JP5925664B2 - Exhaust gas deadline control device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、ターボシステム、排気ガス再循環システム(EGRシステム)、排気ブレーキシステムなどに用いられる排気ガス締め切り制御装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas cutoff control device used in, for example, a turbo system, an exhaust gas recirculation system (EGR system), an exhaust brake system, and the like.
特許文献1には、EGRシステムに用いられるバルブアセンブリが開示されている。同文献記載のバルブアセンブリによると、ガス通路を通過する排気ガスの流量を調整することができる。すなわち、バルブアセンブリは、バタフライバルブを備えている。バタフライバルブの弁体は、排気ガスの流量が最小となる全閉位置と、排気ガスの流量が最大となる全開位置と、の間で回動可能である。バルブアセンブリは、弁体を所定の位置にセットすることにより、排気ガスの流量を調整している。
ところで、ガス通路を流れる排気ガスの温度が変化する場合、排気ガスの流れが衝突する弁体の温度も変化する。並びに、ガス通路に形成された弁座の温度も変化する。弁体と弁座とを比較すると、排気ガスの流れに正対している弁体の方が、弁座よりも、温度変化が大きい。このため、弁体の方が、弁座よりも、熱変形量が大きくなる。 By the way, when the temperature of the exhaust gas flowing through the gas passage changes, the temperature of the valve body colliding with the flow of the exhaust gas also changes. In addition, the temperature of the valve seat formed in the gas passage also changes. When comparing the valve body and the valve seat, the temperature change is greater in the valve body facing the exhaust gas flow than in the valve seat. For this reason, the amount of thermal deformation of the valve body is larger than that of the valve seat.
ここで、低温時を基準に弁体、弁座を設計する場合、高温時において弁体が弁座に過度に圧接しやすくなる。すなわち、弁座に対して、弁体の方が、熱膨張量が大きい。このため、低温時の全閉位置において弁体が弁座に着座するように弁体、弁座を設計する場合、高温時において弁体が弁座に過度に圧接しやすくなる。したがって、高温時において、全閉位置から別の位置に、弁体を移動させにくくなる。 Here, when the valve body and the valve seat are designed on the basis of a low temperature, the valve body is likely to be excessively pressed against the valve seat at a high temperature. In other words, the valve body has a larger amount of thermal expansion than the valve seat. For this reason, when the valve body and the valve seat are designed so that the valve body is seated on the valve seat in the fully closed position at a low temperature, the valve body tends to be excessively pressed against the valve seat at a high temperature. Therefore, it becomes difficult to move the valve body from the fully closed position to another position at high temperatures.
これに対して、高温時を基準に弁体、弁座を設計する場合、低温時において弁体と弁座との間にクリアランスが発生してしまう。このため、高温時の全閉位置において弁体が弁座に着座するように弁体、弁座を設計する場合、低温時において弁体が弁座から離間してしまう。したがって、低温時において、全閉位置であるにもかかわらず、弁体と弁座との間にクリアランスが発生してしまう。よって、弁体の上流側から下流側に排気ガスが漏出してしまう。 On the other hand, when the valve body and the valve seat are designed based on the high temperature, a clearance is generated between the valve body and the valve seat at the low temperature. For this reason, when the valve body and the valve seat are designed so that the valve body is seated on the valve seat in the fully closed position at a high temperature, the valve body is separated from the valve seat at a low temperature. Therefore, a clearance is generated between the valve body and the valve seat at a low temperature, regardless of the fully closed position. Therefore, exhaust gas leaks from the upstream side of the valve body to the downstream side.
このように、低温時を基準に弁体、弁座を設計しても、高温時を基準に弁体、弁座を設計しても、デメリットが発生してしまう。しかしながら、弁体の円滑な動作を確保するためには、低温時かつ全閉位置における排気ガスの漏出を敢えて許容し、高温時を基準に弁体、弁座を設計する必要がある。 As described above, even if the valve body and the valve seat are designed based on the low temperature, and the valve body and the valve seat are designed based on the high temperature, a demerit occurs. However, in order to ensure smooth operation of the valve body, it is necessary to allow the exhaust gas to leak at a low temperature and in the fully closed position, and to design the valve body and the valve seat based on the high temperature.
特許文献2には、EGRシステムに用いられるバルブ開閉制御装置が開示されている。同文献記載のバルブ開閉制御装置によると、バルブを全閉位置に切り替える際に、全閉位置の手前(全開位置側)に設定された制御上の全閉ポイントで、バルブを停止させることができる。特許文献2には、上記課題(低温時かつ全閉位置におけるクリアランスからの排気ガスの漏出という課題)は、開示、示唆されていない。
そこで、本発明は、全閉制御時に、弁体と弁座との間のクリアランスから、排気ガスが漏出しにくい排気ガス締め切り制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas cutoff control device in which exhaust gas is less likely to leak from the clearance between the valve body and the valve seat during full-close control.
