电子节气门系统控制原理和发展现状-汽车构造维修-汽车配件110网
当前位置：&& && && 电子节气门系统控制原理和发展现状
电子节气门系统控制原理和发展现状
来源：作者：类别：时间：
电子节气门系统控制原理和发展现状江禹陶（同济大学中德学院车辆工程专业）摘要：介绍电子节气门系统的基本结构、工作原理、控制策略及其发展现状。指出，电子节气门的普及势在必然。关键词：电子节气门；结构；原理；控制策略1 前言节气门的作用是控制的进气流量，决定的运行工况。驾驶员通过操作加速踏板来操纵节气门开度。加速踏板和节气门的连接方式有两种：刚性连接和柔性连接。传统油门采用刚性连接，即通过拉杆或拉索传动连接加速踏板和节气门的机械连接方式，因此节气门开度完全取决于加速踏板的位置，即驾驶员的操作意图，但从动力性和经济性角度来看，发动机并不总是完全处于最佳运行工况，而且驾驶员的误操作也给安全性带来隐患。在混合动力车中，由于发动机和电池组成多能源动力系统，刚性连接方式不能实现各动力源之间的能量分配管理，因此，它必将被柔性连接方式所取代。柔性连接方式取消了传统的机械连接，通过电控单元控制节气门快速精确地定位，因此又称为电子节气门。它的优点在于能根据驾驶员的需求愿望以及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，并具有牵引力控制、巡航控制等控制功能， 提高安全性和乘坐舒适性。本文通过阐述电子节气门系统的基本结构、工作原理、控制策略和发展现状，使读者对电子节气门有深入的理解。2电子节气门系统的基本结构和工作原理2.1 电子节气门系统的基本结构电子节气门系统的基本结构主要包括：l 加速踏板位置加速踏板位置由两个无触点线性电位器传感器组成，在同一基准电压下工作，基准电压由ECU提供。随着加速踏板位置的改变，电位器阻值也发生线性的变化，由此产生反应加速踏板下踏量大小和变化速率的电压信号输入ECU。l 节气门位置传感器和踏板位置传感器类似，节气门位置传感器也是由两个无触点线性电位器传感器组成，且由ECU提供相同的基准电压。当节气门位置发生变化时，电位器阻值也随之线性地改变，由此产生相应的电压信号输入ECU，该电压信号反映节气门开度大小和变化速率。l 节气门控制节气门控制一般选用步进电机或直流电机，经过两级齿轮减速来调节节气门开度。早期以使用步进电机为主，步进电机精度较高、能耗低、位置保持特性较好，但其高速性能较差，不能满足节气门较高的动态响应性能的要求，所以现在比较多地采用直流电机，直流电机精度高、反应灵敏、便于伺服控制。l 控制单元（ECU）控制单元（ECU）是整个系统的核心，包括两部分：信息处理模块和电机驱动电路模块。信息处理模块接受来自加速踏板位置传感器的电压信号，经过处理后得到节气门的最佳开度，并把相应的电压信号发送到电机驱动电路模块。电机驱动电路模块接受来自信息处理模块的信号，控制电机转动相应的角度，使节气门达到或保持相应的开度。电机驱动电路应保证电机能双向转动。 2.2 电子节气门系统的工作原理电子节气门系统的工作原理如下：驾驶员操纵加速踏板，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，以消除环境噪声的影响，然后根据当前的工作模式、踏板移动量和变化率解析驾驶员意图，计算出对发动机扭矩的基本需求，得到相应的节气门转角的基本期望值。然后再经过CAN总线和控制单元进行通讯，获取其他工况信息以及各种传感器信号如发动机转速、档位、节气门位置、能耗等等，由此计算出整车所需求的全部扭矩，通过对节气门转角期望值进行补偿，得到节气门的最佳开度，并把相应的电压信号发送到驱动电路模块，驱动控制电机使节气门达到最佳的开度位置。节气门位置传感器则把节气门的开度信号反馈给节气门控制单元，形成闭环的位置控制。节气门驱动电机一般为步进电机或直流电机，两者的控制方式也有所不同。驱动步进电机常采用H桥电路结构，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机进行控制。电平的高低控制步进电机转动的方向，脉冲个数控制电机转动的角度，即发出一个脉冲信号，步进电机就转动一个步进角，脉冲频率控制电机转速，转速与脉冲频率成正比。因此，通过对上述三个参数的调节可以实现电机精确定位与调速。控制直流电机采用脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是频率高，效率高，功率密度高，可靠性高。控制单元通过调节脉宽调制信号的占空比来控制直流电机转角的大小，电机方向则是由和节气门相连的复位控制的。