第六章電子節(jié)氣門技術(shù)

1、1第六章電子節(jié)氣門第六章電子節(jié)氣門2 第一節(jié)電子節(jié)氣門技術(shù)第一節(jié)電子節(jié)氣門技術(shù) 所謂電子節(jié)氣門所謂電子節(jié)氣門(Electronic Throttle Control(Electronic Throttle Control，ETC)ETC)，是一種柔性控制系統(tǒng)，通過節(jié)氣門體上的，是一種柔性控制系統(tǒng)，通過節(jié)氣門體上的電動機(jī)驅(qū)動節(jié)氣門，取消了傳統(tǒng)節(jié)氣門與加速踏電動機(jī)驅(qū)動節(jié)氣門，取消了傳統(tǒng)節(jié)氣門與加速踏板之間的直接機(jī)械連接，在電控單元的控制下，板之間的直接機(jī)械連接，在電控單元的控制下，可實(shí)現(xiàn)節(jié)氣門開度的快速精確控制?？蓪?shí)現(xiàn)節(jié)氣門開度的快速精確控制。 相對于傳統(tǒng)的機(jī)械式節(jié)氣門，電子節(jié)氣門系統(tǒng)能相對于傳統(tǒng)

2、的機(jī)械式節(jié)氣門，電子節(jié)氣門系統(tǒng)能根據(jù)駕駛?cè)说男枨笤竿约罢嚫鞣N行駛狀況確根據(jù)駕駛?cè)说男枨笤竿约罢嚫鞣N行駛狀況確定節(jié)氣門的最佳開度，保證車輛最佳的動力性和定節(jié)氣門的最佳開度，保證車輛最佳的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，并能夠?yàn)榉辣乐苿酉到y(tǒng)燃油經(jīng)濟(jì)性，并能夠?yàn)榉辣乐苿酉到y(tǒng)(ABS)(ABS)、滑、滑移率控制移率控制(ASR)(ASR)、牽引力控制、牽引力控制(TRC)(TRC)、巡航控制、巡航控制(CCS)(CCS)等控制功能的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，從而提高安全等控制功能的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，從而提高安全性和乘坐舒適性。性和乘坐舒適性。 一、優(yōu)點(diǎn)一、優(yōu)點(diǎn) 精確控制節(jié)氣門開度。首先由精確控制節(jié)氣門開度。首先由EC

3、U 對各種工對各種工況信息和傳感器信號做出判斷并處理，接著計(jì)況信息和傳感器信號做出判斷并處理，接著計(jì)算出最佳的節(jié)氣門開度，再由驅(qū)動電機(jī)控制節(jié)算出最佳的節(jié)氣門開度，再由驅(qū)動電機(jī)控制節(jié)氣門達(dá)到相應(yīng)的油門開啟角度。氣門達(dá)到相應(yīng)的油門開啟角度。 可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)全范圍的最佳扭矩的輸出?？梢詫?shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)全范圍的最佳扭矩的輸出。 改善了發(fā)動機(jī)的排放性能。改善了發(fā)動機(jī)的排放性能。 ETC 系統(tǒng)在各種情況下對空燃比進(jìn)行精確控制系統(tǒng)在各種情況下對空燃比進(jìn)行精確控制，使燃燒更加充分，同時也降低了廢氣的產(chǎn)生，使燃燒更加充分，同時也降低了廢氣的產(chǎn)生；在怠速狀態(tài)下，節(jié)氣門保持在一個極小開啟；在怠速狀態(tài)下，節(jié)氣門保持在一個極

4、小開啟角度來穩(wěn)定燃燒，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，排放也角度來穩(wěn)定燃燒，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，排放也得到進(jìn)一步控制。得到進(jìn)一步控制。3 具有更高的車輛行駛可靠性。具有更高的車輛行駛可靠性。 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)采用傳感器冗余設(shè)計(jì)，從電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)采用傳感器冗余設(shè)計(jì)，從控制角度講，使用一個傳感器就可使系統(tǒng)正?？刂平嵌戎v，使用一個傳感器就可使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但冗余設(shè)計(jì)可使兩個傳感器相互檢測，運(yùn)轉(zhuǎn)，但冗余設(shè)計(jì)可使兩個傳感器相互檢測，當(dāng)一個傳感器發(fā)生故障時能及時被識別，電子當(dāng)一個傳感器發(fā)生故障時能及時被識別，電子氣節(jié)門氣節(jié)門 在很大程度上增加了系統(tǒng)的可靠性，保在很大程度上增加了系統(tǒng)的可靠性，保證行車的安全性。證行車

5、的安全性。4 可選擇不同的工作模式。可選擇不同的工作模式。 駕駛員可以根據(jù)不同的行車需要通過模式開關(guān)選擇不同駕駛員可以根據(jù)不同的行車需要通過模式開關(guān)選擇不同的工作模式，通常有正常模式、動力模式和雪地模式三的工作模式，通常有正常模式、動力模式和雪地模式三種，區(qū)別在于節(jié)氣門對加速踏板的響應(yīng)速度不同。種，區(qū)別在于節(jié)氣門對加速踏板的響應(yīng)速度不同。 可獲得海拔高度補(bǔ)償?？色@得海拔高度補(bǔ)償。 在海拔較高的地區(qū)，大氣壓下降，空氣稀薄，氧氣含量在海拔較高的地區(qū)，大氣壓下降，空氣稀薄，氧氣含量下降，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)輸出動力下降。此時，電子節(jié)氣門控下降，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)輸出動力下降。此時，電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)可按照大氣壓強(qiáng)和海

