電子節(jié)氣門工作原理_電子節(jié)氣門的優(yōu)缺點(diǎn)詳解

　　本文首先介紹了電子節(jié)氣門的基本結(jié)構(gòu)，其次介紹了電子節(jié)氣門各構(gòu)件的組成和工作原理，最后闡述了電子節(jié)氣門的優(yōu)缺點(diǎn)，具體的跟隨小編一起來了解一下。

　　電子節(jié)氣門簡介

　　電子節(jié)氣門（electronicthrottle）是汽車發(fā)動機(jī)的重要控制部件。由發(fā)動機(jī)、轉(zhuǎn)速傳感器、節(jié)氣門等構(gòu)成，采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，可以使節(jié)氣門開度得到精確控制。

　　電子節(jié)氣門的基本結(jié)構(gòu)

　　電子節(jié)氣門體主要應(yīng)用在配備有車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESP和牽引力控制系統(tǒng)TCS裝置的車輛上。

　?。?）主要結(jié)構(gòu)：節(jié)氣門位置傳感器TP；加速踏板位置傳感器APP；節(jié)氣門作動器；節(jié)氣門作動器控制模塊。

　?。?）功能和工作過程。它具有普通節(jié)氣門的基本功能，其作用是打開進(jìn)氣歧管在總管上的通道，不同工況打開不同的開度，一般轎車的節(jié)氣門都是由腳踏板帶動的油門拉線控制。但這種拉線控制的節(jié)氣門在急加速等特殊工況時(shí)有進(jìn)氣遲滯現(xiàn)象，也就是說在急加速等特殊工況時(shí)，節(jié)氣門的開度信號通過節(jié)所氣門位置傳感器已送出，但實(shí)際進(jìn)入氣缸的空氣并沒有及時(shí)跟進(jìn)，而且節(jié)氣門處在氣流擾動下并不是很平穩(wěn)，因此空氣量并不穩(wěn)定，加速不理想和不穩(wěn)定。而電子節(jié)氣門可根據(jù)節(jié)氣門位置信號，PCM直接驅(qū)動直流電動機(jī)快速作響應(yīng)，及時(shí)地將節(jié)氣門打開所需的開度，而且電子節(jié)氣門在自身減速機(jī)構(gòu)的自鎖作用下，不會因?yàn)闅饬鞯臄_動而波動，以保證發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。

　　電子節(jié)氣門各構(gòu)件的組成和工作原理

　　電子節(jié)氣門總成主要包括節(jié)氣門、電動步進(jìn)電機(jī)（節(jié)氣門上）、雙節(jié)氣門位置傳感器、齒輪和一個(gè)彈簧。其中電動步進(jìn)電機(jī)由來自PCM的負(fù)載循環(huán)信號控制。一個(gè)同心的彈簧控制節(jié)氣門，當(dāng)節(jié)氣門打開到接近關(guān)閉的位置，如果步進(jìn)電機(jī)電源丟失，彈簧將關(guān)閉節(jié)氣門到限位位置。當(dāng)節(jié)氣門完全關(guān)閉的時(shí)候，彈簧也將盡力打開節(jié)氣門。節(jié)氣門開啟是利用節(jié)氣門上的直流電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)來自動實(shí)現(xiàn)的。

　　（1）節(jié)氣門位置傳感器TP。

　　節(jié)氣門體總成內(nèi)設(shè)有兩個(gè)節(jié)氣門位置傳感器。一個(gè)用于向PCM 發(fā)送實(shí)際的節(jié)氣門開度，而另一個(gè)則用于檢測控制傳感器的異常，以確保傳感器的可靠性；節(jié)氣門體的樹脂盒內(nèi)裝入了兩對電位計(jì)；節(jié)氣門體內(nèi)的兩對電刷根據(jù)節(jié)氣門的移動量來接觸可變電阻器，觸點(diǎn)上變化的電壓信號被發(fā)送到PCM。

　?。?）加速踏板位置傳感器APP。

　　APP用于監(jiān)視加速踏板的開度，當(dāng)加速踏板被踩下時(shí)，電阻改變，從而導(dǎo)致電壓變化。此傳感器將改變的電壓值發(fā)送到PCM；一個(gè)電位計(jì)用于向PCM發(fā)送駕駛員所操縱的加速踏板行程，而另一個(gè)則用于監(jiān)視傳感器值是否正常，以確保傳感器的可靠性；兩個(gè)傳感器具有不同的可變電阻范圍；傳感器支架上設(shè)置有限位器，其設(shè)計(jì)意圖是，如果連桿轉(zhuǎn)動超過一定量時(shí)，則加速器拉線連桿將撞擊到限位器上。

