电子节气门 专业论文.doc

山东巴伐利亚培训毕业论文(设计) 电子节气门摘 要：本论文主要介绍电子节气门的结构特点、工作原理及其简单检测方法，使大家对电子节气门系统有一定的了解。关键词：电子节气门 结构 原理 检测方法前 言： 1988年宝马轿车的电子节气门控制系统横空出世，到现在电子节气门控制系统的技术已经相当成熟，其价格已经降了下来，性价比也在不断地得到提高，在汽车上应用电子节气门控制系统已经成为一个发展趋势。正 文：一、电子节气门控制系统的结构和基本原理在传统车辆的发动机控制中，节气门的位置主要是通过一个机械连杆机构来控制的，其中还包括回位弹簧、皮带轮以及其它的一些零件。原来的鲍顿拉索机构从驾驶员通过踩下加速踏板发出操作指令来控制节气门的开度，但是该机构做出响应就会出现一个时间滞后，会导致驾驶员所期望的最好燃油经济性能和排放性能与发动机实际实现的往往并不一样。采用电子节气门控制系统后我们根据发动机调试仪表测得的数据可以知道，该控制系统大大缩短了执行元件的响应时间。采用电子节气门控制系统，使节气门开度得到精确控制，不但可以提高燃油经济性，减少排放，同时，系统响应迅速，可获得满意的机动性能；另一方面，可实现怠速控制、巡航控制和车辆稳定控制等的集成，简化了控制系统结构。此外，驾驶员可选择的踏板响应，以满足汽车的动力性能需求或冬季特殊的操纵控制需求等。当汽车行驶在海拔较高的山路上时，可通过对踏板响应的调节来补偿海拔高度对发动机进气量的影响；车速和发动机转速调节器可以防止踏板处于不恰当的位置，汽车租赁公司就对车速和发动机转速调节器很感兴趣。据外媒报道，Delphi公司设计的电子节气门控制系统还具有2个与汽车操纵性能有关的优点：一是消除了手动变速器换挡时的碰撞冲击现象；二是发动机的正时延迟特性，这个特性能够改善三元催化转化器二、电子节气门控制系统结构原理采用电子节气门控制系统后，一般都是通过加速踏板总成（TPA）来实现驾驶员的意图的，并通过传感器将驾驶员的意图传递给控制ECU。ECU精确控制电子节气门的开度，以满足空调、自动变速器、平稳性动态控制、车速调节、发动机冷却等功能的需要。这是一种新型的发动机扭矩控制管理系统-即扭矩为主的控制策略（图1）。它把大量各不相同的目标联系在一起，将原来可能出现的相互矛盾的要求按照优先顺序排列的原则加以协调，首先执行最重要的一个，使所有功能都能互不相干的独立提供对扭矩的要求。在这种新型的控制系统中，节气门的位置由发动机各项功能来确定，当各项功能需要同时出现时，电脑会按照内部的各种优先级别决定，控制电子节气门打开到某一开度，以满足优先级别最高的这项功能的需求（图2）。因此，越来越多的汽车都采用了电子节气门技术。图1发动机扭矩控制管理系统图2 电子节气门控制过程 图3 丰田加速踏板传感器信号1、加速踏板位置传感器加速踏板总成设置了2个踏板位置传感器，当其中的某个传感器出现故障时，加速踏板仍然可以将驾驶员的意图传递给控制电脑。加速踏板位置传感器是一个无触点的双电位器传感器，由ECU 供给5V 电压。该传感器向ECU发出两路反映加速踏板位置的电压信号， 其中一路是另一路的两倍增减（如帕萨特发动机），也有些车型两个信号呈现出一定的线性关系增大或者减小（丰田发动机如图3所示）。此外，也有些加速踏板总成还设置了1个怠速开关以及1个节气门全开开关。这2个开关分别对应于驾驶员的最小与最大输人意图。采用加速踏板总成的第2个目的就是让驾驶员仍然能够体验到被替换掉的机械式钢索和弹簧所产生的“脚感”。2、电子节气门执行机构由节气门体（图4 福特福克斯）、驱动电机和减速机构等构成.来自发动机ECU的指令使驱动电机动作,通过两对齿轮减速传动机构使节气门转动.保持发动机工作所需的节气门开度.在节气门总成中，节气门阀片的位置由1个马达调节控制，该马达能够让节气门阀片在180的范围内转动，以得到期望的节气门开度。在典型的电子节气门控制系统中，马达根据控制电脑的指令调节节气门阀片的偏转角度，对于节气门阀片的大部分转动位置，其定位精度一般都在0.5的范围内。当发动机怠速空转时，阀片的转角精确度甚至能控制在0.1的范围内。此外，这种调节马达自身配备有多个位置传感器，能够将节气门的位置信息反馈给控制电脑，形成闭环控制。这样，当控制电脑把指令传给调节马达后，马达就能够根据传感器反馈的信息正确地让节气门阀片转动定位。