6、拔高度的函數(shù)關(guān)系對節(jié)氣門制系統(tǒng)可按照大氣壓強(qiáng)和海拔高度的函數(shù)關(guān)系對節(jié)氣門開度進(jìn)行補(bǔ)償，保證發(fā)動機(jī)輸出動力和油門踏板位置的開度進(jìn)行補(bǔ)償，保證發(fā)動機(jī)輸出動力和油門踏板位置的關(guān)系保持穩(wěn)定。關(guān)系保持穩(wěn)定。5 二、缺點(diǎn)二、缺點(diǎn) 汽車在起步時會產(chǎn)生油門遲滯。汽車在起步時會產(chǎn)生油門遲滯。 汽車起步時需要提供濃混合氣，而汽車起步時需要提供濃混合氣，而ECU 會根據(jù)當(dāng)前的會根據(jù)當(dāng)前的車速、節(jié)氣門開度等進(jìn)行分析，從燃油經(jīng)濟(jì)性和排放車速、節(jié)氣門開度等進(jìn)行分析，從燃油經(jīng)濟(jì)性和排放合理的角度考慮，會限制節(jié)氣門的打開幅度，同時限合理的角度考慮，會限制節(jié)氣門的打開幅度，同時限制噴油系統(tǒng)進(jìn)行濃混合氣供油，這就限制了汽車起步制

7、噴油系統(tǒng)進(jìn)行濃混合氣供油，這就限制了汽車起步時要求較濃混合氣。時要求較濃混合氣。 當(dāng)前，大部分廠家通過電子油門加速器來緩解油門遲當(dāng)前，大部分廠家通過電子油門加速器來緩解油門遲滯，但這種裝置并不能提高發(fā)動機(jī)性能，改變動力輸滯，但這種裝置并不能提高發(fā)動機(jī)性能，改變動力輸出及扭矩等，僅是一個信號的放大器，并且油耗也會出及扭矩等，僅是一個信號的放大器，并且油耗也會隨著加速器的加速而增加。隨著加速器的加速而增加。6 非線性影響非線性影響 ETC 控制系統(tǒng)存在各種非線性影響，除了彈簧非線性控制系統(tǒng)存在各種非線性影響，除了彈簧非線性、粘滑摩擦及齒隙非線性等影響外，同時受到進(jìn)氣流、粘滑摩擦及齒隙非線性等影響外

8、，同時受到進(jìn)氣流產(chǎn)生的非線性阻尼力以及進(jìn)氣氣流的不穩(wěn)定擾流阻矩產(chǎn)生的非線性阻尼力以及進(jìn)氣氣流的不穩(wěn)定擾流阻矩的影響，導(dǎo)致常規(guī)的影響，導(dǎo)致常規(guī)PID【 比例比例(proportion)、積分、積分(integration)、微分、微分(differentiation)控制器控制器】 控制不控制不能精確地設(shè)定反饋的增益，影響控制的精確性。能精確地設(shè)定反饋的增益，影響控制的精確性。 成本高。成本高。 ETC 系統(tǒng)采用了智能型傳感器、快速響應(yīng)的執(zhí)行器、系統(tǒng)采用了智能型傳感器、快速響應(yīng)的執(zhí)行器、高性能控制單元及冗余設(shè)計(jì)，使成本大幅度上升。高性能控制單元及冗余設(shè)計(jì)，使成本大幅度上升。78 三、電子節(jié)氣門的

9、分類三、電子節(jié)氣門的分類 1.1.電液式節(jié)氣門電液式節(jié)氣門 電液式節(jié)氣門大多數(shù)應(yīng)用在有液壓系統(tǒng)的工程機(jī)械中。電液式節(jié)氣門大多數(shù)應(yīng)用在有液壓系統(tǒng)的工程機(jī)械中。它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、驅(qū)動力大、功耗低等特點(diǎn)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、驅(qū)動力大、功耗低等特點(diǎn)，其電液控制的轉(zhuǎn)換主要通過高速開關(guān)數(shù)字閥實(shí)現(xiàn)，其電液控制的轉(zhuǎn)換主要通過高速開關(guān)數(shù)字閥實(shí)現(xiàn)，控控制制精度高，對液壓油沒有太高的要求。但是由于液壓精度高，對液壓油沒有太高的要求。但是由于液壓系統(tǒng)存在供油壓力波動，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的摩擦力系統(tǒng)存在供油壓力波動，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的摩擦力以及閥所具有的啟閉特性等方面的影響，其位置以及閥所具有的啟閉特性等方面的

10、影響，其位置響應(yīng)響應(yīng)不精確，速度響應(yīng)慢。因此，電液式節(jié)氣門很少應(yīng)用不精確，速度響應(yīng)慢。因此，電液式節(jié)氣門很少應(yīng)用在汽車上。在汽車上。 2.2.線性電磁鐵式節(jié)氣門線性電磁鐵式節(jié)氣門 用比例電磁鐵作為控制器。它用電磁力作為驅(qū)動力，用比例電磁鐵作為控制器。它用電磁力作為驅(qū)動力，其中控制信號為電流信號，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、其中控制信號為電流信號，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、控制方便、響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)精度高等優(yōu)點(diǎn)，但它的控制方便、響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)精度高等優(yōu)點(diǎn)，但它的最大作用力受到線圈匝數(shù)和最大工作電流的限制，且最大作用力受到線圈匝數(shù)和最大工作電流的限制，且在一定的工作負(fù)荷下所需的電功耗相對較大。因此，在一定

