气门控制系统论文范文参考(3篇)

气门控制系统论文范文参考第1篇：汽车发动机自动调速技术研究

摘要：发动机在动态负载下易发生掉速或超速，燃油经济性变差。本文通过对自动调速的原理进行分析，并建立了控制系统模型。仿真结果表明，自动调速技术能很好地将发动机转速维持在设定值。

关键词：发动机 动态负载 自动调速

1.发动机自动调速原理

汽车在某一挡位和某一节气门开度 下恒速行驶，假设负载不变，则其发动机运转在额定状态。实际中负载是变化的，其波动会导致发动机脱离额定点 工作，出现掉速（A点）或超速（B点）现象（图1）。

图1. 发动机自动调速原理

此时可对节气门施加控制，使其工作点转移到开度为 时的 点或 时的 点。这样发动机就始终工作在额定转速 下，经济性得到改善。

2.自动调速控制方法

2.1 调速控制方案

根据调速原理，发动机负载增大，节气门开度也应增大某一个相应的值，使扭矩与负载达到新的平衡；反之亦然。以负载

为动态输入量，节气门开度值 作为控制系统的输出量，通过信号转换输出到发动机执行机构。由此建立控制模型（图2）。

图2. 自动调速控制模型

2.2 发动机子系统

发动机稳定运转时， ；

负载波动时， （不计粘滞阻力）；

则在同一节气门下， ， 是由发动机实际转速决定的，不改变节气门时就会发生掉速或超速，因此才需改变之。

2.3 节气门控制子系统

不同节气门开度下， ；

根据调速原理，假设发动机载荷增加，则转速向左偏移，此时由反馈得到的转速差为正，控制器就会适当地增加 值，从而使特性曲线上移，使得转速回到设定值；反之亦然。

3.仿真结果分析

设定发动机转速为2200r/min，对波动的负载进行仿真，结果如下：

由仿真结果可知，当负载发生波动时，发动机通过自动调速，输出转速浮动范围不超过 ，性能得到改善。

参考文献：

[1]朱辉，王丽清，张幽彤等.用MATLAB/SIMULINK实现柴油机及其控制系统的动态仿真[J].内燃机学报，1998，16（3）：314-321

[2]王轶.基于自适应控制理论的柴油机转速控制研究[D].哈尔滨工程大学，2011

气门控制系统论文范文参考第2篇：丰田卡罗拉怠速游车故障诊断与分析

摘 要：随着汽油发动机控制技术的不断提高，人们对汽油发动机的工作要求也日益提高。为了达到汽车燃油经济性、动力性，汽车发动机应用了非常多的智能控制系统。其中的怠速控制系统就是为了维持发动机稳定怠速运转，保证汽车工作的稳定性和燃油经济性。其控制原理较复杂，实际工作中也是比较常见的故障现象。该文联系实际故障，结合对怠速控制原理进行系统分析，提出了对怠速控制故障诊断的有效方法。在一定程度上提高了维修效率。

关键词：汽油发动机 怠速控制 反馈控制 怠速

中图分类号：U472.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（b）-0078-02

1 故障分析

在实际中有一台1.6丰田卡罗拉1ZR发动机，其怠转速在规定转速上限900～1 100 r/min之间游车，加速后发动机转速没能超过3000 r/min，放松加速踏板转速回落较慢。

针对以上故障，工作人员按照常规的诊断程序进行了检查。具体是：故障现象确认目视检查基本检查调取故障码用故障码确定故障部位查明故障原因（进行原件、线路、示波的测量）验证故障是否消除。起动发动机待其升至正常温度，观察仪表，p/s灯亮，故障灯亮，怠速情况下发动机转速在900～1 100 r/min之间游车，踩加速踏板发动机转速没能超过3 000 r/min，放松油门踏板后转速回落慢。

2 丰田卡罗拉怠速游车故障诊断

根据此车型的特点，笔者进行了初步判断。p/s灯亮证明CAN线路有故障。发动机故障灯亮证明发动机存在故障。踩加速踏板发动机转速没能超过3000 r/min一般是脚踏板位置传感器故障。发动机在900～1100 r/min之间游车可能是其他传感器故障引起。

经过初步诊断，可能原因已基本锁定，接下来笔者进行了目视检查，首先检查了各真空管连接和密封情况正常，各传感器连接线路特别是脚踏板位置传感器连接线路无异常。关闭发动机，检查冷却水正常，机油正常，蓄电池电压正常。目视和基本检查没问题。

