CN106917686B - 车用cvvl机构位置自学习方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用CVVL机构位置自学习方法，包括：第一次CVVL机构位置自学习将获得BLDC转角范围存入EEPROM；再次进行CVVL机构位置自学习，若不满足CVVL机构位置自学习条件，则退出CVVL机构位置自学习；若满足CVVL机构位置自学习条件，则触发CVVL机构位置自学习；若上止点和下止点BLDC位置学习成功，将上止点和下止点的BLDC转角范围求差后取绝对值，经转角范围校验获得CVVL机构位置；若转角范围校验失败，利用已保存EEPROM中的BLDC转角范围获得CVVL机构位置；若只有下止点位置学习成功，则获得的下止点位置即为CVVL机构的初始位置；若只有上止点位置学习成功，将EEPROM中已保存BLDC转角范围减去学习上止点位置时对应的BLDC转角范围，获得CVVL机构的初始位置。本发明能准确计算CVVL机构实时位置。

Description

车用CVVL机构位置自学习方法
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，特别是涉及一种车用CVVL机构位置自学习方法。
背景技术
连续可变气门升程(简称CVVL)技术是车辆汽油机重要的节油技术之一，可以起到与传统节气门控制汽油发动机负荷的作用，是通过控制气门升程和气门开启的持续时间，来调节缸内的进气量以满足发动机对不同工况的要求。发动机在高负荷工况下，大气门升程可以减小气门处的阻力，增加进气量，提高发动机的功率以满足发动机动力性的要求；发动机在怠速、低负荷工况下，利用较小的气门升程，控制进入气缸的混合气量，实现无节气门负荷控制，可以显著降低发动机的换气损失，明显减小耗油量，具有良好的燃油经济性。
而对于气门的控制，是通过发动机ECU控制无刷直流电机1(简称BLDC)来实现的，CVVL机构运动如图1所示：电机1布置在凸轮轴5的上方，而电机1的蜗杆2嵌入安装在偏心轴3上的蜗轮内，因此可以通过电机1用于调节偏心轴3，然后经过中间推杆和斜台4的作用，推动滚子式气门压杆6，从而控制进气门8的上下移动。在该CVVL机构中安装的偏心轴角度传感器来检测偏心轴的绝对位置，而BLDC自带的HALL传感器，可以检测BLDC的相对转角。常用的气门升程控制方法，如图2所示，是通过偏心轴角度传感器的位置反馈信号结合电机HALL传感器反馈的相对转角信号来计算CVVL机构的实时实际位置，该实际位置作为反馈信号进一步对机构进行PID位置闭环控制，从而实现对气门升程的控制。
现有CVVL控制方法有以下两个问题：
1.偏心轴传感器的反馈信号能够指示CVVL机构的绝对位置，但是该传感器本身的精度较低，很难满足气门升程控制的高精度要求；
2.CVVL机构长时间的往复动作，以及撞击机构的机械死点，会造成初始位置的变化，采用常规的方法必然会造成初始位置计算的不准确。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能准确计算CVVL机构实时位置的车用CVVL机构位置自学习方法。从而实现对气门升程的精确控制，避免因机构机械磨损造成CVVL机构实时位置计算不准确的情况。
为解决上述技术问题，本发明提供的车用CVVL机构位置自学习方法，包括：
进行第一次CVVL机构位置自学习，将学习上止点位置和下止点位置时所对应的BLDC转角范围存入EEPROM；第一次CVVL机构位置自学习：首次CVVL机构上止点和下止点位置均自学习成功；
再次进行CVVL机构位置自学习时，判断是否满足CVVL机构位置自学习条件；
若不满足CVVL机构位置自学习条件，则退出CVVL机构位置自学习；
若满足CVVL机构位置自学习条件，则触发CVVL机构位置自学习；
