【導(dǎo)讀】一般而言，增減油門就是指通過油門踏板改變發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度，從而控制可燃混合氣的流量，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率，以適應(yīng)汽車行駛的需要。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門操縱機(jī)構(gòu)是通過拉索或者拉桿，一端聯(lián)接油門踏板，另一端聯(lián)接節(jié)氣門連動(dòng)板而工作。但這種傳統(tǒng)油門應(yīng)用范疇受到限制并缺乏精確性。
隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，一種電子油門（EGAS）應(yīng)運(yùn)而生。在目前的電子燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)上，電子油門除了發(fā)揮上述功能外，它還可以進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)油和排放性能，因?yàn)樗刂浦l(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力調(diào)節(jié)的大門。電子油門的主要功能是把駕駛員踩下油門踏板的角度轉(zhuǎn)換成與其成正比的電壓信號(hào)，同時(shí)把油門踏板的各種特殊位置制成接觸開關(guān)，把怠速、高負(fù)荷、加減速等發(fā)動(dòng)機(jī)工況變成電脈沖信號(hào)輸送給電控發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器ECU，以達(dá)到供油、噴油與變速等的優(yōu)化自動(dòng)控制。
電子油門的構(gòu)成
電子油門控制系統(tǒng)主要由油門踏板、踏板位移傳感器、ECU（電控單元）、數(shù)據(jù)總線、伺服電動(dòng)機(jī)和節(jié)氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。位移傳感器安裝在油門踏板內(nèi)部，隨時(shí)監(jiān)測(cè)油門踏板的位置。當(dāng)監(jiān)測(cè)到油門踏板高度位置有變化，會(huì)瞬間將此信息送往ECU，ECU對(duì)該信息和其它系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行運(yùn)算處理，計(jì)算出一個(gè)控制信號(hào)，通過線路送到伺服電動(dòng)機(jī)繼電器，伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線則是負(fù)責(zé)系統(tǒng)ECU與其它ECU之間的通訊。
電子油門與傳統(tǒng)拉線油門相比并不僅僅是用電纜代替了拉線。在傳統(tǒng)機(jī)械式拉線油門中，節(jié)氣門的開度大小直接由駕駛?cè)瞬倏兀捎隈{駛?cè)说慕?jīng)驗(yàn)以及對(duì)車況的判斷能力有限，往往很難使節(jié)氣門達(dá)到最優(yōu)開度，不能使汽車處于一個(gè)經(jīng)濟(jì)環(huán)保且舒適性較好的狀態(tài)；而在裝有電子油門控制系統(tǒng)的汽車中，節(jié)氣門開度的大小并不只與駕駛?cè)瞬认绿ぐ彘_度相關(guān)，而是ECU在感知到踏板位置傳感器信號(hào)后綜合其他各種傳感器進(jìn)行分析、比對(duì)，得出在當(dāng)前工況下節(jié)氣門的最佳位置，以實(shí)現(xiàn)不同負(fù)荷和工況下都能接近于14.7:1的理論空燃比狀態(tài)，使燃油經(jīng)濟(jì)性和駕駛舒適性達(dá)到最佳狀態(tài)。
我們?cè)谌粘ｑ{駛時(shí)會(huì)遇到一些新手或駕駛不熟練的人由于操作不當(dāng)，或者有些過于激進(jìn)的駕駛員，會(huì)將油門踏板突然踩到底情況，我們知道這種操作是不科學(xué)的，不僅不利于燃油經(jīng)濟(jì)性，而且對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)帶來傷害。節(jié)氣門突然打開，此時(shí)是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大負(fù)荷狀態(tài)，全負(fù)荷會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不充分，同時(shí)噴油器也會(huì)加大噴油，造成燃油的浪費(fèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷增大，縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，不利于環(huán)保等。拉線油門的車輛，ECU無法對(duì)節(jié)氣閥進(jìn)行控制，只能默認(rèn)這一誤操作，最多會(huì)在噴油方面略作調(diào)整，但仍無法解決根本問題。而對(duì)于電子油門來說，這就輕而易舉了。這時(shí)ECU會(huì)認(rèn)為此時(shí)是駕駛員的一種不科學(xué)的駕駛做法，于是會(huì)發(fā)出指令讓節(jié)氣門一一定的速度打開，而不是與駕駛員踩下踏板的速度同步。這樣做除了能保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，提高燃油經(jīng)濟(jì)性以外，他還會(huì)使駕駛者感到非常平順沒有沖擊的感覺，提高了乘坐人員的舒適性。
