天然气的重卡使用的电子节气门主要由电子阀门、直流电机、传动齿轮、节气门位置传感器组成,如下图所示:

其功能是根据发动机ECU发出的指令信号,开启相应的开度,控制进入发动机的新鲜的空气量,从而实现对发动机转速和负荷的控制。
驱动电机采用具有较高响应速度、精度和频率的12V直流伺服电机为节气门阀片提供适当转矩。发动机电控单元(ECU)采用脉宽调制(PWM)控制技术控制。
通过改变电流方向来控制驱动电机转动方向,通过改变脉宽调制信号的占空比来调节驱动电流大小以控制电机的转矩,再通过减速齿轮组带动节气门阀片转到目标开度。
节气门阀体上的减速齿轮组连接着驱动电机和节气门阀.齿轮装置由主动齿轮、中间齿轮和从动齿轮组成,驱动电机通过2级齿轮的减速来增大扭矩,减小电机转动过程中的运动冲击。
电子节气门体内有2个正反弹性系数不同的内置复位弹簧,它们在各自方向独立起作用,并且都有一定的预紧力。当驱动电机在静态时,复位弹簧使节气门保持一个较小的开度。
这个位置被称为故障安全位置的“跛行回家”(Limp-Home)位置,当电子节气门发生故障时,ECU也将进入特定的跛行回家模式,使发动机以极低转速,汽车能“跛行”至最近的车辆维修站。因而复位弹簧是电子节气门引入的机械保护装置。
节气门位置传感器(TPS)是节气门开度的检测元件,通常有接触型和非接触型两种,用于实时采集的节气门开度以便对闭环控制进行位置反馈。接触型TPS由带有移动触点的厚膜电阻电位器组成,采用输出信号互补式变化的双冗余式传感器测量节气门位置,2路传感器信号虽电压变化趋势相反,但其和值应始终等于供电电压,这可作为硬件故障识别的依据。
当某一路传感器出现异常时,系统及时检测并切换到另一路传感器,从而提高系统的安全性和稳定性。非接触型TPS使用霍尔效应或磁阻感应原理,节气门阀的旋转运动被转换成与传感器的旋转角成正比的线性输出电压。与接触型TPS相比,非接触型具有更高的可靠性和更长的使用寿命。
电子节气门系统的节气门开度并不是由油门加速踏板位置决定的,而是控制单元ECU根据当前行驶状况下整车对发动机的全部扭矩需求,计算出节气门的最佳开度,从而控制电机驱动节气门到达相应的开度。
因此节气门的实际开度并不完全与驾驶员的操作意图一致。在发动机扭矩调节过程中,控制单元首先将实际扭矩与理论扭矩进行对比,如果两者有偏差,发动机电控系统将通过适当的调节作用使实际扭矩值和理论扭矩值一致。