王嬋

摘 要 隨著我國汽車的普及，對于汽車燃油的要求不斷提升，針對不影響汽車正常的行駛功能的前提下，如何降低汽車的油耗量成為許多用戶的基本標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù)汽車的研究現(xiàn)狀分析，從汽油機的電子節(jié)氣門入手，有效的對其進(jìn)行控制，以此達(dá)到節(jié)約燃油的功能，這對今后汽油機的優(yōu)化和改進(jìn)提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 汽油機；電子節(jié)氣門；控制；分析

前言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，汽車作為基本的交通工具，提高著人們的日常生活質(zhì)量，使得用戶對汽車的需求與日俱增[1-2]。然而汽車產(chǎn)業(yè)的過度發(fā)展，使得汽車帶來了環(huán)境污染以及化石燃料的缺乏，由于汽油機在工作過程中，需要消耗汽油，此時汽車的尾氣就會產(chǎn)生二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳?xì)浠衔铩⑻紵熂般U化物等氣體，其中這些氣體中，有一部分是對人體有害的；還有一些會對空氣造成污染，如：“霧霾”、“PM2.5”、“光化學(xué)污染”等現(xiàn)象[3]。目前，汽車數(shù)量還在不斷增加，勢必會造成更加嚴(yán)重的環(huán)境污染，與此同時，對于全球的化石能源的需求，也是一種挑戰(zhàn)。因此，有必要對汽車的能耗和性能作調(diào)整，較少汽油的消耗，有助于減少環(huán)境污染和能源的需求。

1 電子節(jié)氣門的結(jié)構(gòu)及工作原理

電子節(jié)氣門體主要由驅(qū)動電機、減速齒輪、節(jié)氣門閥片、節(jié)氣門位置傳感器等部分組成[4]。其控制部分主要由油門踏板和電子節(jié)氣門（ECU）組成，電子節(jié)氣門的控制主要分為兩個過程，第一，根據(jù)整車工況確定一個初始的節(jié)氣門度；第二，再通過相應(yīng)的控制策略改變節(jié)氣門閥片，以適應(yīng)汽車的需要?？梢粤信e駕駛汽車的情況進(jìn)行分析，當(dāng)駕駛員腳踩油門踏板時，油門踏板位置傳感器可以實時的采集油門踏板位置信號，并將其傳給ECU，如果在行車過程中，遇到路況不平，突然剎車、空調(diào)啟動以及加減速的變化，都會使ECU接收油門踏板位置信號發(fā)生改變，這樣得到應(yīng)有的節(jié)氣門目標(biāo)開度，其信號不斷的反饋，直到符合車輛行駛時應(yīng)有的節(jié)氣門的開度。

節(jié)氣門作為電子燃油噴射系統(tǒng)的重要組成部件，其結(jié)構(gòu)和功能有著舉足輕重的作用，在早期電子燃油噴射系統(tǒng)中，大多數(shù)是通過機械結(jié)構(gòu)的節(jié)氣門來控制發(fā)動機進(jìn)氣量。傳統(tǒng)機械節(jié)氣門控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

從圖中，可以看出該機械節(jié)氣門閥片的軸和油門踏板之間是通過鋼絲繩和杠桿來連接。也就是駕駛員通過用腳踩汽車的油門踏板時，鋼絲繩和杠桿一起帶動節(jié)氣門閥片軸按照一定方向旋轉(zhuǎn)，以此達(dá)到發(fā)動機進(jìn)氣量的控制。該機械節(jié)氣門的結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點，但由于采用機械結(jié)構(gòu)控制，其節(jié)氣門的調(diào)節(jié)沒有智能化，不能根據(jù)整車的工況做出實時的調(diào)整，只能依靠駕駛員的主觀感受來調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度。特別是在汽車剛啟動、路況變得很差和負(fù)載突然增加，都無法及時的更改節(jié)氣門的開度，這樣會導(dǎo)致發(fā)動機的性能出現(xiàn)不足，燃油也得不到充分的燃燒，有害氣體的排放增加，污染空氣，近年來，隨著電子控制技術(shù)研究的不斷深入，汽車的機械節(jié)氣門逐漸地被電子節(jié)氣門取代，通過增加驅(qū)動電機和齒輪傳動等組件以此代替鋼絲繩和杠桿的結(jié)構(gòu)。這樣使得節(jié)氣門開度在任何工況下都可以及時的進(jìn)行調(diào)整，并可以根據(jù)不同工況匹配最佳空燃比，進(jìn)而更加精確地控制發(fā)動機進(jìn)氣量。

2 電子節(jié)氣門控制技術(shù)分析

隨著環(huán)境污染和能源短缺問題越來越嚴(yán)重，引起了許多專家和學(xué)者的重視，對于汽車汽油機這塊，開始采用電子節(jié)氣門技術(shù)，其技術(shù)也開始應(yīng)用在發(fā)動機方面，對于汽油機的改進(jìn)主要是從燃油供給系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)。因此對于電子節(jié)氣門的控制顯得越來越重要，主要從硬件和軟件兩個方面來進(jìn)行控制，其電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

其中，主控芯片選擇是極其重要的，作為電子節(jié)氣門控制的核心，需要實時完成油門踏板位置及節(jié)氣門位置等信號的采集、處理和控制量的計算及串口通信等功能。在整個控制過程中，都要涉及信號的處理信號處理電路是控制系統(tǒng)硬件的重要組成部分，其主要作用是在單片機進(jìn)行A/D采集前對傳感器信號進(jìn)行跟隨和濾波，增強系統(tǒng)抗干擾能力。其信號處理電路圖如圖3所示。

電子節(jié)氣門閥片軸是受彈簧回位力矩的作用進(jìn)行轉(zhuǎn)動的，如果驅(qū)動電機與節(jié)氣門閥片軸之間通過雙級減速齒輪的話，這樣可以達(dá)到降速增矩的作用，以此提高電子節(jié)氣門的控制過程的傳動效率，也降低了節(jié)氣門閥片軸的轉(zhuǎn)速，減小了轉(zhuǎn)動過程中的沖擊。一般情況下，會選取齒輪的總傳動系數(shù)為20作用，其過渡齒輪可以采用尼龍材料，從結(jié)構(gòu)上減小轉(zhuǎn)動慣量，降低電子節(jié)氣門的成本和噪音。

3 結(jié)束語

通過對傳統(tǒng)機械汽油機電子節(jié)氣門的分析，存在極大的缺陷，尤其是環(huán)境污染和汽車的普及，都會給生活的質(zhì)量和環(huán)境變得越來越糟糕，基于此，采用電子節(jié)氣門可以有效避免傳統(tǒng)汽油機節(jié)氣門的缺陷，以此提高汽油機的燃燒效率，減少能源的浪費和環(huán)境的污染，進(jìn)一步為電子節(jié)氣門的優(yōu)化提供一定的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張虎，張勇，梁俊毅，等.基于模型的汽油機電子節(jié)氣門控制器設(shè)計[J].上海交通大學(xué)學(xué)報，2015，49（02）：245-249.

[2] 楊勇，黃福，張濟(jì)明.電子節(jié)氣門魯棒滑模控制仿真研究[J].西南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，40（07）：159-166.

[3] 劉尚，童亮，路艷群，等.汽車電子節(jié)氣門角度傳感器的故障檢測與重構(gòu)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2017，（11）：97-103.

[4] 孫曉穎，王震，楊錦鵬，扈澤正，陳建.基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的電子節(jié)氣門電磁敏感度評估[J].吉林大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2018，48（01）：281-289.