CN114583661B - 一种阀体的电机的过热保护方法及发动机后处理系统 - Google Patents

一种阀体的电机的过热保护方法及发动机后处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阀体的电机的过热保护方法及发动机后处理系统，涉及发动机后处理技术领域。该阀体的电机的过热保护方法包括以下步骤：监测电机的实时占空比，设定电机的占空比限值和第一检测时间T；当实时占空比达到占空比限值时，启动过热检测；在第一检测时间T内，若实时占空比在第二检测时间△t内的平均值大于等于占空比限值的次数大于预设次数时，则开启电机的过热保护。本发明提供的阀体的电机的过热保护方法，既能满足阀体的阀片瞬间的快速控制，又能有效防止超温故障。

Description

一种阀体的电机的过热保护方法及发动机后处理系统
技术领域
本发明涉及发动机后处理技术领域，尤其涉及一种阀体的电机的过热保护方法及发动机后处理系统。
背景技术
废气再循环系统(Exhaust Gas Recirculation)简称EGR，是发动机将燃烧后排出的气体的一部分冷却后导入进气歧管使其再度燃烧的技术。EGR阀是EGR系统中的重要组成，通过调整EGR阀的开度，能够控制再次进入发动机的废气量。
正常驱动EGR阀的开度为全开度时需要的占空比较小，在30％左右。复杂工况强瞬态下为满足EGR阀的响应速度可能出现瞬时的大占空比驱动，但这种情况一般持续的时间较短(一般在几秒之内)，对EGR阀的损害较小。但是如果遇到一些异常情况，例如发动机排气背压变大、阀门低温结冰或电机老化等原因，EGR阀的控制电流会持续增加，如果缺少有效的电机过温保护策略，在EGR阀的电机长时间被大占空比驱动时，会使电机超过温度限值，严重影响电机使用寿命。
目前对EGR阀控制主要有以下两类控制方法，一种为保证瞬时控制，对占空比无限制，如果电机长时间处于大占空比驱动，易发生超温损坏；另一种直接将占空比限制到满足正常控制(如50％)，此时在瞬态情况阀片开度动作较慢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阀体的电机的过热保护方法及发动机后处理系统，既能满足阀体的阀片瞬间的快速控制，又能有效防止电机超温故障。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种阀体的电机的过热保护方法，包括以下步骤：
监测所述电机的实时占空比，设定所述电机的占空比限值和第一检测时间T；
当所述实时占空比达到所述占空比限值时，启动过热检测；
在所述第一检测时间T内，若所述实时占空比在第二检测时间△t内的平均值大于等于所述占空比限值的次数大于预设次数时，则开启所述电机的过热保护，所述第二检测时间△t小于所述第一检测时间T。
作为阀体的电机的过热保护方法的一个可选方案，所述过热检测的方法包括以下步骤：
计算在所述第二检测时间△t内所述实时占空比的平均值；
判断所述实时占空比的平均值是否大于等于所述占空比限值，若是，则计数一次，若否，则继续监测所述电机的实时占空比；
获取在所述第一检测时间T内，所述实时占空比在第二检测时间△t内的平均值大于等于所述占空比限值的次数。
作为阀体的电机的过热保护方法的一个可选方案，在所述第二检测时间△t内所述实时占空比的平均值的计算方法为：
设定所述实时占空比的绝对值为X，则在所述第二检测时间△t内所述实时占空比的平均值为：(X1+X2+X3+…+Xn)/n，其中，n为在所述第二检测时间△t内接收到所述实时占空比的数量。
作为阀体的电机的过热保护方法的一个可选方案，所述占空比限值为a，则40％≤a≤80％。
作为阀体的电机的过热保护方法的一个可选方案，所述第一检测时间T的取值范围为：T＝3min～5min。
作为阀体的电机的过热保护方法的一个可选方案，所述第二检测时间△t的取值范围为：△t＝3s～5s。
作为阀体的电机的过热保护方法的一个可选方案，所述预设次数为N，则N≥3次。
作为阀体的电机的过热保护方法的一个可选方案，所述电机的过热保护包括将所述电机的占空比调整为0,持续预设时间。
作为阀体的电机的过热保护方法的一个可选方案，所述预设时间为T1，T1＝10min～30min。
一种发动机后处理系统，采用如以上任一方案所述阀体的电机的过热保护方法。
本发明的有益效果：
本发明提供的阀体的电机的过热保护方法，通过监测电机的实时占空比，当实时占空比达到占空比限值时，开启过热检测。在第一检测时间T内，若实时占空比在第二检测时间△t内的平均值大于等于占空比限值的次数大于预设次数时，则开启电机的过热保护。利用电机的温度与通过电机的电流(驱动电机的占空比)成正相关的工作原理，通过限制驱动电机的占空比来限制电机温度，防止电机损坏。而且当电机的实时占空比达到占空比限值时，通过开启过热检测，决定是否开启电机的过热保护，避免了现有技术中直接将占空比限制到满足正常控制造成的阀体在瞬态情况下阀片开度动作过慢的情况。本发明提供的阀体的电机的过热保护方法，既能满足阀体的阀片瞬间的快速控制，又能有效防止超温故障。
