節(jié)氣門的故障檢測方法和故障檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種節(jié)氣門的故障檢測方法和檢測系統(tǒng)，包括下述步驟：1)設(shè)定節(jié)氣門開度，并控制節(jié)氣門按照設(shè)定的開度動作；2)檢測節(jié)氣門實際開度；3)根據(jù)實際開度和設(shè)定開度，判斷節(jié)氣門是否按照預(yù)期方向動作，并判斷控制節(jié)氣門動作的動作指令是否正常輸出，若未按照預(yù)期方向動作且輸出正常，則認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反故障。該檢測系統(tǒng)和檢測方法，可以找到節(jié)氣門無法正常運轉(zhuǎn)的具體原因，有利于工作人員及時針對故障原因解決問題，提高故障排查效率。另外，此種檢測方式只根據(jù)節(jié)氣門動作趨勢即可判斷節(jié)氣門是否發(fā)生故障以及故障具體原因，檢測時間短，避免節(jié)氣門持續(xù)地朝向相反方向動作而卡在全開或全關(guān)位置，從而避免結(jié)構(gòu)損壞。
【專利說明】節(jié)氣門的故障檢測方法和故障檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種節(jié)氣門的故障檢測方法和故障檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機(jī)工作過程中，其氣缸需要進(jìn)氣，可通過電子節(jié)氣門的開度控制發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量。電子節(jié)氣門(以下簡稱為節(jié)氣門)的開度大小則通過電信號驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)控制。
[0003]節(jié)氣門包括節(jié)氣門體、驅(qū)動電機(jī)和節(jié)氣門位置傳感器等。發(fā)動機(jī)ECU輸出指令使驅(qū)動電機(jī)動作，經(jīng)過傳動機(jī)構(gòu)使節(jié)氣門本體轉(zhuǎn)動，達(dá)到發(fā)動機(jī)工作所需的節(jié)氣門開度。
[0004]節(jié)氣門采取閉環(huán)控制，一般，PID輸出為正值則給驅(qū)動電機(jī)一個正向轉(zhuǎn)動激勵，PID輸出為負(fù)值則給驅(qū)動電機(jī)一個負(fù)向轉(zhuǎn)動激勵。PID的輸出驅(qū)動力與彈簧機(jī)械力共同作用于驅(qū)動電機(jī)，控制驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動。
[0005]現(xiàn)有燃?xì)獍l(fā)動機(jī)控制策略中，ECU上電后會對節(jié)氣門進(jìn)行自學(xué)習(xí)檢測，但一般只能判斷節(jié)氣門是否發(fā)生故障，并不能判斷節(jié)氣門的具體故障，需要進(jìn)一步檢查確認(rèn)，效率低下；而且，自學(xué)習(xí)時間較長時，經(jīng)常發(fā)生節(jié)氣門卡在全開或全關(guān)的位置，造成結(jié)構(gòu)損壞。
[0006]有鑒于此，如何改進(jìn)節(jié)氣門的故障檢測方法，以使故障發(fā)現(xiàn)具體化，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的為提供一種節(jié)氣門的故障檢測方法和故障檢測系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)使得故障發(fā)現(xiàn)具體化。
[0008]本發(fā)明提供的節(jié)氣門的故障檢測方法，包括下述步驟:
[0009]I)設(shè)定節(jié)氣門開度，并控制節(jié)氣門按照設(shè)定的開度動作；
[0010]2)檢測節(jié)氣門實際開度；
[0011]3)根據(jù)實際開度和設(shè)定開度，判斷節(jié)氣門是否按照預(yù)期方向動作，并判斷控制節(jié)氣門動作的動作指令是否正常輸出，若未按照預(yù)期方向動作且輸出正常，則認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反故障。
[0012]優(yōu)選地，
[0013]步驟I)之前還包括步驟:
[0014]10)檢測節(jié)氣門實際開度，并判斷該實際開度與節(jié)氣門處于自然狀態(tài)時的開度是否相符，若是，則進(jìn)入步驟I)，若否，則認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生卡死故障，和/或檢測節(jié)氣門位置的位置傳感器發(fā)生故障。
[0015]優(yōu)選地，
