汽油發動機電子節氣門控制系統論文-資料下載頁

　　

【正文】 操縱，控制系統可根據發動機的工況、汽車的行駛狀態等對節氣門的開度作出實時的調節，使發動機在最適當的狀下工作，從而提高了汽車的動力性、安全性及舒適性。電子節氣門開始只是在某些高級轎車上有應用，現已出現在國內外生產的家用轎車上[1] 。電子節氣門控制系統圖31 雙閥式電子節氣門結構電子節氣門控制系統主要由節氣門總成、加速踏板位置傳感器和電子控制器等組成，（如圖31所示。）加速踏板位置傳感器通常采用雙電位計式傳感器，安裝在加速踏板總成內部，用于檢測加速踏板的位置變化。雙電位計式加速踏板位置傳感器同時輸兩個大小同向變化，但變化斜率不同的電壓信號[3]。可提高測量精度，使電子控制器對節氣門開度的控制更加精準。加速踏板位置傳感器安裝在發動機艙內時加速踏板與傳感器之間通過一根拉索連接。節氣門位置傳感器采用無觸點的雙電位計式傳感器，安裝在節氣門總成內，用于將節氣門的位置信息反饋給電子控制器。節氣門位置傳感器雙電位計的兩個電壓信號通常是相向改變，當節氣門開度改變時，節氣門位置傳感器的一個信號電壓增大，另一信號電壓則減小。節氣門位置傳感器設雙電位計的目的也是為了提高電子控制器對節氣門位置的控制準確度。電子控制器根據加速踏板位置傳感器及其它相關傳感器的信號進行最佳節氣門開度判斷，并輸出控制信號， 控制節氣門驅動裝置，將節氣門調整到適當開度。電子節氣門控制器通常是發動機電子控制器中的一個控制模塊，由相應的控制程序和驅動電路組成。節氣門驅動裝置由電動機和機械傳動機構組成，其作用是按照電子控制器的指令動作，及時調節節氣門的開度。 電子節氣門控制系統工作原理 電子節氣門控制系統的工作方式電子節氣門控制系統的工作方式如圖32所示。發動機工作時，加速踏板位置傳感器將反映加速踏板位置的電信號輸送給電子控制器，電子控制器根據此位置信號判斷駕駛員的駕車意圖， 并參考發動機轉速傳感器、進氣壓力傳感器及其它相關傳感器的電信號， 得到最佳的節氣門開度參數，然后與當前的節氣門位置進行比較。當節氣門的開度與最佳開度參數不一致時，便輸出控制信號，控制節氣門驅動裝置工作，將節氣門調整到適當的開度。圖32 電子節氣門控制系統的工作方式電子節氣門體控制原理框圖（如圖33所示）。電子節氣門體使用發動機電腦發出的控制信號調節進氣量。電子節氣門體包括一個節氣門電機(步進電機)，由發動機電腦控制，并由發動機電腦內部的電源供電，步進電機齒輪以及兩個彈簧(一個打開彈簧，一個回位彈簧)轉動節氣門。節氣門在怠速位置時是關閉的，沒有空氣通過節氣門。節氣門軸與兩個位置傳感器機械連接，位置傳感器也由發動機電腦供電。位置傳感器提供節氣門開度數據給電腦。節氣門體有故障時，必須作為一個整體來更換。油門踏板位置傳感器的功能是為發動機電腦提供油門踏板位置數據[2]。發動機電腦使用該數據來控制節氣門的正確開度。該傳感器包括：兩個分壓器，一個AC／DC轉換器，節氣門位置傳感器連接到節氣門軸上，分壓器的電阻隨油門踏板位置一起改變。油門踏板位置傳感器分別傳送一個模擬和一個數字信號給發動機電腦。數字信號由A／D轉換器產生。發動機電腦同時使用模擬和數字信號來調節節氣門開度。節氣門位置傳感器連接到節氣門軸上，分壓器的電阻隨油門踏板位置一起改變。油門踏板位置傳感器分別傳送一個模擬和一個數字信號給發動機電腦。數字信號由A／D轉換器產生。發動機電腦同時使用模擬和數字信號來調節節氣門開度。圖33 電子節氣門體控制原理油門踏板位置傳感器的故障診斷。油門踏板位置傳感器信號可以用故障診斷儀來讀取。如果發動機電腦探測到模擬信號與數字信號之間有差異，就會儲存故障代碼。發動機電腦使用一個后備數值來確保功能。發動機電腦控制節氣門主要使用的信號來自：①. 油門踏板位置傳感器：②. 離合器踏板傳感器；③. 制動開關：④. 節氣門位置傳感器；⑤. 自動變速器檔位信號；⑥. 空調壓縮機負載傳感器；⑦.發動機溫度傳感器。節氣門位置由節氣門體上節氣門位置傳感器中的兩個分壓器測量，分壓器1在節氣門角度增加時產生較高的電壓信號：分壓器2產生變化相反的電壓信號。