汽車電子油門檢測系統的研究與實現

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。

1 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。

1.1 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。

1.2 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。圖2為帶KD裝置的油門信號的判定條件圖形。