CN100432396C - 可减少噪声的阀控制装置 - Google Patents

Abstract

一种阀控制装置(1)，在进行沉积物消除时，其根据发动机的转速修正阀(3)开度变化率。所述阀控制装置(1)在进行沉积物的消除时根据发动机转速修正最大正开度和最大负开度之间的倾斜。这样，当发动机转速低且伴随着沉积物消除操作产生的噪声变得更能听见时，阀(3)的开度变化率被减少。结果，伴随着沉积物消除操作所产生的噪声减少了，且乘客的烦恼也减少了。

Description

可减少噪声的阀控制装置

技术领域

本发明涉及一种阀控制装置，所述阀例如为节流阀或废气再循环阀(EGR阀)，其安装在用于进行发动机空气供给或废气排放的流道中。

背景技术

阀的控制装置进行阀中沉积物的消除工作，以防止由于粘着到流道壁上的沉积物如油雾或油烟而使阀失灵，其中，所述阀例如为节流阀或废气再循环阀(EGR阀)，其安装在用于进行发动机空气供给或废气排放的流道中。

可通过在阀操作对发动机工作状态的影响很小时驱动阀穿过一个阀全闭位置而进行阀中沉积物的消除，例如在发动机停止时。所述阀不仅从全闭位置在阀打开方向上驱动，而且从全闭位置在与阀打开方向相反的闭关闭方向上驱动。这样，流道壁上的沉积物就被刮掉或消除掉(例如，见JP-A-2001-173464或者JP-A-2003-314377所述)。

如果阀被驱动到接近全闭位置时，阀和流道壁将彼此磨擦，或者，用于驱动阀的电机上会施加过大的扭矩。结果，会产生噪声。在适于进行沉积物消除的时段中，发动机的转速和扭矩都很低且噪声也很低。因此，伴随着沉积物消除而产生的噪声会到达汽车乘坐者，增加了汽车乘坐者的烦恼。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种阀控制装置，所述阀安装在用于进行发动机的空气供给或废气排放的流道中，所述控制装置减少了由于沉积物的消除所产生的噪声而带来的烦恼。

根据本发明的一个方面，提供一种阀控制装置(1)，其具有阀、致动器、和控制器。所述阀位于流道中且用于调节流体流率，所述流道用于引导供给到发动机中或者从发动机中排出的流体；所述致动器用于驱动所述阀；所述控制器通过控制致动器的操作来驱动和控制阀，在发动机满足预定工作状况时，控制器驱动阀穿过阀全闭位置，以消除粘结到流道壁上的沉积物，在进行沉积物消除时，控制器基于驱动特征量驱动阀，该驱动特征量根据代表发动机状态的发动机状态量而变化。

这样，驱动特征量如阀的驱动速度或驱动范围根据发动机状态量如影响发动机声音的发动机转速来改变。在发动机转速低且发动机声音低时，阀的驱动速度减少，以减少进行沉积物消除时所伴随的噪声。当发动机声音高时阀的驱动速度增加以缩短沉积物消除时间，且与沉积物消除相伴随的噪声很少可以听见。结果，就减少了由于沉积物消除伴随的噪声所带来的烦恼。

附图说明

根据下面的详细说明、所附权利要求、以及附图(它们都构成本申请的一部分)，本发明各实施例的特点和优点以及相关部件的操作方法和功能将很明显。在附图中：

图1A为根据本发明第一实施例的阀控制装置的侧视图；

图1B为根据第一实施例的阀控制装置的正视图；

图2为根据第一实施例的开度变化率和噪声之间的关系图；

图3为根据第一实施例的发动机转速、发动机扭矩、开度变化率修正方式之间的关系图；

图4为根据第一实施例的控制模式、发动机转速、清洁开度图、以及实际开度之间的时间图；

图5为根据本发明第二实施例的控制模式、发动机转速、清洁开度图、以及实际开度之间的时间图；

图6为根据本发明第三实施例的控制模式、发动机转速、清洁开度图、以及实际开度之间的时间图；

图7为根据本发明第四实施例的控制模式、发动机转速、清洁开度图、以及实际开度之间的时间图；

图8A为根据本发明第五实施例的废气再循环速度、发动机转速、发动机扭矩之间的相互关系图；

图8B为根据第五实施例的在高发动机扭矩期间清洁开度图和实际开度的时间图；以及

图8C为根据第五实施例的在低发动机扭矩期间清洁开度图和实际开度的时间图。

具体实施方式

参考图1A和图1B，示出了根据本发明第一实施例的阀控制装置1，该阀控制装置1驱动并控制阀3，如位于流道2中的节流阀、废气再循环阀(EGR阀)、或者废气限流阀。通过所述阀，流体从发动机通道中进入和或排放。

