CN101634252A

CN101634252A - 电控发动机电子节气门控制器

Info

Publication number: CN101634252A
Application number: CN200910103864A
Authority: CN
Inventors: 甘海云; 刘俊刚; 赵向阳
Original assignee: China Automotive Engineering Research Institute Co Ltd
Current assignee: China Automotive Engineering Research Institute Co Ltd
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: CN101634252B

Abstract

本发明涉及一种电控发动机电子节气门控制器，其特征是包括：一个故障诊断模块，用以根据采集的两个节气门位置传感器输出电压、两个踏板位置传感器输出电压、传感器工作电压、节气门电机工作电流、工况识别模块被调用计数值和伺服控制模块被调用计数值计数，可进行传感器诊断、执行器诊断和算法调度异常诊断；一个发动机工况识别模块，用以根据传感器采集的发动机踏板开度、水温、转速和空调开关、上电开关，识别计算发动机当前运行的工况；一个伺服控制模块，用以根据故障诊断模块中的故障代码、发动机工况识别模块中的发动机运行工况及传感器采集的踏板开度、水温、转速、空调开关信息，分析计算出目标节气门开度，最后计算获得PWM控制信号输出。

Description

电控发动机电子节气门控制器

技术领域

本发明涉及一种电控发动机的控制装量，特别是一种电控发动机电子节气门控制器。

背景技术

发动机电子节气门是通过一套传感器、执行器，替化了传统的加速踏板和发动机节气门之间的机械传动机构。ETC(Electronic Throttle Controller电子节气门)控制器是一种柔性控制系统，通过节气门体上的电机驱动节气门，在发动机电控单元ECU(Electronic Controller Unit)的控制下，可实现节气门开度的快速精确控制。ETC可实现发动机的最小开度学习从而减小燃油消耗，可优化发动机的排放水平和驾驶性能。

目前，现有的ETC控制器具有以下缺陷：ETC控制器缺乏故障自诊断模块，没有对电子节气门的传感器、电机部分和软件控制模块进行实时的诊断，从而无法应对突发节气门故障的便捷处理：当今电子节气门开度是基于特定试验来查表而得，缺乏对周围环境的多样性，电子节气门无法自学习来实现最小开度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电控发动机电子节气门控制器，通过对相应的传感器、电机和控制模块的监控，实现节气门自诊断，并应对各种故障处理，调节节气门开度，结合CAN总线在线标定软件，精确标定节气门开度，使发动机控制更加柔和准确，提高发动机的操控性。

本发明采用了如下技术方案：一种电控发动机电子节气门控制器，其特征是包括：一个故障诊断模块，用以根据采集的两个节气门位置传感器输出电压、两个踏板位置传感器输出电压、传感器工作电压、节气门电机工作电流、工况识别模块被调用计数值和伺服控制模块被调用计数值，可进行传感器诊断、执行器诊断和算法调度异常诊断；一个发动机工况识别模块，用以根据传感器采集的发动机踏板开度、水温、转速和空调开关、上电开关，识别计算发动机当前运行的工况；一个伺服控制模块，用以根据故障诊断模块中的故障代码、发动机工况识别模块中的发动机运行工况及传感器采集的踏板开度、水温、转速、空调开关信息，分析计算出目标节气门开度，计算获得PWM控制信号输出。

按本发明提供的电控发动机电子节气门控制器，通过对相应的传感器、电机和控制模块的监控，实现了节气门自诊断，并应对各种故障处理，调节节气门开度，结合CAN总线在线标定软件，达到对发动机ETC的精确控制，采用电控闭环控制方式，使发动机控制更加柔和准确，提高了发动机的操控性。

附图说明

本发明有如下附图：

图1是本实用新型ETC控制器示意图；

图2是ETC控制器的故障诊断模块示意图；

图3是故障诊断模块节气门位置传感器故障诊断流程图；

图4是ETC控制器的工况识别模块示意图；

图5是ETC控制器的伺服控制模块示意图；

图6是伺服控制模块中节气门开度反馈控制示意图；

图7是电子节气门最小开度自学习流程图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方案。在图1、图2、图4-图6所示的实施方案中，电控发动机电子节气门控制器包括：一个故障诊断模块，用以根据采集的两个节气门位置传感器11、12输出电压、两个踏板位置传感器13、14输出电压、传感器工作电压10、节气门电机工作电流15、工况判断模块被调用计数器计数16和伺服控制模块被调用计数器计数17，进行传感器诊断、执行器诊断和算法调度异常诊断；一个发动机工况识别模块，用以根据传感器采集的发动机踏板开度1、水温3、转速4和空调开关5、上电开关8，识别计算发动机当前运行的工况；一个伺服控制模块，用以根据故障诊断模块中的故障代码模块21、发动机工况识别模块中的发动机运行工况模块23及传感器采集的踏板开度1、水温3、转速4、空调开关5信息，分析计算出目标节气门开度24，计算获得PWM控制信号输出。

