李蕓蕓， 張 淼， 劉志強， 高正麗， 沈 源， 王瑞平，2

（1.寧波吉利羅佑發(fā)動機零部件有限公司，浙江 寧波 315336；2.浙江吉利動力總成有限公司，浙江 寧波 315800）

1 電子節(jié)氣門體結(jié)構(gòu)及工作原理

節(jié)氣門體是汽車發(fā)動機的重要組成部件，空氣進入發(fā)動機都需經(jīng)過節(jié)氣門體，進入空氣的量也是由節(jié)氣門體控制。空氣流經(jīng)節(jié)氣門體、進氣歧管后與汽油一起進入缸內(nèi)燃燒。節(jié)氣門體分為傳統(tǒng)機械節(jié)氣門和電子節(jié)氣門體兩種，老式傳統(tǒng)發(fā)動機一般使用的是機械節(jié)氣門，是通過拉索或者拉桿接油門踏板和節(jié)氣門連動板，通過駕駛員踩踏油門踏板直接拉動節(jié)氣門連動板，控制連動板的開啟程度來工作；電子節(jié)氣門體是通過踏板及電子節(jié)氣門體內(nèi)部的位置傳感器、電機和ECU來控制電子節(jié)氣門的開啟角度并反饋信號，從而精確控制進氣量［1］。隨著科技的發(fā)展及人們對汽車的駕駛性要求越來越高，電子節(jié)氣門體逐漸取代機械節(jié)氣門體，目前市場上新型發(fā)動機都已經(jīng)在使用電子節(jié)氣門體。

電子節(jié)氣門體由殼體、電機、閥片、閥軸、位置傳感器、回位彈簧、傳動齒輪、扇形齒輪、密封圈、軸端蓋、軸承、蓋板等組成［2］，如圖1所示。電機、閥片、閥軸、傳動齒輪、扇形齒輪和位置傳感器都是保證電子節(jié)氣門能按目標(biāo)要求打開和關(guān)閉［3］；回位齒輪是保證電子節(jié)氣門體能順利返回以及在節(jié)氣門體失效時，ECU進行失效保護，切斷電機電源后電子節(jié)氣門體能順利回到跛行位置，保證汽車能運行至服務(wù)站；殼體、頂蓋、密封圈及軸端蓋能保證電子節(jié)氣門體內(nèi)部運動件在一個封閉無塵無水的環(huán)境中工作，提高電子節(jié)氣門體的可靠性。

圖1 電子節(jié)氣門體結(jié)構(gòu)圖

電子節(jié)氣門體的作用主要是通過油門、ECU及電子節(jié)氣門體本體直接來控制進入空氣的量從而間接控制噴油量來保證汽車按要求運行。駕駛員通過路況判斷來控制油門踏板，油門踏板上的位置傳感器讀取油門踏板的踩踏程度反饋到ECU，ECU通過接收到的信號驅(qū)動電子節(jié)氣門體里的電機，電機驅(qū)動后通過齒輪傳遞至閥軸［4］，控制閥軸上閥片打開，閥片的開度大小通過電子節(jié)氣門體內(nèi)部的位置傳感器發(fā)出兩路位置信號反饋給ECU進行診斷開度位置是否正確，確定是否需要持續(xù)給予高頻電壓，繼續(xù)增加閥片開度。

2 電子節(jié)氣門體的特點

1）通過ECU及電子節(jié)氣門體上的位置傳感器可以實現(xiàn)發(fā)動機全范圍的最佳扭矩輸出［5］。

2）能精確地控制電子節(jié)氣門體閥板的開度，從而實現(xiàn)燃燒最優(yōu)化，使發(fā)動機的排放性能提高［5］。

3）車輛運行可靠性、安全性提高，電子節(jié)氣門體里使用的位置傳感器可以輸出兩路位置信號，兩路信號都輸出正確才能保證電子節(jié)氣門體正常工作，其中一路出問題，電子節(jié)氣門體就會進入失效保護模式，從而大大提高電子節(jié)氣門體的可靠性及安全性。