下一步，用KT600读相关数据流和调取故障码，发现仪器无法进入发动机电脑，因为p/s灯亮证明CAN线路有故障（也可以用仪器扫描其他系统，如果缺失系统则可以判断CAN线路故障）。通过检查发现CANL-7对地短接（人为故障――该车为竞赛用车可以人为设置故障），排除故障，仪器可进入电脑，p/s灯不亮。

读取了相关数据流没发现异常，第一次读取故障码为脚踏板位置传感器故障。清除故障码，重新加速后，第二次读取故障码仍为脚踏板位置传感器故障，此时可以确认故障。对脚踏板位置传感器进行元件检查，发现元件第五针脚损坏，线路检查正常。更换元件，故障排除，发动机加速正常。

但游车现象依然存在，从而使笔者对故障排除的全过程进行了反思，但仍然未发现问题。这时笔者决定对这款车的怠速控制原理进一步研究希望能找到故障原因。

怠速控制包括：起动控制、暖机控制、怠速抬速控制（包括：空调、自动变速器、电力负荷等）其具体的控制原理和控制过程如下。

该车怠速控制系统，是智能电子节气门控制方式的怠速控制系统（见图1）。

该系统特点是常规的节气门开启与关闭是由加速踏板到节气门的一根油门拉索来控制，但这个系统里面油门拉索已被废除，其是根据油门踏板踩压量的大小，发动机电脑使用节气门控制马达来控制节气门的开启角度以达到最佳角度值。此外，加速踏板的踩压量由加速踏板位置传感器所检测，节气门开启角度由节气门位置传感器所检测。同时为确保使用过程的安全可靠性，脚踏板传感器和节气门位置传感器都包含有主系统和辅助系统两个系统的传感器电路。如果其中一个出现故障，发动机电脑能检查到由于两个传感器电路之间的信号出现差别而产生反常的电压，发动机则自动转换到故障慢行模式，同时点亮故障灯。

怠速电机安装在节气门上，由怠速控制电机来控制节气门的开度从而准确控制空气吸入量，怠速控制电机利用发动机电脑发出的信号，始终将发动机控制在最佳工作状态。该系统由怠速控制电机、发动机电脑、多个传感器及开关组成。

起动控制如图2所示，发动机电脑通过接收到的起动信号，根据发动机转速和冷却水温度来改善发动机的起动性能。

发动机预热控制如图3所示，起动后如果发动机冷却液的温度较低，电脑教会提高发动机怠速的转速，以便发动机平稳运转，（快速怠速）在发动机冷却温度升温后，则怠速转速会降低。

反馈控制系统，当使用空调、前大灯、自动变速器等而引起发动机负荷增加或者变化时，则怠速速度也将升高或者使其避免变化。

3 故障排除

通过对该系统控制原理的理顺，笔者认为传感器出现故障的可能性不大，因为如果传感器出现了故障，那么就应该有故障码的出现。细细分析故障，发动机在900～1 100 r/min之间游车，属于高怠速游车，那么可能出现故障的地方有两种可能：一是其他负载开关接触不良，导致高怠速游车；二是可能有漏气的存在。

根据以上分析，笔者做了如下检查：（1）验证是否为其他负载接触不良引起；（2）逐个开启各负载确认负载正常运行，看游车是否消失，结果没能发现异常。由此看来故障原因应该就是漏气了，笔者又认真地检查了一遍各管连接处，果然发现节气门体和邹纹管连接处插了根小的吸管，拔出吸管重新连接故障排除。

4 结语

整个故障排除过程耗时两个多小时，故障为人为设置（此过程为全国竞赛训练，故障由学生设置，笔者之前并不知道故障），可能与实际故障有一定的区别。但从整个故障排除过程来看，检查过程的细致和充分理解汽车控制原理对汽车故障的排除非常重要。

参考文献

[1] 那日松.轿车电喷发动机故障诊断与分析[M].北京：机械工业出版社，2008.

