CN101498251A

CN101498251A - 一种怠速步进电机的控制方法

Info

Publication number: CN101498251A
Application number: CNA2008100573258A
Authority: CN
Inventors: 李朝晖; 张步亮; 吕国伟
Original assignee: CHINA VAGON (BEIJING) AUTOMOBILE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHINA VAGON (BEIJING) AUTOMOBILE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-08-05

Abstract

本发明公开了一种怠速步进电机的控制方法，包括以下步骤：当发动机处于怠速状态时，电控单元ECU采集进气温度信号、冷却液温度信号、电力负载量信号，根据所述进气温度信号、冷却液温度信号、电力负载量信号，获取怠速步进电机脉冲控制信号，所述电控单元ECU根据所述怠速步进电机脉冲控制信号对怠速步进电机进行控制。本发明能够既可以满足车内的所有耗电需求，又可以极大的降低在此状态下的耗油量。

Description

一种怠速步进电机的控制方法

技术领域

本发明涉及发动机控制技术领域，特别是涉及一种发动机ECU(Electronic Control Unit，电控单元)怠速步进电机的控制方法。

背景技术

发动机的怠速状态是一种比较特殊的运转状态。在此状态下工作的发动机以最小的转速，单纯的把热能转换为机械能，再将机械能转换为电能，满足汽车在此状态下的电力需求。在此状态中如果转速过大，就会增加不必要的耗油量，浪费资源；如果转速过小，就满足不了汽车在怠速状态下的电力需求，车内电器无法正常使用，更严重的会导致汽车无故熄火的后果。所以怠速状态下发动机转速需要得到更加精确的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种即可以满足车内电器正常工作的电力需要，又可以极大的降低发动机在怠速状态时的耗油量，起到节能效果的控制技术，特别是提供一种发动机电控单元ECU怠速步进电机的控制方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种怠速步进电机的控制方法，包括以下步骤：当发动机处于怠速状态时，电控单元ECU采集进气温度信号、冷却液温度信号、电力负载量信号，根据所述进气温度信号、冷却液温度信号、电力负载量信号，获取怠速步进电机脉冲控制信号，所述电控单元ECU根据所述怠速步进电机脉冲控制信号对怠速步进电机进行控制。

其中，所述电力负载量信号包括以下信号的一种或多种：空调压缩机电力负载量信号、车灯电力负载量信号、火花塞电力负载量信号、音响电力负载量信号。

其中，在获取怠速步进电机脉冲控制信号之前还包括：根据所述发动机的标定数据表，获取基本怠速操作值、基本怠速修正值、整体怠速校准修正值、催化剂加热功能的怠速负载执行器开启修正值、缓冲器修正值、冷凝器风扇执行器开启的基本怠速修正值、怠速修正值、底层职务循环值、怠速增大编程修正值、空气压缩机负荷执行器开启的怠速修正值、空气压缩机被激活后的负荷执行器开启的怠速修正值、作为动力操作的怠速负荷执行器开启的修正值、在转化和动力操作间的怠速负荷执行器开启修正值、作为电力负载的怠速负荷执行器开启的修正值、在电力负载装备期间的怠速负荷执行器开启的修正值、通气温度修正值、为个别层上溯氧传感器加热的调整修正值。

其中，获取所述怠速步进电机脉冲控制信号包括：对所述基本怠速操作值、基本怠速修正值、整体怠速校准修正值、催化剂加热功能的怠速负载执行器开启修正值、缓冲器修正值、冷凝器风扇执行器开启的基本怠速修正值、怠速值修正、底层职务循环值、怠速增大编程修正值、空气压缩机负荷执行器开启的怠速修正值、空气压缩机被激活后的负荷执行器开启的怠速修正值、作为动力操作的怠速负荷执行器开启的修正值、在转化和动力操作间的怠速负荷执行器开启修正值、作为电力负载的怠速负荷执行器开启的修正值、在电力负载装备期间的怠速负荷执行器开启的修正值求和，所述和值乘以通气温度修正值，再乘以为个别层上溯氧传感器加热的调整修正值，得到的数值为所述怠速步进电机脉冲控制信号。

其中，获取所述基本怠速修正值包括：根据所述发动机的标定数据表，获取受冷却液影响值、受冷却液和A/T流动温度影响值、受冷却液温度影响和空气环境选择值以及受冷却液、A/T流动温度影响和空气环境选择值；将所述受冷却液影响值、受冷却液和A/T流动温度影响值、受冷却液温度影响和空气环境选择值以及受冷却液、A/T流动温度影响和空气环境选择值四个值中的一个的值赋给所述基本怠速修正值。

