- 同步度:油門(mén)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(mén)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(kāi)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?gòu)臐M行程到怠速整個(gè)過(guò)程的受力曲線。
- 油門(mén)信號(hào)曲線:包括怠速信號(hào)和滿行程信號(hào),油門(mén)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?jī)蓚€(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(lái)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(guò) O.5%。
解析汽車“電子油門(mén)”究竟是怎么回事?
發(fā)布時(shí)間:2017-08-30 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】一般而言,增減油門(mén)就是指通過(guò)油門(mén)踏板改變發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)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(mén)操縱機(jī)構(gòu)是通過(guò)拉索或者拉桿,一端聯(lián)接油門(mén)踏板,另一端聯(lián)接節(jié)氣門(mén)連動(dòng)板而工作。但這種傳統(tǒng)油門(mén)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(mén)(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(mén)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(mén)。電子油門(mén)的主要功能是把駕駛員踩下油門(mén)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(mén)踏板的各種特殊位置制成接觸開(kāi)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(mén)的構(gòu)成
電子油門(mén)控制系統(tǒng)主要由油門(mén)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(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。位移傳感器安裝在油門(mén)踏板內(nèi)部,隨時(shí)監(jiān)測(cè)油門(mén)踏板的位置。當(dāng)監(jiān)測(cè)到油門(mén)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(lái)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(guò)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(mén)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(mén)與傳統(tǒng)拉線油門(mén)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(mén)中,節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度大小直接由駕駛?cè)瞬倏?,而由于駕駛?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(mén)達(dá)到最優(yōu)開(kāi)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(mén)控制系統(tǒng)的汽車中,節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的大小并不只與駕駛?cè)瞬认绿ぐ彘_(kāi)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(mén)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(guò)于激進(jìn)的駕駛員,會(huì)將油門(mén)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(lái)傷害。節(jié)氣門(mén)突然打開(kāi),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(mén)的車輛,ECU無(wú)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(wú)法解決根本問(wèn)題。而對(duì)于電子油門(mén)來(lái)說(shuō),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(mén)一一定的速度打開(kāi),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(méi)有沖擊的感覺(jué),提高了乘坐人員的舒適性。
電子油門(mén)的工作原理
當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到油門(mén)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(lái)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(guò)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(mén)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(mén)系統(tǒng)是通過(guò)ECU來(lái)調(diào)整節(jié)氣門(mén)的,因此電子油門(mén)系統(tǒng)可以設(shè)置各種功能來(lái)改善駕駛的安全性和舒適性,其中最常見(jiàn)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(mén)踏板的位置、車輪速度和方向盤(pán)轉(zhuǎn)向角度等之間的不同而求出滑動(dòng)率,通過(guò)減少節(jié)氣門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)整混合氣流量,以降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率來(lái)達(dá)到控制目的。而在ASR系統(tǒng)中,電子油門(mén)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(mén)系統(tǒng)接受到ASR系統(tǒng)指令時(shí),它對(duì)節(jié)氣門(mén)控制指令只來(lái)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(mén)開(kāi)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(mén)開(kāi)度,使行駛車速保持穩(wěn)定。因此電子油門(mén)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(mén)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(mén)。因此,電子油門(mén)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(mén)。因此,電子油門(mén)可以發(fā)揮的作用是很多的。
