摘要：节流阀体是汽车上重要的发动机管理系统零部件，控制着发动机的进气it，俗称油门。节流阀体也是汽车售后品质投诉和索赔的重点零部件。随着技术的发展，电子节流阀体有取代机械节流阀体的趋势。但机械节流阀体因控制简单、成本低等因素，仍然占据着部分市场份额。怠速控制是汽车运行的重要工况，怠速品质问题也是顾客投诉的热点，而节流阀体是怠速控制的重要零部件。本文将从控制功能上详述这两种节流阀体的控制原理，帮助我们认识其优缺点，从而控制品质。

    1 机械节流阀体的控制原理
    机械式节流阀体主要应用在微型客车和经济型轿车上（如通用赛欧、奇瑞QQ3等），在乘用车中的市场份额初步估计为15％左右。机械节流阀体供应商主要有四川宏观、上海森萨塔、上海联创等国内零部件企业，不过他们只负责机械本体，然后把外购的步进电机和节气门位置传感器进行组装。步进电机主要供应商为大陆和瑞士SONCEBOZ，而节气门位置传感器主要供应商是博世、大陆、CTS等。图1为机械节流阀体总成结构图，由机械本体（包括阀片和卡簧）、节气门位置传感器、步进电机3部分组成。

    机械节流阀体控制原理：踏板通过金属拉线拉动机械节流阀体上的卡簧，来推动阀体喉孔的阀片，以此来控制发动机的进气量。因进气量是通过驾驶员踩下或者松开踏板，然后由机械拉线控制节流阀阀片来控制进气量的，所以我们称之为机械节流阀体。阀片开度大小由节气门位置传感器检测反馈给ECU、ECU由此识别到节气门开度大小，从而实现运算。
    另外，怠速控制的定义是驾驶员没有踏板请求（即驾驶员不对踏板进行动作），因此机械节流阀体阀片由于没有驱动电机而实现不了怠速进气量的控制。所以机械节流阀体都有一个怠速步进电机，安装在其旁通孔上，由ECU进行驱动，来控制怠速进气量。当怠速需求较小进气量时，ECU控制步进电机朝着0步（步进电机伸出堵死旁通孔）方向前进，依据目标怠速转速进行目标步数控制。当怠速需求较大进气量时，ECU控制步进电机朝着最大步数（步进电机收缩，旁通孔进气量最大化）方向前进，依据目标怠速转速进行目标步数控制。以发动机实际转速达到目标怠速转速实时进行步进电机控制。机械节流阀体的怠速控制有2个零部件影响较大：一个是节气门位置传感器，一个是步进电机控制。
    1.1节气门位置传感器
    机械节流阀体的节气门位置传感器插接件由3个针脚组成，分别是：搭铁、SV电源、传感器信号输出。节气门位置传感器的作用就是识别阀片机械0位，然后把信号反馈给ECU，从而作为计算怠速使能条件的依据。具体方法如下：节流阀体阀片在机械0位对应的电压为A，怠速控制门限值标定为R，如果A<R，则进入怠速控制状态；如果A ≥R、则跳出怠速控制状态。所以，节流阀体阀片在机械0位的电压值稳定性，对于怠速品质非常重要。但往往因为车辆老化、节流阀体积碳、线束干扰或者接触不良等因素，导致阀片机械0位电压偏移，超出怠速控制门限值的标定值R，导致怠速不稳或者怠速高的问题。所以节流阀体节气门位置传感器的信号处理是ECU控制策略的关键技术。

    1.2步进电机执行器
    步进电机是执行器，其插接件由4个针脚组成，分别是：步进电机驱动端A、B、C、D。这4个端子全部用来驱动步进电机。常用步进电机的步数是0到220步左右，步数越大对应的进气量越高。由于步进电机没有反馈信号，ECU发出指令控制到某一位置，而实际上是否达到预定位置，ECU是无法识别的，所以步进电机不可避免存在失步的可能性。这样步进电机0位自学习的准确性以及控制中如何尽量避免失步的可能性，是ECU怠速控制策略的关键技术。
    1.3机械节流阀体起动到怠速控制策略
    车辆起动到怠速控制时，机械节流阀体的动作如图2所示。点火钥匙由OFF到ON时，节流阀体阀片进行0位自学习，节流阀体阀片在机械0位对应的电压A与怠速控制门限值标定量R进行怠速控制条件的判断，如满足怠速控制条件，ECU控制步进电机到起动预控位置，然后点火钥匙起动车辆，起动后开始进行怠速控制，发动机实际转速和目标转速通过步进电机控制进气量来进行闭环控制。但步进电机实际位置并无反馈信号给ECU。一但失步，ECU无法识别，控制步进电机期望的进气量和实际就会产生偏差，导致怠速不稳或者怠速高。

    由此总结机械节流阀体技术上可能导致怠速品质问题的关键点：①节流阀体位置传感器无冗余信号；②步进电机无位置反馈的开环控制。

    2 电子节流阀体的控制原理
    电子节流阀体供应商主要有博世、电装、大陆、德尔福等外资零部件企业，这4家产品在中国的市场份额达到80%（其中博世一家就接近40%），其它被伟世通、日立、三菱，马瑞利、法雷奥等分配。图3为电子节流阀体总成结构图，由机械本体（包括阀片和卡簧）、直流电机集成节气门位置传感器两部分组成。

    电子节流阀体控制原理踏板通过线束连接到直流电机及节气门位置传感器插接件上。驾驶员踩下电子踏板，电子踏板的电位计把信号传递给ECU、ECU计算踏板开度作为驾驶员的扭矩需求，来驱动电子节流阀体直流电机，控制阀片，使进气量满足控制需求。节气门位置传感器检测阀片开度，传递给ECU、ECU对节气门开度进行闭环控制。对于电子节流阀体的怠速控制，首先ECU通过踏板信号计算怠速控制使能条件，怠速控制使能条件满足，ECU控制直流电机驱动节流阀阀片到怠速控制预定位置，然后根据目标怠速进气量需求对节流阀阀片进行控制。电子节流阀体的怠速控制有两个零部件影响较大：一个是电子踏板位置传感器，一个是节流阀体直流电机及对应的节气门位置传感器。
    2.1电子踏板位置传感器
    电子踏板位置传感器插接件由6个针脚组成，分别是：5V电源1、2，传感器搭铁1、2，踏板位置传感器信号1、2。其中踏板位置传感器信号1作为主信号给ECU计算踏板开度，踏板位置传感器信号2作为冗余信号对踏板位置传感器1进行诊断。踏板位置传感器1信号电压＋踏板位置传感器2信号电压=5V。同机械节流阀体类似，在踏板机械0位对应的电压为A，怠速控制门限值标定为R，如果A<R，则进入怠速控制状态；如果A ≥R，则跳出怠速控制状态。电子踏板的机械0位电压信号相对机械节流阀体阀片机械0位电压信号较稳定，不会存在积碳等问题的出现。重点关注的是线束信号干扰，但因其是两路冗余信号，可实现互为诊断。

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