電子節(jié)氣門結構與檢測方法

1、電子節(jié)氣門結構與檢測方法摘 要：本論文介紹電子節(jié)氣門系統(tǒng)的優(yōu)勢、 結構特點、工作原理及其簡單檢測 方法，使大家對電子節(jié)氣門系統(tǒng)有一定的了解。前 言：電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)也稱為電動線控駕駛系統(tǒng)，是將巧妙的設計應用于 汽車工程的典型例子。自1988年寶馬轎車開始應用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)以來， 到現(xiàn)在電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的技術已經(jīng)相當成熟，其價格已經(jīng)降了下來，性價比 也在不斷地得到提高，在汽車上應用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)已經(jīng)成為一個發(fā)展趨勢。 一、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的優(yōu)勢我們一般都是通過控制進入發(fā)動機的空氣流量來調節(jié)發(fā)動機的轉速。 在傳統(tǒng) 的發(fā)動機設計方案中，節(jié)氣門的位置主要是通過一個機械連桿機構來控制的，

2、具 中還包括彈簧、皮帶輪以及其它的一些零件。原來的鮑頓拉索機構從駕駛員通過踩下加速踏板發(fā)出操作指令到執(zhí)行機構 做出響應就會出現(xiàn)一個時間滯后，這樣就會導致駕駛員所期望的最好燃油經(jīng)濟性 能和排放性能與發(fā)動機實際實現(xiàn)的往往并不一樣。而采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)則 可避免這種在時間上滯后現(xiàn)象的發(fā)生。 根據(jù)發(fā)動機調試儀表測得的數(shù)據(jù)可以知道， 替代機械連桿機構的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)大大縮短了執(zhí)行元件的響應時間，通過在駕駛員的操作和發(fā)動機的運轉之間設置一些軟件程序，還能夠實現(xiàn)對發(fā)動機節(jié)氣門開度更精確的控制，而節(jié)氣門開度控制精度的提高將改善發(fā)動機的燃油經(jīng)濟 性能及排放性能。汽車整車制造商們積極采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)

3、的主要原因，是為了享用電 子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的一系列優(yōu)點，這其中的1個優(yōu)點便是它能改善發(fā)動機的排放性能。例如，在汽車減速的時候，駕駛員的腳脫離油門踏板而去踩制動踏板的時 候，同時也就關掉了節(jié)氣門閥片，此時發(fā)動機繼續(xù)轉動則會造成很高的進氣歧管 真空度，這種高的真空度將會導致供油方面的故障。通過加速踏板總成和步進馬 達之間設置1個控制軟件，通用汽車公司期望實現(xiàn)發(fā)動機的碳氫化合物 （HO和 氮氧化物的排放量能夠減少 15%左右。采用這種方法之后，通用汽車公司在其 一款車型中取消了往排氣系統(tǒng)注入空氣的空氣泵。汽車整車制造商采用電子節(jié)氣 門控制系統(tǒng)后，將會使更多的汽車成為低排放的汽車（LES o美國汽車工

4、程師協(xié)會（SAE發(fā)表的一篇論文里，Delphi公司報告了他們研 制的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)還具有的其他一些優(yōu)點。 該公司生產(chǎn)的電子節(jié)氣門控制 系統(tǒng)集成了駕駛員的一些獨特的操縱行為特征。 例如，駕駛員可選擇的踏板響應， 以滿足汽車的動力性能需求或冬季特殊的操縱控制需求等。當汽車行駛在海拔較 高的山路上時，可通過對踏板響應的調節(jié)來補償海拔高度對發(fā)動機進氣量的影響； 車速和發(fā)動機轉速調節(jié)器可以防止踏板處于不恰當?shù)奈恢?，汽車租賃公司就對車速和發(fā)動機轉速調節(jié)器很感興趣。止匕外，Delphi公司設計的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)還具有2個與汽車操縱性能有關的優(yōu)點：一是消除了手動變速器換擋時的碰撞 沖擊現(xiàn)象；二是發(fā)動機的

5、正時延遲特性，這個特性能夠改善三元催化轉化器汽車采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)和采用鮑頓拉索機構哪個價格更低廉呢？這個問題的答案似乎并不明確，不過若把汽車當作1個整體來看的話，就會發(fā)現(xiàn)采 用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)要比采用鮑頓拉索機構要便宜些。De I phi 公司和其他的原廠設備制造商（OEMS所做的事情，就是把電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的特性融 合到汽車的巡航速度控制、怠速空轉控制以及牽引和行駛穩(wěn)定性控制等系統(tǒng)中去。 一旦電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的執(zhí)行2機構步進馬達對節(jié)氣門的開度實施了控制，在 動力控制模塊（PCM的控制下，步進馬達能夠為發(fā)動機提供怠速控制和加速控 制等功能，這樣就可以省去怠速控制（IAO）馬達和巡航

