电子节气门控制系统的工作原理.docx

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1、上海大众斯柯达明锐轿车的电子节气门的故障检修目 录摘 要2前 言21 电子节气门概述22 电子节气门控制系统的工作原理421 加速踏板模块422 节气门控制模块623 发动机ECU922 电子节气门控制系统的控制过程114 电子节气门的检修1341 节气门控制部件供电和导线的检查1342 加速踏板位置传感器的检查135 故障案例分析1451故障现象1452故障诊断1553 故障排除15结束语16参考文献16摘要：当前大众车基本上配置有电子节气门控制(EPC)系统，其主要优点能根据驾驶人的需求及整车的行驶状况确定节气门的最佳开度，充分发挥了车辆最佳的动力性和燃油经济性，同时并具有巡行控制和牵引力

2、控制等系列功能，提高安全性和乘坐舒。本文以上海大众斯柯达明锐轿车电子节气门为例，阐述其车型的电子节气门组成及控制原理；同时阐明了斯柯达明锐轿车电子节气门的检修方法；结合实际维修案例加以分析。关键词：大众斯柯达 明锐轿车 电子节气门 故障 检修前 言目前大众斯柯达明锐轿车采用电子节气门，它具有优点体现在能克服了机械油门对怠速和定速巡航进行控制的局限性，通过电控单元可对发动机全工况进行控制。而电子控制单元ECU精确控制电子节气门的开启度以满足空调、自动变速箱、平稳性动态控制、车速调节、发动机冷却等功能的需要。它是一种新的发动机负荷管理系统，可以较好地管理发动机的力矩。节气门位置根据发动机各项功能的

3、需求来确定，当各项功能需求同时出现时，ECU按照内部的优先级别将节气门打开到某一开度，以满足优先级别最高的这项功能的需求。因此，现在越来越多的汽车采用电子油门。目前，大众车系绝大部分车型均采用了电子节气门，本文针对上海大众斯柯达明锐轿车1.4和1.6L发动机的电子节门维修进行探讨。1 电子节气门概述 明锐轿车发动机电子节气门系统主要由节气门位置传感器、加速踏板位置传感器、ECU、数据总线、EPC指示灯和节气门执行器等组成(见图1)，控制电路如图1所示。操纵加速踏板时，加速踏板位置传感器记录下加速踏板的位置，并将此信息传递给ECU，ECU根据此信息、废气排放、燃油消耗及安全等因素，确定转矩及相应

4、的节气门位置，一方面通过控制节气门体上的执行电机控制节气门转动相应角度，另一方面控制点火和喷射，使发动机的实际转矩达到目标转矩，对发动机控控制更多精准和有效。图1明锐轿车电子节气门控制系统工作原理图2明锐轿车电子节气门实物图2 电子节气门控制系统的工作原理 大众车系电子节气门控制系统主要由加速踏板模块、节气门控制模块(J338)、发动机ECU(J22O)、电子节气门控制系统故障指示灯(K132)、制动灯开关(F)、制动踏板开关(F47)及离合器踏板开关(F36)等部分组成，如其按原理如图3所示。21 加速踏板模块 加速踏板模块由2个加速踏板位置传感器(G79与G185)组成，如图2所示。2个传

5、感器都是滑动触点电位计，安装在同一根轴上，G185中串联了一个电阻(图5)。2个加速踏板位置传感器的基准工作电压均由ECU提供。随着加速踏板位置的变化，电位计阻值也发生线性变化，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。2个加速踏板位置传感器的信号值是倍数关系。如表1所列。采用2个加速踏板位置传感器信号的作用是监测并确保信号的正确性。出于安全考虑，每个加速踏板位置传感器都有单独的电源、信号线和搭铁线。当一个加速踏板位置传感器失效，系统监测到还有一个加速踏板位置传感器信号时，启动怠速运转模式，节气门要全开很慢；系统还通过制动灯开关和制动踏板开关信号来判别怠速。此时舒适系统被关

6、闭，如关闭巡行、发动机制动调节等功能，EPC故障指示灯点亮，故障存储器内存储有故障代码。当2个加速踏板位置传感器都失效时，发动机在l 500 rmin左右运行，踩加速踏板无反应。同样EPC故障指示灯点亮，故障存储器内存储有故障代码。图3 电子节气门控制系统基本原理 图4 加速踏板模块图5 加速踏板模块控制电路 图6 加速踏板位置传感器特性表1 发动机数据流显示数据值22 节气门控制模块节气门控制模块主要由2个节气门位置传感器(G187、G188)和节气门定位电动机(G186)等组成(图7)，图8为节气门控制模块结构。发动机ECU的节气门位置信号是由2个节气门位置传感器提供的。与加速踏板位置传感