图4 福特福克斯3、节气门开度传感器节气门开度传感器位于节气体上，包含了两个传感器(见图5和图6)。图5 霍尔式双节气门传感器（丰田发动机）传感器数据流如下：VC传感器电源（4.5V5V）VTA1节气门位置传感器信号输出电压。（0.5V4.8V)VTA2节气门位置传感器信号输出电压。(2.1V5.0V）节气门全闭 节气门位置(VTA1)用百分数表示为10%20% 节气门位置2(VTA2)用电压表示为2.13.1V节气门全开 节气门位置(VTA1)用百分数表示为64%96% 节气门位置2(VTA2)用电压表示为4.55.0V安全保护角度7。 节气门位置(VTA1)用百分数表示为10%24%图6滑动电阻式双节气门传感器（帕萨特发动机）TPS-1反馈节气门的目标开启角度 监视 TPS-2 的故障TPS-2监视 TPS-1 的故障TPS-1 故障时，用于补偿信号ECU通过这两个传感器的信号输入，得知节气门的实际开度及节气门位置传感器自身是否存在故障。节气门开度传感器在更换ECU、维修或更换加速踏板位置传感器、ECU下载或ECU远程编码等情况出现后需要进行初始化。初始化的方法是：在不踩加速踏板时打开点火开关(不起动发动机)，然后将加速踏板踩到底，最后松开加速踏板并起动发动机。三、基本检测方法1、气门控制单元与发动机控制单元调整：为使发动机怠速稳定装置发挥作用，发动机控制单元必须知道节气门控制器V60的止点位置。同时还需要知道节气门控制传感器G127和节气门电位计G69的特性。通常在更换节气门控制单元或发动机控制单元时需要进行调整，具体的操作过程如下：1）连接电脑解码器，打开点火开关；2）选择发动机系统，按确定键；3）选择基本调整功能，按确定键；4）输入组号098，按确定键。按下确定键后基本调整过程开始，节气门控制器运行到最大、最小开度及中间开度等几个位置。发动机控制单元在存储器内计下多个节气门角度，随后节气门短时间保持在启动位置，然后关闭。节气门控制单元进行基本调整的过程有可能中断，出现这种情况的主要原因有：节气门不能完全关闭（如节气门体脏污）、油门拉索调整不当、蓄电池电压太低、节气门控制单元或导线损坏、在自适应过程中启动了发动机或踏下油门踏板，中断后故障存储器内将存储“基本调整没有完成、基本调整出错”的信息，下次打开点火开关时基本调整将再次自动进行。2、怠速开关检查：具体操作步骤如下：1）连接汽车电脑解码器，打开点火开关；2）选择发动机系统，按确定键；3）选择读取测量数据块功能，按确定键；4）输入组号098，按确定键。显示区3中应显示“怠速IDLING”，慢慢打开然后再关闭节气门，同时显示区3应从“部分符合”跳 变到“怠速”。如果没有出现上述情况，则需拔下节气门控制单元插头，检查导线是否对正极短路或断路，如果导线无故障，则需检查节气门是否脏污或运转是否灵活，然后进行节气门控制单元匹配（操作过程如上所述）。如果节气门控制单元基本调整过程不能启动或不能完成，可以拆下油门拉线，然后再次进行节气门控制单元的基本调整；如果控制单元基本调整还不能完成，则应更换节气门控制单元。3、节气门电位计的检查：节气门电位计的作用是向发动机控制单元中发送节气门位置信号，检查节气门电位计的具体操作如下：1）连接电脑解码器，打开点火开关；2）选择发动机系统，按确定键；3）选择读取测量数据块功能，按确定键；4）输入组号001，按确定键。检查显示区3，规定值应为05，然后慢慢将油门踏板踩到底，显示区3的显示值应稳步升高，最终在8590之间。如果初始值和规定值都未达到要求，则应检查节气门控制单元电压；如果显示值不变或变化不规律应检查导线连接。4、节气门控制传感器的检查：节气门控制传感器的作用是向发动机控制单元发送节气门控制器（V60）的位置信号。检查节气门控制传感器的具体操作如下：1）连接电脑解码器，打开点火开关；2）选择发动机系统，按确定键；3）选择读取测量数据块功能，按确定键；4）输入组号098，按确定键。显示区2的规定值是0.5004.900V，如果未达到规定值，应拔下节气门控制单元插头，检测导线间电阻，最大值不应超过1.5；如果导线无故障，则更换节气门控制单元。 结束语：电子节气门系统的研发已有了很大的进步，但在技术上仍不成熟，因此应用也并不十分广泛，但是电子节气门系统对提高车辆动力性，经济性，安全性，乘坐舒适性，降低排放有重大意义。在21世纪新