其中，获取所述整体怠速校准修正值包括：根据所述发动机的标定数据表，获取均衡怠速校准条件值、整体怠速校准条件值、派生怠速校准条件值、额外发动机温度的基本怠速修正值；所述均衡怠速校准条件值、整体怠速校准条件值、派生怠速校准条件值相加，所得和值与所述额外发动机温度的基本怠速修正值相乘，所得的乘积为所述整体怠速校准修正值。

其中，获取所述怠速修正值包括：根据所述发动机的标定数据表，获取没有驱动档使用时的适应值，所述怠速值修正值为所述没有驱动档使用时的适应值。

其中，获取所述怠速修正值包括：根据所述发动机的标定数据表，获取驱动档使用时的适应值，所述怠速值修正值为所述驱动档使用时的适应值。

其中，获取所述怠速修正值包括：根据所述发动机的标定数据表，获取工作状态的空调压缩机的适应值，所述怠速值修正值为所述工作状态的空调压缩机的适应值。

上述技术方案仅是本发明的一个优选技术方案，具有如下优点：通过ECU的计算和修正，得到一个可以在汽车怠速的情况下控制步进电机的脉冲信号量。应该本技术控制的发动机不仅可以在怠速状态下汽车正常工作，而且还可以达到进气量更精确，耗油量更低和提高尾气排放质量等效果。

附图说明

图1是本发明实施例的一种怠速步进电机的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明实施例的一种怠速步进电机的控制方法的流程示意图。结合图1，首先检测汽车运转状况，判断汽车是否处于怠速状态，若是，则ECU启用对步进电机进气口开度进行控制；若否，即当检测到汽车处于停止或是处于开动状态时，则ECU不采取怠速控制措施。ECU采集进气温度信号，冷却液温度信号，电力负载量信号，其中，电力负载量信号包括：空调压缩机电力负载量，车灯电力负载量，火花塞电力负载和音响电力负载量。各个信号量都在发动机的指定的标定数据表中对应一个唯一的修正值。以基本怠速运行脉冲量为基础，根据发动机周围环境，车内电器使用状况和电力负载等因素修改怠速操作值，ECU作为控制器端将通过计算得到怠速操作修正值得到最终的怠速脉冲控制量，传输给执行器端的步进电机，对步进电机加以控制，起到控制进气量的作用。

因为在计算怠速脉冲控制量时，需要用到多个修正值，为了便于区分，采用了数字编号，数字仅仅为编号，没有具体含义。

首先，只有发动机处于怠速状态下，才启用该控制方法对怠速步进电机进行控制。获取怠速脉冲控制量，是以基本怠速操作值1(基本怠速操作值1即为发动机在怠速状态下，原有的控制怠速步进电机进气量的信号值)为基础，加上发动机符合负荷执行器开启的基本怠速修正值6。此修正值6是选择受冷却液影响值2，受冷却液和A/T(Automatic transmission，自动变速器)流动温度影响值3，受冷却液温度影响和空气环境选择值4，受冷却液、A/T流动温度影响和空气环境选择值5等四个值中的一个作为本身赋值。根据发动机的工作状况和周围状况选择对基本怠速修正值6的赋值，例如发动机过热，则选择受冷却液影响值2赋值。基本怠速修正值6获得过程是由系统调用存储在单片机上的标定数据表中的相应数值计算所得。而此标定数据表是由专业的标定工作人员通过实际的标定试验获到的。具体试验过程是将待标定的控制单元(ECU)装载在使用该发动机的汽车上进行试验性的驾驶和数据标定。将适合在此环境下控制单元(ECU)控制发动机的数据值存储在标定数据表中。均衡怠速校准条件值7，积分怠速校准条件值8和派生怠速校准条件值9等三个值相加之和再与额外发动机温度的基本怠速修正值10相乘，再根据此乘积得到整体怠速校准修正值1l。并将得到的修正值11加到基本怠速操作值1上。然后再加上适合于催化剂加热功能的怠速负载执行器开启修正值12，缓冲器修正值13与冷却和冷凝器风扇执行器开启的基本怠速修正值14等三个修正值。根据实际情况，在没有驱动档使用时的适应值15，驱动档使用时的适应值16和工作状态的空调压缩机的适应值17等三个值中选择适和的修正值作为怠速值修正18，加到上述计算公式中。选择过程是根据驱动档使用状况选择适应值15还是16，或是当需空调压缩机工作时选择适应值17。将以上得到的结果依次加上对于MT(Manualtransmission，手动变速器)和A/T的底层职务循环值19，怠速增大编程的修正值20，空气压缩机负荷执行器开启的怠速修正值21，空气压缩机被激活后的负荷执行器开启的怠速修正值22，作为动力操作的怠速负荷执行器开启的修正值23，在转化和动力操作间的怠速负荷执行器开启修正值24，作为电力负载的怠速负荷执行器开启的修正值25和在电力负载装备期间的怠速负荷执行器开启的修正值26。最后将所得到的和乘以通气温度对于的修正值27，再乘以为个别层上溯氧传感器加热的调整修正值28。得到积为最终的怠速脉冲量29。ECU会根据此脉冲量控制步进电机进气口的开度，来对整个怠速状态进行控制。

