五、大众直喷发动机电子节气门

在电子节气门系统中，节气门并不是通过加速踏板的拉线来控制的，节气门与加速踏板之间无机械式连接装置。加速踏板位置由两个加速踏板位置传感器传递给发动机控制单元，这两个传感器与加速踏板一体包在一个壳体内。加速踏板位置（司机意愿）是发动机控制单元的一个主要输入参数。而节气门是由节气门控制单元内的一个电动机（即节气门控制器）来控制开度的，在整个转速及负荷范围内均有效。节气门由节气门控制单元根据发动机控制单元指令来控制。当发动机不运转且点火开关打开时，发动机控制单元根据加速踏板位置传感器的信息来控制节气门开度，例如，当加速踏板踏下一半时，节气门也打开一半。当发动机运转（有负荷）时，发动机控制单元可能不依靠加速踏板位置传感器来打开或关闭节气门，例如，尽管加速踏板踏下一半，但节气门已完全打开。这样可以避免节流损失，还能在一定负荷状态下减少有害物质排放并降低油耗。发动机所需扭矩由发动机控制单元通过节气门开度、进气压力及发动机转速确定。如果认为电子节气门（E-Gas）仅是由一个或两个部件组成的，那是完全错误的，它包括用于确定、调整及监控节气门位置的所有部件，如节气门控制单元、加速踏板位置传感器、EPC（发动机电子控制系统）警报灯、发动机控制单元等。

电子节气门体安装在空气流量计和发动机之间的进气管上，用来改变进气通道面积，从而控制进气量和发动机运行工况，结构如图4-11所示。当驾驶员踩下加速踏板，加速踏板传感器将加速踏板的位置转换为电信号，并传递给发动机控制单元，控制单元实时将驾驶员输入的信号传递给节气门控制器（电动机），执行器将节气门转动到相应的角度。发动机控制单元可以独立于加速踏板的位置，调整节气门的位置，其优点是发动机可以根据各种不同的需求（如驾驶员的输入的信号、废气的排放、燃油消耗及安全性等）确定节气门的位置。

1）霍尔式加速踏板位置传感器

这种浮动传感器无摩擦，寿命长，且作为整体式传感器不需要进行强制低速挡基本设定。加速踏板的结构如图4-12（a）所示，当未进行加速时，薄金属盘位于传感器的初始位置，此时传感器内无相对运动，传感器信号电压最低。当踩下加速踏板时，在踏板机构元件的作用下，薄金属盘发生移动，切割磁场，传感器产生较大电压，且移动位置越大，感应出的电压越高，其电压信号如图4-12（b）所示。

2）霍尔式加速踏板位置传感器的失效影响

当两个加速踏板位置传感器中的一个或两个失效后，系统会存储故障，同时仪表上的EPC故障警报灯也会亮起。车辆的一些便捷功能，如定速巡航或发动机制动辅助控制功能也将会失效。

① 当一个传感器信号失真或中断，如果另一个传感器处于怠速位置，则发动机进入怠速工况；如果是负荷工况，则发动机转速上升缓慢。

② 若两个传感器同时出现故障，则发动机高怠速（1500r/min）运转。

电控节气门系统的最大优点是可以实现发动机全范围的最佳扭矩输出，实现牵引力控制、巡航控制等多种功能，兼顾提高动力性、经济性、操纵稳定性、排放控制和乘坐舒适性，保证车辆的最佳动力性和燃油经济性。

1. 电子节气门控制策略

1）基于发动机扭矩需求的节气门控制

电控节气门开度并不完全由加速踏板位置决定的，而是发动机控制单元根据当前行驶状况下整车对发动机的全部扭矩需求，计算出节气门的最佳开度，从而控制电机驱动节气门到达相应的开度。因此，节气门的实际开度并不完全与驾驶员的操作意图一致。控制单元根据整车对扭矩的需求计算所需的理论扭矩，而实际扭矩通过发动机转速、点火提前角和发动机负荷信号求得。在发动机扭矩调节过程中，控制单元首先将实际扭矩与理论扭矩进行对比，如果两者有偏差，发动机电控系统就会适当地调节，使实际扭矩值和理论扭矩值一致。

2）传感器冗余设计

电控节气门系统采用2个加速踏板位置传感器和2个节气门位置传感器，传感器两两反接，实现阻值的反向变化，即两个传感器阻值变化量之和为零。对两个传感器施加相同的电压，两者输出的电压信号也相应反向变化，且其和始终等于供电电压。该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，保证了行车的安全性。

