CN203978650U - 一种直流电机egr阀控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流电机EGR阀控制器，包括主芯片模块、电源模块、直流电机EGR阀控制模块、传感器输入信号处理模块、通讯模块、预热控制模块及辅助控制模块；根据传感器输入信号处理模块得到的信号经由主芯片模块逻辑处理后输出相应的信号控制控制模块按正常逻辑工作，用以精确控制直流电机EGR阀的开度大小，使直流电机EGR阀工作或者对其进行测试。

Description

一种直流电机EGR阀控制器

技术领域

本实用新型涉及直流控制技术领域，特别是一种发动机尾气排放废气再循环系统中直流电机EGR阀控制器。

背景技术

直流电机EGR阀是国内企业为国内整车（发动机）厂开发的国四电控产品之一，其原理是将电机的旋转运动转化为阀门开关的直线运动，通过阀门的开合来控制发动机循环废气的流量，然后导入到发动机进气口，从而降低了发动机燃烧室内的温度及氧气含量，进而降低了污染物NOx的排放。相比气动EGR阀而言，直流电机EGR阀具有响应速度快，控制精确，无需真空源等特点。

目前，在直流电机EGR阀生产制造领域，还没有专门针对控制直流电机EGR阀而设计的控制器，在直流电机EGR的测试和使用过程中，急需一种控制器能够很好地控制直流电机EGR阀按特定的要求进行检测或者工作。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够精确控制直流电机EGR阀的开度大小、并能够控制直流电机EGR阀正常工作或对其进行测试的控制器。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种直流电机EGR阀控制器，包括主芯片模块、电源模块、控制模块、传感器输入信号处理模块以及与诊断仪或者计算机连接的通讯模块，所述传感器输入信号处理模块用于将采集的有源传感器信号、无源传感器信号、直流电压信号以及转速信号进行处理，并输出给主芯片模块；主芯片模块根据传感器输入信号处理模块得到的信号经由主芯片模块逻辑处理后输出相应的信号控制控制模块按设定逻辑工作；控制模块用于向待测试直流电机EGR阀输出不同频率及占空比的驱动信号；电源模块分别为传感器输入信号处理模块和主芯片模块提供工作电源；通讯模块实现主芯片模块与诊断仪或者计算机之间的通信连接。

本实用新型所述主芯片模块的具体结构为：所述主芯片模块包括单片机、片外存储器、电信号采样电路、时钟电路和第一滤波电路，所述片外存储器与单片机互连，用于扩大数据存储量，时钟电路用于给单片机提供时钟信号；所述单片机的输入端经第一滤波电路连接传感器输入信号处理模块的输出端，单片机的输入端还与电信号采样电路连接，单片机的输出端连接控制模块的输入端。

本实用新型所述控制模块的具体结构为：所述控制模块包括信号驱动电路、过流保护电路以及第二滤波电路；所述信号驱动电路向待测试直流电机EGR阀输出不同频率及占空比的驱动信号以及正反转信号，信号驱动电路经过流保护电路连接电源模块的输出端，信号驱动电路还经第二滤波电路连接主芯片模块中单片机的输出端。

本实用新型所述传感器输入信号处理模块的具体结构为：所述传感器输入信号处理模块包括独立设置的有源传感器信号处理电路、无源传感器信号处理电路、直流电压信号处理电路以及转速信号传感器处理电路；所述有源传感器信号处理电路包括限流电阻R1、滤波电容C1、下拉电阻R2，所述滤波电容C1和下拉电阻R2并联连接后串接在限流电阻R1的输出端与地之间；所述无源传感器信号处理电路包括限流电阻R3、分压电阻R4以及滤波电容C2和C3，所述分压电阻R4和滤波电容C3串联连接在限流电阻R3的输入端与地之间，分压电阻R4的下端连接+5V，滤波电容C2连接在限流电阻R3的输出端与地之间；所述直流电压信号处理电路包括限流电阻R5、滤波电容C4、下拉电阻R6、稳压管Z1以及波形整形芯片U1，所述限流电阻R5与波形整形芯片U1串联连接，滤波电容C4、下拉电阻R6与稳压管Z1并联连接后串接在限流电阻R5的输出端与地之间；所述转速信号传感器处理电路包括电压比较器U1A、集成反向器U3A、光电耦合器U2、电容C5以及电阻R7~R11；电压比较器U1A的正输入端经电阻R7连接转速信号输入端，电压比较器U1A的正输入端还经电容C5接地，电压比较器U1A的负输入端经电阻R8连接Vcc，电压比较器U1A的负输入端还经电阻R9接地，电压比较器U1A的输出端经光电耦合器U2连接集成反向器U3A的输入端，集成反向器U3A的输出端输出转速信号；电压比较器U1A的输出端的输出端还经电阻R10连接Vcc，集成反向器U3A的输入端经电阻R11接VBAT。

