第六章电子节气门技术.ppt

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1、1第六章电子节气门2第一节电子节气门技术所谓电子节气门(ElectronicThrottleControl，ETC)，是一种柔性控制系统，通过节气门体上的电动机驱动节气门，取消了传统节气门与加速踏板之间的直接机械连接，在电控单元的控制下，可实现节气门开度的快速精确控制。相对于传统的机械式节气门，电子节气门系统能根据驾驶人的需求愿望以及整车各种行驶状况确定节气门的最佳开度，保证车辆最佳的动力性和燃油经济性，并能够为防抱死制动系统(ABS)、滑移率控制(ASR)、牵引力控制(TRC)、巡航控制(CCS)等控制功能的实现奠定基础，从而提高安全性和乘坐舒适性。一、优点⑴精确控制节气门开度。首先由ECU

2、对各种工况信息和传感器信号做出判断并处理，接着计算出最佳的节气门开度，再由驱动电机控制节气门达到相应的油门开启角度。⑵可以实现发动机全范围的最佳扭矩的输出。⑶改善了发动机的排放性能。ETC系统在各种情况下对空燃比进行精确控制，使燃烧更加充分，同时也降低了废气的产生；在怠速状态下，节气门保持在一个极小开启角度来稳定燃烧，提高了燃油经济性，排放也得到进一步控制。3⑷具有更高的车辆行驶可靠性。电子节气门控制系统采用传感器冗余设计，从控制角度讲，使用一个传感器就可使系统正常运转，但冗余设计可使两个传感器相互检测，当一个传感器发生故障时能及时被识别，电子气节门在很大程度上增加了系统的可靠性，保证行车的安

3、全性。4⑸可选择不同的工作模式。驾驶员可以根据不同的行车需要通过模式开关选择不同的工作模式，通常有正常模式、动力模式和雪地模式三种，区别在于节气门对加速踏板的响应速度不同。⑹可获得海拔高度补偿。在海拔较高的地区，大气压下降，空气稀薄，氧气含量下降，导致发动机输出动力下降。此时，电子节气门控制系统可按照大气压强和海拔高度的函数关系对节气门开度进行补偿，保证发动机输出动力和油门踏板位置的关系保持稳定。5二、缺点⑴汽车在起步时会产生油门迟滞。汽车起步时需要提供浓混合气，而ECU会根据当前的车速、节气门开度等进行分析，从燃油经济性和排放合理的角度考虑，会限制节气门的打开幅度，同时限制喷油系统进行浓混合

4、气供油，这就限制了汽车起步时要求较浓混合气。当前，大部分厂家通过电子油门加速器来缓解油门迟滞，但这种装置并不能提高发动机性能，改变动力输出及扭矩等，仅是一个信号的放大器，并且油耗也会随着加速器的加速而增加。6⑵非线性影响ETC控制系统存在各种非线性影响，除了弹簧非线性、粘滑摩擦及齿隙非线性等影响外，同时受到进气流产生的非线性阻尼力以及进气气流的不稳定扰流阻矩的影响，导致常规PID【比例(proportion)、积分(integration)、微分(differentiation)控制器】控制不能精确地设定反馈的增益，影响控制的精确性。⑶成本高。ETC系统采用了智能型传感器、快速响应的执行器、高

5、性能控制单元及冗余设计，使成本大幅度上升。78三、电子节气门的分类1.电液式节气门电液式节气门大多数应用在有液压系统的工程机械中。它具有结构简单、成本低、驱动力大、功耗低等特点，其电液控制的转换主要通过高速开关数字阀实现，控制精度高，对液压油没有太高的要求。但是由于液压系统存在供油压力波动，液压执行机构之间的摩擦力以及阀所具有的启闭特性等方面的影响，其位置响应不精确，速度响应慢。因此，电液式节气门很少应用在汽车上。2.线性电磁铁式节气门用比例电磁铁作为控制器。它用电磁力作为驱动力，其中控制信号为电流信号，具有结构简单、体积小、控制方便、响应速度快、稳态精度高等优点，但它的最大作用力受到线圈匝数

6、和最大工作电流的限制，且在一定的工作负荷下所需的电功耗相对较大。因此，线性电磁式节气门很少在汽车上应用。9103.步进电动机式节气门通过步进电动机直接驱动节气门轴实现节气门的开度控制。驱动步进电动机通常采用桥式电路结构，控制单元通过发出的脉冲个数、频率和方向控制电平对步进电动机进行控制。步进电动机具有结构简单、可靠性高和成本低的优点，但它的控制精度不高。因此，步进电动机式节气门也较少在汽车上应用。4.直流伺服电动机式节气门采用PWM（脉冲宽度调制）技术，其特点是频率高，效率高，功率密度高，可靠性高。控制单元通过调节PWM信号的占空比来控制直流电动机转角的大小。电动机输出转矩和PWM信号的占空比

7、成正比。由于这些优点，直流伺服电动机广泛应用于电子节气门的控制。1112第二节电子节气门技术的发展该系统主要由加速踏板、加速踏板位置传感器、节气门控制单元、数据总线、执行器、节气门位置传感器和节气门机构等部分组成。13工作时，驾驶人操纵加速踏板，加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入节气门控制单元，控制单元首先对输入的信号进行滤波，以消除电磁干扰，然后根据当前的工作模式、踏板移动量和变化率解析驾