，密封环3装配到密封环槽2中，这样在其中密封环3的径向外端从蝶形阀1的外圆周边缘15伸出的情况下，密封环3的径向内端就会相对于密封环槽2沿径向、轴向和圆周方向移动。
在本实施例中，外壳4由铝合金的压铸形成为预定的形状。蝶形阀1在外壳4的EGR通道6中基本上从完全关闭位置(O)旋转到完全开启位置(C)。外壳4使用紧固件例如螺栓固定到EGR管、进气管或排气管上。外壳4具有轴承部分20，轴承部分20经由例如衬套17、油封18和球轴承19构成的轴承构件滑动地支撑阀轴13。
轴承部分20在其中具有轴孔21。轴孔21沿着阀轴13的轴线延伸。轴孔21在管口5一侧上具有连通孔22。异物例如未燃烧的燃料和颗粒例如包含在废气中的碳可以侵入轴孔21中。甚至在该情形中，异物可以利用例如进气管中的负压穿过连通孔22从轴孔21中移动到EGR通道620中，其中EGR通道620位于蝶形阀1中相对于EGR气流的下游的EGR管中。外壳4具有装配到管口5上的基本上为环形的管口配合部分23。外壳4具有围绕蝶形阀1的完全关闭位置(O)的冷却水循环通道24、轴承部分20和/或管口配合部分23。外壳4与冷却水管25相连，发动机冷却水通过冷却水管25供给到冷却水循环通道24中。外壳4具有位于传感器盖8和齿轮外壳14之间用于容纳电动机9和减速齿轮的齿轮容纳室(电机容纳室)26。
管口5是EGR管的一部分。管口5充当可旋转地容纳蝶形阀1的圆柱形构件。管口5由抗热材料例如不锈钢形成为圆柱形。管口5例如通过压配合装配到外壳4的管口配合部分23的内圆周边缘上。管口5在其中界定了EGR通道6。管口5的内圆周边缘特别是在蝶形阀1的完全关闭位置(O)附近的内圆周界定了密封环座面27。当蝶形阀1操作至完全关闭位置(O)中时，管口5的座面27能够使用密封环3的滑动表面16紧密地密封。管口5具有轴通孔29，阀轴13穿过该轴通孔29延伸。
螺旋弹簧7包括复位弹簧31，复位弹簧31用于经由减速齿轮的末端齿轮(第三齿轮)朝完全关闭位置(O)向蝶形阀1施加偏压力(弹簧力)，其中减速齿轮由第一至第三齿轮构成。第三齿轮布置在蝶形阀1附近。螺旋弹簧7还包括默认弹簧32，默认弹簧32用于经由第三齿轮向蝶形阀1施加偏压力(弹簧力)，这样蝶形阀1就与EGR通道连通。齿轮外壳14的外壁界定了基本上为环形的第一凹槽33。第三齿轮具有界定了基本上为环形的第二凹槽34的环形部分。螺旋弹簧7布置在第一凹槽33和第二凹槽34之间。复位弹簧31在图1B中的左侧上具有一个沿返回方向缠绕的端部。默认弹簧32在图1B中的右侧上具有一个沿默认方向缠绕的端部，默认方向不同于返回反向。螺旋弹簧7通过将位于图1B中右侧的复位弹簧31的另一端与位于图1B中左侧的默认弹簧32的另一端结合形成一个弹簧构件而构成。
复位弹簧31的另一端与默认弹簧32的另一端经由连接部连接，该连接部设置了U形钩部36。当发动机600停止或向电动机9的供电终止时，U形钩部36由完全关闭止动器35支撑，且该完全关闭止动器35拧紧到外壳4中。完全关闭止动器35充当最大完全关闭极限调节螺钉。U形钩部36通过将复位弹簧31和默认弹簧32之间的连接部弯曲为基本上U形而形成。复位弹簧31的另一端钩到外壳4的第一凹槽33中从而将蝶形阀1沿关闭旋转方向(CL)从完全开启位置(C)朝蝶形阀1的完全关闭位置(O)偏压。复位弹簧31充当第一弹簧。默认弹簧32的另一端钩到第三齿轮的第二凹槽34中从而将蝶形阀1沿开启旋转方向(OP)从完全关闭位置(O)朝蝶形阀1的完全开启位置(C)偏压。默认弹簧32充当第二弹簧。
在本实施例中，阀驱动器设备是电驱动器(电机驱动器)，该电驱动器由电动机9、传动装置等构成以启动EGR阀的蝶形阀1从而连通和堵塞EGR通道。电动机9被供电以生成驱动力从而旋转其电机轴11。传动装置向阀轴13传递电动机9的电机轴11的旋转。在本实施例中，传动装置由例如减速齿轮构成。
电动机9固定到齿轮外壳14上，而齿轮外壳14集成到外壳4的外壁上。电动机9可以是直流电机例如无电刷电机或具有电刷的电机。电动机9可以是交流电机例如三相交流电机。
减速齿轮构成包括第一至第三齿轮41、42、43的传动装置，从而通过执行两级齿轮减速将电机轴11的转速控制为预定的齿轮齿数比。减速齿轮经由阀轴13向蝶形阀1传递电动机9的驱动力。第一至第三齿轮41、42、43在齿轮外壳14内旋转。
作为减速齿轮的一个部件的第一齿轮41是固定到电机轴11的外圆周边缘的电机齿轮(第一转子构件)。第一齿轮41布置在界定了动力传输路径的减速齿轮的电动机9的附近。第一齿轮41由金属或树脂形成为大体上的圆柱形。第一齿轮41具有围绕电机轴11的外圆周边缘的圆柱形部分。第一齿轮41的圆柱形部分通过挤压插入到电机轴11的外圆周边缘中进行固定。第一齿轮41的圆柱形部分具有整个地界定了与第二齿轮42啮合的齿44的外圆周边缘。
作为减速齿轮的一个部件的第二齿轮42是与第一齿轮41的外圆周边缘中设置的齿44啮合的中间齿轮(第二转子构件)。第二齿轮42布置在界定了动力传输路径的减速齿轮的第一齿轮41和第三齿轮43之间。第二齿轮42由金属或树脂形成为大体上的圆柱形。第二齿轮42具有围绕中间轴12的外圆周边缘的圆柱形部分，该圆柱形部分平行于电动机9的电机轴11和阀轴13。
第二齿轮42的圆柱形部分与中间轴12的外圆周边缘啮合，这样圆柱形部分就相对于中间轴12旋转。第二齿轮42的圆柱形部分包括构成第二齿轮42的径向最外部分的环形部分和外径小于环形部分的小直径圆柱形部分。第二齿轮42的环形部分具有整个地界定了与第一齿轮41的齿44啮合的齿(大直径齿轮)45的外圆周边缘。第二齿轮42的环形部分具有整个地界定了与第三齿轮43的齿啮合的齿(小直径齿轮)46的外圆周边缘。
作为减速齿轮的一个部件的第三齿轮43是与第二齿轮42的外圆周边缘中设置的小直径齿轮46啮合的阀齿轮(第三转子构件)。第三齿轮43布置在界定了动力传输路径的减速齿轮的蝶形阀1的附近。第三齿轮43由树脂形成为大体上的圆柱形。第三齿轮43具有围绕阀轴13的外圆周边缘的圆柱形部分。
第三齿轮43的圆柱形部分具有使用阀齿轮板47插入成型的内圆周边缘。第三齿轮43的圆柱形部分包括构成第三齿轮43的径向最外部分的环形部分。第三齿轮43的环形部分具有外圆周边缘，该外圆周边缘部分地界定了与第二齿轮42的圆柱形部分的外圆周边缘中的小直径齿轮46啮合的齿49。齿49形成在第三齿轮43的环形部分的外圆周边缘中，且基本上为拱形或部分地为环形。
第三齿轮43设置有未示出的用于钩到螺旋弹簧7上的开启杆。第三齿轮43的开启杆具有钩部和止动器，其中该钩部钩在默认弹簧32的一端上，并且止动器用于钩在螺旋弹簧7的U形钩部36上。
