电子节气门控制系统ETC
CNG电控EPR系统零部件说明和安装手册
这些传感器可帮助ECM确定入口处到节气门以及进气岐管中的空气质量。该信 息用于增压控制、节流控制和燃料计量。 1.7 爆震传感器
该传感器向ECM提供有关发动机爆震的信息，ECM会以适合的动作发出指令。 1.8 凸轮轴位置（CMP）和曲轴位置（CNP）传感器
如图II.1.1所示，电控EPR燃气系统包括ECM和多个传感器以及执行器。
高压输入到 EPR
补偿阀
TIP 传感器
中间冷 却器
TMAP 传感器
曲轴 传感器
EPR 测量这两 条管路的压差
到混合器的低 压蒸汽管线
混合器 节气门体
进气压力 管路
燃料 切断阀
凸轮传 感器
油压开关
爆震传感器
冷却液温度传 感器
涡轮
电控EPR系统零部件说明及安装要求
玉柴工程研究院电控部气体发动机项目组编制 （内部资料请勿外传） 2007-9-30
1
目录
第一章 引言 ........................................................................................................................... 3 第二章 系统概述 ................................................................................................................... 4
1.0 系统和部件的功能 .................................................................................................. 4 2.0 控制策略特性........................................................................................................... 7 3.0 通信和诊断特性....................................................................................................... 9 4.0 车辆与 HD GCP ECM 的接口.............................................................................. 10 第三章 部件安装要求..........................................................................................................11 1.0 HD GCP 发动机控制模块.................................................................................... 13 2.0 大功率电控调压器（HD EPR）.......................................................................... 14 3.0 电子节气门............................................................................................................. 22 4.0 200DM 空气燃料混合器....................................................................................... 24 5.0 高压 CNG 减压器 .................................................................................................. 28 6.0 低压燃料切断阀..................................................................................................... 29 7.0 废气旁通控制阀..................................................................................................... 30 8.0 TMAP 传感器......................................................................................................... 32 9.0 TIP 传感器 .............................................................................................................. 35 10.0 大气环境传感器（ENVIROTECH 传感器）........................................................ 36 11.0 氧传感器 ................................................................................................................. 