发动机可变正时技术ppt课件.ppt

发动机可变正时技术,可变正时气门VVT可变进气歧管PDA电子节气门,1,PPT课件,可变正时气门VVT,可变正时气门简介VVT理论VVT结构VVT的优缺点VVT的发展与应用,2,PPT课件,可变正时气门简介,可变正时气门VVT（Variable Valve Timing）可变气门正时系统。该系统通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位进行调节，从而使得气门开启、关闭的时间随发动机转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率。原理是根据发动机的运行情况，调整进气（排气）的量，和气门开合时间，角度。是进入的空气量达到最佳，提高燃烧效率。优点是省油，功升比大。缺点是中段转速扭矩不足。,3,PPT课件,VVT-i,VVT中文意思是“可变气门正时”，由于采用电子控制单元（ECU）控制，因此丰田起了一个好听的中文名称叫“智慧型可变气门正时系统”。该系统主要控制进气门凸轮轴，又多了一个小尾巴“i”，就是英文“Intake”（进气）的代号。这些就是“VVTi”的字面含义了。VVTi.系统是丰田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写，最新款的丰田轿车的发动机已普遍安装了VVTi系统。丰田的VVTi系统可连续调节气门正时，但不能调节气门升程。它的工作原理是：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，这样，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。,4,PPT课件,可变气门正时技术几乎已成为当今发动机的标准配置，为了进一步挖掘传统内燃机的潜力，工程人员又在此基础上研发出可变气门升程技术，当二者有效的结合起来时，则为发动机在各种工况和转速下提供了更高的进、排气效率。提升动力的同时，也降低了油耗水平。,5,PPT课件,发动机解剖图,文本文本,6,PPT课件,VVT理论,合理选择配气正时，保证最好的充气效率hv，是改善发动机性能极为 重要的技术问题。分析内燃机的工作原理，不难得出这样的结论：在进、排气门开闭的四个时期中，进气门迟闭角的改变对充气效率hv影响最大。进气门迟闭角改变对充气效率hv和发动机功率的影响关系可以通过图1进一步给以说明。,7,PPT课件,图1中每条充气效率hv曲线体现了在一定的配气正时下，充气效率hv随转速变化的关系。如迟闭角为40时，充气效率hv是在约1800r/min的转速下达到最高值，说明在这个转速下工作能最好地利用气流的惯性充气。当转速高于此转速时，气流惯性增加，就使一部分本来可以利用气流惯性进入汽缸的气体被关在汽缸之外，加之转速上升，流动阻力增加，所以使充气效率hv下降。当转速低于此转速时，气流惯性减小，压缩行程初始时就可能使一部分新鲜气体被推回进气管，充气效率hv也下降。图中不同充气效率hv曲线之间，体现了在不同的配气正时下，充气效率hv随转速变化的关系。不同的进气迟闭角与充气效率 hv曲线最大值相当的转速不同，一般迟闭角增大，与充气效率hv曲线最大值相当的转速也增加。迟闭角为40与迟闭角为60的充气效率hv曲线相比，曲线最大值相当的转速分别为1800r/min和2200r/min 。由于转速增加，气流速度加大，大的迟闭角可充分利用高速的气流惯性来增加充气。,8,PPT课件,标题,当发动机处在高转速区间时，四冲程发动机的一个工作冲程仅需千分之几秒，这么短的时间往往会引起发动机进气不足和排气不净，影响发动机的效率。因此，就需要通过气门的早开和晚关，来弥补进气不足和排气不净的缺憾。这种情况下，必然会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻，配气相位上称为“气门重叠角”。 气门重叠的角度往往对发动机性能产生较大的影响，那么这个角度多大为宜呢？我们知道，发动机转速越高，每个气缸一个工作循环内留给吸气和排气的绝对时间也越短，因此要达到更高的充气效率，就需要延长发动机的吸气和排气时间。显然，当转速越高时，要求的气门重叠角度越大。但在低转速工况下，过大的气门重叠角则会使得废气过多的泻入进气端，吸气量反而会下降，气缸内气流也会紊乱，此时ECU也会难以对空燃比进行精确的控制，从而导致怠速不稳，低速扭矩偏低。