JP5737266B2

JP5737266B2 - バルブ装置の製造方法

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Publication number: JP5737266B2
Application number: JP2012236936A
Authority: JP
Inventors: 修島根
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: JP2014084848A; DE102013216690A1; US9309991B2; US20140116526A1; CN103790736A; CN103790736B

Description

本発明は、バルブによって流路を開閉してバルブ開度によって流量を調整するバルブ装置の製造方法に関する。

従来より、バルブ装置として、内燃機関の燃焼室からの排気の一部を吸気通路へ循環させるＥＧＲシステムに採用されて、循環させる排気の流量を調整するＥＧＲガス流量制御弁（以下、ＥＧＲＶと呼ぶ）がある（特許文献１参照）。

ＥＧＲＶではバルブの開度によって流量が調整され、バルブ開度を検出するセンサからの出力を用いて、アクチュエータによってバルブを駆動するフィードバック制御によって流量が調整されている。

特開２００９−２３２５号公報

ところで、バルブ装置は、部品形状のばらつき、組立調整のばらつき、センサ特性のばらつきなどに起因して、流量特性（バルブ開度−流量関係）に個体間でばらつきが生じる。すなわち、基準となる流量特性からの誤差が個体毎に生じる。
このため、全てのバルブ装置において１つの所定の流量特性によって流量制御をオープン制御しようとすると、個体間で流量がばらつき、流量制御精度の低下によって排気エミッション悪化や燃費悪化を招く虞がある。

なお、流量制御中に流量センサからの出力によりフィードバック制御する場合にも、一時的にオープン制御をする場合もあるため、オープン制御時の流量制御の精度向上は重要である。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、バルブ装置において、個体間での流量特性のばらつきを反映させて精度の高い流量制御を行うことにある。

本発明は、流路を開閉することで流路を流れる流体の流量を可変するバルブと、バルブを駆動するアクチュエータと、バルブの開度を検出するセンサと、センサの出力と所定の開度−流量相関とに基づいてアクチュエータを制御する制御信号を生成及び出力する制御手段とを備えるバルブ装置の製造方法に関する。
ここで、所定の開度−流量相関を基準流量特性とし、基準流量特性とは別に測定した実測値である開度−流量相関を実流量特性とし、実流量特性と基準流量特性とに基づいて予め算出された、等流量における基準流量特性での開度ｘと実流量特性での開度ｙとの関係を近似した関数を誤差特性関数とする。
制御手段は、誤差特性関数を記憶する記憶手段と、制御信号を誤差特性関数に基づいて補正する補正手段とを有する。
本発明のバルブ装置の製造方法では、記憶手段へ誤差特性関数を記憶させる記憶工程において、誤差特性関数をコード化して特性コードとしてバルブ装置の表面に表示し、特性コードから誤差特性関数を記憶させる。

これによれば、基準流量特性と実流量特性との誤差を関数として保持し、この関数を用いて所望の流量を得られるように開度を制御することができる。
誤差を関数として記憶して補正に用いるため、幾つかの測定点によって補正する場合よりも高精度に補正ができる。

ＥＧＲＶの断面図である（実施例）。ＥＧＲＶの断面図である（実施例）。流量特性を示す図である（実施例）。基準開度ｘと実開度ｙとの関係を示す図である（実施例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

実施例を図１〜４を用いて説明する。
実施例では、本発明をＥＧＲＶ１に採用した例で説明する。

ＥＧＲＶ１は、排気を内燃機関の吸気通路への還流させる還流路の一部を形成するハウジング２と、このハウジング２の内部に回転自在に収容されるシャフト３と、このシャフト３に支持固定される円板状のバルブ４と、シャフト３を介してバルブ４を駆動するアクチュエータ５と、バルブ４の開度を検出する開度センサ６と、アクチュエータ５への制御信号を生成及び出力する制御手段を有する。

