2023年电控电子节气门.doc

一体化教学教案首页　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　课 程汽车电控发动机构造与维修授课教师课 题模块二 电控发动机空气共给系统 分课题单元六 电子节气门授课班级13级汽修电器班授课日期2023-10-7至10-10课时8教学目的专业理论知识1、了解电子节气门的优点2、掌握电子节气门的结构及工作原理实际操作技能掌握电子节气门的检测重 点电子节气门的结构、工作原理及检测难 点电子节气门的结构、工作原理及检测教学场地与 教 具工业楼二楼、丰田5A发动机实训台架4台、丰田卡罗拉2台.万用表8台、金德K600电脑检测仪、常用工具 教学回顾通过教学学生懂得了电子节气门的优点、掌握了电子节气门的结构、工作原理及检测说 明 12中级汽修专业班级、所授《汽车电控发动机构造与维修》课程共用该教案审阅署名： 年 月 日教 学 过 程（代号A—4）第 1 页课题 模块二 电控发动机空气共给系统★教学组织（10分钟）一、 点名检查学生出勤情况，检查学生穿工作服、工作鞋、带校卡情况。

二、 分好小组，安排好学生实习岗位三、 检查学生所带工具情况，实习器材准备情况，不得带有安全面的缺陷四、 检查实习场合的消防、卫生等情况应符合实习安全规定★入门指导（170分钟）一、教学回顾：1、温度传感器的作用及工作原理2、怠速控制分类、组成二、引入新课驾驶员通过操纵加速踏板来操纵节气门（油门、加速踏板与节气门的连接有两种、一种是刚性链接、一种是柔性连接、电子节气门柔性连接三、新课讲解（一）课题分析重要讲述电子节气门的优点、电子节气门的结构及工作原理……..（二）.相关理论知识单元六 电子节气门一、电子节气门的优点⑴ 电子节气门控制系统的最大优点是可以实现发动机全范围的最佳扭矩的输出 ⑵ 精确控制节气门开度　⑶ 改善了发动机的排放性能 　　ETC 系统在各种情况下对空燃比进行精确控制，使燃烧更加充足，同时也减少了废气的产生；在怠速状态下，节气门保持在一个极小启动角度来稳定燃烧，提高了燃油经济性，排放也得到进一步控制 　　⑷ 具有更高的车辆行驶可靠性 电子节气门控制系统采用传感器冗余设计，从控制角度讲，使用一个教 学 过 程（代号A—4）第 2 页传感器就可使系统正常运转，但冗余设计可使两个传感器互相检测，当一个传感器发生故障时能及时被辨认， 　　在很大限度上增长了系统的可靠性，保证行车的安全性。

　　⑸ 可选择不同的工作模式 　　驾驶员可根据不同的行车需要通过模式开关选择不同的工作模式，通常有正常模式、动力模式和雪地模式三种，区别在于节气门对加速踏板的响应速度不同 　　⑹ 可获得海拔高度补偿 在海拔较高的地区，大气压下降，空气稀薄，氧气含量下降，导致发动机输出动力下降此时，电子节气门控制系统可按照大气压强和海拔高度的函数关系对节气门开度进行补偿，保证发动机输出动力和油门踏板位置的关系保持稳定 缺陷　　⑴ 汽车在起步时会产生油门迟滞 　　汽车起步时需要提供浓混合气，而ECU 会根据当前的车速、节气门开度等进行分析，从燃油经济性和排放合理的角度考虑，会限制节气门的打开幅度，同时限制喷油系统进行浓混合气供油，其实就是ECU 通过限制发动机瞬时输出功率，这就限制了汽车起步时规定较浓混合气 　　的工况实现目前，大部分厂家通过电子油门加速器来缓解油门迟滞，但这种装置并不能提高发动机性能，改变动力输出及扭矩等，仅是一个信号的放大器，并且油耗也会随着加速器的加速而增长 　　⑵ 非线性影响 　　ETC 控制系统存在各种非线性影响，除了弹簧非线性、粘滑摩擦及齿隙非线性等影响外，同时受到进气流产生的非线性阻尼力以及进气气流的不稳定扰流阻矩的影响，导致常规PID 控制不能精确地设定反馈的增益，影响控制的精确性。

　　⑶ 成本高 　　ETC 系统采用了智能型传感器、快速响应的执行器、高性能控制单元及冗余设计，使成本大幅度上升，目前ETC 系统只装配在高档轿车上二、电子节气门的结构1、节气门的作用： 节气门的作用是控制发动机的进气流量,决定发动机的运营工况驾驶员通过操作加速踏板来操纵节气门开度加速踏板和节气门的连接方式有2种:刚性连接和柔性连接传统做法采用刚性连接,通过拉杆或拉索传动机械连接加速踏板和节气门,通过驾驶员脚踩加速踏板的行程来控制节气门电子节气门的优点在于可对发动机全工况进行控制，从而克服了机械油门只 教 学 过 程（代号A—4 第 3 页能对怠速和定速巡航进行控制的局限性ECU精确控制电子节气门的开度，以满足空调、自动变速器、平稳性动态控制、车速调节、发动机冷却等功能的需要这是一种新的发动机负荷管理系统，可以最优化地管理发动机的力矩2电子节气门的结构1）带加速踏板位置传感器的加速踏板模块----拟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— 接受踏板传感器信号，计算得知所需动力，并根据其他如急加速，空调，自动变速箱车的起步等扭矩信号，计算出实际的节气门开度，并 控制节气门电机以调节开度。

