張 禹，楊智超

（1.遼寧石油化工大學(xué)機械工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001；2.遼寧石油化工大學(xué)工訓(xùn)中心，遼寧 撫順 113001）

汽車改裝車是在汽車底盤上進行改裝的專用車輛，改裝部分統(tǒng)稱為上裝，當上裝作業(yè)時，通常需要對底盤發(fā)動機油門的控制。例如，消防車、汽車起重機等，本文僅對改裝車在駐車情況下作業(yè)時對發(fā)動機油門的幾種控制方法進行介紹。

對油門的控制是由傳感器（如油門踏板或其它器件）發(fā)出電信號至ECU（Engine Controlling Unit ，即發(fā)動機控制單元），ECU輸出對應(yīng)的電信號控制發(fā)動機的供油量來完成的，這種油門控制通過對ECU的編程可獲得多種油門控制方式，在實際應(yīng)用中具有方便性和靈活性。消防車的油門控制根據(jù)不同的使用要求，從轉(zhuǎn)速的設(shè)置和操縱方式上各有不同，本文介紹幾種常用的上裝油門的控制方法。

1 旋鈕式

PTO（Power Take Off）即取力器，是汽車改裝車（例如消防車）上的一個專有名詞。這種油門控制方式在多種車型上均得到應(yīng)用，它由底盤自帶的PTO開關(guān)和PTO旋鈕組成。當PTO開關(guān)工作時，使發(fā)動機控制單元ECU得到PTO工作指令，并使駕駛室油門踏板無效，ECU輸出5 V油門信號電源給PTO油門旋鈕，見圖1。PTO旋鈕就是電位器，旋鈕內(nèi)部電路見虛線框內(nèi)，通常R1=R2=10%R，例如R1=R2=200 Ω，R=2 kΩ。當旋鈕回0位時，信號線上的開關(guān)斷開；當順時針旋轉(zhuǎn)時，信號線輸出電壓的范圍是0.4～4.6 V，對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速為怠速到額定轉(zhuǎn)速，由圖1可知：為獲得0.4～4.6 V的輸出電壓，在電位器兩端串聯(lián)了10%的固定電阻。當改裝車需要多處油門控制時，可在PTO插座上并聯(lián)多個PTO旋鈕，如圖1中畫了3個PTO旋鈕，這時應(yīng)注意：由于旋鈕的增多，使ECU輸出電流增加，不要超出ECU的帶載能力。在圖1中，各旋鈕輸出端串聯(lián)了二極管后再并聯(lián)是防止一個旋鈕轉(zhuǎn)到最大而另一個旋鈕在最小造成電源短路而設(shè)置的，當3個旋鈕均有輸出時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速取決于輸出電壓較大的旋鈕，二極管將產(chǎn)生約0.4 V的壓降，使最高轉(zhuǎn)速約低于額定轉(zhuǎn)速10%，但通常情況下不影響實際使用。在消防車上上裝部分可需要多處油門控制（如下車、水泵、上車等），但每處的油門控制不存在同時工作的情況，每處的油門控制結(jié)束后均需要回到最小。當工作結(jié)束后，必須斷開PTO開關(guān)。

圖1 PTO旋鈕式油門原理圖

2 三鍵式

顧名思義，這種方式需要3個開關(guān)來完成，3個開關(guān)分別接于ECU，其中PTO ON/OFF開關(guān)為自鎖式，閉合時使ECU得到24V油門調(diào)節(jié)信號，當按住PTO SET+開關(guān)時，油門開始加速，隨著開關(guān)接通時間的推移發(fā)動機轉(zhuǎn)速逐漸增高；按住PTO RESUME-開關(guān)時，油門開始下降。通過編程可分別設(shè)置發(fā)動機油門的上升、下降速率和轉(zhuǎn)速范圍，通常加、減速率在50～100（r/min）/s之間可選，轉(zhuǎn)速范圍可在怠速到額定轉(zhuǎn)速之間選擇。

當上裝需要多處油門控制時需要繼電器轉(zhuǎn)換，見圖2。當取力器工作的同時PTO ON/OFF給ECU供電，發(fā)動機油門由上裝控制。為了滿足上裝多處油門的要求，用2個繼電器實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，當某一開關(guān)（雙向自復(fù)位式）擲向上方端子時，繼電器K1得電，使PTO SET+得電，發(fā)動機獲得加速；擲向下方端子時繼電器K2得電，使PTO RESUME-得電，發(fā)動機獲得減速，K1、K2是互鎖的，以防止不同位置的加、減速開關(guān)同時操作，這樣的開關(guān)可設(shè)置多個。取力器工作時PTO轉(zhuǎn)換盒使駕駛室油門踏板無效，可提醒駕駛員上裝作業(yè)結(jié)束時斷開取力器。轉(zhuǎn)換盒原理可見下文。

