汽車加速踏板與離合器踏板協(xié)調(diào)工作電控技術(shù)

摘要：手動(dòng)擋汽車在原地起步，行駛中換擋和掛倒擋時(shí)，駕駛員只需控制離合器踏板，由ECU通過(guò)傳感器采集離合器踏板位置、變速器擋位、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、路面坡度、加速踏板位置等信息，經(jīng)處理后自動(dòng)控制加速踏板的協(xié)調(diào)工作（汽油車控制進(jìn)氣量，共軌柴油車控制噴油量）。

關(guān)鍵詞：加速踏板；離合器踏板；協(xié)調(diào)工作；電控技術(shù)

1 前言

手動(dòng)擋汽車在原地起步、行駛中換擋和掛倒擋時(shí)，為了防止由于動(dòng)力不足而造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火和保持車速平穩(wěn)，在松下離合器踏板的同時(shí)需酌情踩下加速踏板。這項(xiàng)駕駛技術(shù)對(duì)開(kāi)車新手來(lái)說(shuō)較難掌握，即使有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員，想達(dá)到最佳配合也非易事。因此，這不僅使駕駛操作復(fù)雜，也會(huì)增加燃油消耗。針對(duì)采用電控發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車，能否利用現(xiàn)代的汽車電控技術(shù)簡(jiǎn)化這一操作過(guò)程呢？下面就此問(wèn)題做一研究。

2 傳統(tǒng)操作過(guò)程分析

2.1一般操作動(dòng)作

踩下離合器踏板→掛擋（或換擋）→松離合器踏板，同時(shí)酌情踩下加速踏板（需控制位置和速度）再松開(kāi)

2.2 加速踏板動(dòng)作及其影響因素分析

動(dòng)作中，加速踏板的控制至關(guān)重要，對(duì)其操作的前提是在離合器踏板松下的同時(shí)，變速器在擋位上。自然的，加速踏板踩下的位置和速度不僅要受到離合器踏板松下的位置和速度的影響，也要受到變速器所在具體擋位的影響。此外，為了換擋順利，車速平穩(wěn)，還應(yīng)考慮到車速及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)加速踏板操作的影響。對(duì)于如坡道起步和坡道換擋時(shí)的加速踏板操作，更不同于一般路況。

2.3 減擋加“空油”的影響

雖然現(xiàn)代汽車的變速器都有同步器裝置，但是為了換擋平順，提高變速器的壽命，可以在減擋時(shí)加“空油”（離合器完全踩下并掛入空擋后，酌情踩下加速踏板再松開(kāi)）。具體操作包含于俗稱“二腳離合器”的減擋操作：踩下離合器踏板→掛空擋→酌情踩下加速踏板再松開(kāi)→松離合器踏板→踩下離合器踏板→掛低擋→松離合器踏板，同時(shí)酌情踩下加速踏板再松開(kāi)。車速快“空油”大，車速慢“空油”??；低速檔“空油”大，高速檔“空油”??；平路“空油”大，上坡“空油”小。其實(shí)是否需要此動(dòng)作，還要根據(jù)汽車本身的性能來(lái)定。

3電控技術(shù)解決思路及方法

電控技術(shù)解決問(wèn)題的總體思路就是將必要的控制信息輸送給ECU， ECU根據(jù)程序處理后將執(zhí)行命令傳給相關(guān)執(zhí)行器，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作以達(dá)到所需控制量的改變，其關(guān)鍵在于能有效的控制目標(biāo)。據(jù)此并根據(jù)以上對(duì)傳統(tǒng)操作過(guò)程的分析，按以下步驟進(jìn)行闡釋。

3.1確定控制目標(biāo)

直觀上控制目標(biāo)是加速踏板踩下的位置和速度，但實(shí)質(zhì)上，對(duì)于汽油車，加速踏板通過(guò)控制節(jié)氣門的開(kāi)度來(lái)控制進(jìn)氣量；而對(duì)于柴油車，加速踏板控制的是噴油量。因此，電控系統(tǒng)的控制目標(biāo)就應(yīng)確定為進(jìn)氣量控制（汽油車）或噴油量控制（共軌柴油車），具體解決方法：汽油車只需利用原有的電動(dòng)節(jié)氣門或進(jìn)氣旁通閥，并增加一套控制程序；共軌柴油車也只需增加一套對(duì)噴油器和燃油壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)行噴油量控制的程序。

3.2確定主控制信號(hào)

離合器踏板位置傳感器-感知離合器踏板松下時(shí)的位置及速度變化變速器擋位傳感器-感知變速器所處的擋位

3.3確定精確控制輔助信號(hào)