7、器类似的是，这2个节气门位置传感器也是滑动触点电位计，安装在同一根轴上，由ECU提供相同的基准工作电压。当节气门位置发生变化时，电位计阻值也随之线性地变化，由此产生相应的电压信号输入ECU，该电压信号反映节图7节气门控制模块电路气门开度大小和变化速率。2个节气门位置传感器的信号曲线是相反的，信号在控制数据块中是以百分比来表示的，如表1所列。2个节气门位置传感器反向连接，实现阻值的反向变化，即2个节气门位置传节气门位置传感器。 感器阻值变化量之和为零。对2个节气门位置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。装用2个节气门位置传感器是为了精确和备用。当一个节

8、气门位置传感器失效，系统使用另一个节气门位置传感器信号，对加速踏板位置的响应不变，但巡行等功能关闭。EPC故障指示灯点亮，故障存储器储存故障代码。当2个节气门位置传感器信号均中断时，发动机在1 500 rmin左右运行，踩加速踏板时无变化。EPC故障指示灯点亮，故障存储器储存故障代码。节气门定位电动机一般选用直流电动机，经过2级齿轮减速来调节节气门开度。节气门可在全关与全开之间无级地定位。早期以使用步进电动机为主，步进电动机精度较高、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要求，所以现在比较多地采用直流电动机，直流电动机精度高、反应灵敏、便于伺服控制。节气门

9、定位电动机根据发动机ECU发出的指令控制节气门开度。当节气门定位电动机上没有电压时，弹簧复位系统把节气门设置在紧急运行位置，车辆只能在高怠速状态下行驶并且功能受到限制。此时，EPC故障指示灯点亮，舒适系统功能被关闭。图8为节气门控制模块控制原理。图8 节气门控制模块结构图9 节气门位置传感器23 发动机ECU 发动机ECU(J220)是整个系统的核心控制部分。如图10所示，在驾驶人操纵加速踏板时，加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入发动机ECU，发动机ECU首先对输入的信号进行滤波，以消除环境？声的影响，然后根据当图10 发动机ECU原理图驾驶人意图，计算出对发动机转矩的基本需求，得到相应

10、的节气门转角的基本期望值，再经过CAN总线和整车控制单元进行通讯，获取其他工况信息及各种传感器信号，如发动机转速、挡位、节气门位置、空调能耗等，由此计算出整车所需求的全部转矩，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节气门定位电动机驱动电路模块，驱动控制节气门定位电动机，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发动机ECU，形成闭环的位置控制。 节气门定位电动机(下称电动机)的控制采用脉冲宽度调制(PWM)技术，其特点是频率高、效率高和可靠性高等。ECU通过调节脉冲宽度调传感器 发动机ECU 执行元件离合器踏板开关(R36)制

11、动灯开关(F47) 踏板开关（F48）和来自自动变速器、制动系统、空调系统、巡行控制系统及其他系统的附加信号。而诊断连接器制信号的占空比来控制节气门定位电动机转角的大小。节气门定位电动机的方向则是由与节气门相连的复位弹簧控制的。节气门定位电动机输出转矩与脉宽调制信号的占空比成正比。 当占空比一定，节气门定位电动机输出转矩与复位弹簧阻力矩保持平衡时，节气门开度不变；当占空比增大时，节气门定位电动机驱动力矩克服复位弹簧阻力矩，使节气门开度增大；反之，当占空比减小时，节气门定位电动机输出转矩和节气门开度也随之减小。发动机ECU对EPC系统的功能进行监控，如果发现故障，将点亮EPC故障指示灯，提示驾驶

12、人EPC系统有故障。同时，电磁离合器被分离，节气门不再受节气门定位电动机控制。节气门在复位弹簧的作用下返回到一个小开度的位置，使车辆能低速行驶到维修点，让维修人员对其检查维修。22 电子节气门控制系统的控制过程(1)怠速时。发动机ECU可从加速踏板位置传感器的信号电压上识别出加速踏板没有被踩下，怠速控制过程开始(图11a)。发动机ECU激活节气门定位电动机，通过节气门定位电动机来定位节气门，并根据实际怠速值与规定怠速值的偏差来调节节气门的开度(图11b)。节气门位置传感器将当前节气门的位置信号传递给发动机ECU(图11c)。(2)加速时。发动机ECU可从加图11怠速时电子节气门控制系统控制过程

