阀控制装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种阀控制装置，其包括凸轮全闭止动件（33），所述凸轮全闭止动件限定作为凸轮（3）可旋转范围极限位置的凸轮全闭位置（P0）。传感器元件（5）输出与凸轮的旋转角度相对应的信号。信号处理器（6）将来自传感器元件的信号输出转变为传感器输出。存储部件（7）存储以预设形式表示凸轮的旋转角度和信号处理器的传感器输出之间的对应关系的数据图，传感器输出特性在多个点处相对于凸轮的旋转角度可调。在凸轮全闭时存储部件将信号处理器的传感器输出存储为凸轮全闭位置。
【专利说明】阀控制装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种阀控制装置。
【背景技术】
[0002]JP-2009-534007A (W02007/117473, US2009/0235766)描述一种包括阀驱动单元
和旋转角度检测器的阀控制装置。阀驱动单元启动提升阀的阀杆(轴杆)以沿轴向方向(行程方向)往复运动，以便调节排气的流速。旋转角度检测器通过测量输出齿轮的旋转角度检测阀的实际开度。阀控制装置控制马达，以使得通过旋转角度检测器检测到的阀的实际开度被控制为等于目标值。
[0003]阀驱动单元包括以马达作为动力源的致动器、通过两级使马达旋转减缓的减速机构、和弹簧，该弹簧产生偏压提升阀以便从阀打开位置返回至全闭位置的弹性动力。
[0004]除输出齿轮之外，减速机构还具有小齿轮和中间齿轮。小齿轮固定在马达的输出轴上。中间齿轮通过与小齿轮啮合而旋转。输出齿轮通过与中间齿轮啮合而旋转。输出齿轮绕配置在致动器外壳上的输出齿轮轴旋转。此外，输出齿轮一体地具有凸轮槽，该凸轮槽将致动器的旋转运动变为阀杆的直线运动。凸轮槽具有与提升阀的运行模式相对应的槽形状。
[0005]输出齿轮的凸轮槽与通过插入凸轮槽中的销接附到阀杆输入单元的轴承耦合。此外，提升阀与阀杆的输出单元结合。此外，凸轮槽具有凸轮全闭止动件，当输出齿轮旋转超出提升阀的全闭位置时，该凸轮全闭止动件通过在凸轮全闭位置与轴承碰撞而规制输出齿轮的旋转。
[0006]在阀控制装置中，输出齿轮和凸轮槽通过马达的转矩旋转。这样，轴承、销、阀杆和提升阀被移动以沿阀杆的轴向方向往复运动，从而使得提升阀坐靠在限定阀全闭位置的阀座上或从该阀座提升。
[0007]此外，旋转角度检测器具有旋转角度传感器，该旋转角度传感器将与输出齿轮的旋转角度相对应的传感器信号作为凸轮旋转角度向电子控制单元输出。如图8所示，传感器输出(电压)特性通过阀全开位置J2和阀全闭位置Jl (流速为零)的两个点相对于凸轮旋转角度设定。
[0008]S卩，在如图8的下方图表所示的特性线中(即，相对于凸轮旋转角度的传感器输出特性线)，在提升阀全闭时，传感器输出被写在阀全闭位置J1，并且在提升阀全开时，传感器输出被写在阀全开位置J2。
[0009]然而，由于尺寸R0，因此凸轮全闭位置相对于阀全闭位置而言不清楚(各EGR控制阀之间彼此不同)。因此，当提升阀坐靠在阀座上以便被保持在阀全闭位置时，即当提升阀被控制而全闭时，传感器输出(电压)可以相对于凸轮全闭位置变化。
[0010]由此原因，当提升阀被控制以从阀打开位置到阀全闭位置时，提升阀可能过度冲击目标位置。这时，轴承可能接触到凸轮全闭止动件。在这种情况下，阀驱动单元(诸如齿轮、凸轮和马达)可能变形或损坏，以使得耐久性可能下降。
【发明内容】
[0011 ] 本发明的目的是提供一种具有高耐久性的阀控制装置。
[0012]根据本发明的示例，阀控制装置包括阀单元、凸轮、致动器、凸轮全闭止动件、传感器元件、信号处理器和存储部件。阀单元打开和关闭流路。凸轮具有槽形状以便与阀单元的运行模式相对应。致动器驱动凸轮的旋转轴。凸轮全闭止动件限定凸轮的全闭位置，即凸轮可旋转范围的极限位置。传感器元件输出与凸轮的旋转角度相对应的信号。信号处理器将来自传感器元件的信号输出转变为传感器输出。存储部件存储以预设形式表示凸轮的旋转角度和信号处理器的传感器输出之间的相对应关系的数据图，传感器输出特性在多个点处相对于凸轮的旋转角度可调。当阀单元全开时，存储部件将信号处理器的传感器输出存储为阀全开位置。当阀单元全闭时，存储部件将信号处理器的传感器输出存储为阀全闭位置。当凸轮全闭时，存储部件将信号处理器的传感器输出存储为凸轮全闭位置。
[0013]因此，能够改进阀控制装置的耐久性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]本发明的以上和其它目的、特征和优点将通过以下详细描述并结合附图而变得更加显而易见。在附图中:
[0015]图1是展示根据第一实施例的阀控制装置的电路的示意性框图；
[0016]图2是展示第一实施例的阀控制装置的示意性剖视图；
[0017]图3是沿图2中的方向III展示第一实施例的阀控制装置的示意性侧视图；
[0018]图4是沿图2中的方向IV展示第一实施例的阀控制装置的示意性俯视图；
[0019]图5是展示相对于第一实施例的阀控制装置中的凸轮旋转角度的阀行程和传感器输出的解释图；
[0020]图6是展示相对于根据第二实施例的阀控制装置中的凸轮旋转角度的阀行程和传感器输出的解释图；
[0021]图7是展示相对于第三实施例的阀控制装置中的传感器输出的阀行程和阀行程速度的解释图；
[0022]图8是展示相对于现有技术的阀控制装置中的凸轮旋转角度的阀行程和传感器输出的解释图；