11、的工作負(fù)荷下所需的電功耗相對較大。因此，線性電磁式節(jié)氣門很少在汽車上應(yīng)用。線性電磁式節(jié)氣門很少在汽車上應(yīng)用。910 3.3.步進(jìn)電動機(jī)式節(jié)氣門步進(jìn)電動機(jī)式節(jié)氣門 通過步進(jìn)電動機(jī)直接驅(qū)動節(jié)氣門軸實(shí)現(xiàn)節(jié)氣門的開度通過步進(jìn)電動機(jī)直接驅(qū)動節(jié)氣門軸實(shí)現(xiàn)節(jié)氣門的開度控制。驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)通常采用橋式電路結(jié)構(gòu)，控制控制。驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)通常采用橋式電路結(jié)構(gòu)，控制單元通過發(fā)出的脈沖個數(shù)、頻率和方向控制電平對步單元通過發(fā)出的脈沖個數(shù)、頻率和方向控制電平對步進(jìn)電動機(jī)進(jìn)行控制。步進(jìn)電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠進(jìn)電動機(jī)進(jìn)行控制。步進(jìn)電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和成本低的優(yōu)點(diǎn)，但它的控制精度不高。因此，性高和成本低的優(yōu)點(diǎn)，但它

12、的控制精度不高。因此，步進(jìn)電動機(jī)式節(jié)氣門也較少在汽車上應(yīng)用。步進(jìn)電動機(jī)式節(jié)氣門也較少在汽車上應(yīng)用。 4.4.直流伺服電動機(jī)式節(jié)氣門直流伺服電動機(jī)式節(jié)氣門 采用采用PWMPWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)，其特點(diǎn)是頻率高，效（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)，其特點(diǎn)是頻率高，效率高，功率密度高，可靠性高?？刂茊卧ㄟ^調(diào)節(jié)率高，功率密度高，可靠性高?？刂茊卧ㄟ^調(diào)節(jié)PWMPWM信號的占空比來控制直流電動機(jī)轉(zhuǎn)角的大小。電動機(jī)信號的占空比來控制直流電動機(jī)轉(zhuǎn)角的大小。電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩和PWMPWM信號的占空比成正比。由于這些優(yōu)點(diǎn)，信號的占空比成正比。由于這些優(yōu)點(diǎn)，直流伺服電動機(jī)廣泛應(yīng)用于電子節(jié)氣門的控制。直流伺服電動

13、機(jī)廣泛應(yīng)用于電子節(jié)氣門的控制。1112 第二節(jié)電子節(jié)氣第二節(jié)電子節(jié)氣門技術(shù)的發(fā)展門技術(shù)的發(fā)展 該系統(tǒng)主要由加速該系統(tǒng)主要由加速踏板、加速踏板位踏板、加速踏板位置傳感器、節(jié)氣門置傳感器、節(jié)氣門控制單元、數(shù)據(jù)總控制單元、數(shù)據(jù)總線、執(zhí)行器、節(jié)氣線、執(zhí)行器、節(jié)氣門位置傳感器和節(jié)門位置傳感器和節(jié)氣門機(jī)構(gòu)等部分組氣門機(jī)構(gòu)等部分組成。成。13 工作時，駕駛?cè)瞬倏v加速踏板，加速踏板位置傳感器產(chǎn)生相工作時，駕駛?cè)瞬倏v加速踏板，加速踏板位置傳感器產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號輸入節(jié)氣門控制單元，控制單元首先對輸入的應(yīng)的電壓信號輸入節(jié)氣門控制單元，控制單元首先對輸入的信號進(jìn)行濾波，以消除電磁干擾，然后根據(jù)當(dāng)前的工作模式、信號進(jìn)

14、行濾波，以消除電磁干擾，然后根據(jù)當(dāng)前的工作模式、踏板移動量和變化率解析駕駛?cè)艘鈭D，計(jì)算出對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩踏板移動量和變化率解析駕駛?cè)艘鈭D，計(jì)算出對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的基本需求，得到相應(yīng)的節(jié)氣門轉(zhuǎn)角的基本期望值。經(jīng)過的基本需求，得到相應(yīng)的節(jié)氣門轉(zhuǎn)角的基本期望值。經(jīng)過CANCAN總線和其他控制單元進(jìn)行通信，獲取其他工況信息以及各種總線和其他控制單元進(jìn)行通信，獲取其他工況信息以及各種傳感器信號如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、擋位、節(jié)氣門位置、空調(diào)系統(tǒng)能傳感器信號如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、擋位、節(jié)氣門位置、空調(diào)系統(tǒng)能耗等，由此計(jì)算出整車所需求的全部轉(zhuǎn)矩，通過對節(jié)氣門轉(zhuǎn)耗等，由此計(jì)算出整車所需求的全部轉(zhuǎn)矩，通過對節(jié)氣門轉(zhuǎn)角期望值進(jìn)行修正，得到節(jié)

15、氣門的最佳開度，并把相應(yīng)的電角期望值進(jìn)行修正，得到節(jié)氣門的最佳開度，并把相應(yīng)的電壓信號發(fā)送到驅(qū)動電路模塊，驅(qū)動控制電動機(jī)使節(jié)氣門達(dá)到壓信號發(fā)送到驅(qū)動電路模塊，驅(qū)動控制電動機(jī)使節(jié)氣門達(dá)到最佳的開度位置，節(jié)氣門位置傳感器則把節(jié)氣門的開度信號最佳的開度位置，節(jié)氣門位置傳感器則把節(jié)氣門的開度信號反饋給節(jié)氣門控制單元，形成閉環(huán)的位置控制。反饋給節(jié)氣門控制單元，形成閉環(huán)的位置控制。14 目前，電子節(jié)氣門技術(shù)的發(fā)展趨勢為：目前，電子節(jié)氣門技術(shù)的發(fā)展趨勢為： 在控制策略上由線性控制發(fā)展為非線性控制，在控制策略上由線性控制發(fā)展為非線性控制，由輔助電子節(jié)氣門發(fā)展為獨(dú)立的電子節(jié)氣門系由輔助電子節(jié)氣門發(fā)展為獨(dú)立的電子