第三齿轮43的外圆周边缘具有完全关闭止动器部分51。齿轮外壳14一体地设置有块形的完全关闭止动器53。完全关闭止动件54通过螺纹拧紧到完全关闭止动器53上。当蝶形阀1沿关闭旋转方向(CL)旋转超过完全关闭位置(O)时，第三齿轮43的完全关闭止动器部分51通过机械方式钩到完全关闭止动件54上。完全关闭止动件54充当最大完全关闭极限调节螺钉。完全关闭止动器53和完全关闭止动件54用作界定蝶形阀1、阀轴13和第三齿轮43相对于关闭旋转方向(CL)的旋转范围的第一调节构件。在这种结构中，当第三齿轮43的完全关闭止动器部分51与完全关闭止动器53或完全关闭止动件54接触时，会限制活动构件例如蝶形阀1沿关闭旋转方向(CL)进一步旋转超过完全关闭止动器53或完全关闭止动件54。
蝶形阀1的完全关闭位置(O)被限定为θ＝0°。在本实施例中，完全关闭止动器53或完全关闭止动件54界定了最大完全关闭极限。蝶形阀1的最大完全关闭极限相对于完全关闭位置(O，θ＝0°)略微设置在关闭旋转方向(CL)一侧上，这样最大完全关闭极限就被限定为例如θ＝-17°。完全关闭止动器53或完全关闭止动件54中的任一个均可以设置到齿轮外壳14上。完全关闭止动器53和完全关闭止动件54均可以不设置到齿轮外壳14上。
第三齿轮43的外圆周边缘具有未示出的完全开启止动器部分。齿轮外壳14一体地设置有块形的未示出的完全开启止动器。未示出的完全开启止动件通过螺纹拧紧到完全开启止动器上。当蝶形阀1沿开启旋转方向(OP)旋转超过完全开启(C)时，第三齿轮43的完全开启止动器部分就通过机械方式钩到完全开启止动件上。完全开启止动件充当最大完全开启极限调节螺钉。完全开启止动器和完全开启止动件用作界定蝶形阀1、阀轴13和第三齿轮43相对于开启旋转方向(OP)的旋转范围的第二调节构件。在这种结构中，当第三齿轮43的完全开启止动器部分与完全开启止动器或完全开启止动件接触时，就会限制活动构件例如蝶形阀1沿闭开启旋转方向(OP)进一步旋转超过完全开启止动器或完全开启止动件。
在本实施例中，完全开启止动器或完全开启止动件中的任一个可以限定蝶形阀1的最大完全开启极限(机械完全开启位置)。最大完全开启极限相对于完全关闭位置(O，θ＝0°)设置在开启旋转方向(OP)一侧上，这样最大完全开启极限就被限定为θ＝+60°至90°，优选地，最大完全开启极限限定为θ＝+70°，例如。完全开启止动器或完全开启止动件中的任一个均可以设置到齿轮外壳14上。完全开启止动器和完全开启止动件均可以不设置到齿轮外壳14上。
电机轴11在齿轮外壳14内旋转。电机轴11基本上笔直地轴向延伸。中间轴12具有一个挤压插入在齿轮外壳14中设置的装配凹槽中的轴端。中间轴12基本上笔直地轴向延伸。阀轴13由抗热材料例如不锈钢形成。阀轴13可旋转地容纳在向外壳4的轴承部分20设置的轴孔21中。阀轴13是基本上为柱形的金属构件，其横截面基本上为圆形。阀轴13从一个端部笔直地轴向延伸至另一个端部。
阀轴13的一个轴端穿过外壳4的轴孔21和管口5的轴通孔29伸入到EGR通道6中，这样一个轴端就会暴露在EGR通道6的内部。阀轴13在蝶形阀1一侧上的一个轴端设置有阀连接部(阀装配部分)，该阀连接部例如通过焊接固定到蝶形阀1上。阀轴13在蝶形阀1的相对侧上的另一个轴端整体地形成有压接部分，插入形成在第三齿轮43中的阀齿轮板47在该压接部分上压接和固定。
阀驱动器特别是电动机9会使用ECU 500供给的电进行控制。ECU500具有微型计算机，该微型计算机包括CPU、存储单元、输入电路、输出电路等。CPU执行控制处理和算术处理。存储单元是存储器，例如存储控制程序和控制逻辑的ROM和RAM。当未示出的点火开关打开(IGON)时，ECU 500受到供给电动机9的电的反馈控制。具体地说，ECU 500执行存储在微型计算机的存储器中的控制程序和/或控制逻辑，从而控制供给电动机9的供电来操作从电动机9生成的驱动力。因此，ECU 500控制使用EGR传感器50检测的节流阀位置(实际位置)以基本上与控制设定点(控制目标)相符，该控制设定点是基于发动机600的运行状况预先设定的。EGR传感器50充当节流阀位置传感器。
当点火开关断开(IG OFF)时，就会强迫结束由ECU 500依照控制程序和/或控制逻辑执行的控制。各个传感器例如曲柄角度传感器、加速器位置传感器、气流计和冷却水温度传感器可以输出检测信号。各个传感器的每个检测信号都会使用A/D转换器而受到A/D转换，这样每个经A/D转换的信号就会输入微型计算机。ECU 500测量均由曲柄角度传感器输出的相邻脉冲信号之间的间隔，从而检测发动机600的转速。ECU 500充当转速检测单元。
微型计算机与EGR传感器50相连。EGR传感器50将蝶形阀1的节流阀位置转换为与流入进气管中的EGR气体的量相对应的电信号，其中EGR气体与流经进气管的吸入空气混合。EGR传感器50向ECU 500输出电信号。EGR传感器50是用于检测蝶形阀1的旋转角的非接触旋转角检测设备。EGR传感器50由未示出的永久磁铁、磁轭55、霍尔IC 56等构成。永久磁铁由固定到第三齿轮43的内圆周边缘的磁铁件构成。磁轭55被永久磁铁磁化。霍尔IC 56布置在传感器盖一侧上。霍尔IC 56输出与同霍尔IC交链的磁通相对应的电压信号。霍尔元件或磁阻元件可以提供为非接触的磁检测元件来代替霍尔IC。
在本实施例中，EGR装置具有装配到蝶形阀1的密封环槽2上的基本上为C形的密封环3。密封环3能够通过利用作用来径向膨胀密封环3的径向张力向管口5的座面27施加密封力。
EGR装置的该EGR阀具有EGR泄漏死区(α°)，其中在完全关闭位置(O)附近不会很大地提高EGR气体的泄漏。在EGR泄漏死区(α°)中，EGR气体的泄漏由于径向膨胀密封环3的张力导致的膨胀而不会很大地提高。EGR泄漏死区(α°)围绕完全关闭位置(O)具有±2.5至±5.5°的范围，或±3.0至±5.0°的范围，或±3.5°的范围。具体地说，密封环3被施加了其张力以沿径向向外膨胀，这样密封环3就保持与管口5的座面紧密地接触，即使是在蝶形阀1的位置从完全关闭位置(O)略微向外时。在其中密封环3能够由其张力而沿径向向外膨胀的张力极限范围内，密封环3保持沿径向向外膨胀。
在终止向电动机9供电时，通过施加螺旋弹簧7的偏压力而使蝶形阀1处于特定的节流阀停止位置。当终止供电时，ECU 500检测特定节流阀停止位置，并且在其微型计算机的存储器中将特定节流阀停止位置存储为完全关闭位置(O)。如图3所示，当蝶形阀1处于完全关闭位置(O，θ＝0°)时，蝶形阀1的外圆周边缘15和管口5的座面27在它们之间界定了最小间隙，这样通过间隙泄漏的EGR量(EGR气体泄漏量)就会变得最小。因此，在该完全关闭位置(O)中，流经EGR通道6的EGR气体量就会变得最小。
