节气门体控制组件电路

维修课堂AUTOMOBILE MAINTENANCE迈腾B8L节气门控制单元电略诊断分析范满珍1宋龙龙2赵昱凯彳本文以大众迈腾B8L车型为例，通过对节气门控制单元的控制逻辑进行梳理,结合汽车检测与维修技能大赛的故障点，列举出其常见故障并进行判断及原因分析，提出了节气门控制单元电路故障诊断步骤，以利于教学和技能大赛质量的提高。

一、控制逻辑根据大众迈腾B8L节气门控制单元GX3电路图，如图1所示,可以.看出，节气门控制单元GX3是由电控油门操纵机构的节气门驱动装置角度传感器1(G187)、电控油门操纵机构的节气门驱动装置角度传感器2(G188)和电控油门操纵机构的节气门驱动装置(G186)等3部分组成，G187和G188这2个传感器是由发动机控制单元J623的T105/54端子直接供电，同时由发动机控制单元J623的T105/56端子搭铁形成回路，G187和G188这2个传感器同时通过T6e/1、T6e/4分别将准确信号输送给发动机控制单元J623,只有在2个传感器同时给发动机控制单元J623提供准确信号时，节气门翻板才会工作。

二、诊断思路在某汽车检测与维修技能大赛中，故障案例针对比赛设置故障点的分析，节气门控制单元GX3的常见故障如下：(1)GX3的T6e/2端子至J623的T105/54端子正极线路断路；(2)GX3的T6e/6端子至J623的T105/56端子负极线路断路；(3JG187的T6e/4端子至J623的T105/34端子信号线路断路；(4JG188的T6e/1端子至J623的T105/55端子信号线路断路；(5)G186的T6e/3端子至J623的T105/90端子电机负极线路断路；(6JG186的T6e/5端子至J623的T105/91端子电机正极线路断路。

综合上述故障点，现针对每个项目进行检测及判断。

1.故障描述打开点火幵关，仪表盘显示正常，起动发动机，发动机无法加速,怠速1500r/min,EPC灯点亮。

发动机电子节气门的控制原理一、前言节气门的作用是控制发动机的进气流量，决定发动机的运行工况。

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两种：刚性连接和柔性连接。

传统油门采用刚性连接，即通过拉杆或拉索传动连接加速踏板和节气门的机械连接方式，因此节气门开度完全取决于加速踏板的位置，即驾驶员的操作意图，但从动力性和经济性角度来看，发动机并不总是完全处于最佳运行工况，而且驾驶员的误操作也给安全性带来隐患。

在混合动力车中，由于发动机和电池组成多能源动力系统，刚性连接方式不能实现各动力源之间的能量分配管理，因此，它必将被柔性连接方式所取代。

柔性连接方式取消了传统的机械连接，通过电控单元控制节气门快速精确地定位，因此又称为电子节气门。

它的优点在于能根据驾驶员的需求愿望以及整车各种行驶状况确定节气门的最佳开度，保证车辆最佳的动力性和燃油经济性，并具有牵引力控制、巡航控制等控制功能，提高安全性和乘坐舒适性。

本文通过阐述电子节气门系统的基本结构、工作原理、控制策略和发展现状，使读者对电子节气门有深入的理解。

二、电子节气门系统的基本结构和工作原理（一）电子节气门系统的基本结构电子节气门系统的基本结构主要包括：1•加速踏板位置传感器加速踏板位置传感器由两个无触点线性电位器传感器组成，在同一基准电压下工作，基准电压由ECU提供。

随着加速踏板位置的改变，电位器阻值也发生线性的变化，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 o2•节气门位置传感器和踏板位置传感器类似，节气门位置传感器也是由两个无触点线性电位器传感器组成，且由ECU 提供相同的基准电压。

当节气门位置发生变化时，电位器阻值也随之线性地改变，由此产生相应的电压信号输入ECU，该电压信号反映节气门开度大小和变化速率。

3•节气门控制电机节气门控制电机一般选用步进电机或直流电机，经过两级齿轮减速来调节节气门开度。

早期以使用步进电机为主，步进电机精度较高、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的要求，所以现在比较多地采用直流电机，直流电机精度高、反应灵敏、便于伺服控制。

第三章智能电子节气门控制系统第一节概述丰田智能电子节气门控制系统（ETCS-i）首先应用在’98款凌志LS400上，它可在发动机所有工作范围实现理想的节气门控制，其系统构成如图3-1所示。

