CN111946457B - 汽油机电子节气门破冰控制方法 - Google Patents

汽油机电子节气门破冰控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一种汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：1)判断节气门结冰的严重程度，确定破冰模式；2)当为第二破冰模式时，控制初次标准破冰的节气门阀片占空和节气门阀片占空比变化率；3)确定单次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片极限位置；4)判断单次标准破冰是否有效，并控制下次节气门阀片第二破冰动作；5)判断第二破冰模式是否成功，若成功，则提示可以启动发动机；若不成功，提示故障。本发明的控制方法可以准确识别节气门结冰的严重程度，在高效率快速地破冰同时，大大降低了对节气门电机的损伤。

Description

汽油机电子节气门破冰控制方法
技术领域
本发明涉及节气门控制技术领域，具体地指一种汽油机电子节气门破冰控制方法。
背景技术
车辆浸置在较低环境温度时，由于水汽在节气门附近形成冷凝，可能会出现结冰的现象，严重时会导致节气门阀片卡住，在发动机运行时，可能会造成节气门电机电流过大而烧蚀。为了从根本解决问题，需要识别出电子节气门出现结冰的情况，并实时有效进行破冰，从而保证节气门在低温下也能够保证驾驶员的动力性请求。
中国专利CN109404132A公开了一种发动机节气门保护方法、装置、控制器和车辆，该方法中虽然节气门阀片可以到达预设位置，但在实际测试发现可能存在少量的结冰，同样需要进行破冰处理，而且该专利提供的方法通过在一定预设位置范围内来回摆动一定次数，在控制过程中并未详细说明如何控制调节节气门的占空比和占空比变化率，可能存在节气门阀片电流过大而损坏节气门的风险，控制过程较为简单粗暴。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种汽油机电子节气门破冰控制方法，该方法可以在结冰严重时高效率效地破冰且降低了对节气门电机的损伤。
为实现上述目的，本发明提供一种汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：判断节气门结冰的严重程度，节气门结冰不严重时进入第一破冰模式，所述第一破冰模式包括两次节气门阀片第一破冰动作，节气门结冰严重时进入第二破冰模式；
第二破冰模式包括设定次数的节气门阀片第二破冰动作，第二破冰模式的节气门阀片占空比大于第一破冰模式的节气门阀片占空比，第二破冰模式的节气门阀片占空比变化率大于第一破冰模式的节气门阀片占空比变化率；
确定单次节气门阀片第二破冰动作中的节气门阀片极限位置，并根据节气门阀片极限位置判断单次节气门阀片第二破冰动作是否有效，若无效，则下次节气门阀片第二破冰动作时增大节气门阀片占空比和节气门阀片占空比变化率；
判断第二破冰模式是否成功，若成功，则提示可以启动发动机。
进一步地，在判断节气门结冰的严重程度时，若节气门阀片可以到达预设最大位置和预设最小位置，则节气门结冰不严重；若节气门阀片不能到达预设最大位置或预设最小位置，则节气门结冰严重。
进一步地，节气门阀片可以到达预设最大位置和预设最小位置包括，节气门阀片曾到达预设最大位置和预设最小位置；或者节气门阀片未曾到达预设最大位置或预设最小位置，但当前控制节气门阀片执行一次动作后能够到达预设最大位置或预设最小位置。
进一步地，节气门阀片未到达过预设最大位置或预设最小位置包括，节气门阀片未曾到达预设最大位置或预设最小位置，且控制节气门阀片执行一次动作后仍不能到达预设最大位置或预设最小位置。
进一步地，所述第一破冰模式包括两次节气门阀片第一破冰动作，单次节气门阀片第一破冰动作为，先控制节气门阀片运动至预设最大位置并保持第一设定时间T1，然后控制节气门阀片运动至预设最小位置并保持第二设定时间T2。
进一步地，在单次节气门阀片第二破冰动作中，对节气门阀片的实际位置进行多次采样，若上个采样周期的节气门阀片实际位置变化率绝对值超过设定位置变化率上限值，且当前采样周期的节气门阀片实际位置变化率绝对值低于设定位置变化率下限值，且当前节气门阀片占空比绝对值超过设定占空比时，则节气门阀片无法继续动作，将此时节气门阀片的实际位置标记为节气门阀片极限位置。
进一步地，单次节气门阀片第二破冰动作中节气门阀片极限位置包括节气门阀片第一极限位置和节气门阀片第二极限位置，节气门阀片往预设最大位置方向动作时到达节气门阀片第一极限位置，节气门阀片往预设最小位置方向动作时到达节气门阀片第二极限位置。
进一步地，若节气门阀片未到达过预设最大位置和预设最小位置，则单次节气门阀片第二破冰动作包括，先控制节气门阀片运动至节气门阀片第一极限位置并保持第三设定时间T3，然后控制节气门阀片运动至预设最小位置并保持第四设定时间T4。
进一步地，若节气门阀片未到达过预设最大位置，但到达过预设最小位置，则单次节气门阀片第二破冰动作包括，控制节气门阀片运动至节气门阀片第一极限位置并保持第五设定时间T5。
进一步地，若节气门阀片到达过预设最大位置，但未到达过预设最小位置，则单次节气门阀片第二破冰动作包括，控制节气门阀片运动至节气门阀片第二极限位置并保持第六设定时间T6。