在本实施例中，当结束向电动机9供电时，复位弹簧31的偏压力和默认弹簧32的偏压力在中立位置处平衡，该中立位置对应于由复位弹簧31和默认弹簧32偏压的蝶形阀1的完全关闭位置(O)。
ECU 500在存储器中存储蝶形阀1的完全开启位置(C)。当蝶形阀1处于完全开启位置(C)时，蝶形阀1的外圆周边缘15和管口5的座面27在它们之间界定了最大间隙，这样通过间隙的EGR量就变为最大。因此，在其中θ＝60°至90°的该完全开启位置(C)中，流经EGR通道6的EGR气体量就会变为最大。
ECU 500在其微型计算机的存储器中存储死区最大位置(DBMAX)作为完全关闭控制点(A)，蝶形阀1会在EGR泄漏死区(α°)中沿开启旋转方向(OP)从完全关闭位置(O)旋转至该死区最大位置(DBMAX)。参见图3，完全关闭控制点(A)是相对于完全关闭位置(O，θ＝0°)朝开启旋转方向(OP)旋转的中间位置，其中θ＝+2.5°至+5.5°，优选θ＝+3.0°至+5.0°，或更优选θ＝+3.5°。完全关闭控制点(A)是其中电动机9的驱动力与复位弹簧31的偏压力彼此平衡的中立位置。
ECU 500将完全关闭控制点(A)设置在EGR泄漏死区(α°)内。在本实施例中，完全关闭控制点(A)设置在死区最大位置(DBMAX)处。
ECU 500沿开启旋转方向(OP)从完全关闭控制点(A)操作蝶形阀1，即ECU 500在完全关闭控制点(A)和完全开启位置(C)之间操作蝶形阀1。在该情形下，当发动机600的运行状况改变时，ECU 500就会执行蝶形阀1的完全关闭控制。
具体地说，在发动机工作过程中，ECU 500在蝶形阀1的完全关闭控制中控制向电动机9的供电，这样蝶形阀1的节流阀位置就变成完全关闭控制点(A)，该完全关闭控制点(A)设置成在EGR阀中的完全关闭位置(O)之前。完全关闭控制点(A)设置在开启侧，即相对于完全关闭位置(O)沿开启旋转方向(OP)。
即，在发动机工作过程中，ECU 500在蝶形阀1的完全关闭控制中继续向电动机9供电，这样蝶形阀1的节流阀位置就变成完全关闭继续点(A)。在使用EGR传感器50检测的节流阀位置变为完全关闭控制点(A)的时间点处，ECU 500保持向电动机9供电。例如，ECU 500向电动机9供给少量的电以沿开启旋转方向(OP)旋转蝶形阀。在该操作中，电动机9的驱动力和复位弹簧31的偏压力均施加到蝶形阀1上，这样蝶形阀1就保持在完全关闭控制点(A)处。
ECU 500执行对电动机9供电的控制以使蝶形阀1在完全关闭控制点(A)和完全开启位置(C)之间的控制范围(A-C)内旋转，因此可以在发动机工作过程中控制蝶形阀1。在发动机600停止(发动机为OFF)时，ECU 500终止向电动机9供电。ECU 500将完全关闭控制点(A)和完全开启位置(C)之间的旋转角度范围存储为控制范围(A-C)。
接下来将参照图1A至图4B描述EGR装置的操作。
当点火开关转换为打开(IG ON)时，ECU 500控制向电动机9的供电，这排除例如发动机600的冷起动。在该情形中，ECU 500控制电动机9，这样使用EGR传感器50检测的实际节流阀位置就与依照发动机600的运行状况设置的目标节流阀位置一致。实际节流阀位置对应于实际EGR量。
电动机9被供电，这样电动机9的电机轴11就会旋转。电机轴11旋转，这样第一齿轮41就会围绕电机轴11旋转。由电动机9生成的转矩就会从第一齿轮41传递到第二齿轮42的大直径齿轮45。当第二齿轮42旋转时，小直径齿轮46会围绕中间轴12的轴线旋转，这样与小直径齿轮46啮合的第三齿轮43就会围绕阀轴13的轴线旋转。当第三齿轮43旋转时，阀轴13会旋转特定的角度，这样蝶形阀1就会在EGR阀中沿开启旋转方向(OP)从完全关闭位置(O)或完全关闭控制点(A)旋转。
螺旋弹簧7的U形钩部36沿开启旋转方向(OP)从完全关闭止动器35提升。在该情形下，复位弹簧31的偏压力就作用在第三齿轮43上，并且默认弹簧32的偏压力不会相对于蝶形阀1沿开启旋转方向(OP)的旋转而作用在第三齿轮43上。电动机9生成转矩以逆着复位弹簧31的偏压力而使蝶形阀1朝对应于目标节流阀位置的节流阀位置旋转。
发动机600的气缸的燃烧室610排出废气例如高温EGR气体。在流经包括外壳4的EGR通道6的EGR管之后，废气从在排气管内限定的排气通道部分地再循环到进气管中限定的进气通道内。
当蝶形阀1开启时，ECU 500控制向电动机9的供电，这样蝶形阀1的节流阀位置就会在例如下面的情形中的至少一个中变为完全关闭控制点(A)车辆的运行状况改变时；发动机600的运行状况瞬时改变时；和驾驶员踩下制动器踏板时。
发动机600的运行状况会在例如下面的情形中的至少一种中瞬时地变化驾驶员踩下加速器踏板以处于完全节流阀位置时；当向发动机600施加高负荷时涡轮增压器对进入发动机600的吸入空气增压时；和加速器踏板被踩下以使车辆从稳定运行状况加速时。
因此，参见图3，通过利用电动机9的驱动力和螺旋弹簧7的偏压力，蝶形阀1的节流阀位置可以返回到完全关闭控制点(A)。
即，通过在发动机工作期间在蝶形阀1的完全关闭控制中继续向电动机9供电，ECU 500可以向蝶形阀1、阀轴13和由第一至第三齿轮41、42、43构成的减速齿轮施加电动机9的驱动力以及复位弹簧31的偏压力。在该操作中，ECU 500不会在发动机操作期间在蝶形阀1的完全关闭控制中终止向电动机9供电。
如上所述，完全关闭控制点(A)设置在中间位置处，该中间位置略微在完全关闭位置(O)之前。即，完全关闭控制点(A)设置在中间位置处，该中间位置沿开启旋转方向(OP)相对于完全关闭位置(O)略微偏离。在该情形下，螺旋弹簧7的U形钩部36沿开启旋转方向(OP)从完全关闭止动器35略微提升。电动机9的驱动力和复位弹簧31的偏压力均作用在第三齿轮43上，并且默认弹簧32的偏压力不会作用在第三齿轮43上。
参见图4A、4B，ECU 500将完全关闭控制点(A)设置在EGR泄漏死区(α°)内。当蝶形阀1的节流阀位置处于完全关闭控制点(A)中时，设置成蝶形阀1的外圆周边缘的封环3的滑动表面16就会通过密封环3的径向膨胀张力而紧靠在管口5的座面27上。因此，密封环3的滑动表面16会与管口5的座面27紧密地接触。
在该情形下，蝶形阀1的外圆周边缘15与管口5的座面27之间的间隙就被密封。当蝶形阀1保持在完全关闭控制点(A)以堵塞EGR通道时，就可以稳定地限制EGR气体的泄漏，这样EGR气体就不会与吸入空气混合。
接下来将描述这种实施例的效果。