本实用新型所述电源模块的具体结构为：所述电源模块包括电源主芯片、保护电路、电容滤波电路和电源信号采样电路；所述电源主芯片的输入端经保护电路连接电源，电源主芯片同时输出两路电源分别为主芯片模块及传感器输入信号处理模块供电；保护电路实现防电流、电压及防反接保护功能；电源信号采样电路用于对输出的电源信号进行采样并检测电源主芯片是否工作在正常范围内。

本实用新型的改进在于：所述主芯片模块的输出端还连接有预热控制模块，所述预热控制模块包括功率三极管Q1和续流二极管D1；所述功率三极管Q1的基极连接主芯片模块的输出端，功率三极管Q1的集电极连接续流二极管D1的正极，功率三极管Q1的发射极接地；功率三极管Q1的集电极为信号输出端。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型用于汽车或工程车辆直流电机EGR阀的控制，通过此控制器，根据传感器输入信号处理模块得到的信号控制直流电机EGR阀控制模块工作，进而控制发动机废气的流量，减少了污染物的排放；通过此控制器，也能对直流电机EGR阀进行测试，对EGR阀的各项性能进行监控，技术人员可以通过通讯模块实现对控制器的操作；同时，控制器也可具备OBD（车载诊断）功能，通过内部存储故障码可以查明EGR阀的故障情况。另根据需要，可以通过预热控制模块和辅助控制模块，实现整车预热、回油、供油、高怠速等功能。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型所述主芯片模块的结构框图；

图3是本实用新型所述电源模块的结构框图；

图4是本实用新型所述控制模块的结构框图；

图5是本实用新型所述传感器输入信号处理模块的电路图；

图6是本实用新型所述预热控制电模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型进行进一步详细说明。

一种直流电机EGR阀控制器，其结构如图1所示。包括主芯片模块、电源模块、控制模块、传感器输入信号处理模块、通讯模块、预热控制模块及辅助控制模块，电源模块的输出端分别与主芯片模块和传感器输入信号处理模块的电源端连接，主芯片模块的输入端与传感器输入信号处理模块的输出端连接，主芯片模块的输出端分别与控制模块、预热控制模块及辅助控制模块的输入端连接，主芯片模块通过通讯模块与诊断仪或者计算机相互通信。

其中：传感器输入信号处理模块用于将采集的有源传感器信号、无源传感器信号、直流电压信号以及转速信号进行处理，并输出给主芯片模块，其电路图如图5所示。包括独立设置的有源传感器信号处理电路、无源传感器信号处理电路、直流电压信号处理电路以及转速信号传感器处理电路。

其中有源传感器信号处理电路用于对采集的有源传感器信号进行处理，包括限流电阻R1、滤波电容C1、下拉电阻R2，所述滤波电容C1和下拉电阻R2并联连接后串接在限流电阻R1的输出端与地之间；有源传感器例如油门传感器、升程传感器等。

无源传感器信号处理电路用于对采集的无源传感器信号进行处理，包括限流电阻R3、分压电阻R4以及滤波电容C2和C3，所述分压电阻R4和滤波电容C3串联连接在限流电阻R3的输入端与地之间，分压电阻R4的下端连接+5V，滤波电容C2连接在限流电阻R3的输出端与地之间；无源传感器例如水温传感器等。

直流电压信号处理电路用于对采集的直流电压信号进行处理，包括限流电阻R5、滤波电容C4、下拉电阻R6、稳压管Z1和波形整形芯片U1；限流电阻R5与波形整形芯片U1串联连接，滤波电容C4、下拉电阻R6与稳压管Z1并联连接后串接在限流电阻R5的输出端与地之间。

转速信号传感器处理电路包括电压比较器U1A、集成反向器U3A、光电耦合器U2、电容C5以及电阻R7~R11；电压比较器U1A的正输入端经电阻R7连接转速信号输入端，电压比较器U1A的正输入端还经电容C5接地，电压比较器U1A的负输入端经电阻R8连接Vcc，电压比较器U1A的负输入端还经电阻R9接地，电压比较器U1A的输出端经光电耦合器U2连接集成反向器U3A的输入端，集成反向器U3A的输出端输出转速信号；电压比较器U1A的输出端的输出端还经电阻R10连接Vcc，集成反向器U3A的输入端经电阻R11接VBAT。转速信号传感器处理电路采用了低通滤波、比较、去耦等措施，采用电压比较器U1A将正弦波整形至矩形脉冲，光电耦合器U2将模拟端和数字端隔开，起抗干扰作用；光电耦合器TLP521-2输出的信号经U3A集成反向器进一步整形和平稳后经第一滤波电路输入到单片机。

