電子節(jié)氣門結(jié)構(gòu)與檢測(cè)方法

1、電子節(jié)氣門結(jié)構(gòu)與檢測(cè)方法摘 要：本論文介紹電子節(jié)氣門系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及其簡(jiǎn)單檢測(cè) 方法，使大家對(duì)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(dòng)線控駕駛系統(tǒng)，是將巧妙的設(shè)計(jì)應(yīng)用于 汽車工程的典型例子。自1988年寶馬轎車開(kāi)始應(yīng)用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)以來(lái)， 到現(xiàn)在電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，其價(jià)格已經(jīng)降了下來(lái)，性價(jià)比 也在不斷地得到提高，在汽車上應(yīng)用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)已經(jīng)成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 一、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)我們一般都是通過(guò)控制進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 在傳統(tǒng) 的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案中，節(jié)氣門的位置主要是通過(guò)一個(gè)機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)來(lái)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(lái)的鮑頓拉索機(jī)構(gòu)從駕駛員通過(guò)踩下加速踏板發(fā)出操作指令到執(zhí)行機(jī)構(gòu) 做出響應(yīng)就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)時(shí)間滯后，這樣就會(huì)導(dǎo)致駕駛員所期望的最好燃油經(jīng)濟(jì)性 能和排放性能與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際實(shí)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(shí)間上滯后現(xiàn)象的發(fā)生。 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)試儀表測(cè)得的數(shù)據(jù)可以知道， 替代機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)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(yīng)時(shí)間，通過(guò)在駕駛員的操作和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)之間設(shè)置一些軟件程序，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開(kāi)度更精確的控制，而節(jié)氣門開(kāi)度控制精度的提高將改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì) 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(diǎn)，這其中的1個(gè)優(yōu)點(diǎn)便是它能改善發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能。例如，在汽車減速的時(shí)候，駕駛員的腳脫離油門踏板而去踩制動(dòng)踏板的時(shí) 候，同時(shí)也就關(guān)掉了節(jié)氣門閥片，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)則會(huì)造成很高的進(jìn)氣歧管 真空度，這種高的真空度將會(huì)導(dǎo)致供油方面的故障。通過(guò)加速踏板總成和步進(jìn)馬 達(dá)之間設(shè)置1個(gè)控制軟件，通用汽車公司期望實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的碳?xì)浠衔?（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(huì)使更多的汽車成為低排放的汽車（LES o美國(guó)汽車工

4、程師協(xié)會(huì)（SAE發(fā)表的一篇論文里，Delphi公司報(bào)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(diǎn)。 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(dú)特的操縱行為特征。 例如，駕駛員可選擇的踏板響應(yīng)， 以滿足汽車的動(dòng)力性能需求或冬季特殊的操縱控制需求等。當(dāng)汽車行駛在海拔較 高的山路上時(shí)，可通過(guò)對(duì)踏板響應(yīng)的調(diào)節(jié)來(lái)補(bǔ)償海拔高度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的影響； 車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器可以防止踏板處于不恰當(dāng)?shù)奈恢茫囎赓U公司就對(duì)車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很感興趣。止匕外，Delphi公司設(shè)計(jì)的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)還具有2個(gè)與汽車操縱性能有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)：一是消除了手動(dòng)變速器換擋時(shí)的碰撞 沖擊現(xiàn)象；二是發(fā)動(dòng)機(jī)的

5、正時(shí)延遲特性，這個(gè)特性能夠改善三元催化轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)哪個(gè)價(jià)格更低廉呢？這個(gè)問(wèn)題的答案似乎并不明確，不過(guò)若把汽車當(dāng)作1個(gè)整體來(lái)看的話，就會(huì)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(jī)構(gòu)要便宜些。De I phi 公司和其他的原廠設(shè)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(zhuǎn)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(jī)構(gòu)步進(jìn)馬達(dá)對(duì)節(jié)氣門的開(kāi)度實(shí)施了控制，在 動(dòng)力控制模塊（PCM的控制下，步進(jìn)馬達(dá)能夠?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)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(dá)和巡航

