一種汽車電子節(jié)氣門控制方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種汽車電子節(jié)氣門控制裝置和方法，其中裝置包括：曲線設(shè)置模塊，用于設(shè)置電子節(jié)氣門平衡阻力曲線；開度檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電子節(jié)氣門的當(dāng)前開度；起點(diǎn)值選擇模塊，用于根據(jù)開度檢測(cè)模塊檢測(cè)的電子節(jié)氣門當(dāng)前開度和目標(biāo)開度之間的差值，在曲線設(shè)置模塊設(shè)置的電子節(jié)氣門平衡阻力曲線上選擇進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)的PWM起點(diǎn)值；增量調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)電子節(jié)氣門當(dāng)前開度與目標(biāo)開度之間的差值的絕對(duì)值，選擇對(duì)應(yīng)的增量PID調(diào)節(jié)方式，以起點(diǎn)值選擇模塊選擇的PWM起點(diǎn)值對(duì)電子節(jié)氣門的當(dāng)前開度進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)，以使電子節(jié)氣門的當(dāng)前開度趨近于目標(biāo)開度。實(shí)施本發(fā)明，可解決電子節(jié)氣門動(dòng)作滯后和超調(diào)現(xiàn)象。
【專利說明】一種汽車電子節(jié)氣門控制方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的電子節(jié)氣門控制方 法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，汽車的汽車節(jié)氣門，采用鋼絲繩和拉桿與汽車駕駛室內(nèi)的油門踏板 相連。駕駛員通過腳踩油門踏板的行程來控制節(jié)氣門的開度，從而改變進(jìn)氣通道的開度，調(diào) 節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，以達(dá)到改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的目的。
[0003] 這種節(jié)氣門控制方式很難根據(jù)汽車的不同工況相應(yīng)地做出精確調(diào)整，特別是在冷 起動(dòng)、低負(fù)荷、過渡工況和怠速工況更是如此，因而導(dǎo)致汽車的經(jīng)濟(jì)性下降和排放的降低。 同時(shí)，該節(jié)氣門控制方式也不能支持現(xiàn)在流行的定速巡航功能的實(shí)現(xiàn)，無法減輕駕駛員的 疲勞度和實(shí)現(xiàn)汽車駕駛智能化。
[0004] 隨著電子技術(shù)的日益發(fā)展，電子節(jié)氣門成為全電控發(fā)動(dòng)機(jī)上最重要的控制裝置， 并已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用到各種車輛上，其優(yōu)點(diǎn)在于可使節(jié)氣門快速地控制在最佳開度，并可 設(shè)置多種控制功能開改善駕駛安全性和舒適性。
[0005] 電子節(jié)氣門的原理在于通過電子節(jié)氣門控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車節(jié)氣門運(yùn)動(dòng)，回復(fù)彈簧 起回位作用，起到減速齒輪組成減小電機(jī)轉(zhuǎn)速增大扭矩的作用，并通過位置傳感器反饋節(jié) 氣門位置。但是這種電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)大多集成在國(guó)外ECU控制系統(tǒng)中，價(jià)格高昂且無 法用于自主產(chǎn)品的開發(fā)。
[0006] 目前國(guó)內(nèi)流行的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)大多采用PID算法，但是電子節(jié)氣門是一個(gè) 存在非線性時(shí)變阻尼特性的系統(tǒng)，因此其存在如下缺點(diǎn)： 現(xiàn)有的PID算法僅采用一組參數(shù)，不管整定出何組參數(shù)，都是無法真正實(shí)現(xiàn)電子節(jié)氣 門快速跟隨功能的。即使采用多組PID參數(shù)，也會(huì)在某些工況下存在超調(diào)量大、抖動(dòng)大、調(diào) 節(jié)時(shí)間長(zhǎng)和靜態(tài)偏差大等性能問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的電子節(jié)氣門動(dòng)作滯后和超調(diào)現(xiàn)象，提供一種汽車電子 節(jié)氣門控制裝置和方法。