　?。?）節(jié)氣門作動器。

　　在不向電機(jī)提供電源時(shí)，節(jié)氣門在節(jié)氣門體內(nèi)的缺省彈簧力的作用下，從其全閉位置稍微開啟一點(diǎn)；當(dāng)向電機(jī)供給電源時(shí)，電機(jī)將通過中間齒輪，實(shí)現(xiàn)節(jié)氣門的開啟和關(guān)閉；開啟和關(guān)閉節(jié)氣門的力矩采用負(fù)荷控制；當(dāng)斷定駕駛員要求快速加速時(shí)，施加到電機(jī)的電流量將增大，從而加大轉(zhuǎn)動力矩，以迅速做出反應(yīng)；當(dāng)力矩水平達(dá)到能夠滿足目標(biāo)節(jié)氣門開度的水平時(shí)，負(fù)荷率即受到控制，以保持節(jié)氣門的位置；在關(guān)閉方向上，當(dāng)使負(fù)荷系數(shù)小于被保持的恒定值時(shí)，節(jié)氣門即在節(jié)氣門回位彈簧力的作用下回位；當(dāng)需要快速減速時(shí)，如駕駛員突然松開加速踏板時(shí)，電機(jī)的極性將被反轉(zhuǎn)，以完全關(guān)閉節(jié)氣門。

　?。?）電子節(jié)氣門體的工作原理。

　　凡是使用了TCS（牽引力控制系統(tǒng)）或ESP（車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)）技術(shù)的車型，在TCS作動時(shí)除了對驅(qū)動輪施加制動外，還通過電子節(jié)氣門對節(jié)氣門開度進(jìn)行控制。所以必須要安裝電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)ETCS。加速踏板位置傳感器將駕駛員需要加速或減速的信息傳給電子節(jié)氣門控制單元，控制單元依據(jù)該信息計(jì)算出最佳節(jié)氣門的開度，加速踏板位置傳感器的信息對節(jié)氣門開度不斷進(jìn)行修正，使節(jié)氣門開度符合駕駛員所需要的理想開度。電子節(jié)氣門控制單元還和發(fā)動機(jī)控制單元、自動變速器控制單元進(jìn)行通訊以便對噴油次數(shù)、換擋點(diǎn)、變速器主油壓等進(jìn)行精確控制。通過ETCS，PCM能夠以電子信號的方式，接收到駕駛員操縱加速踏板行程的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算駕駛員所要求的扭矩，然后，再根據(jù)計(jì)算扭矩對節(jié)氣門的開啟和關(guān)閉進(jìn)行控制。電子節(jié)氣門系統(tǒng)，取消節(jié)氣門拉索，由傳感器向發(fā)動機(jī)提供加速踏板位置信號，提高節(jié)氣門操縱系統(tǒng)的傳輸效率及準(zhǔn)確性。

　　電子節(jié)氣門的優(yōu)缺點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)

　?。?） 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)全范圍的最佳扭矩的輸出。

　?。?） 精確控制節(jié)氣門開度。 首先由ECU 對各種工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)氣門達(dá)到相應(yīng)的油門開啟角度。

　?。?） 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，使燃燒更加充分，同時(shí)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(gè)極小開啟角度來穩(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。

　　（4） 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)，從控制角度講，使用一個(gè)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(gè)傳感器相互檢測，當(dāng)一個(gè)傳感器發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)被識別， 在很大程度上增加了系統(tǒng)的可靠性，保證行車的安全性。

　　（5） 可選擇不同的工作模式。 駕駛員可根據(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。 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(shí)，電子節(jié)氣門控制系統(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關(guān)系保持穩(wěn)定。

　　缺點(diǎn)

　　（1） 汽車在起步時(shí)會產(chǎn)生油門遲滯。 汽車起步時(shí)需要提供濃混合氣，而ECU 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)性和排放合理的角度考慮，會限制節(jié)氣門的打開幅度，同時(shí)限制噴油系統(tǒng)進(jìn)行濃混合氣供油，其實(shí)就是ECU 通過限制發(fā)動機(jī)瞬時(shí)輸出功率，這就限制了汽車起步時(shí)要求較濃混合氣 的工況實(shí)現(xiàn)。 目前，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，改變動力輸出及扭矩等，僅是一個(gè)信號的放大器，并且油耗也會隨著加速器的加速而增加。

　?。?） 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、粘滑摩擦及齒隙非線性等影響外，同時(shí)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)定擾流阻矩的影響，導(dǎo)致常規(guī)PID 控制不能精確地設(shè)定反饋的增益，影響控制的精確性。

　?。?） 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、高性能控制單元及冗余設(shè)計(jì)，使成本大幅度上升，目前ETC 系統(tǒng)只裝配在高檔轎車上。