4）為考慮不同人群的需求，車輛會配置運動模式和經(jīng)濟模式，這兩種模式也是依據(jù)電子節(jié)氣門體及ECU進行控制。

5）可在各種惡劣環(huán)境中進行補償使用。

3 電子節(jié)氣門體失效模式及失效原因

1）電子節(jié)氣門體卡滯［6］，卡滯可能發(fā)生的原因有兩種：①由于曲通回流的曲軸箱里的油氣混合物和進氣系統(tǒng)里的污物，產(chǎn)生結(jié)膠物質(zhì)在電子節(jié)氣門體喉口位置堆積將閥片粘住或進入閥軸間隙影響閥軸運動導(dǎo)致閥軸卡滯；②由于電子節(jié)氣門體結(jié)構(gòu)設(shè)計及ECU控制數(shù)據(jù)匹配未考慮特殊位置點導(dǎo)致閥片與喉口位置卡滯，如電子節(jié)氣門體閥片和喉口在極限狀態(tài)下有接觸的可能性，在標(biāo)定ECU數(shù)據(jù)時未考慮正常運行過程中避開極限狀態(tài)，易導(dǎo)致在運行過程中閥片與喉口刮擦導(dǎo)致卡滯用。

2）發(fā)動機怠速不穩(wěn)，發(fā)動機怠速過高、過低或者忽高忽低都屬于發(fā)動機怠速不穩(wěn)范疇［7，8］。導(dǎo)致怠速不穩(wěn)的原因有很多，總結(jié)有以下3點：①漏氣，電子節(jié)氣門體與進氣歧管結(jié)合位置、進氣歧管內(nèi)部以及進氣歧管與缸蓋結(jié)合位置有漏氣導(dǎo)致電子節(jié)氣門體的開度不精確或持續(xù)變動使發(fā)動機怠速不穩(wěn)；②進氣歧管上接曲通系統(tǒng)上的PCV閥損壞或者接碳罐系統(tǒng)的碳罐損壞易導(dǎo)致混合氣過濃，使發(fā)動機怠速過高；③電子節(jié)氣門體進氣通道積碳或者油泥等污物過多，影響通過通道的空氣進入量，且超出節(jié)氣門體的自適應(yīng)調(diào)節(jié)范圍，導(dǎo)致發(fā)動機怠速不穩(wěn)。

3）發(fā)動機加速無力或發(fā)動機運行過程中掉轉(zhuǎn)速，此問題一般為電子節(jié)氣門體閥板開度無法達(dá)到目標(biāo)開度，導(dǎo)致進氣量不足，發(fā)動機無足夠的行駛動力，一般此故障都是內(nèi)部線路故障、電機故障導(dǎo)致。

4）電子節(jié)氣門體異響［9］，電子節(jié)氣門體由于中間傳動是齒輪傳動，靜態(tài)下晃動出現(xiàn)聲響屬正常，若在使用過程中出現(xiàn)非閥片打開、關(guān)閉的聲音屬于異響。由于傳動精度不高，傳動力較小，且一般都為塑料齒輪，一般異響發(fā)生在傳動機構(gòu)可能性較低，常見異響發(fā)生在電機位置，電機內(nèi)部出現(xiàn)故障導(dǎo)致異響。

5）故障燈亮，可通過售后檢測設(shè)備讀取車輛故障碼，確定故障形式［10］。常見的有位置傳感器信號不合理，此故障形式一般屬于線路故障或傳感器內(nèi)部故障；位置傳感器信號電路電壓過高或過低，此故障形式一般屬于線路短路或開路、ECU輸入信號不正確或傳感器本身有問題；電子節(jié)氣門體實際位置與目標(biāo)位置偏差超限，一般為通道污物過多或者傳感器本身問題；電子節(jié)氣門體開啟阻力過大［11］，一般屬于閥片卡滯或者結(jié)冰導(dǎo)致閥片無法開啟，嚴(yán)重時易損壞電機；電子節(jié)氣門體回位阻力過大，一般是回位彈簧失效；電子節(jié)氣門驅(qū)動級故障一般是電機失效導(dǎo)致，等等。

4 總結(jié)

1）電子節(jié)氣門體相比于機械節(jié)氣門體精度高、可靠性好。

2）電子節(jié)氣門體由各組成結(jié)構(gòu)精確控制其開度，保證各個工況的最優(yōu)進氣量，從而保證燃燒充分。

3）分析電子節(jié)氣門體的故障模式及故障原因，為電子節(jié)氣門體失效提供分析思路。