ハウジング２は、還流路の一部である流路８を形成する流路形成部９と、シャフト３及びアクチュエータ５を収容する本体部１０とを有する。
流路形成部９は円形断面の流路８を形成しており、本体部１０はシャフト３の一端が流路８内に突出するように軸受１１を介してシャフト３を回転自在に保持している。
なお、図１は流路８の流れ方向に沿う方向での断面図であり、図２は流路８の流れ方向に垂直な断面での断面図である。

バルブ４は円板形状に形成されており、シャフト３の一端に固定されている。そして、シャフト３が回転することで、バルブ４が流路を開閉し、このバルブ４の開度によって流量が調整される。

アクチュエータ５は、電力の供給を受けて駆動力を発生する電動モータ１４と、この電動モータ１４の出力軸１４ａの回転運動をシャフト３に伝達するための動力伝達機構１５とを備えている。

動力伝達機構１５は、歯車減速機構であって、出力軸１４ａの回転速度を所定の減速比となるように減速するものであり、出力軸１４ａの外周に固定されたピニオンギヤ１６、このピニオンギヤ１６と噛み合って回転する中間減速ギヤ１７、およびこの中間減速ギヤ１７と噛み合って回転する最終減速ギヤ１８等によって構成されている。

開度センサ６は、最終減速ギヤ１８に取り付けられる一対のマグネット２１と、マグネット２１の近傍に配置されるホールＩＣ２２とを備え、マグネット２１の回転に対するホールＩＣ２２の出力変化特性を利用してバルブ４の開度を検出する非接触式の回転角度検出装置である。なお、ホールＩＣ２２の代わりに、ホール素子単体、磁気抵抗素子等の非接触式の磁気検出素子を使用してもよい。

制御手段は、電動モータ１４の通電制御を行うＥＣＵ２４である。ＥＣＵ２４には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよび各種データを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
制御手段は、開度センサ６からのセンサ出力と、予め記憶されている所定の開度−流量相関とに基づいて所望の流量を得られるように電動モータ１４へ制御信号を出力して開度制御を行う。
すなわち、開度センサ６からのセンサ出力が入力されて、開度センサ６によって検出されるバルブ開度が、所望の流量を得るために必要な開度目標値に略一致するように電動モータへの制御信号（供給電力等）が生成される。

〔本実施例の特徴〕
ここで、所定の開度−流量相関を基準流量特性とし、基準流量特性とは別に測定した実測値である開度−流量相関を実流量特性とする。
図３は、基準流量特性と実流量特性とを示している。基準流量特性は、理想状態での流量特性であり、実流量特性は開度センサ６のばらつきや部品形状や組立でのばらつきを含んだ特性であり、実際に個体毎に開度センサ６により検出される開度と流量との関係を測定したものである。このため、基準流量特性と実流量特性とではバルブ開度に対する流量に誤差を生じる。
このため、全ての個体において基準流量特性を用いて開度制御すると、得られる流量に誤差が生じてしまう。すなわち、等流量における基準流量特性での開度（以下、基準開度ｘと呼ぶ）と実流量特性での開度（以下、実開度ｙと呼ぶ）との間には誤差が生じる。

例えば、同じ流量Ｑ０を得ようとする場合に、基準開度では８０％で得られるが、実開度では８０％よりも小さい開度にしないと得られず、基準開度ｘと実開度ｙとの間に誤差が存在する。
この誤差は各流量で異なっており、各流量における誤差を複数の点で測定し、図４に示すように、基準開度ｘと実開度ｙとの関係を関数（以下、誤差特性関数ｆ（ｘ）と呼ぶ）として算出する。本実施例では、例えば、実開度ｙを基準開度ｘの６次関数で表している。
基準流量特性と実流量特性との誤差は個体毎に異なるため、個体毎に予め誤差特性関数ｆ（ｘ）を設定する。

制御手段は、誤差特性関数ｆ（ｘ）を記憶する記憶手段と、所望の流量を得るための制御信号を誤差特性関数ｆ（ｘ）に基づいて補正する補正手段とを有する。なお、本実施例では、ＥＣＵ２４が記憶手段及び補正手段として機能する。

