客户王女士驾驶一辆2018款大众迈腾B8L轿车，早晨起动车辆后，发现仪表上的EPC故障指示灯常亮。经过汽车维修技师仔细检查发现电子节气门积碳严重引起的故障指示灯常亮。作为汽车维修专业的学生，你知道如何对电子节气门系统故障进行检修吗？

一、电子节气门系统的功用与分类  

1.电子节气门系统的功用 

在汽车发动机的进气系统中,节气门是发动机进气控制系统上的一个主要元件。节气门是用来控制进入汽缸内气体量多少的主要构件,它的开度大小是发动机对外输出功率的主要反映,一般说来,节气门开度越大,发动机负荷也越大，与此同时,汽油喷射系统的喷油量也越多。

电子节气门控制系统(Electronic Throttle Control System，ETCS或ETC)又名电子油门控制系统( Electronic Power Control System，EPCS或EPC)，该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。  

2.电子节气门系统的分类 

电子节气门系统的种类有电液式、线性电磁铁式、步进电机式和直流伺服电机式四种。 

 （1）电液式节气门

电液式节气门，大部分应用于有液压系统的工程机械。它的特点是结构简单、成本低、驱动力大、功耗低，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，汽车上很少使用电液式节气门。

（2）线性电磁铁式节气门

电磁铁式节气门的控制器使用的是比例电磁铁。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，汽车上很少使用线性电磁铁式节气门。

（3）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，汽车上较少使用步进电机式节气门。

（4）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，具有频率高，效率高，功率密度高，可靠性高等特点。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，汽车上广泛使用的是直流伺服电机式节气门来控制电子节气门。

二、电子节气门系统结构与工作原理

1.电子节气门系统的结构

电子节气门控制系统主要由节气门位置传感器、节气门电动机、油门踏板的位置传感器发动机转速传感器、车速传感器、发动机ECU及CAN数据总线等组成。其中，节气门位置传感器和节气门电动机安装在节气门体上，油门踏板位置传感器安装在油门踏板上。

节气门位置传感器类型

2.电子节气门系统的工作原理

如图3-6-1所示，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控制单元，控制单元根据分析判断出驾驶员意图，并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。

图3-6-1 驾驶员操纵加速踏板

然后经过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、车速、节气门位置、空调能耗等)，由此计算出整车所需求的全部转矩，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，驱动控制电动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发动机ECU形成闭环的位置控制。

电子节气门的特点是能通过调整节气门的位置来改变发动机的输出扭矩,即使司机没有踏动加速踏板也可调节发动机扭矩。这样可使得发动机管理系统之间和内部更好地协调工作。

3.2018款大众迈腾B8L发动机电子节气门系统的结构和工作原理

（1）大众迈腾B8L电子节气门的组成

大众迈腾B8L电子节气门主要由加速踏板模块和节气门控制单元组成。

1）加速踏板模块

加速踏板模块由加速踏板位置传感器(G79)和加速踏板位置传感器2(G185)组成，加速踏板模块的相关电路如图3-6-2所示。J623的端子T91/33与G79的端子T6hf/2相连，该线为G79的供电线；J623的端子T91/34与G79的端子T6f/3相连，该线为G79的搭铁线；J623的端子T91/52与G79的端子T6f/4相连，该线为G79的信号线。J623的端子T91/16与G185的端子T6f/1相连，该线为G185的供电线；J623的端子T91/51与G185的端子T6bf/5相连，该线为G185的搭铁线；J623的端子T91/69与G185的端子T6bf/6相连，该线为G185的信号线。

图3-6-2 加速踏板模块的相关电路

G79-加速踏板位置传感器;G185-加速踏板位置传感器2;GX2-加速踏板模块;

