汽车电子节气门毕业设计说明.doc

. . . . .目 录 摘要1一、概述1二、电子油门的控制1一、节流阀体调节1二、发动机扭矩调节23.电控油门系统结构3三、新宝来 1.8AT 轿车电子油门控制系统3一、电子油门控制系统（EPC）4二、EPC 系统工作过程7三、EPC 自诊断系统8参考文献：10摘 要随着社会的发展，汽车已成为人们生活的一部分，人们对汽车的安全性与舒适性的要求也越来越高。电子油门位移传感器安装在油门踏板内部，随时监测油门踏板的位置。当监测到油门踏板高度位置有变化，会瞬间将此信息送往ECU，ECU对该信息和其它系统传来的数据信息进行运算处理，计算出一个控制信号，通过线路送到伺服电动机继电器，伺服电动机驱动节气门执行机构，数据总线则是负责系统ECU与其它ECU之间的通讯。由于电子油门系统是通过ECU来调整节气门的，因此电子油门系统可以设置各种功能来改善驾驶的安全性和舒适性。在目前的电子燃油喷射发动机上，电子油门还可以进一步改善发动机的节油和排放性能，因为它控制着发动机动力调节的大门。因此，电子油门可以发挥的作用是很多的。关键词：电子油门，EPC，安全性、舒适性 学习好帮手汽车电子油门技术探析一、概述电子油门实际上就是节流阀体完全由电机控制，因此取消了油门踏板和节流阀体之间的油门拉线。也就是说，驾驶员的愿望将通过油门踏板的位置传感器传给发动机控制器，由发动机控制器通过电机实现对节流阀体的调节。因此，即使驾驶员不踩踏油门踏板，发动机控制器也可以通过对节流阀体的调节而影响发动机扭矩，由此可以使发动机电控管理系统内和系统之间实现更理想的相互协调。电子油门也称为电控油门(E一Gas)或线控驾驶(drivebywire)，表面上看是取消了油门拉线，但实际上系统变得更为复杂。二、电子油门的控制一、节流阀体调节1节流阀体机械调节节流阀体机械调节就是驾驶员踩踏油门踏板，通过油门拉线对节流阀体进行直接调节。对于节流阀体调节，为了改变发动机扭矩，必须调节其它调整参数，如点火提前角和喷油量。节流阀体机械调节，发动机电控管理系统只有在怠速区域和巡航控制时节流阀体的调节才由电机控制。2节流阀体电控调节节流阀体电控调节，就是在节流阀体的全部可调节区域内完全由电机调节。驾驶员根据其驾驶所需功率踩踏油门踏板，油门踏板位置传感器采集油门踏板位置信号并将其传给发动机控制器，然后由发动机控制器将驾驶员的需求愿望转化为所需的节流阀体开度。一旦出于安全或油耗原因必须改变发动机扭矩时，发动机控制器即可通过改变节流阀体开度来完成，而不需要驾驶员改变油门踏板位置。节流阀体电控调节的优点在于:发动机控制器可以根据驾驶员愿望、排放、油耗和安全需求确定节流阀体的最佳开度。二、发动机扭矩调节发动机电控管理系统中影响发动机扭矩的重要参数是节流阀体开度、增压压力、喷油时间和点火提前角。1.机械调节式节流阀体发动机扭矩调节各种各样的扭矩需求信息逐一输送到发动机控制器进行处理，但对于机械调节式节流阀体并不能进行扭矩需求的最佳协调，因此发动机控制器不能直接插手机械调节式节流阀体。2.电控调节式节流阀体发动机扭矩调节对于电控调节式节流阀体可以实现以扭矩为基础的发动机电控管理系统。也就是说，发动机控制器首先采集所有的内部扭矩需求和外部扭矩需求，然后进行必要的转换，从而更精确和更有效地实现所需的扭矩。内部主要扭矩需求包括:起动催化反应器加热怠速调节空燃比控制功率限制转速限制外部主要扭矩需求来自:。驾驶员巡航控制车速限制自动变速器空调装置制动系统发动机控制器根据内部扭矩需求和外部扭矩需求获得所需的理论扭矩，而实际扭矩通过发动机转速、点火提前角和发动机负荷信号求得。在发动机扭矩调节过程中，发动机控制器首先将实际扭矩与理论扭矩进行对比，如果两者有偏差，发动机电控系统将通过适当的调节作用使实际扭矩值和理论扭矩值一致。电控管理系统可以通过两条途径来调节发动机扭矩。 途径1仅对影响进气的调整参数进行控制，由干其作用时间较长，因此又称为长期扭矩需求调整参数。如: 节流阀体开度 增压发动机的增压压力 途径2仅对与进气无关的调整参数进行改变，由于其作用时间短，反应快，因此又称为短期扭矩需求调整参数。如: 点火提前角 喷油时间3.电控油门系统结构电控油门系统结构，主要由下述部件构成:带油门位置传感器的油门踏板模块发动机控制器节流阀体电控油门系统故障指示灯油门踏板模块中的传感器测取瞬间油门踏板位置，并将相应的信号传递给发动机控制器。