6、控制伺服系統(tǒng)。同時， 利用汽車防抱死制動系統(tǒng)（ABS的車輪轉速傳感器得到的數(shù)據(jù)來監(jiān)測汽車的牽 引力問題，這樣做的目的是，當汽車牽引力方面出現(xiàn)問題時，無論駕駛員此時的 意圖怎樣，動力控制模塊都會減小節(jié)氣門的開度。如果采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，則只需很少的一些開關和軟件就能實現(xiàn)汽車 的各項功能。采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)后，便可省去巡航控制裝置和牽引力控制 裝置，這樣節(jié)省下的費用足夠彌補由于使用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)而增加的支出。在汽車上能夠廣泛地采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的另外1個原因是電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)自身價格的下降。最早的電子節(jié)氣門控制裝置，當時稱作節(jié)氣門開度 控制執(zhí)行器（TAC ,其所有傳感器和執(zhí)行元件

7、的信息處理都是通過1個單獨的節(jié)氣門開度控制執(zhí)行器控制模塊實現(xiàn)的， 然后，節(jié)氣門開度控制執(zhí)行器控制模塊 再把這些信息反饋給動力控制模塊。而最新的動力控制模塊允許傳感器的信息直 接輸入，經(jīng)過處理之后再把正確的指令信息傳遞給節(jié)氣門閥片轉動控制執(zhí)行元件。電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的上述功能的作用之一就是能夠改善汽車的可靠性。 由 于只需要l個節(jié)氣門位置控制器，所以需要的零部件總數(shù)會大大減少，零部件數(shù) 量越少則意味著電子連接部件越少， 機械部件之間發(fā)生干涉的幾率也越小。 可靠 性研究表明這是一件非常值得提倡的事情。從電子學的角度看，電路的連接件（或接頭）越少，電路的可靠性就越高。這個事實要比它聽起來重要許多。如

8、今的微處理芯片很便宜，通常 80美分 左右就可以買到l個普通的微處理芯片，不過那些用來支持微處理芯片的零件的 價格卻非常昂貴。采用單獨的節(jié)氣門開度控制執(zhí)行器控制模塊需要 l個額外的封 裝殼體以及放置封裝殼體的空間，需要更多的電纜和連接器，同時還需要一些其 他的零部件，例如，電路板、時鐘振蕩器、射頻干擾抑制器等。同時，將價格不 到l美元的微處理器與其它元器件封裝形成l個系統(tǒng)，其成本加起來比10倍的 微處理器價格還要多。如今的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)把所有微處理器控制器都集成 到1個電子控制模塊中，這是一個重大的技術進步。二、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)結構特點采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)后，一般都是通過加速踏板總成（

9、 TPA來實現(xiàn)駕 駛員的意圖的，并通過傳感器將駕駛員的意圖傳遞給控制電腦。 加速踏板總成設 置了 3個相同的位置傳感器，當其中的某個傳感器出現(xiàn)故障時，加速踏板仍然可 以將駕駛員的意圖傳遞給控制電腦。 另外，加速踏板總成還設置了 1個怠速開關 以及1個節(jié)氣門全開開關。這2個開關分別對應于駕駛員的最小與最大輸人意圖。 采用加速踏板總成的第2個目的就是讓駕駛員仍然能夠體驗到被替換掉的機械 式鋼索和彈簧所產(chǎn)生的“腳感”。在節(jié)氣門總成中，節(jié)氣門閥片的位置由1個馬達調節(jié)控制，該馬達能夠讓節(jié) 氣門閥片在180。的范圍內轉動，以得到期望的節(jié)氣門開度。在典型的電子節(jié) 氣門控制系統(tǒng)中，馬達根據(jù)控制電腦的指令調節(jié)節(jié)

10、氣門閥片的偏轉角度，對于節(jié) 氣門閥片的大部分轉動位置，其定位精度一般都在0.5的范圍內。當發(fā)動機怠速空轉時，閥片的轉角精確度甚至能控制在0.1 的范圍內。此外，這種調節(jié)馬達自身配備有多個位置傳感器，能夠將節(jié)氣門的位置信息反饋給控制電腦， 形成閉環(huán)控制。這樣，當控制電腦把指令傳給調節(jié)馬達后， 馬達就能夠根據(jù)傳感 器反饋的信息正確地讓節(jié)氣門閥片轉動定位馬達內部有2節(jié)氣門閥片調節(jié)馬達本身是遵循電磁場相互作用原理工作的 個方向相反的磁場，并采用脈寬調制技術控制其中1個磁場相對于另1個磁場的 大小。通過增大脈沖持續(xù)時間的百分比來增加調節(jié)馬達的轉動角度，也就是說， 脈沖持續(xù)的時間越長，調節(jié)馬達讓節(jié)氣門閥片