(1)上記課題を解決するため、本発明の排気ガス締め切り制御装置は、弁体を有するバルブと、該弁体が離着可能な弁座を有する排ガス通路が形成されたハウジングと、該弁体を駆動するアクチュエータと、該排ガス通路の通路断面積が最大となる該弁体の位置である全開位置と、該全開位置よりも該通路断面積が小さくなる該弁体の位置である全閉位置と、が予め記憶された記憶部と、該アクチュエータを制御することにより、任意の位置から該全閉位置に該弁体を切り替える全閉ステップを実行する演算部と、を有する制御ユニットと、を備える排気ガス締め切り制御装置であって、前記弁体が前記弁座に着座する該弁体の位置を当接位置として、前記演算部は、前記全閉ステップの後に、前記全閉位置から該当接位置まで該弁体を移動させ、所定の押圧力で該弁体を該弁座に押し付ける押し付けステップを実行することを特徴とする。ここで、「通路断面積」とは、排ガス通路の延在方向に対して、直交する方向の断面積をいう。 (1) In order to solve the above problems, an exhaust gas cutoff control device according to the present invention includes a valve having a valve body, a housing in which an exhaust gas passage having a valve seat to which the valve body can be attached and detached is formed, and the valve An actuator that drives the body, a fully open position that is the position of the valve body where the passage cross-sectional area of the exhaust gas passage is maximum, and a fully closed position that is the position of the valve body where the passage cross-sectional area is smaller than the fully open position A control unit having a storage unit in which a position is stored in advance, and a calculation unit that executes a fully-closed step of switching the valve body from an arbitrary position to the fully-closed position by controlling the actuator; An exhaust gas shut-off control device comprising: a position of the valve body where the valve body is seated on the valve seat as a contact position, and the calculation unit is applied from the fully closed position after the fully closed step. Move the valve body to the contact position. It is allowed, and executes the step pushing pressing the valve body in the valve seat with a predetermined pressing force. Here, the “passage cross-sectional area” means a cross-sectional area in a direction orthogonal to the extending direction of the exhaust gas passage.
本発明の排気ガス締め切り制御装置によると、演算部が、全閉ステップと、押し付けステップと、を実行する。全閉ステップにおいては、アクチュエータは、任意の位置から全閉位置まで弁体を移動させる。押し付けステップにおいては、アクチュエータは、全閉位置から当接位置まで弁体を移動させる。当接位置においては、弁体が弁座に押し付けられる。このため、全閉制御時(例えば、ECU(Engine Control Unit)などの上位制御装置から、制御ユニットに、全閉指示が出された場合)に、弁体と弁座との間のクリアランスから、排気ガスが漏出するのを抑制することができる。 According to the exhaust gas deadline control device of the present invention, the calculation unit executes the fully closed step and the pressing step. In the fully closed step, the actuator moves the valve body from an arbitrary position to the fully closed position. In the pressing step, the actuator moves the valve body from the fully closed position to the contact position. In the contact position, the valve body is pressed against the valve seat. For this reason, at the time of full-closed control (for example, when a full-close instruction is issued to the control unit from a host control unit such as an ECU (Engine Control Unit)), from the clearance between the valve body and the valve seat, Leakage of exhaust gas can be suppressed.
(1−1)好ましくは、上記(1)の構成において、前記バルブはバタフライバルブである構成とする方がよい。バタフライバルブは、弁軸と弁体とを備えている。弁体は、弁軸の軸周りに回転する。本構成によると、当接位置において、弁体の外周縁のうち、弁軸の径方向外端部分を、弁座に押し付けることができる。 (1-1) Preferably, in the configuration of (1), the valve is a butterfly valve. The butterfly valve includes a valve shaft and a valve body. The valve body rotates around the axis of the valve shaft. According to this configuration, the radially outer end portion of the valve shaft in the outer peripheral edge of the valve body can be pressed against the valve seat at the contact position.
(2)好ましくは、上記(1)の構成において、前記記憶部は、前記当接位置を記憶せず、前記演算部は、前記押し付けステップにおいて、前記押圧力を前記弁体に加え続ける構成とする方がよい。 (2) Preferably, in the configuration of (1), the storage unit does not store the contact position, and the calculation unit continues to apply the pressing force to the valve body in the pressing step. Better to do.
記憶部には、予め、全開位置と全閉位置とが記憶されている。全閉ステップにおいて、演算部は、弁体の位置を認識することができる。一方、記憶部には、当接位置が記憶されていない。このため、押し付けステップにおいて、演算部は、弁体の位置を認識することができない。つまり、演算部は、弁体が当接位置に到着したか否か(弁体が弁座に着座したか否か)を判別することができない。 The storage unit stores in advance a fully open position and a fully closed position. In the fully closed step, the calculation unit can recognize the position of the valve body. On the other hand, the contact position is not stored in the storage unit. For this reason, in the pressing step, the calculation unit cannot recognize the position of the valve body. That is, the calculation unit cannot determine whether or not the valve body has arrived at the contact position (whether or not the valve body is seated on the valve seat).