若上止点和下止点BLDC位置均自学习成功，将学习上止点位置和下止点位置时对应的上止点BLDC转角范围和下止点BLDC转角范围求差后取绝对值，再进行转角范围校验；
若转角范围校验成功将获得BLDC转角范围，保存在EEPROM中，利用该BLDC转角范围计算出BLDC的初始位置，根据BLDC HALL传感器反馈的相对位置信号，获得CVVL机构位置；若转角范围校验失败，利用已保存在EEPROM中的BLDC转角范围计算BLDC的初始位置，根据BLDC HALL传感器反馈的相对位置信号，获得CVVL机构位置；
若只有下止点位置学习成功，则获得的下止点位置即为CVVL机构的初始位置；
若只有上止点位置学习成功，将EEPROM中已保存的BLDC转角范围减去学习上止点位置时对应的BLDC转角范围，获得CVVL机构的初始位置。
其中，所述CVVL机构位置自学习条件包括：
1)车速范围0-120km/h；
2)发动机水温-40-100℃；
3)踏板开度0-100％；
4)供电电压0-12V；
5)转角范围0-7500°。
其中，CVVL机构下止点位置自学习采用：
CVVL机构气门升程的目标开度从第一预设范围开始递减，每次递减第一预设幅度，当检测到BLDC转角变化率小于等于第一预设标定值，且BLDC的驱动占空比大于第二预设标定值时，并持续第一时段，读取偏心轴传感器的电压，如果电压在第一预设范围内，下止点位置学习成功；
若自学习超时或学习过程中有ECU或BLDC故障出现，立即退出下止点位置自学习，自学习超时是指自学习时间超过100ms。
其中，CVVL机构上止点位置自学习采用：
CVVL机构气门升程的目标开度从第二预设范围开始递增，每次递增第一预设幅度，当检测到BLDC转角变化率小于等于第一预设标定值，且BLDC的驱动占空比大于第二预设标定值时，并持续第一时段，读取偏心轴传感器的电压，如果电压在第一预设范围内，上止点位置学习成功；
若自学习超时或学习过程中有ECU或BLDC故障出现，立即退出上止点位置自学习，自学习超时是指自学习时间超过100ms。
其中，第一预设范围为5％-50％，第二预设范围为50％-95％，第一预设幅度为1％-5％，第一预设标定值为0-2°/ms，第二预设标定值为20％-100％，并持续第一时段10ms-20ms，第一预设范围内0-5V。
其中，还包括：上止点和下止点位置均未学习成功，则利用偏心轴传感器的反馈位置信号计算BLDC的初始位置，若偏心轴传感器故障，BLDC初始角度采用默认值。
其中，还包括：将获得的CVVL机构位置，作为反馈信号应用于PID位置闭环控制。
现有技术采用偏心轴角度传感器的反馈信号来计算BLDC的初始位置，偏心轴角度传感器的控制精度较低,不能满足气门升程高精度的要求；而本发明通过上电自学习学到BLDC的初始位置，再结合BLDC HALL传感器反馈的BLDC相对转角来计算BLDC的实时实际位置，HALL传感器控制精度较高，可以提高CVVL机构气门升程的控制精度，并且降低对偏心轴传感器的工艺安装精度的要求。另外，随着CVVL机构长时间的往复动作，以及撞击机构的机械死点，势必会造成初始位置的变化，应用本发明自学习方法学习CVVL机构位置，能提高CVVL位置计算的准确性；通过达到上下止点时学到的偏心轴电压，还可以诊断CVVL机构的卡死状态，及时地对电机加以保护。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是CVVL机构结构示意图。
图2是现有CVVL机构实时位置计算逻辑示意图。
图3是本发明流程示意图。
图4是BLDC初始角度计算逻辑示意图。
图5是BLDC止点位置学习示意图，其显示下止点(零点)位置学习。
具体实施方式
如图3所示，本发明提供的车用CVVL机构位置自学习方法，包括：
进行第一次CVVL机构位置自学习，将获得上止点和下止点的BLDC转角范围存入EEPROM；第一次CVVL机构位置自学习：首次CVVL机构上止点和下止点位置均自学习成功；