发动机控制器根据油门位置信号，计算出驾驶员对发动机的功率需求愿望，并将其转换为所需发动机扭矩。然后发动机控制器又按照所需扭矩控制节流阀体驱动机构，使节流阀体进一步开启或关闭。在节流阀体的控制过程中，还应考虑空调装置等其它发动机扭矩需求。除此之外，发动机控制器还将对电控油门系统的功能进行监控。节流阀体的功能就是控制进气空气质量流量，节流阀体驱动机构按照发动机控制器的指令驱动节气门，节气门的相应位置将通过节流阀体开度转角传感器反馈给发动机控制器。电控油门系统故障指示灯在电控油门系统存在故障时点亮，提示驾驶员系统有故障。三、新宝来 1.8AT 轿车电子油门控制系统新宝来 1.8AT，德国大众 A 级车的第 4 代，捷达系列的替代者。新宝来 1.8AT 是国内较早采用电子油门控制系统(EPC)的车型，电子油门比机械拉线式油门相比能够更加合理地控制燃油量，新宝来 1.8AT在油门控制上比较人性化，大众的电子油门分为两段，第一段踩到底后只要用力就会进一步下降到底，新宝来 1.8AT 在调校上很好地采用了这个特性只要你不踩到第二段，KICKDOWN 就不会启动，这样可以很好地控制发动机的转速和噪音。一、电子油门控制系统（EPC）1.EPC 系统控制过程发动机管理系统根据内外扭矩需求自动生成一个确定的扭矩值。同时又根据下列因素：发动机转速、负荷信号和点火提前角发动机管理系统又计算出一实际扭矩值。发动机控制单元先把实际扭矩值和内部确定的扭矩值。进行比较。如果这两个值有差别，系统将采取一些修正措施，以使得这两个值趋于一致。该系统同时执行两条调整渐进方式（如图 1 所示）。通过第一条调整途径，系统激活影响进气充量的控制变量。这些控制变量同时也被认定为改变长期扭矩需求的控制变量。它们是：节气门角度和充气压力（增压发动机）。通过第二条调整途径，系统改变那些影响短时扭矩输出的控制变量，而不是充量的变化。它们是：点火正时、喷油正时和断缸控制。2.EPC 系统组成发动机 EPC 系统由带有加速踏板位置传感器的加速踏板模块、发动机控制单元、 节气门控制单元和电子油门故障警报灯组成。（1） 带加速踏板位置传感器的加速踏板模块加速踏板模块由加速踏板、加速踏板位置传感器 1 G79、加速踏板位置传感器 2 G185 构成。同时使用两个传感器是为了确保最大的安全可靠性。该系统的配置采用了人们熟知的“冗余”技术方法。发动机控制单元通过两个加速踏板位置传感器提供的信号能够识别出加速踏板的当前位置。这两个传感器是滑动接触式电位计，它们被安装在同一个轴上。电位计的电阻和电压随加速踏板的位置变化而改变，同时发动机控制单元也立即会得到这种变化信息。当油门踏到底和发动机处于怠速运转工况时，油门踏板位置传感器的信号电压将不发生变化。当一个传感器失效时将有下列情况发生： 故障储存器中将记录一个故障，EPC 故障指示灯点亮。 系统首先激活怠速控制模式。在特定的检测时间内，如系统确认第二个传感器在怠速运行位置的话，则恢复车辆系统的正常操作模式。 如果需要全负荷运转，则发动机转速会慢慢升高。 怠速运行模式也可通过制动灯开关 F 或者制动踏板开关 F47 激活。 舒适系统的功能将被停止，如巡航控制，发动机制动控制等。当两个传感器失效时将有下列情况发生： 故障储存器中将记录一个故障，EPC 故障指示灯点亮。 发动机只以高怠速工况运行（大约 1500 rpm)，加速踏板将不起作用。G185 传感器上装有连续变化型的电阻器。G185 和 G79 具有不同的变化特性，这是从安全角度和测试角度出发预先在控制器中设置的功能。两个传感器输出值的变化可以在电脑自诊断数据块中读出。（2）发动机控制单元发动机控制单元 J220 由两个微处理器构成，功能处理器和监控处理器。EPC 通过来自于加速踏板位置传感器的信息进行计算，算出司机所需要的发动机功率2，进而借助于执行器将这一信息转换成发动机扭矩输出。发动机控制单元还允许执行一些发动机管理系统内的其它功能项目（例如：发动机转速限制、车速限制、功率限制等）及整车系统的某些功能（例如：制动系统、或自动变速箱等。发动机控制单元同时对 EPC 系统的工作状况进行监控，以防止该系统发生故障。（3）节气门控制单元节气门控制单元 J338，安装在进气管上，能确保随时向发动机提供所需要的空气量。