[0016]步驟I)中，設(shè)定的節(jié)氣門開度大于節(jié)氣門處于自然狀態(tài)時的開度。
[0017]優(yōu)選地，設(shè)定的節(jié)氣門開度為15%到20%之間。
[0018]優(yōu)選地，
[0019]認(rèn)定節(jié)氣門產(chǎn)生故障后，發(fā)動機(jī)工作時，停止控制節(jié)氣門開度。
[0020]優(yōu)選地，
[0021]認(rèn)定節(jié)氣門產(chǎn)生故障后，發(fā)出報警信號。
[0022]本發(fā)明還提供一種節(jié)氣門的故障檢測系統(tǒng)，包括控制器和檢測節(jié)氣門開度的檢測裝置，所述檢測裝置輸出檢測的節(jié)氣門實際開度至所述控制器；所述控制器設(shè)定有節(jié)氣門的開度，并控制所述節(jié)氣門按照設(shè)定的開度動作，所述控制器根據(jù)節(jié)氣門實際開度和設(shè)定開度判斷所述節(jié)氣門未按照預(yù)期方向動作且動作指令正常輸出時，則認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反故障。
[0023]優(yōu)選地，
[0024]所述控制器判斷節(jié)氣門實際開度與節(jié)氣門處于自然狀態(tài)時的開度相符時，則控制所述節(jié)氣門按照設(shè)定開度動作，否則，所述控制器認(rèn)定所述節(jié)氣門發(fā)生卡死故障，和/或檢測節(jié)氣門位置的位置傳感器發(fā)生故障。
[0025]優(yōu)選地，
[0026]所述控制器內(nèi)設(shè)定的節(jié)氣門開度大于節(jié)氣門處于自然狀態(tài)時的開度。
[0027]優(yōu)選地，
[0028]所述控制器內(nèi)設(shè)定的節(jié)氣門開度為15%到20%之間。
[0029]優(yōu)選地，
[0030]所述控制器認(rèn)定節(jié)氣門產(chǎn)生故障后，發(fā)動機(jī)工作時，所述控制器停止控制節(jié)氣門開度。
[0031]優(yōu)選地，
[0032]還包括報警裝置，所述控制器認(rèn)定節(jié)氣門產(chǎn)生故障后，輸出指令至所述報警裝置，以發(fā)出報警信號。
[0033]上述節(jié)氣門的故障檢測系統(tǒng)和檢測方法，可以找到節(jié)氣門無法正常運轉(zhuǎn)的具體原因，包括H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反或是動作指令輸出異常，有利于工作人員及時針對故障原因解決問題，提高故障排查效率，也有利于廠家及時解決問題或者提醒用戶及時更換或修理節(jié)氣門，消除隱患，為后續(xù)的發(fā)動機(jī)正常工作提供保證。另外，此種檢測方式只要根據(jù)節(jié)氣門的動作趨勢即可判斷節(jié)氣門是否發(fā)生故障以及故障具體原因，檢測時間短，當(dāng)H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反時，可以很快發(fā)現(xiàn)故障，以免長時間檢測時，節(jié)氣門持續(xù)地朝向相反方向動作而卡在全開或全關(guān)位置，從而避免結(jié)構(gòu)損壞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明所提供節(jié)氣門故障檢測方法第一實施例的流程圖；
[0035]圖2為本發(fā)明所提供節(jié)氣門故障檢測方法第二實施例的流程圖。

【具體實施方式】
[0036]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。為便于理解和簡潔描述，下文結(jié)合節(jié)氣門的故障檢測方法和故障檢測系統(tǒng)進(jìn)行示例說明，有益效果不再重復(fù)論述。
[0037]請參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供節(jié)氣門故障檢測方法第一實施例的流程圖。
[0038]本實施例中的節(jié)氣門(即電子節(jié)氣門)故障檢測系統(tǒng)包括控制器和檢測節(jié)氣門開度的檢測裝置，可以是節(jié)氣門的位置傳感器。檢測裝置將檢測的節(jié)氣門開度信號輸出至控制器，控制器將節(jié)氣門開度信號與目標(biāo)開度對比，輸出指令，以使驅(qū)動節(jié)氣門動作的驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而保證節(jié)氣門移向目標(biāo)位置?？刂破鬏敵鲋噶羁梢允荘ID輸出指令，即按照比例、積分微分計算出控制量，進(jìn)行開度控制。該故障檢測系統(tǒng)可以在發(fā)動機(jī)啟動之前對節(jié)氣門進(jìn)行測試。
[0039]具體檢測步驟如下:
[0040]S11、設(shè)定節(jié)氣門開度，并控制節(jié)氣門按照設(shè)定的開度動作；
[0041]S12、檢測節(jié)氣門實際開度；
[0042]S13、根據(jù)實際開度和設(shè)定開度，判斷節(jié)氣門是否按照預(yù)期方向動作，否，則進(jìn)入步驟S14，是，則進(jìn)入步驟S17 ；
[0043]S14、判斷控制節(jié)氣門動作的動作指令是否正常輸出，是，則進(jìn)入步驟S15，否，則進(jìn)入步驟S16 ；
[0044]如上所述，動作指令可以是PID輸出值，假設(shè)PID輸出正值，驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)以使節(jié)氣門開度增加，PID輸出負(fù)值，驅(qū)動電機(jī)反轉(zhuǎn)以使節(jié)氣門開度減小。則，當(dāng)按照設(shè)定開度，預(yù)期動作方向是增加開度時，步驟S14中，PID輸出值為正值屬于正常輸出，負(fù)值為輸出異常。
[0045]S15、認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反故障，進(jìn)入步驟S17。
[0046]驅(qū)動電機(jī)通過H橋驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動，H橋(電路外形與字母“H”相似)將直流電逆變?yōu)榻涣麟姡⑼ㄟ^開關(guān)的開合改變電流方向，用于驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。控制器調(diào)節(jié)按照H橋驅(qū)動電路正常接線方式設(shè)定，控制器輸出開度增加/減小指令，H橋電流方向能夠滿足驅(qū)動節(jié)氣門開度增加/減小，但，當(dāng)H橋驅(qū)動電路的正負(fù)極接反時，雖然控制器輸出增加/減小指令，H橋驅(qū)動電路的電流方向?qū)嶋H上會產(chǎn)生節(jié)氣門開度減小/增加的反向激勵。因此，經(jīng)過步驟S13、S14兩個步驟，判斷出節(jié)氣門未按照預(yù)期方向動作且動作指令輸出正常時，則可認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反故障?？梢岳斫?，S13、S14的先后順序并不受限制。
[0047]S16、認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生動作指令輸出故障，進(jìn)入步驟S17。
[0048]節(jié)氣門未按照預(yù)期方向動作且動作指令輸出異常，則表明節(jié)氣門的動作相反是由指令輸出錯誤造成的，H橋驅(qū)動電路正負(fù)極并未接反。通過PID調(diào)節(jié)時，即PID算法可能出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致指令錯誤，造成節(jié)氣門按照相反方向動作。
[0049]S17、結(jié)束。
[0050]上述節(jié)氣門的故障檢測系統(tǒng)和檢測方法，可以找到節(jié)氣門無法正常運轉(zhuǎn)的具體原因，包括H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反或是動作指令輸出異常，有利于工作人員及時針對故障原因解決問題，提高故障排查效率，也有利于廠家及時解決問題或者提醒用戶及時更換或修理節(jié)氣門，消除隱患，為后續(xù)的發(fā)動機(jī)正常工作提供保證。另外，此種檢測方式只要根據(jù)節(jié)氣門的動作趨勢即可判斷節(jié)氣門是否發(fā)生故障以及故障具體原因，檢測時間短，當(dāng)H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反時，可以很快發(fā)現(xiàn)故障，以免長時間檢測時，節(jié)氣門持續(xù)地朝向相反方向動作而卡在全開或全關(guān)位置(由于接反，始終無法達(dá)到設(shè)定開度)，從而避免結(jié)構(gòu)損壞。
[0051]針對上述實施例，還可以作出進(jìn)一步改進(jìn)，請參考圖2，圖2為本發(fā)明所提供節(jié)氣門故障檢測方法第二實施例的流程圖。
[0052]S20、E⑶上電，未啟動發(fā)動機(jī)；
[0053]S21、檢測節(jié)氣門實際開度；
[0054]S22、實際開度與節(jié)氣門處于自然狀態(tài)時的開度是否相符，若是，則進(jìn)入步驟S24，若否，則進(jìn)入步驟S23;