38 12.0 LPG 燃料气质传感器 .......................................................................................... 40 13.0 爆震传感器............................................................................................................. 40 14.0 防喘振阀 ................................................................................................................. 42 16.0 点火线圈 ................................................................................................................. 44 17.0 用户自备部件......................................................................................................... 45 附录 A1 参考文献列表..................................................................................................... 48 附录 A2 所用术语和缩略语表...................................................................................... 50
电子节气门简介
3 安装位置
节气门安装位置
5
4 产品结构及关键尺寸
✓ 进气孔直径 ✓ 螺栓安装孔的孔径及孔距 ✓ 喉口结构尺寸 ✓ 安装平面的平面度 ✓ 长宽高边界条件
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4 相关术语及性能参数
相关术语： UMS(UMA): upper mechanical stop 断电情况下手推节气门阀片能到的最大 位置 UES(OMA): upper electrical stop 节气门上电工作时阀片能达到的最大位置 LMS: lower mechanical stop断电情况下手推节气门阀片能到的最小位置 LES: lower electrical stop 节气门上电工作时阀片能达到的最小位置 LHP: limp home position 断电情况下节气门所处的原始位置 TPS: Throttle position sensor 节气门位置传感器
ETC-electronic throttle control
电子节气门作为现代发动机管理系统中进气系统的一个 主要部件之一，主要任务是控制进入发动机的空气流量， 改善发动机的排放性能，提高燃油经济性；
3
2 工作原理
1.驾驶员通过踩下或释放加速踏板，使得加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入到节气门控制单元ECU； 2.控制单元根据收到的电压信号，计算出最佳的节气门位置，并向节气门执行器发出控制信号； 3.节气门执行器通过改变节气门的开度，实现对发动机进气量的控制； 4.节气门TPS检测节气门的实际开度及其他工况信息反馈给ECU,ECU根据反馈信号对控制参数进一步进行优化， 使车辆一直保持在理想工作状态；
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4 相关术语及性能参数
性能参数： 响应时间： LMS TO LHP ≤100ms; LMS TO UMS ≤100ms; LHP TO UMS ≤100ms 返回时间： UMS TO LHP ≤300ms； LMS TO LHP ≤ 100ms 空气流量： 全关位置空气流量、LHP位置空气流量 TPS信号值： TPS1@LMS:10%±4% TPS2@LMS:90%±4% TPS1@LMS:93%±4% TPS1@LMS:7%±4% 主气道泄露： Leakage air of bearing(main bore)≤20cm3/min
日产天籁发动机维修手册(2)
日产天籁发动机维修手册（二）发动机控制系统1．燃油控制系统因为燃油压力调节器安装在油箱内，VQ35DE发动机的燃油系统是没有回油管路的；而且燃油不从温度较高的发动机侧循环再回到油箱，所以油箱内的燃油温度较低，蒸发到碳罐的蒸气就少。
燃油压力调节器的泄压阀设定为350kPa ，而且与发动机的进气歧管真空度无关。
较高的燃油压力有助于提高发动机的热起动性能，还可以减少在较高温度的发动机侧的油管内形成气阻的可能。
在发动机舱供油管上装有两个燃油压力缓冲器，一个缓冲器装在发动机左侧缸盖进油管侧，另一个装在右侧。
燃油压力缓冲器从油箱到发动机舱燃油管是塑料制成的，其外面包裹一层橡胶，这种结构可以减少燃油蒸气从油管处泄漏，以满足越来越严格的排放法规要求从各方面减少的排放。
在燃油压力缓冲器与喷油嘴的油管之间加装一个编号为KV101 17600的专用工具，就可以测量燃油系统的压力。