在提供给EGR装置的上述节流阀控制装置中，完全关闭控制点(A)设置在完全关闭位置(O)之前，而在结束向电动机9供电时，蝶形阀1会由复位弹簧31的偏压力而偏压至完全关闭位置(O)。即，完全关闭控制点(A)设置在沿开启旋转方向(OP)相对于完全关闭位置(O)略微偏离的节流阀位置处。
在发动机工作过程中，ECU 500在蝶形阀1的完全关闭控制中继续向电动机9供电，这样蝶形阀1就会在完全关闭继续点(A)处停止。因此，ECU 500控制来向由所有减速齿轮施加电动机9的驱动力和复位弹簧31的偏压力，其中减速齿轮由第一至第三齿轮41、42、43构成来向蝶形阀1传递电动机9的驱动力。在该操作中，ECU 500不会在发动机工作期间在蝶形阀1的完全关闭控制中终止向电动机9供电。
一般而言，第一至第三齿轮41、42、43在它们之间界定预定齿间隙，这样第一至第三齿轮41、42、43就在减速齿轮的结构中平滑地运动。具体地说，第一齿轮41的每个齿44具有相对于第二齿轮42的大直径齿轮45的每个齿的表面界定了齿间隙的表面。第二齿轮42的小直径齿轮46的每个齿具有相对于第三齿轮43的每个齿49的表面界定了齿间隙的表面。
在这种结构中，在构成减速齿轮的第一至第三齿轮41、42、43中，第一齿轮41和第二齿轮42的齿的表面在它们之间界定了齿间隙，并且第二齿轮42和第三齿轮43的齿的表面在其中界定了齿间隙。
电动机9和中间轴12可以由于发动机600和车辆这两者经由外壳4的振动的传递而振动。即使在该情形下，电动机9的驱动力和复位弹簧31的偏压力也会施加到构成减速齿轮的所有第一至第三齿轮41、42、43上。
齿轮之一的齿的表面被偏压到另一个齿轮的齿的表面上，且这两个齿轮彼此啮合。具体地说，第一齿轮41的齿44中之一的表面偏压到第二齿轮42的齿44中之一的表面上，其中第二齿轮42与第一齿轮41啮合。类似地，第二齿轮42的齿44中之一的表面偏压到第一齿轮41的齿44中之一的表面上，其中第一齿轮41与第二齿轮42啮合。第二齿轮42的齿中之一的表面偏压到第三齿轮43的齿49中之一的表面上，其中第三齿轮43与第二齿轮42啮合。类似地，第三齿轮43的齿49中之一的表面偏压到第二齿轮42的齿中之一的表面上，其中第二齿轮42与第三齿轮43啮合。
在这种结构中，可以限制第一至第三齿轮41、42、43之间由于从发动机600和车辆传递的振动而导致游隙。因此，可以限制第一至第三齿轮41、42、43中彼此临近的两个相对于彼此重复地碰撞和磨削。即，可以限制第一齿轮41的每个齿44与第二齿轮42的大直径齿轮45相对于彼此重复地碰撞和磨削。可以限制第二齿轮42的小直径齿轮46与第三齿轮43的每个齿49相对于彼此重复地碰撞和磨削。因此，可以限制减速齿轮的第一至第三齿轮41、42、43的齿的表面在它们之间导致异常磨削。
在这种结构中，可以限制第一至第三齿轮41、42、43之间由于从发动机600和车辆传递的振动而导致游隙，这样就可以限制由于减速齿轮中的游隙导致的噪音。因此，可以限制EGR装置导致噪音。
ECU 500将完全关闭控制点(A)和完全开启位置(C)之间的范围设置为控制范围(A-C)，在该控制范围中ECU 500能够通过控制向电动机9的供电来操纵蝶形阀1。在这种结构中，电动机9的驱动力和复位弹簧31的偏压力会在整个控制范围(A-C)中匀称地施加到构成减速齿轮的所有第一至第三齿轮41、42、43上。因此，可以限制减速齿轮的第一至第三齿轮41、42、43的齿的表面在整个控制范围(A-C)中在它们之间导致异常磨削。
可以限制减速齿轮的第一至第三齿轮41、42、43的齿的表面在它们之间导致异常磨削，这样第一至第三齿轮41、42、43就可以在控制中充分地彼此啮合以利用电动机9的驱动力沿开启旋转方向(OP)旋转蝶形阀1。因此，可以保持由第一至第三齿轮41、42、43构成的减速齿轮的动力传输性能。
在本实施例中，基本上为C形的密封环3装配到蝶形阀1的密封环槽2中。具有这种密封环3的该EGR阀具有EGR泄漏死区(α°)，其中在完全关闭位置(O)附近EGR气体的泄漏基本上是恒定的。ECU 500将完全关闭控制点(A)设置在EGR泄漏死区(α°)内。
ECU 500执行完全关闭控制来控制电动机9，从而生成朝完全关闭控制点(A)操纵蝶形阀1的节流阀位置的驱动力，完全关闭控制点(A)在完全关闭位置(O)之前，即相对于完全关闭位置(O)沿开启旋转方向(OP)略微偏离。甚至在该情形下，蝶形阀1的外圆周边缘与管口5的座面27之间的间隙可以由密封环3的径向膨胀张力稳定地密封。因此，在蝶形阀1的完全关闭控制中可以减少EGR气体的泄漏。
(第二实施例)如图5至7所示，EGR阀包括用于控制供给到发动机600的每个燃烧室610中的高温气体例如EGR气体的EGR量的蝶形阀1。蝶形阀1固定到阀轴13的一个轴端上。蝶形阀1具有外圆周边缘，密封环槽2基本上延伸整个外圆周边缘。密封环槽2基本上为环形。基本上为C形的密封环3装配到蝶形阀1的密封环槽2中。密封环3能够通过利用作用来径向膨胀密封环3的径向张力向管口5的座面27施加密封力。EGR阀的外壳4设置在使排气管与进气管连通的EGR管的中部。外壳4在其中具有基本上为圆柱形的管口5，管口5在其中界定了EGR通道6。
节流阀控制装置由阀操作设备、ECU500、螺旋弹簧7等构成。参见图1B，节流阀控制装置包括用于操纵蝶形阀1和减速齿轮的电动机9，电动机9用作传动装置，这与第一实施例类似。减速齿轮通过执行两级齿轮减速将电动机9的电机轴11的转速控制在预定齿轮齿数比。减速齿轮提高了传递到蝶形阀1的阀轴13的电动机9的驱动力。减速齿轮由第一齿轮(电机齿轮)41、第二齿轮(中间齿轮)42、第三齿轮(阀齿轮)43等构成。第一齿轮41固定到电动机9的电机轴11上。第二齿轮42与第一齿轮41啮合。第三齿轮43与第二齿轮42啮合。第三齿轮43固定到阀轴13的另一个轴端上。第三齿轮43与螺旋弹簧7相连。
当ECU 500终止向电动机9供电时，蝶形阀1通过施加螺旋弹簧7的偏压力而处于完全关闭位置(O)。参见图5至图7，ECU 500在发动机操作中执行蝶形阀1的完全关闭控制。具体地说，在该完全关闭控制中，ECU 500继续向电动机9供电，这样蝶形阀1就通过在完全关闭位置(O)附近预定旋转角度范围内经过完全关闭位置(O)来沿开启和关闭旋转方向重复旋转。
当终止向电动机9供电时，复位弹簧31的偏压力和默认弹簧32的偏压力就在中立位置处平衡。中立位置对应于由复位弹簧31和默认弹簧32偏压的蝶形阀1的完全关闭位置(O)。
