电子节气门取消了传统的节气门拉索,节气门的开度由ECU根据加速踏板的信号和其他的信号(如空调、助力转向、换档等信号),通过电子节气门内部的电动机来控制。取消了传统的怠速旁通道和怠速步进电动机,另外电子节气门上面还有节气门位置传感器,用来反馈节气门的开度。
图1-2-23 某车型电子节气门及加速踏板位置传感器的控制流程
2.节气门位置传感器结构和工作原理
节气门位置传感器(Throttle Position Sensor,TPS)安装在节气门体上,而节气门体安装在进气道上的进气总管的前端(见图1-2-24)。节气门总成由节气门体、驱动电动机和节气门位置传感器等构成。来自发动机ECU的指令使驱动电动机动作,通过传动机构使节气门板转动,保证发动机工作所需的节气门开度。
图1-2-24 节气门体的安装位置
节气门体构造如图1-2-25所示,是由节气门位置传感器、节气门电动机和减速机构等组成。
节气门位置传感器是一个具有线性输出的角度传感器,由两个电位计组成,电路原理如图1-2-26所示。每个电位计由碳膜电阻和滑动触臂构成。节气门两个电位计的滑动片都直接与节流阀门轴杆连接在一起。滑动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的电压。当节气门转动时,滑动触臂跟着转动,同时在滑触电阻上移动,并且将触点的电位作为输出电压引出。电位计输出与节气门位置成比例的电压信号,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。当某一个信号出问题时,发动机ECU还可以用另外一套信号来继续工作。
图1-2-25 节气门体构造
图1-2-26 节气门位置传感器及电动机电路
图1-2-27 节气门驱动齿轮及电动机电枢
节气门驱动电动机是一台微型直流电动机。节气门电动机供电是发动机电控单元提供占空比类型的电压控制。电动机的电枢如图1-2-27b所示。该电动机驱动一套特殊的齿轮减速机构及一根双向弹簧,当系统处于断电状态下,由该机构保证节气门阀片的开度维持在大于怠速位置,又不能过高的一个安全位置,保证车辆继续具有行驶能力,如果发动机电控系统进入该故障模式后,踩加速踏板时,电子节气门的阀板将不再动作。
3.怠速控制原理
当节气门电动机不被供电时,节气门的位置处于“初始”位置。此位置不是怠速位置,比怠速时空气量多,此时复位弹簧带着节气门返回到限位块位置;此位置可以获得车辆以低速行驶时所需的空气量。此位置如图1-2-28a所示。
图1-2-28 节气门初始位置和怠速位置的开度
发动机怠速时,发动机电子控制单元控制电子节气门转动,节气门由初始位置向减小开度的方向转动,处于怠速进气量位置,为发动机提供必需的空气量。
发动机电子控制单元一旦检测到某项故障时,如发现电子节气门位置信息与加速踏板位置信息不一致时,就会切断电子节气门的供电。
注意
不要尝试调节或者分解电子节气门。
4.节气门系统诊断原理
ECU通过检测两个节气门位置传感器的转角是否超过其信号输出的上限值或下限值,当输出信号超过其上下限值时,或者两个节气门位置传感器的输出信号不同步时,ECU就判定节气门位置传感器故障,发动机进入故障模式运转,发动机故障灯亮。节气门位置传感器输出信号是两组相反的电压,如图1-2-29所示。
图1-2-29 节气门位置传感器输出信号(www.daowen.com)
在大众Polo轿车上出现一个节气门位置传感器发生故障,电子节气门系统使用另一个节气门位置传感器信号,对加速踏板响应不变,巡行控制和怠速控制等关闭,EPC(E-lectronic Power Control)灯点亮,故障存储器内有故障信息;当两个节气门位置传感器都发生故障而信号中断时,发动机在1500r/min左右运转,踩加速踏板无响应,EPC灯亮,故障存储器内有故障信息。当节气门驱动电动机出现故障时,车辆进入紧急运转模式,由弹簧将节气门打开一定角度,系统运行于高怠速状态,踩加速踏板无响应,EPC灯点亮,故障存储器内有故障。
5.由节气门故障引起的故障分析
由于节气门过脏、气缸及气门严重积炭会造成发动机ECU记忆空气流量计故障及氧传感器故障,这个故障在大众系列车系(捷达、桑塔纳和奥迪等)较多发生。
之所以这样,是因为节气门过脏后直接影响了进气通道的截面积,从而使进气量减少。为了稳定发动机怠速转速,电子控制单元只能将电动节气门开度调大,以满足发动机怠速工况下对空气量的需求。电子控制单元一方面接收来自空气流量计的进气量信号,另一方面通过节气门开度与发动机转速来判断空气流量计准确程度,当两个计算差值超过预设定值时,判断为流量计失准,便报空气流量计超值。当节气门严重污染时,节气门势必开得更大,但此时的实际进气量并未增加,故节气门位置传感器信号值会高于空气流量计信号值。而同时电子控制单元也会修正空气流量计差值,但随着时间的延续,当修正值超过电子控制单元预设定值时,将报流量计失准故障。因此,应适时清洁节气门体,以保证空气流量计的准确性。
在车辆发生此类故障后,不要急于更换空气流量计,应首先对进气道、节气门、气缸和气门进行免拆清洁,然后再用专用设备清除电子控制单元中的故障记忆(故障码和运行数据记录),并重新运行车辆进行初步设定,故障一般便可排除。
6.电子节气门控制的基本设定
更换发动机控制单元后,必须进行电子节气门系统传感器、执行器与发动机控制单元间的基本设定。
大众汽车节气门基本设定的步骤
①打开点火开关,不起动发动机;
②选择发动机系统;
③选择基本设定功能;
④输入基本设定通道号(见表1-2-1)
⑤观察数据流第4区,当显示“adp.ok”时,节气门基本设定便完成了。
表1-2-1 大众常见车型发动机节气门基本设定的通道号
对带自动变速器的车辆,更换发动机控制单元和加速踏板后,还应进行强制低档的基本设定。用VAS5051故障诊断仪进入基本设定063模式,踏下加速踏板到底,触动牵制低档开关,并保持3s以上,观察显示区见表1-2-2。
表1-2-2 基本设定063模块
注:1.Kick Down指加速踏板急踩到底模式。
2.评价一栏指实测值与理论值的比较结果。
如果基本设定过程中控制单元中断,节气门体存在故障,可能原因如下:
①节气门由于脏污,如积炭或节气门拉索调整错误等原因,不能达到怠速机械止点位置;
②蓄电池电压过低;
③节气门控制单元或其电路不良。
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故障案例
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