2．加速踏板位置传感器（APPS）加速踏板位置传感器装在加速踏板总成上，向ECM传递驾驶员加速或收油的信号，然后由ECM控制电子节气门（ECT）打开或关闭。
加速踏板位置传感器没有怠速位置开关或全开开关。
加速踏板位置传感器与加速踏板虽然通过螺丝固定，但它没有单独的零件号，必须与加速踏板一起订购。
3．电子节气门（ETC）J31采用电子节气门来控制发动机转速，已取消AAC阀及其它怠速控制装置。
在TCS（牵引力控制系统）或VDC（车辆动态控制系统）要求发动机限制扭矩和防止车轮打滑时，ECM会控制电子节气门（ETC）工作。
电子节气门执行器电子节气门与节气门位置传感器协调工作，节气门位置传感器将节气门当前的位置信号传给ECM，作为反馈信号。
电子节气门在没有电负荷时的自由位置，节气门稍为打开，可以为发动机提供了故障失效保护功能。
因此当电子节气门（ETC）出现故障时，汽车可以20Km/H 左右的车速行驶。
如果断开过ECM或APPS的插头，则一定要执行下述操作（详细操作信息参见维修手册）：●节气门关闭位置学习；●怠速空气量学习；●加速踏板释放位置学习。
爱丽舍轿车电子节气门及初始化
爱丽舍轿车由东风汽车公司和法国雪铁龙汽车公司合资组建的神龙汽车有限公司生产，具有国际先进水平，保有量比较大。
新生产的爱丽舍轿车装备了１．６Ｌ１６气门ＴＵ５ＪＰ４型发动机，逐步取代原１．６Ｌ８气门的ＴＵ５ＪＰ／Ｋ型发动机。
ＴＵ５ＪＰ４型发动机采用了ＢＯＳＣＨ公司ＭＥ７．４．４电喷系统，该系统是根据欧洲２００５年实施的欧洲ＩＶ号排放法规而开发设计的新一代电喷系统。
ＭＥ７．４．４的含义如下：Ｍ———多点喷射；Ｅ———电控节气门；７．４．４———版本代号。
ＭＥ７．４．４电喷系统中的电控节气门是ＴＵ５ＪＰ／Ｋ型发动机（爱丽舍ＳＸ型轿车用）采用的ＭＰ５．２电喷系统中所没有的。
ＴＵ５ＪＰ４型发动机的电控节气门系统主要包括电子节气门总成（零件编号：Ｃ００００１６３９Ｑ９）和加速踏板位置传感器（零件编号：００００１９２０ＡＫ）。
１电子节气门总成１．１电子节气门总成的结构电子节气门总成（ＥＴＣ）主要由节气门、电动机、传动装置、双轨道节气门位置传感器等构成，如图１所示。
电子节气门总成一方面执行来自控制单元的指令，调节节气门开度以控制进气量，同时还可以输出反映节气门位置的信号，供系统监控节气门的实际开度。
电动机和传动装置是电子节气门的控制装置。
来自控制单元的指令使电子节气门总成中的直流电动机动作，通过传动机构改变节气门的开度。
与拉线式节气门总成相比，电子节气门的开启角度不再由加速踏板拉索直接控制，其开度与驾驶员的意图（加速、减速）并不完全一致。
加速踏板拉索控制的加速踏板位置传感器只是以电压信号反映了驾驶员的力矩指令，而不是节气门的实际开度。
在电子节气门总成中，怠速调节阀被取消，由电子节气门进行怠速调节。
电子节气门轴上的双轨道节气门位置传感器用来检测节气门准确开度，是节气门开度的监控装置，其主要结构是２个电位器。
电位器的电阻值随节气门位置的改变而变化。
当加上５Ｖ工作电压后，变化的电阻转化为电压输出信号。
利用节气门位置修改稿收稿日期：２００７－０５－１７作者简介：陈昌建（１９６５－），女，河北正定人，副教授，从事汽车电器及汽车电子控制技术的教学与科研工作，曾主编《汽车电器维修技术》等４部著作，在刊物上发表多篇汽车电器与电子控制技术方面的论文。
电子节气门技术
电子节气门技术
电子节气门技术的研 究始于20世纪70年代后期， 80年代开始问世。90年代 开始应用。
电子节气门
概念 所谓电子节气门(Electronic Throttle Control，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， 在电控单元的控制下，可实现节气门开度的快速精确控制。
电子节气门
加速踏板位置传感器
作用：将油门踏板的位置通过电子信号的方式反馈给 ECU，ECU通过计算控制节气门的动作。
安装位置：油门踏板上方
电子节气门
加速踏板位置传感器原理
加速踏板位置 传感器的两个信号 之间的关系是信号 1是信号2电压的一 倍。
怠速——半开——全开 信号1电压：0.74V——1.78V——4.61V 信号2电压：0.37V——1.00V——2.32V
拉线式节气门
电子节气门
节气门的最佳开度
电子节气门
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。
电子节气门
电子节气门优点 ⑴精确控制节气门开度 （2）可以实现发动机全范围的最佳扭矩的输出
通过节气门控制电动机将节气门任意定位，取消了巡航控 制执行器和拉索，真正实现了定速巡航全电控。 (6)失效保护
当ECU检测到ETCS-i系统出现故障时，ECU将转换到“跛 行模式”(故障慢行模式)。在“跛行模式”控制中，车辆将在节 气门开启角度大于正常值的有限条件下行驶，或者将节气门置 于怠速位置，直到系统故障排除，并将点火开关置于“OFF” 位置。
⑶ 改善了发动机的排放性能 （4） 具有更高的车辆行驶可靠性
节气门传感器工作原理
节气门传感器工作原理
节气门传感器是一种用来检测节气门开启程度的传感器，主要应用于汽车发动机的控制系统中。
它常见于电子节气门控制系统（ETC）中，通过监测节气门的开启程度，控制发动机的燃油供应和空气流量，以实现对发动机的精确控制。
在工作原理上，节气门传感器利用了传感器元件的特性。
其中，一种常见的工作原理是基于旋转角度的检测。
节气门传感器通常由一个器件组成，该器件与节气门轴相连，并随着节气门的调整而旋转。
该器件内部设有一个旋转传感器，用于监测旋转角度。
传感器内部的旋转传感器通常采用非接触式的工作原理，如霍尔效应或齿轮装置。
