节流阀控制装置的制作方法

本公开涉及一种节流阀控制装置。根据本公开的执行控制的节流阀可以应用于例如用于控制发动机的进入空气的电子节流装置、在排气循环系统中使用的egr阀、用于柴油发动机的进气通道中的压力控制阀、以及用于控制燃料电池(fuel cell)的氢浓度的负压控制阀。更具体地，本公开涉及一种节流阀装置，其中螺旋弹簧将阀偏压并保持位于通道被该阀稍微打开的位置(在下文中，该位置被称为“阀中间位置”)，而不是位于通道被阀完全关闭的位置。

背景技术：

1、例如，当节流阀装置应用于电子节流装置时，在控制发动机的运行状态的发动机控制单元中或电子节流装置中出现一些故障的情况下，节流阀装置使得汽车能够以跛行模式(limp mode)行驶。更具体地，当电子节流装置的电机不能产生驱动力时，节流阀被配置成停止在阀中间位置，而不是停止在进气通道被完全关闭的位置。

2、在专利文献1(jp 2003-120335 a)中描述的电子节流装置中，使用螺旋弹簧，并且引导件布置在螺旋弹簧的相反端。螺旋弹簧的端部与阀齿轮的驱动部接合，并且阀齿轮从阀中间位置旋转阀。此外，螺旋弹簧的端部与本体的保持部接合，使得阀能够保持在阀中间位置。但是，专利文献1可教导使用螺旋弹簧的节流阀装置的结构，但是没有教导其控制。

3、另一方面，在专利文献2(jp 2003-314335 a)中公开的电子节流控制装置中，使用电机来控制节流阀的开度。此控制使用比例项(proportional term)、积分项(integralterm)和微分项(derivative term)。但是，在专利文献2中，不清楚节流阀装置是否使用螺旋弹簧，并且专利文献2中的控制执行从阀完全关闭位置到阀完全打开位置的单一控制。

技术实现思路

1、本公开提供一种用于节流阀的控制装置，其能够通过使用螺旋弹簧将阀保持在阀中间位置。本公开的一个目的是适当地控制阀从阀完全关闭位置通过阀中间位置到阀完全打开位置的开度。

2、根据本公开的第一方面，节流阀控制装置包括本体、阀、电机、螺旋弹簧、旋转角度传感器和控制器。所述本体具有通道和电机空间。所述阀布置在本体的通道中并配置成与轴一起旋转以打开和关闭通道。所述电机被保持在所述本体的电机空间中并被配置成旋转所述轴，使得所述轴位于阀完全关闭的阀完全关闭位置、阀完全打开的阀完全打开位置、或介于阀完全关闭位置与阀完全打开位置之间的阀中间位置。所述螺旋弹簧布置在所述本体中并配置成当所述轴从阀中间位置旋转到阀完全关闭位置时以及当所述轴从阀中间位置旋转到阀完全打开位置时，将弹簧力作为相反的力施加到所述轴上。所述旋转角度传感器检测所述阀的开度。

3、所述控制器在完全打开侧阈值与完全关闭侧阈值之间的范围内执行阀中间位置控制。完全打开侧阈值设定在阀中间位置与阀完全打开位置之间。完全关闭侧阈值设定在阀中间位置与阀完全关闭位置之间。所述控制器在阀完全打开位置与完全打开侧阈值之间的范围内执行完全打开侧控制。所述控制器在阀完全关闭位置与完全关闭侧阈值之间的范围内执行完全关闭侧控制。所述完全打开侧控制和所述完全关闭侧控制被定义为第一控制。所述阀中间位置控制被定义为第二控制并且不同于第一控制。

4、在所述阀中间位置处，螺旋弹簧的弹簧力施加到轴上。因此，如果在阀中间位置执行的阀中间位置控制与在其它位置处执行的完全打开侧控制和完全关闭侧控制相同，则在阀中间位置处可能发生振荡、过冲或下冲。在本公开中，由于在阀中间位置处的第二控制不同于在其它位置处的第一控制，因此能够减少振荡、过冲或下冲的发生。