相反，如果配气机构只对低转速工况进行优化，那么发动机的就无法在高转速下达到较高的峰值功率。所以发动机的设计都会选择一个折衷的方案，不可能在两种截然不同的工况下都达到最优状态。,9,PPT课件,所以为了解决这个问题，就要求配气相位可以根据发动机转速和工况的不同进行调节，高低转速下都能获得理想的进、排气效率，这就是可变气门正时技术开发的初衷。,10,PPT课件,简单的说，VVT系统就是通过在凸轮轴的传动端加装一套液力机构，从而实现凸轮轴在一定范围内的角度调节，也就相当于对气门的开启和关闭时刻进行了调整。,11,PPT课件,VVT结构,12,PPT课件,VVTi系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU储存了最佳气门正时参数值，曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算，计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀，控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置，也就是改变液压流量，把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVTi控制器的不同油道上。VVTi系统视控制器的安装部位不同而分成两种，一种是安装在排气凸轮轴上的，称为叶片式VVTi，丰田PREVIA（大霸王）安装此款。另一种是安装在进气凸轮轴上的，称为螺旋槽式VVTi，丰田凌志400、430等高级轿车安装此款。两者构造有些不一样，但作用是相同的。,13,PPT课件,VVT的优缺点,优点提高低速工况扭矩 减小进气滞后角加大进气提前角为进气提供足够流通面积， 避免混合气倒流。提高高速工况功率 加大进气滞后角，充分利用进气惯性，提高充气效率改善燃油经济性 充气效率高，燃烧更充分缺点传统的VVT技术通过合理的分配气门开启的时间确实可以有效提高发动机效率和经济性，但是对发动机性能的提升却作用不大。,14,PPT课件,VVT发展历史,环境与燃油经济性法规的压力使车商选用VVT技术作为解决方案。1960年代晚期意大利FIAT汽车最早获得汽车使用的可变汽门正时与扬程专利，并在1980年推出最早使用可变汽门技术引擎的汽车Alfa Romeo Spider 2.0L (US Patent 4,231,330)。1975年通用汽车为了减少汽车废气污染发明可变汽门扬程专利技术，但并未实用化。机械式的VVT系统可以提前或延后进气排气气门的正时。其他的像本田的VTEC技术可在不同发动机转速下在两组凸轮中切换。1991年美国Clemson大学发明更先进的进排气门连续可变汽门正时并获得专利，除了OHC引擎此技术也可使用在OHV推杆式引擎上，在此之后BMW汽车公司与该校机械系成为密切合作的伙伴。1995年英国Rover汽车集团领先合作伙伴Honda汽车，发明另一种连续可变汽门正时技术VVC，使用在MG敞篷跑车上。2009年意大利FIAT汽车发明Multiair技术，BBC汽车媒体TopGear指出这科技可让可变汽门正时与扬程达到比其他系统更大的调整控制。,15,PPT课件,VVT的应用,Passat B5轿车选用2.8升V6发动机，该发动机对可变气门正时进行了特 别设计。从俯视观察，排气凸轮轴安装在外侧，进气凸轮轴安装在内侧。曲轴通过齿形皮带首先驱动排气凸轮轴，排气凸轮轴通过链条驱动进气凸轮轴。Passat B5发动机所应用的可变气门正时系统，是通过微机控制可变气门调节器上升和下降获得齿形皮带轮与进气凸轮（进气门）的相对位置变化，这种结构属于凸轮轴配气相位可变结构，一般可调整2030曲轴转角。由于这种机构的凸轮轴、凸轮形线及进气持续角均不变，虽然高速时可以加大进气迟闭角，但是气门叠开角却减小，这是它的缺点。,16,PPT课件,日本本田汽车公司在1989年推出了其自行研发的“VTEC”技术，英文全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System”，即“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程的气门控制系统。