该阀装置1安装到流道2中，所述流道进行发动机的空气进给和废气排出。阀控制装置1具有阀3、电机4以及电子控制单元(ECU)5。阀3调节进气或排气的流率。电机4是驱动阀3的致动器。ECU5用作控制器，通过控制电机4的操作而驱动和控制阀3。

例如，阀3为碟阀，其具有与电机4的旋转轴(未示出)相连的轴部8，和大体圆形的板部9。板部9的对称轴与轴部8同心。阀3被驱动和控制，以到达与发动机的操作状态对应的驱动位置(在此后称作开度)。如果发动机满足某种工作状况，就停止对阀3的这种驱动位置的控制，且阀3被基于驱动位置的具体移动图来控制，以消除附着在限定流道2的壁中的沉积物11。

沉积物11的消除操作可以通过将阀3驱动穿过阀3的全闭位置(阀3开度为0的状态)来进行。阀3不仅从全闭位置在阀打开方向上(开度增加的方向)驱动而且从全闭位置在与阀打开方向相反的阀关闭方向上(开度减少的方向)驱动。这样，通过从正开度到负开度以及从负开度到正开度驱动阀3，来刮掉和消除掉沉积物11。

ECU 5是一种计算机，其包括具有控制功能或计算功能的CPU、存储器如ROM或RAM等，ECU5具有正常模式和清洁模式，它们可作为控制模式用于控制阀3的驱动位置。ECU5根据发动机的工作状况在两个控制模式间切换。

正常模式可驱动和控制阀3到与例如正常运行期间发动机的工作状态相对应的一个开度。

清洁模式可驱动和控制阀3以跟随该开度的具体移动图(清洁开度图)，以消除沉积物11。

在发动机满足预定的工作状况时执行清洁模式。预定的工作状况指的是这样一种状况，即，其中阀3的开度变化对发动机的工作状态影响变得很小的情况。例如在发动机停止时、发动机起动时、或燃油切断以减少速度(在减速燃油切断期间)时设定工作状况。

清洁开度图由阀3被驱动往复穿过全闭位置的次数、阀3的驱动范围(开度幅度)、开度的增加(减少)速度等来决定。次数、幅度、速度等基于与沉积物11的量和质相关的历史状况、发动机冷却水温等来决定。决定清洁开度图的因素如次数、幅度、速度等以下被称为驱动特征量。

第一实施例的阀控制装置1监控代表发动状态的发动机状态量，并且即使在控制模式被切换到清洁模式后，根据发动机的状态量通过改变驱动特征量来改变清洁开度图。在此实施例中，在各种驱动特征量之外，在消除沉积物11时阀3的驱动速度(开度增加速度或开度减少速度)根据发动机转速而修正，该转速是发动机工作状态量之一。开度增加速度或开度减少速度在此后被称为开度变化率。

随着开度变化率r如图2所示增加，伴随着沉积物11的消除而产生的噪声增加。在发动机转速(RPM)和发动机扭矩都很低且发动机声音也很低(例如，当发动机停止时)的如图3所示的区域“A”中，开度变化率r被修正为更小的值。这样，就可以减少由于伴随着沉积物11的消除而产生的噪声所带来的烦恼。

在图3所示区域“A”以外的其他区域中，或者在发动机转速RPM和发动机扭矩都很高且发动机声音也很高(例如，在减速燃油切断期间)的区域中，伴随着沉积物11的消除而产生的噪声减少到不能被乘客听见。因此，汽车乘客由于沉积物11的消除而伴随的噪声而感到烦恼的可能性就非常小。就很小有必要将开度变化率r修正为很小值。在这种情况下，开度变化率r可以被修正到较大值以缩短消除时段。

