專利名稱：一種外部電動(dòng)egr電流過載保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電控發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是指一種外部電動(dòng)EGR電流過載保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，面對(duì)環(huán)境惡化的壓力以及強(qiáng)制性排放法規(guī)的不斷升級(jí)，排放物的限值也在不斷降低。為了有效的減少排放物，柴油機(jī)采用了多種排氣后處理技術(shù)。EGR(Exhaust GasRecirculation,廢氣再循環(huán)技術(shù))就是其中的一種。在EGR技術(shù)中，為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)Nox的排放，EGR系統(tǒng)會(huì)向新鮮空氣中摻入燃燒后的廢氣。由于NOx的生成條件是高溫富氧，因此采用EGR系統(tǒng)可從以下兩方面抑制Nox的生成。一方面，廢氣的引入使混合氣熱容量增大，造成相同量的混合氣升高同樣溫度所需熱量增多，從而降低了最高燃燒溫度；另一方面，廢氣對(duì)新鮮空氣的稀釋也相應(yīng)降低了氧的濃度?，F(xiàn)階段EGR系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)力源可主要分為兩類，一類是以真空氣源為動(dòng)力的氣動(dòng)EGR，另一類則是以電機(jī)為動(dòng)力的電動(dòng)EGR。相對(duì)氣動(dòng)EGR,電動(dòng)EGR具有更快的響應(yīng)速度，可獲得更好的瞬態(tài)控制效果。也正因?yàn)樵撛虿攀沟秒妱?dòng)EGR獲得越來越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)外部EGR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖如圖1所不,其原理是:廢氣從排氣管通過EGR系統(tǒng)進(jìn)入進(jìn)氣管，再通過調(diào)整EGR系統(tǒng)的閥座升程來改變氣流通道的截面積，進(jìn)而控制從排氣管進(jìn)入進(jìn)氣管的廢氣流量。為使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都達(dá)到最佳性能，EGR系統(tǒng)的閥座位置需要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。其控制目標(biāo)則是由發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)提供，既可以采用以新鮮空氣進(jìn)氣流量為控制目標(biāo)的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，也可采用根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)確定的開環(huán)控制。但無論采用何種控制，對(duì)于EGR系統(tǒng)的位置控制系統(tǒng)而言，輸入的都是閥座的目標(biāo)位置，輸出都是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而該驅(qū)動(dòng)信號(hào)大多米用PWM (脈寬調(diào)制)信號(hào)?，F(xiàn)有電動(dòng)EGR位置控制算法多采用PID閉環(huán)控制，即以目標(biāo)位置為輸入，再根據(jù)EGR傳感器實(shí)測(cè)的閥座位置計(jì)算得到位置誤差，采用PID算法計(jì)算得到PWM驅(qū)動(dòng)占空比。該算法可滿足對(duì)EGR位置控制的基本需求?？刂扑惴ㄖ谐龖?yīng)考慮位置控制這一基本功能外，還應(yīng)具有防機(jī)械沖擊、防電流過載等保護(hù)功能。防機(jī)械沖擊功能的基本原理在于在閥座落座時(shí)應(yīng)限制其速度，避免快速落座，因?yàn)殚y座落座時(shí)速度過快可能會(huì)導(dǎo)致閥座損壞，進(jìn)而破壞閥座的密封性。防電流過載功能的基本原理在于應(yīng)限制驅(qū)動(dòng)電流的峰值，因?yàn)檫^高的驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生的熱量將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度過高,并使驅(qū)動(dòng)電機(jī)損壞,喪失正常功能?，F(xiàn)有防電流過載功能硬件上主要依靠電流傳感器檢測(cè)實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流，再根據(jù)軟件算法實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)?