下面，给出以上各数值通常情况下的取值范围：基本怠速操作值1的取值范围是0-99.9985；受冷却液影响值2的取值范围是0-99.998；受冷却液和A/T流动温度影响值3的取值范围是0-99.998；受冷却液温度影响和空气环境选择值4的取值范围是0-99.998；受冷却液、A/T流动温度影响和空气环境选择值5的取值范围是0-99.998；发动机符合负荷执行器开启的基本怠速修正值6的取值范围是0-99.998；均衡怠速校准条件值7的取值范围是-50-49.9985；积分怠速校准条件值8的取值范围是-50-49.9985；派生怠速校准条件值9的取值范围是-50-49.9985；额外发动机温度的基本怠速修正值10的取值范围是0-1.922；整体怠速校准修正值11的取值范围是-50-49.9985；适合于催化剂加热功能的怠速负载执行器开启修正值12的取值范围是0-99.9986；缓冲器修正值13的取值范围是0-99.998；冷却和冷凝器风扇执行器开启的基本怠速修正值14的取值范围是0-99.998；没有驱动档使用时的适应值15的取值范围是-50-49.998；驱动档使用时的适应值16的取值范围是-50-49.998；工作状态的空调压缩机的适应值17的取值范围是-50-49.998；怠速值修正18的取值范围是-50-49.998；对于MT和A/T的底层职务循环值19的取值范围是0-99.6；怠速增大编程的修正值20的取值范围是0-99.998；空气压缩机负荷执行器开启的怠速修正值21的取值范围是0-99.998；空气压缩机被激活后的负荷执行器开启的怠速修正值22的取值范围是-50-49.998；作为动力操作的怠速负荷执行器开启的修正值23的取值范围是0-100；在转化和动力操作间的怠速负荷执行器开启修正值24的取值范围是-50-50；作为电力负载的怠速负荷执行器开启的修正值25的取值范围是0-100；在电力负载装备期间的怠速负荷执行器开启的修正值26的取值范围是-50-50；通气温度对于的修正值27的取值范围是0-1.922；为个别层上溯氧传感器加热的调整修正值28的取值范围是-50-49.61。

试验实例1：

发动机型号：4汽缸；

发动机排量：1.2升；

试验地点：北京市；

试验时间：12月中旬至次年1月中旬(30天)；

当地气温：平均气温5℃；

标定过程：将待标定的控制单元(ECU)装载在使用该发动机的汽车上进行试验性的驾驶操作和数据标定。将适合在此环境下控制单元(ECU)控制发动机的数据值存储在标定数据表中。

标定数据结果：在此试验环境下，得到本发明需要的28个标定数值为：基本怠速操作值1是54.2654；受冷却液影响值2是53.124；受冷却液和A/T流动温度影响值3是52.654；受冷却液温度影响和空气环境选择值4是50.142；受冷却液、A/T流动温度影响和空气环境选择值5是49.6520；发动机符合负荷执行器开启的基本怠速修正值6是52.654(这里选择受冷却液和A/T流动温度影响值3赋值)；均衡怠速校准条件值7是12.1003；积分怠速校准条件值8是10.5641；派生怠速校准条件值9是11.5270；额外发动机温度的基本怠速修正值10是1.005；整体怠速校准修正值11是34.3623；适合于催化剂加热功能的怠速负载执行器开启修正值12是49.5134；缓冲器修正值13是45.6215；冷却和冷凝器风扇执行器开启的基本怠速修正值14是50.245；没有驱动档使用时的适应值15是13.0023；驱动档使用时的适应值16是10.3846；工作状态的空调压缩机的适应值17是15.264；怠速值修正18是10.3846(这里选择驱动档使用时的适应值16赋值)；对于MT和A/T的底层职务循环值19是60.132；怠速增大编程的修正值20是54.236；空气压缩机负荷执行器开启的怠速修正值21是55.456；空气压缩机被激活后的负荷执行器开启的怠速修正值22是5.123；作为动力操作的怠速负荷执行器开启的修正值23是50；在转化和动力操作间的怠速负荷执行器开启修正值24是2；作为电力负载的怠速负荷执行器开启的修正值25是48；在电力负载装备期间的怠速负荷执行器开启的修正值26是3；通气温度对于的修正值27是1.122；为个别层上溯氧传感器加热的调整修正值28是8.632。ECU根据以上数据计算得出最终的怠速脉冲量29，并将怠速脉冲量29作为怠速步进电机脉冲控制信号，对步进电机的进气量进行控制。