[0055]一般，節(jié)氣門設(shè)有彈簧，在自然狀態(tài)下，如果不給驅(qū)動電機(jī)任何驅(qū)動信號，節(jié)氣門根據(jù)彈簧的初始狀態(tài)會保持在一個較小的開度上。將節(jié)氣門在自然狀態(tài)下的開度值用角度Θ表示，節(jié)氣門在自然狀態(tài)下的開度通常為10%左右，即10%的開度(O%為全關(guān)，100%為全開)，不同節(jié)氣門的該值會略有不同，可以標(biāo)定為范圍值[Θ 1，Θ2]。當(dāng)檢測到的節(jié)氣門實際開度與自然狀態(tài)下開度不一致時，即未處于[Θ 1，Θ2]之間時，則表明節(jié)氣門可能卡死，未能在彈簧作用下順利回位，或是節(jié)氣門的位置傳感器發(fā)生了故障，未能正確檢測節(jié)氣門的實際開度，即發(fā)生了步驟S23所認(rèn)定的故障。
[0056]S23、認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生卡死故障，和/或檢測節(jié)氣門的位置傳感器發(fā)生故障，進(jìn)入步驟S29。
[0057]認(rèn)定發(fā)生上述故障后，節(jié)氣門實際上已無法正常工作，則不再進(jìn)行其他判斷。
[0058]S24、設(shè)定節(jié)氣門開度為θ +Λ 1，并控制節(jié)氣門按照該設(shè)定開度動作；
[0059]其中，Λ I為一個標(biāo)定量，其值大于0，即控制節(jié)氣門按照開度增加的方向運行。此處，Λ I可取15%到20%之間的值，即給定一個比自然狀態(tài)下的開度略大的設(shè)定值就可以進(jìn)行該方法的檢測。以免在發(fā)生H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反的情況下，設(shè)定值過大會使PID調(diào)節(jié)更劇烈，增加節(jié)氣門在關(guān)閉位置卡住的風(fēng)險。
[0060]S25、根據(jù)實際開度和設(shè)定開度，判斷節(jié)氣門開度是否減小，是，則進(jìn)入步驟S26，否，則進(jìn)入步驟S29 ；
[0061]S26、判斷控制節(jié)氣門動作的PID指令是否持續(xù)為正值，是，則進(jìn)入步驟S27，否，則進(jìn)入步驟S28 ；
[0062]此處，PID持續(xù)為正值即保持為正值超過一定時間，該時間可根據(jù)實際工況標(biāo)定。PID持續(xù)為正值一定時間可表明動作指令輸出正常。實際上，PID為正值即為指令正確輸出，但持續(xù)一定時間，則可確保指令的確正常輸出，以免某一瞬間的數(shù)據(jù)影響判斷結(jié)果。
[0063]S27、認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反故障，并進(jìn)入步驟S29。
[0064]S28、認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生動作指令輸出異常故障，并進(jìn)入步驟S29。
[0065]S29、結(jié)束。
[0066]與第一實施例相比較，該實施例先檢測自然狀態(tài)下節(jié)氣門實際開度，以判斷節(jié)氣門是否卡死或是位置傳感器是否發(fā)生故障，則該類故障在節(jié)氣門未作任何動作之前即可被檢測，以提高檢修效率，提高節(jié)氣門故障原因檢測的多樣化，也避免影響其他故障檢測結(jié)果的正確性。
[0067]另外，在步驟S23中的設(shè)定開度大于節(jié)氣門處于自然狀態(tài)時的開度，則當(dāng)H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反時，節(jié)氣門會往開度減小的方向動作，以免節(jié)氣門持續(xù)朝向開度增加的方向動作而過度拉動彈簧導(dǎo)致彈簧失效。當(dāng)然，鑒于檢測時間很短，設(shè)定開度小于自然狀態(tài)下的節(jié)氣門開度也是可行的，只是第二實施例可以降低可能存在的過度拉動風(fēng)險。
[0068]需要說明的是，針對上述各實施例，當(dāng)控制器認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生了 H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反故障，或是動作指令輸出故障時，在發(fā)動機(jī)工作時，控制器可以停止控制節(jié)氣門開度，即，使節(jié)氣門保持在自然狀態(tài)的開度，維持一定的進(jìn)氣量，使發(fā)動機(jī)處于跛行回家狀態(tài)。據(jù)此，鑒于本發(fā)明實施例可以避免節(jié)氣門卡在全開或全關(guān)位置造成的結(jié)構(gòu)損壞，從而易于實現(xiàn)跛行回家功能，而現(xiàn)有技術(shù)中的檢測方式容易導(dǎo)致節(jié)氣門結(jié)構(gòu)損壞，無法實現(xiàn)跛行回家功能。
[0069]還需要說明的是，上述控制器可以是發(fā)動機(jī)自帶的E⑶，也可以另置控制器模塊。還可以設(shè)置報警裝置，當(dāng)檢測出上述各類故障時，控制器可以輸出指令至報警裝置報警，發(fā)出報警信號，報警裝置可以是語音報警器或是信號燈等。