，F(xiàn)階段常用的電流過載保護(hù)算法可主要分為兩類，第一類是采用唯一且較低的單驅(qū)動(dòng)電流限制峰值保護(hù)算法，實(shí)際使用的驅(qū)動(dòng)電流必須始終低于該限制峰值。由于采用了較低的驅(qū)動(dòng)電流限制峰值，因此第一類電流過載保護(hù)算法的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)熱量較小、安全性較高，其缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)響應(yīng)能力較差，無法產(chǎn)生較大的驅(qū)動(dòng)力，從而使EGR系統(tǒng)的閥座無法實(shí)現(xiàn)快速位置調(diào)節(jié)。第二類是采用動(dòng)態(tài)的雙階段驅(qū)動(dòng)電流限制峰值保護(hù)算法，該算法中有兩個(gè)不同的驅(qū)動(dòng)電流限制峰值及對(duì)應(yīng)的有效時(shí)間，高驅(qū)動(dòng)峰值對(duì)應(yīng)高有效時(shí)間，低電流峰值對(duì)應(yīng)低有效時(shí)間。在該算法中，實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流可超過高限制峰值，但是一旦持續(xù)時(shí)間超過高有效時(shí)間，則應(yīng)當(dāng)立刻采用低限制峰值對(duì)驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行限幅，且該低限制峰值將在低有效時(shí)間內(nèi)持續(xù)有效。當(dāng)?shù)拖拗品逯祵?duì)應(yīng)的低有效時(shí)間結(jié)束后，高限制峰值將再次被采用，并重新根據(jù)實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流是否超過高限制峰值進(jìn)行計(jì)時(shí)。綜上所述，該動(dòng)態(tài)的雙階段驅(qū)動(dòng)電流限制峰值保護(hù)算法與單驅(qū)動(dòng)電流峰值保護(hù)算法相比，其優(yōu)點(diǎn)是允許驅(qū)動(dòng)電流短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高值，從而使驅(qū)動(dòng)電機(jī)在瞬態(tài)過程可短時(shí)間提供更大的驅(qū)動(dòng)力矩；其缺點(diǎn)是低限制峰值持續(xù)時(shí)間必須為低有效時(shí)間，且該低有效時(shí)間的時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)，而這一限制條件完全限制了驅(qū)動(dòng)電機(jī)受低限制峰值限制時(shí)的驅(qū)動(dòng)能力。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服目前EGR系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，以及采用雙階段驅(qū)動(dòng)電流限制峰值保護(hù)算法或單驅(qū)動(dòng)電流峰值保護(hù)算法時(shí)所存在的驅(qū)動(dòng)響應(yīng)能力較差、無法產(chǎn)生較大驅(qū)動(dòng)力以及低有效時(shí)間的時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)的缺陷，提供一種設(shè)計(jì)合理，能有效克服以上缺陷的外部電動(dòng)EGR電流過載保護(hù)系統(tǒng)。本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種外部電動(dòng)EGR電流過載保護(hù)系統(tǒng)，主要由內(nèi)部設(shè)置有EGR位置控制模塊的EGR系統(tǒng)，與EGR位置控制模塊相連接的電流過載保護(hù)控制模塊，以及與電流過載保護(hù)控制模塊相連接的EGR驅(qū)動(dòng)電路組成，所述的EGR位置控制模塊則與發(fā)動(dòng)機(jī)管理模塊相連接。為了較好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述EGR系統(tǒng)有閥座調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥座實(shí)際開合度的閥座位置傳感器，以及與閥座調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連接并用于調(diào)節(jié)閥座升程的驅(qū)動(dòng)電機(jī)構(gòu)成；所述的EGR位置控制模塊則與閥座調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連接。所述電流過載保護(hù)控制模塊內(nèi)置至少包括有控制PWM占空比高限制峰值、低限制峰值、升溫閾值、降溫閾值、最長(zhǎng)升溫時(shí)間、熱負(fù)荷系數(shù)、熱負(fù)荷時(shí)間及控制占空比限制值，且該控制PWM占空比高限制峰值取值范圍為15% 100%、低限制峰值取值范圍為5% 50%、升溫閾值取值范圍為10% 80%、降溫閾值取值范圍為5% 60%、最長(zhǎng)升溫時(shí)間取值范圍為