圖2 三鍵式油門原理圖

3 雙路式

由于上裝的不同，油門的操作方式也將有所不同，如水罐消防車可采用手油門控制方式，即手動式，手油門控制器與汽車駕駛室的油門踏板的原理、參數(shù)是一樣的，只是操縱方式不同，電氣原理圖見圖3。系統(tǒng)由ECU、PTO油門轉(zhuǎn)換盒和油門踏板、手油門等器件組成，經(jīng)PTO油門轉(zhuǎn)換盒可分別使汽車駕駛室的油門踏板有效或上裝的手油門有效，當取力器接通時PTO轉(zhuǎn)換盒將接通上裝手油門，使汽車駕駛室的油門踏板無效。PTO油門轉(zhuǎn)換盒其實就是由3個繼電器組成的6路轉(zhuǎn)換接點，繼電器的線圈部分圖3中未畫出。汽車在行駛狀態(tài)（取力器斷開）時，上裝手油門無效，汽車駕駛室的油門踏板有效。

為了保證系統(tǒng)工作的可靠性，由ECU對油門踏板或手油門提供2路獨立的+5V電源，油門踏板、手油門由2路獨立的用霍爾元件制成的傳感器和位置檢測單元所組成。當踩下油門踏板時，一組傳感器輸出0.75～3.84V，另一組傳感器輸出0.375～1.92V，每組輸出信號與發(fā)動機的怠速、額定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)。為了提高可靠性，這里采用了冗余設(shè)計（Redundant Design）的方法，兩組傳感器互為備份并比較，兩組輸出的電壓信號是2倍的線性關(guān)系，其誤差為∣U1/2-U2∣≤0.07V，誤差超出這個范圍系統(tǒng)就會報錯，并進入減油模式，避免飛車危險，減油模式的發(fā)動機轉(zhuǎn)速可通過對ECU編程獲得。如前所述，PTO轉(zhuǎn)換盒可提醒駕駛員上裝作業(yè)完成后斷開取力器。

圖3 雙路式手油門原理圖

4 其他幾種油門方式

由于消防車上裝的不同可根據(jù)需要選擇不同的油門控制方式，除以上介紹的3種方式外還有以下幾種。

1）PTO巡航油門。由巡航加減、定速巡航和巡航恢復(fù)3個巡航按鈕組成，從操作方式上講與三鍵式油門是類似的。按巡航恢復(fù)按鈕，即開通巡航功能，隨即可由怠速開始；按巡航加減按鈕可使發(fā)動機轉(zhuǎn)速在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)平滑連續(xù)加速減速可調(diào)，轉(zhuǎn)速調(diào)整率可設(shè)50～100（r/min）/s之間，轉(zhuǎn)速范圍可設(shè)怠速到額定轉(zhuǎn)速；按定速巡航按鈕，即退出（關(guān)閉）巡航功能。

2）單路式手油門。如之前所述的旋鈕式油門，但從操作方式上講，有時要求手動式才符合使用習慣，就需要按照這種旋鈕式的電壓信號對油門的控制原理，把旋鈕改為單路的電壓輸出的手動式油門控制器，通常原理上也是霍爾式的。

3）伺服油門。有一些消防車的上裝油門需要與某些工況（動作）同時產(chǎn)生，即在做某一工況時要求發(fā)動機輸出所需要的轉(zhuǎn)速，如舉高消防車操作支腿或臂架時，發(fā)動機輸出高于怠速的轉(zhuǎn)速以增加機構(gòu)的運動速度等，也就是說機構(gòu)的動作開始時油門同時增加，動作結(jié)束時油門同時減小并回怠速，這就是伺服油門。伺服油門的實現(xiàn)是控制某一工況產(chǎn)生時同時給ECU油門信號，并通過編程確定油門大?。òl(fā)動機轉(zhuǎn)速），實現(xiàn)油門的伺服控制。

以上僅是幾種消防車上裝油門的控制方法，在不同的應(yīng)用場合中，還會有其他的方法，具體情況亦將有所不同。