CN114744948A - 进气节流阀的电机的过热保护方法及发动机后处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种进气节流阀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。该进气节流阀的电机的过热保护方法包括以下步骤：监测进气通道的实时进气温度和电机的实时占空比；获取当前进气温度所对应的电机的占空比限值；判断电机的当前占空比是否大于等于当前进气温度所对应的电机的占空比限值；若是，则监测电机的当前占空比大于等于当前进气温度所对应的电机的占空比限值的持续时间，若持续时间大于第一预设时间，则限制电机的最大占空比。既能够满足进气节流阀的瞬态变化需求，又能够防止进气节流阀的电机超温故障，保证了发动机后处理系统的有效性。

Description

进气节流阀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，尤其涉及一种进气节流阀的电机的过热保护方法及发动机后处理系统。
背景技术
发动机后处理系统运用进气节流阀来实现热管理功能，由于整车运行工况的复杂性，进气节流阀的需求开度瞬时变化也较大，这就需要进气节流阀的电机的输入电流(或占空比)较大，但长时间的电流过大会导致电机烧坏。
目前为防止驱动进气节流阀的电机烧坏，直接对电机的最大占空比进行限制，使其能够满足正常控制。但是这样的限制会导致在瞬态情况下进气节流阀的阀片开度动作较慢，无法满足进气节流阀的瞬态需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种进气节流阀的电机的过热保护方法及发动机后处理系统，既能满足进气节流阀的瞬态需求，又能保证进气节流阀的可靠性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种进气节流阀的电机的过热保护方法，所述进气节流阀设于发动机的进气通道，所述过热保护方法包括以下步骤：
监测所述进气通道的实时进气温度和所述电机的实时占空比；
获取当前所述进气温度所对应的所述电机的占空比限值；
判断所述电机的当前占空比是否大于等于当前所述进气温度所对应的所述电机的占空比限值；
若是，则监测所述电机的当前占空比大于等于当前所述进气温度所对应的所述电机的占空比限值的持续时间，若所述持续时间大于第一预设时间，则限制所述电机的最大占空比。
作为进气节流阀的电机的过热保护方法的一个可选方案，所述获取当前所述进气温度所对应的所述电机的占空比限值的方法包括以下步骤：
预先构建所述进气通道的进气温度与所述电机的占空比限值的映射关系；
所述进气通道的当前进气温度对应的所述电机的占空比限值根据所述预先构建的所述进气通道的进气温度与所述电机的占空比限值的映射关系查出。
作为进气节流阀的电机的过热保护方法的一个可选方案，所述进气温度小于等于0℃时所对应的电机的占空比限值大于所述进气温度大于0℃时所对应的电机的占空比限值。
作为进气节流阀的电机的过热保护方法的一个可选方案，当所述进气温度小于等于0℃时，所述进气温度越低，与其所对应的电机的占空比限值越大。
作为进气节流阀的电机的过热保护方法的一个可选方案，限制后的所述电机的最大占空比的取值范围为：20％～30％。
作为进气节流阀的电机的过热保护方法的一个可选方案，所述第一预设时间为t，则t＝1s～3s。
作为进气节流阀的电机的过热保护方法的一个可选方案，在所述限制所述电机的最大占空比的步骤之后还包括：持续第二预设时间后，解除所述电机的最大占空比的限制。
作为进气节流阀的电机的过热保护方法的一个可选方案，所述第二预设时间为T，则T＝10min～30min。
作为进气节流阀的电机的过热保护方法的一个可选方案，当所述电机的当前占空比小于当前所述进气温度所对应的所述电机的占空比限值时，则返回继续监测所述进气通道的实时进气温度和所述电机的实时占空比。
一种发动机后处理系统，包括进气通道，所述进气通道内设有进气节流阀，所述进气节流阀通过电机驱动，所述进气节流阀的电机采用如以上任一方案所述的进气节流阀的电机的过热保护方法。
本发明的有益效果：
本发明提供的进气节流阀的电机的过热保护方法，通过监测实时进气温度和电机的实时占空比，获取当前进气温度所对应的电机的占空比限值，然后将电机的当前占空比与当前进气温度所对应的电机的占空比限值作对比，如果电机的当前占空比大于等于当前进气温度所对应的电机的占空比的限值的持续时间大于第一预设时间时，再限制电机的最大占空比，能够有效防止电机超温故障；而且还能满足进气节流阀的阀片瞬间快速控制。
本发明提供的发动机后处理系统，应用上述的进气节流阀的电机的过热保护方法，既能够满足进气节流阀的瞬态变化需求，保证了发动机后处理系统的转化效率；又能够防止进气节流阀的电机超温故障，保证了发动机后处理系统的有效性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的进气节流阀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电机的占空比与时间的关系示意图。