5、根据本公开的第二方面，第二控制在控制灵敏度方面低于第一控制。由于第二控制中的控制灵敏度低，所以能够减少振荡、过冲或下冲的发生。

6、根据本公开的第三方面，第二控制在响应性方面高于第一控制。当在第二控制中控制灵敏度低时，能够减少振荡、过冲或下冲的发生。另一方面，响应性可能会恶化。在本公开的第三方面中，用于降低控制灵敏度的控制的这种缺点能够通过增加响应性来补偿。

7、根据本公开的第四方面，控制器的控制基于这样的前提，即当阀从阀完全打开位置旋转到阀中间位置时以及当阀从阀完全关闭位置旋转到阀中间位置时，所述轴的可动范围包括死区(即，无弹簧力区)，在该死区中，轴在阀中间位置处不受螺旋弹簧的弹簧力的影响。由于例如当本体和螺旋弹簧组合时产生的尺寸差异，在阀中间位置可能产生其中螺旋弹簧的弹簧力没有施加到轴上的死区。在这个死区中，更有可能发生振荡、过冲或下冲。本公开的控制能够减少振荡、过冲或下冲的发生。

8、根据本公开的第五方面，完全打开侧阈值位于阀完全打开位置与死区之间。此外，完全关闭侧阈值位于阀完全关闭位置与死区之间。在本公开中，通过将死区设定在完全打开侧阈值与完全关闭侧阈值之间，能够可靠地减少死区中振荡、过冲或下冲的发生。

9、根据本公开的第六方面，第一控制和第二控制是包括比例项和积分项的控制。第二控制中的积分项的增益值小于第一控制中的积分项的增益值。通过减小第二控制中积分项的增益值，第二控制在控制灵敏度上能够低于第一控制。结果，能够减少振荡、过冲或下冲的发生。

10、根据本公开的第七方面，第一控制和第二控制是包括比例项和积分项的控制。第二控制中的积分项的偏移大于第一控制中的积分项的偏移。通过增加第二控制中积分项的偏移，第二控制在响应性方面能够高于第一控制。在本公开的第七方面中，用于降低控制灵敏度的控制的这种缺点能够通过增加响应性来补偿。

11、根据本公开的第八方面，控制器进一步执行用于学习所述阀中间位置和所述阀完全关闭位置中的至少一个的控制。基于所述学习的结果确定完全打开侧阈值和完全关闭侧阈值。在本公开的第八方面中，由于能够基于阀中间位置的实际值或阀完全关闭位置的实际值来执行阀中间位置控制，所以能够在阀中间位置可靠地执行第二控制。

12、根据本公开的第九方面，控制器获得所述阀的目标开度与由旋转角度传感器检测到的实际位置之间的差，当所述差小于或等于预定值时执行稳态控制，并且当所述差大于预定值时执行瞬态控制。控制器在稳态控制中执行第一控制和第二控制。作为本公开的阀中间位置控制的第二控制在稳定状态中执行，因为在稳定状态中比在瞬时状态中更需要响应振荡、过冲或下冲的发生的高灵敏度。

技术特征：

1.一种节流阀控制装置，包括：

2.根据权利要求1所述的节流阀控制装置，其中所述第二控制在控制灵敏度方面低于所述第一控制。

3.根据权利要求2所述的节流阀控制装置，其中所述第二控制在响应性方面高于所述第一控制。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的节流阀控制装置，其中，

5.根据权利要求4所述的节流阀控制装置，其中，

6.根据权利要求1至3中任一项所述的节流阀控制装置，其中，

7.根据权利要求6所述的节流阀控制装置，其中，

8.根据权利要求1至3中任一项所述的节流阀控制装置，其中，

9.根据权利要求1至3中任一项所述的节流阀控制装置，其中，

技术总结
一种节流阀控制装置，包括布置在本体的通道中并与轴一起旋转以打开和关闭通道的阀。电机旋转所述轴，使得所述轴位于阀完全关闭位置、阀完全打开位置或介于阀完全关闭位置与阀完全打开位置之间的阀中间位置处。螺旋弹簧向所述轴施加弹簧力。旋转角度传感器检测阀的开度。控制器在阀中间位置被夹置在的完全打开侧阈值与完全关闭侧阈值之间的范围内执行阀中间位置控制。在该范围之外，控制器执行与阀门中间位置控制不同的完全打开侧控制和完全关闭侧控制。

技术研发人员：长屋拓见,清水泰
受保护的技术使用者：株式会社电装大信
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15