摘要 我们知道，通过操纵节气门开度，可以控制可燃混合气的流量，改变发动机的转速和功率，以满足汽车行驶的需要。传统的发动机油门操纵机构是通过一根拉索(软钢丝)或拉杆工作的，拉索的一端与油门踏板(油门踏板)相连，另一端与油门联动板相连。然而，这种传统节流阀的应用范围有限，而且缺乏精确性。随着汽车电子技术的飞速发展，电子节气门(EGAS)应运而生。在目前的电喷发动机中，电子节气门不仅能发挥上述功能，还能进一步提高发动机的节油和排放性能，因为它控制着发动机功率调节的大门。 关键词：电子节气门控制系统故障诊断 一、电子节气门控制系统的含义 传统的电子节气门控制系统主要由油门踏板、踏板位移传感器、ECU(电子控制单元)、数据总线、伺服电机和节气门执行器组成。位移传感器安装在油门踏板内，随时监控油门踏板的位置。 二、电子节气门控制系统的工作原理 当油门踏板高度的位置改变时，该信息将立即发送到ECU。ECU将计算和处理这些信息和来自其他系统的数据信息，计算出一个控制信号，并通过线路发送给伺服电机继电器。伺服电机驱动节气门执行器，数据总线负责系统ECU与其他ECU之间的通信。由于油门是由ECU调节的，所以电子油门系统可以配备各种功能来提高驾驶的安全性和舒适性，其中最常见的是ASR(牵引力控制系统)和速度控制系统(巡航控制系统)。电子节气门当ASR系统感应到车轮的转速时，ECU根据油门踏板的位置、车轮转速和方向盘转向角度的差值计算出滑行率，通过减小节气门开度来调节混合气流量，以降低发动机功率，达到控制目的。在ASR系统中，电子节气门起着关键作用，它涉及到整个ASR系统中的车速控制和怠速控制功能，使系统能够快速准确地执行指令。即当电子油门系统接收到来自ASR系统的指令时，其油门控制指令只来自ASR，从而避免了驾驶员的误操作。 当驾驶员使用速度控制系统时，速度传感器将速度信号输入ECU，然后ECU向伺服电机输出指令，控制油门开度。在这种系统中，控制系统根据行驶阻力的变化自动调节发动机节气门开度，从而保持行驶速度稳定。因此，电子节气门系统也可以兼容巡航控制功能。在目前的电喷发动机上，电子节气门不仅提高了发动机的节油和排放性能，还控制着发动机功率调节的大门。所以电子油门可以起到很多作用。除了上述功能外，它还能进一步提高发动机的节油和排放性能，因为它控制着发动机功率调节的大门。所以电子油门可以起到很多作用。 节气门作为汽车不可缺少的重要部件，直接影响着汽车的安全性能。21世纪以来，大部分汽车都用电子油门取代了常规的拉线油门。电子油门相对于老款拉线油门，通过油门踏板的深浅来控制电子信号发出指令，让发动机提供匹配的动力。它最大的特点是可以通过ECU控制节气门开度。当油门踏板位置发生变化时，电子节气门输出的信号可以作为衡量电子节气门自动控制精度的依据。基于这些实时信号，电子节气门检测系统采用多种方案来评价电子节气门的质量和可靠性，实现其性能检测。 三。系统测试项目和类型 电子油门的主要作用是将驾驶员踩下油门踏板的角度转换成与其成比例的电压信号。同时将油门踏板的各种特殊位置做成触点开关，将怠速、高负荷、加速、减速等发动机工况转换成电脉冲信号发送给电控发动机的控制器ECU，实现供油、喷油、变速的最优自动控制。根据电子节气门的类型，该检测系统主要采用了五种检测方案：包括双信号检测、双信号加开关量检测、单信号检测、单信号加开关量检测和带KD装置的电子节气门检测。 (一)、系统测试项目 大部分电子油门都需要测试其同步性、线性度、踏板力等信息。这些测试项目的具体定义如下： (1)同步性：节气门在某一行程角度输出的两个信号值的相等程度。 (2)线性度：节气门信号在某一行程角度的理论电压值与实际电压值之差。 (3)怠速行程角度：指踏板角度变化时，信号不变的踏板行程角度。 (4)踏板力：包括压力和弹性，是踏板从怠速到全行程，再从全行程到怠速整个过程中的受力曲线。 (5)油门信号曲线：包括怠速信号和全行程信号，油门踏板从怠速到全行程的电压输出信号曲线。 (6)迟滞：在给定的角度下，测量两个不同旋转方向的输出压力，迟滞效应就是这两个输出压力之差。对于Ua出租车，最大可接受的差异为1%。 (7)重复性：在相同条件下，对于给定温度为(235),同一方向任意一点的传感器，10次完整往返后，记录的电压差不能超过0.5%。 (8)倾斜误差：计算公式如下： 式中：VGR是关于斜率的变量；X代表弯曲点之间的距离，单位为mm；Us1是满载Vs1和慢速Vs1的差值；Us1n和Us1n-1表示位置n和n-1处的电压；Xn-1表示位置n和n-1处的行程。 (2)系统检测的类型 带KD装置的电子节气门是测试项目中最复杂的一个。在以角度为横坐标的油门检测图中，带KD装置的油门需要换算成行程显示，根据公式L=' 2' * R * SIN (/2)可以计算出行程。其中：L为笔画；r是旋转半径；为旋转角度。r是设定值，是角度传感器的检测值。另外，怠速位置、力度、行程和电压范围的具体判断条件可以在图1和图2中找到。图1是KD装置的理想节气门力的曲线图。从图中可以看出，KD加速器的起点(横坐标2 mm处)为F1点，感应点(横坐标50 mm处)为f 2点，最大力点为F3点。 比如设定的50-56 mm行程中存在一个最大KD力点，该点的力值是否满足设定要求，该点到设定的50 mm的距离是否小于设定值(图2中2mm)；KD力最大点对应的行程加0.7 mm后对应行程位置的输出电信号是否为4.1 V(设定值)；从输出电信号为4.1 V的位置到机械极限位置(即最大行程位置为56 mm)的行程是否大于3.3 mm等。 单信号检测功能主要是检测主信号电压SIG1的同步性和线性度是否在设定范围内。单信号加开关量检测是在单信号检测的基础上增加开关量的检测。 双信号检测主要是检测两个电压信号SIG1和SIG2的同步性和线性度是否在设定的范围内，以保证被测信号曲线在理想信号曲线之间。此外，对于怠速行程的怠速电压等也有具体的检测规定。在这里，根据不同类型的油门，分别设定它们的标准。双信号加开关量检测主要是在上述双信号检测的基础上增加一个开关量检测，检测开关电压在设定电压范围内的变化，然后进行判断 由于环保、经济、可靠性等各种原因。电子节气门广泛应用于较新的车型。所谓电子油门，就是针对之前的拉线油门。在传统的索节气中，踏板通过细钢绳直接与节气相连。踏板踩下的深度直接对应节气的开合。没有电子油门的电缆。通过在踏板上安装一个电位计(可变电阻器)，踏板踩下的深度被转换成电阻器的电阻值。汽车的电子系统被取样。 通过原理对比不难发现，索式油门的特点是系统简单，控制直接，油门踏板与油门的开度为1:1；电子油门的特点是油门踏板只代表驾驶员的操作意图，最终的油门控制交给ECU。 (2)电子节气门模型中ECU控制节气门的特性 在电子油门的模型中，ECU控制油门时，会分析油门踩下的深度和车况，最终计算出当前合适的油门开度。当驾驶员在起步时突然加速(将踏板踩到底)时，ECU根据当前车速、油门大小等进行分析。从燃油经济性和合理排放的角度出发，会适当限制节气门的开启范围，同时控制燃油喷射系统，限制喷油器的最大喷油量。这就让驾驶员感觉到踩下油门后，汽车开始发力前有明显的时间延迟，这就是所谓的油门滞后。所以油门滞后其实是ECU限制了发动机的瞬时功率输出造成的。当然这也带来了好处——省油环保。 然而，电子油门不是用来限制发动机的功率输出。汽车行驶时，如果快速踩下/松开油门踏板1/3的深度，就能感受到汽车明显的加油/受油，其效果几乎等同于完全踩下/松开油门。这是怎么回事？这是ECU根据当前车辆状况辅助驾驶员快速加速/减速的情况。因此，当电子油门车辆行驶时，ECU会根据车辆状况帮助驾驶员实现所需的加速/减速操作，使驾驶员更容易操作油门踏板。 有的车主自己安装了电子油门，可以明显改善加速不畅的情况。 (3)电子加速器的原理 简单来说，电子油门就是为了缓解油门滞后而诞生的。根据电子加速器的特点，电子加速器将具有以下优点： 1.优势 (1)放大油门信号以改善静态响应。 电子加速器所谓的“加速”，主要是通过提高加速器的响应灵敏度来实现的。sprint booster公司的BDD602会将输入的油门信号放大50%。也就是说，在任何时候，踏板最后33%的油门信号都是无用的，而当驾驶员踩下66%的踏板时，油门输出已经是全油门了，从而增加了50%的油门响应灵敏度。但是电子油门并没有像很多人说的那样降低油门信号的分级。其实油门信号还是无级调节的，只是从之前的1: 1调整到1: 1.x，这里x是信号的放大倍数。 (2)放大油门信号的速度，改善动态响应。 踩下油门踏板时，油门会根据踩下的幅度和时间计算油门信号的变化率。变化越快，加速需求越强，加速器会提高变化率。最后，达到的效果是加速动态性相应更好。 (3)为ECU调整发动机参数提供虚假的驾驶方式 现代发动机的ECU一般具有适应驾驶风格的能力。