电机输出转矩和脉宽调制信号的占空比成正比。当占空比一定，电机输出转矩与回位阻力矩保持平衡时，节气门开度不变；当占空比增大时，电机驱动力矩克服回位弹簧阻力矩，节气门开度增大；反之，当占空比减小时，电机输出转矩和节气门开度也随之减小[2]。ECU对系统的功能进行监控，如果发现故障，将点亮系统故障指示灯，提示驾驶员系统有故障。同时电磁被分离，节气门不再受电机控制。节气门在回位弹簧的作用下返回到一个小开度的位置，使车辆慢速开到维修地点。3 电子节气门系统的控制策略3.1 基于发动机扭矩需求的节气门控制[5]传统油门的节气门开度完全取决于驾驶员的操作意图。电子节气门系统的节气门开度并不完全由加速踏板位置决定，而是控制单元根据当前行驶状况下整车对发动机的全部扭矩需求，计算出节气门的最佳开度，从而控制电机驱动节气门到达相应的开度。因此，节气门的实际开度并不完全与驾驶员的操作意图一致。控制单元根据整车扭矩需求获得所需的理论扭矩，而实际扭矩通过发动机转速、点火提前角和发动机负荷信号求得。在发动机扭矩调节过程中，控制单元首先将实际扭矩与理论扭矩进行对比，如果两者有偏差，发动机电控系统将通过适当的调节作用使实际扭矩值和理论扭矩值一致。3.2 传感器冗余设计电子节气门系统采用2个踏板位置传感器和2个节气门位置传感器，如图2所示，传感器两两反接，实现阻值的反向变化，即两个传感器阻值变化量之和为零。对两个传感器施加相同的电压，两者输出的电压信号也相应反向变化，且其和始终等于供电电压。传感器输出电压与节气门开度的对应关系如图3所示。 图2 节气门传感器接线图 图3 传感器输出电压与节气门开度对应关系从控制角度讲，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，在很大程度上增加了系统的可靠性，保证行车的安全性。3.3 可选的工作模式[1]驾驶员可根据不同的行车需要通过模式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，如图4所示。在正常模式下，节气门对加速踏板的响应速度适合于大多数行驶工况。在动力模式下，节气门加快对加速踏板的响应速度，发动机能提供额外的动力。在附着较差的工况下（比如：雪地，雨天）驾驶员可选择雪地模式驾驶车辆，此时节气门对加速踏板的响应降低，发动机输出的功率比正常情况下小，使不易打滑，保持车辆稳定行驶。 图4 不同模式下节气门开度和加速踏板位置的对应关系3.4 海拔高度补偿[1]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加速踏板位置的关系保持稳定。 图5 海拔高度补偿效果3.5控制功能扩展及其原理早期的电子节气门功能比较简单，在形式上采用一个机械式的主节气门串联一个电控的辅助节气门，往往只能实现某一单一的功能。电子节气门则独立成一个系统，可实现多种控制功能，既提高行驶可靠性，又使结构简化，成本降低。主要有如下控制功能：l 牵引力控制（ASR）牵引力控制系统又称驱动防滑系统。它的作用是当汽车加速时将滑移率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。它通过减少节气门开度来降低发动机功率从而达到控制目的。原理如下：控制单元采集加速踏板的位置、速度和方向盘角度等信号，通过计算求得滑移率，并产生相应的控制电压信号，通过数据总线把信号传送至控制单元，依据此信号，控制单元将减少节气门开度来调整混合气流量，以降低发动机功率。此时控制单元对节气门发出的控制信号将不受驾驶员驾驶意图的影响，这样就可以避免驾车者的误操作。l 巡航控制（CCS）巡航控制系统又称为速度控制系统，它是一种减轻驾车者疲劳的装置。当驾驶员开启该系统时，车速将被固定下来，驾驶员不必长时间踩踏加速踏板。原理如下：车速传感器将车速信号输入控制单元，控制单元根据行驶阻力的变化输出信号自动调节节气门开度，当汽车阻力增大（上坡）和车速降低时，控制节气门开度增大，反之减小，使行驶车速保持稳定。l 怠速控制（ISC）电子节气门系统取消了怠速调节阀，而是直接由控制单元调节节气门开度来实现车辆的怠速控制。l 减少换档冲击控制根据当前车速、节气门开度以及发动机转速等信号，控制单元选择合适的传动比，实现自动换档。4
