汽車電子油門技術(shù)探析畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p>　　一、電子油門控制系統(tǒng)的含義2</p><p>　　二、電子油門控制系統(tǒng)的工作原理2</p><p>　　三、系統(tǒng)檢測項目及類型3</p><p>　　（一）、系

2、統(tǒng)檢測項目3</p><p>　　（二）、系統(tǒng)檢測類型4</p><p>　　四、電子油門為什么加速不起原因分析4</p><p>　?。ㄒ唬?、電子油門與拉線油門原理4</p><p>　　（二）、電子油門車型中ECU控制節(jié)氣門的特點5</p><p>　?。ㄈ㈦娮佑烷T加速器原理5</p>

3、<p><b>　　1、優(yōu)點5</b></p><p><b>　　2、缺點6</b></p><p>　　五、汽車電子油門系統(tǒng)通信協(xié)議6</p><p><b>　　結(jié)束語7</b></p><p><b>　　參考文獻8</b>&

4、lt;/p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　我們知道，操縱節(jié)氣門開度就能控制可燃混合氣的流量，改變發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和功率，以適應(yīng)汽車行駛的需要。傳統(tǒng)發(fā)動機節(jié)氣門操縱機構(gòu)是通過拉索（軟鋼絲）或者拉桿，一端聯(lián)接油門踏板（加速踏板），另一端聯(lián)接節(jié)氣門連動板而工作。但這種傳統(tǒng)油門應(yīng)用范疇受到限制并缺乏精確性，在日新月異的汽車電子技術(shù)發(fā)展形勢下，一種電子油門（EG

5、AS）應(yīng)運而生。在目前的電子燃油噴射發(fā)動機上，電子油門除了發(fā)揮上述功能外，它還可以進一步改善發(fā)動機的節(jié)油和排放性能，因為它控制著發(fā)動機動力調(diào)節(jié)的大門。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電子油門 控制系統(tǒng) 故障診斷</p><p>　　一、電子油門控制系統(tǒng)的含義 </p><p>　　傳統(tǒng)油門電子油門控制系統(tǒng)主要由油門踏板、踏板位移傳感器、ECU（電控單元）、數(shù)據(jù)總線、伺

6、服電動機和節(jié)氣門執(zhí)行機構(gòu)組成。位移傳感器安裝在油門踏板內(nèi)部，隨時監(jiān)測油門踏板的位置。</p><p>　　二、電子油門控制系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　當監(jiān)測到油門踏板高度位置有變化，會瞬間將此信息送往ECU，ECU對該信息和其它系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)信息進行運算處理，計算出一個控制信號，通過線路送到伺服電動機繼電器，伺服電動機驅(qū)動節(jié)氣門執(zhí)行機構(gòu)，數(shù)據(jù)總線則是負責系統(tǒng)ECU與其它ECU之間的

7、通訊。由于電子油門系統(tǒng)是通過ECU來調(diào)整節(jié)氣門的，因此電子油門系統(tǒng)可以設(shè)置各種功能來改善駕駛的安全性和舒適性，其中最常見的就是ASR（牽引力控制系統(tǒng))和速度控制系統(tǒng)（巡航控制）。電子油門當ASR系統(tǒng)傳感到車輪的旋轉(zhuǎn)速度，ECU就根據(jù)油門踏板的位置、車輪速度和方向盤轉(zhuǎn)向角度等之間的不同而求出滑動率，通過減少節(jié)氣門開度來調(diào)整混合氣流量，以降低發(fā)動機功率來達到控制目的。而在ASR系統(tǒng)中，電子油門起到十分關(guān)鍵的作用，它涉及整個ASR系統(tǒng)中對車速

8、控制、怠速控制等功能，使系統(tǒng)能迅速準確地執(zhí)行指令。即當電子油門系統(tǒng)接受到ASR系統(tǒng)指令時，它對節(jié)氣門控制指令只來自于ASR，這樣就可以避免駕車者的誤操作。</p><p>　　當駕車者使用速度控制系統(tǒng)時，車速傳感器將車速信號輸入ECU，再由ECU輸出指令伺服電動機控制節(jié)氣門開度。在這樣的系統(tǒng)中，根據(jù)行駛阻力的變化由控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)發(fā)動機節(jié)氣門開度，使行駛車速保持穩(wěn)定。因此電子油門系統(tǒng)也可以兼容巡航控制功能。在目前

