电子油门原理及优缺点分析

电子油门原理及优缺点
分析
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电子油门原理及优缺点分析
院系:机械学院学号:XXX 班号:XXX 姓名:XXX
一．电子油门概述
一般而言，增减油门就是指通过油门踏板改变发动机节气门开度，从而控制可燃混合气的流量，改变发动机的转速和功率，以适应汽车行驶的需要。

传统发动机节气门操纵机构是通过拉索或者拉杆，一端联接油门踏板，另一端联接节气门连动板而工作。

但这种传统油门应用范畴受到限制并缺乏精确性，随着汽车电子技术的发展，一种电子油门（EGAS）应运而生。

在目前的电子燃油喷射发动机上，电子油门除了发挥上述功能外，它还可以进一步改善发动机的节油和排放性能，因为它控制着发动机动力调节的大门。

电子油门的主要功能是把驾驶员踩下油门踏板的角度转换成与其成正比的电压信号，同时把油门踏板的各种特殊位置制成接触开关，把怠速、高负荷、加减速等发动机工况变成电脉冲信号输送给电控发动机的控制器ECU，以达到供油、喷油与变速等的优化自动控制。

二．电子油门构成与基本原理
电子油门控制系统主要由油门踏板、踏板位移传感器、ECU（电控单元）、数据总线、伺服电动机和节气门执行机构组成。

位移传感器安装在油门踏板内部，随时监测油门踏板的位置。

当监测到油门踏板高度位置有变化，会瞬间将此信息送往ECU，ECU对该信息和其它系统传来的数据信息进行运算处理，计算出一个控制信号，通过线路送到伺服电动机继电器，伺服电动机驱动节气门执行机构，数据总线则是负责系统ECU与其它ECU之间的通讯。

图1 电子油门控制系统（《汽车电器》2006年12期P25图12）
电子油门与传统拉线油门相比并不仅仅是用电缆代替了拉线。

在传统机械式拉线油门中，节气门的开度大小直接由驾驶人操控，而由于驾驶人的经验以及对车况的判断能力有限，往往很难使节气门达到最优开度，不能使汽车处
于一个经济环保且舒适性较好的状态；而在装有电子油门控制系统的汽车中，节气门开度的大小并不只与驾驶人踩下踏板开度相关，而是ECU在
感知到踏板位置传感器信号后综合其他各种传感器进行分析、比对，得出在当前工况下节气门的最佳位置，以实现不同负荷和工况下都能接近于:1的理论空燃比状态，使燃油经济性和驾驶舒适性达到最佳状态。

我们在日常驾驶时会遇到一些新手或驾驶不熟练的人由于操作不当，或者有些过于激进的驾驶员，会将油门踏板突然踩到底情况，我们知道这种操作是不科学的，不仅不利于燃油经济性，而且对于发动机会带来伤害。

节气门突然打开，此时是发动机的最大负荷状态，全负荷会造成发动机燃烧不充分，同时喷油器也会加大喷油，造成燃油的浪费，发动机的负荷增大，缩短了发动机的使用寿命，不利于环保等。

拉线油门的车辆，ECU无法对节气阀进行控制，只能默认这一误操作，最多会在喷油方面略作调整，但仍无法解决根本问题。

而对于电子油门来说，这就轻而易举了。

这时ECU会认为此时是驾驶员的一种不科学的驾驶做法，于是会发出指令让节气门一一定的速度打开，而不是与驾驶员踩下踏板的速度同步。

这样做除了能保护发动机，提高燃油经济性以外，他还会使驾驶者感到非常平顺没有冲击的感觉，提高了乘坐人员的舒适性。

三．电子油门相比传统机械式油门的优点
1．电子油门控制系统能使节气门开度达到更佳的状态。

传统机械式拉线油门结构如图2-1所示，且由图2-2看出节气门进气流量与节气门转角的非线性关系，所以在许多工况下，由驾驶人直接控制节气门开度的控制方式很难做出精确的调整，特别是在冷启动、低负荷和怠速工况下，会导致汽车的经济性以及驾驶性能和乘车舒适性下降，有害物质排放量增加。