制御手段は、理想状態（基準流量特性＝実流量特性）においては記憶手段に記憶された基準流量特性に基づいて所望の流量を得られるように電動モータ１４へ制御信号を出力して開度制御を行うが、誤差を生じる場合には、補正手段が誤差特性関数ｆ（ｘ）を用いて基準流量特性を補正し、補正後の基準流量特性、すなわち、実流量特性に近似した流量特性を求め、この流量特性に基づいて制御を行う。
なお、基準流量特性を補正するのではなく、開度センサ６からの出力を誤差特性関数ｆ（ｘ）によって補正して、補正後の開度と基準流量特性とから制御信号を生成してもよい。
例えば、流量Ｑ０にしたい場合には、誤差特性関数ｆ（ｘ）に８０を代入して目標開度を求め、開度センサ６での検出値がこの目標開度になるようにアクチュエータ５への制御信号を決定する。

〔本実施例のＥＧＲＶ１の製造方法〕
次に、本実施例のＥＧＲＶ１の製造工程における、記憶手段へ誤差特性関数ｆ（ｘ）を記憶させる記憶工程について説明する。
記憶工程は、個体毎に対応する誤差特性関数ｆ（ｘ）をコード化して特性コードとしてＥＧＲＶ１の表面に表示し、特性コードから誤差特性関数ｆ（ｘ）を記憶させる。
例えば、ハウジング２の表面に外部から識別できるようにＱＲコード（登録商標）やバーコードなどを利用できる。そして、特性コードをリーダーで読み取り、ＥＣＵ２４に記憶させる。

なお、個体毎にシリアルナンバーを持たせ、このシリアルナンバーに対応した誤差特性関数ｆ（ｘ）をＥＣＵ２４にダウンロードするという方法等でもよい。

〔実施例の作用効果〕
本実施例によれば、基準流量特性と実流量特性との誤差を誤差特性関数ｆ（ｘ）として個体毎に記憶し、この誤差特性関数ｆ（ｘ）を利用して開度制御を行っている。
このため、個体毎に実流量特性に近似した流量特性に基づいて開度制御を行うことができるため、流量制御がオープン制御であったとしても、所望の流量を高精度に得ることができる。
また、基準流量特性と実流量特性との誤差を、幾つかのデータ点ではなく、連続した誤差特性関数ｆ（ｘ）として記憶し記憶させ、補正に用いているため、より高精度に流量制御することができる。
なお、本実施例では誤差特性関数ｆ（ｘ）を個体毎に求めたが、製造ロット毎に求めてもよい。

１ＥＧＲＶ（バルブ装置）
４バルブ
５アクチュエータ
６開度センサ
８流路
２４ＥＣＵ（制御手段、記憶手段、補正手段）

Claims

流路（８）を開閉することで流路（８）を流れる流体の流量を可変するバルブ（４）と、
前記バルブ（４）を駆動するアクチュエータ（５）と、
前記バルブ（４）の開度を検出するセンサ（６）と、
前記センサ（６）の出力と所定の開度−流量相関とに基づいて前記アクチュエータ（５）を制御する制御信号を生成及び出力する制御手段とを備え、
前記所定の開度−流量相関を基準流量特性とし、前記基準流量特性とは別に測定した実測値である開度−流量相関を実流量特性とし、
前記実流量特性と前記基準流量特性とに基づいて予め算出された、等流量における前記基準流量特性での開度ｘと前記実流量特性での開度ｙとの関係を近似した関数を誤差特性関数とすると、
前記制御手段（２４）は、
前記誤差特性関数を記憶する記憶手段（２４）と、
前記制御信号を前記誤差特性関数に基づいて補正する補正手段（２４）とを有するバルブ装置の製造方法において、
前記記憶手段（２４）へ前記誤差特性関数を記憶させる記憶工程は、前記誤差特性関数をコード化して特性コードとして前記バルブ装置（１）の表面に表示し、前記特性コードから前記誤差特性関数を記憶させることを特徴とするバルブ装置の製造方法。