五、大眾直噴發(fā)動機電子節(jié)氣門

在電子節(jié)氣門系統(tǒng)中，節(jié)氣門并不是通過加速踏板的拉線來控制的，節(jié)氣門與加速踏板之間無機械式連接裝置。加速踏板位置由兩個加速踏板位置傳感器傳遞給發(fā)動機控制單元，這兩個傳感器與加速踏板一體包在一個殼體內。加速踏板位置（司機意愿）是發(fā)動機控制單元的一個主要輸入?yún)?shù)。而節(jié)氣門是由節(jié)氣門控制單元內的一個電動機（即節(jié)氣門控制器）來控制開度的，在整個轉速及負荷范圍內均有效。節(jié)氣門由節(jié)氣門控制單元根據(jù)發(fā)動機控制單元指令來控制。當發(fā)動機不運轉且點火開關打開時，發(fā)動機控制單元根據(jù)加速踏板位置傳感器的信息來控制節(jié)氣門開度，例如，當加速踏板踏下一半時，節(jié)氣門也打開一半。當發(fā)動機運轉（有負荷）時，發(fā)動機控制單元可能不依靠加速踏板位置傳感器來打開或關閉節(jié)氣門，例如，盡管加速踏板踏下一半，但節(jié)氣門已完全打開。這樣可以避免節(jié)流損失，還能在一定負荷狀態(tài)下減少有害物質排放并降低油耗。發(fā)動機所需扭矩由發(fā)動機控制單元通過節(jié)氣門開度、進氣壓力及發(fā)動機轉速確定。如果認為電子節(jié)氣門（E-Gas）僅是由一個或兩個部件組成的，那是完全錯誤的，它包括用于確定、調整及監(jiān)控節(jié)氣門位置的所有部件，如節(jié)氣門控制單元、加速踏板位置傳感器、EPC（發(fā)動機電子控制系統(tǒng)）警報燈、發(fā)動機控制單元等。

電子節(jié)氣門體安裝在空氣流量計和發(fā)動機之間的進氣管上，用來改變進氣通道面積，從而控制進氣量和發(fā)動機運行工況，結構如圖4-11所示。當駕駛員踩下加速踏板，加速踏板傳感器將加速踏板的位置轉換為電信號，并傳遞給發(fā)動機控制單元，控制單元實時將駕駛員輸入的信號傳遞給節(jié)氣門控制器（電動機），執(zhí)行器將節(jié)氣門轉動到相應的角度。發(fā)動機控制單元可以獨立于加速踏板的位置，調整節(jié)氣門的位置，其優(yōu)點是發(fā)動機可以根據(jù)各種不同的需求（如駕駛員的輸入的信號、廢氣的排放、燃油消耗及安全性等）確定節(jié)氣門的位置。

1）霍爾式加速踏板位置傳感器

這種浮動傳感器無摩擦，壽命長，且作為整體式傳感器不需要進行強制低速擋基本設定。加速踏板的結構如圖4-12（a）所示，當未進行加速時，薄金屬盤位于傳感器的初始位置，此時傳感器內無相對運動，傳感器信號電壓最低。當踩下加速踏板時，在踏板機構元件的作用下，薄金屬盤發(fā)生移動，切割磁場，傳感器產生較大電壓，且移動位置越大，感應出的電壓越高，其電壓信號如圖4-12（b）所示。

2）霍爾式加速踏板位置傳感器的失效影響

當兩個加速踏板位置傳感器中的一個或兩個失效后，系統(tǒng)會存儲故障，同時儀表上的EPC故障警報燈也會亮起。車輛的一些便捷功能，如定速巡航或發(fā)動機制動輔助控制功能也將會失效。

① 當一個傳感器信號失真或中斷，如果另一個傳感器處于怠速位置，則發(fā)動機進入怠速工況；如果是負荷工況，則發(fā)動機轉速上升緩慢。

② 若兩個傳感器同時出現(xiàn)故障，則發(fā)動機高怠速（1500r/min）運轉。

電控節(jié)氣門系統(tǒng)的最大優(yōu)點是可以實現(xiàn)發(fā)動機全范圍的最佳扭矩輸出，實現(xiàn)牽引力控制、巡航控制等多種功能，兼顧提高動力性、經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性、排放控制和乘坐舒適性，保證車輛的最佳動力性和燃油經(jīng)濟性。