9、的電子燃油噴射發(fā)動機上，電子油門除了發(fā)進一步改善發(fā)動機的節(jié)油和排放性能，因為它控制著發(fā)動機動力調(diào)節(jié)的大門。因此，電子油門可以發(fā)揮的作用是很多的。揮上述功能外，它還可以進一步改善發(fā)動機的節(jié)油和排放性能，因為它控制著發(fā)動機動力調(diào)節(jié)的大門。因此，電子油門可以發(fā)揮的作用是很多的。</p><p>　　油門作為汽車上不可缺少的重要部件，直接影響著汽車的安全性能。自21世紀以來，大部分汽車都使用電子油門替換了常規(guī)的拉線油門。

10、與老式的拉線油門相比，電子油門通過油門踏板深淺來控制電子信號發(fā)出指令，使得引擎提供與之匹配的動力，它最大的特點就是能通過ECU控制節(jié)氣閥開度。當油門踏板位置發(fā)生改變時，電子油門輸出的信號可以作為衡量電子油門自動控制精確度的依據(jù)，電子油門檢測系統(tǒng)就是依據(jù)這些實時信號，采用各種方案來評測電子油門的質(zhì)量和可靠性，實現(xiàn)其性能檢測。</p><p>　　三、系統(tǒng)檢測項目及類型</p><p>　　電

11、子油門的主要功能是把駕駛員踩下油門踏板的角度轉(zhuǎn)換成與其成正比的電壓信號，同時把油門踏板的各種特殊位置制成接觸開關(guān)，把怠速、高負荷、加減速等發(fā)動機工況變成電脈沖信號輸送給電控發(fā)動機的控制器ECU，以達到供油、噴油與變速等的優(yōu)化自動控制。本檢測系統(tǒng)按電子油門類型，主要采用5種檢測方案：具體包括雙信號檢測、雙信號加開關(guān)量檢測、單信號檢測、單信號加開關(guān)量檢測、帶KD裝置的電子油門檢測。</p><p>　?。ㄒ唬?、系統(tǒng)檢

12、測項目</p><p>　　大多數(shù)的電子油門都需要檢測其同步度、線性度、踏板力等信息，這些檢測項目的具體定義如下：</p><p>　　(1) 同步度：油門在某一行程角度輸出兩條信號值的相等程度。</p><p>　　(2) 線性度：油門在某一行程角度信號的理論電壓值與實際電壓值的差。</p><p>　　(3) 空行程角度：是指當踏板開始發(fā)

13、生角度變化時，信號持續(xù)不變的踏板行程角度。</p><p>　　(4) 踏板力：包括壓力和彈力，是踏板從怠速到滿行程，再從滿行程到怠速整個過程的受力曲線。</p><p>　　(5) 油門信號曲線：包括怠速信號和滿行程信號，油門踏板從怠速到滿行程的電壓輸出信號曲線。</p><p>　　(6) 滯后性：在給定角度上，測量兩個不同旋轉(zhuǎn)方向上的輸出壓力，滯后性效應(yīng)就是這

14、兩個輸出壓力間的差異?？山邮艿淖畲蟛罹酁閁a的士1%。</p><p>　　(7) 重復性：在同樣條件下，10個完整的來回行程后，對于給定溫度為(23±5)℃的傳感器以及在同一方向上的任何一個點，所記錄的電壓差都不能超過 O.5%。</p><p>　　(8) 傾斜誤差：計算公式如下：</p><p>　　式中：VGR是關(guān)于坡度的變量;△X表示彎曲點之間的

15、距離，單位為mm;△Us1是滿荷載Vs1和慢速Vs1之間的區(qū)別;Us1n和Us1n-1表示在位置n處和n-1處的電壓;Xn和Xn-1表示在位置n處和n-1處的行程。</p><p>　　（二）、系統(tǒng)檢測類型</p><p>　　帶KD裝置的電子油門是檢測項目中設(shè)計最復雜的一款油門。在以角度為橫坐標的油門檢測圖形中有KD裝置的油門需要轉(zhuǎn)化成行程顯示，行程可以根據(jù)公式 L="2&qu

16、ot;*R*sin(Θ/2)算得。式中：L為行程;R為旋轉(zhuǎn)半徑;Θ為旋轉(zhuǎn)角度。其中R為設(shè)定值，Θ為角度傳感器檢測值。另外，對怠速位置、力、行程及電壓值范圍的具體判定條件可參考圖1和圖2。圖1是帶KD裝置的油門理想力曲線圖。由圖可見，KD款油門的起始點(橫坐標2 mm處)即F1點，感知點(橫坐標50 mm處)即F2點，最大力點即F3點。</p><p>　　例如設(shè)定的50～56 mm行程內(nèi)存在KD力最大值點，判斷該