在第一实施例中，控制模式从正常模式切换到清洁模式，并且当发动机的停止在图4所示的时间ts处开始时，开始基于清洁开度图Dc的控制。在图4中，D代表阀3的开度，Da为阀3的实际开度。初始清洁开度图被改变，从而根据图4中所示的发动机转速RPM的减少，在最大正开度和最大负开度之间的倾斜变得更缓和。这样，开度变化率r根据发动机转速RPM被修正并逐渐减少。

当发动要满足预定工作状况时，第一实施例的阀控制装置1驱动阀3穿过全闭位置。这样，粘结到限定流道2的壁上的沉积物11就可以被消除。在进行沉积物11的消除时，阀控制装置1根据发动机转速修正阀3的开度变化率。

适合消除沉积物11的时段在，例如发动机转速低且发动机声音低的发动机停止期间。在此时段，伴随着沉积物11的消除而产生的噪声相对地会被乘客听见。因此，在沉积物11消除期间阀3的开度变化率根据发动机转速而修正。这样，在发动机转速低且伴随沉积物11的消除而产生的噪声变得不愉快时，阀3的开度变化率被减少以减少由于沉积物11的消除而产生的噪声的烦恼。

在仅考虑减少由于噪声而带来的烦恼的情况下，从发动机停止的开始，可以将开度变化率设得相对低。但是，消除沉积物11所需的时间会随着开度变化率的减少而延长。如果开度变化率低，在发动机开始停止后，电机4等必须工作或者ECU5必须加能一段时间。在这种情况下，就会浪费电池(未示出)且汽车乘客会感到不舒服。因此，优选为根据发动机状态量例如发动机转速来改变开度变化率。

参考图5，示出了根据本发明第二实施例的阀控制装置1的控制模式。如图5所示，清洁模式和清洁开度图被分成两段，清洁模式被分成第一段和第二段，在第一段中，在发动机的停止开始后发动机转速RPM减少到0；在第二段中，发动机转速RPM为0。在此实施例中，在沉积物11消除期间，阀3的开度变化率和驱动范围(开度幅度)可从驱动特征量中选择，且根据发动机转速被修正。

第二段中的开度幅度被设为小于第一段。更具体而言，在发动机转速为0时的开度幅度设为小于发动机转速大于0时的开度幅度。第二段中的开度变化率设为小于第一段中的开度变化率，更具体而言，在发动机转速为0时的开度变化率设为小于发动机转速大于0时的开度变化率。这样，在此实施例中，除了阀3的开度变化率外，开度幅度也根据发动机转速而改变。

在此实施例中，在发动机开始停止时，控制模式从正常模式切换到清洁模式的第一段，如果发动机转速变为0，控制就从第一段切换到第二段，且开度变化率和开度幅度减少。

这样，在沉积物11消除的过程中，此实施例中的阀控制装置1根据发动机转速改变阀3的开度变化率和开度幅度。结果，由于伴随着沉积物11的消除而产生的噪声带来的烦恼就进一步减少。

参考图6，示出了用根据本发明第三实施例的阀控制装置1执行的控制模式。此实施例中的阀控制装置1根据进行沉积物11消除时发动机的转速RPM来改变阀3的开度变化率和开度幅度。即使在控制模式被切换到清洁模式后，发动机转速RPM被监控，开度变化率和开度幅度根据发动机转速RPM被修正。这样，在此实施例的清洁开度图中，开度变化率和开度幅度都被修正为根据发动机转速而逐渐减少，如图6所示。结果，在发动机转速低时可以进一步减少由于伴随着沉积物11的消除而产生的噪声所带来的烦恼。

参考图7，示出了由根据本发明第四实施例的阀控制装置1所执行的控制模式。如图7所示，清洁模式和清洁开度图被分为两段，当控制模式在清洁模式中从第一段切换到第二段时，开度变化率和开度幅度减少。此实施例的清洁开度图被设为使正开度和负开度之间的倾斜在0开度D附近与其他开度D相比变缓和，如图7所示。这样，开度变化率就根据阀3的开度D(驱动位置)而改变。