1. 電子節(jié)氣門控制策略

1）基于發(fā)動機扭矩需求的節(jié)氣門控制

電控節(jié)氣門開度并不完全由加速踏板位置決定的，而是發(fā)動機控制單元根據(jù)當前行駛狀況下整車對發(fā)動機的全部扭矩需求，計算出節(jié)氣門的最佳開度，從而控制電機驅動節(jié)氣門到達相應的開度。因此，節(jié)氣門的實際開度并不完全與駕駛員的操作意圖一致。控制單元根據(jù)整車對扭矩的需求計算所需的理論扭矩，而實際扭矩通過發(fā)動機轉速、點火提前角和發(fā)動機負荷信號求得。在發(fā)動機扭矩調節(jié)過程中，控制單元首先將實際扭矩與理論扭矩進行對比，如果兩者有偏差，發(fā)動機電控系統(tǒng)就會適當?shù)卣{節(jié)，使實際扭矩值和理論扭矩值一致。

2）傳感器冗余設計

電控節(jié)氣門系統(tǒng)采用2個加速踏板位置傳感器和2個節(jié)氣門位置傳感器，傳感器兩兩反接，實現(xiàn)阻值的反向變化，即兩個傳感器阻值變化量之和為零。對兩個傳感器施加相同的電壓，兩者輸出的電壓信號也相應反向變化，且其和始終等于供電電壓。該設計可使兩個傳感器相互檢測，當一個傳感器發(fā)生故障時，能及時被識別，在很大程度上增加了系統(tǒng)的可靠性，保證了行車的安全性。

3）可選工作模式

駕駛員可根據(jù)不同的行車需要，通過模式開關選擇不同的工作模式，通常有正常模式、動力模式和雪地模式三種，其區(qū)別在于節(jié)氣門對加速踏板的響應速度不同。正常模式下，節(jié)氣門對加速踏板的響應速度適合于大多數(shù)行駛工況；動力模式下，節(jié)氣門加快對加速踏板的響應速度，發(fā)動機能提供額外的動力；雪地、雨天等附著較差的工況下，駕駛員可選擇雪地模式駕駛車輛，此時節(jié)氣門對加速踏板的響應降低，發(fā)動機輸出的功率比正常情況下小，使車輪不易打滑，保持車輛穩(wěn)定行駛。

4）海拔高度補償

在海拔較高的地區(qū)，大氣壓力下降，空氣稀薄，氧氣含量下降，導致發(fā)動機輸出動力下降。此時電控節(jié)氣門系統(tǒng)可按照大氣壓力與海拔高度的函數(shù)關系，對節(jié)氣門開度進行補償，使發(fā)動機輸出的動力和加速踏板位置的關系保持穩(wěn)定。

5）控制功能擴展及其原理

現(xiàn)代電控節(jié)氣門獨立成一個系統(tǒng)，可實現(xiàn)多種控制功能，既提高行駛可靠性，又使結構簡化、成本降低。主要控制功能有牽引力控制（ASR）、巡航控制（CCS）、怠速控制（ISC）、減少換擋沖擊控制等。

2. 大眾直噴奧迪、高爾夫A6電子節(jié)氣門電路圖

加速踏板位置傳感器由兩個霍爾傳感器G79和G185組成，作用是將駕駛員意圖輸送給發(fā)動機控制單元。傳感器將產生的反映加速踏板下踏量和變化速率的電壓信號輸入ECU，以控制汽車的工作狀況。節(jié)氣門控制部件由節(jié)氣門驅動裝置G186、節(jié)氣門位置傳感器G187和G188組成。節(jié)氣門驅動裝置G186是—個伺服電動機，由發(fā)動機控制單元控制。G187和G188是兩個線性可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器，它將節(jié)氣門的位置信號傳送給發(fā)動機控制單元，這兩個傳感器的電路相互獨立，相關控制電路如圖4-13、圖4-14、圖4-15所示。

組合儀表上的EPC指示燈，是Electronic Power Control的縮寫，意為“電子功率控制”，也就是電控節(jié)氣門系統(tǒng)（E-Gas）警報燈。在發(fā)動機運轉時，如電控節(jié)氣門系統(tǒng)發(fā)生故障，EPC指示燈點亮，同時發(fā)動機控制單元的故障存儲器會記錄該故障。