这些传感器会根据旋转角度的变化，通过改变输出信号的电压或电流来反映节气门的状态。
传感器输出的信号将送往控制单元，以实现发动机控制系统对发动机的精确控制。
通过监测节气门的开启程度，节气门传感器可以提供给发动机控制系统一个准确的节气门位置反馈。
这个反馈信号将与其他传感器的信号一起使用，用于计算发动机所需的燃油供应和空气流量。
据此，发动机控制系统可以调整燃油喷射量和气缸进气量，以实现对发动机的精确控制，提高燃烧效率和排放性能。
总的来说，节气门传感器通过监测节气门的开启程度，提供给发动机控制系统一个准确的节气门位置反馈，以实现对发动机
的精确控制。
它是汽车电子控制系统中重要的传感器之一，对于提高发动机性能和节能减排具有重要意义。
ETCS电子节气门控制系统
加速踏板位置传感器
安装在油门踏 板处，不再有油门 拉线，而是通过电 线向发动机ECU提 供踏板位置和加速 率
节气门体
节气门体用来执行ECU的指令，迅速调节节气门的开度，以控制发动机的进气 量；与此同时，输出反映节气门当前位置的电信号，以使ECU能实时监控节气门 的开度。 ECU控制电动机的通电时间，电动机通过齿轮传动机构驱动节气门转过相应的 转角；ECU通过改变直流电动机电流方向，实现节气门系统使加速踏板与节气 门之间无机械连接，而是通过传感器、ECU及 节气门体实现电子控制方式的连接，可使节 气门的开度不完全取决于驾驶员对加速踏板 的操纵，控制系统可根据发动机的工况、汽 车的行驶状态等对节气门的开度做出实时的 调节，是发动机在最适当的状态下工作，从 而提高了汽车的动力性、安全性及舒适性。
特点
1、电子节气门系统去掉油门拉线，驾驶员不 再直接控制节气门的开度，“踩油门”的意 图通过电子油门踏板转化成扭矩需求输入； 2、取消了怠速执行器，通过对节气门开度的 精确控制来实现怠速的稳定控制； 3、易于扩展，如巡航控制等可以轻松实现。
组成
电子节气门控制系统由加速踏板位置传感器、发动机控制单元、节气门 体、故障指示灯等组成。
ETCS工作原理
发动机工作时，加速踏板位置传感器将反映加速踏板位置的电信号输送给 ECU，ECU根据此信号判断驾驶员的驾驶意图，并参考发动机转速传感器、进气 压力传感器及其他相关传感器的电信号，得到最佳的节气门开度参数，然后与当 前的节气门位置进行比较，当节气门开度与最佳的节气门开度参数不一致时。便 输出控制信号，控制节气门驱动装置工作，将节气门调整到适当的开度。
ETCS简介
ETCS概要
ETCS=Electric Throttle Control System 电子节气门控制系统 也叫 EPC (Electric Power Control System)
电子节气门技术资料
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、平稳性及经济性，并减少排放污染，世界各大汽车制造商推出了各种控制特性良好的电子节气门及其相应的电子控制系统，组成电子节气门控制系统（ETCS）。
采用电子节气门控制系统，使节气门开度得到精确控制，不但可以提高燃油经济性，减少排放，同时，系统响应迅速，可获得满意的操控性能；另一方面，可实现怠速控制、巡航控制和车辆稳定控制等的集成，简化了控制系统结构。
电子节气门的系统组成和功能1带加速踏板位置传感器的加速踏板模块—用来确定踏板位置并将踏板位置信号传递给控制单元2发动机控制单元（ECU) —接收踏板位置传感器信号，根据输入电压信号计算得知所需动力。
并根据其他如急加速，空调，自动变速器起步的扭矩信号，计算出实际的节气门开度。
同时还监控节气门系统3节气门控制单元—控制所需进气量，根据控制系统提供信号调节节气门开度，反馈节气门信号。
4节气门故障灯（大众车型在仪表上为EPC灯）—提供节气门故障信息给驾驶员5传感器和执行器传感器：带油门踏板传感器G79,G185的加速踏板模块，带节气门开度传感器的G187,G188 ,节气门控制器J338, 离合器踏板开关F36,制动踏板开关F47,制动灯开关F 6执行器：带节气门驱动装置的G186和G338，节气门故障灯K132c(划片变组器，等同与油浮子）控制系统根据两个信号来确定踏板位置。
2个信号值正好相反，形成对比。
2 当一个传感器坏。
系统监测到还有一个节气门信号时，能进入怠速运行，但节气门全开要很慢。
系统还通过制动灯开关和制动踏板开关信号来判别怠速状态，关闭巡航，点亮EPC,在故障存储器存储故障码。
3 节气门角度传感器G187,.G188(滑动变阻器式）向系统反馈节气门位置信号。
装两个传感器是为了精确和备用。
当一个传感器坏。
系统使用另一个传感器信号，对加速踏板响应不变，巡航关闭。
EPC灯亮存储故障码。
当2 个信号中断，发动机在1500转左右运行，踩油门踏板无反应。
电子节气门控制系统(ETCS)简介
反 饋电子节气门控制系统（ETCS）简介1. 采用ETCS后，可以省去哪些部件？A. 节气门体、减振缓冲器膜片和单向阀、ECM/PCM、快怠速阀。
B. 加速踏板位置传感器、IACV、ECM/PCM、快怠速阀。
C. 节气门体、驱动装置、IACV、快怠速阀。
D. X IACV、快怠速阀、减振缓冲器膜片和单向阀、巡航控制作动器和控制装置。
2. ETCS操纵节气门：A. 直接使用拉线操纵。
B. X 采用电机操纵。
C. 采用加速踏板位置传感器操纵。
D. 直接由加速踏板操纵。
3. 加速踏板位置传感器 。
A. 连接到节气门体上。
B. X 包含两个相同的工作回路。
C. 紧靠加速踏板上面的前围板下支架上。
D. 向ECM/PCM提供可变电阻信号，指示节气门位置。
4. 进行下面哪一种操作时要求完成怠速学习步骤？A. 更换右前车轮。