0.5s 20s、最長(zhǎng)降溫時(shí)間取值范圍為5s 30s。為了確保本實(shí)用新型能達(dá)到最佳的使用效果，上述的控制PWM占空比高限制峰值取值為30%、低限制峰值取值為15%、升溫閾值取值為25%、降溫閾值取值為10%、最長(zhǎng)升溫時(shí)間取值為5s、最長(zhǎng)降溫時(shí)間取值為20s。本實(shí)用新型較現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:(I)本實(shí)用新型無需采用傳統(tǒng)的電流傳感器，因此其整體結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，制作成本和維護(hù)成本較為低廉。(2)本實(shí)用新型不僅能在保證熱負(fù)荷安全的前提下，充分發(fā)揮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，而且還能根據(jù)實(shí)際熱負(fù)荷狀態(tài)隨時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行切換，以確保驅(qū)動(dòng)電機(jī)更安全、快速的恢復(fù)到高峰值限制狀態(tài)。(3)本實(shí)用新型的相應(yīng)時(shí)間極短，能徹底的克服傳統(tǒng)雙階段驅(qū)動(dòng)電流限制峰值保護(hù)算法或單驅(qū)動(dòng)電流峰值保護(hù)算法所存在的驅(qū)動(dòng)響應(yīng)能力較差、無法產(chǎn)生較大的驅(qū)動(dòng)力以及低有效時(shí)間的時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)的缺陷。
圖1為EGR系統(tǒng)的原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。以上附圖中的附圖標(biāo)記名稱分別為:1- EGR系統(tǒng)，2—EGR位置控制模塊，3—電流過載保護(hù)控制模塊，4—EGR驅(qū)動(dòng)電路，5—發(fā)動(dòng)機(jī)管理模塊。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例圖1、2所示，本實(shí)用新型的外部電動(dòng)EGR電流過載保護(hù)系統(tǒng)包括有廢氣再循環(huán)利用的EGR系統(tǒng)1，與發(fā)動(dòng)機(jī)管理模塊5相連接的EGR位置控制模塊2，與EGR位置控制模塊2相連接的電流過載保護(hù)控制模塊3，以及與電流過載保護(hù)控制模塊3相連接的EGR驅(qū)動(dòng)電路4。其中，EGR系統(tǒng)I為目前常用的技術(shù)，其包括閥座調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥座實(shí)際開合度的閥座位置傳感器和與閥座調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連接并用于調(diào)節(jié)閥座升程的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。運(yùn)行時(shí)，閥座位置傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥座實(shí)際開度，并以電信號(hào)的形式提供給發(fā)動(dòng)機(jī)管理模塊5，發(fā)動(dòng)機(jī)管理模塊5則根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)計(jì)算得到EGR閥座目標(biāo)位置，并反饋給EGR位置控制模塊2。EGR位置控制模塊2根據(jù)EGR系統(tǒng)I傳感器提供的EGR閥座實(shí)際位置和發(fā)動(dòng)機(jī)管理模塊5所提供的EGR閥座目標(biāo)位置，采用PID算法計(jì)算得到控制驅(qū)動(dòng)電流的PWM占空比
I。電流過載保護(hù)控制模塊3以PWM占空比I為輸入，根據(jù)本實(shí)用新型的計(jì)算方法計(jì)算得到控制驅(qū)動(dòng)電流的PWM占空比II。EGR驅(qū)動(dòng)電路4受控于PWM占空比II，輸出為EGR系統(tǒng)I。EGR系統(tǒng)I在驅(qū)動(dòng)電流的作用下，調(diào)節(jié)閥座位置，并利用傳感器向控制系統(tǒng)提供EGR閥座實(shí)際位置信號(hào)。為了確保使用效果，在電流過載保護(hù)控制模塊3的內(nèi)部至少要預(yù)先設(shè)定控制PWM占空比高限制峰值、低限制峰值、升溫閾值、降溫閾值、最長(zhǎng)升溫時(shí)間、熱負(fù)荷系數(shù)、熱負(fù)荷時(shí)間及控制占空比限制值。