電控發動機電子節氣門控制器的製作方法
2023-06-03 02:34:06
專利名稱：電控發動機電子節氣門控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電控發動機的控制裝量，特別是一種電控發動機電子節氣 門控制器。
背景技術：
發動機電子節氣門是通過一套傳感器、執行器，替化了傳統的加速踏板和
發動機節氣門之間的機械傳動機構。ETC (Electronic Throttle Controller 電子節氣門)控制器是一種柔性控制系統，通過節氣門體上的電機驅動節氣門， 在發動機電控單元ECU( Electronic Controller Unit)的控制下，可實現節 氣門開度的快速精確控制。ETC可實現發動機的最小開度學習從而減小燃油消 耗，可優化發動機的排放水平和駕駛性能。
目前，現有的ETC控制器具有以下缺陷ETC控制器缺乏故障自診斷模塊， 沒有對電子節氣門的傳感器、電機部分和軟體控制模塊進行實時的診斷，從而 無法應對突發節氣門故障的便捷處理當今電子節氣門開度是基於特定試驗來 查表而得，缺乏對周圍環境的多樣性，電子節氣門無法自學習來實現最小開度。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種電控發動機電子節氣門 控制器，通過對相應的傳感器、電機和控制模塊的監控，實現節氣門自診 斷，並應對各種故障處理，調節節氣門開度，結合C認總線在線標定軟體，精 確標定節氣門開度，使發動機控制更加柔和準確，提高發動機的操控性。
本發明採用了如下技術方案 一種電控發動機電子節氣門控制器，其特徵 是包括 一個故障診斷模塊，用以根據採集的兩個節氣門位置傳感器輸出電壓、 兩個踏板位置傳感器輸出電壓、傳感器工作電壓、節氣門電機工作電流、工況 識別模塊被調用計數值和伺服控制模塊被調用計數值，可進行傳感器診斷、執 行器診斷和算法調度異常診斷； 一個發動機工況識別模塊，用以根據傳感器採 集的發動機踏板開度、水溫、轉速和空調開關、上電開關，識別計算發動機當 前運行的工況； 一個伺服控制模塊，用以根據故障診斷模塊中的故障代碼、發
動機工況識別模塊中的發動機運行工況及傳感器採集的踏板開度、水溫、轉速、 空調開關信息，分析計算出目標節氣門開度，計算獲得pml控制信號輸出。 按本發明提供的電控發動機電子節氣門控制器，通過對相應的傳感器、電機和控制模塊的監控，實現了節氣門自診斷，並應對各種故障處理，調節節氣
門開度，結合CAN總線在線標定軟體，達到對發動機ETC的精確控制，採用電控 閉環控制方式，使發動機控制更加柔和準確，提高了發動機的操控性。
本發明有如下附圖-
圖1是本發明ETC控制器示意圖2是ETC控制器的故障診斷模塊示意圖3是故障診斷模塊節氣門位置傳感器故障診斷流程圖4是ETC控制器的工況識別模塊示意圖5是ETC控制器的伺服控制模塊示意圖6是伺服控制模塊中節氣門開度反饋控制示意圖7是電子節氣門最小開度自學習流程圖。
具體實施例方式
下面參照
本發明的實施方案。在圖l、圖2、圖4-圖6所示的實 施方案中，電控發動機電子節氣門控制器包括 一個故障診斷模塊，用以根據 採集的兩個節氣門位置傳感器11、 12輸出電壓、兩個踏板位置傳感器13、 14 輸出電壓、傳感器工作電壓10、節氣門電機工作電流15、工況判斷模塊被調用 計數器計數16和伺服控制模塊被調用計數器計數17，進行傳感器診斷、執行 器診斷和算法調度異常診斷； 一個發動機工況識別模塊，用以根據傳感器採集 的發動機踏板開度l、水溫3、轉速4和空調開關5、上電開關8，識別計算發 動機當前運行的工況； 一個伺服控制模塊，用以根據故障診斷模塊中的故障代 碼模塊21、發動機工況識別模塊中的發動機運行工況模塊23及傳感器採集的 踏板開度1、水溫3、轉速4、空調開關5信息，分析計算出目標節氣門開度24， 計算獲得PWM控制信號輸出。