如果驾驶员经常快速深踩油门(俗称拉速)，ECU会逐渐认为驾驶员的风格趋于“激烈”，这样发动机就会慢慢调整节气门、燃油喷射系统等。以获得这种风格下发动机的最佳调整参数。使用电子油门后，即使你按照以前“温和”的驾驶风格驾驶，发动机 手动挡车辆加油门后，油门踏板的反应过于灵敏，需要更精确的分油配合才能达到之前的效果。这和离合器的深度对起步平顺的影响非常相似。深离合好控制，但操作行程大；浅离合操作行程短，但控制难度大，油门踏板对起步的影响也大。 (2)增加油耗 由于油门提高了油门响应，相当于让驾驶风格更加“激烈”，这无疑会增加油耗，但油耗的增加并不是很高。我们实测的油耗增幅在5%-10%之间，对于热爱驾驶乐趣的人来说还是可以接受的。 (3)太“愚蠢” 目前市面上销售的加速器，一旦安装上，就会不顾当前的路况和驾驶员的意愿，忠实地履行“加速”的职责，这往往会给驾驶员带来麻烦。首先，对于自动挡车辆来说，油门信号的快速增大往往会导致自动降档。车辆高速行驶时，频繁降档会导致发动机转速过高，一方面会增加油耗，另一方面会造成不必要的磨损。另外，很多时候司机也不一定愿意暴力操作汽车。比如夜间驾驶导致视线不佳，雨雪天气导致道路湿滑时，过度加速增加了驾驶危险。但是现在的加速器是不能随意关闭的(除非你把它去掉)，给用户造成了很大的不便。 动词（verb的缩写）汽车电子节气门系统的通信协议 本系统采用串行通信协议，波特率默认设置为9 600 b/s，可以调整。设置字符格式为1个起始位，8个数据位，2个停止位，中间8位为有效数据。 上位机发出指令的格式：0xAA指令校验码(和0校验)。内容为单条测试指令：0x91循环测试指令：0x92测试结束：0x94。 下位机每次单次测试发送的数据格式为：6个0xBB字节作为数据的起始标志，中间是采集的实时数据(数据包发送，一个周期一组数据，每组数据递增0.5度为一个值)，最后6个0xCC字节作为数据的结束标志。数据内容为10位A/D采集的原始值，参考电压为5 V，中间采集的实时数据格式为数据类型(6位二进制)和数据内容(10位二进制)。系统的软件实现主要功能模块的软件实现电子节气门检测系统由上位机软件和下位机软硬件组成。 下位机软件是用C语言编写的，具体的硬件设计电路和软件编程部分这里就不详细说明了。上位机软件由三个主要功能模块组成，分别是油门通信模块、参数设置模块和信息管理模块。整体设计流程如图5所示。首先对系统进行初始化，包括串口通讯初始化、产品参数设置初始化(读取后台数据库中的第一条记录作为默认设置数据)，等待上位机发送检测命令，下位机根据协议进行验证后传输实时信号检测数据，同时显示实时信号曲线。然后根据设定条件判断产品是否合格，并存储结果等后期处理。在通信模块中，直接使用微软通信控件MSComm。考虑到串口收发数据的速度，这里的程序在处理实时数据时采用先接收后处理的方法，防止串口通信中实时数据的丢失。 本测试系统采用VC作为上位机的开发工具，使用图形界面完成并直观地反映其测试过程和结果。同时在后台使用ACCESS管理和存储大量的测试数据，方便操作人员查看测试情况和演示在线测试过程，并可以随时更新数据库，从而对各种类型的节气门进行测试。 在菜单的命令选择区，点击产品信息参数，出现产品设置界面。设置油门标准参数，配置的电流信息会出现在显示设置信息界面。点击历史记录时，会出现之前设置和测试的产品零件号。点击其中任意一个，设置信息界面会显示该产品的参数。单击〖打印保存〗按钮，当前产品的设置信息、检验结果和当前界面将保存在Excel中。KD装置油门检测主界面如图7所示。中间显示区左侧为信号显示区，右侧为油门压力和弹力显示区。下面的界面是测试结果显示区。点击“显示设置信息”按钮查看当前产品的设置信息，点击“同步曲线”查看该加速器的同步曲线。 结束语 基于VC环境下PC机与单片机实时通信和数据处理的方法，设计了一种电子节气门检测系统。充分利用VC强大的数据分析能力，大大提高开发效率。根据电子节气门的不同样式和类型，主要采用五种检测方案来检测节气门电压信号的同步性、线性度和滞后性，如怠速时的怠速行程角。最后，通过实时数据的采集，得到了电子节气门的实时信号变化曲线，直观地反映了节气门内部电信号的特征，保证了安全可靠的检测目的，具有一定的实用性。目前，电子节气门检测系统已经投入使用。实践表明，该测试系统设计可靠，测试效果良好。 参考 [1]贾恩A . 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