發動機小負荷(如怠速)時，較小的進氣需要更精確的調節，所以分壓器l上的信號在到達發動機電腦中的AC／DC轉換器前在電腦中放大數倍。發動機電,電腦首先使用分壓器1上的信號測量節氣門開度，并使用該信號計算節氣門角度(實際數值)，然后利用節氣門實際角度的數值正確地調節節氣門9Z度。分壓器2上的信號主要用于檢查分壓器l是否正常，且在最低和最高極限之間。如果信號有差異，電腦就從負載信號、發動機轉速以及壓力和溫度信號計算出一個虛擬的節氣門信號，最接近計算數據的節氣門位置傳感器信號被假定為是正確的。另一個位置傳感器被認為異常并儲存一個故障碼。電腦連續地將分壓器的節氣門角度與計算的節氣門角度進行比較以進行監測。如果發動機電腦將節氣門體中的電源斷開，則節氣門轉換到固定開度，汽車可以“跛行”。 發動機電腦有調整(學習)功能，使得電腦可以計算如何控制調整節氣門電機。該調整在制造過程中進行，運行時發動機電腦打開節氣門到不同的位置，并讀取和記錄分壓器上的實際數值。節氣門電機由一個在發動機控制器中的電源使用脈沖寬度調諧信號(PWM )進行控制。全自動式節氣門體加速靈敏，可實現牽引力、巡航、自動變速器換檔防沖擊等控制。一旦系統出現故障，發動機只能在備用固定轉速運行，不能通過油門踏板實現加速和減速。 汽油發動機電子節氣門控制系統的特點電子節氣門控制系統根據駕駛員操縱加速踏板的情況、發動機的運行工況及汽車的行駛狀況等對節氣門進行控制，可使踏板行程大小與電子節氣門開度不一致，以實現發動機的不同模式控制。 ①．加速踏板特性控制 可使節氣門的開度響應滿足駕駛員不同的踏板感覺需要。加速踏板特性大致可分為運動模式、標準模式和經濟模式。運動模式使駕駛員有加速踏板很靈敏的感覺該控制模式下使節氣門的響應以汽車的加速反應迅速為目的經濟模式則使駕駛員有加速踏板比較“遲緩” 的感覺，該控制模式下對節氣門的控制以經濟性為目標。 ②．以舒適性為目標的車速控制 在加速踏板位置突然改變時，電子節氣門控制系統對節氣門的響應進行適當的調整，以避免汽車突然的加速或減速，使車內乘員無前沖或后仰的感覺。 ③．發動機轉速限制控制 當發動機轉速超過設定的限值時，電子節氣門控制系統可及時減小節氣門開度，以避免發動機超速運轉。 ④．發動機起動控制 在起動發動機時，電子節氣門控制系統自動將節氣門調整到發動機最容易起動的位置。 ⑤．三元催化器加熱時的轉矩補償控制當發動機冷機起動后，三元催化器加熱器電工作時，電子節氣門控制系統將節氣門開度作適當的修正，以確保發動機的正常轉。⑥．發動機怠速控制電子節氣門裝置響應發動機怠速控制系統的控制指令，進行發動機怠速穩定控制、發動機高怠速控制和發動機快速暖機控制等。 ⑦．發動機輸出功率控制電子節氣門裝置響應驅動防滑控制系統的控制指令，通過適當減小節氣門開度，控制發動機的輸出功率，以抑制驅動車輪的滑轉。⑧．汽車巡航控制電子節氣門裝置響應巡航控制系統的控制指令，及時地調整節門開度，以使汽車的行駛速度保持在設定的車速。四 結語VVT 技術與傳統氣門正時系統相比在發動機動力性、燃料經濟性及排放性方面有著明顯的優勢，目前已廣泛應用于多種現代車型。隨著這一技術的不斷發展完善及成本的降低，將來會有越來越多的高性能汽油發動機采用這一技術。為發動機性能的提升及節能、環保起到更大作用。節氣門控制系統不僅可滿足發動機的起動、怠速、三元催化器加熱、發動機最高轉速限制、過熱保護等控制要求， 其電子節氣門裝置同還可滿足汽車其它電子控制系統的控制請求， 實現防振動控制、巡航控制、最高車速控制、變速器換檔優化控制和牽引力控制等， 因而可簡化這些電子控制系統的結構、優化關聯控制系統的控制。可以相信， 隨著電子節氣門控制技術的進一步成熟， 電子節氣門控制系統在汽車上的應用也會很快普及。參 考 文 獻[1]陳家瑞，汽車構造，機械工業出版社，2000[2]陶國良，郭連．電子節氣門技術的發展現狀及趨勢[J]．汽車研究與開發，2003，[3]馮能蓮，等．電子節氣門控制系統研究 汽車技術，20O4[4]網上搜索資料 [5]王立彪等，發動機可變氣門技術的研究進展，汽車技術 指導記錄表26