电子节气门系统的发展现状电子节气门的研究工作起源于20世纪70年代，80年代开始有产品问世，近10年来，国外对电子节气门的研究取得了非常迅速的发展。发展趋势可总结为：在控制策略上由线性控制发展为非线性控制，由辅助电子节气门发展为独立的电子节气门系统，从单一的控制功能发展到集成多种控制功能，兼顾提高动力性、经济性、操纵稳定性、排放性和乘坐舒适性。目前，国外多家公司已对电子节气门系统作了深入的研发，比如德国Bosch，Pierburg，美国Delphi，Visteon，日本Toyota，Hitachi，Denso，意大利Marelli等已推出系列化产品应用于各种品牌的中高档轿车。虽然国内某些轿车，如POLO，也配备了电子节气门系统，但目前对ETC还没有系统深入的研究，也没有成熟的产品。5 结束语电子节气门系统的研发已有了很大的进步，但在技术上仍不成熟，因此应用也并不十分广泛，但是电子节气门系统对提高车辆动力性、经济性、安全性、乘坐舒适性，降低排放有重大意义。在21世纪新能源开发和电控技术飞速发展的形势下，随着生产成本下降以及排放要求不断提高，电子节气门系统的普及使用将成为必然。参考文献：[1] Daniel McKay, Gary Nichols, Bart Schreurs. Delphi Electronic Throttle Control Systems for Model Year 2000; Driver Features, System Security, and OEM Benefits. ETC for the Mass Market. SAE Technical Paper Series, USA, 6. [2] Paul G. Griffiths. Embedded Software Control Design for an Electronic Throttle Body. Mechanical Engineering Michigan Technological University, USA, 2000. [3] 刘汉军,王慧,勾成俊. 智能电子节气门控制系统. 汽车与配件，2000-29. [4] 周昌林. 发动机电子油门控制. 汽车维修，2002(5). [5] 廖传书，全书海. 汽车电子节气门的研究. 汽车研究与开发，1996(2).欢迎关注汽车配件110网官方微信微信号：qp110com通过微信公众号可以找汽车配件通过微信公众号可以找汽配商通过微信公众号可以查修车知识通过微信公众号可以查汽车资讯通过微信公众号可以分享开车技巧
┃&品牌专修
┃&配件展示
相关评论:请自觉遵守互联网相关政策法规，作者可以直接删除恶意评论、广告或违禁词语
汽配通=管理软件+传真机+宣传器 +连锁店汽配通是一个汽配管理软件可以用汽配通进行配件的进、销、存管理，功能全面专业，操作简单易用，性能稳定、永不出错，免费试用、 不断升级、终身维护汽配通是一个智能传真机当客户通过汽配通发来问价或订货传真时，立即会收到短信、声音及页面三种提示，按键自动接收，直接填写报价迅速回传（如用汽配通管理库存，则可自动调出库存直接报价，订单传真则可快速转销售单）汽配通是一个速效宣传器可以通过汽配通服务平台迅速让全国客户查询到自己的名片信息及发布的配件信息（不限数量随时发布，客户可直接订购发布的配件，订单可直接转为销售单）汽配通是一个加盟连锁店商家可以创建自己的联盟，将加入自己联盟的成员设为好友，好友就能共享自己的库存信息，能随时查询和订购。联盟内每个成员还可以发布100条推荐配件信息，供同联盟成员间相互交流及订货汽修通=管理软件+传真机+搜索器 +大仓库汽修通是一个汽修美容管理软件可以用汽修通进行汽车维修及美容从进厂接待、维修派工、出厂结算一系列过程完整的管理，流程清晰、操作简单，性能稳定、永不出错，免费试用、不断升级、终身维护汽修通是一个智能传真机可以用汽修通光速写出一长串配件问价单或订货单，图文并茂，一键发送。接收方立即会收到短信、声音及页面三种提示汽修通是一个配件搜索器当疑难配件不知哪里购买时，可以通过汽配通直接搜索商家，可以直接搜索配件，可以传真群发询问。总之，汽配通，没有找不到的配件汽修通是一个超级大仓库在汽修通的“联盟管理”处选择一个联盟加入，申请同联盟的商家成员设置自己为好友，这样可以拥有此商家的库存信息（最多可以拥有10位好友商家的库存），方便查询及直接订货
┃&汽修百科目录索引
┃&相关汽修改知识
┃&最新加盟汽车修理厂
┃&汽配最新供求
版权所有：汽配110网
汽车后服务市场专业网络平台 怀化好易简科技有限公司
服务热线： 020-上传时间：
汽车维修 cartsb 汽车教材 汽车检测 汽车电路 汽车保养 http://
专辑名称：
专辑创建者：
视频数：29
播放次数：8,013,675
56官方微信
扫一扫发现精彩 上传我的文档
 下载
 收藏
该文档贡献者很忙，什么也没留下。
 下载此文档
正在努力加载中...