图2-1机械式油门结构图2-2 节气门角度与气体流量曲线
电子油门系统则根据驾驶人踩下踏板的动作幅度判断驾驶人意图，综合车况精确合理控制节气门开度，达到舒适性和经济性均佳的效果。

2.稳定性高，不易熄火和闯动。

在日常驾车中，由于驾驶人驾驶经验不足或突发状况往往会发生误操作，而传统油门系统则直接执行驾驶人是误操作导致熄火或者事故发生。

而电子油门系统则会在收到踏板信号后进行分析判断再给节气门执行单元发送合适指令保证车辆稳定行驶。

四．电子油门的缺点和不足
1.工作原理相对较为复杂，成本提高。

相比传统拉线油门，在硬件上，电子油门需要添加油门位置位移传感器和伺服电机以及其驱动器和执行机构，并且增加ECU接线；在软件上，需要开发分析位置传感器信号并且综合车况给出最优控制指令的算法，并且集成在车载ECU上，增加开发成本。

2.有延迟效果，没有拉线油门反应快。

如前所述，在装有电子油门系统的汽车中，驾驶人不能直接控制节气门开度也就无法直接控制发动机动力大小，而是经由ECU分析给出汽车舒适性较好叫我省油的节气门控制指令，所以相对于直接控制式的拉线油门会有稍许延迟感。

3.可靠性不如机械式油门好。

汽车行驶中会遇到各种车况，并且汽车内部存在高频电磁干扰如电动机和点火线圈会产生电磁干扰，电子器件可能会在这些工况下发生故障或松动；复杂的分析处理算法也可能会导致程序跑飞等故障情况出现，而驾驶人又无法直接控制发动机的动力大小，一旦这种情况发生将产生不可预知的后果。

五．小结
随着计算机技术和汽车电子技术的发展，电子油门的出现和取代传统拉线油门的趋势是符合科技进步发展规律的，让车载电脑ECU接管节气门的控制权是汽车智能化发展的一个体现。

利用ECU的计算能力，自动根据工况和驾驶意图得出最优控制指令，减少油耗增加舒适性降低驾驶难度，让汽车驾驶更加智能和简单。

新技术带来不可抵挡的进步的同时也会带来新的问题。

对于一些对于推背感有较高要求的驾驶人，电子油门的滞后性会是一个较大的痛点。

对于此我的想法是在驾驶室设定一个按钮用于切换ECU对于踏板信号的响应模式，普通模式下ECU则根据车况做最优控制，而在特定模式下，ECU则直接将踏板信号转换为对节气门的控制，在效果上则完全等同于拉线油门。

这样在能发挥ECU的自动控制能力的同时，也能同时满足不同驾驶人对于驾驶体验的不同需求。

对于机械产品和电子产品的可靠性差异，随着电子技术近一个世纪的发展，电子产品的可靠性已经和机械产品很接近甚至超过机械产品，但是电子产品在复杂未知的干扰中出现故障的几率增大，而这种故障在节气门的控制中则是十分危险的，所以在汽车厂商生产电子油门式汽车时应选用抗干扰能力能保证安全的电子器件，并且相应的抗干扰和屏蔽措施，在软硬件上防止故障出现或者在故障出现时能及时弥补防止恶性事故发生。

在成本上，随着技术的进步和电子油门技术的成熟，成本会慢慢降低，而可靠性和技术水平则会有较大的提升。

参考文献：
1.一汽奥迪（AUDI）A6轿车电路，Auto Circuit,1003-8639(2007)04-0015-05
2.林春梅，汽车电子油门控制系统的研究，山东理工大学硕士论文，秦玉伟，
磁阻式角度传感器在电子油门系统的应用，仪表技术，2007第四期。