電子油門的工作原理
當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到油門踏板高度位置有變化，會(huì)瞬間將此信息送往ECU，ECU對(duì)該信息和其它系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行運(yùn)算處理，計(jì)算出一個(gè)控制信號(hào)，通過線路送到伺服電動(dòng)機(jī)繼電器，伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線則是負(fù)責(zé)系統(tǒng)ECU與其它ECU之間的通訊。由于電子油門系統(tǒng)是通過ECU來調(diào)整節(jié)氣門的，因此電子油門系統(tǒng)可以設(shè)置各種功能來改善駕駛的安全性和舒適性，其中最常見的就是ASR（牽引力控制系統(tǒng))和速度控制系統(tǒng)（巡航控制）。
當(dāng)ASR系統(tǒng)傳感到車輪的旋轉(zhuǎn)速度，ECU就根據(jù)油門踏板的位置、車輪速度和方向盤轉(zhuǎn)向角度等之間的不同而求出滑動(dòng)率，通過減少節(jié)氣門開度來調(diào)整混合氣流量，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率來達(dá)到控制目的。而在ASR系統(tǒng)中，電子油門起到十分關(guān)鍵的作用，它涉及整個(gè)ASR系統(tǒng)中對(duì)車速控制、怠速控制等功能，使系統(tǒng)能迅速準(zhǔn)確地執(zhí)行指令。即當(dāng)電子油門系統(tǒng)接受到ASR系統(tǒng)指令時(shí)，它對(duì)節(jié)氣門控制指令只來自于ASR，這樣就可以避免駕車者的誤操作。
當(dāng)駕車者使用速度控制系統(tǒng)時(shí)，車速傳感器將車速信號(hào)輸入ECU，再由ECU輸出指令伺服電動(dòng)機(jī)控制節(jié)氣門開度。在這樣的系統(tǒng)中，根據(jù)行駛阻力的變化由控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度，使行駛車速保持穩(wěn)定。因此電子油門系統(tǒng)也可以兼容巡航控制功能。在目前的電子燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)上，電子油門除了發(fā)進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)油和排放性能，因?yàn)樗刂浦l(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力調(diào)節(jié)的大門。因此，電子油門可以發(fā)揮的作用是很多的。揮上述功能外，它還可以進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)油和排放性能，因?yàn)樗刂浦l(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力調(diào)節(jié)的大門。因此，電子油門可以發(fā)揮的作用是很多的。
油門作為汽車上不可缺少的重要部件，直接影響著汽車的安全性能。自21世紀(jì)以來，大部分汽車都使用電子油門替換了常規(guī)的拉線油門。與老式的拉線油門相比，電子油門通過油門踏板深淺來控制電子信號(hào)發(fā)出指令，使得引擎提供與之匹配的動(dòng)力，它最大的特點(diǎn)就是能通過ECU控制節(jié)氣閥開度。當(dāng)油門踏板位置發(fā)生改變時(shí)，電子油門輸出的信號(hào)可以作為衡量電子油門自動(dòng)控制精確度的依據(jù)，電子油門檢測(cè)系統(tǒng)就是依據(jù)這些實(shí)時(shí)信號(hào)，采用各種方案來評(píng)測(cè)電子油門的質(zhì)量和可靠性，實(shí)現(xiàn)其性能檢測(cè)。
電子油門車型中ECU控制節(jié)氣門的特點(diǎn)