主芯片模块用于根据传感器输入信号处理模块得到的信号经由主芯片模块逻辑处理后输出相应的信号控制控制模块按设定逻辑工作，其结构如图图2所示，包括一个单片机、一个片外存储器、电信号采样电路、时钟电路和第一滤波电路。片外存储器与单片机互连，用于扩大数据存储量；时钟电路的输出端连接单片机的输入端，用于给单片机提供时钟信号；单片机的输入端经第一滤波电路连接传感器输入信号处理模块的输出端，单片机的输出端连接控制模块的输入端；电信号采样电路的输入端连接待测试直流电机EGR阀的升程传感器，电信号采样电路的输出端连接单片机的输入端，用于测试直流电机EGR阀的开度大小，并反馈给单片机，进行控制信号的调整。

电源模块分别为传感器输入信号处理模块和主芯片模块提供工作电源，其结构如图3所示，包括电源主芯片、保护电路、电容滤波电路和电源信号采样电路，保护电路的输入端连接电源，保护电路的输出端连接电源主芯片，电源主芯片的输入端还分别与电源信号采样电路和电容滤波电路的输出端连接。所述电源主芯片能够同时输出两路电源，分别为主芯片模块供电及传感器输入信号处理模块供电；保护电路实现防电流、电压及防反接保护功能；电源信号采样电路，用以对输出的电源信号进行采样提供给主芯片进行处理，检测电源芯片是否工作在正常范围内。

控制模块用于向待测试直流电机EGR阀输出不同频率及占空比的驱动信号，其结构如图4所示，包括信号驱动电路、过流保护电路以及第二滤波电路；过流保护电路的输入端连接电源模块，过流保护电路的输出端连接信号驱动电路，信号驱动电路的输入端还分别与电信号采样电路和第二滤波电路连接，第二滤波电路的输入端连接主芯片模块的输出端。所述信号驱动电路能够输出不同频率、占空比的驱动信号以及正反转信号，用于实现控制直流电机EGR阀工作，并能实现正反转；电源模块输出的电压信号通过保护电路给信号驱动电路供电；第二滤波电路实现对主芯片模块输出的信号进行滤波处理。

通讯模块包括通讯芯片及其外围电路，通过通讯接口与与诊断仪或电脑实现连接。

本实施例中的直流电机EGR阀控制器还包括分别与控制模块输出端连接的预热控制模块和辅助控制模块。

其中预热控制模块用于控制大电流（限于3A以内）器件或继电器进行动作，例如预热继电器，电磁阀等。预热控制模块的电路图如图6所示，包括一个功率三极管Q1以及一个续流二极管D1，所述功率三极管Q1的基极连接主芯片模块的输出端，功率三极管Q1的集电极连接续流二极管D1的正极，功率三极管Q1的发射极接地；功率三极管Q1的集电极为信号输出端；续流二极管D1的负极连接电源正极VBAT，这样当预热继电器停止工作时，所产生的的感性电信号就能通过续流二极管消耗掉。

辅助控制模块包括控制芯片及其外围电路，用以控制电流不是很大的器件或继电器工作。本实施例中辅助控制模块包括七路开关控制电路，可以控制包括预热灯、故障灯、回油、高怠速、供油等器件的继电器工作。

本实用新型用于对生产的直流电机EGR阀进行测试，其工作过程如下所述：

首先，根据不同型号直流电机EGR阀的参数要求向直流电机EGR阀控制器内部输入数据。例如：电机的控制频率、PID参数、脉谱图数据等。

然后，将传感器输入信号处理模块分别与各传感器连接好，并将控制模块与直流电机EGR阀连接好。传感器包括油门传感器、转速传感器、水温传感器、进气流量传感器、进气压力传感器等。

通电后，直流电机EGR阀根据控制器设定的逻辑运行，当上述传感器输出信号时，传感器输入信号处理模块进行采集、转换并处理后输出给主芯片模块，主芯片模块根据输入的信号在对应的脉谱图里查找对应的数据，根据查找的数据，主芯片模块按照设置的控制频率及PID参数向控制模块输出阀开度的控制信号，控制模块接收到信号后控制直流电机EGR阀打开（控制信号为占空比可变的电信号）。

此时，直流电机EGR阀上的升程传感器根据阀开度的大小，向主芯片模块输入电压信号，主芯片模块的电信号采样电路采集该电信号后，进行信号的判断。若阀的开度未达到脉谱图中数据的要求，则相应的改变占空比的大小，直至开度稳定在所要求的范围。

运行过程中，若出现控制异常，直流电机EGR阀会自动生成一个故障码储存在片外存储器中，方便技术人员读取及解决、处理。在测试过程中，技术人员还可通过通讯接口连接计算机或者诊断仪对所有参数进行修改、监控、保存，以达到试验目的。当然，通过通讯模块也可实现OBD的连接。

