JP6911503B2 - Valve device - Google Patents
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Description
本開示は、EGRにおける排気還流路を弁体により開閉するバルブ装置に関する。 The present disclosure relates to a valve device that opens and closes an exhaust gas recirculation path in EGR by a valve body.
周知の通り、排気再循環システム(以下、EGRという)は、輸送機器等に搭載された内燃機関で発生する排ガスの一部を、排気還流路を通じて、内燃機関への吸入空気と混合させるための装置である。ここで、排気還流路には、排気還流路の開度を調整可能なバルブ装置が設けられる。 As is well known, the exhaust gas recirculation system (hereinafter referred to as EGR) is for mixing a part of the exhaust gas generated in the internal combustion engine mounted on the transportation equipment or the like with the intake air to the internal combustion engine through the exhaust gas recirculation path. It is a device. Here, the exhaust return path is provided with a valve device capable of adjusting the opening degree of the exhaust return path.
バルブ装置は、排気還流路に設けられた弁体と、全閉時にシートが着座するシートとを備えている。 The valve device includes a valve body provided in the exhaust return passage and a seat on which the seat is seated when fully closed.
バルブ装置はさらに、弁体を駆動するための駆動力を発生するモータと、所望のデューティ比を有する制御信号を出力する制御部と、制御部の出力制御信号で、電源回路から供給された定電圧をスイッチングして、モータに与えるスイッチング素子と、を備えている。 The valve device further includes a motor that generates a driving force for driving the valve body, a control unit that outputs a control signal having a desired duty ratio, and a constant output control signal of the control unit, which is supplied from a power supply circuit. It includes a switching element that switches the voltage and applies it to the motor.
上記の通り、モータはパルス駆動により振動するため、弁体の全閉時(または弁体がわずかに開いている時)、モータの振動が弁体等に伝わって、異音(当接音)が発生する。特に、異音発生が内燃機関の始動前であると、輸送機器の搭乗者等に聞こえる可能性がある。 As described above, since the motor vibrates due to pulse drive, when the valve body is fully closed (or when the valve body is slightly open), the vibration of the motor is transmitted to the valve body, etc., causing abnormal noise (contact noise). Occurs. In particular, if the abnormal noise is generated before the start of the internal combustion engine, it may be heard by the passengers of the transportation equipment.
本開示は、異音が発生を防止可能なバルブ装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide a valve device capable of preventing the generation of abnormal noise.
本開示の一形態は、内燃機関で発生する排ガスの一部を、排気還流路を介して、前記内燃機関への吸入空気と混合させるEGRで用いられるバルブ装置であって、前記排気還流路を開閉可能な弁体であって、全閉時に前記排気還流路に設けられたシートに着座する弁体と、外部からパルス信号が供給されると、前記弁体の駆動力を発生するモータと、を備え、イグニッションスイッチがOFF以外のときに入力される入力信号がSTART位置を示さずに前記内燃機関の始動前と判断される場合には、(1)前記モータは、所定のデューティ比を有するパルス信号により、前記弁体が前記シートに当接しない開度で前記弁体を開くよう駆動力を発生するか、(2)前記モータへのパルス信号の供給が停止される、バルブ装置に向けられる。 One form of the present disclosure is a valve device used in an EGR that mixes a part of exhaust gas generated in an internal combustion engine with intake air to the internal combustion engine via an exhaust gas recirculation path. A valve body that can be opened and closed, and a valve body that sits on a seat provided in the exhaust gas recirculation path when fully closed, and a motor that generates a driving force for the valve body when a pulse signal is supplied from the outside. When the input signal input when the ignition switch is other than OFF is determined to be before the start of the internal combustion engine without indicating the START position, (1) the motor has a predetermined duty ratio. The pulse signal is directed toward a valve device in which a driving force is generated so as to open the valve body at an opening degree at which the valve body does not abut on the seat, or (2) the supply of the pulse signal to the motor is stopped. Be done.
本開示の一形態によれば、異音が発生を防止可能なバルブ装置を提供出来る。 According to one form of the present disclosure, it is possible to provide a valve device capable of preventing the generation of abnormal noise.
以下、上記図面を参照して、本開示の一実施形態に係るバルブ装置7について詳説する。 Hereinafter, the valve device 7 according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the above drawings.
<1.定義>
下表1は、本実施形態で使用される頭字語や略語の意味を示す。
<1. Definition>
Table 1 below shows the meanings of acronyms and abbreviations used in this embodiment.