[0023]图9是展示相对于现有技术的阀控制装置中的凸轮旋转角度的阀行程和传感器输出的解释图；并且
[0024]图10是展示相对于现有技术的阀控制装置中的传感器输出的阀行程和阀行程速度的解释图。
【具体实施方式】
[0025]本发明的实施例将在下文中参照附图描述。在实施例中，与前述实施例中描述的主体对应的部件可以分配同一附图标记，并且可以省略对该部件的多余说明。当构造的仅一部分在实施例中被描述时，另一前述实施例可以被应用到构造的其它部分。即使没有明确地描述各部分能够结合，各部分也可以结合。即使没有明确地描述各实施例能够结合，各实施例可以部分地结合，只要结合不产生损害。
[0026](第一实施例)
[0027]根据第一实施例的排气再循环(EGR)控制阀将参照作为阀控制装置示例的图1至5描述。
[0028]用于车辆的内燃机具有EGR系统，该EGR系统将排气作为EGR气体从排气管再循环回到进气管。EGR系统具有EGR气体管道，该EGR气体管道将EGR气体从排气歧管或流路向进气歧管或流路回流。EGR气体流路被限定在EGR气体管道中，并且EGR气体从排气流路经过EGR气体流路流入进气流路。
[0029]EGR控制阀安装在EGR气体管道中，并且通过打开或关闭如图2所示的提升阀I控制流经EGR气体流路的EGR气体的流速。
[0030]EGR系统被用作打开和关闭提升阀I的EGR阀控制装置(用于内燃机的EGR控制装置)。提升阀I是EGR控制阀的主体，并且基于内燃机运行状况被控制。EGR阀控制装置具有旋转角度检测器，该旋转角度检测器检测板状凸轮3的旋转角度，该板状凸轮打开和关闭与提升阀I的阀轴相对应的阀杆2。提升阀I和阀杆2可以被称为阀单元。
[0031]如图1所示，旋转角度检测器具有用于内燃机的旋转角度传感器4和电子控制单元(ECU) 10。ECUlO基于旋转角度传感器4的传感器输出检测提升阀I的行程量、或板状凸轮3的旋转角度。能够在多个点处相对于板状凸轮3的旋转角度调节传感器输出特性。提升阀I的行程量可以表示阀行程或流速。板状凸轮3的旋转角度可以被称为凸轮旋转角度。
[0032]旋转角度传感器4具有集成电路6和微电脑7。集成电路6将来自霍尔器件5的信号输出转换为预设的传感器输出。微电脑7具有存储器(诸如EEPR0M)，该存储器存储以预设形式表示凸轮旋转角度和集成电路6的传感器输出之间的对应关系的数据图和获得传感器输出特性所必需的初始数据。旋转角度检测器的细节将稍后描述。
[0033]EGR控制阀具有阀驱动单元和阀体12。阀驱动单元使提升阀I的阀杆2沿轴向方向往复运动，该提升阀打开和关闭EGR气体流路。如图2所示，阀体12沿轴向方向通过轴承11可滑动地支撑阀杆2。
[0034]阀驱动单元具有致动器、转换器、外壳18、全开止动件19、和旋转角度传感器4。致动器具有产生驱动提升阀I的旋转动力的马达M，和通过小齿轮15、中间齿轮16、和输出齿轮17构成的减速机构。减速机构通过两级减缓马达M的马达轴13的旋转，并且向输出齿轮轴14传递旋转。转换器具有固定到输出齿轮轴14的板状凸轮3，并且将致动器旋转运动转换为阀杆2的直线运动。外壳18可以与容置致动器的致动器壳体相对应。全开止动件19在全开位置规制提升阀I。全开位置可以是板状凸轮3的可旋转范围中的全开侧极限位置。旋转角度传感器4检测板状凸轮3的旋转角度。
[0035]提升阀I具有与主体和阀杆2相对应的筒状凸缘。筒状凸缘坐靠在阀体12的阀座21上或与该阀座分离，以便关闭或打开与EGR气体流路相对应的流路22。阀杆2以与板状凸轮3的凸轮槽23的旋转位移连动的方式沿轴向方向往复运动。
[0036]如图2和3所示，当阀杆2的接合部件(如图3所示的球轴承24、枢转销25、和弹簧26)安置在板状凸轮3的凸轮槽23沿凸轮槽23纵向方向的第一端侧时，提升阀I安置在全闭位置。相反，当阀杆2的接合部件安置在凸轮槽23沿凸轮槽23纵向方向的第二端侧时，提升阀I安置在全开位置。
[0037]阀杆2沿轴向方向延伸，并且与提升阀I和包括板状凸轮3的转换器耦合。
[0038]阀杆2沿轴向方向的第一端部具有输入单元，致动器的动力从板状凸轮3向该输入单元传递。阀杆2沿轴向方向的第二端部具有输出单元，该输出单元向提升阀I输出致动器的动力。
[0039]如图2所示，阀杆2的输入单元具有相对彼此分离的两个相对部(即，第一分支和第二分支)。两个相对部通过狭缝27彼此相对，并且板状凸轮3的输出单元插入狭缝27。
[0040]阀杆2的输入单元的两个相对部中的每个具有第一装配孔和第二装配孔。两个枢转销25装备到各自的装配孔中，以便沿枢转销25轴向方向贯穿。
[0041]如图3所示，板状凸轮3具有圆形输入单元，该圆形输入单元沿圆周方向围绕输出齿轮轴14的周边。方形装配孔限定在板状凸轮3的输入单元中。从而，板状凸轮3固定在输出齿轮轴14上且不相对于输出齿轮轴14旋转。
[0042]板状凸轮3的输入单元布置在输出齿轮轴14的环形阶梯面和如图2所示的金属套环28的环形端面之间，并且在这种状态下固定在输出齿轮轴14的中间直径部上。如图2所示，板状凸轮3的输入单元以等于金属套环28的轴向长度的预设距离相对于输出齿轮17分离。
[0043]如图3所示，板状凸轮3具有扇形输出单元，该扇形输出单元部分地围绕输入单元的外周。输出单元的外直径大致等于输出齿轮17的最大外直径部。此外，输出部的凸轮槽(凸轮沟槽)23具有提升阀I的打开和关闭运行模式相对应的弯曲形状。凸轮槽23沿厚度方向贯穿板状凸轮3。打开和关闭运行模式可以与相对于板状凸轮3旋转角度的提升阀I提升量相对应。
