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1、中国地质大学汽车发动机电子节气门控制系统研究汽车发动机电子节气门控制系统设计研究前言节气门是汽车发动机的重要控制部件。为了提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性并减少排放污染,推出了各种控制良好的电子节气门及其相应电子控制系统,组成电子节气门控制系统(ETCS)。由于ETCS的优越性,世界上越来越多的大型汽车制造公司开始采用ETCS。传统机械式节气门面临着被电子节气门所取代的趋势。与传统的机械式节气门相比,电子节气门取消了与油门踏板的刚性连接。它能够结合驾驶员意图和发动机当前运行工况,计算出最合适的节气门开度,通过驱动无刷直流电机,带动节
2、气门盘片到达目标开度。采用电子节气门能有效提高发动机的动力性和经济性。节气门中存在复位弹簧扭矩,摩擦力矩等非线性因素,并且长期使用后节气门参数会发生变化,所以节气门是一个变参数的非线性系统。采用传统的PID控制方法,需要加入复杂的变参数算法以及补偿算法,而且带来了大量的参数标定工作。因此,寻找一种简洁高效的控制算法是开发电子节气门控制系统的一个关键。1.国外汽车发动机电子节气门的研究现状电子节气门在国外发展较早，已有20多年的历史，产品已大规模投入市场。电子节气门作为发动机进气控制系统的下一代产品，国外的研究试验得到大力发展，并口趋成熟
3、。电子节气门在控制策略上由先前的线性控制到现在的非线性控制;驱动由步进电机到直流电机;从先前为单一提高驾驶性能到现在为提高发动机的经济性、排放性及乘驾舒适性等多项综合性能，集成了多种控制功能;采用冗余设计(配备功能相同的兀件并相互检测，防止信号及功能失误产生故障)和系统故障检测与失效保护等。Delphi开发出第二代ETC控制系统，主要用十大排量汽车上。与第一代系统不同，第二代ETC的处理器集成十发动机ECU中，并采用一个单独的微处理器监测ETC主要输入信号及主ECU是否正常工作。第二代电子节气门集成了几项独特的驾驶性能，如改变车辆对加速
4、踏板响应的灵敏度;驾驶模式选择(正常模式，动力模式，雪地模式);对海拔高度地补偿;发动机最高转速及车速控制等。Bosch推出了新的发动机管理系统，实现了基十转矩控制的控制策略。该系统集成了电子节气门控制系统，发动机ECU接收各个传感器采集到的信号，同时接收加速踏板模块的输入信号，经过微处理计算后输出控制信号驱动电子节气门。系统中有专用的检测模块对电子节气门进行检测和I故障诊断，提高了安全性和可靠性。电子节气门位置传感器电位计随着节气门阀频繁运动，处在高温振动的工作环境中，其精度可能会因为机械磨损下降。英飞凌(Infineon)开发出了一
5、种电子节气门，采用非接触型节气门位置传感器，并进一步将节气门驱动芯片华成干节气门体内。2.国内汽车发动机电子节气门的研究现状国内近年来在捷达、宝来、波罗等轿车上广泛采用了引进的电子节气门。但对十引进的电子节气门只是处十使用阶段，对其核心技术知之甚少。国内的电子节气门控制系统的研究远远落后十国外，只有关十电子节气门结构探讨、实现功能等综述性报道。目前清华大学、北京理工大学等几家单位进行过控制系统设计方面的研究。清华大学李雅博等人设计出了一种电子节气门控制系统。控制制器以摩托罗拉的单片机MC68HC912DG128A为核心，用MC33186
6、作H桥驱动芯片。测试系统向节气门控制器发送目标开度值，控制节气门完成动作，同时记录并分析实际控制效果。在该控制系统硬件电路中，需要单片机产生两路PWM分别控制MC33186的IN1和IN2，以分别控制电机的正转和反转。因此，系统需要复杂的控制算法保证两路PWM信号的配合，以避免电机与电源短路，控制的灵活性降低，控制难度加大。节气门控制单兀没有与发动机管理系统有机结合起来，节气门的目标位置由测试系统给定，只能用于试验研究，与国外控制系统相比显然有明显的差距。3.总结电子节气门控制运用电驱理念，一方面它精确控制进气量，可以提高发动机动力性、
7、经济性，减轻排放;另一方面，通过它对汽车动力系统的功率控制来提升驾驶性能，比如安全、平顺性等。因此，电子节气门己成为汽车发动机完全电控的一个非常重要的功能模块。并与发动机管理系统有效的结合，发挥电子节气门控制系统在发动机管理系统中的作用，从而实现发动机性能的优化，具有重要意义。4.参考文献：[1]MikeDale,韩建保,杨训敏.电子节气门控制系统结构特点及其优势[J].汽车维修与保养,2005,(04)[2]杜开明,秦大同,刘振军,姜凤翔,丁锐.电子节气门仿真控制[J].重庆大学学报(自然科学版),2005,(04)[3]陈华,王耀南
8、,孙炜,杨辉前.基于模糊高斯基函数神经网络的电子节气门控制[J].计算技术与自动化,2005,(02)[4]王仁义.奔驰S500冷车自动加速[J].汽车维修技师,2005,(04)[5]张汉斌,张荣兵.奔驰
