汽車加速踏板與離合器踏板協調工作電控技術

摘要：手動擋汽車在原地起步，行駛中換擋和掛倒擋時，駕駛員只需控制離合器踏板，由ECU通過傳感器采集離合器踏板位置、變速器擋位、車速、發動機轉速、路面坡度、加速踏板位置等信息，經處理后自動控制加速踏板的協調工作（汽油車控制進氣量，共軌柴油車控制噴油量）。

關鍵詞：加速踏板；離合器踏板；協調工作；電控技術

1 前言

手動擋汽車在原地起步、行駛中換擋和掛倒擋時，為了防止由于動力不足而造成發動機熄火和保持車速平穩，在松下離合器踏板的同時需酌情踩下加速踏板。這項駕駛技術對開車新手來說較難掌握，即使有經驗的駕駛員，想達到最佳配合也非易事。因此，這不僅使駕駛操作復雜，也會增加燃油消耗。針對采用電控發動機的汽車，能否利用現代的汽車電控技術簡化這一操作過程呢？下面就此問題做一研究。

2 傳統操作過程分析

2.1一般操作動作

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

2.2 加速踏板動作及其影響因素分析

動作中，加速踏板的控制至關重要，對其操作的前提是在離合器踏板松下的同時，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，還應考慮到車速及發動機轉速對加速踏板操作的影響。對于如坡道起步和坡道換擋時的加速踏板操作，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）。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→松離合器踏板→踩下離合器踏板→掛低擋→松離合器踏板，同時酌情踩下加速踏板再松開。車速快“空油”大，車速慢“空油”小；低速檔“空油”大，高速檔“空油”小；平路“空油”大，上坡“空油”小。其實是否需要此動作，還要根據汽車本身的性能來定。

3電控技術解決思路及方法

電控技術解決問題的總體思路就是將必要的控制信息輸送給ECU， ECU根據程序處理后將執行命令傳給相關執行器，產生相應的動作以達到所需控制量的改變，其關鍵在于能有效的控制目標。據此并根據以上對傳統操作過程的分析，按以下步驟進行闡釋。

3.1確定控制目標

直觀上控制目標是加速踏板踩下的位置和速度，但實質上，對于汽油車，加速踏板通過控制節氣門的開度來控制進氣量；而對于柴油車，加速踏板控制的是噴油量。因此，電控系統的控制目標就應確定為進氣量控制（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節氣門或進氣旁通閥，并增加一套控制程序；共軌柴油車也只需增加一套對噴油器和燃油壓力調節器進行噴油量控制的程序。

3.2確定主控制信號

離合器踏板位置傳感器-感知離合器踏板松下時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

車速傳感器和發動機轉速傳感器。

3.4特殊情況分析及解決方法

減擋加“空油”。減擋加“空油”的傳統操作前提是汽車行進中離合器踏板完全踩下和變速器處在空擋位置，而升擋時也有此過程。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，同時酌情踩下加速踏板再松開，這樣就可以區別于升擋的在擋位松離合器踏板條件。接下來的問題是更改后的加“空油”條件操作與空擋滑行相同，較簡易的解決方法是：在控制程序上設置一個“空油停留時間”（離合器踏板在完全踩下位置上的停留時間）標準值，空擋滑行時應大于此值，而減擋空油時應小于此值，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，可設置“路面坡度傳感器”。當然在滿足使用要求的條件下，為了簡化控制程序和成本，也可以不要此信息。

3.5人性化輔助設計

為了適應已習慣于和喜歡“人工操作”的駕駛人群，電控系統設有“自動－人工”操作模式選擇開關。為了防止在“自動模式”下誤踩加速踏板，還設有“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，將自動關閉“自動”操作模式，轉為“人工操作”，以防止加速過頭，直至此次操作完成再自動轉換到“自動”模式。若電控系統中不設置“路面坡度傳感器”，此技術也可用來輔助解決坡道起步和坡道換擋難題：若此時自動操作有效性差，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調工作的有效性。

3.6電控基本原理

電控汽油車：ECU根據離合器踏板位置傳感器信號和變速器擋位傳感器信號確定協調工作基本進氣量（包含進氣速度），再根據車速傳感器、發動機轉速傳感器、路面坡度傳感器的信息對協調工作進氣量進行修正，并按最后確定的總協調工作進氣量向電動節氣門或進氣旁通閥發出指令，使其進行協調供氣。

共軌柴油車：ECU根據離合器踏板位置傳感器信號和變速器擋位傳感器信號確定協調工作基本噴油量，再根據車速傳感器、發動機轉速傳感器、路面坡度傳感器的信息對協調工作噴油量進行修正，并按最后確定的總協調工作噴油量向噴油器和燃油壓力調節器發出指令，使其進行協調噴油。

電控原理框圖見圖1。

3.7技術補充說明

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

4控制過程

4.1各工況協調控制條件

為方便控制，加速踏板在與離合器踏板協調工作時，可根據傳統駕駛操作過程和主控制信號分為幾種典型工況，其具體的協調控制條件詳見表1。

4.2控制過程

根據各工況協調控制條件和電控原理，加速踏板與離合器踏板協調工作的基本控制過程見圖2。

5結論

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

由于實現了加速踏板與離合器踏板的自動協調控制，所以可以減輕駕駛員的操縱強度。同時，基本消除了駕駛者個人因素對加速踏板與離合器踏板工作協調性的影響，從理論上接近于最佳工作狀態，使汽車行駛更加平穩并可達到降低燃油消耗的目的。

參考文獻

[1] 孟昭寧.離合器踏板與加速踏板的正確操縱[J].湖南農機， 2005(03)：31

[2] 張西振.汽車發動機電控技術[M].機械工業出版社，2005