汽车电子节气门控制系统的设计

电子节气门控制系统设计电子节气门控制系统是一种在现代汽车上广泛采用的重要技术，它可以根据发动机运行的情况实时调整汽车的控制参数，从而提高汽车的经济性、动力性和环保性能。

本文将对电子节气门控制系统的设计原理、工作过程、功能特点等进行详细介绍。

一、设计原理电子节气门控制系统的设计原理是通过电子信号控制节气门的开度来控制发动机的进气量，从而实现发动机的动力调节和油耗节约。

系统中采用的核心元件是电子节气门执行器，它能够实现快速开合节气门，并通过控制芯片进行精密的开度调节。

系统还包括传感器、控制芯片、电源等多个组成部分，其中传感器可以感知发动机的气体流量、压力、温度等关键参数，控制芯片则能够根据这些参数实时调整节气门的开度和相关控制策略。

二、工作过程电子节气门控制系统的工作过程主要分为4个步骤：传感器信号采集、控制芯片处理、执行器控制和反馈调整。

系统中的传感器可以感知发动机进气量、转速、油门位置等关键信息，通过控制芯片进行数字信号处理，最终输出控制信号给执行器，实现节气门的开合控制。

在工作过程中，系统会根据传感器采集到的信息，对节气门进行开度调节，从而实现发动机的动力调节和优化燃油经济性。

同时，系统还会根据实际工作情况进行反馈调整，以保证系统的稳定性和精度。

三、功能特点1.精准控制：电子节气门控制系统采用高精度控制芯片和执行器，能够快速、准确地控制节气门的开度，实现精细化调节。

2.动力调节：系统能够根据不同的工况场景，实时调整发动机的进气量和输出功率，从而实现动力调节和提高车辆加速性能。

3.环保节能：电子节气门控制系统能够智能调节发动机的燃油供给，实现燃油经济性的优化和环境保护的效果。

4.检测和反馈：系统还能对发动机工作状态进行检测和反馈，及时调整节气门的开度和关键控制参数，保证系统的稳定性和精度。

五、市场前景随着汽车制造业的不断发展和技术的迭代，电子节气门控制系统已经成为汽车生产中必不可少的关键技术之一。

《汽车电子节气门滑模变结构控制及其硬件在环仿真实验》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车电子控制系统已经成为现代汽车的重要组成部分。

其中，电子节气门控制系统是发动机控制系统的核心部分，其性能的优劣直接影响到整车的动力性、经济性和排放性能。

因此，对电子节气门控制策略的研究具有重要的实际意义。

本文将探讨汽车电子节气门滑模变结构控制策略，并通过硬件在环仿真实验验证其有效性。

二、汽车电子节气门滑模变结构控制1. 滑模变结构控制理论滑模变结构控制是一种非线性控制方法，其基本思想是根据系统当前的状态信息，实时地改变控制器的结构，使系统在滑动模态下运行，以达到快速响应和强鲁棒性的目的。

在汽车电子节气门控制系统中，采用滑模变结构控制可以有效地提高系统的控制精度和稳定性。

2. 汽车电子节气门滑模变结构控制策略针对汽车电子节气门控制系统，本文提出了一种基于滑模变结构控制的控制策略。

该策略通过引入滑模控制器，根据发动机的转速、负荷等状态信息，实时调整节气门的开度，以实现发动机的稳定运行。

同时，通过引入变结构控制，使系统在面对外界干扰和模型不确定性时，能够快速地调整控制策略，保证系统的稳定性和鲁棒性。

三、硬件在环仿真实验为了验证所提出的控制策略的有效性，本文进行了硬件在环仿真实验。

硬件在环仿真是一种将实际硬件与仿真模型相结合的仿真方法，可以有效地模拟实际系统的工作环境，对控制系统进行测试和验证。

1. 实验平台搭建实验平台主要包括硬件部分和仿真软件部分。

硬件部分包括电子节气门执行器、发动机模型等实际硬件设备；仿真软件部分则采用专业的仿真软件，如MATLAB/Simulink等，建立汽车电子节气门控制系统的仿真模型。