参见图5，蝶形阀1沿开启旋转方向(OP)从完全关闭位置(O)向第一中间位置(A)旋转。另外，蝶形阀1沿关闭旋转方向(CL)从完全关闭位置(O)向第二中间位置(B)旋转。预定旋转角度范围对应于从第一中间位置(A)通过完全关闭位置(O)到第二中间位置(B)的范围。预定旋转角度范围被限定为围绕完全关闭位置(O)θ＝±2.5°至±5.5°，优选θ＝±3.0°至±5.0°，或更优选θ＝±3.5°。
参见图5，第一中间位置(A)是相对于完全关闭位置(O，θ＝0°)朝开启旋转方向(OP)旋转的中间位置，其中θ＝+2.5°至+5.5°，优选θ＝+3.0°至+5.0°，或更优选θ＝+3.5°。第一中间位置(A)是其中电动机9的驱动力与复位弹簧31的偏压力彼此平衡的第一中立位置。第一中间位置(A)也是其中蝶形阀的旋转方向从开启旋转方向(OP)向关闭旋转方向(CL)反转的第一反转位置。
参见图5，第二中间位置(B)是相对于完全关闭位置(O，θ＝0°)朝关闭旋转方向(CL)旋转的中间位置，其中θ＝-2.5°至-5.5°，优选θ＝-3.0°至-5.0°，或更优选θ＝-3.5°。第二中间位置(B)是其中电动机9的驱动力与默认弹簧32的偏压力彼此平衡的第二中立位置。第二中间位置(B)也是其中蝶形阀的旋转方向从关闭旋转方向(CL)向开启旋转方向(OP)反转的第二反转位置。
ECU 500在发动机操作期间蝶形阀1的完全关闭控制中控制向电动机9供电。具体地说，在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置在经过第一中间位置(A)和完全关闭位置(O)之后变为第二中间位置(B)的时间点处，ECU 500使蝶形阀1的旋转方向反转。更具体地，在其中节流阀位置在经过第一中间位置(A)和完全关闭位置(O)之后变为第二中间位置(B)的时间点处，ECU 500使电动机9的旋转方向反转。
之后，在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置在经过完全关闭位置(O)之后变为第一中间位置(A)的时间点处，ECU 500控制向电动机9的供电从而使蝶形阀1的旋转方向反转。具体地说，在其中节流阀位置在经过完全关闭位置(O)之后变为第一中间位置(A)的时间点处，ECU 500使电动机9的旋转方向反转。
之后，在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置在经过完全关闭位置(O)之后变为第二中间位置(B)的时间点处，ECU 500控制向电动机9的供电从而使蝶形阀1的旋转方向反转。具体地说，在其中节流阀位置在经过完全关闭位置(O)之后变为第二中间位置(B)的时间点处，ECU 500使电动机9的旋转方向反转。
在上面的操作中，ECU 500在完全关闭位置(O)附近预定旋转角度范围内重复地执行完全关闭控制。
或者，在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置就要变为第一中间位置(A)或第二中间位置(B)之前，ECU 500可以执行减速控制从而逐渐使蝶形阀1的操作速度朝第一中间位置(A)或第二中间位置(B)逐渐减速。或者，在经过第一中间位置(A)和完全关闭位置(O)之后，ECU 500可以执行恒定控制从而以基本上恒定的操作速度朝第二中间位置(B)操作蝶形阀1。或者，在经过第二中间位置(B)和完全关闭位置(O)之后，ECU 500可以执行恒定控制从而以基本上恒定的操作速度朝第一中间位置(A)操作蝶形阀1。
在其中节流阀位置变为第一中间位置(A)或第二中间位置(B)的时间点处，ECU 500使蝶形阀1的旋转方向从开启和关闭旋转方向(OP，CL)之一反转到开启和关闭旋转方向(OP，CL)中的另一个。在该操作中，电动机9的驱动力曾经变为零。具体地说，就在节流阀位置变成第一中间位置(A)或第二中间位置(B)之前，ECU 500逐渐减小向电动机9的供电。之后，ECU 500最后终止向电动机9供电，使之基本上为零。在该操作中，ECU 500能够通过就在其中节流阀位置变成第一中间位置(A)或第二中间位置(B)的时刻之后恢复向电动机9供电来使电动机9的旋转方向反转。
ECU 500控制向电动机9供电，从而沿预定的控制范围(B-O-A-C)在旋转范围内第二中间位置(B)和完全开启位置(C)之间旋转蝶形阀1，因此在发动机操作过程中控制蝶形阀1。在发动机600停止(发动机为OFF)时，ECU 500终止向电动机9供电。
在本实施例中，参见图6B和7，EGR装置的EGR阀在完全关闭位置(O)附近具有EGR泄漏死区(α°)，其中EGR气体的泄漏基本上恒定。在EGR泄漏死区(α°)中，EGR气体的泄漏由于径向膨胀密封环3的张力导致的膨胀而不会很大地改变。EGR泄漏死区具有围绕完全关闭位置(0)±2.5至±5.5°或±3.0至±5.0°或±3.5°的范围。ECU 500将预定旋转角度范围(A-O-B)设置在EGR泄漏死区(α°)内。在本实施例中，EGR泄漏死区(α°)界定了预定旋转角度范围(A-O-B)。预定旋转角度范围(A-O-B)可以小于EGR泄漏死区(α°)。
ECU 500将蝶形阀1的完全关闭位置(O)存储到微型计算机的存储器中。ECU 500将死区最大位置(死区开启极限，DBMAX)在其微型计算机的存储器中存储为第一中间位置(A)，其中蝶形阀1在EGR泄漏死区(α°)中从完全关闭位置(O，θ＝0°)沿开启旋转方向(OP)略微旋转至该死区最大位置。ECU 500将死区最小位置(死区关闭极限，DBMIN)在其微型计算机的存储器中存储为第二中间位置(B)，其中蝶形阀1在EGR泄漏死区(α°)中从完全关闭位置(O，θ＝0°)沿关闭旋转方向(CL)略微旋转至该死区最小位置。ECU 500在存储器中存储蝶形阀1的完全开启位置(C)。ECU 500将第二中间位置(B)和完全开启位置(C)之间的旋转角度范围存储为控制范围(B-O-A-C)。ECU 500将第一中间位置(A)和第二中间位置(B)之间的旋转角度范围存储为控制范围(A-O-B)。
螺旋弹簧7插入界定了齿轮外壳14的外壳4的外壁和第三齿轮43之间。螺旋弹簧7包括复位弹簧31和默认弹簧32。复位弹簧31与默认弹簧32经由连接部连接，该连接部设置了U形钩部36。当发动机600停止或向电动机9的供电终止时，U形钩部36由完全关闭止动器35支撑，且该完全关闭止动器35拧紧到外壳4中。复位弹簧31偏压第三齿轮43从而沿关闭旋转方向(CL)从蝶形阀1的第一中间位置(A)或完全开启位置(C)朝完全关闭位置(O)旋转蝶形阀1。复位弹簧31用作第一弹簧。默认弹簧32偏压第三齿轮43从而沿开启旋转方向(OP)从超过完全关闭位置(O)的第二中间位置(B)朝蝶形阀1的完全关闭位置(O)旋转蝶形阀1。默认弹簧32用作第二弹簧。