进一步地，若当前节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片极限位置与第一次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片极限位置之差大于预设极限位置变化值，则当前节气门阀片第二破冰动作有效，否则为无效。
进一步地，若当前节气门阀片第二破冰动作有效，控制下次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比和节气门阀片占空比变化率不变。
进一步地，若当前节气门阀片第二破冰动作无效，控制下次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比增大kDC倍，控制下次标准破冰的节气门阀片占空比变化率增大kDCRate倍，kDC和kDCRate均大于1。
进一步地，单次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比小于占空比最大限值PctMax_IB，单次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比变化率小于占空比变化率最大限值dPctMax_IB。
进一步地，节气门阀片当前位置与节气门阀片极限位置的距离越大，则占空比最大限值PctMax_IB和dPctMax_IB的取值越大。
进一步地，第二破冰模式结束后，若上次节气门阀片第二破冰动作有效，则第二破冰模式成功；若上次节气门阀片第二破冰动作无效，则第二破冰模式不成功。
本发明的有益效果是：准确识别节气门结冰的严重程度，并确定合适的阀片第二破冰模式，若单次节气门阀片第二破冰动作无效，则分别使阀片占空比和阀片占空比变化率成固定倍数增加，但又限制其最大值，在高效率地破冰同时，大大降低了对节气门电机的损伤。
附图说明
图1为汽油机电子节气门破冰控制方法的示意图。
图2为第二破冰模式中节气门阀片运动位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
一种汽油机电子节气门破冰控制方法，当以下条件全部满足时，进入汽油机电子节气门破冰控制模式。
1)车辆上电，但发动机未运行。这是因为破冰过程中，如果发动机运行会造成燃烧不充分或者车辆熄火，甚至进入故障模式。
2)车辆的浸置时间大于8h。
3)大气温度低于-30℃。
4)车辆所有的温度传感器与大气温度温度差在±1.5℃内。
5)节气门及其相关电路无故障。
如图1所示，上述汽油机电子节气门破冰控制方法如下：
进入节气门破冰控制模式后，首先判断节气门结冰的严重程度，若节气门阀片到达过预设最大位置和预设最小位置，则节气门结冰不严重，则进入第一破冰模式；节气门阀片到达过预设最大位置和预设最小位置是指，节气门阀片曾到达预设最大位置或预设最小位置；或者节气门阀片未曾到达预设最大位置或预设最小位置，但当前控制节气门阀片执行一次动作后能够到达预设最大位置或预设最小位置。
在控制节气门阀片执行一次动作时，当节气门阀片向预设最大位置运动，控制节气门阀片占空比不大于40％，节气门阀片占空比变化率不大于20％/s；当节气门阀片运动向预设最小位置运动，控制节气门阀片占空比不大于20％，节气门阀片占空比变化率不大于20％/s，1s之后，实时读取节气门阀片位置。节气门阀片占空比是指节气门阀片的一个脉冲信号周期内，通电时间占总时间的比例。
在上述第一破冰模式中，包括两次节气门阀片第一破冰动作，取两次可以确保节气门破冰时间较短，减少能耗。单次节气门阀片第一破冰动作为，先控制节气门阀片运动至预设最大位置并保持第一设定时间T1，然后控制节气门阀片运动至预设最小位置并保持第二设定时间T2。在单次节气门阀片第一破冰动作中，节气门阀片位置和预设最大位置或预设最小位置的距离越大，单次简单破冰的节气门阀片占空比和节气门阀片占空比变化率越大。防止阀片撞击节气门壳体而损坏阀片或烧坏电机。第一破冰模式结束后，提示可以启动发动机。
若节气门阀片未到达过预设最大位置或预设最小位置，则节气门结冰严重，进入第二破冰模式。节气门阀片未到达过预设最大位置或预设最小位置是指，当节气门阀片未曾到达预设最大位置或预设最小位置，且控制节气门阀片执行一次动作后仍不能到达预设最大位置或预设最小位置。
在控制节气门阀片执行一次动作时，当节气门阀片向预设最大位置运动，控制节气门阀片占空比不大于40％，节气门阀片占空比变化率不大于20％/s；当节气门阀片运动向预设最小位置运动，控制节气门阀片占空比不大于20％，节气门阀片占空比变化率不大于20％/s，1s之后，实时读取节气门阀片位置。
在第二破冰模式中，因为节气门结冰严重需进行五次节气门阀片第二破冰动作，并控制第二破冰模式的节气门阀片占空比大于第一破冰模式的节气门阀片占空比，标准破冰的节气门阀片占空比变化率大于第一破冰模式的节气门阀片占空比变化率。这样，在节气门结冰严重的情况下，必然要比节气门结冰不严重情况下的破冰能力和速度更大，因此需要比第一破冰模式的阀片占空比和阀片占空比变化率更大。
确定单次节气门阀片第二破冰动作中节气门阀片极限位置。若上个采样周期的节气门阀片实际位置变化率绝对值超过设定位置变化率上限值，且当前采样周期的节气门阀片实际位置变化率绝对值低于设定位置变化率下限值，且当前节气门阀片占空比绝对值超过设定占空比时，表明在给予阀片一定的占空比，之前阀片开度能够变化很快，但是当前变化很小，说明阀片已经不能进一步运动了，将此时节气门阀片的实际位置标记为节气门阀片极限位置。