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際控制情況，還可以預(yù)置其他相關(guān)的參數(shù)。本實(shí)用新型不僅能在保證熱負(fù)荷安全的前提下，充分發(fā)揮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，而且還能根據(jù)實(shí)際熱負(fù)荷狀態(tài)隨時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行切換，以確保驅(qū)動(dòng)電機(jī)更安全、快速的恢復(fù)到高峰值限制狀態(tài)。如上所述，便可以很好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.一種外部電動(dòng)EGR電流過載保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:主要由內(nèi)部設(shè)置有EGR位置控制模塊(2 )的EGR系統(tǒng)(I)，與EGR位置控制模塊(2 )相連接的電流過載保護(hù)控制模塊(3 )，以及與電流過載保護(hù)控制模塊(3)相連接的EGR驅(qū)動(dòng)電路(4)組成，所述的EGR位置控制模塊(2)則與發(fā)動(dòng)機(jī)管理模塊(5)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外部電動(dòng)EGR電流過載保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述EGR系統(tǒng)(I)由閥座調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥座實(shí)際開合度的閥座位置傳感器，以及與閥座調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連接并用于調(diào)節(jié)閥座升程的驅(qū)動(dòng)電機(jī)構(gòu)成；所述的EGR位置控制模塊(2)則與閥座調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種外部電動(dòng)EGR電流過載保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述電流過載保護(hù)控制模塊(3)內(nèi)置至少包括有控制PWM占空比高限制峰值、低限制峰值、升溫閾值、降溫閾值、最長(zhǎng)升溫時(shí)間、最長(zhǎng)降溫時(shí)間、熱負(fù)荷系數(shù)、熱負(fù)荷時(shí)間及控制占空比限制值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種外部電動(dòng)EGR電流過載保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述控制PWM占空比高限制峰值取值范圍為15% 100%、低限制峰值取值范圍為5% 50%、升溫閾值取值范圍為10% 80%、降溫閾值取值范圍為5% 60%、最長(zhǎng)升溫時(shí)間取值范圍為0.5s 20s、最長(zhǎng)降溫時(shí)間取值范圍為5s 30s。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種外部電動(dòng)EGR電流過載保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述控制PWM占空比高限制峰值取值為30%、低限制峰值取值為15%、升溫閾值取值為25%、降溫閾值取值為10%、最長(zhǎng)升溫時(shí)間取值為5s、最長(zhǎng)降溫時(shí)間取值為20s。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種外部電動(dòng)EGR電流過載保護(hù)系統(tǒng)，主要由內(nèi)部設(shè)置有EGR位置控制模塊(2)的EGR系統(tǒng)(1)，與EGR位置控制模塊(2)相連接的電流過載保護(hù)控制模塊(3)，以及與電流過載保護(hù)控制模塊(3)相連接的EGR驅(qū)動(dòng)電路(4)組成，所述的EGR位置控制模塊(2)則與發(fā)動(dòng)機(jī)管理模塊(5)相連接。本實(shí)用新型不僅能在保證熱負(fù)荷安全的前提下，充分發(fā)揮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，而且還能根據(jù)實(shí)際熱負(fù)荷狀態(tài)隨時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行切換，以確保驅(qū)動(dòng)電機(jī)更安全、快速的恢復(fù)到高峰值限制狀態(tài)。
文檔編號(hào)F02D21/08GK203035358SQ20132004085
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者張科勛, 郝守剛, 李中, 褚全紅, 白思春 申請(qǐng)人:常州易控汽車電子有限公司