為你解開“電子油門”之謎電子油門
我們知道,操縱節(jié)氣門開度就能控制可燃混合氣的流量,改變發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和功率,以適應(yīng)汽車行駛的需要。傳統(tǒng)發(fā)動機節(jié)氣門操縱機構(gòu)是通過拉索(軟鋼絲)或者拉桿,一端聯(lián)接油門踏板(加速踏板),另一端聯(lián)接節(jié)氣門連動板而工作。但這種傳統(tǒng)油門應(yīng)用范疇受到限制并缺乏精確性,在日新月異的汽車電子技術(shù)發(fā)展形勢下,一種電子油門(EGAS)應(yīng)運而生。
與傳統(tǒng)油門比較,電子油門明顯的一點是可以用線束(導(dǎo)線)來代替拉索或者拉桿,在節(jié)氣門那邊裝一只微型電動機,用電動機來驅(qū)動節(jié)氣門開度。即所謂的“導(dǎo)線駕駛”,用導(dǎo)線代替了原來的機械傳動機構(gòu)。但這僅僅是電子油門表面的東西,它的實質(zhì)和作用僅僅用連接代替方式來解析是遠遠不夠的。
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、伺服電動機和節(jié)氣門執(zhí)行機構(gòu)組成。位移傳感器安裝在油門踏板內(nèi)部,隨時監(jiān)測油門踏板的位置。當(dāng)監(jiān)測到油門踏板高度位置有變化,會瞬間將此信息送往ECU,ECU對該信息和其它系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)信息進行運算處理,計算出一個控制信號,通過線路送到伺服電動機繼電器,伺服電動機驅(qū)動節(jié)氣門執(zhí)行機構(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)動機功率來達到控制目的。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ASR系統(tǒng)中對車速控制、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,它對節(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,車速傳感器將車速信號輸入ECU,再由ECU輸出指令伺服電動機控制節(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)自動調(diào)節(jié)發(fā)動機節(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)動機上,電子油門除了發(fā)揮上述功能外,它還可以進一步改善發(fā)動機的節(jié)油和排放性能,因為它控制著發(fā)動機動力調(diào)節(jié)的大門。因此,電子油門可以發(fā)揮的作用是很多的。
從奔奔說起 微型車配電子油門是噱頭?
現(xiàn)在的汽車,電子的東西運用得越來越多,汽車對于駕駛員的控制也越來越多,或者說越來越智能化,電子油門就是其中一例。當(dāng)我們還覺得這個東西頗為神奇的時候,它已經(jīng)迅速地在我們身邊普及。不僅高級車采用,越來越多的經(jīng)濟型小車也不甘落后。例如剛剛上市的長安奔奔,僅4萬元的小車也配備了這種過去20多萬的車型才配備的技術(shù)。那么這種技術(shù)到底有什么好處呢?奔奔采用這種技術(shù)到底是科技含量高,還是出于噱頭炒作呢?我們今天就來看看電子油門都有哪些好處。
●拉線油門與電子油門的工作原理?
與老式的拉線油門相比,電子油門最大的特點就是能通過ECU控制節(jié)氣閥開度,而不是駕駛員通過油門踏板直接控制節(jié)氣閥開度。顯然,這種通過ECU的控制方式可以實現(xiàn)主動控制,節(jié)氣閥的動作將不完全是駕駛員動作的反應(yīng)了。
傳統(tǒng)拉線油門是通過鋼絲一端與油門踏板相連另一端與節(jié)氣門相連,它的傳輸比例是1:1的,也就是說我們用腳踩多少,節(jié)氣門的打開角度就是多少,但是在很多情況下,節(jié)氣閥并不應(yīng)該打開這么大的角度,所以此時節(jié)氣閥打開的角度并不一定是最科學(xué)的,這種方式雖然很直接但它的控制精度很差。而電子油門它是通過電纜或線束來控制節(jié)氣門的開度,從表面看是用電纜取代了傳統(tǒng)的油門拉線但實質(zhì)上不僅僅是簡單的改變連接方式,而是能對整個車輛的動力輸出實現(xiàn)自動控制功能。
當(dāng)駕駛員需要加速時踩下油門,踏板位置傳感器就將感知的信號通過電纜傳遞給ECU,ECU經(jīng)過分析、判斷,并發(fā)出指令給驅(qū)動電機,并由驅(qū)動電機控制節(jié)氣門的開度,以調(diào)整可燃混合氣的流量,在大負(fù)荷時,節(jié)氣門開口大,進入氣缸內(nèi)的可燃混合氣多,如果使用拉線油門只能靠腳踩油門踏板的深淺來控制節(jié)氣門的開度,很難將節(jié)氣門的開口角度調(diào)到能達到理論空燃比狀態(tài),而電子油門能通過ECU將傳感器采集的各種數(shù)據(jù)進行分析、比對,并發(fā)出指令讓節(jié)氣門執(zhí)行機構(gòu)動作,將節(jié)氣門調(diào)到最佳位置,以實現(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),使燃料能充分燃燒。
我們在日常駕駛時會遇到一些新手或駕駛不熟練的人由于操作不當(dāng),或者有些過于激進的駕駛員,會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)濟性,而且對于發(fā)動機會帶來傷害。
節(jié)氣門突然打開,此時是發(fā)動機的最大負(fù)荷狀態(tài),全負(fù)荷會造成發(fā)動機燃燒不充分,同時噴油器也會加大噴油,造成燃油的浪費,發(fā)動機的負(fù)荷增大,縮短了發(fā)動機的使用壽命,不利于環(huán)保等。拉線油門的車輛,ECU無法對節(jié)氣閥進行控制,只能默認(rèn)這一誤操作,最多會在噴油方面略作調(diào)整,但仍無法解決根本問題。而對于電子油門來說,這就輕而易舉了。這時ECU會認(rèn)為此時是駕駛員的一種不科學(xué)的駕駛做法,于是會發(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。這樣做除了能保護發(fā)動機,提高燃油經(jīng)濟性以外,他還會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。
●電子油門還有哪些功能?
