針對教練車的防誤踩油門副剎裝置設計

劉港　黎仕增　韋錦　羅婷劼

摘 要：針對教練車學員易將油門當剎車緊踩不放的情況，設計了一款防誤踩油門副剎裝置，并進行了實車試驗。試驗結果表明，在分別以30km/h、45km/h、60km/h的3種時速行駛過程中，主駕位保持油門踩下動作，副駕位100%成功利用副剎切換油門信號至怠速時信號，并且在用副剎緊急制動過程中車輛平穩，制動距離與正常急剎車制動距離偏差不超過5%，滿足工作要求。

關鍵詞：誤踩油門;副剎裝置;緊急制動

1 引言

目前，國內教練車主要采用連桿式、拉線式、液壓式和電子式等4種副制動裝置[1]，這些裝置具備在副駕駛位置踩下副剎踏板實現制動的功能，但均未考慮到初學者時常在慌亂中會誤將油門當作剎車而緊踩不放的情形。在此情形下，發動機轉速較高，驅動力矩大，若教練員踩踏副剎踏板強行剎車，容易造成汽車傳動系統及制動系統損壞，并且也可能出現由于驅動扭矩太大汽車未能及時停下而造成事故發生的情況。

針對上述情況，本文設計了一種既能制動又能適時控制油門輸入信號的副剎裝置。通過該裝置，即使學員在主駕位上誤踩油門，副駕位上的教練員也能通過副制動裝置及時的將油門信號切換成怠速時信號，并實現良好制動，有效防止“一邊輸入大油門信號，一邊制動”的情況發生，增加了教練車的安全性。

2 系統工作原理

2.1 工作原理

目前主流電子油門技術使采用油門位置傳感器（電位計式）以電壓信號的方式將位置信號傳送至發動機ECU，作為控制節氣門等機構運行的參數[2]。

本設計通過在油門位置傳感器與發動機ECU之間加入信號切換電路，原理如圖1所示。當學員誤將油門當剎車而深踩油門踏板時，副駕駛位置上的教練員輕踩副制動踏板將油門信號切換成怠速油門信號發送至發動機ECU，汽車按照怠速油門信號響應，消除誤踩油門的不利后果，同時也確保汽車在油門信號切換時不因信號缺失而報故障碼或點亮故障燈。

2.2 防誤踩油門副剎裝置設計

本副剎裝置包括副剎踏板機構和油門信號切換電路兩部分，副剎踏板機構如圖2所示。

副剎踏板機構圖中，踏板觸點5與踏板觸點8分別固定在踏板1的兩個面上，觸點與踏板絕緣，踏板座觸點6與踏板座觸點7也分別固定在踏板座2的兩個面上，觸點與踏板座也絕緣。踏板1與踏板座2之間裝有彈簧4，彈簧座2與連桿3剛性連接，連桿3則與主駕位的原剎車踏板剛性連接。

油門信號切換電路如圖3所示。

油門信號切換電路圖中，繼電器A為常閉型繼電器，兩輸出端分別連接怠速信號電壓源和發動機ECU油門信號輸入針腳，當踏板座觸點7與踏板觸點8接通時，繼電器A斷開怠速信號電壓源和發動機ECU油門信號輸入針腳之間的電路，反之則繼電器A接通怠速信號電壓源和發動機ECU油門信號輸入針腳之間的電路。繼電器B也是常閉型繼電器，兩輸出端分別連接油門傳感器信號電壓和發動機ECU油門信號輸入針腳，當踏板觸點5與踏板座觸點6斷開時，繼電器B接通油門傳感器信號電壓和發動機ECU油門信號輸入針腳之間的電路，反之則繼電器B斷開油門傳感器信號電壓和發動機ECU油門信號輸入針腳之間的電路。

具體工作過程：（1）未踩副剎踏板時，踏板座觸點7與踏板觸點8在彈簧4作用下保持接觸，而踏板觸點5與踏板座觸點6斷開，此時繼電器A斷開了怠速信號電壓源和發動機ECU油門信號輸入針腳之間的電路，而繼電器B接通油門傳感器信號電壓和發動機ECU油門信號輸入針腳之間的電路，發動機油門信號正常的來自于油門位置傳感器，發動機正常工作。

（2）踩下副剎踏板過程初始，踏板座觸點7與踏板觸點8斷開，而踏板觸點5與踏板座觸點6還未接通時，繼電器A和繼電器B都接通，即油門傳感器信號電壓與怠速信號電壓源都接通發動機ECU油門信號輸入針腳，發動機油門控制信號取二者中電壓較高者，以此作為信號切換的過渡，避免了發動機ECU會因為油門信號瞬間缺失而報故障的情況出現。

（3）繼續踩下副剎踏板，踏板座觸點7與踏板觸點8斷開，而踏板觸點5與踏板座觸點6接通，繼電器A接通而繼電器B斷開，怠速信號電壓源與發動機ECU油門信號輸入針腳接通，油門傳感器信號電壓與發動機ECU油門信號輸入針腳斷開，此時發動機油門信號來自怠速電壓信號源，發動機及相關系統按油門未被踩踏時的輸入響應。

（4）進一步踩下副剎踏板，由于此時踏板觸點5與踏板座觸點6已經緊密接觸，所以踏板座2和踏板1保持同步運動，并通過連桿3傳導至主駕位的原剎車踏板，帶動原剎車踏板運動而實現制動，此時發動機及相關系統仍按油門未被踩踏輸入響應。

3 試驗驗證

選取2009款日產陽光轎車作為試驗用車，正確安裝本設計副剎裝置。

3.1 原地空檔試驗

原地駐車，啟動發動機，掛空檔。駕駛員將油門踏板踩至最底部并保持，坐在副駕駛的人員輕踩副剎踏板切換油門信號為怠速信號，觀看儀表發動機轉速，轉速迅速下降即為信號切換成功。重復操作100次，均切換成功。

3.2 車輛行駛中試驗

分別以時速為30、45、60km/h勻速行駛，正常踩踏油門（保持踩下），副駕位輕踩副剎踏板，切換油門信號為怠速信號，觀看儀表發動機轉速，轉速迅速下降即為信號切換成功。重復操作100次，均切換成功。

分別以時速為30、45、60km/h勻速行駛，正常踩踏油門（保持踩下），副駕位急踩副剎踏板到底，直到車停，測量剎車距離，每種速度下測量30次，取平均值，并與駕駛員正常急剎車（右腳離開油門踏板迅速踩下剎車踏板）的制動距離對比。試驗數據如表1所示。

由表1可見：不同車速下在主駕位踩下油門踏板行駛中，利用副剎緊急制動，制動過程中車輛平穩，且制動距離與正常急剎車制動距離偏差不超過5%，滿足工作要求。

4 結語

本教練車副剎裝置設計采用了油門信號切換電路和帶觸點的副剎踏板機構，教練員能夠通過副剎裝置有效控制油門和剎車，一定程度上減少了教練車傳動系統和制動系統的磨損和沖擊，提高了教練車安全性。

課題項目：廣西高校中青年教師科研基礎能力提升項目（2017KY1073）。

參考文獻：

[1]武妙琦，王吉，吉恒毅，王偉.教練車安全輔助制動裝置的發展現狀分析[J].產業與科技論壇， 2017，（8）：69-70.

[2]黎仕增，韋錦，劉港，蔣銀靜.防汽車油門誤踩制動控制系統設計[J].汽車技術，2018 （9）：37-39.