この点、本構成の場合、押し付けステップにおいて、アクチュエータが弁体に継続的に押圧力を加えている。このため、演算部が弁体の位置を認識することができないにもかかわらず、確実に、弁体を弁座に押し付けることができる。 In this regard, in the case of this configuration, in the pressing step, the actuator continuously applies a pressing force to the valve body. For this reason, although a calculating part cannot recognize the position of a valve body, a valve body can be reliably pressed on a valve seat.
本構成によると、例えばアクチュエータの負荷(負荷電流、負荷電圧など)を基に、演算部が、弁体が弁座に着座したか否かを判別する場合(この場合も、勿論、上記(1)の構成に含まれる。)と比較して、排気ガス締め切り制御装置の回路構成が簡単になる。このため、排気ガス締め切り制御装置の製造コストを削減することができる。 According to this configuration, for example, when the calculation unit determines whether or not the valve body is seated on the valve seat based on the load (load current, load voltage, etc.) of the actuator (in this case, of course, the above (1) )), The circuit configuration of the exhaust gas cutoff control device is simplified. For this reason, the manufacturing cost of the exhaust gas deadline control device can be reduced.
(3)好ましくは、上記(1)または(2)の構成において、さらに、前記全閉位置から前記全開位置に向かう方向に、前記弁体に付勢力を加える開方向付勢部材を備える構成とする方がよい。 (3) Preferably, in the configuration of the above (1) or (2), further comprising an opening direction biasing member that applies a biasing force to the valve body in a direction from the fully closed position toward the fully opened position. Better to do.
本発明の排気ガス締め切り装置が用いられるシステムによっては、フェイルセーフの観点から、故障時などに排ガス通路の通路断面積が最大になる方が好ましい場合がある。この点、本構成の排気ガス締め切り装置は、開方向付勢部材を備えている。開方向付勢部材は、常時、弁体を、開方向に付勢している。このため、アクチュエータから弁体に駆動力が伝達されなくなっても、開方向付勢部材の付勢力により、弁体を全開位置に設定することができる。つまり、排ガス通路の通路断面積を最大にすることができる。 Depending on the system in which the exhaust gas cutoff device of the present invention is used, it may be preferable from the viewpoint of fail-safe that the exhaust gas passage has a maximum cross-sectional area at the time of failure or the like. In this regard, the exhaust gas cutoff device of this configuration includes an opening direction biasing member. The opening direction biasing member always biases the valve body in the opening direction. For this reason, even if the driving force is not transmitted from the actuator to the valve body, the valve body can be set to the fully open position by the biasing force of the opening direction biasing member. That is, the passage sectional area of the exhaust gas passage can be maximized.
また、押し付けステップにおいてアクチュエータが弁体に加える押圧力は、付勢力に対して、反対方向に作用する。本構成によると、当接位置において、付勢力に抗して、弁体を弁座に押し付けることができる。 Further, the pressing force applied by the actuator to the valve body in the pressing step acts in the opposite direction to the biasing force. According to this configuration, the valve body can be pressed against the valve seat against the urging force at the contact position.
(4)好ましくは、上記(1)ないし(3)のいずれかの構成において、さらに、前記全開位置から前記全閉位置に向かう方向に、前記弁体に付勢力を加える閉方向付勢部材を備える構成とする方がよい。 (4) Preferably, in the configuration according to any one of (1) to (3), a closing direction biasing member that applies a biasing force to the valve body in a direction from the fully opened position toward the fully closed position is further provided. It is better to have a configuration with.
閉方向付勢部材は、常時、弁体を、閉方向に付勢している。押し付けステップにおいてアクチュエータが弁体に加える押圧力は、閉方向付勢部材の付勢力と同じ方向に作用する。本構成によると、当接位置において、当該付勢力と押圧力とにより、弁体を弁座に押し付けることができる。 The closing direction biasing member constantly biases the valve body in the closing direction. In the pressing step, the pressing force applied to the valve body by the actuator acts in the same direction as the biasing force of the closing direction biasing member. According to this configuration, the valve body can be pressed against the valve seat by the urging force and the pressing force at the contact position.
本発明によると、全閉制御時に、弁体と弁座との間のクリアランスから、排気ガスが漏出しにくい排気ガス締め切り制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas deadline control device in which exhaust gas hardly leaks from the clearance between the valve body and the valve seat during the fully closed control.
以下、本発明の排気ガス締め切り制御装置の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the exhaust gas deadline control device of the present invention will be described.