在图2所示的实施例中，前述的故障自诊断模块设有节气门传感器诊断模块18、执行器诊断模块19、算法调度异常诊断模块20和故障代码模块21；节气门传感器诊断模块18的输入端口与第一、第二节气门位置传感器11、12的电压输出端、第一、第二踏板位置传感器13、14的电压输出端、传感器工作电压10输出端连接；执行器诊断模块19的输入端口与节气门电机电流15输出端连接；算法调度异常诊断模块20的输入端口与工况判断模块被调用计数器计数16和伺服控制模块被调用计数器计数17的输出端连接；节气门传感器诊断模块18、执行器诊断模块19和算法调度异常诊断模块20的输出端口与故障代码模块21的输入端口连接，故障代码模块21的输出端口与伺服控制模块中的分析计算节气门目标位置模块24的输入端口连接。根据采集的两个节气门位置传感器11、12输出电压、两个踏板位置传感器13、14输出电压、传感器工作电压10、节气门电机工作电流15、工况判断模块被调用计数器计数16和伺服控制模块被调用计数器计数17来诊断节气门故障，且将故障代码反馈保存。传感器诊断包括节气门位置传感器诊断和踏板位置传感器诊断，两个诊断的工作原理相同。图3是节气门位置传感器故障诊断流程图，根据传感器采集TPS1(第一节气门位置传感器)和TPS2(第二节气门位置传感器)输出电压和与TPSSV(传感器供电电压)信息301，首先根据TPSSV来判断传感器工作电压是否正常303；然后将TPS1和TPS2输出电压之和与传感器供电电压来判断传感器工作是否正常304；如果节气门位置传感器输出电压不正常，再分别检测第一节气门位置传感器和第二节气门位置传感器，当TPS1当前值与目标值相差超出一定范围时310、311、312、313，则判断TPS1出现故障，同理来判断TPS2故障314、315、316、317。

在图4所示的实施例中，前述的发动机工况识别模块设有工况判断模块22和发动机运行工况模块23，工况判断模块22的输入端口与发动机踏板开度1、水温3、转速4和空调开关5、上电开关8的信号输出端连接，工况判断模块22的输出端口与发动机运行工况模块23的输入端口连接，发动机运行工况模块23的输出端口与伺服控制模块中的分析计算节气门目标位置模块24的输入端口连接。根据发动机踏板开度1、水温3、转速4和空调开关5、上电开关8的信号，经工况判断模块22识别发动机当前运行的工况，识别方法如下：

1)、ECU上电开关＝0，发动机处于停机工况；

2)、ECU上电开关＝1，踏板位置≤1％，转速≤怠速转速，发动机处于怠速工况；

3)、ECU上电开关＝1，踏板位置≥5％，转速≥怠速转速，发动机处于正常运行状态。

4)、当检测到节气门位置传感器故障时，跛行回家处理。

如图5所示，前述的伺服控制模块设有分析计算节气门目标开度模块24、比例-积分-微分PID控制器25和计算PWM控制信号输出模块7，分析计算节气门目标开度模块24的输入端口与发动机踏板开度1、水温3、转速4的信号输出端，及前述故障自诊断模块中的故障代码模块21和发动机工况识别中的发动机运行工况模块23的输出端口连接，比例-积分-微分PID控制器25的输入端口与分析计算节气门目标开度模块24和节气门当前开度模块2的输出端口连接，闭环比例-积分-微分PID控制器25的输出端口与计算PWM控制信号输出模块7的输入端口连接，计算PWM控制信号输出模块7的输出端口与节气门电机驱动器输入端连接。根据发动机踏板开度1、水温3、转速4的信号输出端，及前述故障自诊断模块中的故障代码模块21和发动机工况识别中的发动机运行工况模块23的输出信号，经分析计算节气门目标开度模块24，分析计算出节气门的目标开度，与节气门当前开度2输入PID控制器，得到节气门开度的反馈值，再经计算PWM控制信号输出模块7计算获得控制信号输出的PWM控制信号驱动节气门电机，结合CAN总线实现精确控制节气门开度。节气门开度的PID控制器如图6所示，它由一个加、减法器，一个PID(比例模块28-积分模块26微分模块27)模块构成。根据节气门当前开度2和节气门目标开度24的差来进行反馈调节。节气门目标开度减去节气门当前开度2，得到的差值输入PID模块进行计算，计算得到节气门开度的反馈控制量29，再输入到计算PWM控制信号输出模块7中，计算获得控制信号输出的PWM控制信号驱动节气门电机。

