一种适用于HEV轻混汽车的电子节气门及控制方法
技术领域
本发明涉及一种电子节气门及控制方法，尤其是一种适用于HEV轻混汽车的电子节气门及控制方法，属于汽车进气系统技术领域。
背景技术
电子节气门是汽车发动机的重要控制部件，当驾驶员踩踏油门踏板时，其实就是在调解节气门开度，而节气门开度调节是通过调整碟片转角而实现的。深踩油门踏板节气门开度大，进气量和喷油量增大，发动机输出功率和扭矩增大，反之同理。
在北方冬季，尤其在雪后，湿度较大工况，由于水蒸气的冷凝和结冰的过程，冷凝水沿节气门壁面向下流动，在碟片四周与壁面接触位置结冰。如果结冰较厚，汽车无法正常启动，或者启动后油门踏板失效，汽车无法正常行驶，这种投诉案例在北方常有发生。随着油耗法规和排放法规的日益严格，HEV轻混汽车以低油耗、低排放的特性，迅速占领了大量的市场。然而，由于HEV轻混汽车发动机长时间工作在经济区间，使得发动机散热量更低、排放的尾气含水量更高(EGR系统发动机受排气影响)，这一特性更加剧了节气门结冰倾向。传统发动机电子节气门依靠碟片位置传感器，当碟片实际位置与目标位置不一致时就判定节气门故障，输出发动机故障码，部分车辆依靠给节气门初入大占空比(大电流)，使碟片产生最大扭矩破冰，首先破冰效果不理想，其次对碟轴损伤很大，减少使用寿命。
因此，为解决传统电子节气门在冬季长时间熄火容易结冰，导致车辆无法顺利启动的问题，亟需对电子节气门进行优化改进，提升其破冰能力，使车辆在冬季也能够正常启动和行驶。
发明内容
为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种适用于HEV轻混汽车的电子节气门及控制方法，它在电子节气门内增设电磁线圈并采用内碟片和永磁外碟片装配成组合碟片，与传统电子节气门相比除冰效果更好，使用寿命更长。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种适用于HEV轻混汽车的电子节气门，包括节气门壳体、驱动电机、碟轴、电磁线圈、结冰传感器以及永磁外碟片，所述节气门壳体首尾相通设有气门孔且其尾端外侧一体设置有电机安装腔，所述碟轴径向设置在所述气门孔内且其两端分别与气门孔内壁设置的轴孔转动连接，碟轴中间一体设置有内碟片，所述驱动电机固定在所述电机安装腔内，其输出轴固定有主动齿轮与碟轴端部固定的从动齿轮啮合以控制碟轴的转动，气门孔内壁固定有温度传感器，碟轴端部固定的从动齿轮安装有转角传感器以及回位弹簧，所述永磁外碟片为环形设置在所述内碟片与气门孔内壁之间，永磁外碟片两端对应位置沿径向一体设置有套管并分别与内碟片两端的碟轴转动连接，所述电磁线圈及所述结冰传感器分别邻近永磁外碟片固定在气门孔内壁上。
一种适用于HEV轻混汽车的电子节气门的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：ECU接收到驾驶员启动指令；
步骤二：ECU通过温度传感器判断当下节气门环境温度是否小于10℃，若否，则ECU向点火线圈发出点火指令，车辆正常启动；
步骤三：若节气门环境温度小于10℃，结冰传感器判断气门孔内壁是否结冰；
步骤四：若气门孔内壁未结冰，ECU向点火线圈发出点火指令，车辆正常启动；
步骤五：若气门孔内壁结冰，ECU发出指令通过蓄电池向电磁线圈通直流电；
步骤六：驱动电机介入并保持电磁线圈继续通电，ECU判断永磁外碟片是否正常打开；
步骤七：永磁外碟片通过转角传感器感应打开到目标开度，ECU向点火线圈发出点火指令，车辆正常启动；
步骤八：永磁外碟片通未打开到目标开度，驱动电机驱动碟轴控制内碟片打开，若汽车设有进气中冷器则关闭，发动机点火并限扭；
步骤九：ECU向点火线圈发出点火指令，DC-DC/AC转换器将动力电池直流电转变为交流电向电磁线圈通电；