由于電控節(jié)氣門系統(tǒng)是通過控制單元來調整節(jié)氣門的，因此電控節(jié)氣門系統(tǒng)可以設置各種功能來改善駕駛的安全性和舒適性，其中最常見的就是ASR（牽引力控制）和速度控制系統(tǒng)（巡航控制）。

駕駛員操縱加速踏板，加速踏板位置傳感器產生相應的電壓信號輸入節(jié)氣門控制單元，控制單元首先對輸入的信號進行濾波，以消除環(huán)境噪聲的影響，然后根據(jù)當前的工作模式、踏板移動量和變化率解析駕駛員意圖，計算出對發(fā)動機扭矩的基本需求，得到相應的節(jié)氣門轉角的基本期望值。然后再經(jīng)過CAN總線和整車控制單元進行通信，獲取其他工況信息以及各種傳感器信號，如發(fā)動機轉速、擋位、節(jié)氣門位置、空調能耗等，由此計算出整車所需求的全部扭矩，通過對節(jié)氣門轉角期望值進行補償，得到節(jié)氣門的最佳開度，并把相應的電壓信號發(fā)送到驅動電路模塊，驅動控制電機使節(jié)氣門達到最佳的開度位置。節(jié)氣門位置傳感器則把節(jié)氣門的開度信號反饋給節(jié)氣門控制單元，形成閉環(huán)的位置控制。

3. EPC指示燈功能檢測

打開點火開關，EPC指示燈應亮，起動發(fā)動機后，如果故障存儲器中沒有關于電控節(jié)氣門系統(tǒng)的故障，EPC指示燈將熄滅。否則，應進行檢查（可用VAS 5052檢測儀的引導功能對EPC指示燈進行檢查）。

（1）如果開始時EPC指示燈不亮，應檢查從發(fā)動機控制單元到EPC指示燈的導線。檢查方法是關閉點火開關，接上檢測盒VAG 1598/31，但不接發(fā)動機控制單元。用VAG 1594連接檢測盒上插孔1和EPC搭鐵。打開點火開關，EPC指示燈應亮。如果EPC指示燈不亮，則檢查組合儀表板內EPC指示燈是否燒壞，或按電路圖檢查EPC指示燈供電情況。如果EPC指示燈和供電都正常，則按電路圖排除發(fā)動機控制單元到EPC指示燈之間導線的短路或斷路。如果導線無故障，則應更換發(fā)動機控制單元。

（2）如果EPC指示燈亮的時間超過3s，則應檢查導線是否對搭鐵短路。檢查方法是起動發(fā)動機并怠速運轉，如果EPC指示燈不熄滅，則讀取故障碼。如果無故障碼，則關閉點火開關，接上檢測盒VAG 1598/31，但不接發(fā)動機控制單元，檢查發(fā)動機控制單元與電子節(jié)氣門之間的導線對搭鐵是否短路，規(guī)定值為無窮大。如果未達到規(guī)定值，則按電路圖排除發(fā)動機控制單元到EPC指示燈之間的導線對搭鐵的短路。如果導線無故障，則應更換發(fā)動機控制單元。

4. 節(jié)氣門位置傳感器G187、G188的檢測

連接VAS 6150診斷儀，起動發(fā)動機，進入“發(fā)動機電控系統(tǒng)”，選擇功能“讀測量數(shù)據(jù)塊”，輸入組號“062”，診斷儀顯示區(qū)1顯示節(jié)氣門位置傳感器1（G187）的開度百分比，規(guī)定值為3%～93%；顯示區(qū)2顯示節(jié)氣門位置傳感器2（G188）的開度百分比，規(guī)定值為97%～3%；顯示區(qū)3顯示加速踏板位置傳感器1（G79）的開度百分比，規(guī)定值為12%～97%；顯示區(qū)4顯示加速踏板位置傳感器2（G185）的開度百分比，規(guī)定值為6%～50%。怠速時顯示區(qū)1至顯示區(qū)3的值為8%～18%，顯示區(qū)4的值為3%～13%，如表4-6所示。慢慢將加速踏板踩到底，顯示區(qū)1節(jié)氣門位置傳感器G187的百分比值應均勻升高，而顯示區(qū)2節(jié)氣門位置傳感器G188的百分比值應均勻降低。如果顯示達不到上述要求，則檢查節(jié)氣門控制部件的供電及導線，尤其要注意插頭是否松動或銹蝕。如果供電及導線正常，則更換節(jié)氣門控制部件。