B. X 使用扫描工具或HDS清楚DTC和/或重新设置ECM/PCM。
C. 断开及/或更换加速踏板位置传感器。
D. 进行阀门调整。
5. 发生ETCS故障时，下面哪一项是正确的？A. X MIL点亮。
B. 车辆只能移动到路肩上。
C. 燃油在1200 rpm以上被切断。
D. 可以使用后备节气门拉线。
6. ECM/PCM输出一个信号__________。
A. 直接给节气门控制电机。
B. 给加速踏板位置传感器。
C. X 给驱动装置。
D. 给TPS。
7. 在维修一种在ECM/PCM中储存有DTC的系统故障后，必须在工作结束前完成什么操作？A. 将点火开关轮回切换到ON和OFF，以擦除所储存的DTC。
B. 踩下制动踏板，转动点火开关至“ON（II）”位置，以擦除储存的DTC。
C. 踩下巡航控制按钮，转动点火开关至“ON（II）”位置，以擦除储存的DTC。
D. X 使用扫描工具或HDS擦除储存的DTC，并完成怠速学习步骤。
8. ETCS由如下部分组成：。
A. IACV、节气门体和快怠速阀。
B. 加速踏板位置传感器、IACV、ECM/PCM和快怠速阀。
ETC电子节气门控制解析 ppt课件
气M流as质s a量ir flow (HFM) 进M入as燃s a烧ir室flo的w气in流to质量 combustion chamber 初Pr始im气ar缸y 充cy气l. charge 气cy缸lin充de气r charge 进In气tak岐e管m压an力ifold pressure 进To气ta岐l v管ol总um容e积of intake manifold 进Ai气r t岐em管p的era空tu气re温in度intake manifold 总To位ta移l displacement 发En动g机ine转s速peed = 1013 hPa = 273 K
PFI系统的基于扭矩的系统结构
外部扭矩要求
• 驾驶者 • 巡航控制 • 车速限制 • 汽车动力控制 •驾驶性能
内部扭矩要求
• 发动机起动
• 怠速控制 • 发动机转速限制 • 发动机保护
效率要求
• 发动机起动 • 催化剂加热 • 怠速控制
效率
扭矩要求
协调
扭矩
扭矩
要求
要求
扭矩和
效率要求
协调
扭矩 转换
理想扭矩 的实现
4
基于扭矩的模型
扭矩结构的理论模型：
新鲜空气充入 燃料量 点火提前
内燃机
燃烧
燃烧扭矩
发动机
- 扭矩 -
离合器可 用扭矩
泵气与摩擦损失 辅助系统损失
离合与发热损失 变速与齿轮放大损失
离合器 变速差动
车轮可用 扭矩
5
发动机管理
扭矩控制： 发动机管理系统最重要的任务之一是控制发动机产生的扭矩。要做到
这一点，在各个子系统（ETC、空气与燃油混合气控制、点火）中所有影 响扭矩的量都需要进行控制。这种形式控制的目的是为驾驶者提供要求的 扭矩，同时符合有关废气排放、燃油消耗、功率输出、舒适和安全的严格 要求。在某些条件下，诸多要求是相互矛盾的。
电子节气门系统的检修要领
现在越来越多的电喷发动机管理系统采用电子节气门(EPC)，EPC实际上是一个系统，它包括节气门、节气门位置传感器、节气门控制单元、节气门调节器、节气门指示灯以及发动机控制单元等，所有用于确定、调整和监控节气门位置的零部件都属于电子节气门系统。
一、电子节气门控制系统电子节气门与加速踏板之间不存在机械连接，加速踏板的位置信息由加速踏板位置传感器采集。
驾驶人希望加速、减速或恒速等意图不再通过拉索直接操纵节气门，而是依靠EPC进行间接控制。
加速踏板传感器内有2个输出电压呈线性变化的电位计，驾驶人踩下加速踏板时，带动滑变电阻移动，这2个电位计产生的信号电压输送至发动机电控单元(ECU)。
ECU经过运算后，驱动节气门调节器的定位电动机，带动节气门转动，使发动机达到所需要的进气量。
由此可见。
踩下加速踏板的程度是驾驶人对发动机转矩的要求。
加速踏板的位置是一个设定值。
加速踏板位置传感器是一个设定值发生装置。
另一方面，在发动机运转过程中，电控单元可以不依靠加速踏板位置传感器的信号，直接控制EPC。
节气门位置传感器的作用是将节气门的开度转换为电压信号，传输给ECM 及TCM，控制单元根据此信号以及进气量信号及时调整喷油量，以满足发动机各种工况的需要。
以长安福特福克斯(C307)轿车为例。
该车采用电子节气门，由PCM控制节气门的开度。
同时为了检测其执行情况，设置了节气门位置传感器，采用节气门位置传感器的反馈信号，形成了一个闭环控制系统。
PCM主要根据加速踏板位置传感器的信号决定节气门开启角度、点火时刻和喷油脉宽。
为了提高可靠性，在加速踏板上设置了2个加速踏板位置传感器，如果其中一个加速踏板位置传感器出现故障，PCM会降低发动机的输出动力，此时发动机的转速仍然可以达到最高值，只是加速性能会受到影响。
这时行车电脑会显示“ACCELERATION REDUCED”（加速限制模式）；如果两个加速踏板位置传感器同时出现故障，PCM会将发动机的转速控制在1500～4000r／min，车速最高只能达到56km／h，如果踩下制动踏板，转速会降到怠速，松开制动踏板，转速会增加。
电子节气门的工作原理
电子节气门的工作原理
电子节气门（Electronic Throttle Control，ETC）是一种用于发
动机控制的新型节气门系统。
它通过电子信号替代了传统的机械和液压操作方式，实现了发动机节气门的精确控制和更高的可靠性。
电子节气门的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 传感器检测：电子节气门系统中配备了多个传感器，用于检测车辆和发动机的状态。