与普通4气门发动机相比，VTEC发动机同样是采用每缸4气门（2进2排），但却有着自己鲜明的特点，即它并未采用惯用的双凸轮轴结构，而是仍然采用了单凸轮结构，但在采用VTEC系统后，使得单凸轮轴原本简单的结构变得较为复杂。虽然同样是采用凸轮轴和摇臂等元件，但凸轮与摇臂的数目及控制方法却较其他发动机有很大不同。除了原有控制2个气门的一对凸轮和和一对摇臂外，该系统增加了一个较高的中间凸轮及相应的摇臂，3个摇臂内部装有由液压控制移动的小活塞。发动机低速时，小活塞在原位置上3个摇臂分离，2个凸轮分别推动相应的2个摇臂，控制2个进气门的开闭，气门升程较小。虽然中间凸轮也推动中间摇臂，但由于摇臂之间已分离，其它2个摇臂不受它的控制，所以不会影响气门的开闭状态。但当发动机达到某一设定的高转速时，发动机电脑会指令电磁阀启动液压系统，推动摇臂内的小活塞，使3个摇臂连成一体，一起由中间凸轮驱动。由于中间凸轮比其它凸轮高，升程大，所以进气门开启时间延长，升程随之增大。当发动机转速降低到某一设定的低转速时，摇臂内的液压也随之降低，活塞在回位弹簧作用下退回原位，3个摇臂分开。,17,PPT课件,VVT相关车型,韩系车的VVT是根据日本中的丰田的VVT-I和本田的VTEC技术模仿而来，但是相比丰田的VVT-I可变正时气门技术，VVT仅仅是可变气门技术，缺少正时技术，所以VVT发动机确实要比一般的发动机省油，但是赶不上日系车的丰田和本田车省油。BMW在之前的一代发动机中早已采用该技术，目前如本田的VTEC、i-VTEC、；丰田的VVT-i；日产的CVVT；三菱的MIVEC；铃木的VVT；现代的VVT；起亚的CVVT等也逐渐开始使用。总的说来其实就是一种技术，名字不同。,18,PPT课件,可变进气歧管PDA,可变进气歧管概述PDA的组成PDA的技术原理PDA的应用,19,PPT课件,可变进气歧管概述,可变进气歧管PDA（Port De-ActivationValve)是通过改变进气管的长度或截面积，提高燃烧效率，使发动机在低转速时更平稳、扭矩更充足，高转速时更顺畅、功率更强大！进气歧管一端与进气门相连，一端与进气总管后的进气谐振室相连，每个汽缸都有一根进气歧管。发动机在运转时，进气门不断地的开启和关闭，气门开启时，进气歧管中的混合气以一定的速度通过气门进入汽缸，当气门关闭时混合气受阻就会反弹，周而复始会产生震动频率。如果进气歧管很短，显然这种频率会更快；如果进气歧管很长的话，这个频率就会变得相对慢一些。如果进气歧管中混合气的震荡频率与进气门开启的时间达到共振的话，那么此时的进气效率显然是很高的。,20,PPT课件,可变进气歧管，在发动机高速和低速时都能提供最佳配气,21,PPT课件,引用技术,Repose引用德国的排气管改装理念与技术，对自己的品牌精益求精，严格把控改装排气管时的每个环节，并且对车主所提出的疑问会作全方面的专业讲解介绍相关的技术，这也是Repose一直引用德国技术的原因之一。因此可变进气歧管，在发动机高速和低速时都能提供最佳配气。发动机在低转速时，用又长又细的进气歧管，可以增加进气的气流速度和气压强度，并使得汽油得以更好的雾化，燃烧的更好，提高扭矩。（就像捏扁水管后，水流就会更有力）发动机在高转速时需要大量混合气，这是进气歧管就会变的又粗有短，这样才能吸入更多的混合气，提高输出功率。如果有长短两根进气歧管，在低转速时短进气歧管关闭，发动机使用长进气歧管进气；高转速时则关闭长进气歧管，使用短管进气；或者在进气歧管内设置阀门，通过开关来控制歧管内的阀门，以此来控制进气歧管的长度，分段可调能够实现多种长度，更能后适应发动机转速的要求。,22,PPT课件,PDA的组成,在丰田汽车的ACIS系统中，主要包括进气控制阀、真空开关阀及真空罐。进气控制阀被置于进气室中，它可以执行打开和关闭的动作。通过它的打开和关闭，可以将进气歧管分成两段，从而改变其有效长度。进气控制阀的动作指令是由发动机控制单元发出的，发动机控制单元通过控制真空开关阀控制真空力，真空力是操作进气控制阀的执行器的动力源。真空罐则为该系统提供真空源的装置，真空罐有一个内装式单向阀，它有贮备真空的作用，即使在低真空条件下，也能使执行器完全关闭进气控制阀。,23,PPT课件,PDA的技术原理,由于混合气是具有质量的流体，在进气管中的流动状态是千变万化的，工程上往往要运用流体力学来优化其内部设计，例如将进气歧管内壁打磨光滑减轻阻力，或者刻意制造粗糙面营造汽缸内的涡流运动。