CN109854396B - 一种电控节流阀的软落座控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电控节流阀的软落座控制方法，属于汽车电子控制领域，针对现有采用硬件H桥的方式进行驱动控制，在驱动的过程中不可避免的会出现节流阀从接近全关向全开的方式过渡的工况，此时如果没有软落座的控制，将会使节流阀执行器由于过大的冲量而引起相关组件的冲击变形，严重影响执行器的使用寿命的问题。本发明通过判定节流阀设定位置限制模式，合理选择占空比阈值，对生硬粗暴的节流阀设定位置原始信号做出限制处理，并以限制设定位置作为节流阀位置控制的最终目标，有效避免节流阀产生机械撞击等问题，达到保护节流阀机械结构的目的。

Description

一种电控节流阀的软落座控制方法

技术领域

本发明属于汽车电子控制领域。

背景技术

随着柴油机排放标准向国Ⅵ阶段迈进，在大幅降低稳态排放物的同时，新的排放法规对动态工况的排放物排放情况也做出了更为严格的要求，排放污染物的改善策略中，无一例外的都需要保持合适的排气温度，否则将严重影响后处理的效率。电控节流阀作为控制空燃比改善排温的关键执行器，在此得到了广泛的应用。

为了控制执行器的成本，当下广为普遍应用的节流阀为有刷或者无刷电机驱动，采用硬件H桥的方式进行驱动控制。在驱动的过程中不可避免的会出现节流阀从接近全关向全开的方式过渡的工况，此时如果没有软落座的控制，将会使节流阀执行器由于过大的冲量而引起相关组件的冲击变形，严重影响执行器的使用寿命。本技术就是通过软件算法将节流阀的冲击变得柔和，最大限度的保护执行器本体。

发明内容

本发明针对H桥驱动的情况下，对执行器的占空比进行不同工况的限制和方向的变化，缓解碟片的粗暴冲击，提高执行器的使用寿命。

所采用的技术方案是：

1）系统使用的是H桥电路驱动电机，带有位置传感器的执行器机构。第一步系统开始工作并进入节流阀设定限制模式判定功能；

2）判断当前节流阀的目标位置POS_SET，若目标位置小于等于进入归零限制模式位置阈值（POS_SET<=5%），则目前处于归零限制模式，继续判断是否满足保持归零限制功能条件；所述的保持归零限制功能条件为：①节流阀实际位置POS_ACT由大变小、②运行速度为负V < 0，③且在穿越退出归零限制模式位置阈值（5%）时刻，节流阀片运行速度小于等于节流阀进入归零保持限制模式负速度阈值（V < -300%/s）；

若满足保持归零限制功能条件，则保持归零限制模式；若不满足保持归零限制功能条件，则进入归零滤波限制模式，目标位置强制设定为进入归零限制模式位置阈值（POS_SET=9%）；

3）若当前不处于归零限制模式且目标位置大于等于进入饱和限制模式位置阈值POS_SET>=95%，则处于饱和限制模式，继续判断是否满足保持饱和限制功能条件；保持饱和限制功能条件为：①节流阀实际位置由小变大、②运行速度为正（V > 0），且在穿越退出饱和限制模式位置阈值（95%）时刻，节流阀片运行速度大于等于节流阀进入饱和保持限制模式正速度阈值（V > 300%/s）；

若满足保持饱和限制功能条件，则进入保持饱和限制模式；若不满足保持饱和限制功能条件，则进入饱和滤波限制模式；

4）若当前不处于归零限制模式，同时也不处于饱和限制模式则保持非限制模式；节流阀的目标位置设定为原始设定位置；节流阀输出占空比上限设定为 DC_MAX（50%），占空比下限设定为DC_MIN（-30%）。

5）在步骤2）和步骤3）执行同时，判断是否满足进入卡滞冲击模式的条件，当系统诊断出节流阀不按照要求开度进行动作则判断为系统卡滞；进入卡滞冲击模式的条件为：节流阀故障诊断功能判定卡滞故障且没有执行过卡滞冲击；

进入卡滞冲击模式后执行卡滞冲击，占空比限制使用一组较宽松的限制阈值，占空比上限为 IMPACT_DC_MAX（75%），占空比下限为 IMPACT_DC_MIN（-75%），冲击过程限时时长为10s。

6）若不满足进入卡滞冲击模式的条件，则判断当前时刻之间1~10s内实际输出占空比超过基本占空比限制的时间比率是否小于标定阈值；

若是，则进行短时超限占空比限制，将当前时刻允许输出占空比限制放开到一组较宽的占空比限制阈值，所设定的限制阈值中占空比上限为 EX_DC_MAX（90%），占空比下限为 EX_DC_MIN（-90%），