本实用新型用于对车内的直流电机EGR阀进行控制时，可通过通讯模块实时监控系统运行信息，如转速、油门、水温、进气压力、进气流量的实时变化情况，直流EGR阀的开度、电流、占空比实时变化、阀的开启、关闭时间等相关情况。另外，根据需要，可以增加预热控制模块及辅助控制模块。预热控制部分可以控制大电流（3A内）器件或继电器，例如预热继电器，电磁阀等。辅助控制可以控制小电流器件或继电器（300mA内），如预热灯、故障灯、回油电磁阀继电器、高怠速电磁阀继电器等。

Claims (6)

1.一种直流电机EGR阀控制器，其特征在于：包括主芯片模块、电源模块、控制模块、传感器输入信号处理模块以及与诊断仪或者计算机连接的通讯模块，所述传感器输入信号处理模块用于将采集的有源传感器信号、无源传感器信号、直流电压信号以及转速信号进行处理，并输出给主芯片模块；主芯片模块根据传感器输入信号处理模块得到的信号经由主芯片模块逻辑处理后输出相应的信号控制控制模块按设定逻辑工作；控制模块用于向待测试直流电机EGR阀输出不同频率及占空比的驱动信号；电源模块分别为传感器输入信号处理模块和主芯片模块提供工作电源；通讯模块实现主芯片模块与诊断仪或者计算机之间的通信连接。

2.根据权利要求1所述一种直流电机EGR阀控制器，其特征在于：所述主芯片模块包括单片机、片外存储器、电信号采样电路、时钟电路和第一滤波电路，所述片外存储器与单片机互连，用于扩大数据存储量，时钟电路用于给单片机提供时钟信号；所述单片机的输入端经第一滤波电路连接传感器输入信号处理模块的输出端，单片机的输入端还与电信号采样电路连接，单片机的输出端连接控制模块的输入端。

3.根据权利要求2所述一种直流电机EGR阀控制器，其特征在于：所述控制模块包括信号驱动电路、过流保护电路以及第二滤波电路；所述信号驱动电路向待测试直流电机EGR阀输出不同频率及占空比的驱动信号以及正反转信号，信号驱动电路经过流保护电路连接电源模块的输出端，信号驱动电路还经第二滤波电路连接主芯片模块中单片机的输出端。

4.根据权利要求1所述一种直流电机EGR阀控制器，其特征在于：所述传感器输入信号处理模块包括独立设置的有源传感器信号处理电路、无源传感器信号处理电路、直流电压信号处理电路以及转速信号传感器处理电路；

所述有源传感器信号处理电路包括限流电阻R1、滤波电容C1、下拉电阻R2，所述滤波电容C1和下拉电阻R2并联连接后串接在限流电阻R1的输出端与地之间；

所述无源传感器信号处理电路包括限流电阻R3、分压电阻R4以及滤波电容C2和C3，所述分压电阻R4和滤波电容C3串联连接在限流电阻R3的输入端与地之间，分压电阻R4的下端连接+5V，滤波电容C2连接在限流电阻R3的输出端与地之间；

所述直流电压信号处理电路包括限流电阻R5、滤波电容C4、下拉电阻R6、稳压管Z1以及波形整形芯片U1，所述限流电阻R5与波形整形芯片U1串联连接，滤波电容C4、下拉电阻R6与稳压管Z1并联连接后串接在限流电阻R5的输出端与地之间；

所述转速信号传感器处理电路包括电压比较器U1A、集成反向器U3A、光电耦合器U2、电容C5以及电阻R7~R11；电压比较器U1A的正输入端经电阻R7连接转速信号输入端，电压比较器U1A的正输入端还经电容C5接地，电压比较器U1A的负输入端经电阻R8连接Vcc，电压比较器U1A的负输入端还经电阻R9接地，电压比较器U1A的输出端经光电耦合器U2连接集成反向器U3A的输入端，集成反向器U3A的输出端输出转速信号；电压比较器U1A的输出端的输出端还经电阻R10连接Vcc，集成反向器U3A的输入端经电阻R11接VBAT。

5.根据权利要求1所述一种直流电机EGR阀控制器，其特征在于：所述电源模块包括电源主芯片、保护电路、电容滤波电路和电源信号采样电路；所述电源主芯片的输入端经保护电路连接电源，电源主芯片同时输出两路电源分别为主芯片模块及传感器输入信号处理模块供电；保护电路实现防电流、电压及防反接保护功能；电源信号采样电路用于对输出的电源信号进行采样并检测电源主芯片是否工作在正常范围内。

6.根据权利要求1所述一种直流电机EGR阀控制器，其特征在于：所述主芯片模块的输出端还连接有预热控制模块，所述预热控制模块包括功率三极管Q1和续流二极管D1；所述功率三极管Q1的基极连接主芯片模块的输出端，功率三极管Q1的集电极连接续流二极管D1的正极，功率三极管Q1的发射极接地；功率三极管Q1的集电极为信号输出端。