但是，汽车发动机的工作转速间隔高达数千转，各工况所需的进气需求不尽相同，这对普通的进气歧管是个极大的考验。于是，天工程师对进气歧管进行了深层次的开发让进气歧管“变”起来。,24,PPT课件,变长度,汽车用4冲程发动机的活塞上上下下往复2次循环才算完成一个工作循环，进气门只有1/4时间打开，这样在进气歧管内造成一个进气脉冲。发动机转速越高，气门开启间隔也就越短，脉冲频率也就越高。简单的说，进气歧管的振动也就越大。工程师通过改变进气歧管长度，改进气流的流动。进气歧管被设计成蜗牛一般的螺旋状，分布在发动机缸体中间，气流从中部进入。当发动机在2000prm低转速运转时，黑色控制阀关闭，气流被迫从长歧管流入汽缸，此时，进气歧管的固有频率得以降低，以适应气流的低转速。当发动机转速上升到5000rpm，进气频率上升，此时控制阀开启，气流绕开下部导管直接注入汽缸，这降低了进气歧管的共振频率，利于高速进气。上面这种方式结构简单，但是只有2级可调，这显然不能完全满足各个转速下发动机的进气需求。解决的办法是设计一套连续可变进气歧管长度的机构。宝马760装配的V12发动机就采用了该设计。宝马的进气机构中间设计了一个转子来控制进气歧管的长度，通过转子角度的变化，使进气气流进入汽缸的长度连续可变。这显然更能满足各个转速下的进气效率。动力输出更加线性，扭力分布更加均匀，燃油经济型更加优秀。,25,PPT课件,变截面,我们知道，低转速时气门会设置成短行程开启，高转速时气门会设置成长行程开启，这都是“负压”惹出来的祸。那么除了气门，进气歧管就不能达到同样的效果吗？流体力学的原理，管道的截面积越大，流体压力越小；管道截面积越小，流体压力越大。举个例子：小时候我们都玩过自来水，将水管前端捏扁，自来水的压力会变得非常大。根据这一原理，发动机需要一套机构，在高转速时使用较大的进气歧管截面积，提高进气流量；在低转速时使用较小的进气歧管截面面积，提高气缸的进气负压，也能在气缸内充分形成涡流，让空气与汽油更好的混合。,26,PPT课件,PDA的扩展：可变长度进气歧管,当汽油机低速运转时，汽油机电子控制模块指令转换阀控制机构关闭转换阀。这时，空气须经空气滤清器和节气门沿着弯曲而又细长的进气歧管流进气缸。细长的进气歧管提高了进气速度，增强了气流的惯性，使进气充量增多；当汽油机高速运转时，汽油机电子控制模块指令转换阀控制机构，打开转换阀，空气经空气滤清器和节气门及转换阀直接进入粗短的进气歧管。粗短的进气歧管，进气阻力减小，也使进气充量增多。,27,PPT课件,双通道可变进气歧管,每个进气歧管都有两个进气通道，一长一短。根据汽油机的工作转速高低、负荷大小，由旋转阀2控制空气经过哪一个通道流进气缸。在长进气道中安装有喷油器。当汽油机在中、低速运转时，旋转阀2受到由汽油机电子控制模块发出的指令，在旋转阀控制机构（执行器）作用下，将短进气通道1封闭，新鲜空气充量经空气滤清器、节气门沿长进气通道3经过缸盖上的进气道5和进气门6进入气缸；当汽油机在高速运转时，汽油机电子控制模块发出指令，旋转阀控制机构（执行器）作用将短进气道1打开，使长进气道通道短路，将长进气通道改变为辅助进气通道。这时，新鲜空气充量同时经过两个进气通道进入气缸。,28,PPT课件,可变长度进气歧管-双通道式,文本文本,29,PPT课件,主副通道式可变进气歧管,主副通道式可变进气歧管是双通道可变进气歧管的一个变型和特例。其结构、 工作过程、作用机理及功用均与双通道可变进气歧管相似。在由低速向高速过渡的状态下，控制阀部分微开度。每一气缸使用主进气通道（长）和副进气通道（短）。副进气通道中安装有控制阀（圆盘阀），主进气通道中安装有喷油器。在主副通道式可变进气歧管中，控制阀的位置由 控制单元（ECU）根据轿车汽油机的曲轴转速高或低进行控制。,30,PPT课件,无级可变长度进气歧管,无级可变进气歧管是可变长度进气歧管最理想的一种方案。基本原理仍然是汽油机配置的进气歧管的长度和截面面积能够随着汽油机转速变化而无级、连续地改变。低转速运转时，节气门体可变进气管长度阀（控制阀）关闭，进气歧管可变进气管长度阀（控制阀）也关闭。此时，长进气歧管工作，成为新鲜进气充量的主要通道。两阀全关，其特征是长进气歧管工作。中等转速运转时，节气门体可变进气管长度阀（控制阀）打开，而进气歧管可变进气管长度阀（控制阀）关闭，此时，中等长度进气歧管工作，成为新鲜进气充量的主要通道。其特征是：两阀一开一关，中等长度进气歧管工作。