具有补偿控制的节气门组件的制作方法

本发明涉及具有内燃机的机器的领域，并且更具体地涉及用于控制电机的方法和计算机，所述电机用于控制内燃机中进气节气门的打开。本发明尤其旨在改进进气节气门的控制准确度。

背景技术：

1、具有内燃机的某些机器或某些载具包括称为“节气门”的组件，其使得能够控制所述内燃机的一个或多个汽缸中的进气。例如，某些骑乘式割草机、某些采用内燃机的发电机或某些摩托车就是这种情况。

2、已知节气门组件包括安装在旋转轴上的节气门、使得能够控制节气门开闭的电机、使得能够确定节气门位置的传感器、以及电子控制单元，所述电子控制单元使得能够接收由传感器测得的位置值并根据所述节气门的位置以及要吸入内燃机的一个或多个汽缸中的空气量的值来控制电机开闭节气门。例如，借助于脉宽调制(pwm)型信号来控制电机。

3、在目前使用的某些节气门组件中，直流电机包括带螺旋电磁叶片的圆柱形转子。这种电机效率很高，但其制造成本也相当高。

4、为了至少部分地弥补这个缺陷，已知使用包括圆柱形转子的直流电机，该圆柱形转子具有在圆柱体高度上延伸的支撑件。电磁线圈缠绕在每个支撑件上，并且各支撑件通过齿槽两两分开，这种布置使得能够降低电机的制造成本。

5、然而，在这种类型的电机中，观察到圆柱体的齿槽会产生干扰转矩，称为“齿槽转矩”，其会干扰控制信号，并且可能导致节气门位置出错，并且因此导致不正确的空气量吸入内燃机。更确切地说，干扰转矩会减小或增大用于控制电机的电流信号的值，这导致不足或过度地制动节气门。例如，在文献us2011147028a1中描述了这种现象，然而，该文献并不涉及节气门组件，而仅涉及对直流电机的控制。文献us2011147028a1中明确指出，干扰转矩以按照预定义周期振荡的方式变化。为了抵消这种干扰转矩现象，文献us2011147028a1描述了基于pid(比例、积分、微分)型校正器并使用傅里叶变换的反馈控制。由于这种反馈控制需要大量的计算，特别是因为使用了傅里叶变换，因此已证实它特别慢并且不适合由节气门组件的电子控制单元来实施，该电子控制单元的处理能力尤其由于成本原因而受限。

6、因此，需要使得能够至少部分地弥补这些缺陷的解决方案。

技术实现思路

1、为此，本发明首先涉及一种用于具有内燃机的机器的节气门组件，所述节气门组件包括空气循环管、在所述空气循环管中安装在旋转轴上的节气门、能够通过齿轮系控制节气门开闭的直流电机、能够测量所述节气门的位置的位置传感器、以及电子控制单元，所述直流电机包括转子，所述转子的特征在于当其被驱动旋转时以按照预定义周期振荡的方式变化的干扰转矩、并且在于与要应用于节气门的实际位置以补偿平均干扰转矩的角度值相对应的预定节气门角度校正值，所述电子控制单元能够：

2、-接收由传感器测得的节气门的位置值，

3、-基于测得的节气门的开度、干扰转矩的预定义周期的值以及预定节气门角度校正值来计算介于零与干扰转矩的预定义周期的值之间的节气门补偿角度值，

4、-基于预定对应关系表和计算出的节气门补偿角度值来确定电机的控制信号的值，

5、-基于所确定的控制信号的值来控制电机。

6、因此，根据本发明的节气门组件使得能够根据节气门的位置、在虑及干扰转矩的情况下即时地计算并应用经补偿的控制信号值。与上面引用的现有技术的反馈控制解决方案相比，对应关系表的使用显著减少了计算量，并且使得能够根据节气门的位置来快速和有效地补偿控制信号。于是，该节气门组件给出了简单、可靠、有效且低成本的解决方案，其可以用在诸如拖拉机、割草机、发电机或摩托车之类的具有内燃机的机器或载具中。

7、根据本发明的一个方面，电子控制单元包括存储区域，并且能够：控制电机的转子旋转多圈，识别并在其存储区域中存储与发送给电机的控制信号的最大值相对应的节气门位置，并且计算所存储的位置值的平均值，该平均值于是对应于所述节气门角度校正值。

8、有利地，电子控制单元能够在计算所存储的位置值的平均值之前去掉最大和最小位置值，以提高节气门角度校正值的使用准确度。

9、仍有利地，电子控制单元能够基于脉宽调制信号来控制电机，所述脉宽调制信号的类型是用于控制直流电机的有效信号。

10、本发明还涉及具有内燃机的机器，所述内燃机包括如上所述的节气门组件。

11、根据本发明的一个方面，所述机器是拖拉机型载具、割草机、采用内燃机的发电机或摩托车型载具。

12、本发明还涉及一种用于控制具有内燃机的机器的如上所述的节气门组件的直流电机的方法，所述电机的特征在于以按照预定义周期振荡的方式变化的干扰转矩、并且在于预定节气门角度校正值，所述方法包括以下步骤：