また、図1,図2において、x軸は、排気還流路5における弁体71近傍における排ガスの流れ方向を示す。また、y軸は、弁体71の回転軸が延在する方向を示す。
Further, in FIGS. 1 and 2, the x-axis indicates the flow direction of the exhaust gas in the vicinity of the
<2.実施形態>
<2−1.EGRシステム・バルブ装置の構成>
図1,図2において、EGRシステム1は、輸送機器(例えば車両)に搭載され、輸送機器の内燃機関3で発生する排ガスの一部を、排気還流路5を介して、内燃機関3の吸入空気と混合させて、排ガス中のNOxを低減させるシステムである。
<2. Embodiment>
<2-1. EGR system / valve device configuration>
In FIGS. 1 and 2, the EGR
なお、EGRシステム1には、クールドEGR、ホットEGR等があるが、下記のバルブ装置7はいずれのEGRにも適用可能である。また、クールドEGRの場合、排気還流路5の途中に、排ガスを冷却する冷却器(図示せず)が設けられる。
The
バルブ装置7は、排気還流路5における排ガス流量を調整するために、少なくとも、弁体71と、シート73と、モータ75と、を備えている。
The valve device 7 includes at least a
また、モータ75にパルス信号(パルス電圧)を供給するために、バルブ装置7に対し外付けで、ECU77と、スイッチング素子79とが設けられる。
Further, in order to supply a pulse signal (pulse voltage) to the
なお、ECU77と、スイッチング素子79とはバルブ装置7に内蔵されていても良い。
The ECU 77 and the
弁体71は、図1の例では、バルブディスク(バタフライバルブ)であって、モータ75の回転軸と直接的にまたはギヤ等を介して接続される。これにより、弁体71は、モータ75の回転に応じて、排気還流路5の一部をなす弁箱内で軸周りに回転することで、排気還流路5を開閉し、これによって、排気還流路5を通過する排ガス流量を制御する。
In the example of FIG. 1, the
なお、弁体71は、他にも、ポペットバルブ等でも良い。
The
シート73は、弁箱の内周面に設けられ、弁体71の全閉時(着座時)に弁体71を保持して、排ガスが内燃機関3の吸気流路に漏れないようにする。
The
モータ75は、例えばDCモータであって、後述のスイッチング素子79で生成されるパルス信号が印加されると、弁体71が軸周りに回転駆動するための駆動力を発生する。即ち、モータ75のオンオフはパルス制御される。
The
ECU77は、制御部の例示であって、制御基板上に実装された入出力コネクタ、マイコン、プログラムメモリおよびメインメモリを含んでいる。 The ECU 77 is an example of a control unit, and includes an input / output connector, a microcomputer, a program memory, and a main memory mounted on a control board.
入出力コネクタは、図示しないイグニッションスイッチ(プッシュスイッチの場合もある)およびモータ75等と電気的に接続される。
The input / output connector is electrically connected to an ignition switch (which may be a push switch), a
マイコンは、プログラムメモリ内のプログラムを、メインメモリを使って実行する。これにより、マイコンは、イグニッションスイッチからの入力信号に基づき、所定のデューティ比を有するパルス状の制御信号を生成し、入出力コネクタからモータ75に向けて出力する。
The microcomputer executes the program in the program memory using the main memory. As a result, the microcomputer generates a pulse-shaped control signal having a predetermined duty ratio based on the input signal from the ignition switch, and outputs the pulse-shaped control signal from the input / output connector to the
スイッチング素子79は、例えばパワートランジスタである。スイッチング素子79は、バッテリ711から出力された定電圧を、ECU77から出力された制御信号でスイッチングする。これにより得られたパルス電圧がモータ75に印加される。
The
<2−2.イグニッションスイッチの信号>
まず、イグニッションスイッチからの信号について説明する。本開示では、LOCK(OFF)以外に、ACC、ON、STARTの三種類の位置を有するイグニッションスイッチを例示する。
<2-2. Ignition switch signal>
First, the signal from the ignition switch will be described. In the present disclosure, an ignition switch having three types of positions, ACC, ON, and START, in addition to LOCK (OFF) is illustrated.