在圖2所示的實施例中，前述的故障自診斷模塊設有節氣門傳感器診斷模 塊18、執行器診斷模塊19、算法調度異常診斷模塊20和故障代碼模塊21;節 氣門傳感器診斷模塊18的輸入埠與第一、第二節氣門位置傳感器ll、 12的 電壓輸出端、第一、第二踏板位置傳感器13、 14的電壓輸出端、傳感器工作電 壓10輸出端連接;執行器診斷模塊19的輸入埠與節氣門電機電流15輸出端 連接;算法調度異常診斷模塊20的輸入埠與工況判斷模塊被調用計數器計數 16和伺服控制模塊被調用計數器計數17的輸出端連接；節氣門傳感器診斷模塊18、執行器診斷模塊19和算法調度異常診斷模塊20的輸出埠與故障代碼 模塊21的輸入埠連接，故障代碼模塊21的輸出埠與伺服控制模塊中的分 析計算節氣門目標位置模塊24的輸入埠連接。根據採集的兩個節氣門位置傳 感器ll、 12輸出電壓、兩個踏板位置傳感器13、 14輸出電壓、傳感器工作電 壓10、節氣門電機工作電流15、工況判斷模塊被調用計數器計數16和伺服控 制模塊被調用計數器計數17來診斷節氣門故障，且將故障代碼反饋保存。傳感 器診斷包括節氣門位置傳感器診斷和踏板位置傳感器診斷，兩個診斷的工作原 理相同。圖3是節氣門位置傳感器故障診斷流程圖，根據傳感器採集TPS1 (第 一節氣門位置傳感器)和TPS2 (第二節氣門位置傳感器)輸出電壓和與TPSSV (傳感器供電電壓)信息301，首先根據TPSSV來判斷傳感器工作電壓是否正 常303;然後將TPS1和TPS2輸出電壓之和與傳感器供電電壓來判斷傳感器工 作是否正常304;如果節氣門位置傳感器輸出電壓不正常，再分別檢測第一節 氣門位置傳感器和第二節氣門位置傳感器，當TPS1當前值與目標值相差超出--定範圍時310、 311、 312、 313，則判斷TPS1出現故障，同理來判斷TPS2故障 314、 315、 316、 317。
在圖4所示的實施例中，前述的發動機工況識別模塊設有工況判斷模塊22 和發動機運行工況模塊23，工況判斷模塊22的輸入埠與發動機踏板開度1、 水溫3、轉速4和空調開關5、上電開關8的信號輸出端連接，工況判斷模塊 22的輸出埠與發動機運行工況模塊23的輸入埠連接，發動機運行工況模 塊23的輸出埠與伺服控制模塊中的分析計算節氣門目標位置模塊24的輸入 埠連接。根據發動機踏板開度l、水溫3、轉速4和空調開關5、上電開關8 的信號，經工況判斷模塊22識別發動機當前運行的工況，識別方法如下
1) 、 ￡0]上電開關=0，發動機處於停機工況；
2) 、 ECU上電開關4，踏板位置《1%，轉速《怠速轉速，發動機處於怠速工
況；
3) 、 ECU上電開關4，踏板位置》5%，轉速>怠速轉速，發動機處於正常運 行狀態。
4) 、當檢測到節氣門位置傳感器故障時，跛行回家處理。
如圖5所示，前述的伺服控制模塊設有分析計算節氣門目標開度模塊24、 比例-積分-微分PID控制器25和計算P麗控制信號輸出模塊7，分析計算節氣 門目標開度模塊24的輸入埠與發動機踏板並度1、水溫3、轉速4的信號輸
6出端，及前述故障自診斷模塊中的故障代碼模塊21和發動機工況識別中的發動
機運行工況模塊23的輸出埠連接，比例-積分-微分PID控制器25的輸入端 口與分析計算節氣門目標開度模塊24和節氣門當前開度模塊2的輸出埠連 接，閉環比例-積分-微分PID控制器25的輸出埠與計算P麗控制信號輸出模 塊7的輸入埠連接，計算P麗控制信號輸出模塊7的輸出埠與節氣門電機 驅動器輸入端連接。根據發動機踏板開度l、水溫3、轉速4的信號輸出端，及 前述故障自診斷模塊中的故障代碼模塊21和發動機工況識別中的發動機運行 工況模塊23的輸出信號，經分析計算節氣門目標開度模塊24，分析計算出節 氣門的目標開度，與節氣門當前開度2輸入PID控制器，得到節氣門開度的反 饋值，再經計算P麗控制信號輸出模塊7計算獲得控制信號輸出的PWM控制信 號驅動節氣門電機，結合CAN總線實現精確控制節氣門開度。節氣門開度的PID 控制器如圖6所示，它由一個加、減法器， 一個PID(比例模塊28-積分模塊26 微分模塊27)模塊構成。根據節氣門當前開度2和節氣門目標開度24的差來進 行反饋調節。節氣門目標開度減去節氣門當前開度2，得到的差值輸入PID模 塊進行計算，計算得到節氣門開度的反饋控制量29，再輸入到計算P麵控制信 號輸出模塊7中，計算獲得控制信號輸出的PWM控制信號驅動節氣門電機。