气门控制系统论文范文参考第3篇：用实例说话

节气门位置传感器(TPS)又称为节气门驱动角度传感器，发动机利用两个节气门位置传感器来监测节气门执行器的数据，检查节气门的实际位置，并将节气门的开度转换为电压信号，然后传送给电控单元(ECU)，以便ECU感知发动机的负荷状态。发动机电控单元根据TPS信号和进气量信号调整喷油脉宽，以实现对发动机各种工况的精确控制。节气门位置信号不仅影响发动机，而且影响车身和底盘的多个控制系统，因此需要给予特别的关注。

一　节气门位置传感器失常对电控汽车的影响

节气门位置信号是电控汽车控制点火正时、喷油脉宽、加速性能、急减速断油、断油清缸、废气再循环、燃油蒸气回收、自动换挡(控制换挡时刻、强制降挡、变矩器锁止)、空调压缩机切断。巡航行驶以及ABS／ASR等系统的主控信号。如果节气门位置传感器失常，会对电控汽车的性能造成严重影响，同时点亮发动机故障指示灯。现从4个方面加以说明。

1　导致发动机转速不稳定

一辆马自达(HC型)929轿车，发动机转速忽高忽低，低速行驶时车辆偶尔有窜动现象，同时仪表板上的“HOLD”指示灯(手动换挡的锁止模式灯)以及“CHECK(发动机故障指示灯)”闪烁不止。进行路试，发现每当踩下加速踏板时，“HOLD”灯和“CHECK”灯会熄灭，松开加速踏板又闪亮，由此判断故障可能出在节气门体上。用万用表的12V电压挡和一根跨接线，通过位于空气流量传感器旁边的诊断接口，观察万用表指针的摆动情况，读出故障码为12(节气门位置传感器)。再用万用表测量节气门位置传感器的电阻，发现其阻值的变化不是随着节气门开度的变化连续、平坦变化，而是有突变点(特别是节气门处在怠速位置时)，说明节气门位置传感器内的滑变电阻存在断路或者接触不良现象。更换节气门位置传感器，拆除蓄电池的负极线，消除故障码后，故障不再存在。

对于装备电子节气门的发动机来说，如果节气门位置传感器的电路或主副传感器中有一个出现故障，使两者的信号电压差明显，车辆会进入故障运行模式，即在节气门开启角度大于正常怠速值的情况下行驶，具体表现为加速没有明显反映，车速升不高，车辆行驶无力。

2　引起进气管“回火”

一辆通用雪佛兰鲁米挪3.1L轿车，装备V 6缸发动机，当车速达到60～70km／h时，进气管发生“回火”和“放炮”现象，加速很困难，车速时快时慢。连接故障诊断仪，读得故障码为22(节气门位置传感器信号电压过低)。在怠速状态下，测量该传感器的信号电压为0.25V，比标准值0.5～1.0V低许多。更换新的节气门位置传感器后，故障被排除。分析原因，当节气门位置传感器的信号电压低于正常值时，ECU控制的喷油量偏少，与进入汽缸内的空气量不匹配，使得混合汽过稀，因此产生进气管“回火”现象。

3　造成自动变速器性能失常

对于自动变速器来说，正常工作的关键条件是节气门位置信号准确，如果节气门位置传感器的性能衰变、卡死或断裂，容易引起自动变速器性能失常。

一辆2003年款广州本田雅阁(ACCORD)2.0L轿车的换挡杆不能从P位移动到R、N、D、3、2、1等位置。检查制动开关，正常。检查换挡锁止电磁阀，发现其不工作。换挡锁止电磁阀不工作的原因是什么呢?连接诊断仪HDS检测，没有读到故障码。读取数据流，发现节气门位置传感器的信号电压为2.06V(正常为0.5V)。检查该传感器的参考电压和接地线、油门拉线，正常。说明节气门位置传感器信号可能不正常。因为换挡锁止电磁阀受PCM控制，由于节气门位置传感器的信号电压过大，PCM认为节气门处在开启状态，所以锁死了换挡锁止电磁阀，防止在高转速时换挡杆移动位置，以保护自动变速器。更换节气门体后，故障被排除。

4　促使空调系统进入应急保护状态

一辆桑塔纳2000时代骄子轿车，开启空调制冷时，吹出的风不凉。用空调歧管压力表检测，制冷剂的压力正常，估计压缩机不工作。其原因可能是空调制冷系统本身有故障，也可能发动机存在故障。检查发现，发动机控制单元(J220)至压缩机切断继电器(J26)的控制线无电压，替换J220试车，故障未能排除。连接VAG1552故障诊断仪，进入01-08-020读取数据流，发现怠速转速达到1010r／min。此时意外地发现，当发动机转速增至2000r／min时，压缩机能够工作，说明压缩机并没有损坏。再次读取数据流，发现节气门位置传感器的信号不正常。清除故障码，做节气门基本设定，却无法进行。更换节气门位置传感器后，故障被排除。分析原因，由于节气门位置传感器失常，向J220提供了错误的发动机负荷过大的信号，自动变速器便进入失效保护状态，于是J220切断对J26的供电，强行让压缩机停止运转，所以制冷时吹出的风不凉。