6、控制伺服系統(tǒng)。同時(shí)， 利用汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS的車輪轉(zhuǎn)速傳感器得到的數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)測(cè)汽車的牽 引力問(wèn)題，這樣做的目的是，當(dāng)汽車牽引力方面出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，無(wú)論駕駛員此時(shí)的 意圖怎樣，動(dòng)力控制模塊都會(huì)減小節(jié)氣門的開(kāi)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(kāi)關(guān)和軟件就能實(shí)現(xiàn)汽車 的各項(xiàng)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(fèi)用足夠彌補(bǔ)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(gè)原因是電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)自身價(jià)格的下降。最早的電子節(jié)氣門控制裝置，當(dāng)時(shí)稱作節(jié)氣門開(kāi)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(guò)1個(gè)單獨(dú)的節(jié)氣門開(kāi)度控制執(zhí)行器控制模塊實(shí)現(xiàn)的， 然后，節(jié)氣門開(kāi)度控制執(zhí)行器控制模塊 再把這些信息反饋給動(dòng)力控制模塊。而最新的動(dòng)力控制模塊允許傳感器的信息直 接輸入，經(jīng)過(guò)處理之后再把正確的指令信息傳遞給節(jié)氣門閥片轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)節(jié)氣門位置控制器，所以需要的零部件總數(shù)會(huì)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(jī)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(xué)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(gè)事實(shí)要比它聽(tīng)起來(lái)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(gè)普通的微處理芯片，不過(guò)那些用來(lái)支持微處理芯片的零件的 價(jià)格卻非常昂貴。采用單獨(dú)的節(jié)氣門開(kāi)度控制執(zhí)行器控制模塊需要 l個(gè)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(shí)還需要一些其 他的零部件，例如，電路板、時(shí)鐘振蕩器、射頻干擾抑制器等。同時(shí)，將價(jià)格不 到l美元的微處理器與其它元器件封裝形成l個(gè)系統(tǒng)，其成本加起來(lái)比10倍的 微處理器價(jià)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(gè)電子控制模塊中，這是一個(gè)重大的技術(shù)進(jìn)步。二、電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)后，一般都是通過(guò)加速踏板總成（

9、 TPA來(lái)實(shí)現(xiàn)駕 駛員的意圖的，并通過(guò)傳感器將駕駛員的意圖傳遞給控制電腦。 加速踏板總成設(shè) 置了 3個(gè)相同的位置傳感器，當(dāng)其中的某個(gè)傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，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(shè)置了 1個(gè)怠速開(kāi)關(guān) 以及1個(gè)節(jié)氣門全開(kāi)開(kāi)關(guān)。這2個(gè)開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)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(gè)目的就是讓駕駛員仍然能夠體驗(yàn)到被替換掉的機(jī)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(gè)馬達(dá)調(diào)節(jié)控制，該馬達(dá)能夠讓節(jié) 氣門閥片在180。的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以得到期望的節(jié)氣門開(kāi)度。在典型的電子節(jié) 氣門控制系統(tǒng)中，馬達(dá)根據(jù)控制電腦的指令調(diào)節(jié)節(jié)

10、氣門閥片的偏轉(zhuǎn)角度，對(duì)于節(jié) 氣門閥片的大部分轉(zhuǎn)動(dòng)位置，其定位精度一般都在0.5的范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速空轉(zhuǎn)時(shí)，閥片的轉(zhuǎn)角精確度甚至能控制在0.1 的范圍內(nèi)。此外，這種調(diào)節(jié)馬達(dá)自身配備有多個(gè)位置傳感器，能夠?qū)⒐?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(dāng)控制電腦把指令傳給調(diào)節(jié)馬達(dá)后， 馬達(dá)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(zhuǎn)動(dòng)定位馬達(dá)內(nèi)部有2節(jié)氣門閥片調(diào)節(jié)馬達(dá)本身是遵循電磁場(chǎng)相互作用原理工作的 個(gè)方向相反的磁場(chǎng)，并采用脈寬調(diào)制技術(shù)控制其中1個(gè)磁場(chǎng)相對(duì)于另1個(gè)磁場(chǎng)的 大小。通過(guò)增大脈沖持續(xù)時(shí)間的百分比來(lái)增加調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，也就是說(shuō)， 脈沖持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)，調(diào)節(jié)馬達(dá)讓節(jié)氣門閥片

11、轉(zhuǎn)動(dòng)的角度就越大。 作為一種安全 保險(xiǎn)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(shí)候，節(jié)氣門閥片能夠在彈簧的作用下回到怠速空轉(zhuǎn)時(shí)的位置。當(dāng)節(jié)氣門開(kāi)度增大時(shí)，凸輪隨節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動(dòng)，怠速觸點(diǎn)打開(kāi)，全負(fù)荷觸點(diǎn)也 處于斷開(kāi)狀態(tài)，傳感器怠速輸出端輸出的信號(hào)為高電平“ 1”，全負(fù)荷觸點(diǎn)輸出 端輸出的信號(hào)也為高電平“ 1”。ECU接收到這兩個(gè)高電平信號(hào)時(shí)，便判定發(fā)動(dòng) 機(jī)在部分負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，這時(shí)ECU艮據(jù)空氣流量傳感器信號(hào)和曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)算 噴油量，目的是保證發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性和經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)節(jié)氣門接近全部開(kāi)啟（80%以上負(fù)荷）時(shí)，凸輪隨節(jié)氣門轉(zhuǎn)動(dòng)而使全負(fù)荷 觸點(diǎn)閉合，其輸出端輸出低電平

