摘要
我們知道，操縱節氣門開度就能控制可燃混合氣的流量，改變發動機的轉速和功率，以適應汽車行駛的需要。傳統發動機節氣門操縱機構是通過拉索（軟鋼絲）或者拉桿，一端聯接油門踏板（加速踏板），另一端聯接節氣門連動板而工作。但這種傳統油門應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發展形勢下，一種電子油門（EGAS）應運而生。在目前的電子燃油噴射發動機上，電子油門除了發揮上述功能外，它還可以進一步改善發動機的節油和排放性能，因為它控制著發動機動力調節的大門。

關鍵詞：電子油門 控制系統 故障診斷

一、電子油門控制系統的含義
傳統油門電子油門控制系統主要由油門踏板、踏板位移傳感器、ECU（電控單元）、數據總線、伺服電動機和節氣門執行機構組成。位移傳感器安裝在油門踏板內部，隨時監測油門踏板的位置。

二、電子油門控制系統的工作原理
當監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傳來的數據信息進行運算處理，計算出一個控制信號，通過線路送到伺服電動機繼電器，伺服電動機驅動節氣門執行機構，數據總線則是負責系統ECU與其它ECU之間的通訊。由于電子油門系統是通過ECU來調整節氣門的，因此電子油門系統可以設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)和速度控制系統（巡航控制）。電子油門當ASR系統傳感到車輪的旋轉速度，ECU就根據油門踏板的位置、車輪速度和方向盤轉向角度等之間的不同而求出滑動率，通過減少節氣門開度來調整混合氣流量，以降低發動機功率來達到控制目的。而在ASR系統中，電子油門起到十分關鍵的作用，它涉及整個ASR系統中對車速控制、怠速控制等功能，使系統能迅速準確地執行指令。即當電子油門系統接受到ASR系統指令時，它對節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。

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當駕車者使用速度控制系統時，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氣門開度。在這樣的系統中，根據行駛阻力的變化由控制系統自動調節發動機節氣門開度，使行駛車速保持穩定。因此電子油門系統也可以兼容巡航控制功能。在目前的電子燃油噴射發動機上，電子油門除了發進一步改善發動機的節油和排放性能，因為它控制著發動機動力調節的大門。因此，電子油門可以發揮的作用是很多的。揮上述功能外，它還可以進一步改善發動機的節油和排放性能，因為它控制著發動機動力調節的大門。因此，電子油門可以發揮的作用是很多的。

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世紀以來，大部分汽車都使用電子油門替換了常規的拉線油門。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控制節氣閥開度。當油門踏板位置發生改變時，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，電子油門檢測系統就是依據這些實時信號，采用各種方案來評測電子油門的質量和可靠性，實現其性能檢測。

三、系統檢測項目及類型
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，把怠速、高負荷、加減速等發動機工況變成電脈沖信號輸送給電控發動機的控制器ECU，以達到供油、噴油與變速等的優化自動控制。本檢測系統按電子油門類型，主要采用5種檢測方案：具體包括雙信號檢測、雙信號加開關量檢測、單信號檢測、單信號加開關量檢測、帶KD裝置的電子油門檢測。

（一）、系統檢測項目
大多數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際電壓值的差。

(3) 空行程角度：是指當踏板開始發生角度變化時，信號持續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，測量兩個不同旋轉方向上的輸出壓力，滯后性效應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%。

(8) 傾斜誤差：計算公式如下：

式中：VGR是關于坡度的變量;△X表示彎曲點之間的距離，單位為mm;△Us1是滿荷載Vs1和慢速Vs1之間的區別;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。

（二）、系統檢測類型
帶KD裝置的電子油門是檢測項目中設計最復雜的一款油門。在以角度為橫坐標的油門檢測圖形中有KD裝置的油門需要轉化成行程顯示，行程可以根據公式 L="2"*R*sin(Θ/2)算得。式中：L為行程;R為旋轉半徑;Θ為旋轉角度。其中R為設定值，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(橫坐標2 mm處)即F1點，感知點(橫坐標50 mm處)即F2點，最大力點即F3點。