在電子油門的車型中，ECU控制節(jié)氣門時(shí)會(huì)將油門踩下的深淺與車況綜合起來進(jìn)行分析，最終計(jì)算出當(dāng)前合適的節(jié)氣門開度。當(dāng)駕駛者起步時(shí)猛然加速（將踏板踩到底），ECU根據(jù)當(dāng)前的車速、節(jié)氣門大小等進(jìn)行分析，從燃油經(jīng)濟(jì)性和排放合理的角度考慮，會(huì)適當(dāng)限制節(jié)氣門的打開幅度，同時(shí)控制噴油系統(tǒng)限制噴油嘴進(jìn)行最大化的噴油。這樣做使駕駛者感覺油門踩下后明顯有一個(gè)延時(shí)車才開始發(fā)力，這就是所謂的油門遲滯。所以，油門遲滯其實(shí)就是ECU通過限制發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)功率輸出形成的，當(dāng)然這樣做也帶來了好處——節(jié)省燃油、保護(hù)環(huán)境。
然而電子油門也并不就是用來限制發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出的,當(dāng)汽車跑起來以后,假如你快速踩下/松開油門踏板1/3深度,你可以感覺到汽車明顯的加油/收油,其效果幾乎相當(dāng)于完全踩下/松開油門的情況,這是怎么回事呢？這正是ECU根據(jù)當(dāng)前車況協(xié)助駕駛者快速提速/減速案例。所以，電子油門車型在行駛中ECU會(huì)根據(jù)車況幫助駕駛者達(dá)到期望的加/減速操作，使駕駛者操作油門踏板更輕松。
電子油門的重要相關(guān)參數(shù)
- 同步度：油門在某一行程角度輸出兩條信號(hào)值的相等程度。
- 線性度：油門在某一行程角度信號(hào)的理論電壓值與實(shí)際電壓值的差。
- 空行程角度：是指當(dāng)踏板開始發(fā)生角度變化時(shí)，信號(hào)持續(xù)不變的踏板行程角度。
- 踏板力：包括壓力和彈力，是踏板從怠速到滿行程，再從滿行程到怠速整個(gè)過程的受力曲線。
- 油門信號(hào)曲線：包括怠速信號(hào)和滿行程信號(hào)，油門踏板從怠速到滿行程的電壓輸出信號(hào)曲線。
- 滯后性：在給定角度上，測(cè)量兩個(gè)不同旋轉(zhuǎn)方向上的輸出壓力，滯后性效應(yīng)就是這兩個(gè)輸出壓力間的差異?？山邮艿淖畲蟛罹酁閁a的士1%。
- 重復(fù)性：在同樣條件下，10個(gè)完整的來回行程后，對(duì)于給定溫度為(23±5)℃的傳感器以及在同一方向上的任何一個(gè)點(diǎn)，所記錄的電壓差都不能超過 O.5%。
電子油門優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
1、電子油門控制系統(tǒng)能使節(jié)氣門開度達(dá)到更佳的狀態(tài)。傳統(tǒng)機(jī)械式拉線油門結(jié)構(gòu)如圖所示，由圖看出節(jié)氣門進(jìn)氣流量與節(jié)氣門轉(zhuǎn)角的非線性關(guān)系，所以在許多工況下，由駕駛?cè)酥苯涌刂乒?jié)氣門開度的控制方式很難做出精確的調(diào)整，特別是在冷啟動(dòng)、低負(fù)荷和怠速工況下，會(huì)導(dǎo)致汽車的經(jīng)濟(jì)性以及駕駛性能和乘車舒適性下降，有害物質(zhì)排放量增加。
機(jī)械式油門結(jié)構(gòu)
節(jié)氣門角度與氣體流量曲線
電子油門系統(tǒng)則根據(jù)駕駛?cè)瞬认绿ぐ宓膭?dòng)作幅度判斷駕駛?cè)艘鈭D，綜合車況精確合理控制節(jié)氣門開度，達(dá)到舒適性和經(jīng)濟(jì)性均佳的效果。
2、.穩(wěn)定性高，不易熄火和闖動(dòng)。在日常駕車中，由于駕駛?cè)笋{駛經(jīng)驗(yàn)不足或突發(fā)狀況往往會(huì)發(fā)生誤操作，而傳統(tǒng)油門系統(tǒng)則直接執(zhí)行駕駛?cè)耸钦`操作導(dǎo)致熄火或者事故發(fā)生。
而電子油門系統(tǒng)則會(huì)在收到踏板信號(hào)后進(jìn)行分析判斷再給節(jié)氣門執(zhí)行單元發(fā)送合適指令保證車輛穩(wěn)定行駛。
缺點(diǎn)與不足
1、工作原理相對(duì)較為復(fù)雜，成本提高。相比傳統(tǒng)拉線油門，在硬件上，電子油門需要添加油門位置位移傳感器和伺服電機(jī)以及其驅(qū)動(dòng)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并且增加ECU接線；在軟件上，需要開發(fā)分析位置傳感器信號(hào)并且綜合車況給出最優(yōu)控制指令的算法，并且集成在車載ECU上，增加開發(fā)成本。
2、有延遲效果，沒有拉線油門反應(yīng)快。如前所述，在裝有電子油門系統(tǒng)的汽車中，駕駛?cè)瞬荒苤苯涌刂乒?jié)氣門開度也就無法直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力大小，而是經(jīng)由ECU分析給出汽車舒適性較好叫我省油的節(jié)氣門控制指令，所以相對(duì)于直接控制式的拉線油門會(huì)有稍許延遲感。
3.可靠性不如機(jī)械式油門好。
