[发明专利]电动机式提升阀及使用该提升阀的内燃机EGR装置

说明书

技术领域

本发明涉及电动机式提升阀及使用了该电动机式提升阀的内燃机EGR装置。

背景技术

在内燃机中，无论汽油发动机、柴油发动机，都存在安装EGR装置(排气再循环装置)的趋势，该EGR装置主要以降低NOx为目的，使排气的一部分回流至进气系统。

通常，在该EGR通路中具有EGR阀，可以由其进行EGR气体的流动的容许和切断，或者调节流量。

特别地，重要的是该EGR阀在切断EGR气体时的高密封性，为了即使在EGR阀的上游和下游的压力差大的条件下也确保稳定的密封性，通常使用利用被压缩设置的弹簧的预紧力而保持总是关闭的提升阀，通过抵抗上述弹簧的预紧力而推压该提升阀进行开阀，以调节EGR气体的流量。作为推压提升阀的单元，例如存在使用螺线管的空气驱动式提升阀，但近来，由于可控性高，所以也开发了使用电动机(例如，步进电动机)的驱动力的方式的提升阀(电动机式提升阀)。

另外，由于提升阀在小开度时的流量变化大，所以在小开度时必须更高精度地调整EGR气体的流量。

但是，在EGR阀的上游侧(排气侧)和下游侧(进气侧)之间，EGR气体会产生较大的压力差，该压力差与内燃机的运转状态对应而变动。如果如上述所示产生压力差并进行变动，则在EGR阀为提升阀的情况下，对应于该压力差的力作用于提升阀的阀体而对提升阀的动作产生影响。

所以，例如日本国特开平11-351075号公报(以下称为专利文献)所公开的内容，开发了如下的装置，其构成为，在EGR阀使用电动机式提升阀的情况下，与该变动的压力差对应而对例如电动机的驱动速度进行变更控制。

另一方面，在如上述所示使用利用弹簧以总是关闭的方式预紧的提升阀的情况下，为了将提升阀开阀，需要抵抗被压缩设置的弹簧的预紧力。

但是，在进行例如通常的PID控制的电动机式提升阀的情况下，由于如果使电动机动作，则电动机扭矩从零开始逐渐增加，所以在电动机扭矩至少达到弹簧的预紧力(弹簧作用力)为止的期间，提升阀不动作，包括上述专利文献中公开的技术，出现提升阀在进行实际开阀之前产生响应延迟的问题。

如图4所示，在进行通常的PID控制时，如电动机式提升阀的电动机扭矩和阀开度的时间变化随各个目标开度而变化所示，提升阀的目标开度越小(阀升程越短)而电动机的驱动速度越慢，即电动机扭矩的上升越慢，则该问题越显著。

由此，基于如果提升阀在开阀中产生响应延迟，则开阀时机不稳定等理由，特别在提升阀的微小开度时，控制精度显著恶化，这是所不希望的。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题点而提出的，其目的在于，提供一种电动机式提升阀及使用电动机式提升阀的内燃机的EGR装置，能够无响应延迟地、高精度地进行开阀控制。

为了实现上述目的，在本发明的电动机式提升阀，其特征在于，具有：提升阀主体，其阀体配置在流体通路内，另一方面，阀杆部贯穿上述流体通路的外壳而向该流体通路的外部突出，通过上述阀体与形成于上述外壳上的阀座抵接而切断在上述流体通路内流动的流体，通过上述阀体从上述阀座离开而容许上述流体的连通；弹簧盖，其与该提升阀主体的阀杆头部嵌合；弹簧，其被压缩设置在该弹簧盖和上述流体通路的外壳之间，预紧上述阀体，以使得该阀体与上述阀座抵接；轴，其设置于上述提升阀主体的上述阀杆部的轴延长线上，沿该轴线方向移动而推压上述阀杆头部；电动机，其具有与上述轴螺合的转子，通过使该转子进行正转动作及反转动作而使上述轴往复运动；以及电动机控制单元，其控制该电动机的动作，该电动机控制单元具有初始电动机扭矩设定单元，其设定上述电动机的初始电动机扭矩，以使其成为相当于将上述阀体向上述阀座侧预紧的力或其附近值，在为了利用上述轴推压上述阀杆头部、使上述阀体从上述阀座离开，而使上述电动机动作时，以得到由上述初始电动机扭矩设定单元设定的初始电动机扭矩的方式使上述电动机动作。

附图说明

图1是表示使用本发明所涉及的电动机式提升阀的内燃机的EGR装置的概略结构的剖面图。

图2是表示在从发动机启动至停止之间的由电动机式提升阀构成的EGR阀的开度和电动机扭矩的随时间变化的时序图，是说明弹簧作用力的推定方法的图。

图3是表示考虑了初始扭矩的本发明中的电动机扭矩和阀开度的时间变化(b)、与不考虑初始电动机扭矩的现有情况(a)比较的时序图。

图4是表示使进行通常的PID控制时的电动机式提升阀的电动机扭矩和阀开度的时间变化分别随目标开度而变化的图。

具体实施方式