如图2所示，单次节气门阀片第二破冰动作中节气门阀片极限位置有两个，节气门阀片往预设最大位置方向动作时到达节气门阀片第一极限位置，节气门阀片往预设最小位置方向动作时到达节气门阀片第二极限位置。每次节气门阀片第二破冰动作均存在一个节气门阀片第一极限位置和一个节气门阀片第二极限位置。
若节气门阀片未到达过预设最大位置和预设最小位置，则单次节气门阀片第二破冰动作为，先控制节气门阀片运动至节气门阀片第一极限位置并保持第三设定时间T3，然后控制节气门阀片运动至节气门阀片第二极限位置并保持第四设定时间T4。
若节气门阀片未到达过预设最大位置，但到达过预设最小位置，则单次节气门阀片第二破冰动作为，控制节气门阀片运动至节气门阀片第一极限位置并保持第五设定时间T5。在本实施例中，第五设定时间T5可以等于第三设定时间也可以不等于第三设定时间T3。
若节气门阀片到达过预设最大位置，但未到达过预设最小位置，则单次节气门阀片第二破冰动作为，控制节气门阀片运动至节气门阀片第二极限位置并保持第六设定时间T6。在本实施例中，第六设定时间T6可以等于第四设定时间也可以不等于第四设定时间T4。
判断单次节气门阀片第二破冰动作是否有效。当前一次节气门阀片第二破冰动作后，若当前一次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片极限位置与第一次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片极限位置的差大于预设位置变化值，说明当前的节气门阀片占空比可以让阀片前后两次的节气门阀片极限位置不一样，节气门阀片是在向预设最大位置或预设最小位置移动，则当前节气门阀片第二破冰动作有效，则下次节气门阀片第二破冰动作时控制节气门阀片占空比和节气门阀片占空比变化率不变。
在本实施例中，如果第三次节气门阀片第二破冰动作后，第三个节气门阀片极限位置与第一个节气门阀片极限位置的差值大于预设位置变化值，则表示第三次节气门阀片第二破冰动作有效，控制第四次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比和节气门阀片占空比变化率不变，第二破冰模式结束。
若不满足上述有效条件，说明节气门阀片在预设最大位置方向或预设最小位置方向基本无移动，说明第三次节气门阀片第二破冰动作无效。控制第四次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比增大1.15倍，节气门阀片占空比变化率增大1.08倍，可以增大节气门电机的占空比和电流，提高破冰能力。
当第四次节气门阀片第二破冰动作完成后，再一次判断是否有效，如果有效，则控制第五次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比和节气门阀片占空比变化率不变，第二破冰模式结束；如果无效，控制第四次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比增大1.15倍，节气门阀片占空比变化率增大1.08倍，第二破冰模式结束。
第二破冰模式的节气门阀片占空比最大值小于占空比最大限值PctMax_IB，第二破冰模式的节气门阀片占空比变化率最大值小于占空比变化率最大限值dPctMax_IB。节气门阀片当前位置与当前节气门阀片极限位置的距离越大，则占空比最大限值PctMax_IB和占空比变化率最大限值dPctMax_IB的取值越大，具体对应关系见表1和表2。
表1阀片当前位置与占空比最大限值的关系
Figure GDA0003179274540000081
表2阀片当前位置与占空比变化率最大限值的关系
Figure GDA0003179274540000082
当第二破冰模式结束后，判断第二破冰模式是否成功，第二破冰模式结束后，若上次节气门阀片第二破冰动作有效，则第二破冰模式成功，则提示可以启动发动机；若上次节气门阀片第二破冰动作无效，则第二破冰模式不成功，提示故障。

Claims (16)

1.一种汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：判断节气门结冰的严重程度，节气门结冰不严重时进入第一破冰模式，所述第一破冰模式包括两次节气门阀片第一破冰动作，节气门结冰严重时进入第二破冰模式；
第二破冰模式包括设定次数的节气门阀片第二破冰动作，第二破冰模式的节气门阀片占空比大于第一破冰模式的节气门阀片占空比，第二破冰模式的节气门阀片占空比变化率大于第一破冰模式的节气门阀片占空比变化率；
确定单次节气门阀片第二破冰动作中的节气门阀片极限位置，并根据节气门阀片极限位置判断单次节气门阀片第二破冰动作是否有效，若无效，则下次节气门阀片第二破冰动作时增大节气门阀片占空比和节气门阀片占空比变化率；
判断第二破冰模式是否成功，若成功，则提示可以启动发动机。
2.根据权利要求1所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：在判断节气门结冰的严重程度时，若节气门阀片可以到达预设最大位置和预设最小位置，则节气门结冰不严重；若节气门阀片不能到达预设最大位置或预设最小位置，则节气门结冰严重。