例如，油门踏板位置传感器会监测踩下踏板的力度和位置，发动机转速传感器会检测发动机当前的转速等。
2. 信号处理：传感器获得的信号会通过电子控制单元（ECU）进行处理。
ECU会对信号进行数字化处理，以便进一步的计
算和控制。
3. 节气门控制：当驾驶员踩下油门踏板时，油门位置传感器会向ECU发送信号。
ECU会根据接收到的信号计算出适当的节
气门开度，并通过控制执行器来调整节气门的位置。
4. 混合气控制：节气门控制的调整会影响到发动机进气量的调节。
通过调整节气门的开度，可以控制气缸内混合气的进入量，从而影响燃烧过程，实现发动机功率和燃油消耗的优化。
5. 限制与保护：电子节气门系统还具备一些限制和保护功能，以确保发动机和车辆的安全性。
例如，当发生故障或异常情况
时，系统会自动进入“减速模式”，限制发动机输出功率，防止进一步的损坏。
总的来说，电子节气门通过传感器检测和信号处理，实现精确控制节气门开度，进而调节发动机进气量，实现优化的燃烧效果和更高的驾驶性能。
同时，系统还具备故障保护功能，以提高车辆的安全性和可靠性。
基于PWM技术汽车电子节气门控制系统的研究
基于PWM技术汽车电子节气门控制系统的研究郑锦汤（广州华商职业学院广东广州）摘要:本文主要介绍电子节气控制系统结构与工作原理，对实现电子节气门控制的关键在于控制节气门驱动电机的运动，驱动模块用于提供适当的控制电压驱动节气门伺服电机使节气门达到最佳的开度位置。
应用PWM技术对节气门控制系统驱动模块方案进行分析。
关键词: 电子节气门PWM技术伺服电机0 引言汽车电子节气门技术(Electronic Throttle Control,ETC)是伴随汽车线控驱动理念(Drive-by-Wire)而诞生的。
电子节气门控制系统通过ECU采集加速踏板和汽车行驶状态信息，计算出整车的全部转矩需求，通过对节气门开度的期望值进行计算，得到节气门的最佳开度，并把相应的控制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。
ETC可实现发动机转矩控制和精确空燃比控制，有助于提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性以及降低排放污染。
1电子节气门系统结构电子节气门控制系统如图1所示，取消了机械式节气门的刚性连接，采用一种柔性控制方式(drive- by- wire)，电子节气门控制系统由加速踏板、传感器、节气门、控制单元（ETCS）、数据总线及执行器等部分组成。
图1 节气门控制系统组成2电子节气门控制系统工作原理当驾驶员踩下加速踏板时，加速踏板位置传感器将油门踏板位移量信号转换为电压信号传给ETCS，ETCS通过对当前所处工况进行分析和逻辑处理后发出控制信号，控制节气门驱动电机，使电机按照ETCS 给定的角度驱动节气门运转并达到所需的开度；同时节气门体上的节气门位置传感器将测得的当前节气门位置信号反馈给ETCS ，通过反馈控制实现对节气门的最佳闭环控制。
3电子节气门控制系统驱动模块完整的电子节气门控制系统包括驱动模块、节气门总成、加速踏板位置传感器、驱动电机控制器等。
而电子节气门控制的关键是控制节气门驱动电机的运动。
汽车电子节气门控制系统及其故障诊断
汽车电子节气门控制系统及其故障诊断董竹林【摘要】随着社会和消费者对汽车功能和性能要求的不断提高,电子化、智能化、网络化成为现代汽车的重要标志和发展趋势.为了提高汽车行驶的动力性、平稳性及经济性,并减少排放污染,产生了电子节气门控制系统(ETC).介绍了电子节气门的组成及工作原理,并对桑塔纳轿车中节气门出现的故障及检修方法进行了简要说明.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】4页(P38-40,42)【关键词】电子节气门控制系统;电控单元;故障诊断【作者】董竹林【作者单位】山西交通职业技术学院车辆工程系,山西太原030031【正文语种】中文【中图分类】U464.134+.3汽车电子节气门技术（Electronic Throttle Control System简称ETC）是伴随汽车电子驱动理念(Drive—by—Wire)而诞生的。
它替换了传统油门踏板和节气门体之间的机械连接，通过导线使加速踏板与节气门建立联系，可以改善发动机控制，避免因驾车者不当操作加速踏板产生不良后果。
它通过增加相应的传感器和电控单元，实时精确控制了节气门开度。
它可实现发动机扭矩控制和精确空燃比控制，有助于提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性，并能有效降低排放污染。
目前，ETC被广泛地运用于汽车的驱动防滑控制（ASR）、巡航控制(CCS)和车辆稳定性控制（VSC）等汽车动力控制系统中，并逐渐成为高档轿车的标准配置。
在传统的发动机设计方案中，节气门的位置主要是通过1个机械连杆机构（鲍顿拉索）来控制的，其中还包括弹簧、皮带轮以及其它的一些零件。
鲍顿拉索长时间以来都很好地发挥了他的作用，但是也有很多不足：1）噪声较大；2）它包含有多根钢丝，钢丝的2个末端分别与加速踏板和节气门阀片相连接，所以必须将许多零部件布置在1个非常狭小的空间内；3）由于整个操作过程都是通过机械连杆机构来完成，因此，从驾驶员通过踩下加速踏板发出操作指令到执行机构做出响应就会出现时间滞后，这样就会导致驾驶员所期望的最好燃油经济性能和排放性能与发动机实际实现的往往并不一样。
节气门作用和工作原理
节气门作用和工作原理什么是节气门？节气门是一种发动机进气系统的部件，也称为节流门或空气门。
它的主要作用就是控制发动机进气量，使得发动机可以在不同负载和转速下获得最佳的燃烧效率和动力输出。
