電子節氣門工作原理_電子節氣門的優缺點詳解

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

　　電子節氣門簡介

　　電子節氣門（electronicthrottle）是汽車發動機的重要控制部件。由發動機、轉速傳感器、節氣門等構成，采用電子節氣門控制系統，可以使節氣門開度得到精確控制。

　　電子節氣門的基本結構

　　電子節氣門體主要應用在配備有車身穩定控制系統ESP和牽引力控制系統TCS裝置的車輛上。

　?。?）主要結構：節氣門位置傳感器TP；加速踏板位置傳感器APP；節氣門作動器；節氣門作動器控制模塊。

　?。?）功能和工作過程。它具有普通節氣門的基本功能，其作用是打開進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氣門在急加速等特殊工況時有進氣遲滯現象，也就是說在急加速等特殊工況時，節氣門的開度信號通過節所氣門位置傳感器已送出，但實際進入氣缸的空氣并沒有及時跟進，而且節氣門處在氣流擾動下并不是很平穩，因此空氣量并不穩定，加速不理想和不穩定。而電子節氣門可根據節氣門位置信號，PCM直接驅動直流電動機快速作響應，及時地將節氣門打開所需的開度，而且電子節氣門在自身減速機構的自鎖作用下，不會因為氣流的擾動而波動，以保證發動機的進氣量和轉速的穩定。

　　電子節氣門各構件的組成和工作原理

　　電子節氣門總成主要包括節氣門、電動步進電機（節氣門上）、雙節氣門位置傳感器、齒輪和一個彈簧。其中電動步進電機由來自PCM的負載循環信號控制。一個同心的彈簧控制節氣門，當節氣門打開到接近關閉的位置，如果步進電機電源丟失，彈簧將關閉節氣門到限位位置。當節氣門完全關閉的時候，彈簧也將盡力打開節氣門。節氣門開啟是利用節氣門上的直流電機通過減速機構來自動實現的。

　?。?）節氣門位置傳感器TP。

　　節氣門體總成內設有兩個節氣門位置傳感器。一個用于向PCM 發送實際的節氣門開度，而另一個則用于檢測控制傳感器的異常，以確保傳感器的可靠性；節氣門體的樹脂盒內裝入了兩對電位計；節氣門體內的兩對電刷根據節氣門的移動量來接觸可變電阻器，觸點上變化的電壓信號被發送到PCM。

　?。?）加速踏板位置傳感器APP。

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

　?。?）節氣門作動器。

　　在不向電機提供電源時，節氣門在節氣門體內的缺省彈簧力的作用下，從其全閉位置稍微開啟一點；當向電機供給電源時，電機將通過中間齒輪，實現節氣門的開啟和關閉；開啟和關閉節氣門的力矩采用負荷控制；當斷定駕駛員要求快速加速時，施加到電機的電流量將增大，從而加大轉動力矩，以迅速做出反應；當力矩水平達到能夠滿足目標節氣門開度的水平時，負荷率即受到控制，以保持節氣門的位置；在關閉方向上，當使負荷系數小于被保持的恒定值時，節氣門即在節氣門回位彈簧力的作用下回位；當需要快速減速時，如駕駛員突然松開加速踏板時，電機的極性將被反轉，以完全關閉節氣門。

　?。?）電子節氣門體的工作原理。

　　凡是使用了TCS（牽引力控制系統）或ESP（車輛穩定控制系統）技術的車型，在TCS作動時除了對驅動輪施加制動外，還通過電子節氣門對節氣門開度進行控制。所以必須要安裝電子節氣門控制系統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氣門控制單元，控制單元依據該信息計算出最佳節氣門的開度，加速踏板位置傳感器的信息對節氣門開度不斷進行修正，使節氣門開度符合駕駛員所需要的理想開度。電子節氣門控制單元還和發動機控制單元、自動變速器控制單元進行通訊以便對噴油次數、換擋點、變速器主油壓等進行精確控制。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據，根據這些數據計算駕駛員所要求的扭矩，然后，再根據計算扭矩對節氣門的開啟和關閉進行控制。電子節氣門系統，取消節氣門拉索，由傳感器向發動機提供加速踏板位置信號，提高節氣門操縱系統的傳輸效率及準確性。

　　電子節氣門的優缺點

　　優點

　?。?） 電子節氣門控制系統的最大優點是可以實現發動機全范圍的最佳扭矩的輸出。

　?。?） 精確控制節氣門開度。 首先由ECU 對各種工況信息和傳感器信號做出判斷并處理，接著計算出最佳的節氣門開度，再由驅動電機控制節氣門達到相應的油門開啟角度。

　?。?） 改善了發動機的排放性能。 ETC 系統在各種情況下對空燃比進行精確控制，使燃燒更加充分，同時也降低了廢氣的產生;在怠速狀態下，節氣門保持在一個極小開啟角度來穩定燃燒，提高了燃油經濟性，排放也得到進一步控制。

　?。?） 具有更高的車輛行駛可靠性。 電子節氣門控制系統采用傳感器冗余設計，從控制角度講，使用一個傳感器就可使系統正常運轉，但冗余設計可使兩個傳感器相互檢測，當一個傳感器發生故障時能及時被識別， 在很大程度上增加了系統的可靠性，保證行車的安全性。

　?。?） 可選擇不同的工作模式。 駕駛員可根據不同的行車需要通過模式開關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，區別在于節氣門對加速踏板的響應速度不同。

　?。?） 可獲得海拔高度補償。 在海拔較高的地區，大氣壓下降，空氣稀薄，氧氣含量下降，導致發動機輸出動力下降。 此時，電子節氣門控制系統可按照大氣壓強和海拔高度的函數關系對節氣門開度進行補償，保證發動機輸出動力和油門踏板位置的關系保持穩定。

　　缺點

　?。?） 汽車在起步時會產生油門遲滯。 汽車起步時需要提供濃混合氣，而ECU 會根據當前的車速、節氣門開度等進行分析，從燃油經濟性和排放合理的角度考慮，會限制節氣門的打開幅度，同時限制噴油系統進行濃混合氣供油，其實就是ECU 通過限制發動機瞬時輸出功率，這就限制了汽車起步時要求較濃混合氣 的工況實現。 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動機性能，改變動力輸出及扭矩等，僅是一個信號的放大器，并且油耗也會隨著加速器的加速而增加。

　?。?） 非線性影響 ETC 控制系統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，同時受到進氣流產生的非線性阻尼力以及進氣氣流的不穩定擾流阻矩的影響，導致常規PID 控制不能精確地設定反饋的增益，影響控制的精確性。

　?。?） 成本高。 ETC 系統采用了智能型傳感器、快速響應的執行器、高性能控制單元及冗余設計，使成本大幅度上升，目前ETC 系統只裝配在高檔轎車上。