車速傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器。

3.4特殊情況分析及解決方法

減擋加“空油”。減擋加“空油”的傳統(tǒng)操作前提是汽車行進(jìn)中離合器踏板完全踩下和變速器處在空擋位置，而升擋時(shí)也有此過(guò)程。為了控制條件的唯一性，將加“空油”操作改為：踩下離合器踏板→掛空擋→松離合器踏板，同時(shí)酌情踩下加速踏板再松開(kāi)，這樣就可以區(qū)別于升擋的在擋位松離合器踏板條件。接下來(lái)的問(wèn)題是更改后的加“空油”條件操作與空擋滑行相同，較簡(jiǎn)易的解決方法是：在控制程序上設(shè)置一個(gè)“空油停留時(shí)間”（離合器踏板在完全踩下位置上的停留時(shí)間）標(biāo)準(zhǔn)值，空擋滑行時(shí)應(yīng)大于此值，而減擋空油時(shí)應(yīng)小于此值，從而方便于ECU的判斷。這就需要駕駛員的正確操作。

坡道起步和坡道換擋。為了能感知路面坡度大小及其上下，做到精確控制，可設(shè)置“路面坡度傳感器”。當(dāng)然在滿足使用要求的條件下，為了簡(jiǎn)化控制程序和成本，也可以不要此信息。

3.5人性化輔助設(shè)計(jì)

為了適應(yīng)已習(xí)慣于和喜歡“人工操作”的駕駛?cè)巳?，電控系統(tǒng)設(shè)有“自動(dòng)－人工”操作模式選擇開(kāi)關(guān)。為了防止在“自動(dòng)模式”下誤踩加速踏板，還設(shè)有“加速踏板位置傳感器”，用于將加速踏板的位置信息變化傳遞給ECU。若ECU接收到誤踩信息，將自動(dòng)關(guān)閉“自動(dòng)”操作模式，轉(zhuǎn)為“人工操作”，以防止加速過(guò)頭，直至此次操作完成再自動(dòng)轉(zhuǎn)換到“自動(dòng)”模式。若電控系統(tǒng)中不設(shè)置“路面坡度傳感器”，此技術(shù)也可用來(lái)輔助解決坡道起步和坡道換擋難題：若此時(shí)自動(dòng)操作有效性差，駕駛員可人工操作加速踏板以控制加速踏板與離合器踏板協(xié)調(diào)工作的有效性。

3.6電控基本原理

電控汽油車：ECU根據(jù)離合器踏板位置傳感器信號(hào)和變速器擋位傳感器信號(hào)確定協(xié)調(diào)工作基本進(jìn)氣量（包含進(jìn)氣速度），再根據(jù)車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、路面坡度傳感器的信息對(duì)協(xié)調(diào)工作進(jìn)氣量進(jìn)行修正，并按最后確定的總協(xié)調(diào)工作進(jìn)氣量向電動(dòng)節(jié)氣門或進(jìn)氣旁通閥發(fā)出指令，使其進(jìn)行協(xié)調(diào)供氣。

共軌柴油車：ECU根據(jù)離合器踏板位置傳感器信號(hào)和變速器擋位傳感器信號(hào)確定協(xié)調(diào)工作基本噴油量，再根據(jù)車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、路面坡度傳感器的信息對(duì)協(xié)調(diào)工作噴油量進(jìn)行修正，并按最后確定的總協(xié)調(diào)工作噴油量向噴油器和燃油壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出指令，使其進(jìn)行協(xié)調(diào)噴油。

電控原理框圖見(jiàn)圖1。

3.7技術(shù)補(bǔ)充說(shuō)明

此電控技術(shù)及其工作程序只在汽車原地起步、行駛中換擋和掛倒擋時(shí)，加速踏板與離合器踏板需協(xié)調(diào)工作時(shí)起作用，并不影響駕駛中正常踩下加速踏板進(jìn)行加速的操作。

4控制過(guò)程

4.1各工況協(xié)調(diào)控制條件

為方便控制，加速踏板在與離合器踏板協(xié)調(diào)工作時(shí)，可根據(jù)傳統(tǒng)駕駛操作過(guò)程和主控制信號(hào)分為幾種典型工況，其具體的協(xié)調(diào)控制條件詳見(jiàn)表1。

4.2控制過(guò)程

根據(jù)各工況協(xié)調(diào)控制條件和電控原理，加速踏板與離合器踏板協(xié)調(diào)工作的基本控制過(guò)程見(jiàn)圖2。

5結(jié)論

該項(xiàng)電控技術(shù)的大部分關(guān)鍵元器件現(xiàn)代電控汽車都已具有，只是增加了離合器踏板位置傳感器（有些車子已經(jīng)配有）、加速踏板位置傳感器（有些車子已經(jīng)配有）、“自動(dòng)-手動(dòng)”模式選擇開(kāi)關(guān)、變速器擋位傳感器、路面坡度傳感器，因此成本不大，關(guān)鍵是通過(guò)試驗(yàn)確定好控制程序的參數(shù)。

由于實(shí)現(xiàn)了加速踏板與離合器踏板的自動(dòng)協(xié)調(diào)控制，所以可以減輕駕駛員的操縱強(qiáng)度。同時(shí)，基本消除了駕駛者個(gè)人因素對(duì)加速踏板與離合器踏板工作協(xié)調(diào)性的影響，從理論上接近于最佳工作狀態(tài)，使汽車行駛更加平穩(wěn)并可達(dá)到降低燃油消耗的目的。

參考文獻(xiàn)

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