CN108953008B - 用于发动机egr阀的初始位置自学习系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习系统，所述EGR单元，用于向处理器单元发送采集的EGR阀位置信号以及接收执行器驱动电流；所述处理器单元，用于根据EGR阀位置信号以及EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号，还根据EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号；用于根据所述第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号，再根据所述第三EGR阀驱动占空比信号生成执行器驱动电流；还公开了一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法。本发明能够直接判断阀杆初始位置，不必经过电压修正，所以具有更高的精度。

Description

用于发动机EGR阀的初始位置自学习系统及其方法

技术领域

本发明属于发动机EGR阀的控制技术领域，具体涉及一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习系统及其方法。

背景技术

发动机燃烧过程中平均过量空气系数虽然大，但因混合气成分不均匀，局部燃烧温度高，所以易生成大量NOx。EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环)技术可将部分废气引入进气道，与新鲜空气共同参与燃烧反应。由于废气的引入可降低氧浓度以及燃烧温度，而NOx的生产条件是高温富氧，所以EGR是广泛应用的NOx排放处理技术之一。

EGR系统中排气管及进气管之间通过EGR管道连接，可从排气管中引出部分废气注入进气管中，与新鲜空气混合后注入气缸。EGR阀常被安装在EGR管道上，根据发动机工况实时调节通过EGR管道的废气流量，优化发动机性能。EGR阀中阀杆位于进气道与排气道之间，其位置可连续变化，并进一步改变进气道与排气道之间的流通条件，达到调整其中废气量的目的；现阶段广泛使用的EGR阀多采用直流电机作为执行器。与该类执行器配套的是一套轨道系统，可将直流电机的旋转运动转化为EGR阀杆的直线运动，并通过调整电机旋转达到控制阀杆位置的目的。其控制系统中常配有一位置传感器，用于实时反馈阀杆位置，配合EGR阀控制系统实现对阀杆位置的闭环控制。

当EGR系统处于关闭状态，通过阀杆阻断进气道与排气道的连通，阀杆所处的位置为初始位置。对应该初始位置，控制系统有一对应的初始位置电压。实际应用中，以该初始位置电压为目标，通过对位置传感器反馈的实时位置电压进行闭环控制，即可控制阀杆处于初始位置状态，关闭EGR系统。实际应用中，一方面由于批量生产的EGR阀之间存在差异，使得各个EGR阀的初始位置电压可能存在差异；另一方面，由于EGR系统长期运行，复位弹簧老化，机械部件磨损等原因，导致EGR阀初始位置电压不断变化；所以需要定期对EGR阀初始位置电压进行校正，以提高实际控制效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习系统及其方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习系统，其包括EGR单元、处理器单元；

所述EGR单元，用于向处理器单元发送采集的EGR阀位置信号以及接收所述处理器单元发送的执行器驱动电流；

所述处理器单元，用于根据接收所述EGR单元发送的EGR阀位置信号以及EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号，还根据接收所述EGR单元发送的EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号；用于根据所述第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号，再根据所述第三EGR阀驱动占空比信号生成执行器驱动电流发送到EGR单元。

上述方案中，所述EGR单元包括传感器和执行器。

上述方案中，所述处理器单元包括EGR阀管理模块、初始位置自学习模块、占空比输出模块、驱动模块；所述EGR阀管理模块，根据输入的EGR阀位置信号和EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号；所述初始位置自学习模块，根据EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号并且发送到占空比输出模块；所述占空比输出模块，根据接收的第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号并且发送到驱动模块；所述驱动模块，根据第三EGR阀驱动占空比信号生成执行器驱动电流发送到EGR单元。

本发明实施例还提供一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法，该方法为：所述处理器根据输入的EGR阀位置信号和EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号，然后，根据所述EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号信号生成第二EGR阀驱动占空比信号，接着，根据接收的第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号，最后，根据所述第三EGR阀驱动占空比信号生成执行器驱动电流。

上述方案中，在所述处理器根据输入的EGR阀位置信号和EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号中，所述初始位置自学习状态信号为允许或者禁止。

上述方案中，所述根据所述EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号，具体为：当所述初始位置自学习状态信号为禁止时，根据所述EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号为0；当所述初始位置自学习状态信号为允许时，第二EGR阀驱动占空比信号在300ms内从0％降为-30％，在此期间内，记录EGR阀位置传感器信号电压及对应时间，当第二EGR阀驱动占空比信号降为-30％后，通过对位置传感器电压－时间曲线上各记录点进行处理，确认该曲线的拐点，该拐点即为初始位置对应电压。