高转速运转时，节气门体可变进气管长度阀（控制阀）打开。而进气歧管可变进气管长度阀也打开。此时，短进气歧管工作，成为新鲜进气充量的主要通道。其特征是：两阀全开，短进气歧管工作。,31,PPT课件,PDA的应用,今天可变进气歧管已经得到了广泛应用，如2009款ACURA TL的3.5L发动机就采用了2段式双级进气歧管。进气歧管与VTEC配合，可以在不牺牲高转速动力的情况下改善低速扭矩。歧管分为两个气缸列，每列三个气缸；歧管在两个气缸列之间安装了两个由动力系控制模块（PCM）控制的蝶形阀。在发动机低转速时，阀门关闭，降低进气量，增加进气路径的有效长度，这样可以在低转速时，使进气的谐振效果达到最大，放大歧管两部分的压力波，显著增强气缸的进气量，从而使发动机在较低转速时产生更高的扭矩。进气歧管气道的开口末端也像赛车发动机上的一样，呈“喇叭”状张开，进一步改善气流。在发动机高转速时（大于3950 rpm），蝶形阀打开，将歧管两部分连接起来，提高进气效率，增加充入进气通道的空气量。空气量增加后，进气惯性迫使更多的空气进入每个气缸，增强了气缸进气量和发动机在较高转速时产生的扭矩。VTEC系统使汽车可以采用不同的模式实现低速、高速行驶，歧管的这两种模式，更加完善了这种功能。,32,PPT课件,电子节气门,电子节气门简述电子节气门的组成电子节气门的工作原理电子节气门的系统分类电子节气门的优缺点电子节气门的发展趋势,33,PPT课件,电子节气门简述,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安全性、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，组成电子节气门控电子气节门制系统（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。,34,PPT课件,电子节气门的组成,电子节气门系统的基本结构有以下几个部分组成： 1、 发动机 2、 转速传感器 3、 节气门位置传感器 4、 节气门执行器 5、 节气门 6、 加速踏板位置传感器 7、 车速传感器 8、 变速器 9、 加速踏板 10、 节气门电子控制单元（ECU）,35,PPT课件,电子节气门的工作原理,驾驶员操纵加速踏板，加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入节气门控制单元，控制单元首先对输入的信号进行滤波，以消除环境噪声的影响，然后根据当前的工作模式、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的基本需求，得到相应的节气门转角的基本期望值。然后再经过CAN总线和整车控制单元进行通讯，获取其他工况信息以及各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的全部扭矩，通过对节气门转角期望值进行补偿，得到节气门的最佳开度，并把相应的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的开度位置。节气门位置传感器则把节气门的开度信号反馈给节气门控制单元，形成闭环的位置控制。,36,PPT课件,节气门驱动电机一般为步进电机或直流电机，两者的控制方式也有所不同。驱动步进电机常采用H桥电路结构，控制单元通过发出的脉冲个数、频率与方向控制电平对步进电机进行控制。电平的高低控制步进电机转动的方向，脉冲个数控制电机转动的角度，即发出一个脉冲信号，步进电机就转动一个步进角，脉冲频率控制电机转速，转速与脉冲频率成正比。因此，通过对上述三个参数的调节可以实现电机精确定位与调速。,37,PPT课件,控制直流电机采用脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点有频率高，效率高，功率密度高与可靠性高。控制单元通过调节脉宽调制信号的占空比，来控制直流电机转角的大小，电机方向则是由和节气门相连的复位弹簧控制的。电机输出转矩和脉宽调制信号的占空比成正比。当占空比一定，电机输出转矩与回位弹簧阻力矩保持平衡时，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。ECU对系统的功能进行监控，如果发现故障，将点亮系统故障指示灯，提示驾驶员系统有故障。同时电磁离合器被分离，节气门不再受电机控制。