17、點力的值是否符合設(shè)定要求，判斷該點距離設(shè)定的50 mm的距離是否小于設(shè)定值(圖2中為2 mm);從KD力最大值點對應(yīng)行程加上0.7 mm后行程位置對應(yīng)的輸出電信號是否為4.1 V(設(shè)定值);從輸出電信號4.1 V位置到機械限位位置(即最大行程位置56 mm點)行程是否大于3.3 mm等。</p><p>　　單信號檢測功能主要是檢測主信號電壓SIG1的同步度，線性度等是否在設(shè)定范圍之內(nèi)。單信號加開關(guān)量檢測是在單信

18、號檢測的基礎(chǔ)上增加了開關(guān)量的檢測。</p><p>　　雙信號檢測主要是檢測兩路電壓信號SIG1和SIG2的同步度和線性度是否在設(shè)定的范圍之內(nèi)，保證實測信號曲線在理想信號曲線之間。另外，對空行程的怠速電壓等也有具體的檢測規(guī)定，這里依據(jù)油門類型的不同，分別進行其標準的設(shè)定。雙信號加開關(guān)量檢測主要是在上述雙信號檢測基礎(chǔ)上增加了一個開關(guān)量檢測，在設(shè)定電壓范圍內(nèi)檢測開關(guān)電壓的高低變化，進而判斷其正確性。</p>

19、;<p>　　四、電子油門為什么加速不起原因分析</p><p>　?。ㄒ唬?、電子油門與拉線油門原理</p><p>　　由于出于環(huán)保、經(jīng)濟、可靠性等各種原因，現(xiàn)在較新的車型普遍采用電子油門，所謂電子油門是針對以前的拉線油門而言的，傳統(tǒng)的拉線油門用細鋼繩直接將油門踏板與節(jié)氣們相連，油門踏板的踩下深淺直接與節(jié)氣們的開合大小對應(yīng)， 電子油門沒有拉線，通過在踏板內(nèi)裝一個電位器（可變

20、電阻），油門踩下的深淺即轉(zhuǎn)化為電阻的阻值，汽車的電子系統(tǒng)通過采樣該電阻值間接確定了油門踏板的深淺，最后，由ECU驅(qū)動步進電機控制節(jié)氣門的開度， </p><p>　　通過原理比較不難發(fā)現(xiàn)，拉線油門的特點是系統(tǒng)簡單，控制直接，油門踏板與節(jié)氣們開度是1：1的；而電子油門的特點是油門踏板只表征駕駛者的操作意向，而最終的節(jié)氣門控制權(quán)交給了ECU。</p><p>　　（二）、電子油門車型中ECU

21、控制節(jié)氣門的特點</p><p>　　在電子油門的車型中，ECU控制節(jié)氣門時會將油門踩下的深淺與車況綜合起來進行分析，最終計算出當前合適的節(jié)氣門開度。當駕駛者起步時猛然加速（將踏板踩到底），ECU根據(jù)當前的車速、節(jié)氣門大小等進行分析，從燃油經(jīng)濟性和排放合理的角度考慮，會適當限制節(jié)氣門的打開幅度，同時控制噴油系統(tǒng)限制噴油嘴進行最大化的噴油。這樣做使駕駛者感覺油門踩下后明顯有一個延時車才開始發(fā)力，這就是所謂的油門遲滯

22、。所以，油門遲滯其實就是ECU通過限制發(fā)動機瞬時功率輸出形成的，當然這樣做也帶來了好處-節(jié)省燃油、保護環(huán)境。</p><p>　　然而電子油門也并不就是用來限制發(fā)動機功率輸出的,當汽車跑起來以后,假如你快速踩下/松開油門踏板1/3深度,你可以感覺到汽車明顯的加油/收油,其效果幾乎相當于完全踩下/松開油門的情況,這是怎么回事呢？這正是ECU根據(jù)當前車況協(xié)助駕駛者快速提速/減速案例。所以，電子油門車型在行駛中ECU會

23、根據(jù)車況幫助駕駛者達到期望的加/減速操作，使駕駛者操作油門踏板更輕松。</p><p>　　有的車主自行加裝了電子油門加速器，能明顯改善加速不良</p><p>　　（三）、電子油門加速器原理</p><p>　　簡單說，電子油門加速器就是為了緩解油門遲滯而誕生的。根據(jù)電子油門的特性，電子油門加速器將具有如下優(yōu)特點：</p><p><

