一种汽车电子节气门控制方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种汽车电子节气门控制装置和方法，其中装置包括：曲线设置模块，用于设置电子节气门平衡阻力曲线；开度检测模块，用于检测电子节气门的当前开度；起点值选择模块，用于根据开度检测模块检测的电子节气门当前开度和目标开度之间的差值，在曲线设置模块设置的电子节气门平衡阻力曲线上选择进行PID增量调节的PWM起点值；增量调节模块，用于根据电子节气门当前开度与目标开度之间的差值的绝对值，选择对应的增量PID调节方式，以起点值选择模块选择的PWM起点值对电子节气门的当前开度进行PID增量调节，以使电子节气门的当前开度趋近于目标开度。实施本发明，可解决电子节气门动作滞后和超调现象。
【专利说明】一种汽车电子节气门控制方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种发动机【技术领域】，尤其涉及一种汽车发动机的电子节气门控制方 法和装置。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，汽车的汽车节气门，采用钢丝绳和拉杆与汽车驾驶室内的油门踏板 相连。驾驶员通过脚踩油门踏板的行程来控制节气门的开度，从而改变进气通道的开度，调 节发动机的进气量，以达到改变发动机输出功率的目的。
[0003] 这种节气门控制方式很难根据汽车的不同工况相应地做出精确调整，特别是在冷 起动、低负荷、过渡工况和怠速工况更是如此，因而导致汽车的经济性下降和排放的降低。 同时，该节气门控制方式也不能支持现在流行的定速巡航功能的实现，无法减轻驾驶员的 疲劳度和实现汽车驾驶智能化。
[0004] 随着电子技术的日益发展，电子节气门成为全电控发动机上最重要的控制装置， 并已经开始广泛应用到各种车辆上，其优点在于可使节气门快速地控制在最佳开度，并可 设置多种控制功能开改善驾驶安全性和舒适性。
[0005] 电子节气门的原理在于通过电子节气门控制电机驱动汽车节气门运动，回复弹簧 起回位作用，起到减速齿轮组成减小电机转速增大扭矩的作用，并通过位置传感器反馈节 气门位置。但是这种电子节气门控制系统大多集成在国外ECU控制系统中，价格高昂且无 法用于自主产品的开发。
[0006] 目前国内流行的电子节气门控制系统大多采用PID算法，但是电子节气门是一个 存在非线性时变阻尼特性的系统，因此其存在如下缺点： 现有的PID算法仅采用一组参数，不管整定出何组参数，都是无法真正实现电子节气 门快速跟随功能的。即使采用多组PID参数，也会在某些工况下存在超调量大、抖动大、调 节时间长和静态偏差大等性能问题。
【发明内容】
[0007] 为了解决现有技术中存在的电子节气门动作滞后和超调现象，提供一种汽车电子 节气门控制装置和方法。
[0008] 本发明提供的一种汽车电子节气门控制装置，包括： 曲线设置模块，用于设置电子节气门平衡阻力曲线； 开度检测模块，用于检测所述电子节气门的当前开度； 起点值选择模块，用于根据所述开度检测模块检测的电子节气门当前开度和目标开度 之间的差值，在所述曲线设置模块设置的电子节气门平衡阻力曲线上选择进行PID增量调 节的PWM起点值； 增量调节模块，用于根据电子节气门当前开度与目标开度之间的差值的绝对值，选择 对应的增量PID调节方式，以所述起点值选择模块选择的PWM起点值对所述电子节气门的 当前开度进行PID增量调节，以使所述电子节气门的当前开度趋近于目标开度。
[0009] 其中，所述曲线设置模块，包括： 上限值设置单元，用于设置电子节气门平衡阻力上限值曲线； 中间值设置单元，用于设置电子节气门平衡阻力中间值曲线； 下限值设置单元，用于设置电子节气门平衡阻力下限值曲线。
[0010] 其中，所述控制装置还包括： 电压检测模块，用于通过汽车发动机的控制单元的端口检测电子节气门的电源供电电 压； 温度检测模块，用于通过所述汽车发动机的控制单元和冷却水传感器，检测汽车发动 机的冷却水温度。
[0011] 其中，所述上限值设置单元包括： 第一驱动力调节单元，用于在所述电压检测模块检测到电源供电电压稳压且所述温度 检测模块检测到发动机冷却水温度为常温时，逐渐增加电子节气门控制电机驱动力，当所 述电子节气门的阀片向开度变大方向运动时，减小所述电子节气门控制电机驱动力直至所 述电子节气门的阀片不再向开度变大方向运动； 第一驱动力记录单元，用于记录所述第一驱动力调节单元在调节过程中 的多个电子节气门控制电机驱动力的值；其中，电子节气门控制电机驱动力 '电机驱动力的麵足：
【权利要求】