节气门在回位弹簧的作用下返回到一个小开度的位置，使车辆慢速开到维修地点。,38,PPT课件,节气门位置传感器安放的位置,位置：节气门位置传感器位于电子节气门上。作用：节气门位置传感器用于监测节气门位置及执行电机位置。,39,PPT课件,电子节气门的系统分类,电液式节气门电液式节气门，大多数应用在有液压系统的工程机械中。它具有结构简单、成本低、驱动力大、功耗低等特点，其电液控制的转换主要通过高速开关数字阀实现，控制精度高，对液压油没有太高的要求。但是由于液压系统存在供油压力波动，液压执行机构之间的摩擦力以及阀所具有的启闭特性等方面的影响，致使其位置响应不精确，速度响应慢。因此，电液式节气门很少应用在汽车上。线性电磁铁式节气门电磁铁式节气门用比例电磁铁作为控制器。它用电磁力作为驱动力，其中控制信号为电流信号，具有结构简单、体积小、控制方便、响应速度快、稳态精度好，但它的最大作用力受到线圈匝数和最大工作电流的限制，而且在一定的工作负荷下所需的电功耗相对较大。因此，线性电磁式节气门很少在汽车上应用。,40,PPT课件,步进电机式节气门步进电机式节气门通过步进电机直接驱动节气门轴实现油门的开度控制。驱动步进电机通常采用桥式电路结构，控制单元通过发出的脉冲个数、频率和方向控制电平对步进电机进行控制。步进电机具有结构简单、可靠性高和成本低的优点，但它的控制精度不高。因此，步进电机式节气门也较少在汽车上应用。直流伺服电机式节气门直流伺服电机采用脉冲宽度调制（PWM) 技术，其特点是频率高，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的占空比来控制直流电机转角的大小。此外，电机输出转矩和脉宽调制信号的占空比成正比。由于以上的优点，直流伺服电机广泛应用于电子节气门的控制。,41,PPT课件,控制功能扩展及其原理,早期的电子节气门功能比较简单，在形式上采用一个机械式的主节气门串联一个电控的辅助节气门，往往只能实现某一单一的功能。现代电子节气门则独立成一个系统，可实现多种控制功能，既提高行驶可靠性，又使结构简化，成本降低。主要有如下控制功能：a。牵引力控制（ASR）牵引力控制系统又称驱动防滑系统。它的作用是当汽车加速时将滑移率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。b。巡航控制（CCS）巡航控制系统又称为速度控制系统，它是一种减轻驾车者疲劳的装置。当驾驶员开启该系统时，车速将被固定下来，驾驶员不必长时间踩踏加速踏板。c。怠速控制（ISC）电子节气门系统取消了怠速调节阀，而是直接由控制单元调节节气门开度来实现车辆的怠速控制。d。减少换档冲击控制根据当前车速、节气门开度以及发动机转速等信号，控制单元选择合适的传动比，实现自动换档。,42,PPT课件,电子节气门的优点, 电子节气门控制系统的最大优点是可以实现发动机全范围的最佳扭矩的输出。 精确控制节气门开度。首先由ECU 对各种工况信息和传感器信号做出判断并处理，接着计算出最佳的节气门开度，再由驱动电机控制节气门达到相应的油门开启角度。 改善了发动机的排放性能。ETC 系统在各种情况下对空燃比进行精确控制，使燃烧更加充分，同时也降低了废气的产生；在怠速状态下，节气门保持在一个极小开启角度来稳定燃烧，提高了燃油经济性，排放也得到进一步控制,43,PPT课件, 具有更高的车辆行驶可靠性。电子节气门控制系统采用传感器冗余设计，从控制角度讲，使用一个传感器就可使系统正常运转，但冗余设计可使两个传感器相互检测，当一个传感器发生故障时能及时被识别，在很大程度上增加了系统的可靠性，保证行车的安全性。 可选择不同的工作模式。驾驶员可以根据不同的行车需要通过模式开关选择不同的工作模式，通常有正常模式、动力模式和雪地模式三种，区别在于节气门对加速踏板的响应速度不同。 可获得海拔高度补偿。在海拔较高的地区，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的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的关系保持稳定。