[0008] 本發(fā)明提供的一種汽車電子節(jié)氣門控制裝置，包括： 曲線設(shè)置模塊，用于設(shè)置電子節(jié)氣門平衡阻力曲線； 開度檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)所述電子節(jié)氣門的當(dāng)前開度； 起點(diǎn)值選擇模塊，用于根據(jù)所述開度檢測(cè)模塊檢測(cè)的電子節(jié)氣門當(dāng)前開度和目標(biāo)開度 之間的差值，在所述曲線設(shè)置模塊設(shè)置的電子節(jié)氣門平衡阻力曲線上選擇進(jìn)行PID增量調(diào) 節(jié)的PWM起點(diǎn)值； 增量調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)電子節(jié)氣門當(dāng)前開度與目標(biāo)開度之間的差值的絕對(duì)值，選擇 對(duì)應(yīng)的增量PID調(diào)節(jié)方式，以所述起點(diǎn)值選擇模塊選擇的PWM起點(diǎn)值對(duì)所述電子節(jié)氣門的 當(dāng)前開度進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)，以使所述電子節(jié)氣門的當(dāng)前開度趨近于目標(biāo)開度。
[0009] 其中，所述曲線設(shè)置模塊，包括： 上限值設(shè)置單元，用于設(shè)置電子節(jié)氣門平衡阻力上限值曲線； 中間值設(shè)置單元，用于設(shè)置電子節(jié)氣門平衡阻力中間值曲線； 下限值設(shè)置單元，用于設(shè)置電子節(jié)氣門平衡阻力下限值曲線。
[0010] 其中，所述控制裝置還包括： 電壓檢測(cè)模塊，用于通過汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元的端口檢測(cè)電子節(jié)氣門的電源供電電 壓； 溫度檢測(cè)模塊，用于通過所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元和冷卻水傳感器，檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng) 機(jī)的冷卻水溫度。
[0011] 其中，所述上限值設(shè)置單元包括： 第一驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)單元，用于在所述電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)到電源供電電壓穩(wěn)壓且所述溫度 檢測(cè)模塊檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度為常溫時(shí)，逐漸增加電子節(jié)氣門控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)所 述電子節(jié)氣門的閥片向開度變大方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，減小所述電子節(jié)氣門控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力直至所 述電子節(jié)氣門的閥片不再向開度變大方向運(yùn)動(dòng)； 第一驅(qū)動(dòng)力記錄單元，用于記錄所述第一驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)單元在調(diào)節(jié)過程中 的多個(gè)電子節(jié)氣門控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的值；其中，電子節(jié)氣門控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力 '電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的麵足：

【權(quán)利要求】
1. 一種汽車電子節(jié)氣口控制裝置，其特征在于，包括： 曲線設(shè)置模塊，用于設(shè)置電子節(jié)氣口平衡阻力曲線； 開度檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)所述電子節(jié)氣口的當(dāng)前開度； 起點(diǎn)值選擇模塊，用于根據(jù)所述開度檢測(cè)模塊檢測(cè)的電子節(jié)氣口當(dāng)前開度和目標(biāo)開度 之間的差值，在所述曲線設(shè)置模塊設(shè)置的電子節(jié)氣口平衡阻力曲線上選擇進(jìn)行PID增量調(diào) 節(jié)的PWM起點(diǎn)值； 增量調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)電子節(jié)氣口當(dāng)前開度與目標(biāo)開度之間的差值的絕對(duì)值，選擇 對(duì)應(yīng)的增量PID調(diào)節(jié)方式，W所述起點(diǎn)值選擇模塊選擇的PWM起點(diǎn)值對(duì)所述電子節(jié)氣口的 當(dāng)前開度進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)，W使所述電子節(jié)氣口的當(dāng)前開度趨近于目標(biāo)開度。
2. 如權(quán)利要求1所述的汽車電子節(jié)氣口控制裝置，其特征在于，所述曲線設(shè)置模塊，包 括： 上限值設(shè)置單元，用于設(shè)置電子節(jié)氣口平衡阻力上限值曲線； 中間值設(shè)置單元，用于設(shè)置電子節(jié)氣口平衡阻力中間值曲線； 下限值設(shè)置單元，用于設(shè)置電子節(jié)氣口平衡阻力下限值曲線。