16、節(jié)氣門系統(tǒng)，從單一的控制功能發(fā)展到集成多種控制功統(tǒng)，從單一的控制功能發(fā)展到集成多種控制功能。能。15 1.可選工作模式可選工作模式 正常模式：大多數(shù)駕駛條件下。正常模式：大多數(shù)駕駛條件下。 動力模式：需要強(qiáng)大功率時。動力模式：需要強(qiáng)大功率時。 雪地模式：維持最大操控性，減少輪胎打雪地模式：維持最大操控性，減少輪胎打滑?；?。16 2.2.集成多種控制功能集成多種控制功能 對電子節(jié)氣門系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)非線性伺服控制，主要的控制功能對電子節(jié)氣門系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)非線性伺服控制，主要的控制功能有：有： 牽引力控制（牽引力控制（TRCTRC）：又稱驅(qū)動防滑系統(tǒng)（）：又稱驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ ASR ASR ）。它的作用是）。它

17、的作用是當(dāng)汽車加速時將滑移率控制在一定的范圍內(nèi)，從而防止驅(qū)動輪快當(dāng)汽車加速時將滑移率控制在一定的范圍內(nèi)，從而防止驅(qū)動輪快速滑動。它的功能一是提高牽引力；二是保持汽車的行駛穩(wěn)定速滑動。它的功能一是提高牽引力；二是保持汽車的行駛穩(wěn)定(VSC) (VSC) 。它通過減少節(jié)氣門開度來降低發(fā)動機(jī)功率從而達(dá)到控制。它通過減少節(jié)氣門開度來降低發(fā)動機(jī)功率從而達(dá)到控制目的?？刂茊卧杉铀偬ぐ宓奈恢?、車輪速度和方向盤轉(zhuǎn)向角目的?？刂茊卧杉铀偬ぐ宓奈恢?、車輪速度和方向盤轉(zhuǎn)向角度等信號，通過計(jì)算求得滑移率，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制電壓信號，度等信號，通過計(jì)算求得滑移率，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制電壓信號，通過數(shù)據(jù)總線把信號傳送至

18、控制單元，依據(jù)此信號，控制單元將通過數(shù)據(jù)總線把信號傳送至控制單元，依據(jù)此信號，控制單元將減少節(jié)氣門開度來調(diào)整混合氣流量，以降低發(fā)動機(jī)功率。此時控減少節(jié)氣門開度來調(diào)整混合氣流量，以降低發(fā)動機(jī)功率。此時控制單元對節(jié)氣門發(fā)出的控制信號將不受駕駛員駕駛意圖的影響，制單元對節(jié)氣門發(fā)出的控制信號將不受駕駛員駕駛意圖的影響，這樣就可以避免駕車者的誤操作。（節(jié)氣門回位控制及車輛穩(wěn)定這樣就可以避免駕車者的誤操作。（節(jié)氣門回位控制及車輛穩(wěn)定性控制）性控制） 怠速控制怠速控制(ISC)(ISC)：由節(jié)氣門控制電動機(jī)控制節(jié)氣門開度來完成。：由節(jié)氣門控制電動機(jī)控制節(jié)氣門開度來完成。 減少換擋沖擊控制：根據(jù)當(dāng)前車速、節(jié)氣

19、門開度以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速減少換擋沖擊控制：根據(jù)當(dāng)前車速、節(jié)氣門開度以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等信號，控制單元選擇合適的傳動比，實(shí)現(xiàn)自動換檔。等信號，控制單元選擇合適的傳動比，實(shí)現(xiàn)自動換檔。 巡航控制：由節(jié)氣門控制電動機(jī)控制節(jié)氣門來實(shí)現(xiàn)車速控制。巡航控制：由節(jié)氣門控制電動機(jī)控制節(jié)氣門來實(shí)現(xiàn)車速控制。17 3.3.監(jiān)視系統(tǒng)及失效保護(hù)監(jiān)視系統(tǒng)及失效保護(hù) 為了行車安全，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，電子節(jié)氣門系統(tǒng)需要有為了行車安全，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，電子節(jié)氣門系統(tǒng)需要有強(qiáng)大的故障檢測功能。電子節(jié)氣門系統(tǒng)可持續(xù)地監(jiān)視各種強(qiáng)大的故障檢測功能。電子節(jié)氣門系統(tǒng)可持續(xù)地監(jiān)視各種信號及工作狀況，并及時做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。信號及工作狀況，并及時做出適

20、當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。 如第二代如第二代DelphiDelphi電子節(jié)氣門系統(tǒng)中，其安全特色之一是使電子節(jié)氣門系統(tǒng)中，其安全特色之一是使用兩個加速踏板位置傳感器和兩個節(jié)氣門位置傳感器，兩用兩個加速踏板位置傳感器和兩個節(jié)氣門位置傳感器，兩者可相互監(jiān)測，即使其中有一個傳感器出錯，系統(tǒng)也能正者可相互監(jiān)測，即使其中有一個傳感器出錯，系統(tǒng)也能正常工作。系統(tǒng)診斷檢測包括檢查常工作。系統(tǒng)診斷檢測包括檢查CPUCPU在內(nèi)的所有部件，若在內(nèi)的所有部件，若有故障，則進(jìn)行備份并進(jìn)入安全運(yùn)行模式有故障，則進(jìn)行備份并進(jìn)入安全運(yùn)行模式( (如性能限制模如性能限制模式、強(qiáng)制怠速模式以及發(fā)動機(jī)關(guān)閉模式等式、強(qiáng)制怠速模式以及發(fā)動機(jī)關(guān)閉模式