[0044]板状凸轮3的输入单元具有装配孔(诸如方孔)用于恰当地固定到减速机构的输出齿轮轴14的周边，独立于输出齿轮17。此外，板状凸轮3的输出单元具有凸轮槽23用于与阀杆2的接合部件接合。
[0045]凸轮槽23是沿旋转方向从板状凸轮3的第一端侧到第二端侧以预设曲率半径延伸的引导沟槽。第一端侧可以是与提升阀I的阀全闭位置相对应的凸轮全闭侧。第二端侧可以是与提升阀I的阀全开位置相对应的凸轮全开侧。
[0046]在此，板状凸轮3的旋转角度和凸轮槽23的凸轮形状(轮廓)相对于驱动提升阀I从阀全闭位置到阀全开位置所需的阀杆2行程量确定。该行程量可以与阀行程或流速相对应。
[0047]如图3所示，板状凸轮3的输出单元具有内侧部31和外侧部32。内侧部31是形成在板状凸轮3的相对于凸轮槽23而言位于径向方向内侧上的圆形内侧突出件。外侧部32是形成在板状凸轮3的相对于凸轮槽23而言位于径向方向外侧上的圆形外侧突出件。
[0048]凸轮全闭止动件(规制壁)33布置在凸轮槽23的凸轮全闭侧上，以便将内侧部31和外侧部32彼此连接，从而规制两个球轴承24使其不向凸轮全闭侧进一步移动。
[0049]开口(缺口)34配置在凸轮槽23的凸轮全开侧上，并且沿与凸轮槽23纵向方向相对应的旋转方向朝向板状凸轮3的外侧开放。开口 34提供用于在接附时将阀子组件插入凸轮槽23的阀子组件端口。阀子组件包括提升阀1、阀杆2、阀体12、球轴承24、枢转销25、弹簧26等。[0050]被全开止动件19停止的全开止动件部一体地配置在板状凸轮3或连动部件(诸如输出齿轮轴14和输出齿轮17)上。连动部件被连接以便与板状凸轮3 —体地旋转。
[0051]如图2所示，筒状轴承保持件35与阀体12 —体地形成，并且保持轴承11的周边，该轴承沿轴向方向可滑动地枢转阀杆2。
[0052]如图4所示，外壳18具有容置并且保持马达M的马达壳体36，和容置减速机构、转换器和阀杆2的齿轮箱37。
[0053]外壳18具有开口，致动器在接附时通过该开口插入齿轮箱37。该开口通过传感器覆盖件38关闭。
[0054]如图2所示，筒状轴承保持件42布置成与外壳18底部(S卩，齿轮箱37底部)相邻。筒状轴承保持件42布置成沿周向方向围绕双列球轴承41的外周。筒状轴承保持件42具有向外侧开放的开口。该开口通过盖部43气密地关闭。
[0055]全开止动件19具有与工具接合的头部，和从头部向板状凸轮3或连动部件延伸的轴部。例如，全开止动件19可以由能够控制凸轮全开位置的调节螺钉制成。全开止动件19通过旋拧轴部固定，以便从外壳18的齿轮箱37的外壁部的端面突出。此外，全开止动件19不仅作为板状凸轮3的全开位置止动件，而且作为阀的全开位置止动件，例如，该全开位置止动件限定提升阀I的全开位置(完全提升量)和阀杆2的完全行程量。
[0056]致动器具有马达M、小齿轮15、中间齿轮16、输出齿轮17和复位弹簧44。马达M通过接受电力供应而产生旋转动力(转矩)。小齿轮15固定到马达M的马达轴13上。中间齿轮16通过与小齿轮15啮合而旋转。输出齿轮17通过与中间齿轮16啮合而旋转。复位弹簧44使提升阀I从阀打开位置返回全闭位置。
[0057]金属套环28布置到输出齿轮轴14的周边，用于以预设距离将板状凸轮3与输出齿轮17分离。此外，双列球轴承41的每个内座圈和筒状轴衬45压配合到输出齿轮轴14的周边。
[0058]输出齿轮17由合成树脂材料一体地成形。筒状磁体转子46—体地布置在输出齿轮17的内周上。此外，输出齿轮17具有径向外侧上而非磁体转子46的部分筒状的最大外直径部。最大外直径部具有多个突出齿(输出齿轮齿47 )，该多个突出齿在具有预设角度的扇形中与中间齿轮16啮合。
[0059]由永磁体制成的传感器磁体48固定在磁体转子46的内周上。此外，输出齿轮杆49镶嵌模制在磁体转子46上。输出齿轮杆49具有装配孔，该装配孔具有限制输出齿轮轴14以避免空转的横跨宽度平面。从而，输出齿轮17通过输出齿轮杆49沿轴向方向固定到输出齿轮轴14的末端周边，从而不旋转。
[0060]转换器是移动方向转换机构，其将致动器(S卩，减速机构的输出齿轮轴14)的旋转运动转换为提升阀I的阀杆2的直线运动。移动方向转换机构包括板状凸轮3、两个球轴承(凸轮从动件)24、两个枢转销25和弹簧26。板状凸轮3被连接以便能够在与输出齿轮轴14的中心轴线相对应的中心与输出齿轮17的输出齿轮杆49 一体地旋转。凸轮从动件由两个球轴承24制成，该球轴承被引导从而能够沿板状凸轮3的凸轮槽23的相应壁面移动。两个枢转销25与相应球轴承24的内座圈压配合，并且支撑相应球轴承24的外环以使其可旋转。弹簧26弹性接触两个枢转销25。
[0061]两个枢转销25可以与插入以便在凸轮槽23中可移动的枢转轴相对应，并且通过两个球轴承24从板状凸轮3接受致动器的动力。
[0062]弹簧26是偏压球轴承24以压在凸轮槽23的相应壁面上的弹性构件。
[0063]球轴承24、枢转销25、和弹簧26插入以便能够与板状凸轮3的输出单元一起在限定在两个相对部之间的狭缝27中移动。
[0064]旋转角度检测器将被详细描述。旋转角度检测器具有旋转角度传感器4和ECU10。旋转角度传感器4测量以能够一体地旋转的状态与输出齿轮轴14和输出齿轮17连接的磁体转子46的旋转角度，从而检测板状凸轮3的旋转角度作为凸轮旋转角度。ECUlO基于旋转角度传感器4的传感器输出检测阀行程(或流速)或凸轮旋转角度。
