2022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
-10-7至10-10
学时
8
教学
目
专业
理论
知识
1、理解电子节气门长处
2、掌握电子节气门构造及工作原理

实际
操作
技能
掌握电子节气门检测

重 点
电子节气门构造工作原理及检测
难 点
电子节气门构造、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。

教学回忆
通过教学学生懂得了电子节气门长处、掌握了电子节气门构造、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。
审视签名： 年 月 日
教 学 过 程（代号A—4）
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课题 模块二 电控发动机空气共给系统

★教学组织（10分钟）
一、点名检查学生出勤状况，检查学生穿工作服、工作鞋、带校卡状况。
二、分好小组，安排好学生实习岗位。
三、检查学生所带工具状况，实习器材准备状况，不得带有安全面缺陷。
四、检查实习场合消防、卫生等状况应符合实习安全规定
★入门指引（170分钟）
一、教学回忆：
1、温度传感器作用及工作原理。
2、怠速控制分类、构成。
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、新课解说
（一）课题分析
重要讲述电子节气门长处、电子节气门构造及工作原理
……..
（二）.有关理论知识
单元六 电子节气门
一、电子节气门长处
⑴ 电子节气门控制系统最大长处是可以实现发动机全范畴最佳扭矩输出。
⑵ 精确控制节气门开度。　
⑶ 改善了发动机排放性能。
　　ETC 系统在多种状况下对空燃比进行精确控制，使燃烧更加充足，同步也减少了废气产生；在怠速状态下，节气门保持在一种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，使用一种

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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，当一种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可靠性，保证行车安全性。
　　⑸ 可选用不同工作模式。
　　驾驶员可根据不同行车需要通过模式开关选用不同工作模式，一般有正常模式、动力模式和雪地模式三种，区别在于节气门对加速踏板响应速度不同。
　　⑹ 可获得海拔高度补偿。
在海拔较高地区，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 会根据目前车速、节气门开度等进行分析，从燃油经济性和排放合理角度考虑，会限制节气门打开幅度，同步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
　　工况实现。目前，大某些厂家通过电子油门加速器来缓和油门迟滞，但这种装置并不能提高发动机性能，变化动力输出及扭矩等，仅是一种信号放大器，并且油耗也会随着加速器加速而增长。
　　⑵ 非线性影响
　　ETC 控制系统存在多种非线性影响，除了弹簧非线性、粘滑摩擦及齿隙非线性等影响外，同步受到进气流产生非线性阻尼力以及进气气流不稳定扰流阻矩影响导致常规PID 控制不能精确地设定反馈增益，影响控制精确性。
　　⑶ 成本高。
　　ETC 系统采用了智能型传感器、迅速响应执行器、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、电子节气门构造
1、节气门作用：
节气门作用是控制发动机进气流量,决定发动机运营工况。
驾驶员通过操作加速踏板来操纵节气门开度。加速踏板和节气门连接方式有2种:刚性连接和柔性连接。
老式做法采用刚性连接,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行程来控制节气门
电子节气门长处在于可对发动机全工况进行控制，从而克服了机械油门只
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能对怠速和定速巡航进行控制局限性。ECU精确控制电子节气门开度，以满足空调、自动变速器、平稳性动态控制、车速调节、发动机冷却等功能需要。这是一种新发动机负荷管理系统，可以最优化地管理发动机力矩。
2电子节气门构造
1）带加速踏板位置传感器加速踏板模块----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，并根据其她如急加速，空调，自动变速箱车起步等扭矩信号，计算出实际节气门开度，并 控制节气门电机以调节开度。同步还监控节气门系统。
    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）---提示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加速踏板模块，带节气门角度传感器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。
    执行器：带节气门驱动装置G186J338，节气门故障灯K132
二、电子节气门工作原理
1、驾驶员操纵加速踏板，加速踏板位置传感器产生相应电压信号输入节气门控制单元，控制单元一方面对输入信号进行滤