<第一実施形態>
[排気ガス締め切り制御装置の構成]
まず、本実施形態の排気ガス締め切り制御装置の構成について説明する。図1に、本実施形態の排気ガス締め切り制御装置の配置図を示す。図2に、同排気ガス締め切り制御装置の斜視図を示す。図3に、図2のIII−III方向断面図を示す。なお、図3に示すのは、排気ガスの温度が低い低温時である。
<First embodiment>
[Configuration of exhaust gas deadline control device]
First, the configuration of the exhaust gas deadline control device of the present embodiment will be described. FIG. 1 shows a layout of the exhaust gas deadline control device of the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view of the exhaust gas cutoff control device. FIG. 3 shows a cross-sectional view in the III-III direction of FIG. Note that FIG. 3 shows a low temperature when the temperature of the exhaust gas is low.
図1に示すように、吸気系90と排気系91との間には、ターボチャージャー92が配置されている。本実施形態の排気ガス締め切り制御装置1は、排気系91においてターボチャージャー92を迂回する、バイパス配管910に配置されている。
As shown in FIG. 1, a
図1〜図3に示すように、排気ガス締め切り制御装置1は、主に、ハウジング2と、バタフライバルブ3と、モータ4と、制御ユニット5と、デフォルトスプリング7と、リンク機構部8と、を備えている。モータ4は、本発明の「アクチュエータ」の概念に含まれる。デフォルトスプリング7は、本発明の「開方向付勢部材」の概念に含まれる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the exhaust gas
(ハウジング2)
図1に示すように、ハウジング2は、バイパス配管910に配置されている。図3に示すように、ハウジング2は、排ガス通路20と、第一スリーブ21と、第二スリーブ22と、を備えている。第一スリーブ21、第二スリーブ22は、各々、ステンレス鋼製であって、円筒状を呈している。第一スリーブ21の軸方向端面と第二スリーブ22の軸方向端面とは、互いに径方向にずれた状態で、軸方向から突き合わされている。
(Housing 2)
As shown in FIG. 1, the
第一スリーブ21の軸方向端面の内周縁のうち、第二スリーブ22の軸方向端面の内周縁よりも、径方向内側に配置されている部分には、弁座210が設定されている。同様に、第二スリーブ22の軸方向端面の内周縁のうち、第一スリーブ21の軸方向端面の内周縁よりも、径方向内側に配置されている部分には、弁座220が設定されている。排ガス通路20は、第一スリーブ21および第二スリーブ22の径方向内側に配置されている。排気ガスは、排ガス通路20を、第一スリーブ21から第二スリーブ22に向かって、流動する。
A
(バタフライバルブ3)
バタフライバルブ3は、ハウジング2に配置されている。バタフライバルブ3は、排ガス通路20を開閉可能である。バタフライバルブ3は、弁体30と弁軸31とを備えている。弁軸31は、ステンレス鋼製であって、丸棒状を呈している。弁体30は、ステンレス鋼製であって、円板状を呈している。弁体30の直径部分は、弁軸31に固定されている。弁体30は、排ガス通路20の内部において、回転可能である。弁体30の外周縁は、弁座210、220に対して、離着可能である。
(Butterfly valve 3)
The
図2に示すように、弁軸31の一端は、ハウジング2の外部に突出している。弁軸31の当該突出部分は、ステンレス鋼製であって円筒状の弁軸支持ボス310の内部に、回転可能に支持されている。弁軸支持ボス310の外周側には、ステンレス鋼製であって円筒状のスペーサ311が環装されている。デフォルトスプリング7は、スペーサ311の外周面に環装されている。すなわち、スペーサ311は、デフォルトスプリング7と弁軸支持ボス310との干渉を防止している。デフォルトスプリング7の一端は、後述するバルブ側アーム82に係止されている。デフォルトスプリング7の他端は、ハウジング2に係止されている。デフォルトスプリング7は、バタフライバルブ3の弁体を開方向(図3に示す全閉位置P1から全開位置P2に向かう方向)に付勢している。
As shown in FIG. 2, one end of the
(モータ4)
モータ4は、後述するリンク機構部8を介して、バタフライバルブ3に連結されている。モータ4は、モータケース40と、駆動軸41と、を備えている。モータケース40には、モータ本体(図略)が収容されている。駆動軸41は、モータケース40から、外部に突出している。駆動軸41とモータ本体とは、複数のギアからなる減速機構部(図略)により、連結されている。
(Motor 4)
The motor 4 is connected to the
(リンク機構部8)
リンク機構部8は、モータ側アーム80と、中間アーム81と、バルブ側アーム82と、を備えている。リンク機構部8は、全体として折れ尺状(Z字状)を呈している。モータ側アーム80およびバルブ側アーム82は、各々、鉄製である。これに対して、中間アーム81は、ステンレス鋼製である。モータ側アーム80および中間アーム81およびバルブ側アーム82は、各々、細板状を呈している。