2. 实验过程及结果分析在实验过程中，首先对仿真模型进行参数设置和校验，确保仿真模型的准确性。

然后，将滑模变结构控制策略应用到仿真模型中，观察系统的运行情况和性能指标。

通过对比传统控制方法和滑模变结构控制方法的性能指标，如响应时间、超调量、稳定性等，可以得出滑模变结构控制在汽车电子节气门控制系统中的优越性。

本文以搭载2.0 L CUGA 发动机的2018款迈腾车为例，对电子节气门系统的组成、工作原理进行分析，并分享电子节气门系统故障，期望能给同行或从业者提供借鉴。

1　迈腾B8L车电子节气门系统的组成迈腾B8L 车电子节气门系统主要由加速踏板模块和节气门控制单元组成。

1.1　加速踏板模块加速踏板模块由加速踏板位置传感器（G79）和加速踏板位置传感器2（G185）组成，加速踏板模块的相关电路如图1所示。

J623的端子T91/33与G79的端子T6bf/2相连，该线为G79的供电线；J623的端子T91/34与G79的端子T6bf/3相连，该线为G79的搭铁线；J623的端子T91/52与G79的端子T6bf/4相连，该线为G79的信号线。

J623的端子T91/16与G185的端子T6bf/1相连，该线为G185的供电线；J623的端子T91/51与G185的端子T6bf/5相连，该线为G185的搭铁线；J623的端子T91/69与G185的端子T6bf/6相连，该线为G185的信号线。

1.2　节气门控制单元节气门控制单元由节气门驱动装置（G186）、节气门驱动装置角度传感器1（G187）、节气门驱动装置角度传感器2（G188）组成，节气门控制单元相关电路如图2所示。

J623的端子T105/34与G187的端子T6e/4相连，该线为G187的信号线；J623的端子T105/55与G188的端子T6e/1相连，该线为G188的信号线；J623的端子T105/54与端子T6e/2相连，该线为G187和G188的公共供电线；J623的端子T105/56与端子T6e/6相连，该线为G187和G188的公共搭铁线。

J623的端子T105/90与G186的端子T6e/3相连， J623的端子T105/91与G186的端子T6e/5相连，这2根线为G186的控制信号线。

2 迈腾B8L车电子节气门系统的工作原理及故障现象2.1　电子节气门系统的工作原理（1）正常情况下踩加速踏板时电子节气门系统的控制过程。

电子节气门设计计算公式引言。

电子节气门是现代汽车发动机中的一个重要部件，它通过控制进气量来调节发动机的工作状态，从而提高燃油经济性和动力性能。

在设计电子节气门时，需要考虑多种因素，如发动机的转速、负荷、进气量等。

本文将介绍电子节气门设计的计算公式，帮助工程师更好地设计和优化电子节气门。

电子节气门的基本原理。

电子节气门是通过控制电机或执行器来调节节气门的开度，从而控制进气量。

在发动机工作时，控制系统会根据发动机的工作状态来调节节气门的开度，以满足发动机的需求。

电子节气门的设计需要考虑多种因素，如节气门的响应速度、控制精度、功耗等。

电子节气门设计的计算公式。

在设计电子节气门时，需要考虑多种因素，如发动机的转速、负荷、进气量等。

下面将介绍电子节气门设计的一些常用计算公式。

1. 节气门的开度计算公式。

节气门的开度与电机或执行器的控制信号成正比，一般可以用下面的公式来表示：θ = k S。

其中，θ表示节气门的开度，k为比例系数，S为电机或执行器的控制信号。

比例系数k的大小与节气门的机械结构有关，一般需要通过实验来确定。

2. 节气门的流量计算公式。

节气门的流量与开度成正比，一般可以用下面的公式来表示：Q = C θ。

其中，Q表示节气门的流量，C为流量系数，θ表示节气门的开度。

流量系数C的大小与节气门的结构和形状有关，一般需要通过实验来确定。

3. 节气门的响应时间计算公式。

节气门的响应时间与电机或执行器的响应速度有关，一般可以用下面的公式来表示：T = k τ。

其中，T表示节气门的响应时间，k为比例系数，τ为电机或执行器的响应时间。

比例系数k的大小与节气门的机械结构和控制系统有关，一般需要通过实验来确定。

4. 节气门的功耗计算公式。

节气门的功耗与电机或执行器的工作电流有关，一般可以用下面的公式来表示：P = U I。

其中，P表示节气门的功耗，U为电机或执行器的工作电压，I为电机或执行器的工作电流。

需要注意的是，电子节气门的功耗对发动机的燃油经济性有一定影响，因此需要尽量降低功耗。

基于DSP的电子节气门PID控制一、引言随着现代电子技术的飞速发展，特别是微机技术在汽车上的广泛应用，使得汽车的内涵和功能不断拓展和延伸，汽车电子化正逐渐成为现代汽车的基本特征。