24、b>　　1、優(yōu)點</b></p><p>　?。?）放大油門信號，提升靜態(tài)響應(yīng)</p><p>　　電子油門加速器所謂的“加速”主要是通過提高油門響應(yīng)靈敏度實現(xiàn)的，sprint booster公司的BDD602會將輸入的油門信號放大50%。這也就是說，在任何時候踏板最后面33%的油門信號已經(jīng)沒用了，在駕駛者踩下踏板66%的時候加速器輸出已經(jīng)是全油門了，這樣就使得油門響應(yīng)的

25、敏感度提高了50%。但是，電子油門加速器并不像很多人說的那樣減少了油門信號的分級，實際上油門信號仍然是無級調(diào)整的，只是由以前的1：1調(diào)整為1：1.X，X即為信號的放大系數(shù)。</p><p>　?。?）放大油門信號增速，提升動態(tài)響應(yīng)</p><p>　　在油門踏板被踩下時，加速器會根據(jù)踩下幅度、時間計算油門信號的變化率，變化越快，說明加速要求越強烈，油門加速器會將此變化率加大，最終實現(xiàn)的效果

26、是提速動態(tài)相應(yīng)更好。</p><p>　　（3）提供虛假駕駛風格供ECU調(diào)整發(fā)動機參數(shù)</p><p>　　現(xiàn)代發(fā)動機的ECU普遍具有駕駛風格自適應(yīng)能力，如果駕駛者經(jīng)常快速深踩油門（俗稱拉轉(zhuǎn)速），ECU會逐漸認為駕駛者的風格趨向“激烈”，這樣發(fā)動機會慢慢調(diào)整節(jié)氣門、噴油系統(tǒng)等以得到這種風格下發(fā)動機的最佳調(diào)整參數(shù)。使用電子油門加速器后，即使按照以前“溫和”的駕駛風格進行駕駛，發(fā)動機依然會得到

27、“激烈”的駕駛體會，這相當于欺騙了ECU，久而久之，發(fā)動機會自動修改其各項參數(shù)以適應(yīng)該風格。</p><p><b>　　2、缺點</b></p><p>　　（1）手動車型油離配合難度增加</p><p>　　手動檔車型加入油門加速器后，油門踏板響應(yīng)過于敏感，起步需要更精確的油離配合才能達到以前的效果。這點與離合器的深淺對是否順利起步的影響非

28、常類似，深的離合器容易控制，但操作行程大；淺的離合器操作行程短，但控制難度大,油門踏板對起步的影響也是如此。</p><p><b>　　（2）增加油耗</b></p><p>　　由于油門加速器提升了油門響應(yīng)，相當于將駕駛風格更加趨于“激烈”的風格，這樣無疑會增加油耗，不過油耗增加并不是很高，我們實測的油耗增加在5%-10%之間，這對于鐘情于駕駛樂趣的人來說還是能夠

29、接受的。</p><p>　?。?）過于“傻瓜化”</p><p>　　目前市面上賣的油門加速器一旦安裝，無論當前的路況、駕駛者意愿，都會忠實地執(zhí)行“加速”的職責，這在很多時候會給駕駛者帶來麻煩。首先，對于自動檔車型，快速提升油門信號往往會造成自動降檔，在車輛高速行駛時，頻繁的降檔會導致發(fā)動機轉(zhuǎn)速過高，一方面增加油耗，另一方面也增加無謂的磨損。另外，很多時候駕駛者并不一定樂意激烈的操作汽車

30、，比如晚間行車導致視線不良、雨雪天氣導致路面濕滑時，過猛的加速增加了行車的危險。然而現(xiàn)在的加速器是無法隨意關(guān)閉的（除非你將它拆下來），這就造成了使用者很大的不便。</p><p>　　五、汽車電子油門系統(tǒng)通信協(xié)議</p><p>　　此系統(tǒng)采用串口通信協(xié)議，波特率默認設(shè)置為9 600 b/s，此項可調(diào)節(jié)。設(shè)定字符格式為1個起始位，8個數(shù)據(jù)位和2個停止位，中間8位即為有效數(shù)據(jù)。</p&