(Link mechanism 8)
The link mechanism unit 8 includes a
モータ側アーム80の一端は、駆動軸41に固定されている。モータ側アーム80の他端は、中間アーム81の一端に、揺動可能に接続されている。中間アーム81の他端は、バルブ側アーム82の一端に、揺動可能に接続されている。バルブ側アーム82の他端は、弁軸支持ボス310を貫通した弁軸31の一端に、固定されている。
One end of the
(制御ユニット5)
制御ユニット5は、モータ4と一体に配置されている。制御ユニット5は、モータ4を駆動制御している。図1に示すように、制御ユニット5は、CPU(central processing unit、マイコン)である演算部50を備えている。演算部50には、記憶部51が内蔵されている。記憶部51は、EEPROM(electrically erasable programmable read−only memory)である。記憶部51には、バタフライバルブ3の弁体30の全閉位置P1と全開位置P2とが格納されている。
(Control unit 5)
The
演算部50は、モータ4をPWM(Pulse−Width Modulation)制御している。演算部50は、全閉位置P1と全開位置P2との間において、弁体30を所望の開度にセット可能である。
The
全閉位置P1、全開位置P2の学習は、排気ガス締め切り制御装置1を組み立ててから車両に搭載する前までの間に、実行される。具体的には、まず、制御ユニット5に位置学習ユニット(図略)を接続する。次に、制御ユニット5により、実際にバタフライバルブ3を駆動する。それから、全閉位置P1(車両運転時に排ガス通路20の通路断面積が最小になる弁体30の開度)と、全開位置P2(車両運転時に排ガス通路20の通路断面積が最大になる弁体30の開度)と、を記憶部51に格納する。最後に、制御ユニット5から位置学習ユニットを取り外す。なお、全閉位置P1、全開位置P2に対応する弁体30の開度は、エンジンや車種により様々である。
The learning of the fully closed position P1 and the fully open position P2 is executed from when the exhaust gas
制御ユニット5には、上位制御装置として、ECU99が接続されている。制御ユニット5は、ECU99からの制御指示に基づいて、バタフライバルブ3を開閉制御している。
An
[排気ガス締め切り方法]
次に、本実施形態の排気ガス締め切り制御装置1が実行する排気ガス締め切り方法について説明する。図4に、本実施形態の排気ガス締め切り制御装置が実行する排気ガス締め切り方法の模式図を示す。図1に示すECU99から制御ユニット5に全閉指示(弁体30を全閉位置P1まで回動させる指示)が出されると、演算部50は排気ガス締め切り方法を実行する。
[Exhaust gas deadline]
Next, an exhaust gas deadline method executed by the exhaust
まず、排気ガスが低温の場合について説明する。排気ガス締め切り方法は、全閉ステップと、押し付けステップと、を有している。全閉ステップにおいては、モータ4が、図3に示すように、任意の開度(具体的には、全開位置P2と、全閉位置P1と、の間の任意の開度)から、全閉位置P1まで、弁体30を回動させる。図4に示すように、全開位置P2と全閉位置P1との間においては、演算部50は、モータ4を、デューティー比変動制御している。なお、デューティー比とは、モータ4に対する駆動信号のパルス波のパルス幅をτ、周期をTとして、デューティー比(%)=τ/T×100という式から算出される。このため、全閉ステップにおいては、演算部50は、所望のデューティー比で、モータ4を制御する。弁体30が全閉位置P1に到着すると、演算部50は、一旦、デューティー比を0にする。
First, the case where the exhaust gas is at a low temperature will be described. The exhaust gas deadline method has a fully closed step and a pressing step. In the fully closed step, the motor 4 is fully closed from an arbitrary opening degree (specifically, an arbitrary opening degree between the fully opened position P2 and the fully closed position P1) as shown in FIG. The
押し付けステップにおいては、モータ4が、図3に示すように、全閉位置P1から、当接位置P3まで、弁体30を回動させる。すなわち、弁体30の回転方向(開閉方向)において、全閉位置P1の閉方向(全開位置P2と反対方向)には、当接位置P3が設定されている。全閉位置P1から当接位置P3までの間においては、演算部50は、モータ4を、デューティー比固定制御している。このため、押し付けステップにおいては、モータ4は弁体30を一定の押圧力F1で回動させる。なお、当該押圧力F1、つまりデューティー比固定制御におけるデューティー比は、モータ4の発熱量、リンク機構部8や減速機構部のギアの損傷、デフォルトスプリング7の開方向の付勢力F2などを考慮して、予め設定されている。当該デューティー比は、図1に示す記憶部51に格納されている。
In the pressing step, the motor 4 rotates the