在向EGR装置提供的节流阀控制装置中，ECU 500执行蝶形阀1的完全关闭控制。具体地说，ECU 500继续向电动机9供电，这样蝶形阀1就通过在完全关闭控制中完全关闭位置(O)附近预定旋转角度范围内经过完全关闭位置(O)来沿开启和关闭旋转方向(OP，CL)重复旋转。因此，ECU 500控制来向由所有减速齿轮施加电动机9的驱动力和复位弹簧31的偏压力，其中减速齿轮由第一至第三齿轮41、42、43构成来向蝶形阀1传递电动机9的驱动力。
更具体地，当蝶形阀1的节流阀位置处于完全关闭位置(O)和第一中间职位(A)之间时，第一至第三齿轮41、42、43被施加经由电机轴11的电动机9的驱动力和复位弹簧31由其弹性变形导致的偏压力。在该情形下，第一至第三齿轮41、42、43被施加电动机9的驱动力来沿开启旋转方向(OP)旋转蝶形阀1并且被施加复位弹簧31的偏压力来将蝶形阀1朝完全关闭位置(O)返回。当蝶形阀1的节流阀位置处于完全关闭位置(O)和第二中间位置(B)之间时，第一至第三齿轮41、42、43被施加经由电机轴11的电动机9的驱动力和复位弹簧32由其弹性变形导致的偏压力。在该情形下，第一至第三齿轮41、42、43被施加电动机9的驱动力来沿关闭旋转方向(CL)旋转蝶形阀1并且被施加默认弹簧32的偏压力来将蝶形阀1朝完全关闭位置(O)返回。
在该情形下，齿轮之一的齿的表面被偏压到另一个齿轮的齿的表面上，且这两个齿轮彼此啮合，这类似于第一实施例。在这种结构中，可以限制第一至第三齿轮41、42、43之间由于从发动机600和车辆传递的振动而导致游隙。因此，可以限制第一至第三齿轮41、42、43中彼此临近的两个相对于彼此导致异常磨削。在这种结构中，可以限制第一至第三齿轮41、42、43之间由于从发动机600和车辆传递的振动而导致游隙，这样就可以限制由于减速齿轮中的游隙导致的噪音。因此，可以限制EGR装置导致噪音。
在本实施例中，基本上为C形的密封环3装配到蝶形阀1的密封环槽2中，这类似于第一实施例。具有这种密封环3的该EGR阀具有EGR泄漏死区(α°)，其中在完全关闭位置(O)附近EGR气体的泄漏基本上是恒定的。ECU 500将预定旋转角度范围设置在EGR泄漏死区(α°)内。
ECU 500控制向电动机9的供电，这样蝶形阀1就在完全关闭控制中预定旋转角度范围内超越完全关闭位置(O)重复旋转运动。甚至在该情形下，蝶形阀1的外圆周边缘与管口5的座面27之间的间隙可以由密封环3的径向膨胀张力稳定地密封。因此，在蝶形阀1的完全关闭控制中可以减少EGR气体的泄漏。
ECU 500控制向电动机9的供电，这样在第一中间位置(A)中，电动机9的电机轴11的驱动力就与复位弹簧31的偏压力相平衡。例如，ECU500向电动机9供给少量的电以沿开启旋转方向(OP)旋转蝶形阀1，这样就可以限制蝶形阀1在完全关闭控制中旋转超过第一中间位置(A)。因此，就可以减少EGR气体的泄漏。
ECU 500控制向电动机9的供电，这样在第二中间位置(B)中，电动机9的电机轴11的驱动力就与默认弹簧32的偏压力相平衡。例如，ECU500向电动机9供给少量的电以沿关闭旋转方向(CL)旋转蝶形阀1，这样就可以限制蝶形阀1在完全关闭控制中旋转超过第二中间位置(B)。因此，就可以减少EGR气体的泄漏。
在该操作中，蝶形阀1就在完全关闭控制中在控制范围(A-O-B)重复超越完全关闭位置(O)的旋转运动。因此，蝶形阀1能够在完全关闭控制中经由密封环3的顶端擦掉在管口5的座面27上堆叠的异物(沉积物)。因此，可以限制密封环3由于在蝶形阀1和密封环3上粘附和堆叠的沉积物而卡住。另外，当发动机600起动时，蝶形阀1可以在EGR阀中平滑地旋转。
在发动机操作过程中，当ECU 500执行蝶形阀1的完全关闭控制时，ECU 500首先将蝶形阀1的控制目标设置在第二中间位置(B)处。之后，在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置变成第二中间位置(B)的时间点处，ECU 500将蝶形阀1的控制目标更新即改变为第一中间位置(A)。之后，在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置变成第一中间位置(A)的时间点处，ECU 500将蝶形阀1的控制目标改变为第二中间位置(B)。在发动机操作期间，ECU 500可以执行该控制以在蝶形阀1的完全关闭控制中重复地旋转蝶形阀1。在该操作中，蝶形阀1在发动机操作期间完全关闭控制中在大于控制范围(B-O-A-C)的旋转角度范围内移动。
在终止向电动机9供电时，通过施加螺旋弹簧7的偏压力而使蝶形阀1处于完全关闭位置(O)中。ECU 500可以在其微型计算机的存储器中将完全关闭位置(O)存储为完全关闭控制点(θ＝0°)。在这种情形下，在发动机操作期间蝶形阀1的完全关闭控制中，ECU 500首先将蝶形阀1的控制目标设置在第二中间位置(B)处。之后，在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置经过通过完全关闭控制点(θ＝0°)的时间点处，ECU 500将蝶形阀1的控制目标改变为第一中间位置(A)。之后，在其中使用EGR传感器50检测的节流阀位置经过通过完全关闭控制点(θ＝0°)的时间点处，ECU 500将蝶形阀1的控制目标改变为第二中间位置(B)。在该操作中，蝶形阀1在发动机操作期间完全关闭控制中在小于控制范围(B-O-A-C)的旋转角度范围内移动。
(改进)在上面的实施例中，管口5装配到外壳4的管口装配部分23的内圆周边缘中，并且管口5可旋转地容纳蝶形阀1。或者，外壳4可以直接在其中可旋转地容纳蝶形阀1。在这种结构中，不需要管口5，这样就可以实现部件数目和制造工序的减少。
在蝶形阀1的外圆周边缘上不需要设置密封环槽(环形槽)2。在蝶形阀1的外圆周边缘15上不需要设置密封环3。在这种结构中，不需要密封环3，这样就可以实现部件数目和制造工序的减少。
在上面的实施例中，外壳4通过在EGR装置的EGR管的中间连接而构成EGR管的一部分。或者，外壳可以构成进气管的一部分或排气管的一部分。
在上面的实施例中，蝶形阀1通过例如焊接固定到阀轴13的一个轴端上来依照发动机运行状况控制EGR气体量。或者，蝶形阀1可以通过例如拧紧紧固件例如螺钉和螺栓固定到阀轴13的一个轴端上。
在上面的实施例中，用于EGR阀的蝶形阀1的阀驱动器由电动机9和包括传动装置例如减速齿轮的电驱动器构成。或者，阀驱动器可以由负压驱动器构成，负压驱动器包括螺线管控制阀或电负压控制阀。阀驱动器可以由螺线管驱动器例如电磁控制液压阀构成。
