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2023-08-23
汽车发动机节气门结构与检修
【摘要】：图4.17电子节气门体外形及内部结构电子节气门由节气门体、驱动电机和节气门位置传感器等构成，来自发动机ECU 的指令使驱动电机动作，通过传动机构使节气门板转动，保证发动机工作所需的节气门开度。节气门体的检修节气门体的检修主要是对节气门体上的节气门位置传感器的信号检测、节气门控制电动机的检测及对节气门进行检查、清洁与初始化。这里不再赘述，具体叙述见电子节气门结构与检修章节。
节气门体的作用：汽油机的工作是将燃油和空气充分有效地按一定比例混合，通过定时点火燃烧爆炸，然后将爆炸产生的能量通过曲轴向外输送，最佳空燃比可以提高发动机的输出功率，节气门体对于提供最佳空燃比起到了重要的作用。它首先根据加速踏板的位置对发动机的扭矩发出需求，然后ECU 根据需求换算成以节气门体的开度为表现形式的空气进气量的需求；最后配以匹配最佳空燃比的供油量，以达到最佳的动力性、经济性和排放性。
节气门体按照控制方式不同可分为电子节气门体和机械式节气门体两种。
（1）电子节气门体
1）电子节气门体的结构及原理
电子节气门体的外形及内部结构如图4.17 所示。电子节气门是电子节气门控制系统的一个关键部件，它一方面执行来自发动机ECU 的指令，调节节气门开度来控制发动机的进气量，从而实现控制发动机的负荷输出；另一方面可输出反映节气门开度位置的信号，供控制系统监控节气门工作状况。
图4.17 电子节气门体外形及内部结构
电子节气门由节气门体、驱动电机和节气门位置传感器等构成，来自发动机ECU 的指令使驱动电机动作，通过传动机构使节气门板转动，保证发动机工作所需的节气门开度。节气门位置传感器由两个电位器组成，节气门开度变化时，电阻值发生变化，输出的电压信号随之变化，与电子加速踏板位置传感器信号一起，输入发动机ECU，经计算后，输出驱动电机控制信号，从而控制发动机节气门开度。
同发动机控制系统一起，电子节气门配合工作，可以实现发动机怠速控制、车辆巡航控制、Limp Home（跛行模式）控制、自动变速箱控制和车身电子稳定控制（ESP）等功能。
直流电机在驱动电流作用下旋转一定角度，通过齿轮传动机构，将直流电机轴的运动传递给节气门轴，节气门轴带动节气门旋转到所需角度，改变进气通道的截面积，从而控制发动机的进气流量。同时，由于节气门轴的转动，改变电位计的工作位置，电位计输出的信号发生变化，发动机控制单元根据信号值可确定节气门的具体开度位置反馈，从而精确微调其位置；电位计为两个反向信号计组成，一个反映节气门的正向开度位置，另一个反映节气门的反向开度位置，比较两个信号计的信号值可相互检查其工作状态，作为判断是否有失效的依据。
2）电子节气门体的优缺点
电子节气门体具有功能强、控制灵活、发动机加速响应好的特点，容易实现驱动牵引力控制和定速巡航、自动变速器换挡冲击等多种附加功能，同时简化了整体设计，降低了成本；使用电子节气门体的发动机即使在驾驶员没有踩下加速踏板的情况下，也可利用ECU 根据不同工况调节发动机转矩，显著改善了汽车经济性和排放净化性等发动机性能指标。其缺点是一旦系统出现故障，发动机只能在备用模式下以固定转速工作，不能通过加速踏板实现加速和减速。
（2）机械式节气门体
机械式节气门体和电子节气门体的功能相同，但它的开度不是由ECU 信号控制的，而是由与加速踏板连接的拉索或传动杆拉索控制的，即踏板的位置直接和节气门上的门板转轴相关。转轴的位置通过装配在节气门体上的位置传感器传输到ECU，ECU 再根据转轴位置的进气量来配比燃油供应量，从而达到最佳的经济性、动力性和排放性。
机械式节气门体的外形结构如图4.18 所示。由壳体、节气门、节气门位置传感器、怠速控制阀等组成。节气门位置传感器向发动机ECU 提供节气门的开度和状态信号。在非怠速工况下，节气门的开度由驾驶员通过加速踏板和拉索进行控制；在怠速工况下，发动机ECU 根据发动机转速、温度、负荷等信号，通过怠速控制阀控制进气量大小，从而实现怠速目标转速的控制。此外，节气门体上还有与发动机冷却系统相连的水道，防止节气门冬天挂霜。
图4.18 机械式节气门体外形结构
1—节气门体衬垫；2—节气门限位螺钉；3—螺钉孔护套；4—节气门体；5—加热水管；6—节气门位置传感器；7—螺钉；8—怠速控制阀；9—“O”形密封圈；10—螺钉
与电子节气门体相比，机械式节气门体的控制精度低，无法实现车辆巡航控制、自动变速箱控制、车身电子稳定控制等功能。对怠速控制也只能辅之以步进电机。但它具有成本低的优势，因此在要求排放标准不高的条件下，还具有较大的需求。
（3）节气门体的检修
节气门体的检修主要是对节气门体上的节气门位置传感器的信号检测、节气门控制电动机的检测及对节气门进行检查、清洁与初始化。这里不再赘述，具体叙述见电子节气门结构与检修章节。
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