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，包括进气通道和排气通道，进气通道内设有进气节流阀，排气通道内设有排气节流阀，进气节流阀和排气节流阀均通过电机驱动，通过控制进气节流阀的开度控制发动机后处理系统的进气流量；通过控制排气节流阀的开度控制发动机后处理系统的排气背压，达到对排气温度控制的目的，使得发动机后处理系统高效工作。
发动机后处理系统还包括发动机ECU，进气通道内设置有温度传感器，温度传感器用于检测进气通道内的进气温度；温度传感器与发动机ECU通信连接，能将其检测的进气温度发送给发动机ECU。用于驱动进气节流阀的电机与发动机ECU电连接，发动机ECU控制电机的占空比，通过控制占空比的方式来控制电机的输入电流从而控制电机的温度。
为保证进气节流阀能够发挥最大作用，进气节流阀在工作过程中电机的驱动占空比可达到100％，此时电机的输入电流很大，长时间处于过大电流会使电机过热，严重影响电机的使用寿命，甚至造成电机烧坏。由于电机的温度与通过电机的电流(占空比)成正相关，发动机ECU可通过限制驱动电机的占空比限制电机温度，防止电机损坏。
如图1所示，本实施例提供了一种进气节流阀的电机的过热保护方法，应用于上述的发动机后处理系统，进气节流阀的电机的过热保护方法包括以下步骤：
S10、监测进气通道的实时进气温度和电机的实时占空比。
在发动机后处理系统工作的过程中，温度传感器实时监测进气通道的实时进气温度，并将其检测的实时进气温度发送给发动机ECU，同时，发动机ECU监测进气节流阀的电机的实时占空比。
S20、获取当前进气温度所对应的电机的占空比限值。
发动机ECU能够获取当前进气温度对应的电机的占空比限值。
具体地，获取当前进气温度所对应的电机的占空比限值的方法包括以下步骤：
S21、预先构建进气通道的进气温度与电机的占空比限值的映射关系。
进气温度/℃ -30 0 30 60
占空比限值/％ 50 40 30 30
进气通道的进气温度与电机的占空比限值的映射关系如上述表格所示，该进气温度与电机的占空比限值的映射关系根据试验获得。
由上述表格可知，进气温度小于等于0℃时所对应的电机的占空比限值大于进气温度大于0℃时所对应的电机的占空比限值。现有技术中，为了防止电机烧坏，直接将电机的最大占空比限制为固定值，不考虑进气温度的高低，会造成在进气温度较低时，进气节流阀的阀门结冰和电机驱动困难等问题。
通过将进气温度小于等于0℃时所对应的电机的占空比限值设置为大于进气温度大于0℃时所对应的电机的占空比限值，能够避免进气节流阀的阀门结冰和电机驱动困难等问题。
优选地，当进气温度小于等于0℃时，进气温度越低，与其所对应的电机的占空比限值越大。当进气温度小于等于0℃时，进气温度越低，与其所对应的电机的占空比限值越大，使得在进气温度低时，驱动进气节流阀的电机的占空比可达到较大值，满足进气节流阀的瞬时响应速度。
S22、进气通道的当前进气温度对应的电机的占空比限值根据预先构建的进气通道的进气温度与电机的占空比限值的映射关系查出。
将预先构建的进气通道的进气温度与电机的占空比限值的映射关系存储在发动机ECU内，发动机ECU可根据接收到的温度传感器检测的进气温度，查找与该进气温度对应的电机的占空比限值。
S30、判断电机的当前占空比是否大于等于当前进气温度所对应的电机的占空比限值，若是，则执行S40；若否，则返回S10。
发动机ECU将查找到的与当前进气温度所对应的电机的占空比限值与电机的当前占空比作对比，当电机的当前占空比大于等于当前进气温度所对应的电机的占空比限值时，说明电机存在发生超温故障的风险，需要进一步判断。
当电机的当前占空比小于当前进气温度所对应的电机的占空比限值时，则返回继续监测进气通道的实时进气温度和电机的实时占空比。
S40、监测电机的当前占空比大于等于当前进气温度所对应的电机的占空比限值的持续时间是否大于第一预设时间，若是，则执行S50；若否，则返回S10。
可选地，第一预设时间为t，则t＝1s～3s。该第一预设时间t是根据试验获得。
发动机ECU监测电机的当前占空比大于等于当前进气温度所对应的电机的占空比限值的持续时间，若电机的当前占空比大于等于当前进气温度所对应的电机的占空比限值只是瞬态的，持续时间较短，则对进气节流阀的损害较小，也不会造成电机过热。在发动机的排气背压较大，进气节流阀的阀门低温结冰或者是电机老化等情况下，可能会造成电机的当前占空比大于等于当前进气温度所对应的电机的占空比限值的持续时间较长，如果缺少有效地电机过温保护，电机会发生超温故障，影响电机的使用寿命。
S50、限制电机的最大占空比。