イグニッションスイッチがACCまたはONに位置すると、イグニッションスイッチからは、これらの位置を示す信号が出力される。また、イグニッションスイッチがACCまたはONの間、輸送機器の電気系統がオンになり電装品が使用可能となるが、内燃機関3は始動しない。 When the ignition switch is located at ACC or ON, the ignition switch outputs a signal indicating these positions. Further, while the ignition switch is ACC or ON, the electric system of the transportation equipment is turned on and the electrical components can be used, but the internal combustion engine 3 does not start.
上記に対し、イグニッションスイッチがSTARTに位置すると、イグニッションスイッチからは、START位置を示す信号が出力されると共に、引き続き電装品の使用は可能であると共に内燃機関3が始動する。 On the other hand, when the ignition switch is located at the START, a signal indicating the START position is output from the ignition switch, the electrical components can be continuously used, and the internal combustion engine 3 is started.
<2−3.ECU(制御部)の処理>
次に、図3を参照して、ECU77の処理について説明する。
<2-3. ECU (control unit) processing>
Next, the processing of the
まず、ECU77は、イグニッションスイッチからの信号を受信すると(ステップS001でYES)、受信信号がSTART位置を示すか否かを判断する(ステップS003)。
First, when the
NOと判断すると、ECU77は、予め定められたデューティ比D0(但し、D0>0)を示す制御信号を生成して、スイッチング素子79に出力する(ステップS005)。 If it is determined to be NO, the ECU 77 generates a control signal indicating a predetermined duty ratio D 0 (however, D 0 > 0) and outputs the control signal to the switching element 79 (step S005).
ステップS005の結果、バッテリ711から出力された定電圧は、スイッチング素子79において、デューティ比D0でスイッチングされる。これにより、デューティ比D0を有するパルス信号(パルス電圧)が生成されて、モータ75に印加される。
Result of step S005, the constant voltage output from the
モータ75は、パルス信号の供給に応じて回転し始め、デューティ比D0で定義される開度θ0で弁体71を開く。ここで、モータ75は、パルス駆動により振動する。もし、弁体71の全閉時またはわずかに開いていると、モータ75の振動が、少なくとも弁体71に伝わり、その結果、弁体71がシート73に当接して異音が発生することがある。特に、ステップS003において受信信号がSTART位置で無いと判断されると、内燃機関3が始動前であることから、輸送機器の搭乗者に異音が聞こえる可能性がある。
The
そこで、本開示では、開度θ0は、本バルブ装置7の設計・開発段階において実験やシミュレーションにより求められ、モータ75がパルス駆動により振動したとしても、弁体71がシート73に当接しない開度となるよう設計される。
Therefore, in the present disclosure, the opening degree θ 0 is obtained by experiments and simulations at the design / development stage of the valve device 7, and even if the
ステップS003でYESと判断すると、ECU77は、例えば内燃機関3の運転状態や現在の開度θ等に基づきデューティ比D1を決定する。ECU77はさらに、決定したデューティ比D1を示す制御信号を生成して、スイッチング素子79に出力する(ステップS007)。
If YES is determined in step S003, the ECU 77 determines the duty ratio D 1 based on, for example, the operating state of the internal combustion engine 3 and the current opening degree θ. The
なお、ステップS007の状態では内燃機関3は始動しているため、上述の異音は問題とならない。 Since the internal combustion engine 3 is started in the state of step S007, the above-mentioned abnormal noise does not matter.
また、デューティ比D1をどのように設定するかは、周知技術・公知技術を適用可能であると共に、本開示の要部では無いため、その説明を控える。 Further, how to set the duty ratio D 1 can be applied to well-known techniques and publicly-known techniques, and is not a main part of the present disclosure. Therefore, the description thereof will be omitted.
ステップS005またはS007が終了すると、処理はステップS001に戻る。 When step S005 or S007 ends, the process returns to step S001.