步骤十：当温度传感器反馈的节气门环境温度大于等于10℃时，返回步骤六。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在电子节气门内增设了电磁线圈，并对传统碟片进行了结构改进，采用内碟片和永磁外碟片装配成组合碟片，在自检程序通过结冰传感器发现结冰故障时给电磁线圈通电，永磁外碟片在电磁场的作用下与碟轴扭矩叠加，增加节气门碟片转动扭矩，如节气门仍未正常打开，由于结冰位置在永磁外碟片边缘不影响内碟片，切换内碟片提供发动机进气需求，电磁线圈通交流电起到加热作用，当冰融化后内碟片和永磁外碟片锁止切换正常工作模式，与传统电子节气门相比除冰效果更好，使用寿命更长，具有极高的推广使用价值。
附图说明
图1是本发明的适用于HEV轻混汽车的电子节气门的整体结构轴测图；
图2是图1的分解图；
图3是本发明的适用于HEV轻混汽车的电子节气门的控制方法流程图；
图4是本发明的适用于HEV轻混汽车的电子节气门的控制方法原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～图2所示，一种适用于HEV轻混汽车的电子节气门，包括节气门壳体1、驱动电机2、碟轴3、电磁线圈5、结冰传感器6以及永磁外碟片7，所述节气门壳体1首尾相通设有气门孔1-1且其尾端外侧一体设置有电机安装腔1-2，所述碟轴3径向设置在所述气门孔1-1内且其两端分别与气门孔1-1内壁设置的轴孔转动连接，碟轴3中间一体设置有内碟片3-1，所述驱动电机2固定在所述电机安装腔1-2内，其输出轴固定有主动齿轮与碟轴3端部固定的从动齿轮啮合以控制碟轴3的转动，气门孔1-1内壁固定有温度传感器4，碟轴3端部固定的从动齿轮安装有转角传感器以及回位弹簧，所述永磁外碟片7为环形设置在所述内碟片3-1与气门孔1-1内壁之间，永磁外碟片7两端对应位置沿径向一体设置有套管并分别与内碟片3-1两端的碟轴3转动连接，所述电磁线圈5及所述结冰传感器6分别邻近永磁外碟片7固定在气门孔1-1内壁上。
如图3～图4所示，一种适用于HEV轻混汽车的电子节气门的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：ECU接收到驾驶员启动指令；
步骤二：ECU通过温度传感器4判断当下节气门环境温度是否小于10℃，若否，则ECU向点火线圈发出点火指令，车辆正常启动；
步骤三：若节气门环境温度小于10℃，结冰传感器6判断气门孔1-1内壁是否结冰；
步骤四：若气门孔1-1内壁未结冰，ECU向点火线圈发出点火指令，车辆正常启动；
步骤五：若气门孔1-1内壁结冰，ECU发出指令通过蓄电池向电磁线圈5通12V直流电，通电时间小于1S；
步骤六：驱动电机2介入并保持电磁线圈5继续通电小于0.5S，ECU判断永磁外碟片7是否正常打开；
步骤七：永磁外碟片7通过转角传感器感应打开到目标开度，ECU向点火线圈发出点火指令，车辆正常启动；
步骤八：永磁外碟片7通未打开到目标开度，驱动电机2驱动碟轴3控制内碟片3-1打开，若汽车设有进气中冷器则关闭，发动机点火并限扭；
步骤九：ECU向点火线圈发出点火指令，DC-DC/AC转换器将动力电池直流电转变为12V～60V交流电向电磁线圈5通电；
步骤十：当温度传感器4反馈的节气门环境温度大于等于10℃时，返回步骤六。
本发明的核心为：将传统电子节气门的碟片改进为采用永磁外碟片7和内碟片3-1装配成的组合碟片，并配合加装了电磁线圈5，根据安培定律与右手螺旋法则，在通直流电时电磁线圈5可产生磁场，磁感应强度与电流强度成正比，永磁外碟片7因在磁场中产生沿磁感线运动的趋势而提供额外扭矩，该扭矩与驱动电机2扭矩方向一致并叠加，增强破冰作用；而电磁线圈5在通交流电时，产生周期性矢量方向变化的电磁场，永磁外碟片7受磁场力可忽略，电能以向热能转化为主，从而使冰融化。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
