CN106051182A - 一种由can总线通信的智能蝶阀 - Google Patents

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    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor

Abstract

本发明公开了一种由CAN总线通信的智能蝶阀，包括阀体，所述阀体内设置有控制阀片动作的控制电路；所述控制电路包括控制模块以及分别与控制模块连接的传感器输入信号处理模块、阀片控制模块、CAN总线通信模块和电源模块，电源模块还与传感器输入信号处理模块连接；所述CAN总线通信模块通过CAN总线与发动机主控制器相互通信。本发明结构简单，控制电路集成在蝶阀内部，方便安装，适配性高；用于汽车或工程车辆进气量控制，以及配合废气再循环系统与DPF系统的使用，使车辆达到节能减排的效果。

Description

一种由CAN总线通信的智能蝶阀
技术领域
本发明涉及发动机尾气排放再循环系统技术领域，特别是一种汽车用蝶阀。
背景技术
蝶阀又称翻板阀，是一种结构简单的调节阀，在管道中主要起切断和节流作用。蝶阀的启闭件是一个圆盘形蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。
蝶阀应用于汽车发动机废气再循环系统中，主要功能是配合废气再循环（EGR）系统，进行进气节流，从而降低进气道空气压力，使废气更容易进入进气道，达到减排目的，进一步达到更高的EGR率；另外，蝶阀还可以配合微粒过滤器（DPF）再生，即通过控制进气量的大小（其实质是控制空燃比）并配合额外喷射的燃油（后喷射和次后喷射），来达到提高DPF的再生温度的目的。
然而，随之整车上电子产品的多样化，发动机主控制器无法满足逐渐增加的电子产品的控制需求，如在主控制器中增加驱动模块，则需要对主控制器进行较大改动，不仅费时费力，难以匹配各种型号的电子产品，而且还容易对主控制器的稳定运行产生影响。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种由CAN总线通信的智能型蝶阀，无需对发动机ECU进行改动，即能够接收发动机ECU的命令并自动控制自身开度，提高蝶阀的适配性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种由CAN总线通信的智能蝶阀，包括阀体，所述阀体内设置有控制阀片动作的控制电路；所述控制电路包括控制模块以及分别与控制模块连接的传感器输入信号处理模块、阀片控制模块、CAN总线通信模块和电源模块，电源模块还与传感器输入信号处理模块连接；所述CAN总线通信模块通过CAN总线与发动机主控制器相互通信。
上述一种由CAN总线通信的智能蝶阀，所述控制模块包括主芯片以及与主芯片连接滤波电路、时钟电路以及片外存储器；主芯片采用单片机。
上述一种由CAN总线通信的智能蝶阀，所述传感器输入信号处理模块包括霍尔芯片以及与霍尔芯片连接传感器电源输入端、电信号采集电路以及滤波电路，所述霍尔芯片通过主芯片传感器信号输入端连接主芯片。
上述一种由CAN总线通信的智能蝶阀，所述电源模块包括电源芯片以及分别与电源芯片连接的保护电路、电信号采集电路、滤波电路以及电源输出电路，所述保护电路的输入端连接电源，电源输出电路包括分别与主芯片和霍尔芯片连接的主芯片电源输入端和传感器电源输入端。
上述一种由CAN总线通信的智能蝶阀，所述阀片控制模块包括驱动芯片以及与驱动芯片连接的保护电路、电信号采集电路、滤波电路以及驱动信号输出电路，所述驱动信号输出电路通过数据线与阀片受控端连接。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明结构简单，控制电路集成在蝶阀内部，方便安装；用于汽车或工程车辆进气量控制，以及配合废气再循环系统与DPF系统的使用，使车辆达到节能减排的效果。智能型蝶阀通过CAN总线实现与主控制器之间的通信，能够高效快速的完成主控制器的控制要求，控制阀体内启闭件的开度；且智能蝶阀自带阀片控制模块，减小了主控制器在控制输出方面的压力。
附图说明
图1为本发明的电路结构框图；
图2为本发明所述控制模块的结构框图；
图3为本发明所述电源模块的结构框图；
图4为本发明所述阀片控制模块的结构框图；
图5为本发明所述传感器输入信号处理模块的结构框图；
图6为本发明所述CAN总线通讯模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种由CAN总线通信的智能蝶阀，包括阀体，阀体内设置有控制阀片动作的控制电路。控制电路的结构如图1所示，包括集成在一块电路板上的控制模块、传感器输入信号处理模块、阀片控制模块、CAN总线通信模块和电源模块，控制模块分别与传感器输入信号处理模块、阀片控制模块、CAN总线通信模块和电源模块连接，电源模块还与传感器输入信号处理模块连接；CAN总线通信模块通过CAN总线与发动机主控制器相互通信。
控制模块的结构如图2所示，包括主芯片、滤波电路、时钟电路以及片外存储器，主芯片分别与滤波电路、时钟电路以及片外存储器连接；主芯片采用单片机，主芯片接收到各处理信号后，输出相应的控制信号，控制阀片工作。
传感器输入信号处理模块的结构如图5所示，包括霍尔芯片以及与霍尔芯片连接传感器电源输入端、电信号采集电路以及滤波电路，霍尔芯片通过主芯片传感器信号输入端连接主芯片。霍尔芯片用于通过检测的磁场强度变化来检测阀片旋转角度，将其信号反馈给主芯片，主芯片再发出控制命令，从而实现闭环控制。
CAN总线通信模块实现主控制器与本发明中控制模块之间的信息互通，其电路如图6所示。外部主控制器通过CAN总线发送命令给主芯片，主芯片也可以通过CAN总线反馈故障码给主控制器。
电源模块受主芯片控制，其结构如图3所示，包括电源芯片以及分别与电源芯片连接的保护电路、电信号采集电路、滤波电路以及电源输出电路。保护电路的输入端连接电源，电瓶电源通过保护电路提供电源芯片供电，保护电路包括了防电流、电压及防反接保护电路及器件。电源输出电路能够同时输出两路电源，其一是与主芯片连接的主芯片电源输入端，用于为主芯片供电；其二是与霍尔芯片连接的传感器电源输入端，用于为传感器供电。电源模块的电信号采集电路用于进行输出电信号采样并提供给主芯片处理，用于检测电源芯片是否工作在正常范围内。
阀片控制模块用于在控制模块的指令下控制阀片动作，其结构如图图4所示，包括驱动芯片以及与驱动芯片连接的保护电路、电信号采集电路、滤波电路以及驱动信号输出电路，驱动信号输出电路通过数据线与阀片受控端连接。驱动芯片能够输出不同频率、占空比的驱动信号，用于控制阀片动作，并能实现正反转驱动。
本发明的工作原理为：首先根据不同型号蝶阀的参数要求对控制电路的内部输入数据进行设置，例如：电机的控制频率、PID参数、脉谱图数据等等。通电后，控制模块根据主控制器要求的逻辑运行，主芯片按照设置的控制频率及PID参数控制阀片打开，控制信号为占空比可变的电信号，此时，碟片上的霍尔传感器根据阀开度的大小，向主芯片输入电压信号，若阀片的开度未达到主控制器中所要求的数据，则相应的改变占空比的大小，直至开度稳定在所要求的范围，实现闭环控制。
本发明的控制电路集成在蝶阀内部，结构简单、便于安装在发动机上，并且能够由CAN总线与主控制器通信，主控制器只需发送想要智能ETC打开的开度，就能控制阀片打开相应开度。当有故障产生时，控制电路就会通过CAN总线将故障码反馈给主控制器，使技术人员能够迅速查明智能ETC的故障情况。