<2−4.バルブ装置の作用・効果>
上記の通り、本バルブ装置7によれば、モータ75は、パルス信号の供給に応じて回転するだけでなく振動する。しかし、輸送機器の電気系統がオンになってから、内燃機関3の始動までの間、開度θ0は、弁体71がシート73に当接しないように制御される。その結果、モータ75の振動に起因して、弁体71がシート73に当接して異音が発生することを防止出来る。これにより、この異音が輸送機器の搭乗者に聞こえることを防止出来る。
<2-4. Actions and effects of valve devices>
As described above, according to the valve device 7, the
<3.変形例>
上記説明において、ステップS005では、デューティ比D0はD0>0を満たすように設定されていた。しかし、本開示は、これに限らず、ステップS005において、デューティ比D0はゼロに設定されても良い。換言すると、モータ75へのパルス信号の供給が停止されても良い。
<3. Modification example>
In the above description, in step S005, the duty ratio D 0 is set so as to satisfy D 0> 0. However, the present disclosure is not limited to this, and the duty ratio D 0 may be set to zero in step S005. In other words, the supply of the pulse signal to the
この場合、モータ75は、停止しているため、パルス駆動による振動を発生しない。さらに言えば、モータ75は、停止時には、軸をロック(即ち、軸の停止状態を保持)し続ける。その結果、弁体71にはモータ75からの振動は伝わらないばかりでなく、弁体71は、他の起振源からの振動が伝わったとしてもモータ75の軸によりロックされるため、シート73に当接しないように制御される。これにより、この異音が輸送機器の搭乗者に聞こえることを防止出来る。
In this case, since the
また、上記説明では、バルブ装置7を設けた排気還流路5は一個であるとして説明した。しかし、これに限らず、バルブ装置7を設けた排気還流路5は二個であっても良い。この場合、一方の排気還流路5は、全気筒のうちある気筒または気筒群に対し設けられ、他方の排気還流路5は、全気筒のうち残りの気筒または気筒群に対し設けられる。さらに言うと、バルブ装置7を設けた排気還流路5は三個以上であっても良い。
Further, in the above description, it has been described that the
本開示のバルブ装置は、異音が発生を防止可能であり、車両等の輸送機器に好適である。 The valve device of the present disclosure can prevent the generation of abnormal noise, and is suitable for transportation equipment such as vehicles.
1 EGRシステム
3 内燃機関
5 排気還流路
7 バルブ装置
71 弁体
73 シート
75 モータ
77 制御部(ECU)
79 スイッチング素子
1 EGR system 3
79 switching element
Claims (3)
前記排気還流路を開閉可能な弁体であって、全閉時に前記排気還流路に設けられたシートに着座する弁体と、
外部からパルス信号が供給されると、前記弁体の駆動力を発生するモータと、を備え、
イグニッションスイッチがOFF以外のときに入力される入力信号がSTART位置を示さずに前記内燃機関の始動前と判断される場合には、(1)前記モータは、所定のデューティ比を有するパルス信号により、前記弁体が前記シートに当接しない開度で前記弁体を開くよう駆動力を発生するか、(2)前記モータへのパルス信号の供給が停止される、
バルブ装置。 A valve device used in an EGR that mixes a part of the exhaust gas generated in an internal combustion engine with the intake air to the internal combustion engine via an exhaust gas recirculation path.
A valve body that can open and close the exhaust / return path, and a valve body that sits on a seat provided in the exhaust / return path when fully closed.
A motor that generates a driving force for the valve body when a pulse signal is supplied from the outside is provided.
If the input signal input when the ignition switch is other than OFF does not indicate the START position and is determined to be before the start of the internal combustion engine, (1) the motor uses a pulse signal having a predetermined duty ratio. , A driving force is generated so as to open the valve body at an opening degree at which the valve body does not abut on the seat, or (2) the supply of the pulse signal to the motor is stopped.
Valve device.
請求項1に記載のバルブ装置。 After the electrical system of the transportation equipment on which the internal combustion engine is mounted is turned on, before the internal combustion engine is started, (2) the supply of the pulse signal to the motor is stopped.
The valve device according to claim 1.
前記制御部から出力された制御信号により、外部から供給された定電圧をスイッチングしてパルス信号を生成して、前記モータに供給するスイッチング部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記入力信号がSTART位置を示す場合には、現在の前記弁体の開度に基づいて前記パルス信号のデューティ比を決定し、前記入力信号がSTART位置を示さない場合には、前記所定のデューティ比に決定する、請求項1に記載のバルブ装置。 A control unit that outputs a control signal indicating the duty ratio,
A switching unit that switches a constant voltage supplied from the outside according to a control signal output from the control unit to generate a pulse signal and supplies the pulse signal to the motor.
Further comprising a,
The control unit determines the duty ratio of the pulse signal based on the current opening degree of the valve body when the input signal indicates the START position, and when the input signal does not indicate the START position, the control unit determines the duty ratio of the pulse signal. The valve device according to claim 1 , wherein the duty ratio is determined.
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