上述方案中，所述根据接收的第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号，具体为：当所述初始位置自学习状态信号为禁止时，所述第三EGR阀驱动占空比信号等于第一EGR阀驱动占空比信号；当所述初始位置自学习状态信号为允许时，所述第三EGR阀驱动占空比信号等于第二EGR阀驱动占空比信号。

上述方案中，所述位置传感器电压－时间曲线的生成方法为：位置传感器电压－时间曲线的始点A1坐标记为(X1，Y1)，终点A2坐标记为(X2、Y2)，曲线上任意点A3坐标记为(X3、Y3)，则任意点A3至由始点A1及终点A2确定的辅助直线的距离L通过下式计算：

遍历位置传感器电压－时间曲线上各记录点，计算各记录点对应的距离L，则距离最大的点为位置传感器电压－时间曲线拐点。

与现有技术相比，本发明能够直接判断阀杆初始位置，不必经过电压修正，所以具有更高的精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习系统的连接框图；

图2为本发明实施例提供一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法的流程图；

图3为本发明实施例提供一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法中步骤102的流程图；

图4为本发明实施例提供一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法中位置电压－时间曲线的示意图；

图5为本发明实施例提供一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法中步骤103的流程图；

图6为本发明实施例提供一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法的应用过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习系统，如图1所示，其包括EGR单元10、处理器单元20；

所述EGR单元10，用于向处理器单元20发送采集的EGR阀位置信号以及接收所述处理器单元发送的执行器驱动电流；

所述处理器单元20，用于根据接收所述EGR单元10发送的EGR阀位置信号以及EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号，还根据接收所述EGR单元10发送的EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号；用于根据所述第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号，再根据所述第三EGR阀驱动占空比信号生成执行器驱动电流发送到EGR单元10。

所述EGR单元包括传感器11和执行器12。

所述处理器单元20包括EGR阀管理模块21、初始位置自学习模块22、占空比输出模块23、驱动模块24；所述EGR阀管理模块21，根据输入的EGR阀位置信号和EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号；所述初始位置自学习模块22，根据EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号并且发送到占空比输出模块23；所述占空比输出模块23，根据接收的第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号并且发送到驱动模块；所述驱动模块24，根据第三EGR阀驱动占空比信号生成执行器驱动电流发送到EGR单元10。

本发明实施例还提供一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法，如图2所示，该方法通过以下步骤实现：

步骤101：处理器根据输入的EGR阀位置信号和EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号。

具体地，在所述处理器根据输入的EGR阀位置信号和EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号中，所述初始位置自学习状态信号为允许或者禁止。

步骤102：根据所述EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号。

具体地，当所述初始位置自学习状态信号为禁止时，根据所述EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号为0；

如图3所示，当所述初始位置自学习状态信号为禁止时，第二EGR阀驱动占空比信号在300ms内从0％降为-30％，同时在此期间内，记录EGR阀位置传感器信号电压及对应时间，当EGR阀控制占空比2降为-30％后，通过对位置传感器电压－时间曲线上各记录点进行处理，确认该曲线的拐点，该拐点即为初始位置对应电压。

如图4所示，所述位置传感器电压－时间曲线的生成方法为：位置传感器电压－时间曲线的始点A1坐标记为(X1，Y1)，终点A2坐标记为(X2、Y2)，曲线上任意点A3坐标记为(X3、Y3)，则任意点A3至由始点A1及终点A2确定的辅助直线的距离L通过下式计算：

遍历位置电压－时间曲线上各记录点，计算各记录点对应的距离L，则距离最大的点为位置传感器电压－时间曲线拐点。

步骤103：根据接收的第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号。

具体地，如图5所示，当所述初始位置自学习状态信号为禁止时，所述第三EGR阀驱动占空比信号等于第一EGR阀驱动占空比信号；当所述初始位置自学习状态信号为允许时，所述第三EGR阀驱动占空比信号等于第二EGR阀驱动占空比信号。

步骤104：根据所述第三EGR阀驱动占空比信号生成执行器驱动电流。

本发明中，将阀杆受力下降关闭的过程分为两个阶段。第一阶段是阀杆到达初始位置前的低阻力运动过程，此过程中阀杆受力主要为电机施加的驱动力，运动速度相对较快；第二阶段是阀杆到达初始位置后的高阻力运动过程，此过程中阀杆与阀座已有所接触，但是由于机械部件变形等原因，阀杆仍可继续运动较少的行程，此时阀杆受力除了电机驱动力外还有机械部件变形的阻力，运动速度相对较慢。阀杆关闭的整个过程中，速度变化的位置即为初始位置。由于阀杆速度不能直接测量，所以需要通过寻找阀杆位置曲线进行分析，间接判断速度变化时的初始位置。速度变化时，阀杆位置电压－时间曲线会出现拐点，所以本发明中，对阀杆位置电压－时间曲线进行处理，通过寻找曲线拐点判断初始位置。曲线拐点识别过程中，引入一条辅助直线。该辅助直线一端为位置电压－时间曲线始点，另一端为位置电压－时间曲线终点。位置电压－时间曲线上距离该辅助直线距离最远的点即为该曲线拐点。