[0065]旋转角度传感器4被容置并且置于布置到传感器覆盖件38的传感器接附部上的定子芯部的相对部之间。旋转角度传感器4被安装成从传感器接附部向输出齿轮轴14突出。旋转角度传感器4主要由霍尔IC (集成电路)构成，并且向ECUlO输出电压信号(模拟信号)。电压信号与磁通密度相对应，该磁通密度与半导体霍尔元件的感应面互联。霍尔IC可以被替换为单体霍尔器件非接触型磁性感应元件(诸如磁阻元件)。
[0066]旋转角度传感器4具有霍尔IC(由霍尔器件5和集成电路6构成)和微电脑7。霍尔IC配置到传感器磁体48和转子磁轭上以便能够相对旋转。微电脑7控制霍尔IC的集成电路6。
[0067]霍尔IC是磁性传感器,其中可以与传感器兀件相对应的霍尔器件5和可以与信号处理器相对应的集成电路6作为一个IC芯片(半导体芯片)整合到电路中。
[0068]霍尔器件5是非接触型磁性检测器，其检测从传感器磁体48放出的磁感通量(磁力)，该传感器磁体固定在与板状凸轮3或板状凸轮3的输出齿轮轴14连接以便能够一体地旋转的输出齿轮17和磁体转子46的内周上。霍尔器件5由半导体薄膜制成，并且输出与磁通密度相对应的电压信号(模拟信号)，该磁通密度与半导体霍尔器件的感应面互联。
[0069]如图1所示，集成电路6具有线性电压输出电路51、保护电阻52 (PR)、输出端子53、异常检测电路54、电流截断开关55和电压切换电路56。集成电路6可以与信号处理器相对应。
[0070]线性电压输出电路51具有霍尔器件5、模-数转换电路61 (A/D转换电路)、数字信号处理器62 (DSP)、数-模转换电路63 (D/A转换电路)、和放大电路(转换电路)64。[0071 ] A/D转换电路61是将从霍尔器件5输出的模拟信号转换为数字信号的模_数转换器。
[0072]DSP62被专门化用于数字信号处理，并且执行通过存储器存储的各种程序，从而对于从霍尔器件5输出之后被转换为数字信号的信号进行处理(诸如修正处理和旋转角度计算处理)。
[0073]D/A转换电路63是将从DSP62输出的数字信号转换为模拟信号的数字_模拟转换器。
[0074]放大电路64具有运算放大器、控制电路、和晶体管。放大电路64将从D/A转换电路63输出的信号转变为与该信号相对应的电压。运算放大器是以预设的放大系数(增益)将从D/A转换电路63输出的信号放大的放大电路。
[0075]放大电路64设定成根据板状凸轮3的旋转角度线性增加线性电压输出电路51的输出电压。[0076]保护电阻52连接到放大电路64，并且保护集成电路不受瞬时大电流影响。
[0077]输出端子53能够电连接到E⑶10，并且向E⑶10输出集成电路6的输出电压。
[0078]异常检测电路54确定大电流是否流经保护电阻52。如果其确定大电流正流入保护电阻52,那么向电流截断开关55和电压切换电路56输出控制信号。
[0079]电流截断开关55设置在放大电路64和保护电阻52之间。电流截断开关55是常开开关。具体地，电流截断开关55在不工作时处于接通状态，并且在工作时处于断开状态。当集成电路6正常时，电流截断开关55设定为接通。
[0080]另一方面，在大电流流入保护电阻52时，电流截断开关55通过异常检测电路54的控制信号断开。这样，电流在放大电路64和保护电阻52的流动被停止。
[0081]电压切换电路56设置在保护电阻52和输出端子53之间。电压切换电路56的第一端电连接到电源线，并且电压切换电路56的第二端电连接到接地(GND)线。电压切换电路56具有高电势开关和低电势开关。当高电势开关接通时并且当低电势开关断开时，输出端子的输出电压被控制以变得高于电源线和接地线之间的中间电压。相反，当高电势开关设定为断开并且当低电势开关设定为接通时，电压切换电路56控制输出端子的输出电压变得低于电源线和接地线之间的中间电压。
[0082]在大电流流入保护电阻52的异常状态下，电压切换电路56通过异常检测电路54的控制信号启动，并且向高(HI)或低(LO)控制输出端子的输出电压。
[0083]微电脑7具有CPU (中央处理单元)和存储器(ROM、RAM、和EEPROM)。CPU通过程序进行各种计算、处理、和控制。用于CPU的程度事先存储在ROM中。在CPU的计算中获得的资料被暂时地记录在RAM中。当点火开关断开时,暂时地记录的资料被删除。
[0084]在出厂时，用于CPU的资料(初始数据)事先存储在EEPROM中。具体地，以预设格式表示凸轮旋转角度和阀行程(或流速)之间的对应关系的如图5上部所示的数据图事先存储在EEPROM中。此外，以预设格式表示凸轮旋转角度和集成电路6的传感器输出之间的对应关系的如图5下部所示的数据图事先存储在EEPROM中。此外，规定集成电路6的用途的资料事先存储在EEPROM中。EEPROM可以与存储部件相对应。
[0085]作为致动器的驱动源的马达M通过由E⑶10电控制的马达驱动电路电连接到安装在车辆中的电池(未示出)。
[0086]E⑶10具有公知的微电脑包括中央处理单元(CPU)、存储控制程序、控制逻辑或各种控制数据(诸如映射图)的存储器(ROM和RAM)、输入电路、输出电路、动力电路和计时器。