当发动机ECU监测到电机的当前占空比大于等于当前进气温度所对应的电机的占空比限值的持续时间大于第一预设时间时，发动机ECU则对电机的最大占空比进行限制，防止电机发生超温故障。
可选地，限制后的电机的最大占空比的取值范围为：20％～30％。
进气节流阀在正常稳态时，电机的驱动占空比一般为5％。将电机的最大占空比限值在20％～30％之内，即能防止电机发生超温故障。
S60、持续第二预设时间后，解除电机的最大占空比的限制。
当对电机的最大占空比的限制持续第二预设时间后，即可解除电机的最大占空比的限制，电机的温度在第二预设时间内逐渐降低，电机则不会发生超温故障，此时解除电机的最大占空比限制，进气节流阀在瞬态时的最大占空比不受限，又能满足进气节流阀的瞬时反应速度。而发动机ECU则继续监测进气通道的实时进气温度和电机的实时占空比，防止电机发生超温故障。
可选地，第二预设时间为T，则T＝10min～30min。该第二预设时间根据试验获得。
示例性地，如图2所示，图中实线反映的是电机的最大占空比不受限时电机的占空比在第一预设时间t和第二预设时间T时的示意图；图中虚线反映的是在第二预设时间T内限制电机的最大占空比时的示意图。需要说明的是，在实线与虚线重合的位置虚线未显示。在当前进气温度为0℃时，与0℃对应的电机的占空比限值为40％，在电机的当前占空比大于等于0℃所对应的电机的占空比限值40％的持续时间大于第一预设时间t时，发动机ECU则将电机的最大占空比限制为30％,持续第二预设时间T后，再解除对电机的最大占空比限制。
本实施例提供的进气节流阀的电机的过热保护方法，通过监测实时进气温度和电机的实时占空比，获取当前进气温度所对应的电机的占空比限值，然后将电机的当前占空比与当前进气温度所对应的电机的占空比限值作对比，如果电机的当前占空比大于等于当前进气温度所对应的电机的占空比的限值的持续时间大于第一预设时间时，再限制电机的最大占空比，能够有效防止电机超温故障；而且还能满足进气节流阀的阀片瞬间快速控制。
应用上述进气节流阀的电机的过热保护方法的发动机后处理系统，能够满足进气节流阀的瞬态变化需求，保证了发动机后处理系统的转化效率；又能够防止进气节流阀的电机超温故障，保证了发动机后处理系统的有效性。
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)

1.一种进气节流阀的电机的过热保护方法，所述进气节流阀设于发动机的进气通道，其特征在于，所述过热保护方法包括以下步骤：
监测所述进气通道的实时进气温度和所述电机的实时占空比；
获取当前所述进气温度所对应的所述电机的占空比限值；
判断所述电机的当前占空比是否大于等于当前所述进气温度所对应的所述电机的占空比限值；
若是，则监测所述电机的当前占空比大于等于当前所述进气温度所对应的所述电机的占空比限值的持续时间，若所述持续时间大于第一预设时间时，则限制所述电机的最大占空比。
2.根据权利要求1所述的进气节流阀的电机的过热保护方法，其特征在于，所述获取当前所述进气温度所对应的所述电机的占空比限值的方法包括以下步骤：
预先构建所述进气通道的进气温度与所述电机的占空比限值的映射关系；
所述进气通道的当前进气温度对应的所述电机的占空比限值根据所述预先构建的所述进气通道的进气温度与所述电机的占空比限值的映射关系查出。
3.根据权利要求2所述的进气节流阀的电机的过热保护方法，其特征在于，所述进气温度小于等于0℃时所对应的电机的占空比限值大于所述进气温度大于0℃时所对应的电机的占空比限值。
4.根据权利要求3所述的进气节流阀的电机的过热保护方法，其特征在于，当所述进气温度小于等于0℃时，所述进气温度越低，与其所对应的电机的占空比限值越大。
5.根据权利要求1所述的进气节流阀的电机的过热保护方法，其特征在于，限制后的所述电机的最大占空比的取值范围为：20％～30％。
6.根据权利要求1所述的进气节流阀的电机的过热保护方法，其特征在于，所述第一预设时间为t，则t＝1s～3s。
7.根据权利要求1所述的进气节流阀的电机的过热保护方法，其特征在于，在所述限制所述电机的最大占空比的步骤之后还包括：持续第二预设时间后，解除所述电机的最大占空比的限制。
8.根据权利要求7所述的进气节流阀的电机的过热保护方法，其特征在于，所述第二预设时间为T，则T＝10min～30min。
9.根据权利要求1所述的进气节流阀的电机的过热保护方法，其特征在于，当所述电机的当前占空比小于当前所述进气温度所对应的所述电机的占空比限值时，则返回继续监测所述进气通道的实时进气温度和所述电机的实时占空比。
10.一种发动机后处理系统，其特征在于，包括进气通道，所述进气通道内设有进气节流阀，所述进气节流阀通过电机驱动，所述进气节流阀的电机采用如权利要求1-9任一项所述的进气节流阀的电机的过热保护方法。
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