图3-1 智能电子节气门控制系统ETCS-i具有如下特点：（1）在普通节气门体上，节气门的开度由油门踏板的踏下量来控制。

与此相反，ETCS-i 利用发动机ECU，对应于驾驶状况来计算出最佳的节气门开度，并利用节气门控制电机来控制节气门的开度。

（2）ETCS-i同时控制ISC系统，巡航控制系统和VSC系统，原有的这三个系统也可取消，使车辆结构大大简化。

（3）为确保车辆行驶的可靠性，提供了一个双重操作系统。

当ETCS-i出现异常时，此系统可被切断，由油门踏板以缓慢模式操纵汽车的行驶。

第二节ETCS-i的结构和工作原理一、ETCS-i的结构智能电子节气门的结构如图3-2所示。

图3-2 智能电子节气门的结构1、油门踏板位置传感器安装在节气门体上的油门踏板位置传感器和由油门踏板伸出的拉索连接的节气门拉杆结合在一起。

如图3-3所示，油门踏板位置传感器将油门踏板移动量转换成带有不同输出特性的两类电子信号。

然后信号被输入发动机ECU。

图3-3 油门踏板位置传感器及输出特性2、节气门位置传感器节气门位置传感器将节气门阀开度转换为一个电子信号后输入发动机的ECU，输出特性与油门踏板位置传感器的一样。

3、节气门控制电机一个具有灵敏反应和低能耗的直流电机被用作节气门控制电机。

发动机ECU通过对流往节气门控制电机的电流方向和电流强度进行占空比控制来调节气门阀的开度。

4、电磁离合器在正常情况下，电磁离合器接合使节气门控制电机能够打开或关闭节气门阀。

当系统出现故障时，电磁离合器被分开，以防止节气门控制电机打开和关闭节气门阀。

二、ETCS-i的运作发动机ECU对应于各种工作条件，决定目标节气门阀开度以驱动节气门控制电机，实现如下控制：1）非线性控制；2）怠速控制；3）减少换档冲击控制；4）TRC节气门控制；5）VSC协调控制；6）巡航控制。

电子节气门控制模块详细设计说明书版本号/修改号：A/02019.03.07文件发行/修改履历表目录一、电子节气门控制模块简介 (4)1.电子节气门控制系统简介 (4)3.子模块划分 (7)二、各子模块介绍和函数说明 (7)1.开度计算模块 (7)2.PID控制模块 (9)3.PWM产生模块 (11)4.TLE6029驱动控制模块 (12)5.自学习模块 (13)5.1自学习条件 (13)5.2 自学习请求初始化 (14)5.3 自学习过程 (15)6.故障诊断模块 (20)一、电子节气门控制模块简介1.电子节气门控制系统简介加速踏板给出一个基本的节气门目标开度信号，ECU根据节气门体反馈回的位置传感器信号和工况信号确定节气门目标开度，并计算产生PWM控制信号，再由驱动电路放大功率，来驱动电机精确控制节气门，使节气门达到目标开度位置，电子节气门控制原理如图1。

图1 电子节气门控制原理节气门体主要由节气门、直流电机、减速齿轮组、复位弹簧和节气门位置传感器等组成，如图2。

当节气门出现故障或电机驱动信号被切断时，节气门在复位弹簧作用下回到初始开度位置，使发动机保持一定的转速，使车辆能够行使到安全的地方。

图2 节气门体结构根据系统需求，控制程序需实现以下功能：1.系统中需根据精度需要对采到的位置传感器的AD值进行一定的换算，使之成为开度值。

本设计中，开度值范围取0~800，即节气门全关和全开位置分别为0和800。

2.要精确控制节气门，需对其进行闭环控制，系统中采用PID对其进行控制。

3.将控制量转化成PWM控制信号。

4.驱动电路采用智能集成芯片6209，需跟芯片进行通信，并对其进行控制。

5.节气门的作用是控制发动机的进气流量，决定发动机的运行工况。

当节气门发生故障时，极可能产生严重后果。

因此需要实时地对节气门进行故障诊断，并对故障进行相应的处理，以确保驾驶的安全性。

电子节气门的整个控制中分为五个状态：初始状态，自学习状态，正常状态，异常状态，跛行状态。

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 (2)1 电子节气门概述 (2)2 电子节气门控制系统的工作原理 (4)2．1 加速踏板模块 (4)2．2 节气门控制模块 (6)2．3 发动机ECU (9)2．2 电子节气门控制系统的控制过程 (11)4 电子节气门的检修 (13)4．1 节气门控制部件供电和导线的检查 (13)4．2 加速踏板位置传感器的检查 (13)5 故障案例分析 (14)5．1故障现象 (14)5．2故障诊断 (15)5．3 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。