例如設定的50～56 mm行程內存在KD力最大值點，判斷該點力的值是否符合設定要求，判斷該點距離設定的50 mm的距離是否小于設定值(圖2中為2 mm);從KD力最大值點對應行程加上0.7 mm后行程位置對應的輸出電信號是否為4.1 V(設定值);從輸出電信號4.1 V位置到機械限位位置(即最大行程位置56 mm點)行程是否大于3.3 mm等。

單信號檢測功能主要是檢測主信號電壓SIG1的同步度，線性度等是否在設定范圍之內。單信號加開關量檢測是在單信號檢測的基礎上增加了開關量的檢測。

雙信號檢測主要是檢測兩路電壓信號SIG1和SIG2的同步度和線性度是否在設定的范圍之內，保證實測信號曲線在理想信號曲線之間。另外，對空行程的怠速電壓等也有具體的檢測規定，這里依據油門類型的不同，分別進行其標準的設定。雙信號加開關量檢測主要是在上述雙信號檢測基礎上增加了一個開關量檢測，在設定電壓范圍內檢測開關電壓的高低變化，進而判斷其正確性。

四、電子油門為什么加速不起原因分析
（一）、電子油門與拉線油門原理
由于出于環保、經濟、可靠性等各種原因，現在較新的車型普遍采用電子油門，所謂電子油門是針對以前的拉線油門而言的，傳統的拉線油門用細鋼繩直接將油門踏板與節氣們相連，油門踏板的踩下深淺直接與節氣們的開合大小對應， 電子油門沒有拉線，通過在踏板內裝一個電位器（可變電阻），油門踩下的深淺即轉化為電阻的阻值，汽車的電子系統通過采樣該電阻值間接確定了油門踏板的深淺，最后，由ECU驅動步進電機控制節氣門的開度，

通過原理比較不難發現，拉線油門的特點是系統簡單，控制直接，油門踏板與節氣們開度是1：1的；而電子油門的特點是油門踏板只表征駕駛者的操作意向，而最終的節氣門控制權交給了ECU。

（二）、電子油門車型中ECU控制節氣門的特點
在電子油門的車型中，ECU控制節氣門時會將油門踩下的深淺與車況綜合起來進行分析，最終計算出當前合適的節氣門開度。當駕駛者起步時猛然加速（將踏板踩到底），ECU根據當前的車速、節氣門大小等進行分析，從燃油經濟性和排放合理的角度考慮，會適當限制節氣門的打開幅度，同時控制噴油系統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通過限制發動機瞬時功率輸出形成的，當然這樣做也帶來了好處-節省燃油、保護環境。

然而電子油門也并不就是用來限制發動機功率輸出的，當汽車跑起來以后，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根據當前車況協助駕駛者快速提速/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。

有的車主自行加裝了電子油門加速器，能明顯改善加速不良

（三）、電子油門加速器原理
簡單說，電子油門加速器就是為了緩解油門遲滯而誕生的。根據電子油門的特性，電子油門加速器將具有如下優特點：

1、優點
（1）放大油門信號，提升靜態響應

電子油門加速器所謂的“加速”主要是通過提高油門響應靈敏度實現的，sprint booster公司的BDD602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%的油門信號已經沒用了，在駕駛者踩下踏板66%的時候加速器輸出已經是全油門了，這樣就使得油門響應的敏感度提高了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整的，只是由以前的1：1調整為1：1.X，X即為信號的放大系數。

（2）放大油門信號增速，提升動態響應

在油門踏板被踩下時，加速器會根據踩下幅度、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，最終實現的效果是提速動態相應更好。

（3）提供虛假駕駛風格供ECU調整發動機參數

現代發動機的ECU普遍具有駕駛風格自適應能力，如果駕駛者經常快速深踩油門（俗稱拉轉速），ECU會逐漸認為駕駛者的風格趨向“激烈”，這樣發動機會慢慢調整節氣門、噴油系統等以得到這種風格下發動機的最佳調整參數。使用電子油門加速器后，即使按照以前“溫和”的駕駛風格進行駕駛，發動機依然會得到“激烈”的駕駛體會，這相當于欺騙了ECU，久而久之，發動機會自動修改其各項參數以適應該風格。