再次进行CVVL机构位置自学习时，判断是否满足CVVL机构位置自学习条件；
若不满足CVVL机构位置自学习条件，则退出CVVL机构位置自学习；
若满足CVVL机构位置自学习条件，则触发CVVL机构位置自学习；
若上止点和下止点BLDC位置均自学习成功，将通过上止点位置、下止点位置获得的BLDC转角范围求差后取绝对值，再进行转角范围校验；
若转角范围校验成功将获得BLDC转角范围，保存在EEPROM中，利用该BLDC转角范围计算出BLDC的初始位置，根据BLDC HALL传感器反馈的相对位置信号，获得CVVL机构位置；若转角范围校验失败，利用已保存在EEPROM中的BLDC转角范围计算BLDC的初始位置，根据BLDC HALL传感器反馈的相对位置信号，获得CVVL机构位置；
若只有下止点位置学习成功，则获得的下止点位置即为CVVL机构的初始位置；
若只有上止点位置学习成功，将EEPROM中已保存的BLDC转角范围减去上止点位置即为CVVL机构的初始位置。
其中，所述CVVL机构位置自学习条件包括：
1)车速范围0-120km/h；
2)发动机水温-40-100℃；
3)踏板开度0-100％；
4)供电电压0-12V；
5)转角范围0-7500°。
其中，CVVL机构下止点位置自学习采用：
CVVL机构气门升程的目标开度从第一预设范围开始递减，每次递减第一预设幅度，当检测到BLDC转角变化率小于等于第一预设标定值，且BLDC的驱动占空比大于第二预设标定值时，并持续第一时段，读取偏心轴传感器的电压，如果电压在第一预设范围内，下止点位置学习成功；
若自学习超时或学习过程中有ECU或BLDC故障出现，立即退出下止点位置自学习，自学习超时是指自学习时间超过100ms。
其中，CVVL机构上止点位置自学习采用：
CVVL机构气门升程的目标开度从第二预设范围开始递增，每次递增第一预设幅度，当检测到BLDC转角变化率小于等于第一预设标定值，且BLDC的驱动占空比大于第二预设标定值时，并持续第一时段，读取偏心轴传感器的电压，如果电压在第一预设范围内，上止点位置学习成功；
若自学习超时或学习过程中有ECU或BLDC故障出现，立即退出上止点位置自学习，自学习超时是指自学习时间超过100ms。
其中，第一预设范围为5％-50％(优选为5％、10％、15％、20％)，第二预设范围为50％-95％(优选为80％、85％、90％、95％)，第一预设幅度为1％-5％(优选为1％、2％、3％、4％)，第一预设标定值为0-2°/ms(优选为1°/ms、2°/ms)，第二预设标定值为20％-100％(优选为20％、25％、30％)，并持续第一时段10ms-20ms(优选为10ms、15ms、20ms，第一预设范围内0-5V(优选为1V、2V、3V、4V)。
还包括：上止点和下止点位置均未学习成功，则利用偏心轴传感器的反馈位置信号计算BLDC的初始位置，若偏心轴传感器故障，BLDC初始角度采用默认值。
还包括：将获得的CVVL机构位置(实时实际位置)，作为反馈信号应用于PID位置闭环控制，实现对气门升程的精确控制。
如图5所示，对学习下止点位置、上止点位置时获得所对应BLDC转角范围进行说明；电机从初始位置运行到下止点的相对角度(即下止点位置所对应的BLDC转角范围)为a，则学到的电机初始角度即为a；电机从初始位置运行到上止点的相对角度为b，则学到的电机初始角度为c-b。BLDC转角范围就是电机从一个点运行到另一个点所走过的相对转角。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种车用CVVL机构位置自学习方法，其特征在于，包括：
进行第一次CVVL机构位置自学习，将获得学习上止点位置和下止点位置时所对应的BLDC转角范围存入EEPROM；第一次CVVL机构位置自学习：首次CVVL机构上止点和下止点位置均自学习成功；
