电子节气门控制系统设计(19)

第3章 电子节气门系统非线性分析及数学建模

第3章 电子节气门系统非线性分析及数学建模

3.1电子节气门系统非线性分析

在电子节气门体中，存在的主要问题是非线性问题，它影响着电子节气门系统的控制。本文以SIMENS VDO第6代L06AG型电子节气门为例进行分析，其有4类非线性因素，分别是[10]：

(1) 节气门阀片在运动过程中会同时受到库伦+粘滑摩擦的作用，在动态过程中造成摩擦力变化不稳定。

(2) 弹簧转矩不连续。

(3) 齿隙非线性，齿轮减速机构将电机驱动转矩传递到节气门阀片，齿轮间存在啮合间隙。

(4) 发动机工作时进气道内的空气对节气门冲击力随节气门开度不同。 在4种非线性因素中，影响最大的是弹簧非线性，其次是气流的冲击特性，所以电子节气门系统具有时变性、时滞性、不确定性等特点，是一个变参数的非线性系统。

3.1.1复位弹簧的非线性

静态时，节气门开度靠复位弹簧的扭矩保持在9°的位置，这个位置即是“Limp Home”（跛行回家）位置。当运行中驱动电机非正常断电，节气门在复位弹簧力的作用下返回到“跛行回家”位置，此时发动机以固定的转速1500r/min运转，使汽车能以较低的车速返回到修理厂。因而复位弹簧是电子节气门引入的机械保护装置，其扭矩特性示意图如图3.1所示，在静态位置前后的开度范围，复位弹簧的扭矩方向改变；且怠速时节气门的开度小于节气门的静态开度。因此，在实际工作中，电子节气门的开度范围必然包含“跛行回家”位置。复位弹簧扭矩是电子节气门驱动电机的主要负载，这就要求电机扭矩能与之对应。当节气门需要从较大开度位置返回到较小开度或节气门关闭位置时，利用该弹簧较大的扭矩，可以保证系统响应的快速性。通过对该弹簧的调整，还可以调

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