3. 如權(quán)利要求2所述的汽車電子節(jié)氣口控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括： 電壓檢測(cè)模塊，用于通過汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元的端口檢測(cè)電子節(jié)氣口的電源供電電 壓； 溫度檢測(cè)模塊，用于通過所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元和冷卻水傳感器，檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng) 機(jī)的冷卻水溫度。
4. 如權(quán)利要求3所述的汽車電子節(jié)氣口控制裝置，其特征在于，所述上限值設(shè)置單元 包括： 第一驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)單元，用于在所述電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)到電源供電電壓穩(wěn)壓且所述溫度 檢測(cè)模塊檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度為常溫時(shí)，逐漸增加電子節(jié)氣口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)所 述電子節(jié)氣口的閥片向開度變大方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，減小所述電子節(jié)氣口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力直至所 述電子節(jié)氣口的閥片不再向開度變大方向運(yùn)動(dòng)； 第一驅(qū)動(dòng)力記錄單元，用于記錄所述第一驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)單元在調(diào)節(jié)過程中 的多個(gè)電子節(jié)氣口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的值；其中，電子節(jié)氣口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力 的值滿足：
為所述電子節(jié)氣口的回復(fù)彈黃的彈黃力；為電子節(jié)氣口的 閥片運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力； 上限值設(shè)置單元，用于由所述第一驅(qū)動(dòng)力記錄單元記錄的多個(gè)電子節(jié)氣口控制電機(jī)驅(qū) 動(dòng)力的值得到所述電子節(jié)氣口平衡阻力上限值曲線。
5. 如權(quán)利要求4所述的汽車電子節(jié)氣口控制裝置，其特征在于，所述下限值設(shè)置單元 包括： 第二驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)單元，用于在所述電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)到電源供電電壓穩(wěn)壓且所述溫度
檢測(cè)模塊檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度為常溫時(shí)，逐漸減小電子節(jié)氣口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)所 述電子節(jié)氣口的閥片向開度變小方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，增大所述電子節(jié)氣口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力直至所 述電子節(jié)氣口的閥片不再向開度變小方向運(yùn)動(dòng)； 第二驅(qū)動(dòng)力記錄單元，用于記錄所述第二驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)單元在調(diào)節(jié)過程中的多個(gè)電子節(jié) 氣口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的值；其中，電子節(jié)氣口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的值滿足：
單寶拉為所述％子節(jié)氣n的回復(fù)彈黃的彈黃力；止摩擦子節(jié)氣n的 閥片運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力； 下限值設(shè)置單元，用于由所述第二驅(qū)動(dòng)力記錄單元記錄的多個(gè)電子節(jié)氣口控制電機(jī)驅(qū) 動(dòng)力的值得到所述電子節(jié)氣口平衡阻力下限值曲線。
6. 如權(quán)利要求5所述的汽車電子節(jié)氣口控制裝置，其特征在于，所述中間值設(shè)置單元 用于在所述電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)到電源供電電壓穩(wěn)壓且所述溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)冷 卻水溫度為常溫時(shí)，由所述上限值設(shè)置單元設(shè)置的電子節(jié)氣口平衡阻力上限值曲線和所述 下限值設(shè)置單元設(shè)置的電子節(jié)氣口平衡阻力下限值曲線的中間值，得到所述電子節(jié)氣口平 衡阻力中間值曲線。