図5に、図3の円V内の拡大図を示す。図3、図5に示すように、当接位置P3においては、弁体30が弁座220に、所定の押圧力F1で押し付けられている。押圧力F1は、図1に示すECU99が制御ユニット5に全閉指示を出している間(または、当該全閉指示の後、弁体30の開度を変える次の指示を、ECU99が制御ユニット5に出すまでの間)、継続的にモータ4から弁体30に加えられる。このため、上流側(第一スリーブ21側)から下流側(第二スリーブ22側)への排気ガスの漏れ量が少なくなる。
FIG. 5 shows an enlarged view in the circle V of FIG. As shown in FIGS. 3 and 5, the
なお、図5に一点鎖線で示すように、弁体30が全閉位置P1に到達しても、弁体30と弁座220との間には、径方向にクリアランスC1が存在している。ここで、弁体30、弁座220は、排気ガスの温度が高温の場合を基準に、設計されている。このため、低温時におけるクリアランスC1は、比較的大きい。したがって、仮に押し付けステップを実行しない場合、弁体30は全閉位置P1で停止するため、上流側から下流側への排気ガスの漏れ量が多くなる。
As indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 5, even when the
次に、排気ガスが高温の場合について説明する。排気ガスが高温の場合も、排気ガスが低温の場合と同様である。図6に、本実施形態の排気ガス締め切り制御装置の排気ガスが高温の場合の弁座付近の拡大図を示す。なお、図6は、図5に対応している。 Next, the case where the exhaust gas is hot will be described. The case where the exhaust gas is high is the same as the case where the exhaust gas is low. FIG. 6 shows an enlarged view of the vicinity of the valve seat when the exhaust gas of the exhaust gas cutoff control device of the present embodiment is high temperature. FIG. 6 corresponds to FIG.
図6に示すように、排気ガスが高温の場合、弁体30が径方向外側に熱膨張してしまう。このため、排気ガスが低温の場合と比較して、全閉位置P1におけるクリアランスC2が小さくなる。すなわち、C2<C1となる。この場合であっても、押し付けステップにおいて、弁体30を当接位置P3まで回動させるため、上流側から下流側への排気ガスの漏れ量が少なくなる。
As shown in FIG. 6, when the exhaust gas is hot, the
[排気ガス締め切り制御装置の作用効果]
次に、本実施形態の排気ガス締め切り制御装置1の作用効果について説明する。本実施形態の排気ガス締め切り制御装置1によると、図1に示すECU99が制御ユニット5に全閉指示を出すと、図4に示すように、モータ4は、全閉指示が出た時点の弁体30の位置から、当接位置P3まで、弁体30を回動させる。図3に示すように、モータ4は、全閉指示が出ている間、継続的に所定の押圧力F1で弁体30を弁座220に押し付ける。このため、図1に示すECU99が全閉指示を出した場合、図5、図6に示すように、弁体30と弁座220との間のクリアランスC1、C2から、排気ガスが漏出するのを抑制することができる。
[Effects of exhaust gas deadline control device]
Next, the effect of the exhaust gas
図7に、押し付けステップの有無における漏れ量の違いを模式図で示す。図7に示すα1は、図6に示す高温時において、弁体30が当接位置P3にある場合に対応している。α2は、図6に示す高温時において、弁体30が全閉位置P1にある場合に対応している。β1は、図5に示す低温時において、弁体30が当接位置P3にある場合に対応している。β2は、図5に示す低温時において、弁体30が全閉位置P1にある場合に対応している。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the difference in leakage amount with and without the pressing step. Α1 shown in FIG. 7 corresponds to the case where the
図7に示すように、押し付けステップを実行しない場合と比較して、押し付けステップを実行する方が、排気ガスの温度の高低によらず(クリアランスの大小によらず)、漏れ量を少なくすることができる。特に、排気ガスの温度が低い場合に(クリアランスが大きい場合に)、漏れ量を少なくすることができる。 As shown in FIG. 7, compared with the case where the pressing step is not executed, the amount of leakage is reduced by executing the pressing step regardless of the temperature of the exhaust gas (regardless of the size of the clearance). Can do. In particular, when the temperature of the exhaust gas is low (when the clearance is large), the amount of leakage can be reduced.