1. 一种汽车电子节气口控制装置，其特征在于，包括： 曲线设置模块，用于设置电子节气口平衡阻力曲线； 开度检测模块，用于检测所述电子节气口的当前开度； 起点值选择模块，用于根据所述开度检测模块检测的电子节气口当前开度和目标开度 之间的差值，在所述曲线设置模块设置的电子节气口平衡阻力曲线上选择进行PID增量调 节的PWM起点值； 增量调节模块，用于根据电子节气口当前开度与目标开度之间的差值的绝对值，选择 对应的增量PID调节方式，W所述起点值选择模块选择的PWM起点值对所述电子节气口的 当前开度进行PID增量调节，W使所述电子节气口的当前开度趋近于目标开度。
2. 如权利要求1所述的汽车电子节气口控制装置，其特征在于，所述曲线设置模块，包 括： 上限值设置单元，用于设置电子节气口平衡阻力上限值曲线； 中间值设置单元，用于设置电子节气口平衡阻力中间值曲线； 下限值设置单元，用于设置电子节气口平衡阻力下限值曲线。
3. 如权利要求2所述的汽车电子节气口控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括： 电压检测模块，用于通过汽车发动机的控制单元的端口检测电子节气口的电源供电电 压； 温度检测模块，用于通过所述汽车发动机的控制单元和冷却水传感器，检测汽车发动 机的冷却水温度。
4. 如权利要求3所述的汽车电子节气口控制装置，其特征在于，所述上限值设置单元 包括： 第一驱动力调节单元，用于在所述电压检测模块检测到电源供电电压稳压且所述温度 检测模块检测到发动机冷却水温度为常温时，逐渐增加电子节气口控制电机驱动力，当所 述电子节气口的阀片向开度变大方向运动时，减小所述电子节气口控制电机驱动力直至所 述电子节气口的阀片不再向开度变大方向运动； 第一驱动力记录单元，用于记录所述第一驱动力调节单元在调节过程中 的多个电子节气口控制电机驱动力的值；其中，电子节气口控制电机驱动力 的值满足：
为所述电子节气口的回复弹黃的弹黃力；为电子节气口的 阀片运动所产生的摩擦力； 上限值设置单元，用于由所述第一驱动力记录单元记录的多个电子节气口控制电机驱 动力的值得到所述电子节气口平衡阻力上限值曲线。
5. 如权利要求4所述的汽车电子节气口控制装置，其特征在于，所述下限值设置单元 包括： 第二驱动力调节单元，用于在所述电压检测模块检测到电源供电电压稳压且所述温度
检测模块检测到发动机冷却水温度为常温时，逐渐减小电子节气口控制电机驱动力，当所 述电子节气口的阀片向开度变小方向运动时，增大所述电子节气口控制电机驱动力直至所 述电子节气口的阀片不再向开度变小方向运动； 第二驱动力记录单元，用于记录所述第二驱动力调节单元在调节过程中的多个电子节 气口控制电机驱动力的值；其中，电子节气口控制电机驱动力的值满足：
单寶拉为所述％子节气n的回复弹黃的弹黃力；止摩擦子节气n的 阀片运动所产生的摩擦力； 下限值设置单元，用于由所述第二驱动力记录单元记录的多个电子节气口控制电机驱 动力的值得到所述电子节气口平衡阻力下限值曲线。
6. 如权利要求5所述的汽车电子节气口控制装置，其特征在于，所述中间值设置单元 用于在所述电压检测模块检测到电源供电电压稳压且所述温度检测模块检测到发动机冷 却水温度为常温时，由所述上限值设置单元设置的电子节气口平衡阻力上限值曲线和所述 下限值设置单元设置的电子节气口平衡阻力下限值曲线的中间值，得到所述电子节气口平 衡阻力中间值曲线。
7. 如权利要求6所述的汽车电子节气口控制装置，其特征在于，所述曲线设置模块还 包括： 低温阻力增量调节单元，用于在所述温度检测模块检测到所述发动机冷却水温度为低 温时，在所述电子节气口平衡阻力曲线上增加低温阻力增量；和/或 电压阻力增量调节单元，用于在所述电源检测模块检测到所述电源供电电压发生变化 时，在所述电子节气口平衡阻力曲线上增加电压阻力增量。
8. 如权利要求1至6中任一项所述的汽车电子节气口控制装置，其特征在于，所述起点 值选择模块，包括： 差值计算单元，用于计算所述开度检测模块检测得到的当前开度与目标开度之间的差 值； 起点值选择单元，用于当所述差值计算单元计算所得当前开度与目标开度的差值的绝 对值小于X时，在所述电子节气口平衡阻力中间值曲线上取值作为进行PID增量调节的PWM 起点值；当所述当前开度比所述目标开度小X时，在所述电子节气口平衡阻力上限值曲线 上取值作为PWM起点值；当所述当前开度比所述目标开度大X时，在所述电子节气口平衡阻 力下限值曲线上取值作为PWM起点值；其中，所述X满足O《X《2%。
9. 如权利要求7所述的汽车电子节气口控制装置，其特征在于，所述增量调节模块，包 括： 绝对值计算单元，用于计算所述开度检测模块11检测得到的当前开度与目标开度之 间的差值的绝对值； 慢速增量调节单元，用于在所述绝对值计算单元计算所得的目标开度与当前开度之间 的差值的绝对值小于等于Y时，采用慢速增量PID调节方式进行PID增量调节；