[0087]ECUlO可以与基于从旋转角度传感器4输出的传感器输出检测提升阀I行程量作为阀行程的行程量检测器相对应，或与基于从旋转角度传感器4输出的传感器输出检测流路22中的气体流速的流速检测器相对应。此外，ECUlO可以与基于从旋转角度传感器4输出的传感器输出检测板状凸轮的旋转角度作为凸轮旋转角度的凸轮角度检测器相对应。
[0088]当点火开关接通(IG-ON)时，E⑶10基于存储在微电脑的存储器中的控制程序和从旋转角度传感器4输出的传感器输出计算提升阀I的行程量(阀开度)。此外，ECUlO基于行程量计算作为动力源的马达M的控制量，并且向致动器输出计算结果。
[0089]具体地，供应到EGR控制阀的马达M的电力通过以下方式接受反馈控制，即从旋转角度传感器4输出的传感器输出与目标开度(目标提升量、目标行程量)一致。目标开度与按照发动机运行状况(诸如转速、加速踏板开度或发动机负载)设定的控制设定点(目标EGR速率、目标EGR开度)相对应。
[0090]旋转角度传感器4、气流计、曲柄角度传感器、加速踏板开度传感器、节气门开度传感器、进气温度传感器、循环水温度传感器、和排气传感器(诸如空燃比传感器或氧浓度传感器)输出传感器信号。输出传感器信号通过A/D转换电路进行A/D转换，并且输入ECUlO的微电脑。
[0091]旋转角度传感器4、气流计、曲柄角度传感器、加速踏板开度传感器、节气门开度传感器、进气温度传感器、循环水温度传感器、和排气传感器可以构成检测发动机的运行状态(运行状况)的运行状态检测器。
[0092]曲柄角度传感器由用于将发动机的曲柄轴的旋转角度转换为电信号的感应线圈组成，并且每30° CA向E⑶10输出NE脉冲信号，其中CA表示曲柄角度。
[0093]ECUlO用作通过测量从曲柄角度传感器输出的NE脉冲信号的时间间隔检测发动机转速(发动机速度:NE)的转速检测器。
[0094]加速踏板开度传感器可以是发动机负载检测器，该发动机负载检测器检测加速踏板的压下量作为加速踏板开度。发动机负载检测器可以由节气门开度传感器而非加速踏板开度传感器制成。
[0095]当点火开关接通(IG-ON)时，E⑶10计算设定为与发动机运行状况相对应的控制设定点(目标开度)。
[0096]当发动机负载低时，并且当发动机转速处于较低范围中时，S卩，在怠速运行时，EGR气体的导入停止(EGR截断)，以便稳定发动机燃烧。在这种情况下，使用马达M的动力进行提升阀I的全闭操作。
[0097]当驾驶员压下加速踏板时，发动机处于预设运行范围中(例如，负载为从低到中等并且转速为从低到中等)，ECU10计算设定为与运行范围(诸如发动机负载和发动机转速)相对应的控制设定点(目标开度)。
[0098]这时，ECUlO控制提升阀I以预设或更大的阀开度(阀行程)打开。目标开度可以设定到，例如，阀全开位置。
[0099]当驾驶员压下加速踏板时，发动机处于预设运行范围中(例如，负载为高并且转速为高)，ECUlO计算设定为与运行范围(诸如发动机负载和发动机转速)相对应的控制设定点(目标开度)。
[0100]这时，E⑶10将控制设定点(目标开度)设定到阀全闭位置，并且EGR气体的引入停止(EGR截断)。这样，当驾驶员压下加速踏板时，发动机输出被限制以避免下降，以便最大程度增加发动机输出，因为EGR气体不被引入发动机的燃烧室。同样在这种情况下，与怠速运行时类似，使用马达M的动力进行提升阀I的全闭操作。
[0101]控制传感器输出的方法将被详细描述。在图1中，相对于旋转角度传感器4的基准电压被设定到5V。
[0102]首先，盖部43被移除，并且作为板状凸轮3的旋转轴的输出齿轮轴14沿阀打开方向旋转。这样，附到板状凸轮3或联动部件(输出齿轮轴14、输出齿轮17)的全开止动件部接接触到全开止动件19。因此，使得板状凸轮3的旋转角度(位置)与阀全开位置相对应。
[0103]这时，如图5所示，从旋转角度传感器4的集成电路6输出的传感器输出(电压)升高到与阀全开位置相对应的电压值。例如，传感器输出在数据图的特性线中变为最大，该特性线是相对于凸轮旋转角度的传感器输出特性线。[0104]随后，这时的传感器输出(电压)被读取到EEPROM作为阀全开位置P2。即，阀全开位置P2被写在数据图的特性线上。
[0105]随后，作为板状凸轮3的旋转轴的输出齿轮轴14沿阀关闭方向旋转，从而使提升阀I坐靠在阀座21上。这样，使得板状凸轮3的旋转角度(位置)与阀全闭位置相对应。
[0106]这时,如图5所不,从旋转角度传感器4的集成电路6输出的传感器输出(电压)降低到与阀全闭位置相对应的电压值。随后，这是的传感器输出(电压)被读取到EEPROM中作为阀全闭位置P1。即，阀全闭位置Pl被写在数据图特性线上。
[0107]随后，作为板状凸轮3的旋转轴的输出齿轮轴14沿阀关闭方向进一步旋转。这样，阀杆2的接合部件(球轴承24、枢转销25、和弹簧26)接触到凸轮槽23的凸轮全闭止动件33。因此，使得板状凸轮3的旋转角度(位置)与凸轮全闭位置相对应。
[0108]这时，如图5所示，从旋转角度传感器4的集成电路6输出的传感器输出(电压)降低到与凸轮全闭位置相对应的电压值。例如，传感器输出在数据图的特性线中变为最小。
[0109]随后，这时的传感器输出(电压)被读取到EEPROM中作为凸轮全闭位置PO。即，凸轮全闭位置PO被写在数据图的特性线上。
[0110]图5中的点PO表不在凸轮全闭位置的传感器输出写入点。图5中的点Pl表不在阀全闭位置的传感器输出写入点。图5中的点P2表示在阀全开位置的传感器输出写入点。
