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1、2022年浅谈电机式汽车节气门执行器 论文导读：汽车电子节气门技术(ElectronicThrottleControl。电机式节气门执行器的优点在于克服了原先在机械节气门时。关键词：电子节气门，执行器 汽车电子节气门技术(ElectronicThrottleControl，ETC)是伴随汽车电子驱动理念(Drive-by-Wire)而诞生的。论文格式。它摒弃了传统节气门踏板采纳钢丝绳或杠杆机构与发动机节气门间的干脆的机械连接，通过增加相应的传感器和电控单元，实时精确限制节气门开度。ETC可实现发动机扭矩限制和精确空燃比限制，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，备受业内人
2、士重视。目前，ETC被广泛地运用于汽车的驱动防滑限制(ASR)、巡航限制(CCS)、车辆稳定性限制(VSC)及自动变速限制(AMT)等汽车动力限制系统中，并渐渐成为高档轿车的标准配置。 一、发展的制约因素 1)限制系统困难，精确限制困难。ETC系统与ASR、CCS及VSC等多种系统相连，须要限制的参数多，限制逻辑困难。论文格式。ETC系统本身存在非线性阻尼特性，进气扰流阻力矩不稳定等因素，传感器等工作部件在运用过程中存在机械磨损和牢靠性变差等问题。 2)在进行多种限制功能集成时，各限制系统之间需采纳信息融合技术，即将ASR、CCS及VSC系统所须要的各传感器信号有机地融合起来，实现资源共享，各
3、个系统间的相互关系，提高限制系统的稳定性和牢靠性。 3)ETC设计须要充分考虑不同驾驶员的驾驶特性和车辆的行驶环境。目前对汽车的减速、怠速、定速和加速限制还存在肯定难度，这个问题的解决还需依靠驾驶行为学理论、神经网络限制理论(人工智能)和汽车电子技术的进一步发展来共同解决。 4)驾驶员主观偏见与成本居高不下也是阻碍ETC广泛应用的瓶颈。驾驶员习惯于人工操纵节气门，有的误认为机械连接操纵节气门更为志向，平安牢靠。ETC采纳了传感器、限制单元、驱动器以及冗余设计，使之成本较高，使得ETC目前只装配在高档轿车上。所以降低ETC产品的价格是当前探讨的重要任务之一。 二、发展的关键技术 1)由单一功能向
4、多种功能的集成发展集成化不仅是ETC系统的发展方向，也是各种汽车电子限制系统的发展方向。它有助于降低成本，增加各系统间的内在联系，充分利用车辆各种信息，从而进一步提高系统的稳定性和牢靠性。最初的ETC设计是为了发动机扭矩限制和空燃比限制，现代的ETC系统已经向多功能集成化方向发展，如集成了怠速限制、牵引力限制、削减换档冲击限制、节气门回位限制、巡航限制及车辆稳定性限制等多种功能。 2)综合多种限制策略，为提高节气门的限制精度及反应速度，实行多种限制方法进行综合限制。目前的发展方向是从经典的PID限制发展到采纳PID与现代限制方法相结合的限制算法，从线性限制发展到非线性限制，从单一模式限制发展到
5、多模式限制。有些学者将多模态限制、模糊神经网络限制及滑模变结构限制等方法引入到ETC限制中，但是这些理论本身还有待完善和发展。 3)系统设计注意平安牢靠性，具有自诊断和失效爱护功能节气门是发动机限制的关键部件，因此在提高限制精度和进行集中限制的同时，必需注意ETC系统的平安牢靠性，提高系统的故障自诊断和容错实力。如实行冗余设计的软硬件限制器，能在系统出现故障时自动启用故障平安爱护模式，使汽车在平安模式下能正常工作。因此，采纳冗余设计，供应刚好的故障隔离及系统重构功能，将是今后ETC系统发展的必定趋势。 4)限制器局域网CAN的应用，随着ETC等电控系统在汽车上的广泛应用，车载ECU与传感器数量
6、越来越多，导致整车电路繁琐困难、线束多、重量大及成本高。汽车局域网CAN总线，只用两根信号线就可与其它带有CAN的电子设备相连接，能以共享方式传送多种限制信息，实现真正意义上的数据共享。论文格式。因此，将CAN总线应用于ETC系统设计也是今后的发展方向。 三、电机式汽车节气门执行器的工作原理 电子节气门一方面执行来自电控单元的指令调整节气门开度以限制进气量，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。 电子节气门有两个电位器作为位置传感器，其电阻值随节气门位置的变更而改变。当加入+5V电压后，转化为与电阻值相应改变的电压输出。这两个电位器连同加速踏板上监控踏板运动行程的两个