21、等) )。18 第三節(jié)電子節(jié)氣門技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用第三節(jié)電子節(jié)氣門技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用 1.1.豐田的豐田的ETCS-iETCS-i 主要由加速踏板位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、節(jié)氣門主要由加速踏板位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、節(jié)氣門驅(qū)動電動機(jī)、其他傳感器、執(zhí)行器和節(jié)氣門控制單元組成。驅(qū)動電動機(jī)、其他傳感器、執(zhí)行器和節(jié)氣門控制單元組成。19 駕駛?cè)瞬认录铀偬ぐ鍟r，傳感器的滑動觸頭隨踏板軸轉(zhuǎn)動，駕駛?cè)瞬认录铀偬ぐ鍟r，傳感器的滑動觸頭隨踏板軸轉(zhuǎn)動，其輸出電壓與節(jié)氣門的開度成正比，在加速踏板踩下的全其輸出電壓與節(jié)氣門的開度成正比，在加速踏板踩下的全程范圍內(nèi)，可向節(jié)氣門控制單元輸出程范圍內(nèi)，可向節(jié)氣門控制單元輸

22、出0-5V0-5V的電壓。的電壓。 為了確?？煽啃?，采用雙系統(tǒng)輸出，即安裝了兩個具有不為了確?？煽啃?，采用雙系統(tǒng)輸出，即安裝了兩個具有不同輸出特性的線性傳感器，其中同輸出特性的線性傳感器，其中VPA1VPA1信號指示加速踏板的信號指示加速踏板的實(shí)際開度，用于發(fā)動機(jī)的控制，實(shí)際開度，用于發(fā)動機(jī)的控制，VPA2VPA2信號則用于信號則用于VPA1VPA1傳感傳感器的故障檢測。器的故障檢測。20 ETCS-iETCS-i智能電子節(jié)氣門的控制功能如下：智能電子節(jié)氣門的控制功能如下： (1)(1)正常模式非線性控制正常模式非線性控制 通過控制節(jié)氣門，調(diào)整到適合加速踏板作用力和發(fā)動通過控制節(jié)氣門，調(diào)整到適

23、合加速踏板作用力和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等駕駛條件的最佳節(jié)氣門角度，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異機(jī)轉(zhuǎn)速等駕駛條件的最佳節(jié)氣門角度，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的節(jié)氣門控制性能和所有工作范圍內(nèi)的舒適操作。的節(jié)氣門控制性能和所有工作范圍內(nèi)的舒適操作。 (2)(2)怠速控制怠速控制 當(dāng)駕駛?cè)怂砷_加速踏板時，可根據(jù)加速踏板位置傳感當(dāng)駕駛?cè)怂砷_加速踏板時，可根據(jù)加速踏板位置傳感器信號判定發(fā)動機(jī)進(jìn)入怠速工況，再根據(jù)溫度信號、器信號判定發(fā)動機(jī)進(jìn)入怠速工況，再根據(jù)溫度信號、發(fā)動機(jī)負(fù)荷等控制節(jié)氣門開度，保持發(fā)動機(jī)在理想的發(fā)動機(jī)負(fù)荷等控制節(jié)氣門開度，保持發(fā)動機(jī)在理想的怠速狀態(tài)。怠速狀態(tài)。 (3)(3)牽引力控制牽引力控制 防滑控制單元根據(jù)輪速和車速信號，判

24、定驅(qū)動車輪出防滑控制單元根據(jù)輪速和車速信號，判定驅(qū)動車輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，及時控制節(jié)氣門電動機(jī)，關(guān)小節(jié)氣門開現(xiàn)打滑現(xiàn)象，及時控制節(jié)氣門電動機(jī)，關(guān)小節(jié)氣門開度，減小發(fā)動機(jī)功率，以獲得合適的驅(qū)動力，提高車度，減小發(fā)動機(jī)功率，以獲得合適的驅(qū)動力，提高車輛行駛的平穩(wěn)性。輛行駛的平穩(wěn)性。21 (4)(4)車輛穩(wěn)定性控制車輛穩(wěn)定性控制 利用防滑控制單元的綜合控制來控制節(jié)氣門的開啟角度，利用防滑控制單元的綜合控制來控制節(jié)氣門的開啟角度，以最大效率地利用車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的控制效果。以最大效率地利用車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的控制效果。 (5)(5)巡航控制巡航控制 通過節(jié)氣門控制電動機(jī)將節(jié)氣門任意定位，取消了巡航控通過

25、節(jié)氣門控制電動機(jī)將節(jié)氣門任意定位，取消了巡航控制執(zhí)行器和拉索，真正實(shí)現(xiàn)了定速巡航全電控。制執(zhí)行器和拉索，真正實(shí)現(xiàn)了定速巡航全電控。 (6)(6)失效保護(hù)失效保護(hù) 當(dāng)當(dāng)ECUECU檢測到檢測到ETCS-iETCS-i系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，ECUECU將轉(zhuǎn)換到將轉(zhuǎn)換到“跛行跛行模式模式”( (故障慢行模式故障慢行模式) )。在。在“跛行模式跛行模式”控制中，車輛將控制中，車輛將在節(jié)氣門開啟角度大于正常值的有限條件下行駛，或者將在節(jié)氣門開啟角度大于正常值的有限條件下行駛，或者將節(jié)氣門置于怠速位置，直到系統(tǒng)故障排除，并將點(diǎn)火開關(guān)節(jié)氣門置于怠速位置，直到系統(tǒng)故障排除，并將點(diǎn)火開關(guān)置于置于“OF