二　节气门位置传感器的检测要领

1　读取数据流

以奥迪A6轿车的电子节气门系统为例，将诊断仪VAG1551或VAG1552连接到诊断座上，启动发动机，进入01-08-062(即进人发动机控制系统01，选择“读测量数据块”功能08，选择地址码062)，显示区1显示节气门位置传感器1－G187的开度，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，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。规定值为12％～97％；显示区4显示加速踏板传感器2-G185的开度，规定值为4％～49％。

怠速时，显示区1至显示区3的值应当为8％～18％。显示区4的值应为3％～13％。慢慢将加速踏板踩到底，显示区1节气门位置传感器G187的百分比值应当均匀升高，显示区2的节气门位置传感器G188的百分比值应当均匀降低，而G187和G188的数据相加应当等于100％

如果显示值达不到上述要求，发动机ECU将启用故障应急模式，车辆的加速性能会变坏，此时应当检查节气门控制部件的供电及导线，尤其要检查插头是否松动或者锈蚀。若供电及导线正常，则更换节气门控制部件。

需要注意的是在读取TPS的数据流时，应当慢慢地压下和释放加速踏板，然后进行观察，防止地板垫阻碍节气门的开启或关闭，进而导致检测数据失准。

2　测量节气门位置传感器的电压

节气门位置传感器的信号电压随着节气门开度的增大而提高。当节气门全部开启时，其信号电压接近5V；当节气门关闭(怠速)时，其信号电压为0.5V左右。

3　拔下传感器的插接器试验

对于装备手自一体变速器的汽车，如果怀疑节气门位置传感器(TPS)失常引起自动变速器换挡冲击，可以将TPS的插头拔下来试车，采用手动换挡，如果此时升挡和降

挡自如，说明自动变速器的机械部分正常，问题出在控制部分，TPS可能存在故障。

注意：在发动机运转时拔下节气门位置传感器的插头，以及在断开电子节气门控制执行器或者ECU的线束插头以后，需要执行节气门关闭位置的学习程序。这一学习程序的实质。是使ECU通过检测节气门位置传感器的输出信号，学习节气门完全关闭时的位置。

以东风日产汽车为例，其步骤如下：①确认加速踏板已经完全释放；②将点火开关转到ON位，等待至少2s；③将点火开关转到OFF位，等待至少10s。期间节气门会发出动作的声音，等待节气门动作10s后，学习程序结束。

三　节气门位置传感器性能衰变的判断方法

大众车系的节气门位置传感器是一种滑动变阻式传感器(J187、J188)，它由可变电阻(实际上是一个电位器)、微动开关以及壳体等组成。可变电阻的滑臂与节气门轴一同转动，从而改变输入ECU的信号电压。判断节气门位置传感器的性能是否发生了衰变，基本方法是测量其电阻值。

一辆桑塔纳99新秀出租车，空挡滑行时的怠速转速高达2000r／min(正常值为800±50r／min)。连接故障诊断仪VAG1552进行检测，没有读到故障码。读取数据流，发现怠速时节气门的开度角大于10°(正常值为9-10°)，怀疑节气门位置传感器(TPS)有问题，于是测量其电阻值，结果见表1。

对比上表传感器电阻的实测值与标准值，可以看出该节气门位置传感器的性能已经发生衰变，其输出的信号电压不是与节气门的开度成线性关系，ECU根据这一失真的信号认定发动机不是处在怠速工况，而是处于部分负荷工况，于是指令增加喷油脉宽，所以导致怠速转速高达2000r／min。更换节气门位置传感器后，滑行时的怠速恢复正常。

由于出租车的起步、停车、加速和减速特别频繁，使得滑臂的磨损程度加大，或者发生变形，其电阻值不再按节气门的开度大小做线性变化，最终造成节气门位置传感器的输出信号电压失真。

四　TPS初始位置的调整

节气门位置传感器的初始位置正确与否，直接影响怠速开关的正常闭合与断开，进而影响发动机的性能。

丰田车系的节气门位置传感器中包含一个怠速开关，在发动机怠速运转时，怠速开关应当处于“闭合”状态。如果它的位置调整不当，当节气门开启一定角度后，怠速开关还不能断开，ECU会启用减速断油模式，将导致发动机的转速忽高忽低，发生“顿车”等现象。