Claims (5)

1.一种由CAN总线通信的智能蝶阀，包括阀体，其特征在于：所述阀体内设置有控制阀片动作的控制电路；所述控制电路包括控制模块以及分别与控制模块连接的传感器输入信号处理模块、阀片控制模块、CAN总线通信模块和电源模块，电源模块还与传感器输入信号处理模块连接；所述CAN总线通信模块通过CAN总线与发动机主控制器相互通信。
2.根据权利要求1所述的一种由CAN总线通信的智能蝶阀，其特征在于：所述控制模块包括主芯片以及与主芯片连接滤波电路、时钟电路以及片外存储器；主芯片采用单片机。
3.根据权利要求2所述的一种由CAN总线通信的智能蝶阀，其特征在于：所述传感器输入信号处理模块包括霍尔芯片以及与霍尔芯片连接传感器电源输入端、电信号采集电路以及滤波电路，所述霍尔芯片通过主芯片传感器信号输入端连接主芯片。
4.根据权利要求3所述的一种由CAN总线通信的智能蝶阀，其特征在于：所述电源模块包括电源芯片以及分别与电源芯片连接的保护电路、电信号采集电路、滤波电路以及电源输出电路，所述保护电路的输入端连接电源，电源输出电路包括分别与主芯片和霍尔芯片连接的主芯片电源输入端和传感器电源输入端。
5.根据权利要求4所述的一种由CAN总线通信的智能蝶阀，其特征在于：所述阀片控制模块包括驱动芯片以及与驱动芯片连接的保护电路、电信号采集电路、滤波电路以及驱动信号输出电路，所述驱动信号输出电路通过数据线与阀片受控端连接。
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