本发明的实际应用过程如图6所示。

当所述初始位置自学习状态信号为允许时，占空比由初始位置自学习模块控制，300ms内从0％降到-30％，同时阀杆在驱动力的作用下下降落座，其位置传感器电压－时间曲线如图中所示。A为该曲线的始点，E为该曲线的终点，对该曲线拐点的判定过程应遍历该曲线上所有的测量点，本例中以该曲线上的测量点B、C、D点为例进行说明。

阀杆落座过程完成后，A点记录结果为(0，1.2)，B点记录结果为(75，1.16)，C点记录结果为(150，1.13)，D点记录结果为(225，1.11)，E点记录结果为(0，1.1)。根据本发明所述公式计算得到，B点距离辅助直线AE的距离为0.015，C点距离辅助直线AE的距离为0.02，D点距离辅助直线AE的距离为0.015.所以B、C、D三点中C点距离辅助直线距离最远，则以C点位置电压1.13作为初始位置对应电压。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习系统，其特征在于，其包括EGR单元、处理器单元；

所述EGR单元，用于向处理器单元发送采集的EGR阀位置信号以及接收所述处理器单元发送的执行器驱动电流；

所述处理器单元，用于根据接收所述EGR单元发送的EGR阀位置信号以及EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号，还根据接收所述EGR单元发送的EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号；还用于根据所述第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号，再根据所述第三EGR阀驱动占空比信号生成执行器驱动电流发送到EGR单元。

2.根据权利要求1所述的用于发动机EGR阀的初始位置自学习系统，其特征在于，所述EGR单元包括传感器和执行器。

3.根据权利要求1或2所述的用于发动机EGR阀的初始位置自学习系统，其特征在于，所述处理器单元包括EGR阀管理模块、初始位置自学习模块、占空比输出模块、驱动模块；所述EGR阀管理模块，根据输入的EGR阀位置信号和EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号；所述初始位置自学习模块，根据EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号并且发送到占空比输出模块；所述占空比输出模块，根据接收的第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号并且发送到驱动模块；所述驱动模块，根据第三EGR阀驱动占空比信号生成执行器驱动电流发送到EGR单元。

4.一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法，其特征在于，该方法为：处理器根据输入的EGR阀位置信号和EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号，然后，根据所述EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号，接着，根据接收的第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号，最后，根据所述第三EGR阀驱动占空比信号生成执行器驱动电流。

5.根据权利要求4所述的一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法，其特征在于，在所述处理器根据输入的EGR阀位置信号和EGR阀位置信号生成初始位置自学习状态信号及第一EGR阀驱动占空比信号中，所述初始位置自学习状态信号为允许或者禁止。

6.根据权利要求4或5所述的一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法，其特征在于，所述根据所述EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号，具体为：当所述初始位置自学习状态信号为禁止时，根据所述EGR阀位置信号和初始位置自学习状态信号生成第二EGR阀驱动占空比信号为0；当所述初始位置自学习状态信号为允许时，第二EGR阀驱动占空比信号在300ms内从0％降为-30％，在此期间内，记录EGR阀位置传感器信号电压及对应时间，当第二EGR阀驱动占空比信号降为-30％后，通过对位置传感器电压－时间曲线上各记录点进行处理，确认该曲线的拐点，该拐点即为初始位置对应电压。

7.根据权利要求6所述的一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法，其特征在于，所述根据接收的第一EGR阀驱动占空比信号、第二EGR阀驱动占空比信号和初始位置自学习状态信号生成第三EGR阀驱动占空比信号，具体为：当所述初始位置自学习状态信号为禁止时，所述第三EGR阀驱动占空比信号等于第一EGR阀驱动占空比信号；当所述初始位置自学习状态信号为允许时，所述第三EGR阀驱动占空比信号等于第二EGR阀驱动占空比信号。

8.根据权利要求7所述的一种用于发动机EGR阀的初始位置自学习方法，其特征在于，所述位置传感器电压－时间曲线的生成方法为：位置传感器电压－时间曲线的始点A1坐标记为(X1，Y1)，终点A2坐标记为(X2、Y2)，曲线上任意点A3坐标记为(X3、Y3)，则任意点A3至由始点A1及终点A2确定的辅助直线的距离L通过下式计算：

遍历位置传感器电压－时间曲线上各记录点，计算各记录点对应的距离L，则距离最大的点为位置传感器电压－时间曲线拐点。

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