,44,PPT课件,电子节气门的缺点, 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 会根据当前的车速、节气门开度等进行分析，从燃油经济性和排放合理的角度考虑，会限制节气门的打开幅度，同时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要求较浓混合气当前，大部分厂家通过电子油门加速器来缓解油门迟滞，但这种装置并不能提高发动机性能，改变动力输出及扭矩等，仅是一个信号的放大器，并且油耗也会随着加速器的加速而增加。 非线性影响ETC 控制系统存在各种非线性影响，除了弹簧非线性、粘滑摩擦及齿隙非线性等影响外，同时受到进气流产生的非线性阻尼力以及进气气流的不稳定扰流阻矩的影响，导致常规PID 控制不能精确地设定反馈的增益，影响控制的精确性。 成本高。ETC 系统采用了智能型传感器、快速响应的执行器、高性能控制单元及冗余设计，使成本大幅度上升，当前ETC 系统只装配在高档轿车上,45,PPT课件,电子节气门清洗周期,节气门多久清洗节气门没有具体的限制，一般怠速不稳了就清。跟用车的空气环境，使用机油的种类，更换空滤的间隔，开车习惯都有关系的。一般人到了工况开始恶化的时候（怠速不稳，冷启动时发动机抖动明显）才清洗，其实推荐可以找一个熟悉的修理厂，隔一段时间，接上电脑查询节气门的开度（一般不用钱），如果开度在5%以内，可以不用清洗，如果超过5%，则进行清洗。,46,PPT课件,电子节气门的研究现状,电子节气门的研究工作起源于20世纪70年代，80年代开始有产品问世，这些年来，国外对电子节气门的研究取得了非常迅速的发展。发展趋势可总结为：在控制策略上由线性控制发展为非线性控制，由辅助电子节气门发展为独立的电子节气门系统，从单一的控制功能发展到集成多种控制功能，兼顾提高动力性、经济性、操纵稳定性、排放性和乘坐舒适性。国外多家公司已对电子节气门系统作了深入的研发，比如德国Bosch，Pierburg，美国Delphi，Visteon，日本Toyota，Hitachi，Denso，意大利Marelli等已推出系列化产品应用于各种品牌的中高档轿车。虽然国内某些轿车，如POLO，也配备了电子节气门系统，但当前对ETC还没有系统深入的研究，也没有成熟的产品。,47,PPT课件,当前，虽然国内部分高级轿车，如宝来、奥迪、帕萨特、POLO、红旗等已经配备了电子节气门控制系统，但都属于国外引进的技术，对其核心技术了解得很少。可喜的是，这些年来，中国第一汽车集团公司开发了电子节气门控制系统，并把该项技术用于红旗HQ3高级轿车上。此外，国内部分高校对电子节气门控制系统开展了研究，并取得了阶段性成果。比如：吉林大学对汽车电子节气门控制器的开发，实现了控制器的动态响应满足设计指标；湖南大学进行了基于OSEK/VDX的电子节气门控制器的研究与开发，构建了基于POW-EROSEK嵌入式操作系统的电子节气门软硬件架构；北京理工大学进行了电子节气门模糊控制器快速控制原型设计。,48,PPT课件,电子节气门的发展趋势, 向集成化和综合控制方向发展。集成化和综合控制不仅是电子节气门控制系统的发展方向，也是将来汽车电子控制系统的发展方向。它有助于简化电子节气门控制系统，降低制造成本，增强各系统间的信息交流。当前，ETC 已经向集成化和集中控制方向发展，如将怠速控制、巡航控制、减小换档冲击控制、节气门回位控制及车辆稳定性控制等多种功能集成；或者是将制动防抱死控制系统、牵引力控制系统及驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制。,49,PPT课件, 结合多种控制方法进行综合控制。采取多种控制策略相结合，可以提高ETC 的控制精度及反应速度。当前的发展方向是从线性控制发展到非线性控制，从单一模式控制发展到多模式控制以及从传统的PID控制发展到采用PID 与现代控制理论相结合的控制。由于传统PID 控制受到参数整定方法繁杂的困扰，参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的适应性很差。因此，多模态控制、神经网络控制及滑模变结构控制等方法被引入到电子节气门控制中。滑模变结构控制有良好的鲁棒性和很强的非线性，该方法与系统的参数和扰动无关，也体现了今后电子节气门控制方式的发展方向。神经网络控制方法与PID 控制相结合，可以提高电子节气门控制系统的自适应能力。但这些理论自身还有待完善和进一步的发展，因此需要更深入的研究才能将这些综合控制策略成熟的应用到电子节气门控制系统中。,50,PPT课件,谢谢观赏,51,PPT课件,