试验实例2：

发动机型号：4汽缸；

发动机排量：1.2升；

试验地点：海南市；

试验时间：7月(30天)；

当地气温：平均气温32℃；

标定数据结果：在此试验环境下，得到本发明需要的28个标定数值为：基本怠速操作值1是48.2356；受冷却液影响值2是45.2164；受冷却液和A/T流动温度影响值3是46.2184；受冷却液温度影响和空气环境选择值4是47.3648；受冷却液、A/T流动温度影响和空气环境选择值5是43.0456；发动机符合负荷执行器开启的基本怠速修正值6是45。2164(选择受冷却液影响值2赋值)；均衡怠速校准条件值7是10.5678；积分怠速校准条件值8是9.6543；派生怠速校准条件值9是10.2549；额外发动机温度的基本怠速修正值10是0.8701；整体怠速校准修正值11是26.5180；适合于催化剂加热功能的怠速负载执行器开启修正值12是44.2189；缓冲器修正值13是42.6548；冷却和冷凝器风扇执行器开启的基本怠速修正值14是45.9872；没有驱动档使用时的适应值15是10.5687；驱动档使用时的适应值16是8.6521；工作状态的空调压缩机的适应值17是13.658；怠速值修正18是13.658(选择工作状态的空调压缩机的适应值17赋值)；对于MT和A/T的底层职务循环值19是54.238；怠速增大编程的修正值20是52.148；空气压缩机负荷执行器开启的怠速修正值21是52.987；空气压缩机被激活后的负荷执行器开启的怠速修正值22是3.0325；作为动力操作的怠速负荷执行器开启的修正值23是45；在转化和动力操作间的怠速负荷执行器开启修正值24是1；作为电力负载的怠速负荷执行器开启的修正值25是43；在电力负载装备期间的怠速负荷执行器开启的修正值26是2；通气温度对于的修正值27是1.005；为个别层上溯氧传感器加热的调整修正值28是6.358。ECU根据以上数据计算得出最终的怠速脉冲量29，并将怠速脉冲量29作为怠速步进电机脉冲控制信号，对步进电机的进气量进行控制。

由以上实施例可以看出，本发明实施例发动机的怠速步进电机的控制采用闭环连接。控制动作贯穿整个怠速过程，并且在怠速状态下ECU随时检测发动机周围环境的变化和汽车的动力负载情况，电力负载情况。随时根据检测到的结果修正脉冲量，控制步进电机的进气口开度。

在采用本发明的ECU控制下的发动机不仅可以在怠速状态下是汽车正常工作的，而且还可以达到进气量更精确，耗油量更低和提高尾气排放质量等效果。

发动机在怠速状态下，汽缸内的进气量由步进电机来控制。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。ECU作为控制器，将点火，空调，音响，车灯等车内耗电需求量搜集到ECU中，通过机械能转换为电能的原理，计算得到控制电脉冲量。ECU再将此控制脉冲量输送到执行器步进电机上，从而满足发动机在怠速状态下正常工作，并且在此前提下极大的降低在此运转状态下的耗油量。

下面再介绍一下标定和标定数据表。一台发动机不可能只为一种车型配套，而不同的车型对性能的要求是有差异的：跑车要求高速大功率、SUV车型要求低速大扭矩，普通轿车要求性能均衡等等，一台发动机实现不同的性能，就是通过标定实现的。标定的主要内容包括：喷油量、点火时刻、电子节气门开度、怠速控制阀占空比、废气循环量、增压器放气阀开启时机以及其它相关参数。一台发动机经过标定后，就会形成标定数据表，标定数据表是标定工程师考虑各种在汽车行驶过程中遇到的各种问题经过大量的实际试验得到的标定数据。因此，当发动机出厂后，确定了相应的使用环境后，其必然对应有与该发动机及使用环境相对应的标定数据表。本发明是在原有发动机标定的进气量的基础上，根据标定数据表上的标定修正值，通过合理的计算，得到最优的进气量控制，因此，标定数据表及发动机的标定方法属于现有技术，本专利将不再多述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1、一种怠速步进电机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