油門(mén)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(lái),大部分汽車都使用電子油門(mén)替換了常規(guī)的拉線油門(mén)。與老式的拉線油門(mén)相比,電子油門(mén)通過(guò)油門(mén)踏板深淺來(lái)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(guò)ECU控制節(jié)氣閥開(kāi)度。當(dāng)油門(mén)踏板位置發(fā)生改變時(shí),電子油門(mén)輸出的信號(hào)可以作為衡量電子油門(mén)自動(dòng)控制精確度的依據(jù),電子油門(mén)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(lái)評(píng)測(cè)電子油門(mén)的質(zhì)量和可靠性,實(shí)現(xiàn)其性能檢測(cè)。
電子油門(mén)車型中ECU控制節(jié)氣門(mén)的特點(diǎn)
在電子油門(mén)的車型中,ECU控制節(jié)氣門(mén)時(shí)會(huì)將油門(mén)踩下的深淺與車況綜合起來(lái)進(jìn)行分析,最終計(jì)算出當(dāng)前合適的節(jié)氣門(mén)開(kāi)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(mén)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(mén)的打開(kāi)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(jué)油門(mén)踩下后明顯有一個(gè)延時(shí)車才開(kāi)始發(fā)力,這就是所謂的油門(mén)遲滯。所以,油門(mén)遲滯其實(shí)就是ECU通過(guò)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(lái)了好處——節(jié)省燃油、保護(hù)環(huán)境。
然而電子油門(mén)也并不就是用來(lái)限制發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出的,當(dāng)汽車跑起來(lái)以后,假如你快速踩下/松開(kāi)油門(mén)踏板1/3深度,你可以感覺(jué)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(kāi)油門(mén)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(mén)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(mén)踏板更輕松。
電子油門(mén)的重要相關(guān)參數(shù)
電子油門(mén)優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
1、電子油門(mén)控制系統(tǒng)能使節(jié)氣門(mén)開(kāi)度達(dá)到更佳的狀態(tài)。傳統(tǒng)機(jī)械式拉線油門(mén)結(jié)構(gòu)如圖所示,由圖看出節(jié)氣門(mén)進(jìn)氣流量與節(jié)氣門(mén)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(mén)開(kāi)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(mén)結(jié)構(gòu)
節(jié)氣門(mén)角度與氣體流量曲線
電子油門(mén)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(mén)開(kāi)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(mén)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(mén)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(mén)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(mén),在硬件上,電子油門(mén)需要添加油門(mén)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(kāi)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(kāi)發(fā)成本。
2、有延遲效果,沒(méi)有拉線油門(mén)反應(yīng)快。如前所述,在裝有電子油門(mén)系統(tǒng)的汽車中,駕駛?cè)瞬荒苤苯涌刂乒?jié)氣門(mén)開(kāi)度也就無(wú)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(mén)控制指令,所以相對(duì)于直接控制式的拉線油門(mén)會(huì)有稍許延遲感。
3.可靠性不如機(jī)械式油門(mén)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(wú)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(mén)加速器
簡(jiǎn)單說(shuō),電子油門(mén)加速器就是為了緩解油門(mén)遲滯而誕生的。根據(jù)電子油門(mén)的特性,電子油門(mén)加速器將具有如下特點(diǎn):
1、放大油門(mén)信號(hào),提升靜態(tài)響應(yīng)
電子油門(mén)加速器所謂的“加速”主要是通過(guò)提高油門(mén)響應(yīng)靈敏度實(shí)現(xiàn)的,部分型號(hào)會(huì)將輸入的油門(mén)信號(hào)放大50%。這也就是說(shuō),在任何時(shí)候踏板最后面33%的油門(mén)信號(hào)已經(jīng)沒(méi)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(mén)了,這樣就使得油門(mén)響應(yīng)的敏感度提高了50%。但是,電子油門(mén)加速器并不像很多人說(shuō)的那樣減少了油門(mén)信號(hào)的分級(jí),實(shí)際上油門(mén)信號(hào)仍然是無(wú)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(mén)信號(hào)增速,提升動(dòng)態(tài)響應(yīng)
在油門(mén)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(mén)信號(hào)的變化率,變化越快,說(shuō)明加速要求越強(qiáng)烈,油門(mén)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(mén)(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(mén)、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(mén)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(mén)加速器后,油門(mén)踏板響應(yīng)過(guò)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(mén)踏板對(duì)起步的影響也是如此。
5、增加油耗
由于油門(mén)加速器提升了油門(mén)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(wú)疑會(huì)增加油耗,不過(guò)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(lè)趣的人來(lái)說(shuō)還是能夠接受的。
6、過(guò)于“傻瓜化”
目前市面上賣的油門(mén)加速器一旦安裝,無(wú)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(lái)麻煩。首先,對(duì)于自動(dòng)檔車型,快速提升油門(mén)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(guò)高,一方面增加油耗,另一方面也增加無(wú)謂的磨損。另外,很多時(shí)候駕駛者并不一定樂(lè)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(guò)猛的加速增加了行車的危險(xiǎn)。然而現(xiàn)在的加速器是無(wú)法隨意關(guān)閉的(除非你將它拆下來(lái)),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)。
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