圖7描繪了電子節氣門最小開度自學習流程。先判斷車輛是否上電701， Last一LMS為上次學習的最小開度LMS位置，設置節氣門的目標開度TPS—SP = Last_LMS 702， X為一個較接近Last_LMS位置的一個開度，先在閉環控制下將 節氣門開到Last—LMS位置703，讀節氣門實際開度TPS1是否小於X704， X為 一個較接近Last_LMS位置的一個開度，再啟用開環控制，輸出一個負的P麗 信號，保持時間為T，確認此時節氣門開度為最小開度705，讀節氣門開度TPSl 儲存實際最小開度為TPS1 706。開環控制時間T為ls，這樣可以防止節氣門損 壞。
本發明的上述實施例僅是為了解釋和說明，其目的並不是本發明限定在具 體說明的範圍，按照上述原則還可以進行顯而易見的變更或修改，因此，所有 此類修改和變更都在本發明所限定的權利要求之內。
權利要求
1、一種電控發動機電子節氣門控制器，其特徵是包括一個故障診斷模塊，用以根據採集的兩個節氣門位置傳感器輸出電壓、兩個踏板位置傳感器輸出電壓、傳感器工作電壓、節氣門電機工作電流、工況識別模塊被調用計數值和伺服控制模塊被調用計數值，可進行傳感器診斷、執行器診斷和算法調度異常診斷；一個發動機工況識別模塊，用以根據傳感器採集的發動機踏板開度、水溫、轉速和空調開關、上電開關，識別計算發動機當前運行的工況；一個伺服控制模塊，用以根據故障自診斷模塊中的故障代碼、發動機工況識別模塊中的發動機運行工況及傳感器採集的踏板開度、水溫、轉速、空調開關信息，分析計算出目標節氣門開度，計算獲得PWM控制信號輸出。
2、 按權利要求1所述的電控發動機電子節氣門控制器，其特徵是前述的 故障診斷模塊設有節氣門傳感器診斷模塊、執行器診斷模塊、算法調度異常診 斷模塊和故障代碼模塊；節氣門傳感器診斷模塊的輸入埠與第一、第二節氣 門位置傳感器的電壓輸出端、第一、第二踏板位置傳感器的電壓輸出端、傳感 器工作電壓輸出端連接；執行器診斷模塊的輸入埠與節氣門電機電流輸出端 連接；算法調度異常診斷模塊的輸入埠與工況判斷模塊被調用計數器計數和 伺服控制模塊祓調用計數器計數的輸出端連接；節氣門傳感器診斷模塊、執行 器診斷模塊和算法調度異常診斷模塊的輸出埠與故障代碼模塊的輸入埠 連接，故障代碼模塊的輸出埠與伺服控制模塊中的分析計算節氣門目標位置 模塊的輸入埠連接。
3、 按權利要求1所述的電控發動機電子節氣門控制器，其特徵是前述的 發動機工況識別模塊設有工況判斷模塊和發動機運行工況模塊，工況判斷模塊 的輸入埠與發動機踏板開度、水溫、轉速和空調開關、上電開關的信號輸出 端連接，工況判斷模塊的輸出埠與發動機運行工況模塊的輸入埠連接，發 動機運行工況模塊的輸出埠與伺服控制模塊中的分析計算節氣門目標位置 模塊的輸入埠連接。
4、 按權利要求1所述的電控發動機電子節氣門控制器，其特徵是前述的 伺服控制模塊設有分析計算節氣門目標開度模塊、比例-積分-微分PID控制器 和計算PWM控制信號輸出模塊，分析計算節氣門目標開度模塊的輸入埠與發動機踏板開度、水溫、轉速的信號輸出端，及前述故障自診斷模塊中的故障代 碼模塊和發動機工況識別中的發動機運行工況模塊的輸出埠連接，比例-積 分-微分PID控制器的輸入埠與分析計算節氣門目標開度模塊和節氣門當前開度模塊的輸出埠連接，比例-積分-微分PID控制器的輸出埠與計算PWM控制信號輸出模塊的輸入埠連接，計算p麗控制信號輸出模塊的輸出埠與 節氣門電機驅動器輸入端連接。
全文摘要
本發明涉及一種電控發動機電子節氣門控制器，其特徵是包括一個故障診斷模塊，用以根據採集的兩個節氣門位置傳感器輸出電壓、兩個踏板位置傳感器輸出電壓、傳感器工作電壓、節氣門電機工作電流、工況識別模塊被調用計數值和伺服控制模塊被調用計數值計數，可進行傳感器診斷、執行器診斷和算法調度異常診斷；一個發動機工況識別模塊，用以根據傳感器採集的發動機踏板開度、水溫、轉速和空調開關、上電開關，識別計算發動機當前運行的工況；一個伺服控制模塊，用以根據故障診斷模塊中的故障代碼、發動機工況識別模塊中的發動機運行工況及傳感器採集的踏板開度、水溫、轉速、空調開關信息，分析計算出目標節氣門開度，最後計算獲得PWM控制信號輸出。
文檔編號F02D41/14GK101634252SQ20091010386
公開日2010年1月27日 申請日期2009年5月15日 優先權日2009年5月15日
發明者劉俊剛, 甘海雲, 趙向陽 申請人:中國汽車工程研究院有限公司