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摘要：柴油機電子節氣門控制（ETC）技術已廣泛應用，其主要應用于帶有EGR技術的發動機上，本文主要是針對柴油機電子節氣門的結構、工作原理、控制及診斷等進行詳細介紹。

0引言

隨著智能化技術的發展，電子控制技術越來越多的應用于汽車及發動機上，取代傳統的機械控制。電子節氣門（electronicthrottle）是汽車發動機的重要控制部件，在柴油機上主要作用是配合EGR和DPF系統使用，主要作用是提高排氣溫度、調節EGR率等，相對于汽油機節氣門，其系統作用更簡單。本文主要是對柴油機電子節氣門的結構原理、控制策略等方面進行闡述。

1電子節氣門結構與工作原理

1.1電子節氣門結構柴油機電子節氣門主要由直流電機、齒輪組、回位彈簧、位置反饋傳感器、蝶閥等幾部分構成，與汽油機不同的是柴油機節氣門的閥片為常開結構，其核心部件就是由PWM控制的直流電機和位置傳感器。

1.2工作原理電子節氣門閥片的開啟和關閉通過直流電機的正反轉控制，直流電機通過集成在ECU內部的H橋驅動，如圖2所示。ECU通過位置反饋傳感器實時監測閥片的開度，實現開環和閉環控制。柴油機電子節氣門主要在以下工況工作：①在裝有DPF裝置的發動機上，當DPF需要再生時，為了提高排氣溫度，調整電子節氣門的開度；②在發動機停機時，為保證停機平穩，關閉節氣門；③在高EGR率時，控制進入氣缸的新鮮空氣量，已達到排放控制要求。

2電子節氣門控制

2.1電子節氣門位置控制電子節氣門位置控制包括開環和閉環控制，閉環控制通過PID調節，ECU根據空氣流量、增壓壓力、EGR開度等信號，計算節氣門開度，實時根據位置傳感器反饋的位置對節氣門開度進行調節，使得實際開度與需求開度無限接近，以滿足新鮮空氣量的需求。

2.2電子節氣門自清潔與自學習電子節氣門的自清潔與自學習在下電時進行。柴油機工況比較惡劣，廢氣中污染物較多，由于節氣門和EGR的布置位置關系，污染物容易回流到節氣門腔體內，時間長容易造成卡滯。為消除這些污染物，設定自清潔策略。為了消除EGR的制造誤差及在使用過程中磨損，積碳導致的偏差，設定自學習邏輯。自學習是在自清潔后進行，分別進行全開和全關位置的學習，每個位置的自學習次數為3次，3次的平均值作為本次的學習值。自學習結束后ECU會將該值寫入到內存中，作為閥的實際零點位置，實現對閥位置的修正。

2.3電流保護為保證電機不被燒壞，電子節氣門在不同的電流下允許的最長工作時間不同，制定電流保護策略，當工作時間達到限值后激活電流保護功能。

2.4沖閥策略發動機在運行條件下，位置控制誤差超過4%（|需求值-實際值|/需求值）且持續時間大于4s，激活沖閥功能，以避免閥卡滯。沖閥時采用100%的占空比，步驟如下：①判斷卡滯方向，記錄卡滯位置并以該位置+10%和-10%作為沖閥移動后檢測范圍；②進入PWM控制，交替使用100%和-100%的占空比使閥移動（此過程軟著陸功能不啟用），若無移動，最多重復8次并判斷沖閥失敗，如果沖閥失敗的次數超過2次即報故障；③如果閥移動，在沖閥范圍內閉環控制（有軟著陸功能），如果兩邊位置都能達到，沖閥成功，否則重啟步驟2沖閥，重啟次數最多6次。重啟次數大于6次，報故障。

2.5軟落座策略為防止閥片在全關和全開位置落座速度過大，導致閥片和齒輪損壞，設定軟落座策略，如圖7所示。步驟1：節氣門閥板進入距離閉環控制目標值附近區域內；步驟2：接近止點區域時（距離止點值5%工作范圍），速度低于50°/s。

2.6電子節氣門診斷電子節氣門的診斷包括電氣診斷、偏差診斷、傳感器限值診斷、工作狀態診斷等。①電氣診斷，主要針對H橋及位置傳感器的診斷，包括短路、斷路診斷，ECU通過相應針腳上的電壓值判斷電路是否正常；②偏差診斷，偏差診斷包括自學習值的偏差診斷和使用過程中的偏差診斷，通過偏差診斷判斷電子節氣門閥片是否可以有效的達到需求位置。自學習偏差包括短期偏差和長期偏差，偏差值超過10%即報相應故障碼；使用過程中的偏差并非獨立故障，該偏差的判斷條件為當需求位置與實際位置偏差超過4%，持續時間超過6s，即記錄該故障，激活沖閥功能，如果沖閥通過，故障治愈，如果沖閥失敗，則報卡滯故障；③傳感器限值診斷主要是針對全開和全關位置，對閥片的實際電壓值進行診斷，判斷電子節氣門的電壓是否超限。導致該故障的原因主要包括閥片磨損、齒輪損壞等；④工作狀態診斷，該診斷主要是判斷閥是否卡滯，是否能夠正常工作。判斷的前提條件是產生位置偏差并激活了沖閥動作，如果4次沖閥動作后，仍不能與全開或全關置誤差減小到4%以內，則認為電子節氣門卡滯，報故障并點亮故障燈。

3結束語

電子節氣門技術在國內、外已經應用廣泛。柴油機電子節氣門一般和EGR配合使用。本文通過對電控電子節氣門的結構、原理，控制及診斷進行詳細介紹，指導電子節氣門控制開發工作。

參考文獻：

[1]周龍保.內燃機學[M].北京：機械工業出版社，1999.

[2]魯植熊.汽車電子手冊[M].北京：電子工業出版社，2010.

作者：楊攀；張煥巖 單位：安徽江淮汽車集團股份有限公司