2004款日产天籁轿车电子节气门控制系统的原理与检修电子节气门控制执行器由节气门控制电机、节气门位置传感器等组成。

节气门位置传感器感应节气门的运动。

节气门位置传感器由两个传感器组成。

这些传感器是一种电位计，它们把节气门的位置信号转变成输出的电压信号，并且把这个电压信号发送给ECM。

另外，这些传感器还会检测节气门的开合速度，并把它以电压信号的形式反馈给ECM。

ECM 根据这些信号判断节气门当前的开启角度，同时ECM 根据行驶状态对节气门控制电机进行控制，使节气门保持适当的开启角度。

一、元件位置二、安全失效保护模式如果检测到故障， ECM 将进入安全失效保护模式，并且故障指示灯点亮。

检测到的项目安全失效保护模式下的发动机运行状况故障A ECM 对电子节气门控制执行器进行控制，将节气门开度调整在怠速位置附近。

发动机转速将不能升高至2000rpm 以上。

故障B ECM对电子节气门控制执行器进行控制，将节气门开启角度调整至20 度或更小。

故障C 当车辆处于行驶状态时，通过切断燃油使其逐渐减速。

车辆停止之后，发动机熄火。

可以在N 或P 位置重新起动发动机，但是发动机转速将不能超过1000rpm 或更高。

三、诊断故障代码DTC号故障诊断名称 DTC诊断条件可能原因P1121 电子节气门控制执行器1）因回位弹簧的故障，电子节气门控制执行器不能正常工作；2）在安全失效保护模式下，节气门开启角度不在规定范围内；3） ECM检测到节气门在开启位置卡住。

电子节气门控制执行器P1122 电子节气门控制性能故障电子节气门控制不能正常工作● 线束或接头（节气门控制电机开路或短路）● 电子节气门控制执行器P1124 节气门控制电机继电器短路ECM 检测到节气门控制电机继电器在闭合位置卡住● 线束或接头（节气门电机控制继电器短路）● 节气门控制电机继电器P1126 节气门控制电机继电器断路ECM 检测到节气门控制电机的电源电压过低● 线束或接头（节气门电机控制继电器断路）● 节气门控制电机继电器P1128 节气门控制电机电路短路ECM检测到ECM和节气门控制电机的两条线路短路● 线束或接头（节气门控制电机短路）● 电子节气门控制执行器（节气门控制电机）四、学习设定方法<一>加速踏板释放位置学习“加速踏板释放位置学习”操作通过监测加速踏板位置传感器输出信号，学习加速踏板完全释放时的位置。

电子节气门控制系统硬件电路的设计【摘要】介绍了电子节气门控制系统的基本原理，对控制系统涉及的电源模块、角传感器信号处理、A/D转换、执行控制模块和H桥电动机驱动等部分的电路进行了分析和设计，为电子节气门控制系统总成的设计提供了硬件支持。

【关键词】缸内直喷;电控系统;硬件模块一、引言电子节气门控制系统是发动机电子控制系统的重要组成部分，能够显著改善汽车的动力性能、经济性能和安全性能等指标，是汽车电子控制技术发展的重要方向。

鉴于当前国内电子节气门控制系统研究和应用的现状，开展电子节气门控制系统的研究与开发具有重要现实意义和应用价值。

电子节气门控制系统根据油门踏板位置传感器和节气门体角位移信号等综合判断发动机实时工况的需求，通过电控单元控制节气门阀的开度，改变进入发动机气缸内的可燃混合气量，使发动机输出整车所需求的功率和转矩。

图1 源稳压电路图二、电源模块电路设计电源模块主要为电控单元、传感器和直流电动机提供电源。

其中由于传感器电路精度比较高，节气门位置传感器和踏板位置传感器输入的模拟信号供电电压必须非常稳定，否则对踏板位置传感器和节气门位置传感器信号会有很大的扰动，本设计中给传感器单独供电，电控单元5V供电电源与传感器SV供电电源分开。

本设计共需两个5V和一个12V直流电源。

其中5V电源由两个电压转换器件7805从12V直流电源直接转化得到。

直流电机所需12V直流电源直接从12V蓄电池得到。

图1所示为系统采用电源稳压电路图，主要由电源稳压芯片7805组成。

三、角位移信号调理电路角位移信号调理电路是电控系统的重要组成部分，主要完成信号的跟随和滤波。

信号调理可以防止各种干扰信号进入系统，是整个系统抗干扰的重点部分。

电子节气门控制系统信号输入部分包含两路模拟量输入，油门踏板角位移信号和节气门角位移信号。

两路传感器信号均为电压信号，其范围为O-5V，数模转换芯片AD7705输入模拟电压范围为0-2.5V，故设计分压电路对传感器信号进行分压;且由于车辆的工作环境比较恶劣，输入的模拟信号存在干扰，故需对模拟信号进行滤波。