31、gt;<p>　　上位機發(fā)出指令格式：0xAA+指令+校驗碼(和為0校驗)。指令內(nèi)容為單次測試指令：0x91;循環(huán)測試指令：0x92;測試結(jié)束：0x94。</p><p>　　每個單次測試下位機發(fā)出數(shù)據(jù)格式為：6個0xBB字節(jié)作為數(shù)據(jù)的開始標志，中間為采集的實時數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)分組發(fā)送，一個循環(huán)一組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)以角度遞增 O.5度為一個值)，最后為6個0xCC字節(jié)作為數(shù)據(jù)的結(jié)束標志。數(shù)據(jù)內(nèi)容為10位A/

32、D采集的原始值，基準電壓5 V。中間具體采集的實時數(shù)據(jù)格式為數(shù)據(jù)類型(6個二進制位)+數(shù)據(jù)內(nèi)容(10個二進制位)。系統(tǒng)軟件的實現(xiàn) 主要功能模塊的軟件實現(xiàn)電子油門檢測系統(tǒng)由上位機軟件和下位機軟硬件兩部分組成。</p><p>　　下位機軟件用C語言編寫，具體的硬件設(shè)計電路和軟件編程部分這里不再詳細說明。上位機軟件由三個主要功能模塊構(gòu)成，它們是油門通信模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、信息管理模塊，總體設(shè)計流程如圖5所示。首先進行

33、系統(tǒng)初始化，包括串口通信初始化、產(chǎn)品參數(shù)設(shè)置初始化(讀取后臺數(shù)據(jù)庫中的第一條記錄作為默認設(shè)置數(shù)據(jù))，等待上位機發(fā)送檢測命令，下位機依據(jù)協(xié)議驗證后傳送實時信號檢測數(shù)據(jù)，同時顯示實時信號曲線，然后依據(jù)設(shè)置條件判斷該產(chǎn)品合格否，并將結(jié)果進行存儲等后期處理。在通信模塊中，直接采用微軟通信控件MSComm。考慮到串口收發(fā)數(shù)據(jù)的速度，這里的程序在處理實時數(shù)據(jù)時采用先接收、后處理的方法，防止串口通信實時數(shù)據(jù)的丟失。</p><p&

34、gt;　　本檢測系統(tǒng)采用VC++作為上位機開發(fā)工具，采用圖形化界面來完成和直觀體現(xiàn)其檢測過程和檢測結(jié)果，同時，后臺使用ACCESS管理并存儲測試的大量數(shù)據(jù)，方便操作人員查看測試情況和演示在線測試過程，并且能隨時更新數(shù)據(jù)庫，從而可以測試多種類型的油門。</p><p>　　在菜單的命令選擇區(qū)域內(nèi)，當點擊產(chǎn)品信息參數(shù)，則出現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)置界面，對油門標準參數(shù)進行設(shè)置，配置后的當前信息會出現(xiàn)在顯示設(shè)置信息界面中;當點擊歷史紀

35、錄，則出現(xiàn)以往設(shè)置并檢驗過的產(chǎn)品件號，任意點擊其中一個，則顯示設(shè)置信息界面會顯示出該產(chǎn)品的各項參數(shù);當點擊打印保存，對當前產(chǎn)品的設(shè)置信息、檢驗結(jié)果及當前界面保存到Excel中。帶KD裝置的油門檢測主界面如圖7所示，中間顯示區(qū)左側(cè)為信號顯示區(qū)，右側(cè)為油門壓力和彈力顯示區(qū);界面下面為檢測結(jié)果顯示區(qū)，點擊“顯示設(shè)置信息”按鈕可查看當前產(chǎn)品的設(shè)置信息，點擊“同步度曲線圖”可查看該款油門同步度曲線。</p><p><

36、;b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　基于VC++環(huán)境下PC機與單片機實時通信及數(shù)據(jù)處理的方法，設(shè)計了一個電子油門檢測系統(tǒng)。充分利用VC++的強大數(shù)據(jù)分析能力，極大地提高了開發(fā)效率。按電子油門款式和類型的不同，主要采用5種檢測方案檢測油門電壓信號的同步度、線性度、遲滯度怠速時的空行程角度等，最后通過實時數(shù)據(jù)的獲取，得到了電子油門實時信號變化曲線圖，直觀反映了油門內(nèi)部的電信號特征，保證了安

37、全可靠的檢測目的，具有一定實用性。目前，該電子油門檢測系統(tǒng)已經(jīng)投入使用。實踐表明，該測試系統(tǒng)設(shè)計可靠，測試效果良好。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]Jain A K, Duin R, Mao J.　Statistical Pattern Recognition: A Review [J]. IEEE Trans. on Pa

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