7. 如權(quán)利要求6所述的汽車電子節(jié)氣口控制裝置，其特征在于，所述曲線設(shè)置模塊還 包括： 低溫阻力增量調(diào)節(jié)單元，用于在所述溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度為低 溫時(shí)，在所述電子節(jié)氣口平衡阻力曲線上增加低溫阻力增量；和/或 電壓阻力增量調(diào)節(jié)單元，用于在所述電源檢測(cè)模塊檢測(cè)到所述電源供電電壓發(fā)生變化 時(shí)，在所述電子節(jié)氣口平衡阻力曲線上增加電壓阻力增量。
8. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的汽車電子節(jié)氣口控制裝置，其特征在于，所述起點(diǎn) 值選擇模塊，包括： 差值計(jì)算單元，用于計(jì)算所述開度檢測(cè)模塊檢測(cè)得到的當(dāng)前開度與目標(biāo)開度之間的差 值； 起點(diǎn)值選擇單元，用于當(dāng)所述差值計(jì)算單元計(jì)算所得當(dāng)前開度與目標(biāo)開度的差值的絕 對(duì)值小于X時(shí)，在所述電子節(jié)氣口平衡阻力中間值曲線上取值作為進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)的PWM 起點(diǎn)值；當(dāng)所述當(dāng)前開度比所述目標(biāo)開度小X時(shí)，在所述電子節(jié)氣口平衡阻力上限值曲線 上取值作為PWM起點(diǎn)值；當(dāng)所述當(dāng)前開度比所述目標(biāo)開度大X時(shí)，在所述電子節(jié)氣口平衡阻 力下限值曲線上取值作為PWM起點(diǎn)值；其中，所述X滿足O《X《2%。
9. 如權(quán)利要求7所述的汽車電子節(jié)氣口控制裝置，其特征在于，所述增量調(diào)節(jié)模塊，包 括： 絕對(duì)值計(jì)算單元，用于計(jì)算所述開度檢測(cè)模塊11檢測(cè)得到的當(dāng)前開度與目標(biāo)開度之 間的差值的絕對(duì)值； 慢速增量調(diào)節(jié)單元，用于在所述絕對(duì)值計(jì)算單元計(jì)算所得的目標(biāo)開度與當(dāng)前開度之間 的差值的絕對(duì)值小于等于Y時(shí)，采用慢速增量PID調(diào)節(jié)方式進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)；
快速增量調(diào)節(jié)單元，用于在所述差值計(jì)算單元計(jì)算所得的目標(biāo)開度與當(dāng)前開度之間的 差值的絕對(duì)值大于Y時(shí)，采用快速增量PID調(diào)節(jié)方式進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)；其中，所述Y滿足 3〇/〇《Y《5〇/〇。
10. -種汽車電子節(jié)氣口控制方法，其特征在于，包括： 設(shè)置電子節(jié)氣口平衡阻力曲線； 檢測(cè)電子節(jié)氣口的當(dāng)前開度； 根據(jù)電子節(jié)氣口當(dāng)前開度和目標(biāo)開度之間的差值，在所述設(shè)置的電子節(jié)氣口平衡阻力 曲線上選擇進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)的PWM起點(diǎn)值； 根據(jù)電子節(jié)氣口當(dāng)前開度與目標(biāo)開度之間的差值的絕對(duì)值，選擇對(duì)應(yīng)的增量PID調(diào)節(jié) 方式，W所述PWM起點(diǎn)值對(duì)所述電子節(jié)氣口的當(dāng)前開度進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)，W使所述電子節(jié) 氣口的當(dāng)前開度趨近于目標(biāo)開度。
11. 如權(quán)利要求10所述的汽車電子節(jié)氣口控制方法，其特征在于，所述設(shè)置電子節(jié)氣 口平衡阻力曲線，包括： 設(shè)置電子節(jié)氣口平衡阻力上限值曲線； 設(shè)置電子節(jié)氣口平衡阻力中間值曲線； 設(shè)置電子節(jié)氣口平衡阻力下限值曲線。
12. 如權(quán)利要求11所述的汽車電子節(jié)氣口控制方法，其特征在于，所述設(shè)置電子節(jié)氣 口平衡阻力曲線之前，還包括： 通過汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元的端口檢測(cè)電子節(jié)氣口的電源供電電壓； 通過所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元和冷卻水傳感器，檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫度。
13. 如權(quán)利要求12所述的汽車電子節(jié)氣口控制方法，其特征在于，所述設(shè)置電子節(jié)氣 口平衡阻力上限值曲線，包括： 在所述電源供電電壓穩(wěn)壓且所述發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度為常溫時(shí)，逐漸增加電子節(jié)氣口控 制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)所述電子節(jié)氣口的閥片向開度變大方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，減小所述電子節(jié)氣口控 制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力直至所述電子節(jié)氣口的閥片不再向開度變大方向運(yùn)動(dòng)，此過程中的電子節(jié)氣 口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力滿足：