当阀3和提供流道2的壁彼此摩擦时，或者由于沉积物11消除过程中产生的摩擦而使电机的齿轮等中产生过大的扭矩时会产生噪声。这种现象发生在阀3开度D的非常窄的范围内(包括开度为0的全闭位置)。

当阀3位于产生噪声的此非常窄的范围内时，此实施例的阀控制装置1可以减少阀3的开度变化率。在阀3位于不产生噪声的开度范围内时，阀控制装置1可以增加阀开度变化率。结果，可以进一步减少由于伴随着沉积物11的消除产生的噪声而带来的烦恼，且可以缩短消除时间。

参考图8，示出了由根据本发明第五实施例的阀控制装置1执行的控制模式。此实施例的阀控制装置1根据发动机扭矩改变开度变化率和开度幅度，如图8所示，其中发动机扭矩是发动机状态量之一。此实施例的阀控制装置用于驱动和控制与阀3一样的EGR阀。

EGR阀在EGR气体(再循环的废气)的废气再循环率(EGR率)为0的范围内进行沉积物11的消除。在EGR阀进行沉积物消除的情况下，根据发动机扭矩改变开度变化率和开度幅度。如图8所示的状态E1和E2位于EGR率为0(EGR＝0)的区域内。发动机转速RPM在状态E1和E2下相同。状态E1下的发动机扭矩高于状态E2。

随着发动机扭矩增加，发动机声音增加。因此，随着发动机扭矩增加时，伴随着沉积物消除而产生的噪声变为汽车乘客很少听到。由于伴随沉积物消除而产生的噪声的烦恼在状态E1时小于状态E2时。因此，在状态E1下清洁开度图(如图8B所示)中的开度变化率和开度幅度都大于状态E2下清洁开度图(图8C)中的开度变化率和开度幅度。

如果在进行沉积物消除时发动机状态从状态E2变为状态E1，开度变化率和开度幅度被修正到较大值，且图8C所示的清洁开度图变化为图8B所示的清洁开度图。如果在进行沉积物消除时发动机状态从状态E1变到状态E2，开度变化率和开度幅度被修正到较小值，且图8B所示的清洁开度图变化为图8C所示的清洁开度图。

在根据第一到第三实施例的清洁开度图中，开度变化率连续且逐渐减小。可替换地，开度变化率可以阶梯地减少。

在根据第二到第四实施例的清洁开度图中，开度幅度以两段减少，在根据第三实施例的清洁开度图中，开度幅度连续且逐渐减少，可替换地，开度幅度也可以以三段或更多段减少。

用于根据阀3的开度改变开度变化率的第四实施例的图可以应用于任何清洁开度图。

与在第五实施例中一样，在清洁开度图根据发动机扭矩而修正的情况下，与第四实施例一样，除了根据发动机扭矩改变开度变化率和开度幅度外，开度变化率可以根据阀3的开度而变化。

在第五实施例中，在EGR率为0的范围内进行沉积物消除。可替换地，沉积物消除可以在其他范围内进行。例如，取代在减少燃油切断期间等的是，可在进行正常燃油喷射以将燃油供给到发动机且EGR气体被再循环到发动机的进气侧时，执行清洁模式。这样，EGR阀可以随时消除粘结到轴承周围的沉积物。

在进行正常燃油喷射时执行清洁模式的情况下，优选为在一个能够大体维持EGR气体为相同流率的范围内驱动EGR阀来消除沉积物。EGR气体流率大体相同的状态是这样一种状态，即，其中在EGR目标值为例如100时，EGR率相对于目标值的偏离在-20到+20之间。该偏离量的绝对值的上限值可以根据废气排放的允许极限值而改变，且可以设为小于20(例如15、10、或5)。EGR气体流率大体相同的状态包括这样一种状态，即，其中在EGR阀被驱动穿过预定驱动位置时(例如全闭位置)所设的平均流率大体相同。

本发明不应被限于所公开的实施例，而是可以以各种其他方式实施，而不偏离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (19)