一辆丰田佳美轿车，慢加速后松开加速踏板，发动机容易熄火，转速降至400r／min以下。读取数据流，怠速时节气门位置传感器的信号电压为0.3V(标准为0.5V)，怠速开关的状态为“闭合”，怠速步进电机的步数为30步；踩下加速踏板后，怠速开关的状态仍然为“闭合”(应转换为“断开”)，怠速步进电机的步数由30步下降到2步(应当提高到50步～70步)；当发动机转速上升到1800r／min时，怠速开关才从“闭合”转换为“断开”，此时步进电机的步数从2步迅速上升到50步左右。上述数据说明，在发动机转速低于1800r／min时，怠速开关一直为“闭合”，所以ECU认为发动机处在怠速工况。显然，这是不正确的，说明节气门位置传感器的初始位置不准确。将节气门位置传感器的安装位置重新进行调整，使怠速开关在节气门刚开启时即断开，TPS的初始信号电压变为0.5V后，故障被排除。

丰田皇冠3.0轿车采用线性输出型节气门位置传感器，其初始位置的调整方法是：松开节气门位置传感器的2个固定螺钉，在限位螺钉与限位杆之间插入厚度0.50mm的塞尺，同时用万用表的电阻挡测量IDL端子与E2端子的导通情况。首先逆时针方向转动节气门位置传感器，使怠速触点断开，然后顺时针方向慢慢转动节气门位置传感器，直到怠速触点闭合，此时万用表上有数值显示，再拧紧两个固定螺钉。调整好之后进行验证一先后用0.45mm和0.55mm的塞尺插入限位螺钉与限位杆之问，并且测量IDL与E2端子问的导通情况。当插入0.45mm塞尺时，IDL与E2之间应导通(此时节气门关闭)；当插入0.55mm塞尺时，IDL与E2端子之间应当不相通(此时节气门开启)。如果不是这样，应当再次调整节气门位置传感器的安装位置。

五　节气门位置传感器的维修注意事项

1　必须保证节气门位置传感器的插接器接触良好

有的富康轿车发动机怠速“游车”，自动变速器时而发冲、时而打滑，但是发动机ECU和自动变速器ECU都没有故障码存储。在维修实践中发现。不少富康轿车怠速游车故障的原因是节气门位置传感器的插头接触不良。将插头插牢，保证其接触良好，再匹配一次节气门，或更换插接器，故障一般能够排除。

节气门位置传感器的插头接触不良，其实质是增大了接触电阻，进而引起节气门位置信号电压变大。对于自动变速器来说，节气门位置信号是换挡的主要依据之一，自动变速器ECU主要依据发动机转速即负荷信号进行换挡控制，也就是依据节气门位置传感器的信号自动控制换挡。因此，节气门位置传感器的插接器接触不良，不仅影响发动机(如引起怠速游车)，还会造成自动变速器时而发冲、时而打滑的故障现象。

2　故障码容易出现张冠李戴现象

一辆捷达轿车，用故障诊断仪读到“空气流量传感器信号不合理”的故障信息，但是更换空气流量传感器，却无效。为什么自诊断系统给出“信号不合理”，而不给出空气流量传感器断路或短路(对地或B+)的故障码呢?所谓“不合理”，是与几个相关传感器的信号进行比对而言的。事实上，发动机电控单元(ECU)是比对发动机转速信号、节气门位置信号以及空气流量信号的逻辑关系进行控制的。于是检测节气门位置传感器的数据流，发现其最大学习值和最小学习值不符合规定，并且无法进行基本设定。更换节气门总成并进行基本设定以后，故障被排除。

分析其中原因，由于节气门直接控制发动机的进气量，而空气流量传感器是专门用来测量进气量的，两者的关联性很强。如果节气门位置传感器的性能发生衰变。但是信号值没有超出设定的范围，ECU不认为节气门位置传感器存在故障，于是显示空气流量传感器的故障代码。

3　节气门位置传感器的插接器不能插错

一辆2001年广州本田雅阁2.3L轿车，维修人员进行例行维护，在清洗节气门和怠速电机后，发动机的怠速转速居高不下，之后又发现进气歧管压力传感器(MAP)烧毁了。经过反复检查，发现是由于将节气门位置传感器(TPS)与MAP的插接器插反了。因此，在维修中要防止节气门位置传感器的插接器插错。

4　注意检查节气门位置传感器的接地状况

如果发动机的怠速偏高。可以用万用表分别测量节气门位置传感器线束负极线与蓄电池负极的电阻，以及节气门位置传感器线束负极线与发动机线束接地点的电阻，如果电阻过大，甚至不导通，说明节气门位置传感器接地不良，导致怠速偏高。处理方法是改善节气门位置传感器插接器的接地状况，或者更换线束。