26、FOFF”位置。位置。22 2.2.克萊斯勒的電子節(jié)氣門系統(tǒng)克萊斯勒的電子節(jié)氣門系統(tǒng) 節(jié)氣門翻板通過節(jié)氣門翻板通過PCMPCM（動力控制模塊）控制的電動（動力控制模塊）控制的電動機(jī)驅(qū)動，不再機(jī)械連接到加速踏板上。加速踏板機(jī)驅(qū)動，不再機(jī)械連接到加速踏板上。加速踏板位置作為確定節(jié)氣門位置的一個輸入。位置作為確定節(jié)氣門位置的一個輸入。PCMPCM接收各接收各傳感器的輸入，計(jì)算希望的轉(zhuǎn)矩需求，輸出控制傳感器的輸入，計(jì)算希望的轉(zhuǎn)矩需求，輸出控制信號到節(jié)氣門電動機(jī)、點(diǎn)火線圈和噴油器。在這信號到節(jié)氣門電動機(jī)、點(diǎn)火線圈和噴油器。在這個系統(tǒng)中，個系統(tǒng)中，PCMPCM控制進(jìn)氣流量、點(diǎn)火正時和發(fā)動機(jī)控制進(jìn)氣流量、點(diǎn)

27、火正時和發(fā)動機(jī)怠速。沒有額外的速度控制單元或處理器，取消怠速。沒有額外的速度控制單元或處理器，取消了怠速控制電動機(jī)。了怠速控制電動機(jī)。23 兩個加速踏板位置傳感器兩個加速踏板位置傳感器(APPS)(APPS)輸入駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)輸入駕駛?cè)说霓D(zhuǎn)矩需求信號到矩需求信號到PCMPCM。兩個傳感器在一個殼體內(nèi)，安。兩個傳感器在一個殼體內(nèi)，安裝在加速踏板上。傳感器是兩個三線式的線性傳裝在加速踏板上。傳感器是兩個三線式的線性傳感器，向感器，向PCMPCM提供兩個與加速踏板位置成比例的電提供兩個與加速踏板位置成比例的電壓信號。這兩個傳感器的信號是不一樣的，當(dāng)節(jié)壓信號。這兩個傳感器的信號是不一樣的，當(dāng)節(jié)氣門打開時，

28、一個傳感器信號的增加率是另一個氣門打開時，一個傳感器信號的增加率是另一個傳感器信號增加率的兩倍。兩個傳感器有完全獨(dú)傳感器信號增加率的兩倍。兩個傳感器有完全獨(dú)立的電路，獨(dú)立的立的電路，獨(dú)立的5V5V參考電壓、信號線和搭鐵線。參考電壓、信號線和搭鐵線。24 對于帶有電子節(jié)氣門的車輛，在每次起動時起動對于帶有電子節(jié)氣門的車輛，在每次起動時起動機(jī)的吸合會有短暫的延遲，此時機(jī)的吸合會有短暫的延遲，此時PCMPCM進(jìn)行電子節(jié)氣進(jìn)行電子節(jié)氣門彈簧測試：節(jié)氣門翻板被迅速驅(qū)動打開，然后門彈簧測試：節(jié)氣門翻板被迅速驅(qū)動打開，然后完全關(guān)閉，延遲時間約完全關(guān)閉，延遲時間約0.2s0.2s。此時節(jié)氣門翻板會。此時節(jié)氣門

29、翻板會有一個比正常運(yùn)行范圍大的行程。有一個比正常運(yùn)行范圍大的行程。 失去一個加速踏板位置傳感器失去一個加速踏板位置傳感器APPSAPPS或節(jié)氣門位置或節(jié)氣門位置傳感器傳感器TPSTPS輸入將會造成輸入將會造成PCMPCM進(jìn)入安全失效模式。進(jìn)入安全失效模式。電子節(jié)氣門系統(tǒng)將限制節(jié)氣門的打開，減緩加速電子節(jié)氣門系統(tǒng)將限制節(jié)氣門的打開，減緩加速踏板的響應(yīng)，在應(yīng)用制動時降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速到怠踏板的響應(yīng)，在應(yīng)用制動時降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速到怠速，速度控制功能失效。設(shè)置故障碼，點(diǎn)亮速，速度控制功能失效。設(shè)置故障碼，點(diǎn)亮ETCETC故故障指示燈。障指示燈。25 某些嚴(yán)重的故障將會使系統(tǒng)進(jìn)入某些嚴(yán)重的故障將會使系統(tǒng)進(jìn)入“

30、跛行模式跛行模式”。在這種模式下，在這種模式下，ETCETC故障指示燈會閃爍，設(shè)置故障故障指示燈會閃爍，設(shè)置故障碼和點(diǎn)亮故障燈。但發(fā)動機(jī)仍將保持運(yùn)轉(zhuǎn)，車輛碼和點(diǎn)亮故障燈。但發(fā)動機(jī)仍將保持運(yùn)轉(zhuǎn)，車輛能在一些嚴(yán)重限制下被驅(qū)動，速度控制操作將不能在一些嚴(yán)重限制下被驅(qū)動，速度控制操作將不被允許。在跛行模式下，加速踏板位置將失去對被允許。在跛行模式下，加速踏板位置將失去對于節(jié)氣門或者發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，發(fā)動機(jī)將運(yùn)轉(zhuǎn)于節(jié)氣門或者發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，發(fā)動機(jī)將運(yùn)轉(zhuǎn)在兩個受控于制動踏板的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下。在兩個受控于制動踏板的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下。26 3 3、一汽大眾速騰、一汽大眾速騰EPCEPC電子節(jié)氣門技術(shù)電子節(jié)氣門技術(shù)