同时还监控节气门系统    3）节气门控制单元---控制所需空气量，根据控制系统提供信号调节节气门开度，反馈节气门位置信号    4）节气门故障灯（EPC灯，在仪表上）---提醒司机节气门故障信息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，带节气门角度传感器G187,G188的节气门控制器J338；离合器踏板开关F36，制动踏板开关F47，制动灯开关F    执行器：带节气门驱动装置G186的J338，节气门故障灯K132二、电子节气门的工作原理1、驾驶员操纵加速踏板，加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入节气门控制单元，控制单元一方面对输入的信号进行滤 教 学 过 程（代号A—4）第 4 页波，以消除环境噪声的影响，然后根据当前的工作模式、踏板移动量和变化率解析驾驶员意图，计算出对发动机扭矩的基本需求得到相应的节气门转角的基本盼望值然后再通过CAN总线和整车控制单元进行通讯，获取其他工况信息以及各种传感器信号如发动机转速、档位、节气门位置、空调能耗等等，由此计算出整车所需求的所有扭矩，通过对节气门转角盼望值进行补偿，得到节气门的最佳开度，并把相应的电压信号发送到驱动电路模块，驱动控制电机使节气门达成最佳的开度位置。

节气门位置传感器则把节气门的开度信号反馈给节气门控制单元，形成闭环的位置控制 　　2、节气门驱动电机一般为步进电机或直流电机，两者的控制方式也有所不同驱动步进电机常采用H桥电路结构，控制单元通过发出的脉冲个数、频率和方向控制电平对步进电机进行控制电平的高低控制步进电机转动的方向，脉冲个数控制电机转动的角度，即发出一个脉冲信号，步进电机就转动一个步进角，脉冲频率控制电机转速，转速与脉冲频率成正比因此，通过对上述三个参数的调节可以实现电机精拟定位与调速 3、控制直流电机采用脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是率高，效率高，功率密度高，可靠性高控制单元通过调节脉宽调制信号的占空比来控制直流电机转角的大小，电机方向则是由和节气门相连的复位弹簧控制的电机输出转矩和脉宽调制信号 教 学 过 程（代号A—4）第 5 页的占空比成正比当占空比一定，电机输出转矩与回位弹簧阻矩保持平衡时，节气门开度不变；当占空比增大时，电机驱动力矩克服回位弹簧阻力矩，节气门开度增大；反之，当占空比减小时，电机输出转矩和节气门开度也随之减小 　　4、ECU对系统的功能进行监控，假如发现故障，将点亮系统故障指示灯，提醒驾驶员系统有故障。

同时电磁离合器被分离，节气门不再受电机控制节气门在回位弹簧的作用下返回到一个小开度的位置，使车辆慢速开到维修地点 四、电子节气门的工作模式1、非线性控制（正常控制）2、其他控制模式五、电子节气门的初始化1、电子节气门总成初始化2、加速踏板位置传感器的初始化教 学 过 程（代号A—4）第 6 页 学生实习★ 示范操作（40分钟）示范★ 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—用来拟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) —接受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教 学 过 程（代号A—4）第 7 页号调节节气门开度，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拟定踏板位置。

各元件作用和故障描述★巡回指导（155分钟）一、检查与指导内容各元件作用和故障描述 1．加速踏板传感器G79,G185：滑动变阻器式；控制系统根据2个信号来拟定踏板位置2个信号值正好相反，也就是一个由小到大，一个反之，形成对比    1 ）当一个传感器坏，系统监测到尚有一个节气门信号时，能进入怠速运转，但节门要全开很慢；系统还通过制动灯开关和制动踏板开关信 号来判别怠速巡航等关闭EPC教 学 过 程（代号A—4）第 8 页 灯点亮，故障存储器内有故障    2）当2个传感器都坏，发动机在1500rpm左右运营，踩油门踏板无反映EPC灯亮，有故障存储 2．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用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，巡航等关闭EPC灯点亮，故障存储器内有故障当2个信号中断，发动机在1500rpm左右运营，踩油门踏板无反映EPC灯亮，有故障存储 3．离合器踏板开关F36：开关信号，反馈离合器踏板位置，踏板踩下，负载变化功能关闭系统不对其进行监控，故无端障存贮，也无替代值 4．制动踏板开关F47和制动灯开关F：开关信号。

反馈制动踏板位置信号，控制单元收到踏板踩下信号后，关闭巡航；如加速踏板传感器坏，作为替代怠速信号    如故障则系统运营于高怠速，踩加速踏板无反映EPC灯点亮，故障存储器内有故障 5．节气门驱动装置J186 ：定位电机接受系统指令，控制节气门开度出现故障后，进入紧急运营模式，由弹簧将节气门打开一定角度，系统运营于高怠速，踩 油门没反映EPC灯点亮，故障存储器内有故障 6．EPC故障灯K132：提醒信号系统正常时打开点火开关3秒自检后熄灭，有故障。