12、“ 0”，這時(shí)怠速觸點(diǎn)IDL保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，輸出 高電平“1”。ECUR收到這兩個(gè)信號(hào)時(shí)，判定發(fā)動(dòng)機(jī)處于大負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，Eau使噴油器增加噴油量，保證發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出足夠的功率，所以大負(fù)荷觸點(diǎn)也叫做功率 觸點(diǎn)。為了檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的加減速狀況，在某些發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門位置傳感器中還增設(shè) 了 ACC杯口 ACC2言號(hào)輸出觸點(diǎn)。三、基本檢測(cè)方法（一）氣門控制單元與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元調(diào)整：為使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速穩(wěn)定裝置發(fā)揮作用，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元必須知道節(jié)氣門控制器 V60的止點(diǎn)位置。同時(shí)還需要知道節(jié)氣門控制傳感器 G127和節(jié)氣門電位計(jì)G69的特性。通常在更換節(jié)氣門控制單元或發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元時(shí)需要進(jìn)行調(diào)整，具體的 操作過(guò)程如下：1、

13、連接電腦解碼器，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)；2、選擇發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，按確定鍵；3、選擇基本調(diào)整功能，按確定鍵；4、輸入組號(hào)098,按確定鍵。按下確定鍵后基本調(diào)整過(guò)程開(kāi)始，節(jié)氣門控制器運(yùn)行到最大、最小開(kāi)度及 中間開(kāi)度等幾個(gè)位置。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元在存儲(chǔ)器內(nèi)計(jì)下多個(gè)節(jié)氣門角度，隨后節(jié) 氣門短時(shí)間保持在啟動(dòng)位置，然后關(guān)閉。節(jié)氣門控制單元進(jìn)行基本調(diào)整的過(guò)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(guān)閉（如節(jié)氣門體臟污）、油門拉索調(diào)整不當(dāng)、蓄電池電壓 太低、節(jié)氣門控制單元或?qū)Ь€損壞、在自適應(yīng)過(guò)程中啟動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)或踏下油門踏 板，中斷后故障存儲(chǔ)器內(nèi)將存儲(chǔ)“基本調(diào)整沒(méi)有完成、基本調(diào)整出錯(cuò)”的信息， 下次打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)

14、基本調(diào)整將再次自動(dòng)進(jìn)行。（二）怠速開(kāi)關(guān)檢查：具體操作步驟如下：1、連接汽車電腦解碼器，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)；2、選擇發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，按確定鍵；3、選擇讀取測(cè)量數(shù)據(jù)塊功能，按確定鍵；4、輸入組號(hào)098,按確定鍵。顯示區(qū)3中應(yīng)顯示“怠速IDLING”，慢慢打開(kāi)然后再關(guān)閉節(jié)氣門，同時(shí)顯示 區(qū)3應(yīng)從“部分符合”跳 變到“怠速”。如果沒(méi)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(dǎo)線是否對(duì)正極短路或斷路， 如果導(dǎo)線無(wú)故障，則需檢 查節(jié)氣門是否臟污或運(yùn)轉(zhuǎn)是否靈活，然后進(jìn)行節(jié)氣門控制單元匹配（操作過(guò)程如上所述）。如果節(jié)氣門控制單元基本調(diào)整過(guò)程不能啟動(dòng)或不能完成， 可以拆下油 門拉線，然后再次進(jìn)行節(jié)氣門控制單元的基本

15、調(diào)整；如果控制單元基本調(diào)整還不 能完成，則應(yīng)更換節(jié)氣門控制單元。（三）節(jié)氣門電位計(jì)的檢查：節(jié)氣門電位計(jì)的作用是向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中發(fā)送節(jié)氣門位置信號(hào)，檢查節(jié)氣門電位計(jì)的具體操作如下：1、連接電腦解碼器，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)；2、選擇發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，按確定鍵；3、選擇讀取測(cè)量數(shù)據(jù)塊功能，按確定鍵；4、輸入組號(hào)001,按確定鍵。檢查顯示區(qū)3,規(guī)定值應(yīng)為05 ,然后慢慢將油門踏板踩到底，顯示區(qū) 3 的顯示值應(yīng)穩(wěn)步升高，最終在8590之間。如果初始值和規(guī)定值都未達(dá)到要求， 則應(yīng)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(yīng)檢查導(dǎo)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(dòng)機(jī)控制單元發(fā)送節(jié)氣門控制器（V60）的位置信號(hào)。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(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)；2、選擇發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，按確定鍵；3、選擇讀取測(cè)量數(shù)據(jù)塊功能，按確定鍵；4、輸入組號(hào)098,按