31、 一汽大眾速騰電子節(jié)氣門技術(shù)一汽大眾速騰電子節(jié)氣門技術(shù) (E1ectronic (E1ectronic Power Contro1Power Contro1，EPC)EPC)。此項(xiàng)技術(shù)使發(fā)動機(jī)對節(jié)氣。此項(xiàng)技術(shù)使發(fā)動機(jī)對節(jié)氣門的控制不再由拉索來操縱，加速踏板和節(jié)氣門門的控制不再由拉索來操縱，加速踏板和節(jié)氣門之間無機(jī)械結(jié)構(gòu)的連接。之間無機(jī)械結(jié)構(gòu)的連接。 節(jié)氣門開度由節(jié)氣門開度由ECUECU按設(shè)定的程序通過內(nèi)部一個電動按設(shè)定的程序通過內(nèi)部一個電動機(jī)來控制，不完全取決于加速踏板位置。機(jī)來控制，不完全取決于加速踏板位置。27 (1)(1)一汽大眾速騰一汽大眾速騰 EPC EPC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 1)

32、ECU1)ECU ECU J361ECU J361根據(jù)加速踏板位置傳感器提供的根據(jù)加速踏板位置傳感器提供的信號，計(jì)算出駕駛?cè)怂蟮墓β?，并通信號，?jì)算出駕駛?cè)怂蟮墓β?，并通過執(zhí)行元件將所需功率轉(zhuǎn)換成所需的發(fā)動過執(zhí)行元件將所需功率轉(zhuǎn)換成所需的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。在計(jì)算過程中，機(jī)轉(zhuǎn)矩。在計(jì)算過程中，ECUECU會考慮到發(fā)動會考慮到發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的其他功能機(jī)管理系統(tǒng)的其他功能( (例如轉(zhuǎn)速限制、車?yán)甾D(zhuǎn)速限制、車速限制和功率限制速限制和功率限制) )以及其他車輛系統(tǒng)以及其他車輛系統(tǒng)( (例例如制動系統(tǒng)或者自動變速器如制動系統(tǒng)或者自動變速器) )。另外，。另外，ECUECU還監(jiān)控還監(jiān)控EPCEPC系統(tǒng)，

33、以防出現(xiàn)故障。系統(tǒng)，以防出現(xiàn)故障。28 2)2)加速踏板模塊加速踏板模塊 如圖如圖5-235-23所示，速騰采用了一種新型的加速踏板所示，速騰采用了一種新型的加速踏板模塊，由加速踏板、機(jī)械部件、薄金屬盤、蓋板模塊，由加速踏板、機(jī)械部件、薄金屬盤、蓋板和和PCBPCB印制電路板等組成，帶有印制電路板等組成，帶有2 2個加速踏板位置個加速踏板位置傳感器。傳感器。29 加速踏板位置傳感器由一個勵磁線圈、金屬薄片、加速踏板位置傳感器由一個勵磁線圈、金屬薄片、接收線圈和信號處理電路組成。接收線圈和信號處理電路組成。30勵磁線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)加速踏板被踩下時，金屬薄片被帶著勵磁線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)加速踏板被踩下

34、時，金屬薄片被帶著在勵磁線圈產(chǎn)生的磁場中作直線運(yùn)動，所造成的磁場變化在在勵磁線圈產(chǎn)生的磁場中作直線運(yùn)動，所造成的磁場變化在接收線圈中感應(yīng)出電壓，經(jīng)過信號處理器處理，傳送給接收線圈中感應(yīng)出電壓，經(jīng)過信號處理器處理，傳送給ECUECU。31 加速踏板位置傳感器一個或兩個都失效后，系統(tǒng)加速踏板位置傳感器一個或兩個都失效后，系統(tǒng)會有故障記憶，同時儀表上的會有故障記憶，同時儀表上的EPCEPC故障指示燈也會故障指示燈也會亮起。亮起。 車輛的一些便捷功能，如定速巡航或發(fā)動機(jī)制動車輛的一些便捷功能，如定速巡航或發(fā)動機(jī)制動輔助控制功能也將會失效。當(dāng)一個加速踏板位置輔助控制功能也將會失效。當(dāng)一個加速踏板位置傳感

35、器信號失真或中斷時，如果另一個加速踏板傳感器信號失真或中斷時，如果另一個加速踏板位置傳感器處于怠速位置，則發(fā)動機(jī)進(jìn)入怠速工位置傳感器處于怠速位置，則發(fā)動機(jī)進(jìn)入怠速工況；如果另一個加速踏板位置傳感器處于負(fù)荷工況；如果另一個加速踏板位置傳感器處于負(fù)荷工況，則發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升緩慢。若兩個傳感器同時況，則發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升緩慢。若兩個傳感器同時出現(xiàn)故障，則發(fā)動機(jī)高怠速（出現(xiàn)故障，則發(fā)動機(jī)高怠速（1500r/min1500r/min）運(yùn)轉(zhuǎn)。）運(yùn)轉(zhuǎn)。32 3)3)節(jié)氣門控制單元節(jié)氣門控制單元 節(jié)氣門控制單元節(jié)氣門控制單元J338J338在進(jìn)氣歧管上，它的在進(jìn)氣歧管上，它的作用是保證發(fā)動機(jī)獲得所需的空氣量。作用是

