CN102108904A - 独立式电子节气门自控装置 - Google Patents

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李捷
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Abstract

本发明涉及一种独立式电子节气门自控装置，包括有电子油门踏板位置传感器控制单元，电子节气门单元、连接线束，电子油门踏板位置传感器控制单元包括有非接触式角位移位置传感器模块A，电子节气门单元包括有中央处理模块，非接触式角位移位置传感器模块B，接口模块，温度传感器模块，通讯、接口模块，还包括有力矩电机输出控制模块，电源模块，中央处理模块包括节气门最大位置寄存器、节气门最小位置寄存器，节气门最大驱动电流寄存器、节气门最小驱动电流寄存器以及节气门绝对开度寄存器、节气门相对开度寄存器采用上述技术方案，本发明提供了一种响应时间快、控制精度高、通用性强、工作稳定的独立式电子节气门自控装置。

Description

独立式电子节气门自控装置
技术领域
本发明涉及一种燃油、燃气汽车中的独立式电子节气门自控装置。
背景技术
传统的电控汽油喷射系统中，节气门的操控采用的是机械方式，其应用范围受到限制且缺乏精确性，特别是在特殊工况下的空气量控制效果和精度均不理想，从而导致发动机经济性下降、有害气体的排放量增加。
经过不断地研究、探索，电子节气门随之诞生，电子节气门克服了原先在机械油门时，发动机控制系统只能对怠速和定速巡航进行控制的局限性，转而成为对发动机全工况进行控制，装备电子节气门的电控汽油喷射系统可获得更低的燃料消耗，具备更高的加速响应等性能。但是，现有的电子节气门中的执行器一般为步进电机加传动齿轮的方式，其反映速度仍然迟后，使用的节气门开度传感器和电子油门位置传感器一般为电位器，寿命短，从而影响整个电子节气门系统的工作稳定性。
发明内容
本发明的目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种响应时间快、控制精度高、通用性强、工作稳定的独立式电子节气门自控装置。
本发明的技术方案：一种独立式电子节气门自控装置，其特征在于：包括有电子油门踏板位置传感器控制单元，电子节气门单元以及连接线束，所述的电子油门踏板位置传感器控制单元包括有用来检测电子油门踏板开度的非接触式角位移位置传感器模块A，所述的电子节气门单元包括有对节气门开度信号闭环控制的中央处理模块，用来检测节气门开度的非接触式角位移位置传感器模块B，用来将电子油门踏板位置传感器控制单元中所采集的信号传递给中央处理模块的接口模块，用来监测中央处理模块工作环境温度的温度传感器模块，用来传递中央处理模块信号和发动机电控系统信号的通讯、接口模块，还包括有用来推动节气门开度的力矩电机输出控制模块以及用来给各模块供电的电源模块，所述中央处理模块内设有用来分别存储节气门开度最大值、最小值的节气门最大位置寄存器、节气门最小位置寄存器，用来存储力矩电机输出控制模块中最大驱动电流、最小驱动电流的节气门最大驱动电流寄存器、节气门最小驱动电流寄存器以及用来存储节气门实际开度的节气门绝对开度寄存器、节气门与踏板相对开度的节气门相对开度寄存器。
本发明的进一步改进：所述的中央处理模块内设有用来采集电子油门踏板位置传感器控制单元采集的信号、节气门开度信号、中央处理模块内部工作温度及力矩电机输出控制模块中工作电流的AD采样模块。
本发明的更进一步改进：所述的连接线束包括有电源线、通讯线、电子油门位置信号线以及节气门位置信号线。
本发明的再更进一步改进：所述的中央处理模块为PIC18F2420汽车芯片。
采用上述技术方案，本发明的有益效果：采用非接触式角位移位置传感器模块，使得电子油门踏板具有成本低、工作寿命长；所述的电子节气门采用力矩电机输出控制模块来驱动节气门的开度，使得整个独立式节气门系统响应时间更快、控制精度更高、通用性更强、工作更稳定；在使用时，可以通过对所述的中央处理模块设置相应的程序，从而能满足各种情况下的使用。
附图说明
图1为本发明具体实施例的工作原理框图；
图2为本发明具体实施例中主程序流程图；
图3为本发明具体实施例中标定子程序流程图；
图4为本发明具体实施例中串口接收程序流程图；
图5为本发明具体实施例中节气门控制子程序流程图；
图6为本发明具体实施例中温度检测子程序流程图；
图7为本发明具体实施例中怠速控制子程序流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种独立式电子节气门自控装置，其特征在于：包括有电子油门踏板位置传感器控制单元，电子节气门单元以及连接线束，所述的电子油门踏板位置传感器控制单元包括有用来检测电子油门踏板开度的非接触式角位移位置传感器模块A，所述的电子节气门单元包括有对节气门开度信号闭环控制的中央处理模块，用来检测节气门开度的非接触式角位移位置传感器模块B，用来将电子油门踏板位置传感器控制单元中所采集的信号传递给中央处理模块的接口模块，用来监测中央处理模块工作环境温度的温度传感器模块，用来传递中央处理模块信号和发动机电控系统信号的通讯、接口模块，还包括有用来推动节气门开度的力矩电机输出控制模块以及用来给各模块供电的电源模块，所述中央处理模块内设有用来分别存储节气门开度最大值、最小值的节气门最大位置寄存器、节气门最小位置寄存器，用来存储力矩电机输出控制模块中最大驱动电流、最小驱动电流的节气门最大驱动电流寄存器、节气门最小驱动电流寄存器以及用来存储节气门实际开度的节气门绝对开度寄存器、节气门与踏板相对开度的节气门相对开度寄存器。本具体实施例中，所述的非接触式角位移位置传感器采用的是磁旋转结构加磁旋转编码器芯片，电子油门踏板与各模块可单独实现闭环控制，所述的中央处理模块为PIC18F2420汽车芯片。所述的连接线束用来连接电子节气门单元与发动机电控系统。
所述的中央处理模块内设有用来采集电子油门踏板位置传感器控制单元采集的信号、节气门开度信号、中央处理模块内部工作温度及力矩电机输出控制模块中工作电流的AD采样模块。所述的AD采样模块为芯片内部自带的五路10位AD采集电路，分别用来检测电子油门踏板位置传感器控制单元采集的信号、节气门开度信号、中央处理模块内部工作温度及力矩电机输出控制模块中工作电流。
本发明具体实施例中，所述的连接线束包括有电源线、通讯线、电子油门位置信号线以及节气门位置信号线。
如图2-7所示，所述的中央处理模块内部设有独创的控制程序算法软件和独创的标定软件。本发明具体实施例中，所述的中央处理模块先判断3秒内踏板是否动作3次，如果动作3次启动标定软件，将踏板踩到低一段时间，判断非接触式角位移传感器A采集的信号是否维持在较低值，再将踏板释放，非接触式角位移传感器A采集的信号是否维持在较高值，利用当前非接触式角位移传感器B采集的信号控制节气门打开到最大位置，再控制力矩电机输出控制模块将电流减小，驱动节气门打开到最小位置，根据以上数据得到驱动电流大小和方向相对于节气门开度的对应关系以及踏板开度和节气们开度的对应关系；如果没有动作3次启动控制算法软件，判断是否受发动机电控系统控制，如果受发动机电控系统控制，判断是否进入怠速状态，进入怠速状态后，判断节气门是否达到怠速开度位置，控制节气门按发动机电控系统指定步进开度到适当位置，如果不受发动机电控系统控制，根据踏板开度信号控制节气门开度适当位置，再进入温度传感器模块，检测温度是否正常，在温度安全条件下，根据节气门的绝对开度或相对开度控制力矩电机输出控制模块中驱动电流和方向，驱动节气门动作。所述的力矩电机输出控制模块采用脉冲宽度调制技术，频率高、效率高，功率密度高，可靠性高，响应速度快。
使用时，所述的中央处理模块即PIC18F2420汽车级芯片，通过AD采样模块采集电子油门踏板位置信号，经中央处理模块中控制程序算法软件和标定软件，输出脉冲信号驱动力矩电机输出控制模块来推动节气门开度到相应的位置，与此同时根据节气门的实际位置信号进行闭环控制进行实际位置的修正；在所述的电子油门踏板位置无改变的状态时，中央处理模块可随时根据节气门的反馈信号进行相应地输出位置修正；在发动机电控系统控制状态下，中央处理模块将不根据电子油门踏板的实际位置，而根据发动机电控系统的控制指令对电子油门踏板进行闭环控制；在所有的工作状态下，所述的中央处理模块自动检测内部的工作环境温度，如果温度超过规定值，由中央处理模块输出信号经通讯、接口模块传递给发动机电控系统，并记录此次非正常现象；当中央处理模块驱动电子油门踏板位置修正时，而电子油门踏板的位置在规定的时间内未达到所要求的位置时，中央处理模块将信号传递给发动机电控系统记录此次非正常现象；当中央处理模块无法正常对电子油门踏板进行正常开度控制时，将停止对电子油门踏板的输出控制，将信号传递给发动机电控系统记录此次非正常现象。