汽車行駛中會(huì)遇到各種車況，并且汽車內(nèi)部存在高頻電磁干擾如電動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火線圈會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，電子器件可能會(huì)在這些工況下發(fā)生故障或松動(dòng)；復(fù)雜的分析處理算法也可能會(huì)導(dǎo)致程序跑飛等故障情況出現(xiàn)，而駕駛?cè)擞譄o法直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力大小，一旦這種情況發(fā)生將產(chǎn)生不可預(yù)知的后果。
電子油門加速器
簡單說，電子油門加速器就是為了緩解油門遲滯而誕生的。根據(jù)電子油門的特性，電子油門加速器將具有如下特點(diǎn)：
1、放大油門信號(hào)，提升靜態(tài)響應(yīng)
電子油門加速器所謂的“加速”主要是通過提高油門響應(yīng)靈敏度實(shí)現(xiàn)的，部分型號(hào)會(huì)將輸入的油門信號(hào)放大50%。這也就是說，在任何時(shí)候踏板最后面33%的油門信號(hào)已經(jīng)沒用了，在駕駛者踩下踏板66%的時(shí)候加速器輸出已經(jīng)是全油門了，這樣就使得油門響應(yīng)的敏感度提高了50%。但是，電子油門加速器并不像很多人說的那樣減少了油門信號(hào)的分級(jí)，實(shí)際上油門信號(hào)仍然是無級(jí)調(diào)整的，只是由以前的1：1調(diào)整為1：1.X，X即為信號(hào)的放大系數(shù)。
2、放大油門信號(hào)增速，提升動(dòng)態(tài)響應(yīng)
在油門踏板被踩下時(shí)，加速器會(huì)根據(jù)踩下幅度、時(shí)間計(jì)算油門信號(hào)的變化率，變化越快，說明加速要求越強(qiáng)烈，油門加速器會(huì)將此變化率加大，最終實(shí)現(xiàn)的效果是提速動(dòng)態(tài)相應(yīng)更好。
3、提供虛假駕駛風(fēng)格供ECU調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)
現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU普遍具有駕駛風(fēng)格自適應(yīng)能力，如果駕駛者經(jīng)?？焖偕畈扔烷T（俗稱拉轉(zhuǎn)速），ECU會(huì)逐漸認(rèn)為駕駛者的風(fēng)格趨向“激烈”，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)慢慢調(diào)整節(jié)氣門、噴油系統(tǒng)等以得到這種風(fēng)格下發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳調(diào)整參數(shù)。使用電子油門加速器后，即使按照以前“溫和”的駕駛風(fēng)格進(jìn)行駕駛，發(fā)動(dòng)機(jī)依然會(huì)得到“激烈”的駕駛體會(huì)，這相當(dāng)于欺騙了ECU，久而久之，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)修改其各項(xiàng)參數(shù)以適應(yīng)該風(fēng)格。
4、手動(dòng)車型油離配合難度增加
手動(dòng)檔車型加入油門加速器后，油門踏板響應(yīng)過于敏感，起步需要更精確的油離配合才能達(dá)到以前的效果。這點(diǎn)與離合器的深淺對(duì)是否順利起步的影響非常類似，深的離合器容易控制，但操作行程大；淺的離合器操作行程短，但控制難度大,油門踏板對(duì)起步的影響也是如此。
5、增加油耗
由于油門加速器提升了油門響應(yīng)，相當(dāng)于將駕駛風(fēng)格更加趨于“激烈”的風(fēng)格，這樣無疑會(huì)增加油耗，不過油耗增加并不是很高，我們實(shí)測(cè)的油耗增加在5%-10%之間，這對(duì)于鐘情于駕駛樂趣的人來說還是能夠接受的。
6、過于“傻瓜化”
目前市面上賣的油門加速器一旦安裝，無論當(dāng)前的路況、駕駛者意愿，都會(huì)忠實(shí)地執(zhí)行“加速”的職責(zé)，這在很多時(shí)候會(huì)給駕駛者帶來麻煩。首先，對(duì)于自動(dòng)檔車型，快速提升油門信號(hào)往往會(huì)造成自動(dòng)降檔，在車輛高速行駛時(shí)，頻繁的降檔會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高，一方面增加油耗，另一方面也增加無謂的磨損。另外，很多時(shí)候駕駛者并不一定樂意激烈的操作汽車，比如晚間行車導(dǎo)致視線不良、雨雪天氣導(dǎo)致路面濕滑時(shí)，過猛的加速增加了行車的危險(xiǎn)。然而現(xiàn)在的加速器是無法隨意關(guān)閉的（除非你將它拆下來），這就造成了使用者很大的不便。
本文轉(zhuǎn)載自傳感器技術(shù)。
推薦閱讀：