[0111]被读取到EEPROM中的点PO是在凸轮全闭位置的传感器输出写入点。被读取到EEPROM中的点Pl是在阀全闭位置的传感器输出写入点。被读取到EEPROM中的点P2是在阀全开位置的传感器输出写入点。
[0112]与点PO和点Pl之间的其它点相对应的传感器输出通过点PO和点Pl之间的线性内插法计算。与点Pl和点P2之间的其它点相对应的传感器输出通过点Pl和点P2之间的线性内插法计算。
[0113]通过进行这种输出调节，可以建立以预设格式表示凸轮旋转角度和集成电路6的传感器输出之间的对应关系的数据图。即，能够限定传感器输出(电压)相对于凸轮旋转角度的特性。
[0114]EEPROM更新并且存储相对于凸轮旋转角度的传感器输出(电压)特性。在这种情况下，事先存储在EEPROM中的传感器输出特性的初始数据能够容易地重写。
[0115]这样，能够进行旋转角度传感器4的传感器输出调节。
[0116]根据第一实施例，在EGR阀控制装置中，旋转角度传感器4用于在多个(诸如三个)点处相对于板状凸轮3的旋转角度调节传感器输出特性，而在如图8所示的传统技术中，传感器输出在两个点处相对于凸轮旋转角度被调节。因此，如图5所示，传感器输出通过以下方式调节，即与凸轮全闭止动件33相对应的凸轮全闭位置具有与阀全闭位置相对应的预设调节量。
[0117]在出厂时的传感器输出调节中，凸轮全闭位置的传感器输出写入点PO、阀全闭位置的传感器输出写入点P1、和阀全开位置的传感器输出写入点P2被写在旋转角度传感器4的微电脑?的EEPROM中。这样，通过图5中的尺寸SO表示的凸轮全闭位置与阀全闭位置的位置关系能够被精确地检测到。换言之，集成电路6的传感器输出的差值能够被精确地检测到。[0118]因此，当使用马达M的动力进行提升阀I的全闭操作时，即，在提升阀I的的全闭控制时，由于尺寸S0，因此阀杆2的接合部件(球轴承24、枢转销25等)被限制以避免碰撞凸轮全闭止动件33。因此，能够改进板状凸轮3和致动器的耐久性。此外，能够改进板状凸轮3和致动器的质量可靠性。
[0119](第二实施例)
[0120]根据第二实施例的阀控制装置将参照图6描述。在此，与第一实施例相同的附图标记表示相同的构成或功能，并且其说明被省略。
[0121]第二实施例中的比较例将参照图9描述。如上所述，凸轮全闭位置和阀全闭位置之间的位置关系在传统技术中是未知的。由此原因，如图9所示，当提升阀通过马达的驱动力而全闭时，在提升阀到达阀全闭位置之前，提升阀的运行速度可以向阀全闭位置逐渐减缓。
[0122]具体地，位置Q2被设定以限定图9中的尺寸R1，该尺寸Rl大于图8中的尺寸R0，因此提升阀被延迟以到达与阀全闭位置Jl相对应的位置Q1。
[0123]然而，在这种情况下，不能获得快速响应，因为运行速度被减缓。即，制动将在与凸轮全闭止动件距离足够远的位置Q3过早地作用在运行上。如果提升阀延迟到达阀全闭位置并且延迟坐靠在阀座上，那么EGR气体可以向进气流路泄漏。在这种情况下，经过空气清洁器的新鲜空气被混合到EGR气体中，因此可以产生发动机失速。
[0124]在此，图9中的点Jl表示阀全闭位置的传感器输出写入点，并且图9中的点J2表示阀全开位置的传感器输出写入点。
[0125]随后，如图6所示，第二实施例的旋转角度检测器具有决定单元(集成电路6、微电脑7、ECU10)，该决定单元在提升阀I被控制而全闭时(在全闭操作时)确定制动位置Pa，此时板状凸轮3的运行速度开始向控制设定点(目标位置:Pb)逐渐减缓。
[0126]换言之，决定单元以同一运行速度进行全闭操作，直到能够通过获取旋转角度传感器4的传感器输出而获得的板状凸轮3旋转角度经过阀全闭位置P1。随后，当旋转角度传感器4的传感器输出经过制动位置Pa时，进行向目标位置Pb逐渐减速的减速控制，从而指示准确位置W2不要接触凸轮全闭止动件33。
[0127]在此，图6中的点PO表示在凸轮全闭位置的传感器输出写入点，并且点PO和目标位置Pb之间的尺寸SI小于图9中的尺寸Rl。即，相对于阀全闭位置Pl的凸轮全闭位置PO能够在Wl区域周围精确地得知。
[0128]图6中的点Pl表示在阀全闭位置的传感器输出写入点。图6中的点P2表示在阀全开位置的传感器输出写入点。
[0129]此外，在微电脑7的存储器(EEPROM)中，与第一实施例类似的是，以下初始数据被事先存储，即，以预设格式表示凸轮旋转角度和阀行程(或流速)之间的对应关系的如图6上部所示的数据图表，和以预设格式表示凸轮旋转角度和集成电路6传感器输出之间的对应关系的如图6下部所示的数据图。
[0130]根据第二实施例，能够获得与第一实施例大致相同的优点。
[0131]此外，能够检测相对于阀全闭位置的准确的凸轮全闭位置的位置关系。在此，位置关系与集成电路6的传感器输出中的差值相对应。因此，当提升阀I被控制而全闭时，能够实现快速控制响应，并且气体泄漏减少。换言之，在提升阀I的全闭操作时，凸轮全闭止动件33的位置被正确地获知，因此使得制动位置Pa能够接近凸轮全闭止动件33。即，与如图9所示的现有技术相比,制动时刻能够延迟。这样,在EGR截断时,提升阀I能够快速全闭，因此EGR气体被限制以避免混合到经过空气清洁器的新鲜进气中。从而，发动机失速能够被防止。
[0132](第三实施例)
[0133]根据第三实施例的阀控制装置将参照图7描述。在此，与第一和第二实施例相同的附图标记表示相同的构成或功能，并且其说明被省略。