当发动机处于怠速状态时，电控单元ECU采集进气温度信号、冷却液温度信号、电力负载量信号，根据所述进气温度信号、冷却液温度信号、电力负载量信号，获取怠速步进电机脉冲控制信号，所述电控单元ECU根据所述怠速步进电机脉冲控制信号对怠速步进电机进行控制。

2、如权利要求1所述的怠速步进电机的控制方法，其特征在于，所述电力负载量信号包括以下信号的一种或多种：

空调压缩机电力负载量信号、车灯电力负载量信号、火花塞电力负载量信号、音响电力负载量信号。

3、如权利要求2所述的怠速步进电机的控制方法，其特征在于，在获取怠速步进电机脉冲控制信号之前还包括：

根据所述发动机的标定数据表，获取基本怠速操作值、基本怠速修正值、整体怠速校准修正值、催化剂加热功能的怠速负载执行器开启修正值、缓冲器修正值、冷凝器风扇执行器开启的基本怠速修正值、怠速修正值、底层职务循环值、怠速增大编程修正值、空气压缩机负荷执行器开启的怠速修正值、空气压缩机被激活后的负荷执行器开启的怠速修正值、作为动力操作的怠速负荷执行器开启的修正值、在转化和动力操作间的怠速负荷执行器开启修正值、作为电力负载的怠速负荷执行器开启的修正值、在电力负载装备期间的怠速负荷执行器开启的修正值、通气温度修正值、为个别层上溯氧传感器加热的调整修正值。

4、如权利要求3所述的怠速步进电机的控制方法，其特征在于，获取所述怠速步进电机脉冲控制信号包括：

对所述基本怠速操作值、基本怠速修正值、整体怠速校准修正值、催化剂加热功能的怠速负载执行器开启修正值、缓冲器修正值、冷凝器风扇执行器开启的基本怠速修正值、怠速值修正、底层职务循环值、怠速增大编程修正值、空气压缩机负荷执行器开启的怠速修正值、空气压缩机被激活后的负荷执行器开启的怠速修正值、作为动力操作的怠速负荷执行器开启的修正值、在转化和动力操作间的怠速负荷执行器开启修正值、作为电力负载的怠速负荷执行器开启的修正值、在电力负载装备期间的怠速负荷执行器开启的修正值求和，所述和值乘以通气温度修正值，再乘以为个别层上溯氧传感器加热的调整修正值，得到的数值为所述怠速步进电机脉冲控制信号。

5、如权利要求3所述的怠速步进电机的控制方法，其特征在于，获取所述基本怠速修正值包括：

根据所述发动机的标定数据表，获取受冷却液影响值、受冷却液和A/T流动温度影响值、受冷却液温度影响和空气环境选择值以及受冷却液、A/T流动温度影响和空气环境选择值；

将所述受冷却液影响值、受冷却液和A/T流动温度影响值、受冷却液温度影响和空气环境选择值以及受冷却液、A/T流动温度影响和空气环境选择值四个值中的一个的值赋给所述基本怠速修正值。

6、如权利要求3所述的怠速步进电机的控制方法，其特征在于，获取所述整体怠速校准修正值包括：

根据所述发动机的标定数据表，获取均衡怠速校准条件值、整体怠速校准条件值、派生怠速校准条件值、额外发动机温度的基本怠速修正值；

所述均衡怠速校准条件值、整体怠速校准条件值、派生怠速校准条件值相加，所得和值与所述额外发动机温度的基本怠速修正值相乘，所得的乘积为所述整体怠速校准修正值。

7、如权利要求3所述的怠速步进电机的控制方法，其特征在于，获取所述怠速修正值包括：

根据所述发动机的标定数据表，获取没有驱动档使用时的适应值，所述怠速值修正值为所述没有驱动档使用时的适应值。

8、如权利要求3所述的怠速步进电机的控制方法，其特征在于，获取所述怠速修正值包括：

根据所述发动机的标定数据表，获取驱动档使用时的适应值，所述怠速值修正值为所述驱动档使用时的适应值。

9、如权利要求3所述的怠速步进电机的控制方法，其特征在于，获取所述怠速修正值包括：

根据所述发动机的标定数据表，获取工作状态的空调压缩机的适应值，所述怠速值修正值为所述工作状态的空调压缩机的适应值。