1.一种阀控制装置(1)，包括：

位于流道(2)中用于调节流体流率的阀(3)，所述流道用于引导供给到发动机中或者从发动机中排出的流体；

用于驱动所述阀(3)的致动器(4)；以及

通过控制致动器(4)的操作来驱动和控制阀(3)的控制器(5)，其中：

在发动机满足预定工作状况时，控制器(5)驱动阀(3)穿过阀(3)的全闭位置，以消除粘结到流道(2)的壁上的沉积物，以及

其特征在于，在进行沉积物消除时，控制器(5)基于驱动特征量来驱动阀(3)，该驱动特征量根据代表发动机状态的发动机状态量而变化。

2.根据权利要求1所述的阀控制装置(1)，其中，所述驱动特征量是在进行沉积物消除时阀(3)的驱动范围和驱动速度中的至少一个。

3.根据权利要求2所述的阀控制装置(1)，其中，所述驱动范围根据发动机状态量来改变。

4.根据权利要求2所述的阀控制装置(1)，其中，所述驱动速度根据阀(3)的驱动位置来改变。

5.根据权利要求4所述的阀控制装置(1)，其中，所述驱动速度在阀(3)的全闭位置附近减少。

6.根据权利要求1所述的阀控制装置(1)，其中，所述发动机状态量为发动机转速。

7.根据权利要求6所述的阀控制装置(1)，其中，在进行沉积物消除时，阀(3)的驱动范围和驱动速度中的至少一个随着发动机转速的减少而逐渐减少。

8.根据权利要求6所述的阀控制装置(1)，其中，在进行沉积物消除时，阀(3)的驱动范围和驱动速度中的至少一个随着发动机转速的减少而阶梯地减少。

9.根据权利要求6所述的阀控制装置(1)，其中，在进行沉积物消除时，阀(3)的驱动范围和驱动速度中的至少一个随着发动机转速的增加而逐渐增加。

10.根据权利要求6所述的阀控制装置(1)，其中，在进行沉积物消除时，阀(3)的驱动范围和驱动速度中的至少一个随着发动机转速的增加而阶梯地增加。

11.根据权利要求1所述的阀控制装置(1)，其中，所述发动机状态量为发动机扭矩。

12.根据权利要求11所述的阀控制装置(1)，其中，在进行沉积物消除时，阀(3)的驱动范围和驱动速度中的至少一个随着发动机扭矩的减少而减少。

13.根据权利要求11所述的阀控制装置(1)，其中，在进行沉积物消除时，阀(3)的驱动范围和驱动速度中的至少一个随着发动机扭矩的增加而增加。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的阀控制装置(1)，其中，在供给到发动机的燃油量为0时，满足所述预定工作状况。

15.根据权利要求1-13中任一项所述的阀控制装置(1)，其中，当发动机起动时，满足所述预定工作状况。

16.根据权利要求1-13中任一项所述的阀控制装置(1)，其中，当发动机停止时，满足所述预定工作状况。

17.根据权利要求1-13中任一项所述的阀控制装置(1)，其中，当流体的流率为0时，所述预定工作状况满足。

18.一种阀控制装置(1)，包括：

位于流道(2)中用于调节流体流率的阀(3)，所述流道用于引导供给到发动机中或者从发动机中排出的流体；

用于驱动所述阀(3)的致动器(4)；以及

通过控制致动器(4)的操作来驱动和控制阀(3)的控制器(5)，其中，

在满足发动机预定工作状况时，控制器(5)驱动阀(3)穿过阀(3)的全闭位置，以消除粘结到流道(2)的壁上的沉积物，

其特征在于，所述阀(3)是废气再循环阀，其调节再循环到发动机进气侧的废气的流率，并且

控制器(5)在一个能保持再循环废气的流率为大体相同值的范围内驱动废气再循环阀(3)，以消除沉积物，

用于消除沉积物的所述阀(3)的驱动器在一个再循环到发动机进气侧的废气流率为零的范围内被驱动，并且

在进行沉积物消除时，控制器(5)基于驱动特征量来驱动阀(3)，该驱动特征量根据代表发动机状态的发动机状态量而变化。

19.根据权利要求18所述的阀控制装置(1)，其中，当燃油被供给到发动机时，满足所述预定工作状况。

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