J623-发动机控制单元

2）节气门控制单元

节气门控制单元由节气门驱动装置（G186)、节气门驱动装置角度传感器1(G187)、节气门驱动装置角度传感器2(G188)组成，节气门控制单元相关电路如图3-6-3所示。J623的端子T105/34与G187的端子T6e/4相连，该线为G187的信号线；J623的端子T105/55与G188的端子T6e/1相连，该线为G188的信号线；J623的端子T105/54与端子T6e/2相连，该线为G187和G188的公共供电线;J623的端子T105/56与端子T6e/6相连，该线为G187和G188的公共搭铁线。J623的端子T105/90与G186的端子T6e/3相连， J623的端子T105/91与G186的端子T6e/5相连，这2根线为G186的控制信号线。

图3-6-3 节气门控制单元相关电路

G186-节气门驱动装置;G187-节气门驱动装置角度传感器l; G188-节气门驱动装置角度传感器2;GX3(J338)-节气门控制单元;J623-发动机控制单元

（2）大众迈腾B8L电子节气门的工作原理

正常情况下踩加速踏板时电子节气门的控制过程。当踩加速踏板时，加速踏板位置传感器产生的信号传送给J623,J623根据加速踏板位置传感器信号的变化量和变化率判断驾驶人的意图，并结合发动机的运行工况计算出对发动机扭矩的基本需求，得到相应的节气门开度基本值。然后再通过CAN总线通讯系统及车辆相关控制单元，获取相关工况信息及传感器信号，如发动机转速、挡位、节气门位置等信息，由此计算出车辆所需求的全部扭矩，通过对节气门开度基本值的修正，得到节气门的最佳开度期望值，J623依据节气门的最佳开度期望值，通过调节占空比信号来控制G186转角的大小，使节气门达到最佳的开度，G187、G188把节气门开度信号反馈给J623,形成闭环控制。

正常情况下打开点火开关时电子节气门的自检过程。每次打开点火开关，J623都会对电子节气门进行自检，电子节气门自检控制原理示意图如图3-6-4所示。当打开点火开关时，J623内的CPU通过其端子4检测端子T105/90与搭铁间电压，如果检测值为2.5V,说明J623内的2.5V电源→端子T105/91→G186的端子T6e/5→G186→G186的端子T6e/3→端子T105/90是导通的，此时J623内的CPU通过其端子1控制三极管V1导通，通过其端子5控制三极管V4导通，对G186进行占空比控制，G186转动带动节气门打开一定角度（节气门处会发出“咔咔”声），此时G187和G188会把节气门的开度信号传送给J623。如果整个自检过程正常，当发动机起动后，仪表上的EPC灯熄灭，且发动机加速正常。

图3-6-4 电子节气门系统自检控制原理示意图

三、电子节气门控制策略

1.控制要求

在汽车逐渐向智能化和电子化等方向发展过程，为响应汽车节能减排等需求,解决机械电子门控制系统存在的弊端。使用 电子节气门控制系统,代替节气门的拉锁,在设置驱动电机、齿轮传动各类组件。电子节气门控制系统当中，使用异步电机控制节气门开度范围，驾驶员可按照汽车行驶工况，灵活操控加速探踏板，将信息向发动机的控制单元中传递出去，之后控制单元可将踏板信息转化成控制信号,向节气门的定位器当中传递,最后由驱动电机对节气门角度旋转进行驱动。

在实际应用过程中，需要从汽车燃油消耗以及行驶安全等角度出发,按照发动机的转矩实际需求实现对节气门的控制。在电子节气门控制系统当中,对节气门的开度产生影响的因素不只包括加速踏板的位置，还包括发动机的控制单元,其按照汽车实际行驶状态对于转矩需求,合理计算节气门最优开度,利用电机通电时间,实现驱动节气门,达到理想开度状态。系统中,控制单元能够独立在加速踏板位置，实现对节气门位置的调整。如:发动机可按照汽车驾驶员输入信息、车辆耗油情况、尾气排放情况以及安全性能要求等,综合确定节气门的位置。

