电子节气门结构与检测方法

1、电子节气门结构与检测方法摘 要：本论文介绍电子节气门系统的优势、 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。前 言：电子节气门控制系统也称为电动线控驾驶系统，是将巧妙的设计应用于 汽车工程的典型例子。自1988年宝马轿车开始应用电子节气门控制系统以来， 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。 一、电子节气门控制系统的优势我们一般都是通过控制进入发动机的空气流量来调节发动机的转速。 在传统 的发动机设计方案中，节气门的位置主要是通过一个机械连杆机构来控制的，

2、具 中还包括弹簧、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到执行机构 做出响应就会出现一个时间滞后，这样就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。而采用电子节气门控制系统则 可避免这种在时间上滞后现象的发生。 根据发动机调试仪表测得的数据可以知道， 替代机械连杆机构的电子节气门控制系统大大缩短了执行元件的响应时间，通过在驾驶员的操作和发动机的运转之间设置一些软件程序，还能够实现对发动机节气门开度更精确的控制，而节气门开度控制精度的提高将改善发动机的燃油经济 性能及排放性能。汽车整车制造商们积极采用电子节气门控制系统

3、的主要原因，是为了享用电 子节气门控制系统的一系列优点，这其中的1个优点便是它能改善发动机的排放性能。例如，在汽车减速的时候，驾驶员的脚脱离油门踏板而去踩制动踏板的时 候，同时也就关掉了节气门阀片，此时发动机继续转动则会造成很高的进气歧管 真空度，这种高的真空度将会导致供油方面的故障。通过加速踏板总成和步进马 达之间设置1个控制软件，通用汽车公司期望实现发动机的碳氢化合物 （HO和 氮氧化物的排放量能够减少 15%左右。采用这种方法之后，通用汽车公司在其 一款车型中取消了往排气系统注入空气的空气泵。汽车整车制造商采用电子节气 门控制系统后，将会使更多的汽车成为低排放的汽车（LES o美国汽车工

4、程师协会（SAE发表的一篇论文里，Delphi公司报告了他们研 制的电子节气门控制系统还具有的其他一些优点。 该公司生产的电子节气门控制 系统集成了驾驶员的一些独特的操纵行为特征。 例如，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。止匕外，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

5、正时延迟特性，这个特性能够改善三元催化转化器汽车采用电子节气门控制系统和采用鲍顿拉索机构哪个价格更低廉呢？这个问题的答案似乎并不明确，不过若把汽车当作1个整体来看的话，就会发现采 用电子节气门控制系统要比采用鲍顿拉索机构要便宜些。De I phi 公司和其他的原厂设备制造商（OEMS所做的事情，就是把电子节气门控制系统的特性融 合到汽车的巡航速度控制、怠速空转控制以及牵引和行驶稳定性控制等系统中去。 一旦电子节气门控制系统的执行2机构步进马达对节气门的开度实施了控制，在 动力控制模块（PCM的控制下，步进马达能够为发动机提供怠速控制和加速控 制等功能，这样就可以省去怠速控制（IAO）马达和巡航

6、控制伺服系统。同时， 利用汽车防抱死制动系统（ABS的车轮转速传感器得到的数据来监测汽车的牵 引力问题，这样做的目的是，当汽车牵引力方面出现问题时，无论驾驶员此时的 意图怎样，动力控制模块都会减小节气门的开度。如果采用电子节气门控制系统，则只需很少的一些开关和软件就能实现汽车 的各项功能。采用电子节气门控制系统后，便可省去巡航控制装置和牵引力控制 装置，这样节省下的费用足够弥补由于使用电子节气门控制系统而增加的支出。在汽车上能够广泛地采用电子节气门控制系统的另外1个原因是电子节气门控制系统自身价格的下降。最早的电子节气门控制装置，当时称作节气门开度 控制执行器（TAC ,其所有传感器和执行元件

7、的信息处理都是通过1个单独的节气门开度控制执行器控制模块实现的， 然后，节气门开度控制执行器控制模块 再把这些信息反馈给动力控制模块。而最新的动力控制模块允许传感器的信息直 接输入，经过处理之后再把正确的指令信息传递给节气门阀片转动控制执行元件。电子节气门控制系统的上述功能的作用之一就是能够改善汽车的可靠性。 由 于只需要l个节气门位置控制器，所以需要的零部件总数会大大减少，零部件数 量越少则意味着电子连接部件越少， 机械部件之间发生干涉的几率也越小。 可靠 性研究表明这是一件非常值得提倡的事情。从电子学的角度看，电路的连接件（或接头）越少，电路的可靠性就越高。这个事实要比它听起来重要许多。如

8、今的微处理芯片很便宜，通常 80美分 左右就可以买到l个普通的微处理芯片，不过那些用来支持微处理芯片的零件的 价格却非常昂贵。采用单独的节气门开度控制执行器控制模块需要 l个额外的封 装壳体以及放置封装壳体的空间，需要更多的电缆和连接器，同时还需要一些其 他的零部件，例如，电路板、时钟振荡器、射频干扰抑制器等。同时，将价格不 到l美元的微处理器与其它元器件封装形成l个系统，其成本加起来比10倍的 微处理器价格还要多。如今的电子节气门控制系统把所有微处理器控制器都集成 到1个电子控制模块中，这是一个重大的技术进步。二、电子节气门控制系统结构特点采用电子节气门控制系统后，一般都是通过加速踏板总成（

9、 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电脑。 加速踏板总成设 置了 3个相同的位置传感器，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。 另外，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”。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

10、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马达内部有2节气门阀片调节马达本身是遵循电磁场相互作用原理工作的 个方向相反的磁场，并采用脉宽调制技术控制其中1个磁场相对于另1个磁场的 大小。通过增大脉冲持续时间的百分比来增加调节马达的转动角度，也就是说， 脉冲持续的时间越长，调节马达让节气门阀片

11、转动的角度就越大。 作为一种安全 保险措施，节气门阀片采用弹簧装置支撑，这样，一旦电子节气门控制系统出现 故障的时候，节气门阀片能够在弹簧的作用下回到怠速空转时的位置。当节气门开度增大时，凸轮随节气门轴转动，怠速触点打开，全负荷触点也 处于断开状态，传感器怠速输出端输出的信号为高电平“ 1”，全负荷触点输出 端输出的信号也为高电平“ 1”。ECU接收到这两个高电平信号时，便判定发动 机在部分负荷状态运行，这时ECU艮据空气流量传感器信号和曲轴转速信号计算 喷油量，目的是保证发动机的排放性和经济性。当节气门接近全部开启（80%以上负荷）时，凸轮随节气门转动而使全负荷 触点闭合，其输出端输出低电平

12、“ 0”，这时怠速触点IDL保持断开状态，输出 高电平“1”。ECUR收到这两个信号时，判定发动机处于大负荷运行状态，Eau使喷油器增加喷油量，保证发动机发出足够的功率，所以大负荷触点也叫做功率 触点。为了检测发动机的加减速状况，在某些发动机的节气门位置传感器中还增设 了 ACC杯口 ACC2言号输出触点。三、基本检测方法（一）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、

13、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

14、基本调整将再次自动进行。（二）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

15、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。（三）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。（四）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