汽車電子油門檢測系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

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(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，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(shí)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(shí)現(xiàn)其性能檢測。

1 系統(tǒng)檢測項(xiàng)目及類型

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(fù)荷、加減速等發(fā)動機(jī)工況變成電脈沖信號輸送給電控發(fā)動機(jī)的控制器ECU，以達(dá)到供油、噴油與變速等的優(yōu)化自動控制。本檢測系統(tǒng)按電子油門類型，主要采用5種檢測方案：具體包括雙信號檢測、雙信號加開關(guān)量檢測、單信號檢測、單信號加開關(guān)量檢測、帶KD裝置的電子油門檢測。

1.1 系統(tǒng)檢測項(xiàng)目

大多數(shù)的電子油門都需要檢測其同步度、線性度、踏板力等信息，這些檢測項(xiàng)目的具體定義如下：

(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(shí)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。可接受的最大差距為Ua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(diǎn)，所記錄的電壓差都不能超過O.5%。

(8)傾斜誤差：計算公式如下：

式中：VGR是關(guān)于坡度的變量;△X表示彎曲點(diǎn)之間的距離，單位為mm;△Us1是滿荷載Vs1和慢速Vs1之間的區(qū)別;Us1n和Us1n-1表示在位置n處和n-1處的電壓;Xn和Xn-1表示在位置n處和n-1處的行程。

1.2 系統(tǒng)檢測類型

帶KD裝置的電子油門是檢測項(xiàng)目中設(shè)計最復(fù)雜的一款油門。在以角度為橫坐標(biāo)的油門檢測圖形中有KD裝置的油門需要轉(zhuǎn)化成行程顯示，行程可以根據(jù)公式L=2*R*sin(Θ/2)算得。式中：L為行程;R為旋轉(zhuǎn)半徑;Θ為旋轉(zhuǎn)角度。其中R為設(shè)定值，Θ為角度傳感器檢測值。另外，對怠速位置、力、行程及電壓值范圍的具體判定條件可參考圖1和圖2。圖1是帶KD裝置的油門理想力曲線圖。由圖可見，KD款油門的起始點(diǎn)(橫坐標(biāo)2 mm處)即F1點(diǎn)，感知點(diǎn)(橫坐標(biāo)50 mm處)即F2點(diǎn)，最大力點(diǎn)即F3點(diǎn)。

例如設(shè)定的50～56 mm行程內(nèi)存在KD力最大值點(diǎn)，判斷該點(diǎn)力的值是否符合設(shè)定要求，判斷該點(diǎn)距離設(shè)定的50 mm的距離是否小于設(shè)定值(圖2中為2 mm);從KD力最大值點(diǎn)對應(yīng)行程加上0.7 mm后行程位置對應(yīng)的輸出電信號是否為4.1 V(設(shè)定值);從輸出電信號4.1 V位置到機(jī)械限位位置(即最大行程位置56 mm點(diǎn))行程是否大于3.3 mm等。圖2為帶KD裝置的油門信號的判定條件圖形。