[0134]第三实施例中的比较例将参照图10描述。图10中的数据图表的特性线具有斜率A，并且提升阀的行程速度具有恒定值。在此，行程速度基于一定时间段中的传感器输出变
化量计算。
[0135]图10中的点Jl表示在阀全闭位置的传感器输出写入点。图10中的点J2表示在阀全开位置的传感器输出写入点。
[0136]在比较例中，相对于阀全闭位置的凸轮全闭位置是未知的。
[0137]根据第三实施例，旋转角度检测器具有决定单元(集成电路6、微电脑7、ECU10)，如图7所示，该决定单元将集成电路6的输出特性调节成具有多个点中彼此相邻的两个点之间的预设斜率A、B、C或D。
[0138]图7中的点PO表不在凸轮全闭位置的传感器输出写入点。图7的点Pl表不在每个传感器输出特性X、Y中的阀全闭位置的传感器输出写入点，该传感器输出写入点与第一拐点相对应。图7中的点P4表示在每个传感器输出特性X、Y中的中间位置的传感器输出写入点，该传感器输出写入点与第二拐点相对应。图7中的点P3表示在每个传感器输出特性X、Y中的中间位置的传感器输出写入点，该传感器输出写入点与第三拐点相对应。图7中的点P2表示在阀全开位置的传感器输出写入点。
[0139]集成电路6传感器输出在多个点P1、P4、P3处相对于提升阀I的行程量(阀行程或流速)调节。
[0140]在图7上部中，作为数据图表的特性线的传感器输出特性X具有两个相邻点P0、P1之间的斜率A。传感器输出特性X具有两个相邻点P1、P4之间的斜率B、两个相邻点P4、P3之间的斜率C、和两个相邻点P3、P2之间的斜率D。
[0141]在图7下部中,数据图表表不相对于具有相应斜率A、B、C、D的传感器输出的阀行程速度。数据图表是表示相对于传感器输出电压的阀行程速度变化的特征线。
[0142]在图7上部中，作为数据图表的特性线的传感器输出特性Y具有两个相邻点P0、P1之间的斜率A’。传感器输出特性Y具有两个相邻点P1、P4之间的斜率B’、两个相邻点P4、P3之间的斜率C’、和两个相邻点P3、P2之间的斜率D’。
[0143]在图7下部中，数据图表表示相对于具有相应斜率A’、B’、C’、D’的传感器输出的阀行程速度。数据图表是表示相对于传感器输出电压的阀行程速度变化的特征线。
[0144]此外，与图7所示的数据图表有关的初始数据通过微电脑7的存储器(EEPROM)事先存储。
[0145]根据第三实施例，能够获得与第一和第二实施例大致相同的优点。
[0146]此外，集成电路6的输出特性被调节以具有多个点中彼此相邻的两个点之间的预设斜率A-D、A’-D’。因此，接近阀全闭位置的传感器输出和阀行程(或流速)之间的对应关系能够以多种方式调节。这样，提升阀I的行程速度(或板状凸轮3的运行速度)能够根据板状凸轮3的旋转角度调节。
[0147]S卩，提升阀I的行程速度(或板状凸轮3的运行速度)能够在每个拐点P1、P4、P3处改变。因此，能够在以下第一种情况和第二种情况之间调节，在第一种情况中需要提升阀I类似传感器输出特性X地快速全闭，在第二种情况中需要提升阀I类似传感器输出特性Y地缓慢全闭。
[0148]当提升阀I迅速全闭时，发动机失速能够被防止。当提升阀I缓慢全闭时，对于凸轮全闭止动件33的冲击能够被降低。
[0149](改型)
[0150]本发明可以应用到控制内燃机排气控制阀的阀控制装置、或控制内燃机进气控制阀的阀控制装置，而非控制EGR控制阀的EGR阀控制装置。
[0151]排气控制阀可以是废气门阀、滚动切换阀、排气流控制阀、排气压力控制阀、排气切换阀、或排气节流阀。
[0152]进气控制阀可以是进气节流阀、滚流控制阀、或旋流控制阀。
[0153]EGR控制阀不限于具有提升阀I。通过将连接机构置于阀体和阀轴之间，提升阀I可以被替换为旋转型阀(诸如蝶形阀、瓣式阀、板式阀、或旋转阀)。双提升阀可以替代提升阀使用。
[0154]阀轴可以由沿轴向方向延伸的操作杆而非阀杆2制成。
[0155]内燃机可以是多缸汽油发动机或单缸发动机而非多缸柴油发动机。
[0156]驱动板状凸轮3的旋转轴(输出齿轮轴14)的致动器不限于具有马达M和减速机构的电致动器，该马达响应于电力供应产生转矩，该减速机构(动力传递装置)减缓马达M的旋转。致动器可以是负压操作型致动器或线性电磁阀(电磁致动器)，该负压操作型致动器通过从电动真空泵经过负压控制阀供应的负压驱动，该线性电磁阀具有包括线圈的电磁体。
[0157]在负压操作型致动器或电磁致动器的情况下，期望的是提供转换器(诸如到凸轮旋转轴的连接机构)。该转换器将致动器输出单元的直线运动改变为凸轮的旋转运动。
[0158]此外，输出模拟信号的传感器元件可以是检测从固定到凸轮或凸轮的旋转轴上的磁体发出的磁感通量(磁力)的非接触型磁性检测器(诸如霍尔器件或磁阻(MR)元件)。
[0159]此外，将阀全开位置、阀全闭位置和凸轮全闭位置写到信号处理器的存储部件中可以通过传感器(车辆)外侧的外部计算机而非信号处理器执行。
[0160]全开止动件19被布置成限定阀全开位置，该阀全开位置是以上实施例中的提升阀I的可移动区域中的阀全开侧的极限位置。替代地，全闭止动件可以被布置成限定阀全闭位置，该阀全闭位置是提升阀I的可移动区域中的阀全闭侧的极限位置。可以提供全开止动件19和全闭止动件中的一个或两个。