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波，以消除环境噪声影响，然后根据目前工作模式、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基本需求
得到相应节气门转角基本盼望值。然后再通过CAN总线和整车控制单元进行通讯，获取其她工况信息以及多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所有扭矩，通过对节气门转角盼望值进行补偿，得到节气门最佳开度，并把相应电压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开度位置。节气门位置传感器则把节气门开度信号反馈给节气门控制单元，形成闭环位置控制。
　　2、节气门驱动电机一般为步进电机或直流电机，两者控制方式也有所不同。驱动步进电机常采用H桥电路构造，控制单元通过发出脉冲个数、频率和方向控制电平对步进电机进行控制。电平高下控制步进电机转动方向，脉冲个数控制电机转动角度，即发出一种脉冲信号，步进电机就转动一种步进角，脉冲频率控制电机转速，转速与脉冲频率成正比。因而，通过对上述三个参数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占空比来控制直流电机转角大小，电机方向则是由和节气门相连复位弹簧控制。电机输出转矩和脉宽调制信号
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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对系统功能进行监控，如果发现故障，将点亮系统故障批示灯，提示驾驶员系统有故障。同步电磁离合器被分离，节气门不再受电机控制。节气门在回位弹簧作用下返回到一种小开度位置，使车辆慢速开到维修地点。
四、电子节气门工作模式
1、非线性控制（正常控制）
2、其她控制模式
五、电子节气门初始化
1、电子节气门总成初始化
2、加速踏板位置传感器初始化

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学生实习
★ 示范操作（40分钟）示范
★ 系统构成和功能

1带加速踏板位置传感器加速踏板模块—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。并根据其她如急加速，空调，自动变速器起步扭矩信号，计算出实际节气门开度。同步还监控节气门系统
3节气门控制单元—控制所需进气量，根据控制系统提供信
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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加速踏板模块，带节气门开度传感器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

★巡回指引（155分钟）
一、检查与指引内容
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，也就是一种由小到大，一种反之，形成对比。
    1 ）当一种传感器坏，系统监测到尚有一种节气门信号时，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 号来鉴别怠速。巡航等关闭。EPC
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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。当一种传感器坏。系统使用另一种传感器信号，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。浮现故障后，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：提示信号。系统正常时打开点火开关3秒自检后熄灭，有故障则常亮。出故障后对响，有故障存储。

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学生实习在教师指引下完毕如下工作业
1.发动机号                  。
2.节气门位置传感器英文缩写是                     。
3.该车节气门位置传感器类型是                                          。
4.该车节气门位置传感器安装          ，其作用是                              。
5.该车节气门位置传感器电路如下图，写出端子号含义并分析其工作过程。

VC ；VTA ；VTA2 ；E2 。
M+ ；M－ 。
四、操作环节
1、测量节气门位置传感器输出信号电压
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拔下拔下传感器连接器，点火开关置“ON”。
（1）测量“VTA”与“ETA”间电压，节气门全闭时应为          ，实际测量为         ；节气门全开时应为          ，实际测量为         。节气门从全闭到全开，信号电压变化状况为                  。
结论： 。
（2）测量“VTA2”与“ETA”间电压，松开踏板时应为          ，实际测量为         ；完全踩下踏板时应为          ，实际测量为         。节气门从全闭到全开，信号电压变化状况为                  。
结论： 。
2、传感器供电电压检测：拔下拔下传感器连接器，点火开关置于ON位置，测量线束电源端“VCTA”与壳体间电压，应为        ，实际测量值为             。
结论： 。
3、搭铁线检测：点火开关置于OFF位置，拔下传感器连接器，测量ECU过来线束搭铁端与发动机壳体间电阻，应为           ，实际测量值为              。
结论： 。
4、检查传感器与ECU间线束
点火开关 ，拆下传感器连接器，用万用表测量传感器端子VCTA、VTA、VTA2、ETA与ECU端子VCTA、VTA、VTA2、ETA之间电阻， 应不不小于 ；
实际测量值为 。分别测量传感器端子VCTA、VTA1、VTA2与车身搭铁之间电阻，应不不不小于 ，实际测量值为 。
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结论                                                                      。
5、节气门执行器检测
点火开关置于ON位置，发动机静止。完全放松油门踏板，测量M+与E2间电压应为 ，实际测量值为             。测量M－与E2间电压应为 ，实际测量值为             。，测量M+与M－间电压应为 ，实际测量值为             。
完全踩下油门踏板，测量M+与E2间电压应为 ，实际测量值为             。测量M－与E2间电压应为 ，实际测量值为             。，测量M+与M－间电压应为 ，实际测量值为             。

五、实训小结：

二、巡回指引注意点
实习安全注意事项
（1）、在车测量时，要拨开插头测量地方要注意不要乱拨线束，不要损坏线束。
（2）在测量传感器信号电压时，需要着车检测时，注意车已挂空挡，车前方无人才干着车测量。
（3）测量时不能用电阻档测量电压，用电压档测量电阻
★结束指引（10分钟）
一、针对浮现错误予以纠正
1．对学生操作过程进行总结、评估表扬考试成绩优良者
2．指出局限性之处及改正措施
3．指出本次课重点、难点和核心技术
二、授课质量分析
通过教学学生懂得了电子节气门长处、掌握了电子节气门构造、工作原理及检测★作业布置（10分钟）
预习模块三、电控发动机燃油供应系统