浅谈电子节气门的基本原理.doc
下载积分：800
内容提示：浅谈电子节气门的基本原理.doc
文档格式：DOC|
浏览次数：0|
上传日期： 19:40:48|
文档星级：
该用户还上传了这些文档
浅谈电子节气门的基本原理.doc.DOC
官方公共微信电子油门加速器_百度百科
关闭特色百科用户权威合作手机百科
收藏 查看&电子油门加速器本词条缺少名片图，补充相关内容使词条更完整，还能快速升级，赶紧来吧！
自21 世纪以来，大多汽车使用电子油门 (ECM) 替换了常规的拉线油门。电子油门 (ECM) 通过油门踏板深浅来控制电子信号发出指令使得引擎提供与之匹配的动力。电子节气门 (ETC)，亦称为电子驱动。不幸的是电子节气门的信号延迟会抑止车辆的正常加速。在某些情况下，例如坡起时，会产生强烈的顿错感，甚至导致车辆突发性前窜。电子油门加速器就应运而生了。外文名无性&&&&质私有
电子油门加速器的简述
作用简介:通过收集油门踏板位置传感器信号，将重新整理后的油门信号传往电脑，提高引擎的响应性能，从而提高油门灵敏度，加快起步速度，提升车辆瞬时提速性能,避免车辆突发性前窜,避免发动机积碳。
该产品有独家贴心设计及安全功能，可因应车主的驾驶习惯及需要而作出相应的设定. 而安装非常简单快捷, 只需要将线组与电子油门接头接合即可使用, 可对应全线电子油门车系安装！
现时推出的汽车多以电子油门设计, 油门角度深浅就会影响到蝴蝶掩的开合,由于原厂电子油门反应较迟缓,可藉由可调式电子油门调节器来让反应提高.。可令你的座驾别有一番乐趣！出于环保、经济、可控性等各种原因，市面的车型普遍采用电子油门，所谓电子油门是针对以前的拉线油门而言的，传统的拉线油门用细钢绳直接将油门踏板与节气们相连，油门踏板的踩下深浅直接与节气们的开合大小对应，电子油门没有拉线，通过在踏板内装一个电位器（可变电阻），油门踩下的深浅即转化为电阻的阻值，汽车的电子系统通过采样该电阻值间接确定了油门踏板的深浅，最后，由ecu驱动步进电机控制节气门的开度，通过原理比较不难发现，拉线油门的特点是系统简单，控制直接，油门踏板与节气们开度是1：1的；而电子油门的特点是油门踏板只表征驾驶者的操作意向，而最终的节气门控制权交给了ecu。在电子油门的车型中，ecu控制节气门时会将油门踩下的深浅与车况综合起来进行分析，最终计算出当前合适的节气门开度。当驾驶者起步时猛然加速（将踏板踩到底），ecu根据当前的车速、节气门大小等进行分析，从燃油经济性和排放合理的角度考虑，会适当限制节气门的打开幅度，同时控制喷油系统限制喷油嘴进行最大化的喷油。这样做使驾驶者感觉油门踩下后明显有一个延时车才开始发力，这就是所谓的油门迟滞。所以，油门迟滞其实就是ecu通过限制发动机瞬时功率输出形成的，当然这样做也带来了好处-节省燃油、保护环境。 然而电子油门也并不就是用来限制发动机功率输出的,当汽车跑起来以后,假如你快速踩下/松开油门踏板1/3深度,你可以感觉到汽车明显的加油/收油,其效果几乎相当于完全踩下/松开油门的情况,这是怎么回事呢？这正是ecu根据当前车况协助驾驶者快速提速/减速案例。所以，电子油门车型在行驶中ecu会根据车况帮助驾驶者达到期望的加/减速操作，使驾驶者操作油门踏板更轻松。简单说，电子油门加速器就是为了缓解油门迟滞而诞生的。根据电子油门的特性，电子油门加速器将具有如下优特点：
（1）放大油门信号，提升静态响应
