专利名称：电控发动机电子节气门控制器的制作方法
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C認总线在线标定软件，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pml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。
本发明有如下附图-
图1是本发明ETC控制器示意图2是ETC控制器的故障诊断模块示意图3是故障诊断模块节气门位置传感器故障诊断流程图4是ETC控制器的工况识别模块示意图5是ETC控制器的伺服控制模块示意图6是伺服控制模块中节气门开度反馈控制示意图7是电子节气门最小开度自学习流程图。
具体实施例方式
下面参照
本发明的实施方案。在图l、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l、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ll、 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ll、 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--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l、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) 、 ￡0]上电开关=0，发动机处于停机工况；
2) 、 ECU上电开关4，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4，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P丽控制信号输出模块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并度1、水温3、转速4的信号输
6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P丽控制信号输出模 块7的输入端口连接，计算P丽控制信号输出模块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l、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P丽控制信号输出模块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P麵控制信 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一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P丽 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TPSl 储存实际最小开度为TPS1 706。开环控制时间T为ls，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。
权利要求
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p丽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。
全文摘要
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。
文档编号F02D41/14GK101634252SQ20091010386
公开日2010年1月27日 申请日期2009年5月15日 优先权日2009年5月15日
发明者刘俊刚, 甘海云, 赵向阳 申请人:中国汽车工程研究院有限公司