[0070]以上對本發(fā)明所提供的一種節(jié)氣門的故障檢測方法和故障檢測系統(tǒng)均進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)氣門的故障檢測方法，其特征在于，包括下述步驟: 1)設(shè)定節(jié)氣門開度，并控制節(jié)氣門按照設(shè)定的開度動作； 2)檢測節(jié)氣門實際開度； 3)根據(jù)實際開度和設(shè)定開度，判斷節(jié)氣門是否按照預(yù)期方向動作，并判斷控制節(jié)氣門動作的動作指令是否正常輸出，若未按照預(yù)期方向動作且輸出正常，則認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反故障。
2.如權(quán)利要求1所述的節(jié)氣門的故障檢測方法，其特征在于， 步驟I)之前還包括步驟: 10)檢測節(jié)氣門實際開度，并判斷該實際開度與節(jié)氣門處于自然狀態(tài)時的開度是否相符，若是，則進(jìn)入步驟I)，若否，則認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生卡死故障，和/或檢測節(jié)氣門位置的位置傳感器發(fā)生故障。
3.如權(quán)利要求1所述的節(jié)氣門的故障檢測方法，其特征在于，步驟I)中，設(shè)定的節(jié)氣門開度大于節(jié)氣門處于自然狀態(tài)時的開度。
4.如權(quán)利要求3所述的節(jié)氣門的故障檢測方法，其特征在于，設(shè)定的節(jié)氣門開度為15%到20%之間。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的節(jié)氣門的故障檢測方法，其特征在于，認(rèn)定節(jié)氣門產(chǎn)生故障后，發(fā)動機(jī)工作時，停止控制節(jié)氣門開度。
6.如權(quán)利要求1-4任一項所述的節(jié)氣門的故障檢測方法，其特征在于，認(rèn)定節(jié)氣門產(chǎn)生故障后，發(fā)出報警信號。
7.一種節(jié)氣門的故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括控制器和檢測節(jié)氣門開度的檢測裝置，所述檢測裝置輸出檢測的節(jié)氣門實際開度至所述控制器；所述控制器設(shè)定有節(jié)氣門的開度，并控制所述節(jié)氣門按照設(shè)定的開度動作，所述控制器根據(jù)節(jié)氣門實際開度和設(shè)定開度判斷所述節(jié)氣門未按照預(yù)期方向動作且動作指令正常輸出時，則認(rèn)定節(jié)氣門發(fā)生H橋驅(qū)動電路正負(fù)極接反故障。
8.如權(quán)利要求7所述的節(jié)氣門的故障檢測系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器判斷節(jié)氣門實際開度與節(jié)氣門處于自然狀態(tài)時的開度相符時，則控制所述節(jié)氣門按照設(shè)定開度動作，否則，所述控制器認(rèn)定所述節(jié)氣門發(fā)生卡死故障，和/或檢測節(jié)氣門位置的位置傳感器發(fā)生故障。
9.如權(quán)利要求7所述的節(jié)氣門的故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器內(nèi)設(shè)定的節(jié)氣門開度大于節(jié)氣門處于自然狀態(tài)時的開度。
10.如權(quán)利要求9所述的節(jié)氣門的故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器內(nèi)設(shè)定的節(jié)氣門開度為15%到20%之間。
11.如權(quán)利要求7-10任一項所述的節(jié)氣門的故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器認(rèn)定節(jié)氣門產(chǎn)生故障后，發(fā)動機(jī)工作時，所述控制器停止控制節(jié)氣門開度。
12.如權(quán)利要求7-10任一項所述的節(jié)氣門的故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括報警裝置，所述控制器認(rèn)定節(jié)氣門產(chǎn)生故障后，輸出指令至所述報警裝置，以發(fā)出報警信號。
【文檔編號】F02D41/22GK104131906SQ201410307676
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】王文霞, 吳速超, 曹石, 任憲豐, 宋增鳳 申請人:濰柴動力股份有限公司