若否，则不允许输出占空比超过基本占空比限制，即所设定的限制阈值中占空比上限为 LIM_DC_MAX（40%），占空比下限为 LIM_DC_MIN（-20%）。

7）执行完步骤4）、步骤5）和步骤6）后跳转至步骤1）重新开始新的判定，或结束步骤。

本发明的有益效果：本发明通过判定节流阀设定位置限制模式，合理选择占空比阈值，对生硬粗暴的节流阀设定位置原始信号做出限制处理，并以限制设定位置作为节流阀位置控制的最终目标，有效避免节流阀产生机械撞击等问题，达到保护节流阀机械结构的目的。

附图说明

图1为整个技术方案的控制流程图。

图2是控制算法中控制限制模式的示意图。

具体实施方式

节流阀限制设定位置功能包括两个子功能，滤波限制功能和保持限制功能，且保持限制功能优先级高于滤波限制功能。

其中，滤波限制功能分为三种模式：

非限制模式：当退出饱和限制模式位置阈值THR_LIM_EXIT_POS_SATU≥节流阀原始设定位置THR_POST(90%)≥退出归零限制模式位置阈值THR_LIM_EXIT_POS_ZERO(15%)时，节流阀限制设定位置直接等于原始设定位置（THR_SET = THR_POST）。

归零限制模式：节流阀原始设定位置小于等于进入归零限制模式位置阈值（THR_POST ≤ THR_LIM_ENTER_POS_ZERO(9%)）时，对节流阀原始设定位置进行低通滤波，使设定位置变得光滑而平缓后，再输出至限制设定位置THR_SET。

饱和限制模式：节流阀原始设定位置大于等于进入饱和限制模式位置阈值（THR_POST ≥ THR_LIM_ENTER_POS_SATU（96%））时，处理方法与归零限制模式同理。

保持限制功能分为两种模式：

归零保持限制：当节流阀实际位置由大变小、运行速度为负，且在穿越退出归零限制模式位置阈值5%时刻节流阀片运行速度小于等于节流阀进入归零保持限制模式负速度阈值时V < -300%/s，进入归零保持限制模式，此时将目标位置强制设定为进入归零限制模式位置阈值9%一段时间，当节流阀片速度大于等于0，或保持限制超时后，限制完成。

饱和保持限制：当节流阀实际位置由小变大、运行速度为正，且在穿越退出饱和限制模式位置阈值95%时刻节流阀片运行速度大于等于节流阀进入饱和保持限制模式正速度阈值时V > 300%/s进入饱和保持限制模式，此时将目标位置强制设定为进入饱和限制模式位置阈值一段时间，当节流阀片速度小于等于0，或保持限制超时后，限制完成。

占空比限制输出功能，基本占空比限制功能：当节流阀限制设定位置模式为“非限制模式”时，节流阀输出占空比上限设定为 DC_MAX（50%），占空比下限（负占空比上限）设定为DC_MIN（-30%）。当节流阀限制设定位置模式为“归零限制模式”或“饱和限制模式”时，节流阀输出占空比上限设定为 LIM_DC_MAX（40%），占空比下限（负占空比上限）设定为 LIM_DC_MIN（-20%）。

短时超限占空比限制功能：统计计算当前时刻前最长 10 s的一段时间内实际输出占空比超过基本占空比限制的时间比率，若该时间比率小于标定阈值，则允许实施短时超限占空比控制，将当前时刻允许输出占空比限制放开到一组较宽的占空比限制阈值，占空比上限为 EX_DC_MAX（90%），占空比下限为 EX_DC_MIN（-90%），如超限时间比率超过标定阈值，则不允许输出占空比超过基本占空比限制。

特定工况下，允许适当的大占空比冲击，进入卡滞冲击：若节流阀故障诊断功能判定卡滞故障不等于 0，且没有执行过卡滞冲击，则进入卡滞冲击模式。执行卡滞攻击：在卡滞冲击执行期间，占空比限制使用一组较宽松的限制阈值，占空比上限为 IMPACT_DC_MAX（75%），占空比下限为 IMPACT_DC_MIN（-75%）。完成卡滞冲击：经过设定的冲击时间长度后，不论卡滞故障是否还存在，均认为卡滞冲击执行完成。

对上述控制算法的协控处理，高优先级：卡滞冲击限制占空比，中优先级：短时超限限制占空比，低优先级：基本限制占空比。

1）进入节流阀设定限制模式判定功能，

判断当前节流阀的目标位置POS_SET，若目标位置小于等于进入归零限制模式位置阈值POS_SET<=5%，则目前处于归零限制模式，继续判断是否满足保持归零限制功能条件；所述的保持归零限制功能条件为：①节流阀实际位置POS_ACT由大变小、②运行速度为负V < 0，③且在穿越退出归零限制模式位置阈值（5%）时刻，节流阀片运行速度小于等于节流阀进入归零保持限制模式负速度阈值V < -300%/s；

若满足保持归零限制功能条件，则保持归零限制模式；若不满足保持归零限制功能条件，则进入归零滤波限制模式，目标位置强制设定为进入归零限制模式位置阈值POS_SET=9%；