36、保證發(fā)動機(jī)獲得所需的空氣量。33節(jié)氣門控制單元由節(jié)氣門殼體、節(jié)氣門、節(jié)氣門驅(qū)動器、節(jié)節(jié)氣門控制單元由節(jié)氣門殼體、節(jié)氣門、節(jié)氣門驅(qū)動器、節(jié)氣門角度傳感器等部件構(gòu)成。氣門角度傳感器等部件構(gòu)成。34 而電動下止點(diǎn)而電動下止點(diǎn)( (圖圖5-31)5-31)這個位置預(yù)這個位置預(yù)存在存在ECUECU內(nèi)，它比內(nèi)，它比機(jī)械下止點(diǎn)稍高機(jī)械下止點(diǎn)稍高一點(diǎn)。節(jié)氣門在一點(diǎn)。節(jié)氣門在工作時最多可運(yùn)工作時最多可運(yùn)動動( (關(guān)閉關(guān)閉) )到電動到電動下止點(diǎn)。這樣可下止點(diǎn)。這樣可防止節(jié)氣門與殼防止節(jié)氣門與殼體發(fā)生干涉。體發(fā)生干涉。35如果節(jié)氣門驅(qū)動器失效了，那么節(jié)氣門被自動拉到應(yīng)如果節(jié)氣門驅(qū)動器失效了，那么節(jié)氣門被自動拉到應(yīng)

37、急運(yùn)行位置。故障存儲器內(nèi)記錄一個故障，急運(yùn)行位置。故障存儲器內(nèi)記錄一個故障，EPCEPC故障指故障指示燈就被接通了，此時駕駛?cè)胫荒苁褂脩?yīng)急功能，舒示燈就被接通了，此時駕駛?cè)胫荒苁褂脩?yīng)急功能，舒適功能被關(guān)閉適功能被關(guān)閉( (比如定速巡航比如定速巡航) )。36 這兩個電位計(jì)的特性曲線是相反的。因此這兩個電位計(jì)的特性曲線是相反的。因此ECUECU可以可以區(qū)分出這兩個電位計(jì)，并執(zhí)行檢查功能。當(dāng)區(qū)分出這兩個電位計(jì)，并執(zhí)行檢查功能。當(dāng)ECUECU從從某個角度傳感器接收到不可靠的信號或根本接收某個角度傳感器接收到不可靠的信號或根本接收不到信號時，則故障存儲器內(nèi)存儲一個故障，不到信號時，則故障存儲器內(nèi)存儲一

38、個故障，EPCEPC故障指示燈被接通，影響轉(zhuǎn)矩的子系統(tǒng)故障指示燈被接通，影響轉(zhuǎn)矩的子系統(tǒng)( (例如定速例如定速巡航和發(fā)動機(jī)牽引力矩調(diào)節(jié)巡航和發(fā)動機(jī)牽引力矩調(diào)節(jié)) )被關(guān)閉。被關(guān)閉。 當(dāng)當(dāng)ECUECU從兩個角度傳感器都接收到不可靠的信號或從兩個角度傳感器都接收到不可靠的信號或根本接收不到信號時，則兩個傳感器都會在故障根本接收不到信號時，則兩個傳感器都會在故障存儲器中記錄故障，存儲器中記錄故障，EPCEPC故障指示燈被接通，節(jié)氣故障指示燈被接通，節(jié)氣門驅(qū)動器被關(guān)閉，發(fā)動機(jī)以門驅(qū)動器被關(guān)閉，發(fā)動機(jī)以15OOr/min15OOr/min的高轉(zhuǎn)速怠的高轉(zhuǎn)速怠速運(yùn)行，對加速踏板不再做出反應(yīng)。速運(yùn)行，對加速

39、踏板不再做出反應(yīng)。37 4)EPC4)EPC故障指示燈故障指示燈 在接通點(diǎn)火開關(guān)后，在接通點(diǎn)火開關(guān)后，EPCEPC故障指示燈亮故障指示燈亮3s3s，如果故，如果故障存儲器內(nèi)沒有故障記錄或者在這段時間內(nèi)沒有障存儲器內(nèi)沒有故障記錄或者在這段時間內(nèi)沒有識別出故障的話，該燈就又熄滅。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故識別出故障的話，該燈就又熄滅。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，障時，ECUECU會接通該燈，故障存儲器內(nèi)也會記錄下會接通該燈，故障存儲器內(nèi)也會記錄下故障。故障。 EPCEPC故障指示故障指示燈燈出現(xiàn)故障時不會對電子節(jié)氣門的功出現(xiàn)故障時不會對電子節(jié)氣門的功能產(chǎn)生影響，但是會導(dǎo)致故障存儲器內(nèi)記錄一個能產(chǎn)生影響，但是會導(dǎo)致故障存儲

40、器內(nèi)記錄一個故障，而且對系統(tǒng)內(nèi)的其他故障就不能再實(shí)現(xiàn)視故障，而且對系統(tǒng)內(nèi)的其他故障就不能再實(shí)現(xiàn)視覺提示了。覺提示了。38 5)5)附加信號附加信號 制動燈開關(guān)和制動踏板開關(guān)制動燈開關(guān)和制動踏板開關(guān) 這兩個開關(guān)集成在制動踏板上的一個部件內(nèi)。這兩個開關(guān)集成在制動踏板上的一個部件內(nèi)。 制動踏板開關(guān)是起安全作用的，用作制動踏板開關(guān)是起安全作用的，用作ECUECU的第二個的第二個信息傳感器。收到制動踏板已踏下的信號后，信息傳感器。收到制動踏板已踏下的信號后，ECUECU將關(guān)閉定速巡航裝置，并且默認(rèn)為怠速狀態(tài)將關(guān)閉定速巡航裝置，并且默認(rèn)為怠速狀態(tài)( (如果如果某個加速踏板位置傳感器失靈某個加速踏板位置傳感器失靈) )。如果制動燈開關(guān)。如果制動燈開關(guān)和制動踏板開關(guān)中的一個失效，或者識別出輸入和制動踏板開關(guān)中的一個失效，或者識別出輸入信號不可靠，信號不可靠，ECUECU就