2、缺點
（1）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。

（2）增加油耗

由于油門加速器提升了油門響應，相當于將駕駛風格更加趨于“激烈”的風格，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。

（3）過于“傻瓜化”

目前市面上賣的油門加速器一旦安裝，無論當前的路況、駕駛者意愿，都會忠實地執行“加速”的職責，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，頻繁的降檔會導致發動機轉速過高，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，比如晚間行車導致視線不良、雨雪天氣導致路面濕滑時，過猛的加速增加了行車的危險。然而現在的加速器是無法隨意關閉的（除非你將它拆下來），這就造成了使用者很大的不便。

五、汽車電子油門系統通信協議
此系統采用串口通信協議，波特率默認設置為9 600 b/s，此項可調節。設定字符格式為1個起始位，8個數據位和2個停止位，中間8位即為有效數據。

上位機發出指令格式：0xAA+指令+校驗碼(和為0校驗)。指令內容為單次測試指令：0x91;循環測試指令：0x92;測試結束：0x94。

每個單次測試下位機發出數據格式為：6個0xBB字節作為數據的開始標志，中間為采集的實時數據(數據分組發送，一個循環一組數據，每組數據以角度遞增 O.5度為一個值)，最后為6個0xCC字節作為數據的結束標志。數據內容為10位A/D采集的原始值，基準電壓5 V。中間具體采集的實時數據格式為數據類型(6個二進制位)+數據內容(10個二進制位)。系統軟件的實現 主要功能模塊的軟件實現電子油門檢測系統由上位機軟件和下位機軟硬件兩部分組成。

下位機軟件用C語言編寫，具體的硬件設計電路和軟件編程部分這里不再詳細說明。上位機軟件由三個主要功能模塊構成，它們是油門通信模塊、參數設置模塊、信息管理模塊，總體設計流程如圖5所示。首先進行系統初始化，包括串口通信初始化、產品參數設置初始化(讀取后臺數據庫中的第一條記錄作為默認設置數據)，等待上位機發送檢測命令，下位機依據協議驗證后傳送實時信號檢測數據，同時顯示實時信號曲線，然后依據設置條件判斷該產品合格否，并將結果進行存儲等后期處理。在通信模塊中，直接采用微軟通信控件MSComm。考慮到串口收發數據的速度，這里的程序在處理實時數據時采用先接收、后處理的方法，防止串口通信實時數據的丟失。

本檢測系統采用VC++作為上位機開發工具，采用圖形化界面來完成和直觀體現其檢測過程和檢測結果，同時，后臺使用ACCESS管理并存儲測試的大量數據，方便操作人員查看測試情況和演示在線測試過程，并且能隨時更新數據庫，從而可以測試多種類型的油門。

在菜單的命令選擇區域內，當點擊產品信息參數，則出現產品設置界面，對油門標準參數進行設置，配置后的當前信息會出現在顯示設置信息界面中;當點擊歷史紀錄，則出現以往設置并檢驗過的產品件號，任意點擊其中一個，則顯示設置信息界面會顯示出該產品的各項參數;當點擊打印保存，對當前產品的設置信息、檢驗結果及當前界面保存到Excel中。帶KD裝置的油門檢測主界面如圖7所示，中間顯示區左側為信號顯示區，右側為油門壓力和彈力顯示區;界面下面為檢測結果顯示區，點擊“顯示設置信息”按鈕可查看當前產品的設置信息，點擊“同步度曲線圖”可查看該款油門同步度曲線。

結束語
基于VC++環境下PC機與單片機實時通信及數據處理的方法，設計了一個電子油門檢測系統。充分利用VC++的強大數據分析能力，極大地提高了開發效率。按電子油門款式和類型的不同，主要采用5種檢測方案檢測油門電壓信號的同步度、線性度、遲滯度怠速時的空行程角度等，最后通過實時數據的獲取，得到了電子油門實時信號變化曲線圖，直觀反映了油門內部的電信號特征，保證了安全可靠的檢測目的，具有一定實用性。目前，該電子油門檢測系統已經投入使用。實踐表明，該測試系統設計可靠，測試效果良好。

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