11、轉動的角度就越大。 作為一種安全 保險措施，節(jié)氣門閥片采用彈簧裝置支撐，這樣，一旦電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)出現(xiàn) 故障的時候，節(jié)氣門閥片能夠在彈簧的作用下回到怠速空轉時的位置。當節(jié)氣門開度增大時，凸輪隨節(jié)氣門軸轉動，怠速觸點打開，全負荷觸點也 處于斷開狀態(tài)，傳感器怠速輸出端輸出的信號為高電平“ 1”，全負荷觸點輸出 端輸出的信號也為高電平“ 1”。ECU接收到這兩個高電平信號時，便判定發(fā)動 機在部分負荷狀態(tài)運行，這時ECU艮據(jù)空氣流量傳感器信號和曲軸轉速信號計算 噴油量，目的是保證發(fā)動機的排放性和經(jīng)濟性。當節(jié)氣門接近全部開啟（80%以上負荷）時，凸輪隨節(jié)氣門轉動而使全負荷 觸點閉合，其輸出端輸出低電平

12、“ 0”，這時怠速觸點IDL保持斷開狀態(tài)，輸出 高電平“1”。ECUR收到這兩個信號時，判定發(fā)動機處于大負荷運行狀態(tài)，Eau使噴油器增加噴油量，保證發(fā)動機發(fā)出足夠的功率，所以大負荷觸點也叫做功率 觸點。為了檢測發(fā)動機的加減速狀況，在某些發(fā)動機的節(jié)氣門位置傳感器中還增設 了 ACC杯口 ACC2言號輸出觸點。三、基本檢測方法（一）氣門控制單元與發(fā)動機控制單元調整：為使發(fā)動機怠速穩(wěn)定裝置發(fā)揮作用，發(fā)動機控制單元必須知道節(jié)氣門控制器 V60的止點位置。同時還需要知道節(jié)氣門控制傳感器 G127和節(jié)氣門電位計G69的特性。通常在更換節(jié)氣門控制單元或發(fā)動機控制單元時需要進行調整，具體的 操作過程如下：1、

13、連接電腦解碼器，打開點火開關；2、選擇發(fā)動機系統(tǒng)，按確定鍵；3、選擇基本調整功能，按確定鍵；4、輸入組號098,按確定鍵。按下確定鍵后基本調整過程開始，節(jié)氣門控制器運行到最大、最小開度及 中間開度等幾個位置。發(fā)動機控制單元在存儲器內計下多個節(jié)氣門角度，隨后節(jié) 氣門短時間保持在啟動位置，然后關閉。節(jié)氣門控制單元進行基本調整的過程有可能中斷， 出現(xiàn)這種情況的主要原因 有：節(jié)氣門不能完全關閉（如節(jié)氣門體臟污）、油門拉索調整不當、蓄電池電壓 太低、節(jié)氣門控制單元或導線損壞、在自適應過程中啟動了發(fā)動機或踏下油門踏 板，中斷后故障存儲器內將存儲“基本調整沒有完成、基本調整出錯”的信息， 下次打開點火開關時

14、基本調整將再次自動進行。（二）怠速開關檢查：具體操作步驟如下：1、連接汽車電腦解碼器，打開點火開關；2、選擇發(fā)動機系統(tǒng)，按確定鍵；3、選擇讀取測量數(shù)據(jù)塊功能，按確定鍵；4、輸入組號098,按確定鍵。顯示區(qū)3中應顯示“怠速IDLING”，慢慢打開然后再關閉節(jié)氣門，同時顯示 區(qū)3應從“部分符合”跳 變到“怠速”。如果沒有出現(xiàn)上述情況，則需拔下節(jié)氣門控制單元插頭，檢查導線是否對正極短路或斷路， 如果導線無故障，則需檢 查節(jié)氣門是否臟污或運轉是否靈活，然后進行節(jié)氣門控制單元匹配（操作過程如上所述）。如果節(jié)氣門控制單元基本調整過程不能啟動或不能完成， 可以拆下油 門拉線，然后再次進行節(jié)氣門控制單元的基本

15、調整；如果控制單元基本調整還不 能完成，則應更換節(jié)氣門控制單元。（三）節(jié)氣門電位計的檢查：節(jié)氣門電位計的作用是向發(fā)動機控制單元中發(fā)送節(jié)氣門位置信號，檢查節(jié)氣門電位計的具體操作如下：1、連接電腦解碼器，打開點火開關；2、選擇發(fā)動機系統(tǒng)，按確定鍵；3、選擇讀取測量數(shù)據(jù)塊功能，按確定鍵；4、輸入組號001,按確定鍵。檢查顯示區(qū)3,規(guī)定值應為05 ,然后慢慢將油門踏板踩到底，顯示區(qū) 3 的顯示值應穩(wěn)步升高，最終在8590之間。如果初始值和規(guī)定值都未達到要求， 則應檢查節(jié)氣門控制單元電壓；如果顯示值不變或變化不規(guī)律應檢查導線連接。（四）節(jié)氣門控制傳感器的檢查：節(jié)氣門控制傳感器的作用是向發(fā)動機控制單元發(fā)送節(jié)氣門控制器（V60）的位置信號。檢查節(jié)氣門控制傳感器的具體操作如下：1、連接電腦解碼器，打開點火開關；2、選擇發(fā)動機系統(tǒng)，按確定鍵；3、選擇讀取測量數(shù)據(jù)塊功能，按確定鍵；4、輸入組號098,按