图7描绘了电子节气门最小开度自学习流程。先判断车辆是否上电701，Last_LMS为上次学习的最小开度LMS位置，设置节气门的目标开度TPS_SP＝Last_LMS 702，X为一个较接近Last_LMS位置的一个开度，先在闭环控制下将节气门开到Last_LMS位置703，读节气门实际开度TPS1是否小于X704，X为一个较接近Last_LMS位置的一个开度，再启用开环控制，输出一个负的PWM信号，保持时间为T，确认此时节气门开度为最小开度705，读节气门开度TPS1储存实际最小开度为TPS1706。开环控制时间T为1s，这样可以防止节气门损坏。

本发明的上述实施例仅是为了解释和说明，其目的并不是本发明限定在具体说明的范围，按照上述原则还可以进行显而易见的变更或修改，因此，所有此类修改和变更都在本发明所限定的权利要求之内。

Claims

1、一种电控发动机电子节气门控制器，其特征是包括：

一个故障诊断模块，用以根据采集的两个节气门位置传感器输出电压、两个踏板位置传感器输出电压、传感器工作电压、节气门电机工作电流、工况识别模块被调用计数值和伺服控制模块被调用计数值，可进行传感器诊断、执行器诊断和算法调度异常诊断；

一个发动机工况识别模块，用以根据传感器采集的发动机踏板开度、水温、转速和空调开关、上电开关，识别计算发动机当前运行的工况；

一个伺服控制模块，用以根据故障自诊断模块中的故障代码、发动机工况识别模块中的发动机运行工况及传感器采集的踏板开度、水温、转速、空调开关信息，分析计算出目标节气门开度，计算获得PWM控制信号输出。

2、按权利要求1所述的电控发动机电子节气门控制器，其特征是前述的故障诊断模块设有节气门传感器诊断模块、执行器诊断模块、算法调度异常诊断模块和故障代码模块；节气门传感器诊断模块的输入端口与第一、第二节气门位置传感器的电压输出端、第一、第二踏板位置传感器的电压输出端、传感器工作电压输出端连接；执行器诊断模块的输入端口与节气门电机电流输出端连接；算法调度异常诊断模块的输入端口与工况判断模块被调用计数器计数和伺服控制模块祓调用计数器计数的输出端连接；节气门传感器诊断模块、执行器诊断模块和算法调度异常诊断模块的输出端口与故障代码模块的输入端口连接，故障代码模块的输出端口与伺服控制模块中的分析计算节气门目标位置模块的输入端口连接。

3、按权利要求1所述的电控发动机电子节气门控制器，其特征是前述的发动机工况识别模块设有工况判断模块和发动机运行工况模块，工况判断模块的输入端口与发动机踏板开度、水温、转速和空调开关、上电开关的信号输出端连接，工况判断模块的输出端口与发动机运行工况模块的输入端口连接，发动机运行工况模块的输出端口与伺服控制模块中的分析计算节气门目标位置模块的输入端口连接。

4、按权利要求1所述的电控发动机电子节气门控制器，其特征是前述的伺服控制模块设有分析计算节气门目标开度模块、比例-积分-微分PID控制器和计算PWM控制信号输出模块，分析计算节气门目标开度模块的输入端口与发动机踏板开度、水温、转速的信号输出端，及前述故障自诊断模块中的故障代码模块和发动机工况识别中的发动机运行工况模块的输出端口连接，比例-积分-微分PID控制器的输入端口与分析计算节气门目标开度模块和节气门当前开度模块的输出端口连接，比例-积分-微分PID控制器的输出端口与计算PWM控制信号输出模块的输入端口连接，计算PWM控制信号输出模块的输出端口与节气门电机驱动器输入端连接。