节气门的结构典型的节气门由一个铸造的铝合金体、一个电机驱动的电子控制单元和一个弹簧组成。
节气门里面有一个执行器，其控制门的开度，从而控制气流的通过。
门可以自动打开或关闭，具体取决于执行器的信号。
节气门的工作原理节气门的工作原理是随着油门的踏板位置，控制阀门的开度和关闭，从而控制进气量的大小。
油门踏板踩下时，信号在ECU（发动机控制单元）中计算出需要的进气量，并发送到节气门控制单元，通过控制电机的工作，开启或关闭节气门，从而达到控制进气量的目的。
传统的节气门需通过介质（包括新鲜空气和燃油）来控制进气量，缺点是管道需要更多空间和部件成本更高，同时进气给定的总量需要通过ECU计算出、存储和调整，这些都会降低发动机的性能和燃油效率。
因此，现在许多汽车制造商采用了一种新技术-电子节气门（ETC）。
ETC的工作原理ETC是由一些附加到传统节气门上的电气和机械设备实现的。
从本质上说，它用一个电控制器取代了油门踏板上的电线，它由车辆的ECU控制，在这种情况下，节气门控制器信号直接进入ECU，同时可以通过马力或负载信息控制，实现更快速和准确地响应，保持输出稳定。
因此，ETC不仅减少了油门的机械组件数量，还增加了对节气门控制的更好选择和控制，从而提高了发动机的性能和燃油效率。
结论总之，节气门是发动机进气系统中非常重要的部件，控制着进气量的大小，进而影响发动机的输出功率和轮转动力。
但是，对于传统结构的节气门，由于它们受到维护和安装的限制以及电缆和担心的故障风险而存在一些缺点，而像ETC这样的新技术则在功率和运行效率方面更具有优势，可使发动机获得更好的性能表现。
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节气门开度的反馈信号与直流电机的位置由 2个集成在节流阀体内的电位计提供。
两个电位计的滑动片都直接与节流阀门轴杆 连接在一起。其中一个电位计为一个正的信 号而另一个为与此相反的信号（绝对值相 同） 。
位置：驾驶员仪表下 方，油门踏板上方 。
结构及原理
油门踏板的两个信号之间的关系是信号1是信号2 电压的一倍。在怠速-半开－全开位置时，信号1 的电压为0.74V－1.78V－4.61V，信号2为0.37V－ 1.00V－2.32V。
信号电压满足于信号1是信号2的2倍关系 内部采用霍尔原理，信号处理电路再将这些信号
TPS2信号
同时在滑触电阻上移动，并且将触点 的电位UP作为输出电压引出。所以它
实际上是一个转角电位计, 电位计输
出与节气门位置成比例的电压信号。
节气门位置传感器
6 0.5GY 3 0.5WR 5 0.5GBr 2 0.5GL 4 0.75GR
M
1 0.75GB
1#：节气门控制执行电机；
ECU 2#：节气门位置传感器接地；
2）电子控制器通过输出脉宽可变的控制信号来 控制直流电动机的通电时间， 电动机通电转动 时． 通过齿轮传动机构驱动节气门转过相应的 转角。电子控制器通过改变直流电动机电流方 向， 实现节气门开度的增大或减小控制。
4、油门踏板位置传感器(APP)
作用：将油门踏板的位置通过电子信 号的方式反馈给ECU，ECU通过计算控 制电子节气门的动作。
TPS1
M
TPS2
原理示意图
节气门位置传感器由碳膜电阻和滑动
指针构成,是一个具有线性输出的角
+5V TPS1信号
信号地 马达控制
度传感器，由两个圆弧形的滑触电阻 和两个滑触臂组成。滑触臂的转轴跟 节气门轴连接在同一个轴线上。滑触
电阻的两端加上5V的电源电压Us。 马达控制 当节气门转动时，滑触臂跟着转动，
ECU 信号线 16 电压线 33
信号地 36 信号线 40 电压线 73 信号地 35
可能的故障： 传感器线路断路 +５V电源供给电路短路到地 不正确的安装 自动变速箱换挡冲击
故障症状： 发动机故障指示灯亮 加速无力 发动机限速
油门踏板位置传感器检测
1、 点火开关打开，不启动，不踩加速踏板时传感器
进行处理送给ECU。
外形图
拆卸 １、拆卸驾驶员侧仪表下护板。 ２、拆卸油门踏板位置传感器插头。 ３、拆卸油门踏板上固定螺栓。 安装按反向操作。
注意：该传感器外部为工程塑料壳体，损 坏后无法维修，只能通过更换零部件总成 进行处理。
信号分析
内部为原理图仅供参考
APP2 APP1
APP 4 2
3 6 1 5
当节气门信号 不良或出现短路、断路故障时，发动 机一般表现为怠速不稳、加速不良 或“回火”、尾气排放异常等。
• 2)节气门体漏气 • 节气门体的真空管或接合部位 • 漏气，会引起真空作用力失常，有关 • 的真空执行元件不能正常动作。部分 • 空气通过节气f-3体的漏气部位进入 • 气缸内，由于这部分气体未经过空气 • 流量计计量或未经节-~f-]控制，会导 • 致怠速失速，开空调或起步时(自动 • 变速器车型)发动机怠速过低或熄 • 火，发动机冷起动困难(空气量过 • 多)，滑行时发动机熄火，冷车高怠速转速过低等故 • 障现象。
加速踏板位 置传感器
其它相关 传感器
电子控制器
最佳节 气门开 度计算
节气门 开度调 整计算
节气门 驱动电路
节气门 总成
节气门信号
1）电子节气门总成用来执行来自电子控制器的 指令， 迅速调节节气门开度， 以控制发动机的 进气量； 与此同时， 输出反映节气门当前位置 的电信号， 以使电子控制器能实时监控节气门 的开度。
动机的工况、汽车的行驶状态等对节气门的开 度作出实时的调节， 使发动机在最适当的状态 下工作， 从而提高了汽车的动力性、安全性及 舒适性。
电子节气门系统特点
A、电子节气门系统去掉油门拉线，驾驶员不再 直接控制节气门的开度，“踩油门”的意图 通过电子油门踏板转化成扭矩需求输入；