電子油門最重要的功能是實現(xiàn)對車輛的主動控制,也就是說電子油門是實現(xiàn)主動控制的前提,沒有電子油門也就不可能有像ESP、ASR等主動安全控制功能。另外電子油門還可以駕駛的舒適性,因為失去了電子油門這種機構(gòu),定速巡航等功能也是無從實現(xiàn)的。
我們先來看看電子油門是如何實現(xiàn)主動安全控制的。以ASR為例,它的中文意思是驅(qū)動防滑系統(tǒng),主要是防止起步或加速過程中因驅(qū)動力過大而導(dǎo)致車輪打滑,而實現(xiàn)這項功能的控制者,就是電子油門。具體來說,就是ECU會將油門位置傳感器和輪速傳感器的信號收集并作出分析和判斷,主動減小節(jié)氣門的開度,降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速,從而減少動力輸出,降低正在打滑的驅(qū)動輪的驅(qū)動力,而當(dāng)驅(qū)動力降低到車輪不打滑的時候,又會主動加大節(jié)氣閥的開度,以此往復(fù),從而達到打滑與不打滑的臨界點,保持輪胎與地面的最佳附著力,以實現(xiàn)最大驅(qū)動力而不打滑。
我們再來看ESP,即電子穩(wěn)定系統(tǒng)。它的工作原理是通過轉(zhuǎn)向傳感器(監(jiān)測方向盤的轉(zhuǎn)向角度)、輪速傳感器(監(jiān)測四個車輪的轉(zhuǎn)速)、側(cè)滑傳感器獲得的數(shù)據(jù),來對車輛進行主動控制。當(dāng)車輛在轉(zhuǎn)向時,如果有趨向突破轉(zhuǎn)向極限的可能的時候,其中將突破正常運行軌跡的車輪的轉(zhuǎn)速會比其他車輪更快。ESP能迅速感知這一現(xiàn)象并做出判斷,如果這個突破極限的車輪是從動輪還好,直接實施制動就行。但如果這個車輪是驅(qū)動輪,而此時駕駛者由于驚慌導(dǎo)致誤操作,將油門踏板繼續(xù)深踩,那單純實施制動就無能無力了,因為強大的發(fā)動機驅(qū)動力會大于剎車的制動力。
如果此時的節(jié)氣閥是拉線的,就無法實現(xiàn)主動控制,任由車輛失控,而如果采用的是電子油門,這時ECU會將各個傳感器傳來的信號進行分析判斷,主動減小節(jié)氣門的開度,降低對驅(qū)動力的驅(qū)動力,從而使車輛回到正常的運行軌道中來。我們在用一臺有ESP的車進行蛇形穿樁測試的時候就會發(fā)現(xiàn),在如此極限左右連續(xù)轉(zhuǎn)彎的情況下,即使我們一直將油門踩到底,車輛的速度也不會上去,這是因為我們雖然感覺油門踩到底了,但是節(jié)氣閥并沒有像我們想象的那樣全部打開,而是在ECU的控制下半開甚至關(guān)閉。
電子油門除了可與ASR、ESP等主動安全裝置相配合外它還可以實現(xiàn)定速巡航功能。定速巡航就是使車輛始終保持一定的速度行駛,無論上坡下坡,只要駕駛員沒有踩下剎車或其他改變,車輛就會自動保持這一速度。顯然在各種路況下,發(fā)動機的動力輸出是不一樣的,而它的目的只有一個,就是讓速度保持不變。
在沒有定速巡航的車上,如果駕駛員的技術(shù)熟練,同樣可以保持一個恒定的速度,只不過在上坡時駕駛員會加大油門開度,下坡時駕駛員會減小油門開度。其實定速巡航就是基于這個原理,通過電子節(jié)氣閥來實現(xiàn)開度的自動控制,從而保持恒定的速度的。當(dāng)車輛有趨向于高于設(shè)定速度時(如下坡),ECU會自動將節(jié)氣閥開度減小,反之當(dāng)車輛有趨向于低于設(shè)定速度時,ECU會自動將節(jié)氣閥開度加大,從而讓節(jié)氣閥在保持設(shè)定速度的臨界值上,從而實現(xiàn)定速巡航。從這個原理可以看出,拉線油門是無法實現(xiàn)此功能的。
裝配了電子油門的民用車,雖然有油門遲滯的感覺,但實際上它是出于節(jié)能、環(huán)保、提高駕駛舒適性,保護發(fā)動機等方面刻意設(shè)定的。如果沒有這些訴求,例如賽車,電子油門完全可以做得像拉線油門那么快,而對于發(fā)動機動力輸出的自動控制等方面,這些都是拉線油門所無法比擬的。電子油門將全面取代拉線油門,就像多點電噴發(fā)動機取代單點電噴發(fā)動機一樣,即使在奔奔這樣僅僅4萬元的小車上,配備電子油門也是值得提倡的,即使廠家的本意不一定如此
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