快速增量调节单元，用于在所述差值计算单元计算所得的目标开度与当前开度之间的 差值的绝对值大于Y时，采用快速增量PID调节方式进行PID增量调节；其中，所述Y满足 3〇/〇《Y《5〇/〇。
10. -种汽车电子节气口控制方法，其特征在于，包括： 设置电子节气口平衡阻力曲线； 检测电子节气口的当前开度； 根据电子节气口当前开度和目标开度之间的差值，在所述设置的电子节气口平衡阻力 曲线上选择进行PID增量调节的PWM起点值； 根据电子节气口当前开度与目标开度之间的差值的绝对值，选择对应的增量PID调节 方式，W所述PWM起点值对所述电子节气口的当前开度进行PID增量调节，W使所述电子节 气口的当前开度趋近于目标开度。
11. 如权利要求10所述的汽车电子节气口控制方法，其特征在于，所述设置电子节气 口平衡阻力曲线，包括： 设置电子节气口平衡阻力上限值曲线； 设置电子节气口平衡阻力中间值曲线； 设置电子节气口平衡阻力下限值曲线。
12. 如权利要求11所述的汽车电子节气口控制方法，其特征在于，所述设置电子节气 口平衡阻力曲线之前，还包括： 通过汽车发动机的控制单元的端口检测电子节气口的电源供电电压； 通过所述汽车发动机的控制单元和冷却水传感器，检测汽车发动机的冷却水温度。
13. 如权利要求12所述的汽车电子节气口控制方法，其特征在于，所述设置电子节气 口平衡阻力上限值曲线，包括： 在所述电源供电电压稳压且所述发动机冷却水温度为常温时，逐渐增加电子节气口控 制电机驱动力，当所述电子节气口的阀片向开度变大方向运动时，减小所述电子节气口控 制电机驱动力直至所述电子节气口的阀片不再向开度变大方向运动，此过程中的电子节气 口控制电机驱动力满足：
其中，^为所述电子节气口的回复弹黃的弹黃力为电子节 气口的阀片运动所产生的摩擦力； 由此过程中的多个的值得到所述电子节气口平衡阻力上限值曲线。
14. 如权利要求13所述的汽车电子节气口控制方法，其特征在于，所述设置电子节气 口平衡阻力下限值曲线，包括： 在所述电源供电电压稳压且所述发动机冷却水温度为常温时，逐渐减小电子节气口控 制电机驱动力，当所述电子节气口的阀片向开度变小方向运动时，增大所述电子节气口控 制电机驱动力直至所述电子节气口的阀片不再向开度变小方向运动，此过程中的电子节气 口控制电机驱动力满足：
其中，为所述电子节气口的弹黃力；i?AJ*?:^J为电子节气口的阀片 运动所产生的摩擦力； 由此过程中的多个的值得到所述电子节气口平衡阻力下限值曲线。
15. 如权利要求14所述的汽车电子节气口控制方法，其特征在于，所述设置电子节气 口平衡阻力中间值曲线，包括： 在所述电源供电电压稳压且所述发动机冷却水温度为常温时，取所述电子节气口平衡 阻力上限值曲线和所述电子节气口平衡阻力下限值曲线的中间值，得到所述电子节气口平 衡阻力中间值曲线。
16. 如权利要求15所述的汽车电子节气口控制方法，其特征在于，所述设置电子节气 口平衡阻力曲线，还包括： 在所述电源供电电压发生变化时，在所述电子节气口平衡阻力曲线上增加电压阻力增 量；和/或 在所述发动机冷却水温度为低温时，在所述电子节气口平衡阻力曲线上增加低温阻力 增量。
17. 如权利要求10至16中任一项所述的汽车电子节气口控制方法，其特征在于，所述 根据电子节气口当前开度和目标开度之间的差值，在所述已设置的电子节气口平衡阻力曲 线上选择PWM起点值进行PID增量调节，包括： 当所述当前开度与目标开度的差值的绝对值小于X时，在所述电子节气口平衡阻力中 间值曲线上取值作为进行PID增量调节的PWM起点值； 当所述当前开度比所述目标开度小X时，在所述电子节气口平衡阻力上限值曲线上取 值作为PWM起点值； 当所述当前开度比所述目标开度大X时，在所述电子节气口平衡阻力下限值曲线上取 值作为PWM起点值； 其中，所述X满足0《X《2%。
18. 如权利要求17所述的汽车电子节气口控制方法，其特征在于，所述根据电子节气 口当前开度与目标开度之间的差值的绝对值，选择对应的增量PID调节方式进行PID增量 调节，W使所述电子节气口的当前开度趋近于目标开度，包括： 当所述目标开度与当前开度之间的差值的绝对值小于等于Y时，采用慢速增量PID调 节方式进行PID增量调节； 当所述目标开度与当前开度之间的差值的绝对值大于Y时，采用快速增量PID调节方 式进行PID增量调节； 其中，所述Y满足3%《Y《5%。
【文档编号】F02D9/00GK104234841SQ201310238355
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2013年6月17日
【发明者】黄锐景, 邢志海, 何晓妮, 张安伟 申请人:广州汽车集团股份有限公司