[發明專利]一種尿素泵空氣電磁閥的控制方法

有效

• 申請號: 201510348930.0
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104896172B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 劉興華;范長買;岳廣照
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06;F16K31/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于SCR排氣后處理技術領域，更具體地說，涉及一種尿素泵空氣電磁閥峰值電流和保持電流的控制方法。

背景技術

在尿素泵空氣電磁閥的使用中，如圖3中曲線1，傳統的控制方法是給空氣電磁閥一定占空比的電流脈沖，使空氣電磁閥足以執行開閉動作，并以此電流維持空氣電磁閥的開啟狀態。

尿素泵空氣電磁閥穩態工作時電磁力：

其中：N為線圈匝數；I為線圈電流；μ為真空磁導率；S為磁路截面積；K_f為漏磁系數；δ為氣隙長度。可知，在空氣電磁閥開啟前，所需的電磁力大。為了使空氣電磁閥能夠迅速開啟，需要給空氣電磁閥通以較大的電流值；當空氣電磁閥開啟后，維持空氣電磁閥開啟狀態的電磁力變小，即此時已不需要與空氣電磁閥開啟過程中的等大的電磁力來維持空氣電磁閥的開啟狀態。如果空氣電磁閥仍通以的開啟時的電流脈沖，就會使空氣電磁閥發熱量增加。

因此，傳統的控制方法存在一些不足之處：1.空氣電磁閥發熱量過多；2.發熱量過多，影響空氣電磁閥的使用壽命；3.發熱量過多，增加空氣電磁閥工作過程中的能耗。4.發熱量過多，降低了空氣電磁閥的工作穩定性。

解決空氣電磁閥發熱的問題，可有一下兩種思路。第一，調節電壓的方法，即在空氣電磁閥開啟時，在空氣電磁閥線圈兩端加以足以開啟的電壓，在空氣電磁閥開啟后通過電壓調節使電壓值減小至足以維持空氣電磁閥開啟狀態的電壓。第二，調節電流的方法，即在空氣電磁閥兩端電壓不變的情況下，通過調節空氣電磁閥的通電時間來改變空氣電磁閥的電流，在開啟時通以足以打開空氣電磁閥的電流，在空氣電磁閥開啟后減小電流值至足以維持空氣電磁閥開啟狀態。本發明是從第二種思路研究解決空氣電磁閥發熱過多這一問題的。

發明內容

本發明是針對尿素泵空氣電磁閥在工作過程中發熱量過多的問題，提供了一種在空氣電磁閥開啟和維持過程中靈活地控制通過空氣電磁閥電流值的方法，解決空氣電磁閥發熱量過多的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種尿素泵空氣電磁閥的控制方法，參照圖1，包括用于產生不同占空比脈沖信號的PWM信號模塊2，用于控制通過空氣電磁閥電流大小的驅動電流控制模塊3，用于提供直流電流的電源輸入模塊5以及可根據輸入電流做出相應的動作執行模塊4。其特征在于：

所述的PWM信號模塊包括單片機空氣電磁閥開啟信號輸入端和單片機PWM信號輸出端，所述空氣電磁閥開啟信號端用于電磁閥開啟信號采集；所述單片機PWM信號輸出端用于單片機輸出不同占空比的脈沖信號到驅動電流控制模塊。

所述的驅動電流控制模塊為場效應管，其中G引腳與單片機PWM信號輸出端連接，S引腳接地，D引腳與空氣電磁閥一端連接，可以根據不同占空比的PWM脈沖來控制通過空氣電磁閥的電流大小。

所述的電源輸入模塊為直流電源，與空氣電磁閥的另一端連接，可為空氣電磁閥提供足夠大的直流電流。

所述的動作執行模塊為尿素泵空氣電磁閥，其兩端分別連接開關電源和場效應管D引腳，可根據PWM信號做出相應的執行動作。

參考圖4，在尿素泵空氣電磁閥開始工作時，由公式知，此時空氣電磁閥開啟所需要的電磁力較大。根據開啟信號輸入端采集到的電磁閥開啟的信號，如圖4中1所示，單片機在PWM信號輸出端口輸出占空比為A1～A2的占空比，如圖4中2所示，并保持此占空比不變，所述驅動電流控制模塊根據這一脈沖信號控制空氣電磁閥的通電時間，使通過空氣電磁閥電流高于最小開啟電流一定值，如圖3中3所示，保證空氣電磁閥在迅速開啟的前提下減小開啟階段的發熱量。

在尿素泵空氣電磁閥開啟后，由公式知，此時空氣電磁閥需要的維持開啟狀態的電磁力較小，單片機在PWM信號輸出端口輸出占空比為B1～B2的占空比，如圖4中2所示，所述驅動電流控制模塊根據這一信號控制空氣電磁閥的通電時間，使通過空氣電磁閥電流高于最小維持電流一定值，如圖3中4所示，保證維持空氣電磁閥開啟狀態的前提下減小在維持開啟狀態的發熱量。

在本發明中，可用電流鉗測量出PWM控制空氣電磁閥電流變化的曲線，如參考圖3中曲線4，可以更直觀地看出該控制方法在空氣電磁閥開啟階段T₁和維持階段T₂的電流變化。對比圖3中傳統控制方法電流曲線1和PWM控制電流曲線4，更容易理解這種控制方法減小發熱量、減少能耗的原理。這種控制兩個階段電流變化的方法，既保證了空氣電磁閥的正常工作，又減小了空氣電磁閥的發熱量。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：