其中，^為所述電子節(jié)氣口的回復(fù)彈黃的彈黃力為電子節(jié) 氣口的閥片運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力； 由此過程中的多個(gè)的值得到所述電子節(jié)氣口平衡阻力上限值曲線。
14. 如權(quán)利要求13所述的汽車電子節(jié)氣口控制方法，其特征在于，所述設(shè)置電子節(jié)氣 口平衡阻力下限值曲線，包括： 在所述電源供電電壓穩(wěn)壓且所述發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度為常溫時(shí)，逐漸減小電子節(jié)氣口控 制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)所述電子節(jié)氣口的閥片向開度變小方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，增大所述電子節(jié)氣口控 制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力直至所述電子節(jié)氣口的閥片不再向開度變小方向運(yùn)動(dòng)，此過程中的電子節(jié)氣 口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)力滿足：

其中，為所述電子節(jié)氣口的彈黃力；i?AJ*?:^J為電子節(jié)氣口的閥片 運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力； 由此過程中的多個(gè)的值得到所述電子節(jié)氣口平衡阻力下限值曲線。
15. 如權(quán)利要求14所述的汽車電子節(jié)氣口控制方法，其特征在于，所述設(shè)置電子節(jié)氣 口平衡阻力中間值曲線，包括： 在所述電源供電電壓穩(wěn)壓且所述發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度為常溫時(shí)，取所述電子節(jié)氣口平衡 阻力上限值曲線和所述電子節(jié)氣口平衡阻力下限值曲線的中間值，得到所述電子節(jié)氣口平 衡阻力中間值曲線。
16. 如權(quán)利要求15所述的汽車電子節(jié)氣口控制方法，其特征在于，所述設(shè)置電子節(jié)氣 口平衡阻力曲線，還包括： 在所述電源供電電壓發(fā)生變化時(shí)，在所述電子節(jié)氣口平衡阻力曲線上增加電壓阻力增 量；和/或 在所述發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度為低溫時(shí)，在所述電子節(jié)氣口平衡阻力曲線上增加低溫阻力 增量。
17. 如權(quán)利要求10至16中任一項(xiàng)所述的汽車電子節(jié)氣口控制方法，其特征在于，所述 根據(jù)電子節(jié)氣口當(dāng)前開度和目標(biāo)開度之間的差值，在所述已設(shè)置的電子節(jié)氣口平衡阻力曲 線上選擇PWM起點(diǎn)值進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)，包括： 當(dāng)所述當(dāng)前開度與目標(biāo)開度的差值的絕對(duì)值小于X時(shí)，在所述電子節(jié)氣口平衡阻力中 間值曲線上取值作為進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)的PWM起點(diǎn)值； 當(dāng)所述當(dāng)前開度比所述目標(biāo)開度小X時(shí)，在所述電子節(jié)氣口平衡阻力上限值曲線上取 值作為PWM起點(diǎn)值； 當(dāng)所述當(dāng)前開度比所述目標(biāo)開度大X時(shí)，在所述電子節(jié)氣口平衡阻力下限值曲線上取 值作為PWM起點(diǎn)值； 其中，所述X滿足0《X《2%。
18. 如權(quán)利要求17所述的汽車電子節(jié)氣口控制方法，其特征在于，所述根據(jù)電子節(jié)氣 口當(dāng)前開度與目標(biāo)開度之間的差值的絕對(duì)值，選擇對(duì)應(yīng)的增量PID調(diào)節(jié)方式進(jìn)行PID增量 調(diào)節(jié)，W使所述電子節(jié)氣口的當(dāng)前開度趨近于目標(biāo)開度，包括： 當(dāng)所述目標(biāo)開度與當(dāng)前開度之間的差值的絕對(duì)值小于等于Y時(shí)，采用慢速增量PID調(diào) 節(jié)方式進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)； 當(dāng)所述目標(biāo)開度與當(dāng)前開度之間的差值的絕對(duì)值大于Y時(shí)，采用快速增量PID調(diào)節(jié)方 式進(jìn)行PID增量調(diào)節(jié)； 其中，所述Y滿足3%《Y《5%。
【文檔編號(hào)】F02D9/00GK104234841SQ201310238355
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月17日
【發(fā)明者】黃銳景, 邢志海, 何曉妮, 張安偉 申請(qǐng)人:廣州汽車集團(tuán)股份有限公司