また、本実施形態の排気ガス締め切り制御装置1によると、図3、図4に示すように、弁体30が全閉位置P1を超えた後は、モータ4が弁体30に継続的に押圧力を加えている。このため、図1に示す演算部50が弁体30の開度を認識することができないにもかかわらず、確実に、弁体30を弁座220に押し付けることができる。
Further, according to the exhaust gas
また、本実施形態の排気ガス締め切り制御装置1によると、例えばモータ4の負荷電流を基に、演算部50が、弁体30が弁座220に着座したか否かを判別する場合と比較して、排気ガス締め切り制御装置1の回路構成が簡単になる。このため、排気ガス締め切り制御装置1の製造コストを削減することができる。
Further, according to the exhaust gas
また、本実施形態の排気ガス締め切り制御装置1には、図2に示すように、デフォルトスプリング7が配置されている。デフォルトスプリング7は、常時、開方向に弁体30を付勢している。このため、モータ4から弁体30に駆動力が伝達されなくなっても、デフォルトスプリング7の付勢力により、弁体30を図3に示す全開位置P2に設定することができる。つまり、排ガス通路20の通路断面積を最大にすることができる。
Moreover, as shown in FIG. 2, the default spring 7 is arrange | positioned at the exhaust-gas
また、本実施形態の排気ガス締め切り制御装置1によると、図6に示すように、弁体30の外周縁と弁座220とが、弁体30の径方向に対して、同じ方向に傾斜している。このため、弁体30が径方向外側に熱膨張しても、弁体30の外周縁が、弁座220の面方向に沿って、摺動することができる。したがって、弁体30の外周縁が、弁座220に噛み込みにくい。
Further, according to the exhaust gas
<参考形態>
参考形態の排気ガス締め切り制御装置と、第一実施形態の排気ガス締め切り制御装置との相違点は、排気ガス締め切り方法実行時のデューティー比の設定のみである。ここでは、相違点についてのみ説明する。
< Reference form>
The difference between the exhaust gas deadline control device of the reference form and the exhaust gas deadline control device of the first embodiment is only the setting of the duty ratio during execution of the exhaust gas deadline method. Here, only differences will be described.
図8に、参考形態の排気ガス締め切り制御装置が実行する排気ガス締め切り方法の模式図を示す。なお、図4と対応する部位については、同じ符号で示す。図8に示すように、弁体が全閉位置P1に到着しても、演算部は、デューティー比を0にしない。演算部は、弁体が全閉位置P1に到着する前に、デューティー比固定制御を開始している。 FIG. 8 shows a schematic diagram of an exhaust gas deadline method executed by the exhaust gas deadline control apparatus of the reference embodiment. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 4, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 8, even if the valve body arrives at the fully closed position P1, the calculation unit does not set the duty ratio to zero. The calculation unit starts the duty ratio fixing control before the valve body arrives at the fully closed position P1.
参考形態の排気ガス締め切り制御装置と、第一実施形態の排気ガス締め切り制御装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。参考形態のように、全閉位置P1において、デューティー比を0まで下げなくてもよい。すなわち、少なくとも全閉位置P1から当接位置P3までの区間において(押し付けステップ中において)、デューティー比固定制御が実行されていればよい。 The exhaust gas deadline control device of the reference form and the exhaust gas deadline control device of the first embodiment have the same operational effects with respect to the parts having the same configuration. As in the reference embodiment, the duty ratio does not have to be reduced to 0 at the fully closed position P1. That is, it is only necessary that the duty ratio fixing control is executed at least in the section from the fully closed position P1 to the contact position P3 (during the pressing step).
<その他>
以上、本発明の排気ガス締め切り制御装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiment of the exhaust gas deadline control device of the present invention has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
バルブの種類はバタフライバルブ3に限定しない。例えば、ポペットバルブなどであってもよい。排気ガス締め切り制御装置1の配置場所は特に限定しない。EGRシステム、排気ブレーキシステムなどに配置してもよい。図3に示すように、当接位置P3においてモータ4が弁体30に加える押圧力F1の大きさは、特に限定しない。弁座220に向かう方向の回転トルクを弁体30に伝達できればよい。
The type of valve is not limited to the
上記実施形態においては、本発明の「開方向付勢部材」の一例として、デフォルトスプリング7を配置した。しかしながら、デフォルトスプリング7の代わりに、本発明の「閉方向付勢部材」の一例として、リターンスプリングを配置してもよい。また、デフォルトスプリング7と、リターンスプリングと、を併用してもよい。 In the above embodiment, the default spring 7 is disposed as an example of the “opening direction biasing member” of the present invention. However, instead of the default spring 7, a return spring may be disposed as an example of the “closing direction biasing member” of the present invention. Further, the default spring 7 and the return spring may be used in combination.
1:排気ガス締め切り制御装置。
2:ハウジング、20:排ガス通路、21:第一スリーブ、210:弁座、22:第二スリーブ、220:弁座。
3:バタフライバルブ、30:弁体、31:弁軸、310:弁軸支持ボス、311:スペーサ。
4:モータ(アクチュエータ)、40:モータケース、41:駆動軸。
5:制御ユニット、50:演算部、51:記憶部。
7:デフォルトスプリング(開方向付勢部材)。
8:リンク機構部、80:モータ側アーム、81:中間アーム、82:バルブ側アーム。
90:吸気系、91:排気系、910:バイパス配管、92:ターボチャージャー、99:ECU。
C1:クリアランス、C2:クリアランス、F1:押圧力、F2:付勢力、P1:全閉位置、P2:全開位置、P3:当接位置。
1: Exhaust gas deadline control device.