3.根据权利要求2所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：节气门阀片可以到达预设最大位置和预设最小位置包括，节气门阀片曾到达预设最大位置和预设最小位置；或者节气门阀片未曾到达预设最大位置或预设最小位置，但当前控制节气门阀片执行一次动作后能够到达预设最大位置或预设最小位置。
4.根据权利要求2所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：节气门阀片未到达过预设最大位置或预设最小位置包括，节气门阀片未曾到达预设最大位置或预设最小位置，且控制节气门阀片执行一次动作后仍不能到达预设最大位置或预设最小位置。
5.根据权利要求1所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：所述第一破冰模式包括两次节气门阀片第一破冰动作，单次节气门阀片第一破冰动作为，先控制节气门阀片运动至预设最大位置并保持第一设定时间T1，然后控制节气门阀片运动至预设最小位置并保持第二设定时间T2。
6.根据权利要求2所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：在单次节气门阀片第二破冰动作中，对节气门阀片的实际位置进行多次采样，若上个采样周期的节气门阀片实际位置变化率绝对值超过设定位置变化率上限值，且当前采样周期的节气门阀片实际位置变化率绝对值低于设定位置变化率下限值，且当前节气门阀片占空比绝对值超过设定占空比时，则节气门阀片无法继续动作，将此时节气门阀片的实际位置标记为节气门阀片极限位置。
7.根据权利要求6所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：单次节气门阀片第二破冰动作中节气门阀片极限位置包括节气门阀片第一极限位置和节气门阀片第二极限位置，节气门阀片往预设最大位置方向动作时到达节气门阀片第一极限位置，节气门阀片往预设最小位置方向动作时到达节气门阀片第二极限位置。
8.根据权利要求7所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：若节气门阀片未到达过预设最大位置和预设最小位置，则单次节气门阀片第二破冰动作包括，先控制节气门阀片运动至节气门阀片第一极限位置并保持第三设定时间T3，然后控制节气门阀片运动至预设最小位置并保持第四设定时间T4。
9.根据权利要求7所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：若节气门阀片未到达过预设最大位置，但到达过预设最小位置，则单次节气门阀片第二破冰动作包括，控制节气门阀片运动至节气门阀片第一极限位置并保持第五设定时间T5。
10.根据权利要求7所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：若节气门阀片到达过预设最大位置，但未到达过预设最小位置，则单次节气门阀片第二破冰动作包括，控制节气门阀片运动至节气门阀片第二极限位置并保持第六设定时间T6。
11.根据权利要求1或6所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：若当前节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片极限位置与第一次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片极限位置之差大于预设极限位置变化值，则当前节气门阀片第二破冰动作有效，否则为无效。
12.根据权利要求11所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：若当前节气门阀片第二破冰动作有效，控制下次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比和节气门阀片占空比变化率不变。
13.根据权利要求11所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：若当前节气门阀片第二破冰动作无效，控制下次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比增大kDC倍，控制下次标准破冰的节气门阀片占空比变化率增大kDCRate倍，kDC和kDCRate均大于1。
14.根据权利要求13所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：单次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比小于占空比最大限值PctMax_IB，单次节气门阀片第二破冰动作的节气门阀片占空比变化率小于占空比变化率最大限值dPctMax_IB。
15.根据权利要求14所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：节气门阀片当前位置与节气门阀片极限位置的距离越大，则占空比最大限值PctMax_IB和dPctMax_IB的取值越大。
16.根据权利要求1所述的汽油机电子节气门破冰控制方法，其特征在于：第二破冰模式结束后，若上次节气门阀片第二破冰动作有效，则第二破冰模式成功；若上次节气门阀片第二破冰动作无效，则第二破冰模式不成功。
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