电子油门加速器所谓的“加速”主要是通过提高油门响应灵敏度实现的，会将输入的油门信号放大50%。这也就是说，在任何时候踏板最后面33%的油门信号已经没用了，在驾驶者踩下踏板66%的时候加速器输出已经是全油门了，这样就使得油门响应的敏感度提高了50%。但是，电子油门加速器并不像很多人说的那样减少了油门信号的分级，实际上油门信号仍然是无级调整的，只是由以前的1：1调整为1：1.x，x即为信号的放大系数。
（2）放大油门信号增速，提升动态响应
在油门踏板被踩下时，加速器会根据踩下幅度、时间计算油门信号的变化率，变化越快，说明加速要求越强烈，油门加速器会将此变化率加大，最终实现的效果是提速动态相应更好。
（3）提供虚拟驾驶风格供ecu调整发动机参数
现代发动机的ecu普遍具有驾驶风格自适应能力，如果驾驶者经常快速深踩油门（俗称拉转速），ecu会逐渐认为驾驶者的风格趋向“激烈”，这样发动机会慢慢调整节气门、喷油系统等以得到这种风格下发动机的最佳调整参数。使用电子油门加速器后，即使按照以前“温和”的驾驶风格进行驾驶，发动机依然会得到“激烈”的驾驶体会，这相当于欺骗了ecu，久而久之，发动机会自动修改其各项参数以适应该风格。关于电子节气门控制器
简单说，电子节气门控制器就是电子油门加速器的一个升级版的别称，两者的工作原理相同，功能也相同；唯一的就是电子节气门控制器有显示屏，可以一目了然选择的功能。
两者相同点
（1）工作原理一样。都是通过提高油门响应灵敏度来实现的，会将输入的油门信号放大50%。
（2）适用的车型也一样。都是适用电子油门设计的汽车。
（3）安装方法一样。都是加装在汽车的油门踏板端口上。
两者不同点
（1）配件上区别：
电子油门加速器：只有一个主机，不带显示屏。
电子油门加速器
电子节气门控制器：有一个主机、一个显示屏。
（2）功能上区别：
电子油门加速器：只有6大模式的可选。
电子节气门控制器：在原6大模式基础上，各细分9小段可调，增加了微调功能，一共有46小段。
（3）操作的方式上区别：
电子油门加速器：选择功能的时候，需要停车，并只能通过主机上发出的声音来判断,只有6个大模式可选。
电子节气门控制器：选择功能的时候很方便，不需要停车，可以直接在显示屏上面的按钮上操作，选择自己喜欢的功能。电子油门加速器版本及功能说明
市面上有2种版本较为流行，下面给大家说说，一种是6模式可调的，另一种是4模式可调。 （1）FH模式（手动挡全加速）：
适合手动挡车辆，通过改善汽车电子节气门响应速度，提升车辆瞬间加速性与爆发力，获得最佳提速效果。
（2）FA模式（自动挡半加速）：
本适合手动挡车辆，通过改善汽车电子节气门响应速度，提升车辆瞬间加速性与爆发力，获得最佳提速效果。（效果只有全加速的一半）
（3）HH模式（手动挡半加速）：
适合手动挡车辆，通过改善汽车电子节气门响应速度，提升车辆瞬间加速性与爆发力，获得最佳提速效果。（效果只有全加速的一半）
（4）HA模式（自动挡全加速）：
适合手动挡车辆，通过改善汽车电子节气门响应速度，提升车辆瞬间加速性与爆发力，获得最佳提速效果。
（5）NOR模式（原车设置）：
本模式相当于恢复到原车控制，运动与舒适的平衡。
（6）EC模式（省油状态）：
本模式延缓节气门的响应，可到达经济又环保。 （1）P1模式(运动)
通过加快节气门响应速度，提升车辆瞬时加速性能和爆发力。车辆提速轻快，倍添驾驶乐趣。
（2）P2模式(运动)
通过加快节气门响应速度，提升车辆瞬时加速性能和爆发力。车辆提速轻快，倍添驾驶乐趣。（效果减半）
（3）NOR模式(普通)
可以恢复原厂设定，达到运动与舒适的平衡。
（4）ECO模式(节油)
通过延缓节气门的响应速度，使得车辆乘坐舒适、节油环保。
新手上路我有疑问投诉建议参考资料 查看