再次进行CVVL机构位置自学习时，判断是否满足CVVL机构位置自学习条件；
若不满足CVVL机构位置自学习条件，则退出CVVL机构位置自学习；
若满足CVVL机构位置自学习条件，则触发CVVL机构位置自学习；
若上止点和下止点BLDC位置均自学习成功，将学习上止点位置和下止点位置时对应的上止点BLDC转角范围和下止点BLDC转角范围求差后取绝对值，再进行转角范围校验；
若转角范围校验成功将获得BLDC转角范围，保存在EEPROM中，利用该BLDC转角范围计算出BLDC的初始位置，根据BLDC HALL传感器反馈的相对位置信号，获得CVVL机构位置；若转角范围校验失败，利用已保存在EEPROM中的BLDC转角范围计算BLDC的初始位置，根据BLDC HALL传感器反馈的相对位置信号，获得CVVL机构位置；
若只有下止点位置学习成功，则获得的下止点位置即为CVVL机构的初始位置；
若只有上止点位置学习成功，将EEPROM中已保存的BLDC转角范围减去学习上止点位置时对应的BLDC转角范围，获得CVVL机构的初始位置；
其中，下止点：发动机气门最大升程取最小值时cvvl机构的位置；
上止点：发动机气门最大升程取最大值时cvvl机构的位置。
2.如权利要求1所述车用CVVL机构位置自学习方法，其特征在于：所述CVVL机构位置自学习条件包括：
1)车速范围0-120km/h；
2)发动机水温-40-100℃；
3)踏板开度0-100％；
4)供电电压0-12V；
5)转角范围0-7500°。
3.如权利要求1所述车用CVVL机构位置自学习方法，其特征在于：CVVL机构下止点位置自学习采用：
CVVL机构气门升程的目标开度从第一预设范围开始递减，每次递减第一预设幅度，当检测到BLDC转角变化率小于等于第一预设标定值，且BLDC的驱动占空比大于第二预设标定值时，并持续第一时段，读取偏心轴传感器的电压，如果电压在第一预设范围内，下止点位置学习成功；
若自学习超时或学习过程中有ECU或BLDC故障出现，立即退出下止点位置自学习，自学习超时是指自学习时间超过100ms。
4.如权利要求1所述车用CVVL机构位置自学习方法，其特征在于：CVVL机构上止点位置自学习采用：
CVVL机构气门升程的目标开度从第二预设范围开始递增，每次递增第一预设幅度，当检测到BLDC转角变化率小于等于第一预设标定值，且BLDC的驱动占空比大于第二预设标定值时，并持续第一时段，读取偏心轴传感器的电压，如果电压在第一预设范围内，上止点位置学习成功；
若自学习超时或学习过程中有ECU或BLDC故障出现，立即退出上止点位置自学习，自学习超时是指自学习时间超过100ms。
5.如权利要求3所述车用CVVL机构位置自学习方法，其特征在于：第一预设范围为5％-50％，第一预设幅度为1％-5％，第一预设标定值为0-2°/ms，第二预设标定值为20％-100％，并持续第一时段10ms-20ms，第一预设范围内0-5V。
6.如权利要求4所述车用CVVL机构位置自学习方法，其特征在于：第二预设范围为50％-95％，第一预设幅度1％-5％，第一预设标定值为0-2°/ms，第二预设标定值为20％-100％，并持续第一时段10ms-20ms，第一预设范围内0-5V。
7.如权利要求1-6任意一项所述车用CVVL机构位置自学习方法，其特征在于，还包括：上止点和下止点位置均未学习成功，则利用偏心轴传感器的反馈位置信号计算BLDC的初始位置，若偏心轴传感器故障，BLDC初始角度采用默认值。
8.如权利要求7所述车用CVVL机构位置自学习方法，其特征在于：将获得的CVVL机构位置，作为反馈信号应用于PID位置闭环控制。
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