Claims (4)

1.一种独立式电子节气门自控装置，其特征在于：包括有电子油门踏板位置传感器控制单元，电子节气门单元以及连接线束，所述的电子油门踏板位置传感器控制单元包括有用来检测电子油门踏板开度的非接触式角位移位置传感器模块A，所述的电子节气门单元包括有对节气门开度信号闭环控制的中央处理模块，用来检测节气门开度的非接触式角位移位置传感器模块B，用来将电子油门踏板位置传感器控制单元中所采集的信号传递给中央处理模块的接口模块，用来监测中央处理模块工作环境温度的温度传感器模块，用来传递中央处理模块信号和发动机电控系统信号的通讯、接口模块，还包括有用来推动节气门开度的力矩电机输出控制模块以及用来给各模块供电的电源模块，所述中央处理模块内设有用来分别存储节气门开度最大值、最小值的节气门最大位置寄存器、节气门最小位置寄存器，用来存储力矩电机输出控制模块中最大驱动电流、最小驱动电流的节气门最大驱动电流寄存器、节气门最小驱动电流寄存器以及用来存储节气门实际开度的节气门绝对开度寄存器、节气门与踏板相对开度的节气门相对开度寄存器。
2.根据权利要求1所述的独立式电子节气门自控装置，其特征在于：所述的中央处理模块内设有用来采集电子油门踏板位置传感器控制单元采集的信号、节气门开度信号、中央处理模块内部工作温度及力矩电机输出控制模块中工作电流的AD采样模块。
3.根据权利要求1或2所述的独立式电子节气门自控装置，其特征在于：所述的连接线束包括有电源线、通讯线、电子油门位置信号线以及节气门位置信号线。
4.根据权利要求1或2所述的独立式电子节气门自控装置，其特征在于：所述的中央处理模块为PIC18F2420汽车芯片。
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