2: housing, 20: exhaust gas passage, 21: first sleeve, 210: valve seat, 22: second sleeve, 220: valve seat.
3: butterfly valve, 30: valve body, 31: valve shaft, 310: valve shaft support boss, 311: spacer.
4: Motor (actuator), 40: motor case, 41: drive shaft.
5: control unit, 50: calculation unit, 51: storage unit.
7: Default spring (opening direction biasing member).
8: Link mechanism, 80: Motor side arm, 81: Intermediate arm, 82: Valve side arm.
90: Intake system, 91: Exhaust system, 910: Bypass piping, 92: Turbocharger, 99: ECU.
C1: clearance, C2: clearance, F1: pressing force, F2: urging force, P1: fully closed position, P2: fully open position, P3: contact position.
Claims (5)
該弁体が離着可能な弁座を有する排ガス通路が形成されたハウジングと、
該弁体を駆動するアクチュエータと、
該排ガス通路の通路断面積が最大となる該弁体の位置である全開位置と、該全開位置よりも該通路断面積が小さくなる該弁体の位置である全閉位置と、が予め記憶された記憶部と、該アクチュエータを制御することにより、任意の位置から該全閉位置に該弁体を切り替える全閉ステップを実行する演算部と、を有する制御ユニットと、
を備える排気ガス締め切り制御装置であって、
前記弁体が前記弁座に着座する該弁体の位置を当接位置として、
前記制御ユニットを制御する上位制御装置から、該制御ユニットに、該弁体の全閉指示が出された場合、
前記演算部は、
前記全閉ステップと、
前記全閉位置から該当接位置まで該弁体を移動させ、該全閉指示が出されている間、または、該全閉指示の後、該弁体の開度を変える次の指示を、該上位制御装置が該制御ユニットに出すまでの間、継続的に、所定の押圧力で該弁体を該弁座に押し付ける押し付けステップと、
を実行し、
前記アクチュエータの駆動軸は、複数のギアからなる減速機構部に連結されており、
前記バルブは、さらに、前記弁体を軸周りに回転させる弁軸を有するバタフライバルブであり、
前記全閉ステップにおいて、前記演算部は、該アクチュエータを、デューティー比変動制御し、
前記押し付けステップにおいて、該演算部は、該アクチュエータを、デューティー比固定制御し、
該全閉ステップから該押し付けステップに切り替わる際、前記全閉位置において、該演算部は、一旦、デューティー比を0にすることを特徴とする排気ガス締め切り制御装置。 A valve having a valve body;
A housing in which an exhaust gas passage having a valve seat to which the valve body can be attached and detached is formed;
An actuator for driving the valve body;
The fully open position, which is the position of the valve body where the passage cross-sectional area of the exhaust gas passage is maximized, and the fully closed position, which is the position of the valve body where the passage cross-sectional area is smaller than the fully open position, are stored in advance. A storage unit, and a control unit that executes a fully closed step for switching the valve body from an arbitrary position to the fully closed position by controlling the actuator,
An exhaust gas deadline control device comprising:
The position of the valve body where the valve body is seated on the valve seat as a contact position,
When an instruction to fully close the valve body is issued to the control unit from the host controller that controls the control unit,
The computing unit is
The fully closed step;
The valve body is moved from the fully closed position to the corresponding contact position , and the next instruction to change the opening degree of the valve body is given while the fully closed instruction is issued or after the fully closed instruction, A pressing step of pressing the valve body against the valve seat with a predetermined pressing force continuously until the upper control device delivers the control unit ;
The execution,
The drive shaft of the actuator is connected to a speed reduction mechanism unit composed of a plurality of gears,
The valve is a butterfly valve further having a valve shaft that rotates the valve body about an axis,
In the fully closed step, the calculation unit controls the duty ratio variation of the actuator,
In the pressing step, the calculation unit controls the actuator with a fixed duty ratio,
The exhaust gas cutoff control device characterized in that, when switching from the fully closed step to the pressing step, the calculation unit temporarily sets the duty ratio to 0 in the fully closed position .
前記押し付けステップにおける前記デューティー比は、前記アクチュエータの発熱量、該リンク機構部の損傷、前記減速機構部の前記ギアの損傷、前記開方向付勢部材の開方向の付勢力を考慮して、予め設定されている請求項2に記載の排気ガス締め切り制御装置。 The duty ratio in the pressing step is determined in advance in consideration of the amount of heat generated by the actuator, damage to the link mechanism, damage to the gear of the speed reduction mechanism, and the biasing force in the opening direction of the opening biasing member. The exhaust gas deadline control device according to claim 2, which is set.
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