2.控制策略

使用加速踏板这一模块,检测踏板信息，同时将信息向发动机的控制单元当中输入。系统模块为踏板、传感器1、传感器 2，这种控制方式能够使用 2 个传感器，保证电子节气门控制系统控制的安全性,同时符合 “冗余设计”理念，利用踏板中的传感器之间的互相配合，以便控制单元按照加速踏板传感信息，识别出踏板具体位置。在系统中，发电机的控制单元可按照踏板实际的位置信息，灵活控制电子节气门的驱动装置，兼顾到系统扭矩需求,合理确认节气门的“关闭”、“启动”,此外,控制单元还能对电子节气门控制系统进行监控。

在系统节气门的控制单元当中，主要负责系统工作所需空气量，由驱动装置按照发动机指令进行节气门的激活，由节气门角度位置传感器为发动机提供反馈信息,确认节气门位置,驱动装置存在电机,受到控制单元控制,保证节气门能在全开位置、怠速装置间进行无级定位使用此系统控制电子节气门过程,只需将点火开关打开,发动机的控制系统就能展开自检,此时故障指示灯为点亮状态，当系统检测为正常状态时，不存在存储故障时指示灯就会在 3s 之后自动熄灭。在自检环节,如果系统内存在故障时,指示灯不熄灭,该指示灯能够为驾驶员提供电子节气门控制系统故障信息。

1.电子节气门ETC系统的优点

（1）减少了机械故障，操纵更方便。电子节气门控制系统没有拉线，节气门踏板与节气门之间是电控，而不是机械控制，因此没有机械磨损，减少了机械故障。

（2）实现发动机全范围的最佳扭矩的输出，并且能精确控制节气门开度。

（3）节省燃料，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。

（4）具有更高的车辆行驶可靠性

2.电子节气门ETC系统的缺点

（1）汽车在起步时会产生油门迟滞现象

（2）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。

（3）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，所以使成本大幅度上升。

一、任务准备

工作任务：一辆2018款大众迈腾B8L轿车，请对汽车发动机电子节气门控制系统进行检查。

1.课前准备

（1）场地设施：举升机一台，装有废气抽排系统和消防设施的场地。

（2）设备设施：2018款大众迈腾B8L轿车一辆

（3）工量具：常用工具（一套）、车辆故障诊断仪、示波器、万用表等。

（4）耗材：车内三件套、车外三件套等。

（5）学生组织：教师指导、分组实训、过程评价。

2.注意事项

（1）在工作过程中要注意人身安全，认真执行7S管理。

（2）在工作过程中请根据操作步骤，规范操作，防止损坏设备和器材。

（3）严格按照工作要求正确使用仪器设备，出现问题及时报告，服从管理。

二、任务实施

1.故障现象

一辆2018款大众迈腾B8L轿车，起动发动机后仪表EPC指示灯灯常亮，怠速转速基本正常，加速时发动机转速不超过2200 r/min的故障现象。

2.故障分析

若G79信号异常，会导致EPC灯常亮但发动机加速正常；G187和G188单个信号出现异常时，会导致EPC灯常亮但发动机加速正常；若G186相关线路存在虚接故障时,会导致EPC灯常亮且加速时发动机转速不超过2200 r/min,但发动机怠速转速基本正常。

3.故障诊断及排除

接车后试车，确认故障现象属实。连接故障检测仪读取J623的故障代码，读取到的故障代码如图3-6-5所示。通过故障代码可以分析出J623无法控制G186工作，造成发动机无法加速。

