電子油門的構(gòu)成、工作原理、參數(shù)、特征及優(yōu)缺點詳解

一般而言，增減油門就是指通過油門踏板改變發(fā)動機節(jié)氣門開度，從而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)運而生。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。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，同時把油門踏板的各種特殊位置制成接觸開關(guān)，把怠速、高負荷、加減速等發(fā)動機工況變成電脈沖信號輸送給電控發(fā)動機的控制器ECU，以達到供油、噴油與變速等的優(yōu)化自動控制。

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)驗以及對車況的判斷能力有限，往往很難使節(jié)氣門達到最優(yōu)開度，不能使汽車處于一個經(jīng)濟環(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后綜合其他各種傳感器進行分析、比對，得出在當(dāng)前工況下節(jié)氣門的最佳位置，以實現(xiàn)不同負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)濟性和駕駛舒適性達到最佳狀態(tài)。

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)動機的最大負荷狀態(tài)，全負荷會造成發(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。

電子油門的工作原理

當(dāng)傳感器監(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)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。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。

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發(fā)出指令，使得引擎提供與之匹配的動力，它最大的特點就是能通過ECU控制節(jié)氣閥開度。當(dāng)油門踏板位置發(fā)生改變時，電子油門輸出的信號可以作為衡量電子油門自動控制精確度的依據(jù)，電子油門檢測系統(tǒng)就是依據(jù)這些實時信號，采用各種方案來評測電子油門的質(zhì)量和可靠性，實現(xiàn)其性能檢測。

電子油門車型中ECU控制節(jié)氣門的特點

在電子油門的車型中，ECU控制節(jié)氣門時會將油門踩下的深淺與車況綜合起來進行分析，最終計算出當(dāng)前合適的節(jié)氣門開度。當(dāng)駕駛者起步時猛然加速（將踏板踩到底），ECU根據(jù)當(dāng)前的車速、節(jié)氣門大小等進行分析，從燃油經(jīng)濟性和排放合理的角度考慮，會適當(dāng)限制節(jié)氣門的打開幅度，同時控制噴油系統(tǒng)限制噴油嘴進行最大化的噴油。這樣做使駕駛者感覺油門踩下后明顯有一個延時車才開始發(fā)力，這就是所謂的油門遲滯。所以，油門遲滯其實就是ECU通過限制發(fā)動機瞬時功率輸出形成的，當(dāng)然這樣做也帶來了好處——節(jié)省燃油、保護環(huán)境。

然而電子油門也并不就是用來限制發(fā)動機功率輸出的,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會根據(jù)車況幫助駕駛者達到期望的加/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)

1、同步度：油門在某一行程角度輸出兩條信號值的相等程度。

2、線性度：油門在某一行程角度信號的理論電壓值與實際電壓值的差。

3、空行程角度：是指當(dāng)踏板開始發(fā)生角度變化時，信號持續(xù)不變的踏板行程角度。

4、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過程的受力曲線。

5、油門信號曲線：包括怠速信號和滿行程信號，油門踏板從怠速到滿行程的電壓輸出信號曲線。

6、滯后性：在給定角度上，測量兩個不同旋轉(zhuǎn)方向上的輸出壓力，滯后性效應(yīng)就是這兩個輸出壓力間的差異?？山邮艿淖畲蟛罹酁閁a的士1%。

7、重復(fù)性：在同樣條件下，10個完整的來回行程后，對于給定溫度為(23±5)℃的傳感器以及在同一方向上的任何一個點，所記錄的電壓差都不能超過O.5%。

電子油門優(yōu)點與缺點

優(yōu)點

1、電子油門控制系統(tǒng)能使節(jié)氣門開度達到更佳的狀態(tài)。傳統(tǒng)機械式拉線油門結(jié)構(gòu)如圖所示，由圖看出節(jié)氣門進氣流量與節(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、低負荷和怠速工況下，會導(dǎo)致汽車的經(jīng)濟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)瞬认绿ぐ宓膭幼鞣扰袛囫{駛?cè)艘鈭D，綜合車況精確合理控制節(jié)氣門開度，達到舒適性和經(jīng)濟性均佳的效果。

2、.穩(wěn)定性高，不易熄火和闖動。在日常駕車中，由于駕駛?cè)笋{駛經(jīng)驗不足或突發(fā)狀況往往會發(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)則會在收到踏板信號后進行分析判斷再給節(jié)氣門執(zhí)行單元發(fā)送合適指令保證車輛穩(wěn)定行駛。

缺點與不足

1、工作原理相對較為復(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以及其驅(qū)動器和執(zhí)行機構(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)動機動力大小，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，所以相對于直接控制式的拉線油門會有稍許延遲感。

3.可靠性不如機械式油門好。

汽車行駛中會遇到各種車況，并且汽車內(nèi)部存在高頻電磁干擾如電動機和點火線圈會產(chǎn)生電磁干擾，電子器件可能會在這些工況下發(fā)生故障或松動；復(fù)雜的分析處理算法也可能會導(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)動機的動力大小，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：

1、放大油門信號，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)靈敏度實現(xiàn)的，部分型號會將輸入的油門信號放大50%。這也就是說，在任何時候踏板最后面33%的油門信號已經(jīng)沒用了，在駕駛者踩下踏板66%的時候加速器輸出已經(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的分級，實際上油門信號仍然是無級調(diào)整的，只是由以前的1：1調(diào)整為1：1.X，X即為信號的放大系數(shù)。

2、放大油門信號增速，提升動態(tài)響應(yīng)

在油門踏板被踩下時，加速器會根據(jù)踩下幅度、時間計算油門信號的變化率，變化越快，說明加速要求越強烈，油門加速器會將此變化率加大，最終實現(xiàn)的效果是提速動態(tài)相應(yīng)更好。

3、提供虛假駕駛風(fēng)格供ECU調(diào)整發(fā)動機參數(shù)

現(xiàn)代發(fā)動機的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會逐漸認為駕駛者的風(fēng)格趨向“激烈”，這樣發(fā)動機會慢慢調(diào)整節(jié)氣門、噴油系統(tǒng)等以得到這種風(fēng)格下發(fā)動機的最佳調(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)格進行駕駛，發(fā)動機依然會得到“激烈”的駕駛體會，這相當(dāng)于欺騙了ECU，久而久之，發(fā)動機會自動修改其各項參數(shù)以適應(yīng)該風(fēng)格。

4、手動車型油離配合難度增加

手動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到以前的效果。這點與離合器的深淺對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，這樣無疑會增加油耗，不過油耗增加并不是很高，我們實測的油耗增加在5%-10%之間，這對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，都會忠實地執(zhí)行“加速”的職責(zé)，這在很多時候會給駕駛者帶來麻煩。首先，對于自動檔車型，快速提升油門信號往往會造成自動降檔，在車輛高速行駛時，頻繁的降檔會導(dǎo)致發(fā)動機轉(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，過猛的加速增加了行車的危險。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。