节气门是汽车发动机的重要控制部件。

为了提高汽车行驶的动力性、平稳性及经济性，并减少排放污染，世界各大汽车制造商推出了各种控制特性良好的电子节气门及其相应的电子控制系统，组成电子节气门控制系统（ETCS）。

采用电子节气门控制系统，使节气门开度得到精确控制，不但可以提高燃油经济性，减少排放，同时，系统响应迅速，可获得满意的操控性能；另一方面，可实现怠速控制、巡航控制和车辆稳定控制等的集成，简化了控制系统结构。

现在，电子节气门控制系统已成为发动机完全电控管理系统的一个重要模块。

由于ETCS的优越性，目前，世界上越来越多的大型汽车制造公司开始采用ETCS，传统机械式节气门面临着被电子节气门所取代的趋势。

在电子节气门这种柔性连接方式中，油门踏板与节气门之间不再有机械连接。

节气门的实际开度由车载电控系统根据当时的汽车行驶状况并考虑发动机特性确定，从而保证发动机运行于最佳工况。

本设计进行了电子节气门控制系统的电控单元开发、传感器信号处理电路及执行器功率驱动电路的硬件电路设计，并进行了PID控制试验。

二、系统组成电子节气门控制系统如图1所示，包括：节气门体、加速踏板位置传感器、DSP（Dig ital Signal Processor）开发板、信号处理电路、功率驱动电路及微机监控系统几个部分。

节气门体包括：直流电机、节气门开度传感器及机械装置，它们被封装为一体。

通过ECU 驱动直流电机，完成节气门开度调整；节气门开度信号通过节气门体内部的一对高精度节气门开度传感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。

利用这两路反馈信号，构建闭环控制系统。

加速踏板带动一个位置传感器，将加速踏板位置信号转变为电压信号传到ECU，其作用相当于一个反映驾驶员操纵意图的传感器，提供节气门开度的参考信号。

基于GPC-PID算法的汽车电子节气门控制系统设计沈刘晶;仇成群【摘要】提出了利用GPC算法与增量式PID算法相结合的方法对节气门控制系统进行优化,依据节气门数学模型建立True Time的电子节气门控制仿真模型.通过仿真实验,对超调量、稳态误差等指标进行分析,分析得到该设计能使系统具有相对较短的响应速度、较小的误差、较高的稳定性,达到了电子节气门控制系统的设计要求.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】2页(P59-60)【关键词】电子节气门;预测模型;GPC-PID;仿真【作者】沈刘晶;仇成群【作者单位】盐城师范学院新能源与电子工程学院,江苏盐城224051;盐城师范学院新能源与电子工程学院,江苏盐城224051【正文语种】中文【中图分类】TP273汽车电子控制技术的产生意味着汽车控制技术从传统的机械控制向着电子信息技术控制转变。

德国博世（Bosch）、美国德尔福（Delphi）、日本电装（Denso）等公司研制的电子节气门（Electronic Throttle）在综合控制性能上处于世界领先地位[1-3]。

国内还没有比较成熟的电子节气门控制技术。

国内高校，如清华大学、北京理工大学等[4-8]已经对这些技术进行研究探索并取得了一定的成果，但是要将成果应用到生产中还有待进一步的深入研究。

文中分析了影响电子节气门控制的非线性因素，汽车电子节气门控制技术的关键就是寻找一种适用的控制算法。

文中设计了基于广义预测控制GPC（Generalized Predictive Control）的增量式PID （Proportion Integration Differentiation）算法的仿真模型，通过仿真试验得出相关控制结果，验证设计效果。

电子节气门主要由控制单元、加速踏板、节气门体和与电子节气门内部相互连接的数据信息总线构成。

在电子节气门控制系统中，加速踏板仅具有一个提示的作用，详细的控制方案和方法将由电子节气门控制系统中的控制器根据发动机的状况、整车的运行状况、汽车运行时的内部外部情况等决定。