上面实施例中的上述结构可以应用为流体控制阀，该流体控制阀包括外壳和阀，并且可以应用至吸入空气控制阀例如用于控制吸入发动机的燃烧室中的吸入空气的节气门、用于控制从发动机的燃烧室排出的废气的废气控制阀或用于控制绕过节气门的吸入空气的空转控制阀，而代替应用至EGR阀。
在上面的实施例中，节流阀控制装置应用到用于控制流体例如内燃机中的EGR气体(高温流体)的EGR装置上。节流阀控制装置并不限于应用到内燃机的EGR装置上。节流阀控制装置可以应用至任意其它控制阀，例如流体通道ON/OFF阀、流体通道开关阀和液压控制阀，因为流体控制阀包括外壳和阀。
在上面的实施例中作为流体控制阀的上述结构可以应用到吸入空气控制阀例如用于控制吸入发动机的燃烧室中的吸入空气的节气门，而代替应用到上面的实施例中的EGR阀上。
或者，在上面的实施例中作为流体控制阀的上述结构可以应用到用于控制从发动机的燃烧室排出的废气的废气控制阀或用于控制绕过节气门的吸入空气的空转控制阀，而代替应用到EGR阀上。在上面的实施例中，蜗轮增压柴油机描述为内燃机的一个实例。或者，内燃机可以是未设置涡轮增压器或增压器的标准吸气发动机。内燃机可以是汽油机。
在上面的实施例中，界定了外壳4中流体通道的壁表面部分地界定了座面27，密封环3的滑动表面就在座面27上滑动。或者，可以省略密封环槽2和密封环3。在这种情形下，外壳4的流体通道可以部分地界定接触表面，蝶形阀1的外圆周边缘的滑动表面就在该接触表面上滑动。
在上面的实施例中，蝶形阀1被描述为阀的一个实例。阀的上述结构可以应用至单回转阀、旋转阀、提升阀、节流阀、在其一个端部旋转支撑的门等。
在上述实施例中，螺旋弹簧7设置成用作偏压单元来沿关闭旋转方向(CL)朝完全关闭位置(O)偏压蝶形阀1。或者，可以设置扭转弹簧、双圈螺旋弹簧、非均匀间距螺旋弹簧和/或弹性体例如橡胶构件作为偏压单元。第一或第二中间位置可以限定在完全关闭位置(O)和完全开启位置(C)之间的中间位置处。
在上面的实施例中，完全关闭位置(O)限定在其中螺旋弹簧7的U形钩部36钩到拧紧到外壳4的齿轮外壳14中的完全关闭止动器(完全关闭位置调节螺钉)35的位置中。或者，完全关闭位置(O)可以通过调节完全关闭止动器35从外壳4的齿轮外壳14伸出的长度来改变。在发动机600停止时，通过施加螺旋弹簧7的偏压力而使蝶形阀1处于完全关闭位置(O)中。在该情形下，偏压单元即第一和第二弹簧的偏压力可以调节，这样蝶形阀1就会相对于垂直于EGR通道6的轴线的方向的开启旋转方向(OP)和关闭旋转方向(CL)之一倾斜预定角度。EGR通道6的轴线基本上沿着EGR通道6中流体的一般流动方向定向。在这种情形下，在完全关闭位置(O)中通过将完全关闭位置(O)设置在EGR泄漏死区(α°)内而可以使流体的泄漏减小到基本上为零，这类似于第一和第二实施例。
在上述实施例中，第一至第三齿轮41、42、43构成减速齿轮，减速齿轮用作传动装置以通过执行两级齿轮减速将电机轴11的转速控制在预定齿轮齿数比处。减速齿轮提高了传递到蝶形阀1的阀轴13的电动机9的驱动力。或者，传动装置可以由固定到电机的电机轴上的蜗轮、由与蜗轮啮合而旋转的螺旋齿轮等中的任一项构成。
或者，小齿轮可以设置为末端齿轮，并且阀的阀轴可以设置有与小齿轮啮合以将旋转运动转换为往复运动的齿条。
外壳4可以可旋转地支撑中间轴12，这样中间轴12就可以相对于外壳4旋转。在这种结构中，第二齿轮42可以固定到中间轴12上。
传动装置例如减速齿轮可以由第一和第二齿轮(旋转构件)构成。传动装置例如减速齿轮可以由至少四个齿轮构成。
上面的处理例如计算和判断并不限于由ECU 500执行。控制单元可以具有包括显示为实例的ECU 500在内的各种结构。
上述实施例的结构可以适当组合起来。
应当理解，尽管在此将本发明的实施例的过程描述为包括特定次序的步骤，但是包括这些步骤的各种其它次序和/或在此未公开的附加步骤的其它可选实施例也预计落在本发明的步骤的范围内。
可以在不脱离本发明的精神的前提下对上述实施例进行各种改进和替换。
权利要求
1.一种节流阀控制装置，具有与内燃机(600)的燃烧室(610)连接的流体通道(6)，该节流阀控制装置包括用于连通和堵塞流体通道(6)的阀(1)；用于生成驱动力以沿开启旋转方向(OP)和关闭旋转方向(CL)中的至少一个旋转阀(1)的电机(9)；用于将电机(9)的驱动力传递至阀(1)的多个齿轮(41、42、43)；用于生成偏压力以沿关闭旋转方向(CL)偏压阀(1)的偏压单元(7)；和用于向电机(9)供电以生成驱动力的控制单元(500)，其中，当控制单元(500)终止向电机(9)供电时，通过施加偏压单元(7)的偏压力而将阀(1)偏压至完全关闭位置(O)，并且当控制单元(500)执行完全关闭控制来朝完全关闭位置(O)操作阀(1)时，控制单元(500)会继续向电机(9)供电以将阀(1)停止在完全关闭控制点(A)处，该完全关闭控制点(A)在完全关闭位置(O)之前。
2.如权利要求1所述的节流阀控制装置，其特征在于，还包括用于检测阀(1)的节流阀位置的节流阀位置检测单元(50)，其中，当节流阀位置在完全关闭控制中变为完全关闭控制点(A)时，所述控制单元(500)以基本上恒定的值保持向电机(9)供电。
3.如权利要求1或2所述的节流阀控制装置，其特征在于，所述完全关闭控制点(A)和完全开启位置(C)在它们之间界定了控制范围(A-C)，在该控制范围内，控制单元(500)能通过控制向电机(9)的供电来操纵阀(1)。
4.如权利要求1或2所述的节流阀控制装置，其特征在于，所述完全关闭控制点(A)是其中阀(1)从完全关闭位置(O)沿开启旋转方向(OP)被操作的中间位置。
5.如权利要求1或2所述的节流阀控制装置，其特征在于，当阀(1)处于界定了中间位置的完全关闭控制点(A)中时，控制单元(500)控制向电机(9)的供电，这样电机(9)的驱动力和偏压单元(7)的偏压力就彼此相平衡。
6.如权利要求1或2所述的节流阀控制装置，其特征在于，所述控制单元(500)在内燃机(600)的工作中执行完全关闭控制。
7.如权利要求1或2所述的节流阀控制装置，其特征在于，多个齿轮(41、42、43)包括与阀(1)一体地旋转的阀齿轮(43)，并且偏压单元(7)包括用于沿其中阀(1)返回完全关闭位置(O)的方向向阀齿轮(43)和阀(1)之一施加偏压力的弹簧(7)。
8.如权利要求1或2所述的节流阀控制装置，其特征在于，还包括外壳(6)，所述外壳(6)具有壁表面，所述壁表面在其中界定了流体通道(6)；和装配到整体地限定在阀(1)的外圆周边缘中的环形槽(2)中的密封环(3)，以在阀(1)在完全关闭控制中位于完全关闭位置(O)附近时密封外壳(6)的壁表面与阀(1)的外圆周边缘之间的间隙。