13、-传感器测量节气门的开度，

14、-电子控制单元基于测得的节气门的开度、干扰转矩的预定义周期的值以及预定节气门角度校正值来计算介于零与干扰转矩的预定义周期的值之间的节气门补偿角度值，

15、-电子控制单元基于预定对应关系表和计算出的节气门补偿角度值来确定电机的控制信号的值，

16、-电子控制单元基于所确定的控制信号的值来控制电机。

17、根据本发明的一个方面，该方法还包括以下预备步骤：控制电机的转子旋转多圈，识别并存储与发送给电机的控制信号的最大值相对应的节气门位置，并且计算所存储的位置值的平均值，该平均值于是对应于所述节气门角度校正值。

18、优选地，在计算平均值之前去掉最大和最小位置值，以便提高节气门角度校正值的使用准确度。

19、仍优选地，电子控制单元基于脉宽调制信号来控制电机，所述脉宽调制信号的类型是用于控制直流电机的有效信号。

20、本发明还涉及一种计算机程序产品，包括存储在电子控制单元可读的介质上的一组程序代码指令，该组程序代码指令用于当所述程序在电子控制单元上运行时实施如上所述的方法。

技术特征：

1.用于具有内燃机的机器的节气门组件(1)，所述节气门组件(1)包括空气循环管(5)、在所述空气循环管(5)中安装在旋转轴(x)上的节气门(10)、能够通过齿轮系控制节气门(10)开闭的直流电机(20)、能够测量所述节气门(10)的位置的位置传感器(30)、以及电子控制单元(40)，所述直流电机(20)包括转子(21)，所述转子(21)的特征在于当其被驱动旋转时以按照预定义周期振荡的方式变化的干扰转矩、并且在于与要应用于节气门(10)的实际位置以补偿平均干扰转矩的角度值相对应的预定节气门角度校正值，所述电子控制单元(40)能够：

2.根据前一权利要求所述的节气门组件(1)，其中，电子控制单元(40)包括存储区域(42)，并且能够：控制电机(20)的转子(21)旋转多圈，识别并在其存储区域(42)中存储与发送给电机(20)的控制信号的最大值相对应的节气门(10)位置，并且计算所存储的位置值的平均值，该平均值于是对应于所述节气门(10)角度校正值。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的节气门组件(1)，其中，电子控制单元(40)能够基于脉宽调制信号来控制电机(20)。

4.具有内燃机的机器，所述内燃机包括根据前述权利要求中的任一项所述的节气门组件(1)。

5.根据前一权利要求所述的机器，所述机器是拖拉机型载具、割草机、采用内燃机的发电机或摩托车型载具。

6.用于控制具有内燃机的机器的根据权利要求1至3中的任一项所述的节气门组件(1)的直流电机(20)的方法，所述电机(20)的特征在于以按照预定义周期振荡的方式变化的干扰转矩、并且在于预定节气门(10)角度校正值，所述方法包括以下步骤：

7.根据前一权利要求所述的方法，还包括以下预备步骤(e0)：控制电机(20)的转子(21)旋转多圈，识别并存储与发送给电机(20)的控制信号的最大值相对应的节气门(10)位置，并且计算所存储的位置值的平均值，该平均值于是对应于所述节气门(10)角度校正值。

8.根据前一权利要求所述的方法，其中，在计算平均值之前去掉最大和最小位置值。

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的方法，其中，电子控制单元(40)基于脉宽调制信号来控制电机(20)。

10.计算机程序产品，包括存储在电子控制单元(40)可读的介质上的一组程序代码指令，该组程序代码指令用于当所述程序在所述电子控制单元上运行时实施根据权利要求6至9中的任一项所述的方法。

技术总结
用于具有内燃机的机器的节气门组件(1)，所述节气门组件(1)包括空气循环管(5)、在所述空气循环管(5)中安装在旋转轴(X)上的节气门(10)、能够控制节气门(10)开闭的直流电机(20)、能够测量所述节气门(10)的位置的位置传感器(30)、以及电子控制单元(40)，所述直流电机(20)包括转子(21)，所述转子(21)的特征在于以按照预定义周期振荡的方式变化的干扰转矩，所述电子控制单元(40)能够：接收由传感器(30)测得的节气门(10)的位置值，基于测得的节气门(10)的开度、干扰转矩的预定义周期的值以及预定节气门(10)角度校正值来计算介于零与干扰转矩的预定义周期的值之间的节气门补偿角度值，基于预定对应关系表和计算出的节气门(10)补偿角度值来确定电机(20)的控制信号的值，以及基于所确定的控制信号的值来控制电机(20)。

技术研发人员：X·莫恩
受保护的技术使用者：纬湃科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15