B、取消了怠速执行器，通过对节气门 开度的精确控制来实现怠速稳定控制；
C、易于扩展，如巡航控制等可以轻松实现。
3、组成
电子节气门控制系统主要由节气门总成、加 速踏板位置传感器和电子控制器等组成。
节气门总成包括节气门体、节气 门、节气门位置传感器、节气门 驱动装置。
电子控制器根据加速踏板位置传感器及 其它相关传感器的信号进行最佳节气门 开度判断， 并输出控制信号， 控制节气 门驱动装置， 将节气门调整到适当开度。 电子节气门控制器通常是发动机电子控 制器中的一个控制模块， 由相应的控制 程序和驱动电路组成。
电子节气门控制系统(ETC)（EPC）
1、定义：取消了传统的用拉索控制节气门开度， 取而代之的是应用电机根据ECU的指令对节气 门开度进行控制。
2、特点：电子节气门控制系统使加速踏板与节 气门之间无机械连接， 而是通过传感器、电子
控制器及节气门驱动装置实现电子控制方式的 连接， 可使发动机节气门的开度不完全取决于 驾驶员对加速踏板的操纵， 控制系统可根据发
APP1
3
APP2 2
1 0％
油门开度
100％
4 电子节气门(节气门位置传感器)
元件位置及作用
位置：节气门位置传感器位于电子节气门 上。
作用：节气门位置传感器用于监测节气门位 置及执行电机位置。
5、电子节气门(节气门位置传感器)
主要构成： 1）节气门体；2）驱动电机 3）节气门位置传感器
54 32
38
78 0.75GR 64 0.75GB 65
66 67
3#：节气门位置传感器电源 ,+5V； 4#：节气门控制执行电机
5#：节气门位置传感器1；
6#：节气门位置传感器2；
．电子节气门体常见故障分析 • 1)节气门位置传感器故障：
节气门位置传感器的主要作用是输出怠速、部分负 荷、大负荷及加速负荷信号， 电脑根据节气门传感 器信号完成怠速调节、喷油脉宽和加速异步喷油控 制。
• 4)自适应能力超出范围 • 当节气门体长期处于脏污状态 • 时，电脑将驱动节气门逐渐开大，当 • 节气门开度大于一定角度(一般为 • 8。)时，会出现自适应能力超出范围 • 故障。此时应清洗节气门并进行自 • 适应设定，若无法完成初始设定，应 • 更换节气门体。
• 5)节气门轴转动阻力过大或节 • 图4 电子节气门体典型电路 • 气门驱动电机磨损 • 节气f-3轴转动 • 阻力过大或节气门 • 驱动电机磨损，会造 • 成发动机转速下降。 • 此时应清洁节气门 • 体，润滑节气门轴， • 检查蓄电池电压 • (应大于1lV)并进 • 行重新设定。
Control 2
APS – 1, 2
■ To monitor the acceleration pedal position according to a driver’s intension
■ Failsafe : fixed at 5˚ opening of throttle valve
APS
ECM
Power Signal 1
Power Signal 2
4、电子节气门工作原理
1）发动机工作时， 加速踏板位置传感器将反映加速踏板位置的电信号 输送给电子控制器， 电子控制器根据此位置信号判断驾驶员的驾车意图， 并参考发动机转速传感器、进气压力传感器及其它相关传感器的电信号， 得到最佳的节气门开度参数， 然后与当前的节气门位置进行比较。当节 气门的开度与最佳开度参数不一致时， 便输出控制信号， 控制节气门驱 动装置工作， 将节气门调整到适当的开度。
TPS
ECM
TPS1
TPS2
TPS1
TPS2 Power
Throttle Motor
■ Controlled by electric current from engine ECM ■ Failsafe : fixed at 5˚ opening of throttle valve
ETC
M
ECM
Control 1
Throttle valve
Return spring Drive Gear
Throttle body
TPS1,2
Shaft Motor
TPS – 1, 2
■ Monitors throttle opening ■ Failsafe : fixed at 5˚ opening of throttle valve
APP1、APP2输出电压信号如下：
APP1：0.72－0.74 V； APP2： 0.36－0.37V
2 、点火开关打开，不启动，将加速踏板踩到底时传
感器P1、P2输出电压信号如下： APP1： 4.61V
；APP2： 2.32V
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
以上数值均为发动机正常状态下，用诊断仪读出来的
数据，供做参考。
电压V 4
• 5． 电-3=节气门 • 体故障检查 • 1)检查油门踏 • 板位置传感器信 •口 • 々o • 2)检查线路连 • 接o • 3)自适应功能 • 设定。在正常情况 • 下，发动机电脑在制
• 4)清洁节气门体，检查节气门 • 轴、节气门电机。 • 5)检查节气门体是否漏气。 • 6)检查点火及喷油器的工作情 • 况。因为发动机工作不良也会导致 • 电子节气门体控制失调，造成故障 • 假象。口
• 3)自iS_应功 • 能设定故障 • 当对节气门 • 进行清洁或更换 • 新的节气门体、电脑后， 必须进行节气门体的自适 • 应设定。自适应设定时电脑会驱动 • 节气门动作， 同时采集相应信号并 • 储存起来，以修正节气f-3的位置。如 • 果不进行初始设定， 电脑将不能正 • 常驱动节气门电机控制怠速，会出 • 现怠速过高、怠速不稳及车辆滑行 • 熄火等故障现象。