[0161]总结本发明，阀控制装置包括打开和关闭流路的阀单元、具有形状设置成与阀单元的运行模式相对应的槽的凸轮、驱动凸轮的旋转轴的致动器、规定凸轮全闭位置(即凸轮的可旋转范围中的凸轮全闭侧极限位置)的凸轮全闭止动件、和检测凸轮的旋转角度的旋转角度检测器。旋转角度检测器具有传感器，并且传感器输出特性能够在多个点处相对于凸轮的旋转角度调节。传感器具有输出与凸轮的旋转角度相对应的信号的传感器元件和将从传感器元件输出的信号转变为预设的传感器输出的信号处理器。[0162]信号处理器具有存储部件，该存储部件存储以预设形式表示凸轮的旋转角度和信号处理器的传感器输出之间的对应关系的数据图。在阀单元全开时，信号处理器的传感器输出被写在存储部件的数据图中作为阀全开位置。在阀单元全闭时，信号处理器的传感器输出被写在存储部件的数据图中作为阀全闭位置。在凸轮被操作而全闭从而接触凸轮全闭止动件时，信号处理器的传感器输出被写在存储部件的数据图中作为凸轮全闭位置。
[0163]因此，由于阀全开位置、阀全闭位置、和凸轮全闭位置被写在传感器的信号处理器的存储部件中，因此可以检测准确凸轮全闭位置相对于阀全闭位置的空间关系。空间关系可以与信号处理器的传感器输出中的差值相对应。从而，由于当阀单元全闭时，对凸轮全闭止动件的碰撞能够被防止，因此能够改进凸轮或致动器的耐久性。此外，能够改进凸轮、致动器等的质量可靠性。
[0164]此外，阀控制装置还可以包括规定阀全闭位置的阀全闭止动件，该阀全闭位置是阀单元的可移动区域的阀全闭侧极限位置。此外，阀控制装置还可以包括规定阀全开位置的阀全开止动件，该阀全开位置是阀单元的可移动区域的阀全开侧极限位置。
[0165]旋转角度检测器可以包括基于信号处理器的传感器输出检测阀单元的行程量或凸轮的旋转角度的检测元件(ECU)。ECU控制致动器(S卩，马达)，以使得阀单元的行程量或凸轮的旋转角度的检测值与控制设定(目标)点一致。即，检测元件可以是这样的控制单元，该控制单元读取信号处理器的传感器输出以便检测阀单元的开度(行程或流速)，并且确定致动器(诸如马达)的受控变量，从而使得阀单元的开度可以达到目标开度。
[0166]例如，在阀单元全闭时，制动位置被确定，此时阀单元的行程速度或凸轮的运行速度开始向目标位置逐渐减缓。因此，能够检测相对于阀全闭位置的准确凸轮全闭位置空间关系作为用于信号处理器的传感器输出中的差值。通过这种方式，在阀单元全闭时，能够使得控制响应速度变快并且能够维持预设流速。
[0167]例如，信号处理器的输出特性能够被调节以具有多个点中彼此相邻的两个点之间的预设斜率。因此，阀全闭位置附近的传感器输出和阀单元的行程(或流速)之间的对应关系能够以多种方式调节。这样，阀单元的行程速度能够根据凸轮旋转角度调节。
[0168]从传感器兀件输出的信号和信号处理器的传感器输出可以是模拟信号。
[0169]此外，传感器可以是旋转角度传感器，该旋转角度传感器产生与凸轮的旋转角度相对应的输出。旋转角度传感器可以具有非接触型磁性感应元件，该非接触型磁性感应元件检测从固定在凸轮、凸轮旋转轴、或以一体可旋转状态与凸轮连接的连动部件上的磁体放出的磁感通量。
[0170]应当理解的是，这种变化和改型在如所附的权利要求限定的本发明的范围内。
【权利要求】
1.一种阀控制装置，其包括:阀单元(1、2)，其打开和关闭流路(22)；具有槽(23)的凸轮(3)，所述槽的形状设定为与阀单元(1、2)的运行模式对应；致动器(M)，其驱动凸轮(3)的旋转轴(14)；凸轮全闭止动件(33)，其限定作为凸轮(3)可旋转范围极限位置的凸轮全闭位置(PO)；传感器元件(5)，其输出与凸轮(3)的旋转角度对应的信号；信号处理器(6),其将来自传感器兀件(5)的信号输出转变为传感器输出；和存储部件(7)，其存储以预设形式表示凸轮(3)的旋转角度和信号处理器(6)的传感器输出之间的对应关系的数据图表，传感器输出特性在多个点处相对于凸轮(3)的旋转角度可调，其中在阀单元(1，2)全开的情况下，所述存储部件(7)将信号处理器(6)的传感器输出存储为阀全开位置(P2),在阀单元(1，2)全闭的情况下，所述存储部件(7)将信号处理器(6)的传感器输出存储为阀全闭位置(P1)，并且在凸轮(3)全闭的情况下，所述存储部件(7)将信号处理器(6)的传感器输出存储为凸轮全闭位置(PO)。
2.根据权利要求1所述的阀控制装置，其还包括:检测元件(10)，其基于信号处理器(6)的传感器输出检测阀单元(1、2)的行程量或凸轮(3)的旋转角度。
3.根据权利要求1或2所述的阀控制装置，其还包括:决定单元(4)，其在阀单元被操作而全闭的情况下确定制动位置，在此阀单元(1、2)的行程速度或凸轮(3)的运行速度向目标位置逐渐减缓。
4.根据权利要求1或2所述的阀控制装置，其还包括:决定单元(4)，其将信号处理器(6)的传感器输出调节成具有多个点中彼此相邻的两个点之间的预设斜率。
5.根据权利要求1或2所述的阀控制装置，其中所述阀单元具有沿轴向方向往复运动的轴杆(2)。
6.根据权利要求5所述的阀控制装置，其还包括:转换器(24、25、26)，其将凸轮(3)的旋转轴(14)的旋转运动转换为轴杆(2)的直线运动。
7.根据权利要求6所述的阀控制装置，其中所述转换器具有可移动地插入槽(23)中的从动件(24)，和枢转轴(25)，所述枢转轴响应于从凸轮(3)经过从动件(24)传递的致动器动力驱动轴杆(2)。
【文档编号】F02M25/07GK103511130SQ201310235021
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】佐佐木一司, 岛田广树, 佐野亮 申请人:株式会社电装