本发明提供的发动机后处理系统，采用上述的阀体的电机的过热保护方法，既能满足阀体的阀片瞬间的快速控制，避免阀体聚集过多的结胶物产生卡滞现象导致的发动机后处理系统失效，又能防止阀体的电机超温故障导致的发动机后处理系统故障，有效地保证了发动机后处理系统的正常工作。
附图说明
图1是本发明实施例提供的阀体的电机的过热保护方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的在第一检测时间T内，电机的占空比随时间变化的曲线图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供了一种发动机后处理系统，包括发动机ECU、EGR阀和用于驱动EGR阀的电机，发动机ECU与电机电连接，发动机ECU通过控制电机的电流调节EGR阀的开度，进而控制进入发动机后处理系统的废气量。
由于车辆运行工况的复杂性，EGR阀的需求开度瞬时变化也较大。为保证EGR阀能够发挥最大作用，EGR阀在工作过程中，电机的驱动占空比可达到100％，此时电机输入电流很大，但长时间处于过大电流会使电机过热，严重影响使用寿命，甚至造成电机烧坏。
但是EGR阀安装到发动机后处理系统中并装车后，很难测量EGR阀的电机的实际温度，即使可以测量，由于温度测量需要一定的稳定时间，瞬时温度很不准确。因为电机的温度与通过电机的电流(驱动电机占空比)成正相关，发动机ECU可通过限制电机的驱动占空比来限制电机温度，防止电机损坏。通过控制占空比的方式控制电机输入电流，从而控制电机温度，无需测量较难测量的电机电流及温度。
通过PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制技术)调整电机的占空比，电机的占空比越大，电机的电流越大。脉冲宽度调制技术是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM可以选择接通时间和周期，占空比是接通时间和周期之比；调制频率为周期的倒数。
本实施例还提供了一种阀体的电机的过热保护方法，应用于上述的发动机后处理系统中EGR阀的电机的过热保护。
当然，也可以应用于其他阀体的电机的过热保护，例如进气节流阀或排气节流阀等阀体的电机的过热保护。
如图1所示，该阀体的电机的过热保护方法包括以下步骤：
S10、监测电机的实时占空比，设定电机的占空比限值和第一检测时间T。
EGR阀的电机如果较长时间处于150℃以上，就会对电机的寿命产生影响。根据不同的EGR阀的电机的驱动占空比与电机温度的映射关系，设定电机的占空比限值和第一检测时间T。
在发动机后处理系统的工作过程中，发动机ECU监测电机的实时占空比，设定的占空比限值和第一检测时间T预先存储在发动机ECU内。
可选地，占空比限值为a，则40％≤a≤80％。
一般情况下，电机驱动EGR阀的开度为全开度时，电机的占空比在30％左右。在本实施例中，占空比限值a为40％。该占空比限值是根据试验获取的。当然，由于发动机的型号不同，使用的EGR阀的电机的型号也不同，不同型号的电机的占空比限值的取值也不同，本领域技术人员可根据试验获取，留取一定余量，满足车辆的实际需求。
可选地，第一检测时间T的取值范围为：T＝3min～5min。
第一检测时间T为一个较长的检测时间，是在发动机ECU第一次监测到电机的占空比达到占空比限值后，启动过热检测的时间。
在本实施例中，第一检测时间为5min。该第一检测时间根据试验或经验获取。
S20、当实时占空比达到占空比限值时，启动过热检测。
如果在第一检测时间T内满足开启电机的过热保护的条件，则开启电机的过热保护；否则，不对电机的占空比做限制，使得电机在复杂工况下，能通过瞬时的较大占空比驱动，满足EGR阀的响应速度，但这种情况持续的时间较短，一般在几秒之内，对EGR阀的损坏较小。该阀体的电机的过热保护方法，既能满足EGR阀的阀片瞬间的快速控制，又能有效防止电机超温故障。
具体地，过热检测的方法包括以下步骤：
S21、计算在第二检测时间△t内实时占空比的平均值。
设定第二检测时间△t，并将其预先存储在发动机ECU内，第二检测时间△t小于第一检测时间T。
可选地，第二检测时间△t的取值范围为：△t＝3s～5s。
在本实施例中，第二检测时间△t的取值为3s。该第二检测时间△t的取值也是根据试验获取。
当发动机ECU第一次监测到实时占空比达到占空比限值时，启动过热检测。如图2所示，由于电机的占空比的变化都是瞬态的，在第二检测时间△t内能够监测到多个实时占空比，第二检测时间△t存储在发动机ECU内，发动机ECU在第二检测时间△t内接收到多个实时占空比，发动机ECU根据在第二检测时间△t内接收到的多个实时占空比，计算在第二检测时间△t内实时占空比的平均值。
在第二检测时间△t内实时占空比的平均值的计算方法为：设定实时占空比的绝对值为X，则在第二检测时间△t内实时占空比的平均值为：(X1+X2+X3+…+Xn)/n，其中，n为在第二检测时间△t内接收到实时占空比的数量。该计算公式存储于发动机ECU内。
