八、智能电子节气门（ETCS-i）

在常规型节气门体中，都是由加速踏板作用力确定节气门角度。丰田、凯美瑞ETCS-i使用发动机ECU来计算适合于相应驾驶条件的最佳节气门开度，并使用节气门控制电动机来控制开度。在异常情况下，该系统切换至跛行模式，图2-30所示为丰田ETCS-i智能电子节气门系统，主要由节气门位置传感器、加速踏板位置传感器、节气门驱动电动机、其他传感器、执行器和节气门控制单元组成。

如图2-31所示，ETCS-i加速踏板位置传感器为线性传感器，主要由滑动电阻构成。驾驶人踩下加速踏板时，传感器的滑动触头随踏板轴转动，其输出电压与节气门的开度成正比，在加速踏板踩下的全程范围内，可向节气门控制单元输出0～5V的电压。为了确保可靠性，采用双系统输出，即安装了两个线性传感器，具有两个不同输出特性的输出信号，其中VPA1信号指示加速踏板的实际开度，用于发动机的控制，VPA ₂ 信号则用于VPA ₁ 传感器的故障检测。

如图2-32所示，ETCS-i节气门体由节气门、节气门位置传感器、节气门控制电动机及复位弹簧组成。节气门位置传感器为霍尔式传感器，主要由霍尔IC和可绕节气门轴转动的磁铁构成。随着磁场的变化，霍尔IC产生并输出信号电压。节气门位置传感器也采用了两套相同的传感器，两路信号输出，VTA ₁ 信号用来检测节气门的实际开度并反馈给ECU，VTA ₂ 信号用来检测VTA ₁ 传感器的故障。

节气门控制电动机为灵敏度高、耗能少的直流电动机。节气门控制单元根据加速踏板位置传感器的信号，以占空比的形式控制电动机的转角，并通过齿轮带动节气门转过相应的角度。

1.ETCS-i智能电子节气门的控制功能

（1）正常模式非线性控制 通过控制节气门，调整到适合加速踏板作用力和发动机转速等驾驶条件的最佳节气门角度，从而实现优异的节气门控制性能和所有工作范围内的舒适操作。

（2）怠速控制 当驾驶人松开加速踏板时，可根据加速踏板位置传感器信号判定发动机进入怠速工况，再根据温度信号、发动机负荷等控制节气门开度，保持发动机在理想的怠速状态。

（3）牵引力节气门控制 防滑控制单元根据轮速和车速信号，判定驱动车轮出现打滑现象，及时控制节气门电动机，关小节气门开度，减小发动机功率，以获得合适的驱动力，提高车辆行驶的平稳性。

（4）车辆稳定性控制的协调控制 利用防滑控制单元的综合控制来控制节气门的开启角度，以达到最大效率地利用车辆稳定性控制系统的控制效果。

（5）巡航控制 配备ETCS-i系统后，巡航控制单元可通过节气门控制电动机将节气门任意定位，取消了巡航控制执行器和拉索，真正实现了定速巡航全电控。

（6）失效保护 当ECU检测到ETCS-i系统出现故障时，ECU将转换到“跛行模式”（故障慢行模式）。在“跛行模式”控制中，车辆将在节气门开启角度大于正常值的有限条件下行驶，或者将节气门置于怠速位置，直到系统故障排除，并将点火开关置于“OFF”位置。

2.失效保护功能

当失效保护检测到任何传感器存在故障时，如果发动机ECU仍能继续正常控制发动机控制系统，则说明发动机可能有故障或出现其他故障。为了防止出现此问题，发动机ECU的失效保护功能提供有助于存储的数据，使发动机控制系统继续运行，或在预测到即将出现危险的情况下停止发动机。

（1）加速踏板位置传感器的失效保护 加速踏板位置传感器有两个传感器（主和副），若其中一个传感器电路出现故障（图2-33），则发动机ECU会检测两个传感器电路之间不正常的信号电压差，并切换到跛行模式。在跛行模式中，正常工作的电路被用来计算节气门开度，从而在跛行模式控制下运行车辆。

如果两个传感器电路都出现故障（图2-34），发动机ECU会检测这两个传感器电路的不正常信号电压，中断节气门控制。此时，可以在发动机怠速范围内驾驶车辆。

（2）节气门位置传感器的失效保护 节气门位置传感器有两个传感器（主和副），若其中一个传感器电路出现故障，则发动机ECU会检测两个传感器电路之间的不正常信号电压差，切断至节气门控制电动机的电流，并切换到跛行模式，如图2-35所示；然后，回位弹簧的弹力导致节气门回位，使其保持在指定的开度。此时，可以在跛行模式下驾驶车辆，同时根据节气门开度控制燃油喷射和点火正时，从而调节发动机的动力输出。如果发动机ECU检测到节气门控制电动机系统中存在故障，则执行与上述相同的控制。