拔下節(jié)氣門控制部件插接器（見圖4-16），打開點火開關，用萬用表測量端子T6x/2與T6x/6、端子T6x/2與T6x/1、端子T6x/2與T6x/4間的電壓值，應約為5V。電機兩端子T6x/3（正極）與T6x/5（負極）間電壓應約為5V。怠速下測量端子T6x/2與T6x/4間電壓值為0.659V，端子T6x/4與T6x/6間電壓值為4.29V，端子T6x/1與T6x/6間電壓值為0.673～0.783V。若達不到上述要求，按照電路圖檢查節(jié)氣門控制部件插頭6個端子至發(fā)動機控制單元相應端子之間的導線是否斷路，然后檢查導線相互之間是否導通（導線最大阻值為1.5Ω）。注：電機端子T6x/3（正極）與T6x/5（負極）間的阻值為10～13Ω。

5. 節(jié)氣門控制單元的匹配

當電源供應中斷、更換了節(jié)氣門控制部件或更換了發(fā)動機控制單元時，發(fā)動機控制單元必須與節(jié)氣門控制部件進行匹配（即自適應或自學習）。通過匹配，發(fā)動機控制單元學習了節(jié)氣門在不同位置時的特性參數(shù)，并將這些參數(shù)存入發(fā)動機控制單元。匹配的條件為故障存儲器中沒有故障存儲，蓄電池電壓至少應為12.7V，冷卻液溫度在10～95℃，進氣溫度在10～90℃，發(fā)動機不轉，點火開關打開，不踩加速踏板。進行匹配時，將VAS 5052診斷儀連接到診斷座上，打開點火開關6s以上，進入“發(fā)動機電控系統(tǒng)”，選擇功能“基本設置”輸入組號“060”。不要起動和操縱加速踏板，發(fā)動機控制單元識別出“學習需要”時，匹配過程會自動完成（當節(jié)氣門位置傳感器的存儲電壓值與實際測得值在某一公差范圍內不一致時，才能識別出“學習需要”。匹配過程是否完成是看不出來的）。

6. 加速踏板位置傳感器G79和G185的檢測

電子節(jié)氣門加速踏板連接線有6根，分別為2個霍爾傳感器G185和G79傳輸信號，連接至發(fā)動機控制單元。對這兩個傳感器進行檢查時，將VAS5052連接到診斷座上，起動發(fā)動機，進入“發(fā)動機電控系統(tǒng)”，選擇功能“讀測量數(shù)據(jù)塊”，輸入組號“062”，慢慢將加速踏板踩到底，同時注意顯示區(qū)3和4的百分比值，應均勻升高，并且顯示區(qū)3中的顯示值總應是顯示區(qū)4的2倍。如果顯示值沒有達到此要求，則繼續(xù)進行下—步檢查。

拆下駕駛員側雜物箱，拔下加速踏板位置傳感器插頭。打開點火開關，測量插頭端子T6h/1與T6h/5及端子T6h/2與T6h/3之間的電壓，電壓值應約為5V。

將發(fā)動機怠速，在線檢測傳感器對應發(fā)動機ECU端子的電壓電路如圖4-14所示。端子電壓應如表4-7所示。

7. 強制降擋自適應

如果更換了加速踏板位置傳感器或發(fā)動機控制單元，對于裝備變速器的汽車，必須進行強制降擋功能自適應。將VAS 5052診斷儀連接到診斷座上，起動發(fā)動機，進入“發(fā)動機電控系統(tǒng)”，選擇功能“基本設置”，輸入組號“060”。在診斷儀的顯示區(qū)1顯示加速踏板位置傳感器1（G79）的開度百分比，規(guī)定值為79%～94%；顯示區(qū)2顯示加速踏板位置傳感器2（G185）的開度百分比，規(guī)定值為79%～94%；顯示區(qū)3顯示加速踏板位置，應顯示“Kick down”；顯示區(qū)4顯示自適應狀態(tài)，可能顯示“ADP.i.o.”“ERROR”“ADPlauft”等。自適應完成應顯示“ADP.i.o.”，表示要求“操縱強制降擋功能”。應立即踩下加速踏板，一直踩過強制降擋作用點，并保持該狀態(tài)至少2s。注意在強制降擋作用點自適應過程中，VAS 5052屏幕上會顯“kickdown ADPlauft”，完成自適應后會顯示“kickdown ADPi.o.”。