3）可选工作模式

驾驶员可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，其区别在于节气门对加速踏板的响应速度不同。正常模式下，节气门对加速踏板的响应速度适合于大多数行驶工况；动力模式下，节气门加快对加速踏板的响应速度，发动机能提供额外的动力；雪地、雨天等附着较差的工况下，驾驶员可选择雪地模式驾驶车辆，此时节气门对加速踏板的响应降低，发动机输出的功率比正常情况下小，使车轮不易打滑，保持车辆稳定行驶。

4）海拔高度补偿

在海拔较高的地区，大气压力下降，空气稀薄，氧气含量下降，导致发动机输出动力下降。此时电控节气门系统可按照大气压力与海拔高度的函数关系，对节气门开度进行补偿，使发动机输出的动力和加速踏板位置的关系保持稳定。

5）控制功能扩展及其原理

现代电控节气门独立成一个系统，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。主要控制功能有牵引力控制（ASR）、巡航控制（CCS）、怠速控制（ISC）、减少换挡冲击控制等。

2. 大众直喷奥迪、高尔夫A6电子节气门电路图

加速踏板位置传感器由两个霍尔传感器G79和G185组成，作用是将驾驶员意图输送给发动机控制单元。传感器将产生的反映加速踏板下踏量和变化速率的电压信号输入ECU，以控制汽车的工作状况。节气门控制部件由节气门驱动装置G186、节气门位置传感器G187和G188组成。节气门驱动装置G186是—个伺服电动机，由发动机控制单元控制。G187和G188是两个线性可变电阻式节气门位置传感器，它将节气门的位置信号传送给发动机控制单元，这两个传感器的电路相互独立，相关控制电路如图4-13、图4-14、图4-15所示。

组合仪表上的EPC指示灯，是Electronic Power Control的缩写，意为“电子功率控制”，也就是电控节气门系统（E-Gas）警报灯。在发动机运转时，如电控节气门系统发生故障，EPC指示灯点亮，同时发动机控制单元的故障存储器会记录该故障。

由于电控节气门系统是通过控制单元来调整节气门的，因此电控节气门系统可以设置各种功能来改善驾驶的安全性和舒适性，其中最常见的就是ASR（牵引力控制）和速度控制系统（巡航控制）。

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信，获取其他工况信息以及各种传感器信号，如发动机转速、挡位、节气门位置、空调能耗等，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。

3. EPC指示灯功能检测

打开点火开关，EPC指示灯应亮，起动发动机后，如果故障存储器中没有关于电控节气门系统的故障，EPC指示灯将熄灭。否则，应进行检查（可用VAS 5052检测仪的引导功能对EPC指示灯进行检查）。

（1）如果开始时EPC指示灯不亮，应检查从发动机控制单元到EPC指示灯的导线。检查方法是关闭点火开关，接上检测盒VAG 1598/31，但不接发动机控制单元。用VAG 1594连接检测盒上插孔1和EPC搭铁。打开点火开关，EPC指示灯应亮。如果EPC指示灯不亮，则检查组合仪表板内EPC指示灯是否烧坏，或按电路图检查EPC指示灯供电情况。如果EPC指示灯和供电都正常，则按电路图排除发动机控制单元到EPC指示灯之间导线的短路或断路。如果导线无故障，则应更换发动机控制单元。

（2）如果EPC指示灯亮的时间超过3s，则应检查导线是否对搭铁短路。检查方法是起动发动机并怠速运转，如果EPC指示灯不熄灭，则读取故障码。如果无故障码，则关闭点火开关，接上检测盒VAG 1598/31，但不接发动机控制单元，检查发动机控制单元与电子节气门之间的导线对搭铁是否短路，规定值为无穷大。如果未达到规定值，则按电路图排除发动机控制单元到EPC指示灯之间的导线对搭铁的短路。如果导线无故障，则应更换发动机控制单元。