基于单片机的汽车电子节气门仿真控制系统的设计德湘轶【摘要】针对电子节气门控制系统的特点,开发了一种基于C51单片机的仿真控制硬件平台.单片机作为核心控制单元,仿真控制节气门开度,使系统具备怠速、加速、减速等功能,为自动化专业课程设计及控制系统的开发提供了有效途径.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】1页(P19)【关键词】节气门;单片机;电子控制单元(ECU)【作者】德湘轶【作者单位】沈阳理工大学应用技术学院,辽宁,抚顺,113220【正文语种】中文随着汽车工业技术的日益发展，人们对汽车安全性、操控性的要求不断提高。

同时，科技环保又成为一个新的发展理念。

电控喷射系统取代化油器后，节气门采用了电子控制系统，增设电子控制单元(ECU)、节气门位置传感器、空气流量计等监测工况，对节气门的开度进行实时精确控制。

单片机是电子控制系统ECU的核心，它负责数据采集与处理以及所有的逻辑运算，并直接影响到控制器电路运行的可靠性，使系统具备良好的怠速、加速、减速等的过渡性能。

起到节能减排的作用。

为了研究基于单片机的电子节气门控制系统的工作情况，开发了一种基于C51单片机的仿真控制系统，将其应用到自动化等专业课程设计中，为提高学生控制系统开发能力提供一个硬件平台。

基于单片机的电子节气门仿真控制单元由以下几部分组成：89C51单片机，A/D转换0809，蜂鸣器，电位器，七段译码显示器，晶振，按键。

其硬件结构图如图1所示。

电子节气门的工作原理：当输入信号(节气门位置传感器与油门踏板位置传感器输出的电信号、巡航控制系统车速设定值与实际车速值、发动机实际转速值与冷却液温度传感器信号)分别送入单片机数据处理，分别进行比较以判断节气门控制电机应正转还是反转，然后根据正、反转模型从输出口输出一系列脉冲，进而控制节气门控制电机。

当出现异常情况时，则发出声光报警，提醒驾驶员。

同时单片机输出一个失效信号到离合器，使离合器断开，停止系统的工作。

基于PWM技术汽车电子节气门控制系统的研究郑锦汤（广州华商职业学院广东广州）摘要:本文主要介绍电子节气控制系统结构与工作原理，对实现电子节气门控制的关键在于控制节气门驱动电机的运动，驱动模块用于提供适当的控制电压驱动节气门伺服电机使节气门达到最佳的开度位置。

应用PWM技术对节气门控制系统驱动模块方案进行分析。

关键词: 电子节气门PWM技术伺服电机0 引言汽车电子节气门技术(Electronic Throttle Control,ETC)是伴随汽车线控驱动理念(Drive-by-Wire)而诞生的。

电子节气门控制系统通过ECU采集加速踏板和汽车行驶状态信息，计算出整车的全部转矩需求，通过对节气门开度的期望值进行计算，得到节气门的最佳开度，并把相应的控制信号发送到驱动电路模块，驱动控制电机使节气门达到最佳的开度位置。

ETC可实现发动机转矩控制和精确空燃比控制，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。

1电子节气门系统结构电子节气门控制系统如图1所示，取消了机械式节气门的刚性连接，采用一种柔性控制方式(drive- by- wire)，电子节气门控制系统由加速踏板、传感器、节气门、控制单元（ETCS）、数据总线及执行器等部分组成。

图1 节气门控制系统组成2电子节气门控制系统工作原理当驾驶员踩下加速踏板时，加速踏板位置传感器将油门踏板位移量信号转换为电压信号传给ETCS，ETCS通过对当前所处工况进行分析和逻辑处理后发出控制信号，控制节气门驱动电机，使电机按照ETCS 给定的角度驱动节气门运转并达到所需的开度；同时节气门体上的节气门位置传感器将测得的当前节气门位置信号反馈给ETCS ，通过反馈控制实现对节气门的最佳闭环控制。

3电子节气门控制系统驱动模块完整的电子节气门控制系统包括驱动模块、节气门总成、加速踏板位置传感器、驱动电机控制器等。

而电子节气门控制的关键是控制节气门驱动电机的运动。