13、速踏板位置传感器的信号电压识别加速踏板被踩下的程度。使用该信息，发动机ECU计算出驾驶人的输入并通过节气门定位电动机来激活、定位节气门。发动机ECU同时控制点火正时、喷油时间及必要时的增压压力。节气门位置传感器确定节气门位置并传递相应的信号到发动机EC。发动机ECU在计算必要的节气门开度时允许附加的发动机转矩需求因素包括：自动变速器、巡行控制系统、牵引力控制系统及制动系统等。当需要一定的发动机转矩时，即使加速踏板的位置没有被改变，仍然可以调节节气门开度。4 电子节气门的检修41 节气门控制部件供电和导线的检查1)拔下节气门控制部件插头(如图 所示)，打开点火开关，用万用表测量插头端子2和搭铁之

14、间、端子2和6之间的电压值，应约为5 V。田12 节气门控制部件插头2)若达不到上述要求，按照电路图检查节气门控制部件插头6个端子至ECU相应端子之间的导线是否断路，然后检查导线之间是否导通。42 加速踏板位置传感器的检查 1)将VAG1551或VAG1552连接到诊断座上，起动发动机，按01选择发动机电控系统。按0到8键，选择功能“读测量数据块”，按Q键确认。2)输入0、6和2，选择显示组062，按Q键确认，显示屏上显示图13 故障诊断仪数据显示3)慢慢将加速踏板踩到底，观察显示区3和4的百分比值，应均匀升高，并且显示区3中的显示值总是显示区4的2倍。如果显示值没有达到此要求，则继续进行下述

15、检查。器仪表 4)拆下驾驶员侧杂物箱，拔下加速踏板位置传感器插头(如图14所示)。打开点火开关，测量插头端子1和搭铁之间、端子1和5之间、端子2和搭铁之间、端子2和3之间的电压值，均应为5 V。圈14加速踏板位置传感器插头5)检查加速踏板位置传感器各端子至ECU线束端子之间的导线是否断路，然后检查导线之间是否导通。如果导线无故障，则更换传感器。5 故障案例分析51故障现象一辆明锐1.6L 手动轿车，行驶里程2万km。该车怠速转速只有500rmin左右，且发动机严重抖动。52故障诊断该车已经行驶了2万km，按照经验，如果电子节气门表面附着的灰尘和积碳很多，就会造成节气门开度相对减小，从而减少进气

16、量，导致怠速过低的现象。一般发动机转速在300500rmin范围内时抖动非常厉害。将电子节气门拆下清洗，清洗后装车试验，结果又出现怠速过高的故障现象，发动机已经运行了一段时间，但怠速始终在15O0rmin左右。用发动机电脑检测仪读取故障码，输出为正常码。读取发动机数据流，水温为90，因此可以排除冷车提速的可能性。再往下检查，发现在怠速状态下加速踏板位置传感器的输出电压比标准值大了很多。53 故障排除从车主处得知，该车因怠速过低曾调整过加速踏板位置传感器。于是，将加速踏板位置传感器调整恢复到标准状态，但不管怎么调整，怠速转速始终为1lOOrmin，不能回到正常状态(650750rmin)。考虑到

17、现代汽车发动机控制电脑有学习和记忆功能，遂断开发动机控制电脑的地线(蓄电池负极)，清除发动机控制电脑内的记忆，然后重新起动发动机，并让发动机的各种工况下运行.经过10分钟时间的运行,台速值终于恢复到正常.故障排除。结束语 总之，对于上海大众斯柯达明锐轿车的电子节气门的故障检修，首先应该要该车电子节气门装置在结构及原理要有所了解，同时，还要充分采系统自诊断功能，及时调取其故障故障码，根据故障码提示进行部件的检修，要做了解车型结构的基础上，充分采用现代诊断手段及正确的检修方法，方可节气门的故障迎刃而解。参考文献1 葛民.乘用车智能电子节气门控制系统及其故障检测J. 汽车维护与修理, 2008, (11) 2 Mike Dale , 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, 20085, (04) 3 曹红兵. 大众轿车电子节气门系统的结构原理与故障排除J. 汽车维护与修理, 2006, (01) 4 李明，斯柯达明锐轿车维修手册M. 上海科技出版社, 2009, (04)