7、电位器，构成了整个电子节气门监控功能的一部分，能供应系统限制所期望的冗余度。 与拉线式节气门总成相比较，电子节气门开启角度不再由节气门踏板拉索限制。节气门踏板通过拉索限制节气门踏板位置传感器，该传感器只是以电压信号反映车主的力矩指令，而不是节气门的实际开度。电子节气门轴上的双轨道节气门电位计用来检测节气门的精确开度，此开度与车主的意图并不完全一样。此外，怠速调整阀也被取消，由电子节气门干脆进行怠速调整。 计算机精确限制电子节气门的开启以便满意空调、自动变速箱、平稳性动态限制、车速调整、发动机冷却等功能的须要。这是一种新的发动机负荷管理系统，可以最好地管理发动机的力矩。节气门位置由发动机各项功能
8、的需求来确定，当各项功能需求同时出现时，计算机根据内部的各种优先级别确定，并由计算机来限制打开到某一开度，以满意优先级别最高的这项功能的需求。 四、电机式节气门执行器的优点 在传统汽车发动机节气门系统中，节气门踏板和节气门之间是刚性连接，操纵机构是通过拉索(软钢丝)或者拉杆，一端连接加速踏板另一端连接节气门连动板而工作。这种传统机械式节气门开度完全受控于加速踏板开度，即取决于驾驶员的操作，所以并不总是在最佳运行状态，它的应用也受到了许多限制，并且缺乏精确性。在汽车电子技术和计算机技术飞速发展的状况下，电子节气门应运而生。与传统节气门相比，电子节气门明显的优点是可以用线束来代替拉索或者拉杆，在节
9、气门旁边安装一只微型直流电动机，用电动机来驱动节气门开度，即所谓的导线驾驶用导线代替了原来的机械传动机构，可以依据加速踏板移动量及其改变率解析驾驶意图，获得节气门转角的基本期望值，并且通过采集各种传感器信号，得到当前发动机工况参数信息，经过限制器的运算和处理，发出指令，驱动电子节气门，使节气门开度在各种工况下处于最佳状态由此获得优良的发动机性能。 电机式节气门执行器的优点在于克服了原先在机械节气门时，发动机限制系统只能对怠速和定速巡航进行限制的局限性，转而成为对发动机全工况进行限制，也就是说原先由于驾驶员踩住了节气门踏板，限制系统无法根据所接收到的扭矩信号限制节气门进行动力匹配，在运用了电子节
10、气门后这种状况得到了变更，由于节气门仅靠一电机带动，驾驶员踩节气门踏板只是为限制系统供应踏板位置的信息，限制系统参考这个信号，并依据各种工况的需求包括燃油经济性，排放等等进行运算后，来确定节气门的开度位置。这样使动力匹配得以精确。所以电子节气门与原来的机械节气门是完全不同两个概念，在打开点火开关踩节气门踏板和发动机运转时踩节气门踏板所看到的节气门开度状况是不同的。在打开点火开关踩节气门时，节气门会随着踏板的渐渐踩下而开大；在运转时，节气门开度并不随节气门踏板的踩下而变更，而是受限制系统来限制，有可能你节气门踏板踩得不大，但因为动力匹配需求节气门是全开的，这和开头所介绍的是一样的，所以不要以为是
11、故障。发动机限制系统主要是依据变更节气门位置，喷油时间，点火提前角来匹配因三元催化预热、怠速、排放限制，速度限制、动力限制、自动变速箱换挡点、制动系统、空调，巡航限制等带来的扭矩的改变。 综上所述，机电一体化结构逐步取代组合式结构，智能化限制技术逐步取代纯电子限制技术，带通信技术功能的逐步取代不带通信技术的，数字限制方式逐步取代传统的模拟限制方式，运用红外遥控的非接触式调试技术逐步取代接触式手动调试技术，等等。我国目前新一代符合现场总线的智能电动执行器产品，是执行机构今后发展的必定趋势，它的胜利探讨与应用给电动执行器的进一步发展打下了良好的基础，并将给智能电动执行器带来广袤的市场发展前景。 参考文献：1舒华，姚国同等编.汽车电器与电子技术.北京：机械工业出版社，20042李发海，王岩等编.电机与拖动基础.其次版，北京：清华高校出版社，110143徐灏，蔡春源，严隽琪，汪恺，周士昌.机械设计手册.其次版，第四卷，北京：机械工业出版社，2001 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页