它由节气门体、节气门阀板 、节气门阀板驱动器 G186、节气门阀板驱动器角度传感器 1 G187、节气门阀板驱动器角度传感器 2 G188 组成。为了开启或关闭节气门，发动机控制单元必须激活节气门驱动器的执行电机。两个角度传感器为发动机控制单元提供节气门当前位置的反馈信号。为安全起见，同时使用了两个传感器。需要注意的是：不要拆开或修理节气门控制单元。更换节气门控制单元时一定要进行基本设定。1）节气门阀板驱动器 G186节气门驱动器是一个电机，并受发动机控制单元控制，节气门驱动器位于节气门控制单元壳体内。节气门驱动器通过一个小齿轮来驱动节气门阀板。节气门阀板可以在怠速和全负荷范围内的任何一个位置上定位，并且其步长是可变的。如果节气门驱动器功能失效，则节气门阀板位置立即被自动设置在应急运行位置上。2）节气门驱动器G187角度传感器1和节气门驱动器G188角度传感2两个传感器都是滑动接触式电位计。3电位计滑片的电阻值及其电压信号大小都随加速踏板位置的变化而变化，其变化情况都被传送给发动机控制单元。两个电位计电位值随节气门阀板角度的变化曲线趋势正好相反。这样发动机控制单元才能正确区分这两个传感器，并执行检测功能。在测量数据块中节气门阀板的角度是以百分数定义表示的。所以，0与最低的电器止点相对应，100与最高的电器止点相对应。如果发动机控制单元接收到任何一个来自于节气门驱动器角度传感器的不可靠信号，或干脆接收不到信号，系统将作出如下反应： 故障储存器内将记录一个故障，电子油门 EPC 警报灯被点亮。 那些影响发动机扭矩输出的子系统的功能（如：巡航系统，发动机制动即时控制系统）将被停止。 负荷信号将被用来监控余下的角度传感器的功能。 加速踏板模块功能正常。如果两个节气门驱动器角度传感器均发生故障，发动机控制单元接收不到它们的可靠信号，或根本没有信号，系统将作出如下反应： 故障存储器中将记录下关于这两个传感器的故障，电子油门故障警报灯将被点亮。 节气门驱动器将停止工作。 发动机将仅以每分钟 1500 转的高怠速运转，并且对加速踏板失去反应能力，即加速踏板对发动机失去控制作用。（4） EPC 故障警报灯电子油门故障警报灯 K132 位于组合仪表内。它是一个黄色警报灯，并且正对着标记符号“EPC”（Eectronic Power Control）。当点火开关转到点火位置时，EPC 警报灯点亮大约 3 秒钟。如果该系统没有故障记忆，或在此期间内没有检测出故障，则警报灯再次熄灭。如果系统中有故障，发动机控制单元将点亮 EPC 警报灯，并把故障记录到故障存储器中。故障指示灯损坏对节气门控制部分没有任何影响，但是它会使得故障存储器中记录一个故障。通过视觉不再能观察到 EPC 系统内的故障。二、EPC 系统工作过程1.怠速工况发动机控制单元通过加速踏板位置传感器的电压信号可以识别出加速踏板没有被踏下（如图 2a 所示）。于是此时应执行怠速控制过程。发动机控制单元激活节气门控制器，并通过侍服电机控制节气门的位置。节气门依据实际怠速转速与理论怠速转速偏差的大小适当打开或关闭某一角度（如图 2b 所示）。节气门驱动器的两个角度传感器将节气门的当前位置信号传送给发动机控制单元（如图 2c 所示）。2.踏下加速踏板工况通过加速踏板位置传感器的电压信号，发动机控制单元能够识别出加速踏板被踏下的程度。发动机控制单元使用这个信息可以计算出司机的输入量的大小，并激活节气门驱动器，通过侍服电机使节气门定位在某一角度上（如图 3a 所示）。发动机控制单元同时也控制点火正时，喷油正时，而且有必要的话，还可控制进气压力。这两个节气门角度传感器可以确定节气门在任意时刻的位置，并把这一信息传送给发动机控制单元（如图 3b 所示）。当发动机控制单元计算必要的节气门位置时连同附加的扭矩需求因素也一并考虑（如图 3c 所示）。它们包括：行驶速度限制装置、巡航系统、牵引力控制系统（TCS）、发动机制动控制（EBC）。如果某种因素对发动机有扭矩需求时，即使司机没有改变加速踏板的位置，节气门的位置也将被相应地调整，而且是自动进行的。三、EPC 自诊断系统当 EPC 系统出现故障时，可以利用汽车诊断测试仪 VAS5051 或解码器 VAG1552 与 EPC 控制单元相连，执行诊断功能。现以解码器 VAG1552 为