由于电机可以正反转，因此占空比也有正负值，在计算实时占空比的平均值时根据实时占空比的绝对值计算。
S22、判断实时占空比的平均值是否大于等于占空比限值，若是，则计数一次，若否，则继续监测电机的实时占空比。
在第一检测时间T内，当实时占空比在第二检测时间△t内的平均值大于等于占空比限值时，则计数一次；若实时占空比在第二检测时间△t内的平均值小于占空比限值时，则继续监测电机的实时占空比。当实时占空比达到占空比限值时，再次计算实时占空比在第二检测时间△t内的平均值并判断其是否大于等于占空比限值，若是，再计数一次，以此循环。
S23、获取在第一检测时间T内，实时占空比在第二检测时间△t内的平均值大于等于占空比限值的次数。
在第一检测时间T内，获取实时占空比的平均值大于等于占空比限值的次数。
S30、在第一检测时间T内，若实时占空比在第二检测时间△t内的平均值大于等于占空比限值的次数大于预设次数时，则开启电机的过热保护。
可选地，预设次数为N，则N≥3次。
在本实施例中，在第一检测时间T内，若实时占空比的平均值大于等于占空比限值的次数大于等于3次时，则开启电机的过热保护。
具体地，电机的过热保护包括将电机的占空比调整为0,持续预设时间。
当触发开启电机的过热保护的条件时，发动机ECU通过PWM将电机的占空比调整为0，使得电机不再工作，即不再产生热量，电机的温度逐渐降低，从而起到过热保护的作用。
可选地，预设时间为T1，T1＝10min～30min。
预设时间T1的取值根据电机的冷却速度设定。
当电机的占空比调整为0，持续预设时间之后，再返回S10进行循环监测，以保证发动机后处理系统的正常工作。
利用电机的温度与通过电机的电流(驱动电机的占空比)成正相关的工作原理，通过限制驱动电机的占空比来限制电机温度，防止电机损坏。而且当电机的实时占空比达到占空比限值时，通过开启过热检测，决定是否开启电机的过热保护，避免了现有技术中直接将占空比限制到满足正常控制造成的EGR阀在瞬态情况下阀片开度动作过慢的情况。本发明提供的阀体的电机的过热保护方法，既能满足EGR阀的阀片瞬间的快速控制，又能有效防止电机超温故障。
应用上述的阀体的电机的过热保护方法的发动机后处理系统，既能满足EGR阀的阀片瞬间的快速控制，避免EGR阀聚集过多的结胶物产生卡滞现象导致的发动机后处理系统失效，又能防止EGR阀超温故障导致的发动机后处理系统故障，有效地保证了发动机后处理系统的正常工作。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种阀体的电机的过热保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
监测所述电机的实时占空比，设定所述电机的占空比限值和第一检测时间T；
当所述实时占空比第一次达到所述占空比限值时，启动过热检测；
在所述第一检测时间T内，若所述实时占空比在第二检测时间△t内的平均值大于等于所述占空比限值的次数大于预设次数时，则开启所述电机的过热保护，否则，不对电机的占空比做限制，所述第二检测时间△t小于所述第一检测时间T。
2.根据权利要求1所述阀体的电机的过热保护方法，其特征在于，所述过热检测包括以下步骤：
计算在所述第二检测时间△t内所述实时占空比的平均值；
判断所述实时占空比的平均值是否大于等于所述占空比限值，若是，则计数一次，若否，则继续监测所述电机的实时占空比；
获取在所述第一检测时间T内，所述实时占空比在第二检测时间△t内的平均值大于等于所述占空比限值的次数。
3.根据权利要求2所述阀体的电机的过热保护方法，其特征在于，在所述第二检测时间△t内所述实时占空比的平均值的计算方法为：
设定所述实时占空比的绝对值为X，则在所述第二检测时间△t内所述实时占空比的平均值为：(X1+X2+X3+…+Xn)/n，其中，n为在所述第二检测时间△t内接收到所述实时占空比的数量。
4.根据权利要求1所述阀体的电机的过热保护方法，其特征在于，所述占空比限值为a，则40％≤a≤80％。
5.根据权利要求1所述阀体的电机的过热保护方法，其特征在于，所述第一检测时间T的取值范围为：T＝3min～5min。
6.根据权利要求1所述阀体的电机的过热保护方法，其特征在于，所述第二检测时间△t的取值范围为：△t＝3s～5s。
7.根据权利要求1所述阀体的电机的过热保护方法，其特征在于，所述预设次数为N，则N≥3次。
8.根据权利要求1-7任一项所述阀体的电机的过热保护方法，其特征在于，所述过热保护包括将所述电机的占空比调整为0,持续预设时间。
9.根据权利要求8所述阀体的电机的过热保护方法，其特征在于，所述预设时间为T1，T1＝10min～30min。
10.一种发动机后处理系统，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述阀体的电机的过热保护方法。
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