9.如权利要求8所述的节流阀控制装置，其特征在于，阀(1)、外壳(6)和密封环(3)构成用于控制供给内燃机(600)的燃烧室(610)的流体的流体控制阀，所述流体控制阀在完全关闭位置(O)附近具有死区(α°)，在死区中流体的泄漏基本上是恒定的，并且完全关闭控制点(A)限定在死区(α°)中。
10.一种节流阀控制装置，具有与内燃机(600)的燃烧室(610)连接的流体通道(6)，该节流阀控制装置包括用于连通和堵塞流体通道(6)的阀(1)；用于生成驱动力以沿开启旋转方向(OP)和关闭旋转方向(CL)中的至少一个旋转阀(1)的电机(9)；用于将电机(9)的驱动力传递至阀(1)的多个齿轮(41、42、43)；用于生成偏压力以沿开启旋转方向(OP)和关闭旋转方向(CL)中的至少一个偏压阀(1)的偏压单元(7)；和用于向电机(9)供电以生成驱动力的控制单元(500)；其中，当控制单元(500)终止向电机(9)供电时，通过施加偏压单元(7)的偏压力而将阀(1)偏压至完全关闭位置(O)，并且当阀(1)处于完全关闭位置(O)附近的预定范围中时，控制单元(500)用于控制向电机(9)的供电，这样阀(1)就重复运动以经过完全关闭位置(O)。
11.如权利要求10所述的节流阀控制装置，其特征在于，在完全关闭位置(O)附近中的预定范围包括节流阀位置，所述节流阀位置界定了相对于完全开启位置(C)的控制范围，并且控制单元(500)能通过控制向电机(9)的供电来在控制范围内操纵阀(1)。
12.如权利要求10或11所述的节流阀控制装置，其特征在于，阀(1)沿开启旋转方向(OP)从完全关闭位置(O)向第一中间位置(A)移动，阀(1)沿关闭旋转方向(CL)从完全关闭位置(O)向第二中间位置(B)移动，并且在完全关闭位置(O)附近中的预定范围被限定为从第一中间位置(A)通过完全关闭位置(O)到第二中间位置(B)的范围。
13.如权利要求12所述的节流阀控制装置，其特征在于，还包括用于检测阀(1)的节流阀位置的节流阀位置检测单元(50)，其中，在其中控制单元(500)执行完全关闭控制以操作阀(1)至完全关闭位置(O)的情形下，当节流阀位置在经过第一中间位置(A)之后变成第二中间位置(B)时，控制单元(500)控制向电机(9)的供电以使阀(1)的移动方向反转，并且在节流阀位置一旦在完全关闭控制中变成第二中间位置(B)之后，在节流阀位置变成第一中间位置(A)和第二中间位置(B)之一的每个时间点处，控制单元(500)控制向电机(9)的供电以使阀(1)的移动方向反转。
14.如权利要求10或11所述的节流阀控制装置，其特征在于，所述控制单元(500)在内燃机(600)的工作中执行完全关闭控制以将阀(1)操作至完全关闭位置(O)。
15.如权利要求10或11所述的节流阀控制装置，其特征在于，多个齿轮(41、42、43)包括与阀(1)一体地旋转的阀齿轮(43)，并且偏压单元(7)包括用于沿其中阀(1)返回完全关闭位置(O)的方向向阀齿轮(32)和阀(1)之一施加力的第一偏压单元(31)和第二偏压单元(32)。
16.如权利要求15所述的节流阀控制装置，其特征在于，阀(1)沿开启旋转方向(OP)从完全关闭位置(O)向第一中间位置(A)移动，阀(1)沿关闭旋转方向(CL)从完全关闭位置(O)向第二中间位置(B)移动，第一偏压单元(31)是用于施加第一偏压力以使阀(1)从至少第一中间位置(A)返回完全关闭位置(O)的第一弹簧(31)，并且第二偏压单元(32)是用于施加第二偏压力以使阀(1)从至少第二中间位置(B)返回完全关闭位置(O)的第二弹簧(32)。
17.如权利要求16所述的节流阀控制装置，其特征在于，当阀(1)处于界定了第一中立位置的第一中间位置(A)中时，控制单元(500)控制向电机(9)的供电，这样电机(9)的驱动力和第一弹簧(31)的第一偏压力就彼此平衡，并且当阀(1)处于界定了第二中立位置的第二中间位置(B)中时，控制单元(500)控制向电机(9)的供电，这样电机(9)的驱动力就会与第二弹簧(32)的第二偏压力彼此平衡。
18.如权利要求10或11所述的节流阀控制装置，其特征在于，还包括外壳(6)，所述外壳(6)具有壁表面，所述壁表面在其中界定了流体通道(6)；和装配到整体地限定在阀(1)的外圆周边缘中的环形槽(2)中的密封环(3)，以在阀(1)在完全关闭控制中位于完全关闭位置(O)附近时密封外壳(6)的壁表面与阀(1)的外圆周边缘之间的间隙。
19.如权利要求18所述的节流阀控制装置，其特征在于，阀(1)、外壳(6)和密封环(3)构成用于控制供给内燃机(600)的燃烧室(610)的流体的流体控制阀，所述流体控制阀在完全关闭位置(O)附近具有死区(α°)，在死区中流体的泄漏基本上是恒定的，并且死区(α°)包括在完全关闭位置(O)附近内的预定范围。
20.一种用于节流阀控制的方法，该方法包括向电机(9)供电以生成经由多个齿轮(41、42、43)传递到阀(1)上的驱动力，该阀(1)通过沿关闭旋转方向(CL)应用偏压力而朝完全关闭位置(O)偏压；相对于关闭旋转方向(CL)在完全关闭位置(O)之前设置完全关闭控制点(A)；并且当阀(1)朝完全关闭位置(O)操作时，继续向电机(9)供电以使阀(1)停止在完全关闭控制点(A)处。
21.一种用于节流阀控制的方法，该方法包括向电机(9)供电以生成驱动力来旋转阀(1)，所述阀(1)沿开启旋转方向(OP)和关闭旋转方向(CL)中的至少一个朝完全关闭位置(O)偏压；并且控制向电机(9)的供电，这样当阀(1)位于完全关闭位置(O)附近的预定范围中时，阀(1)就会重复运动以经过完全关闭位置(O)。
全文摘要
节流阀控制装置包括阀(1)。设置了电机(9)来生成驱动力以旋转阀(1)。齿轮(41、42、43)向阀(1)传递驱动力。偏压单元(7)生成偏压力以沿关闭旋转方向(CL)偏压阀(1)。设置了控制单元(500)来向电机(9)供电以生成驱动力。当控制单元(500)终止向电机(9)供电时，阀(1)被偏压力偏压至完全关闭位置(O)。当控制单元(500)执行完全关闭控制来朝完全关闭位置(O)操作阀(1)时，控制单元(500)会继续向电机(9)供电以将阀(1)停止在完全关闭控制点(A)处，且该完全关闭控制点(A)在完全关闭位置(O)之前。
文档编号F02M25/07GK101054934SQ20071009652
公开日2007年10月17日 申请日期2007年4月11日 优先权日2006年4月12日
发明者佐佐木一司 申请人:株式会社电装