4. 节气门位置传感器G187、G188的检测

连接VAS 6150诊断仪，起动发动机，进入“发动机电控系统”，选择功能“读测量数据块”，输入组号“062”，诊断仪显示区1显示节气门位置传感器1（G187）的开度百分比，规定值为3%～93%；显示区2显示节气门位置传感器2（G188）的开度百分比，规定值为97%～3%；显示区3显示加速踏板位置传感器1（G79）的开度百分比，规定值为12%～97%；显示区4显示加速踏板位置传感器2（G185）的开度百分比，规定值为6%～50%。怠速时显示区1至显示区3的值为8%～18%，显示区4的值为3%～13%，如表4-6所示。慢慢将加速踏板踩到底，显示区1节气门位置传感器G187的百分比值应均匀升高，而显示区2节气门位置传感器G188的百分比值应均匀降低。如果显示达不到上述要求，则检查节气门控制部件的供电及导线，尤其要注意插头是否松动或锈蚀。如果供电及导线正常，则更换节气门控制部件。

拔下节气门控制部件插接器（见图4-16），打开点火开关，用万用表测量端子T6x/2与T6x/6、端子T6x/2与T6x/1、端子T6x/2与T6x/4间的电压值，应约为5V。电机两端子T6x/3（正极）与T6x/5（负极）间电压应约为5V。怠速下测量端子T6x/2与T6x/4间电压值为0.659V，端子T6x/4与T6x/6间电压值为4.29V，端子T6x/1与T6x/6间电压值为0.673～0.783V。若达不到上述要求，按照电路图检查节气门控制部件插头6个端子至发动机控制单元相应端子之间的导线是否断路，然后检查导线相互之间是否导通（导线最大阻值为1.5Ω）。注：电机端子T6x/3（正极）与T6x/5（负极）间的阻值为10～13Ω。

5. 节气门控制单元的匹配

当电源供应中断、更换了节气门控制部件或更换了发动机控制单元时，发动机控制单元必须与节气门控制部件进行匹配（即自适应或自学习）。通过匹配，发动机控制单元学习了节气门在不同位置时的特性参数，并将这些参数存入发动机控制单元。匹配的条件为故障存储器中没有故障存储，蓄电池电压至少应为12.7V，冷却液温度在10～95℃，进气温度在10～90℃，发动机不转，点火开关打开，不踩加速踏板。进行匹配时，将VAS 5052诊断仪连接到诊断座上，打开点火开关6s以上，进入“发动机电控系统”，选择功能“基本设置”输入组号“060”。不要起动和操纵加速踏板，发动机控制单元识别出“学习需要”时，匹配过程会自动完成（当节气门位置传感器的存储电压值与实际测得值在某一公差范围内不一致时，才能识别出“学习需要”。匹配过程是否完成是看不出来的）。

6. 加速踏板位置传感器G79和G185的检测

电子节气门加速踏板连接线有6根，分别为2个霍尔传感器G185和G79传输信号，连接至发动机控制单元。对这两个传感器进行检查时，将VAS5052连接到诊断座上，起动发动机，进入“发动机电控系统”，选择功能“读测量数据块”，输入组号“062”，慢慢将加速踏板踩到底，同时注意显示区3和4的百分比值，应均匀升高，并且显示区3中的显示值总应是显示区4的2倍。如果显示值没有达到此要求，则继续进行下—步检查。

拆下驾驶员侧杂物箱，拔下加速踏板位置传感器插头。打开点火开关，测量插头端子T6h/1与T6h/5及端子T6h/2与T6h/3之间的电压，电压值应约为5V。

将发动机怠速，在线检测传感器对应发动机ECU端子的电压电路如图4-14所示。端子电压应如表4-7所示。

7. 强制降挡自适应

如果更换了加速踏板位置传感器或发动机控制单元，对于装备变速器的汽车，必须进行强制降挡功能自适应。将VAS 5052诊断仪连接到诊断座上，起动发动机，进入“发动机电控系统”，选择功能“基本设置”，输入组号“060”。在诊断仪的显示区1显示加速踏板位置传感器1（G79）的开度百分比，规定值为79%～94%；显示区2显示加速踏板位置传感器2（G185）的开度百分比，规定值为79%～94%；显示区3显示加速踏板位置，应显示“Kick down”；显示区4显示自适应状态，可能显示“ADP.i.o.”“ERROR”“ADPlauft”等。自适应完成应显示“ADP.i.o.”，表示要求“操纵强制降挡功能”。应立即踩下加速踏板，一直踩过强制降挡作用点，并保持该状态至少2s。注意在强制降挡作用点自适应过程中，VAS 5052屏幕上会显“kickdown ADPlauft”，完成自适应后会显示“kickdown ADPi.o.”。