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威朗汽车节气门电机电路故障诊断车辆信息：车型：别克威朗发动机型号：L3G生产日期：2016年10月行驶里程：146000KM一、故障现象：发动机运转时抖，运转时速度不稳。

二、故障可能原因：发动机供油系统故障、点火系统故障、进气系统故障、机械系统故障三、检测过程：1.检查机油液位、冷却液液位正常，检查发动机外围的线路和管路连接正常，检查发动机无过热、无异味。

初步判定发动机无机械故障。

2.读取故障码和数据流①故障码如下：②数据流如下：由故障码和数据流可知节气门开度位置与油门踏板位置不匹配，决定对节气门体电路进行检查。

3.威朗汽车节气门执行器电路图如下：根据查阅电路图和相关资料可知节气门体Q38/1号脚至K20发动机控制模块X2/52号脚是控制节气门执行器开启的一条线路，节气门体Q38/2号脚至K20发动机控制模块X2/72号脚是控制节气门执行器关闭的一条线路，节气门体Q38/3号脚至K20发动机控制模块X2/13号脚是一条信号线，节气门体Q38/4号脚至K20发动机控制模块X2/28号脚是一条搭铁线，节气门体Q38/5号脚至K20发动机控制模块X2/12号脚是一个5V电压。

4.断开节气门体Q38线束插头，确认针脚位置。

①检测节气门体线束插头Q38/5，IG档电压为5.02V，判定正常。

②检测节气门体线束插头Q38/4，电阻为0.5Ω，判定正常。

③检测节气门体线束插头Q38/3，IG档电压为4.98V，判定正常。

④检测节气门体线束插头Q38/2，IG档电压为5.77V，初步判定正常。

⑤检测节气门体线束插头Q38/1，IG档电压为0V，初步判定不正常。

怀疑节气门体Q38线束插头1号针孔与K20之间线路存在故障。

5.断开K20线束插头X2，确认针脚位置。

①检测节气门体线束插头Q38/1至K20发动机控制模块线束插头X2/52线路的电阻为无穷大，应不大于0.5Ω，判定不正常。

由以上数据得出该故障现象是由节气门体Q38/1号脚至K20发动机控制模块X2/5号脚线路断路引起的。

汽车节气门电器结构实例讲解下面以BOSCH公司生产的DV-E5来说明电控节气门的工作原理。

图16 DV-E5节气门电器连接图节气门体一般分3部分：:执行器、节气门片和节气门位置传感器，它们一般被封装为一体。

DV-E5的执行器由一个直流电机和相关的传动部件组成。

图1为该节气门体的电器连接图，通过Motor+(+)和Motor-(一)驱动直流电机，TPS1和TPS2分别是正向和反向的节气门开度反馈信号，它通过节气门体内部的一对高精度电位器获取当前开度下相应的电压反馈值。

该反馈值与节气门打开角度成线性变化，TPS1上分得0--100%电压，对应节气门打开角度0- 105，斜率为0. 9524%。

执行器可以使用直流电机，也可以使用步进电机。

目前大多数执行都使用直流电机。

主要是因为直流电机比步进电机移动快，随动性能好。

符合电控节气门的要求。

但是，直流电机的控制需要两路反馈信号，构建闭环控制系统，其控制难度比步进电机的控制难度大。

节气门驱动原理直流电机的扭矩与直流电机线圈中的电流成正比，通过控制直流电机的电流就可以改变直流电机的扭矩输出，达到了控制节气门的开度的目的。

有两种方式可以用来调节电机线圈中电流:一种是在电机的电源上串一个可变电阻，调节可变电阻的阻值就可以达到调节线圈中电流的作用，这种控制原理简单，但分压电阻会发热导致温度过高，另外能量效率也很低;另一种方式就是通过不停地打开和关闭电源，使电机线圈保持一个固定的电流值，这要求其打开和关闭的频率较高。

实际控制中，可以采用CCS中央处理单元产生PWM信号，然后通过功率MOS来实现对直流电机电源的高频开闭。

由于节气门片需要正反两个方向转动，所以需要搭建一个H桥电路来满足对直流电机双向控制的需求。

其结构如图2。

图17节气门驱动电路原理图PWM1为高，PWM2为低时，MOS管①和④闭合，②和③断开，电机线圈中正向电流通过，电机正转;PWM 1为低，PWM2为高时，MOS管①和④断开，②和③闭合，电机线圈中反向电流通过，电机反转;两路PWM都为低的时候，电机线圈中无电流通过，电机处于自由状态;要注意不能将两路PWM同时置高，否则将会短路。