3）若当前不处于归零限制模式且目标位置大于等于进入饱和限制模式位置阈值POS_SET>=95%，则处于饱和限制模式，继续判断是否满足保持饱和限制功能条件；保持饱和限制功能条件为：①节流阀实际位置由小变大、②运行速度为正V > 0，③且在穿越退出饱和限制模式位置阈值（95%）时刻，节流阀片运行速度大于等于节流阀进入饱和保持限制模式正速度阈值V > 300%/s；

若满足保持饱和限制功能条件，则进入保持饱和限制模式；若不满足保持饱和限制功能条件，则进入饱和滤波限制模式；

4）若当前不处于归零限制模式，同时也不处于饱和限制模式则保持非限制模式；节流阀的目标位置设定为为原始设定位置；节流阀输出占空比上限设定为 DC_MAX（50%），占空比下限设定为DC_MIN（-30%）。

5）在步骤2）和步骤3）执行同时，判断是否满足进入卡滞冲击模式的条件；进入卡滞冲击模式的条件为：节流阀故障诊断功能判定卡滞故障且没有执行过卡滞冲击；

进入卡滞冲击模式后执行卡滞冲击，占空比限制使用一组较宽松的限制阈值，占空比上限为 IMPACT_DC_MAX（75%），占空比下限为 IMPACT_DC_MIN（-75%），冲击过程限时时长为10s。

6）若不满足进入卡滞冲击模式的条件，则判断当前时刻之间1~10s内实际输出占空比超过基本占空比限制的时间比率是否小于标定阈值；

若是，则进行短时超限占空比限制，将当前时刻允许输出占空比限制放开到一组较宽的占空比限制阈值，所设定的限制阈值中占空比上限为 EX_DC_MAX（90%），占空比下限为 EX_DC_MIN（-90%），

若否，则不允许输出占空比超过基本占空比限制，即所设定的限制阈值中占空比上限为 LIM_DC_MAX（40%），占空比下限为 LIM_DC_MIN（-20%）。

7）执行完步骤4）、步骤5）和步骤6）后跳转至步骤1）重新开始新的判定，或结束步骤。

Claims (1)

1.一种电控节流阀的软落座控制方法，具体步骤如下：

1）系统使用的是H桥电路驱动电机，带有位置传感器的执行器机构；第一步系统开始工作并进入节流阀设定限制模式判定功能；

2）判断当前节流阀的目标位置，若目标位置小于等于进入归零限制模式位置阈值5%，则目前处于归零限制模式，继续判断是否满足保持归零限制功能条件；所述的保持归零限制功能条件为：①节流阀实际位置由大变小、②运行速度为负，③且在穿越退出归零限制模式位置阈值5%时刻，节流阀片运行速度小于等于节流阀进入归零保持限制模式负速度阈值-300%/s；

若满足保持归零限制功能条件，则保持归零限制模式；若不满足保持归零限制功能条件，则进入归零滤波限制模式，目标位置强制设定为进入归零限制模式位置阈值9%；

3）若当前不处于归零限制模式且目标位置大于等于进入饱和限制模式位置阈值95%，则处于饱和限制模式，继续判断是否满足保持饱和限制功能条件；保持饱和限制功能条件为：①节流阀实际位置由小变大、②运行速度为正，且在穿越退出饱和限制模式位置阈值95%时刻，节流阀片运行速度大于等于节流阀进入饱和保持限制模式正速度阈值300%/s；

若满足保持饱和限制功能条件，则进入保持饱和限制模式；若不满足保持饱和限制功能条件，则进入饱和滤波限制模式；

4）若当前不处于归零限制模式，同时也不处于饱和限制模式则保持非限制模式；节流阀的目标位置设定为原始设定位置；节流阀输出占空比上限设定为50%，占空比下限设定为-30%；

5）在步骤2）和步骤3）执行同时，判断是否满足进入卡滞冲击模式的条件，当系统诊断出节流阀不按照要求开度进行动作则判断为系统卡滞；进入卡滞冲击模式的条件为：节流阀故障诊断功能判定卡滞故障且没有执行过卡滞冲击；

进入卡滞冲击模式后执行卡滞冲击，占空比限制使用一组较宽松的限制阈值，占空比上限为75%，占空比下限为-75%，冲击过程限时时长为10s；

6）若不满足进入卡滞冲击模式的条件，则判断当前时刻之间1~10s内实际输出占空比超过基本占空比限制的时间比率是否小于标定阈值；

若是，则进行短时超限占空比限制，将当前时刻允许输出占空比限制放开到一组较宽的占空比限制阈值，所设定的限制阈值中占空比上限为90%，占空比下限为-90%；

若否，则不允许输出占空比超过基本占空比限制，即所设定的限制阈值中占空比上限为 40%，占空比下限为-20%；

7）执行完步骤4）、步骤5）和步骤6）后跳转至步骤1）重新开始新的判定，或结束步骤。

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