 图3-6-5 读取故障代码

再读取电子节气门系统的相关数据流。打开点火开关，不踩加速踏板和踩下加速踏板时，读取到的节气门位置相关数据流一致，如图3-6-6所示。

图3-6-6 节气门位置相关数据流

不踩加速踏板时加速踏板位置相关数据流如图3-6-7所示；完全踩下加速踏板时，加速踏板位置相关数据流如图3-6-8所示。

图3-6-7 不踩加速踏板时加速踏板位置相关数据流

图3-6-8 完全踩下加速踏板时加速踏板位置相关数据流

通过分析以上数据流发现，G79、G185信号正常，而G187、G188的信号存在异常。根据故障现象、故障代码、数据流及相关电路分析，导致故障发生的可能原因有: G186本体故障、G186相关线路故障、J623本体故障等

测量G186的控制信号波形。打开点火开关，缓慢踩下加速踏板，用示波器测量端子T6e/5与端子T6e/3间的相对波形，实测波形如图3-6-9所示，正常波形如图3-6-10所示。测量结果说明G186未接收到J623发出的控制信号，初步判断可能是由于J623已经检测到电子节气门系统存在故障，在踩加速踏板时不再向G186发出控制信号。

图3-6-9 实测波形

图3-6-10 正常波形

每次打开点火开关时，J623都会对电子节气门系统进行自检，自检时如果J623检测到G186的相关电路是闭合电路，将向G186发出控制信号。于是用示波器分别测量端子T6e/3与搭铁间、端子T6e/5与搭铁间的波形。打开点火开关，用示波器实际测得端子T6e/3与搭铁间、端子T6e/5与搭铁间的波形致，如图3-6-11所示。

图3-6-11 端子T6e/3与搭铁间(端子T6e/5与搭铁间)的实测波形

再分别测量J623的端子T105/90与搭铁间、端子T105/91与搭铁间的波形。打开点火开关时，端子T105/90与搭铁间的波形也如图3-6-11所示，端子T105/91与搭铁间的波形如图3-6-12所示。从端子T105/90与搭铁间的波形可以看出，在J623未控制端子T105/90搭铁时，端子T105/90与搭铁间的电压为2.5 V，由图3-6-4可知这个2.5 V的电压是由端子T105/91提供的参考电压，J623以此判断从端子T105/91一端子T6e/5->G186端子T6e/3端子T105/90是闭合电路，所以J623在电子节气门系统自检时会对端子T105/91提供12 V占空比信号，对端子T105/90提供搭铁占空比信号。

图3-6-12 端子T105/91与搭铁间的实测波形

通过对波形测量结果分析发现，J623的端子T105/91与搭铁间的波形和G186的端子T6e/5与搭铁间的波形不一致，从波形上看，当G186的控制信号断开时，在端子T6e/5产生感应电动势，说明电路中有电流流过。综上所述，端子T105/91与端子T6e/5间可能存在虚接故障。

测量端子T6e/5与端子T105/91间线束的导通性。关闭点火开关，断开蓄电池负极，断开连接器T105和连接器T6e，用万用表测量端子T6e/5与端子T105/91间的电阻，测量值为1 000 2，异常(应<1 Q)，经检查发现连接器T6e背面有破损，端了T6e/5与其连接的导线存在接触不良故障。

对该端子按照要求进行修复后试车，故障现象消失，故障排除。

4.故障总结

由于端子T6e/5与端子T105/91间线路存在虚接故障，导致J623在对电子节气门系统进行自检时，驱动G186的功率不足，节气门无法正常打开，G187、G188给J623反馈节气门未正常打开，所以储存相关故障代码。由于电子节气门系统存在故障，J623不再驱动G186工作，所以又出现发动机加速异常的故障现象。

1.电子节气门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。

2.电子节气门系统的种类有电液式、线性电磁铁式、步进电机式和直流伺服电机式四种。

3.电子节气门控制系统主要由节气门位置传感器、节气门电动机、油门踏板的位置传感器发动机转速传感器、车速传感器、发动机ECU及CAN数据总线等组成。

4.电子节气门的特点是能通过调整节气门的位置来改变发动机的输出扭矩,即使司机没有踏动加速踏板也可调节发动机扭矩。这样可使得发动机管理系统之间和内部更好地协调工作。