针对教练车的防误踩油门副刹装置设计

刘港　黎仕增　韦锦　罗婷劼

摘 要：针对教练车学员易将油门当刹车紧踩不放的情况，设计了一款防误踩油门副刹装置，并进行了实车试验。试验结果表明，在分别以30km/h、45km/h、60km/h的3种时速行驶过程中，主驾位保持油门踩下动作，副驾位100%成功利用副刹切换油门信号至怠速时信号，并且在用副刹紧急制动过程中车辆平稳，制动距离与正常急刹车制动距离偏差不超过5%，满足工作要求。

关键词：误踩油门;副刹装置;紧急制动

1 引言

目前，国内教练车主要采用连杆式、拉线式、液压式和电子式等4种副制动装置[1]，这些装置具备在副驾驶位置踩下副刹踏板实现制动的功能，但均未考虑到初学者时常在慌乱中会误将油门当作刹车而紧踩不放的情形。在此情形下，发动机转速较高，驱动力矩大，若教练员踩踏副刹踏板强行刹车，容易造成汽车传动系统及制动系统损坏，并且也可能出现由于驱动扭矩太大汽车未能及时停下而造成事故发生的情况。

针对上述情况，本文设计了一种既能制动又能适时控制油门输入信号的副刹装置。通过该装置，即使学员在主驾位上误踩油门，副驾位上的教练员也能通过副制动装置及时的将油门信号切换成怠速时信号，并实现良好制动，有效防止“一边输入大油门信号，一边制动”的情况发生，增加了教练车的安全性。

2 系统工作原理

2.1 工作原理

目前主流电子油门技术使采用油门位置传感器（电位计式）以电压信号的方式将位置信号传送至发动机ECU，作为控制节气门等机构运行的参数[2]。

本设计通过在油门位置传感器与发动机ECU之间加入信号切换电路，原理如图1所示。当学员误将油门当刹车而深踩油门踏板时，副驾驶位置上的教练员轻踩副制动踏板将油门信号切换成怠速油门信号发送至发动机ECU，汽车按照怠速油门信号响应，消除误踩油门的不利后果，同时也确保汽车在油门信号切换时不因信号缺失而报故障码或点亮故障灯。

2.2 防误踩油门副刹装置设计

本副刹装置包括副刹踏板机构和油门信号切换电路两部分，副刹踏板机构如图2所示。

副刹踏板机构图中，踏板触点5与踏板触点8分别固定在踏板1的两个面上，触点与踏板绝缘，踏板座触点6与踏板座触点7也分别固定在踏板座2的两个面上，触点与踏板座也绝缘。踏板1与踏板座2之间装有弹簧4，弹簧座2与连杆3刚性连接，连杆3则与主驾位的原刹车踏板刚性连接。

油门信号切换电路如图3所示。

油门信号切换电路图中，继电器A为常闭型继电器，两输出端分别连接怠速信号电压源和发动机ECU油门信号输入针脚，当踏板座触点7与踏板触点8接通时，继电器A断开怠速信号电压源和发动机ECU油门信号输入针脚之间的电路，反之则继电器A接通怠速信号电压源和发动机ECU油门信号输入针脚之间的电路。继电器B也是常闭型继电器，两输出端分别连接油门传感器信号电压和发动机ECU油门信号输入针脚，当踏板触点5与踏板座触点6断开时，继电器B接通油门传感器信号电压和发动机ECU油门信号输入针脚之间的电路，反之则继电器B断开油门传感器信号电压和发动机ECU油门信号输入针脚之间的电路。

具体工作过程：（1）未踩副刹踏板时，踏板座触点7与踏板触点8在弹簧4作用下保持接触，而踏板触点5与踏板座触点6断开，此时继电器A断开了怠速信号电压源和发动机ECU油门信号输入针脚之间的电路，而继电器B接通油门传感器信号电压和发动机ECU油门信号输入针脚之间的电路，发动机油门信号正常的来自于油门位置传感器，发动机正常工作。

（2）踩下副刹踏板过程初始，踏板座触点7与踏板触点8断开，而踏板触点5与踏板座触点6还未接通时，继电器A和继电器B都接通，即油门传感器信号电压与怠速信号电压源都接通发动机ECU油门信号输入针脚，发动机油门控制信号取二者中电压较高者，以此作为信号切换的过渡，避免了发动机ECU会因为油门信号瞬间缺失而报故障的情况出现。

（3）继续踩下副刹踏板，踏板座触点7与踏板触点8断开，而踏板触点5与踏板座触点6接通，继电器A接通而继电器B断开，怠速信号电压源与发动机ECU油门信号输入针脚接通，油门传感器信号电压与发动机ECU油门信号输入针脚断开，此时发动机油门信号来自怠速电压信号源，发动机及相关系统按油门未被踩踏时的输入响应。

（4）进一步踩下副刹踏板，由于此时踏板触点5与踏板座触点6已经紧密接触，所以踏板座2和踏板1保持同步运动，并通过连杆3传导至主驾位的原刹车踏板，带动原刹车踏板运动而实现制动，此时发动机及相关系统仍按油门未被踩踏输入响应。

3 试验验证

选取2009款日产阳光轿车作为试验用车，正确安装本设计副刹装置。

3.1 原地空档试验

原地驻车，启动发动机，挂空档。驾驶员将油门踏板踩至最底部并保持，坐在副驾驶的人员轻踩副刹踏板切换油门信号为怠速信号，观看仪表发动机转速，转速迅速下降即为信号切换成功。重复操作100次，均切换成功。

3.2 车辆行驶中试验

分别以时速为30、45、60km/h匀速行驶，正常踩踏油门（保持踩下），副驾位轻踩副刹踏板，切换油门信号为怠速信号，观看仪表发动机转速，转速迅速下降即为信号切换成功。重复操作100次，均切换成功。

分别以时速为30、45、60km/h匀速行驶，正常踩踏油门（保持踩下），副駕位急踩副刹踏板到底，直到车停，测量刹车距离，每种速度下测量30次，取平均值，并与驾驶员正常急刹车（右脚离开油门踏板迅速踩下刹车踏板）的制动距离对比。试验数据如表1所示。

由表1可见：不同车速下在主驾位踩下油门踏板行驶中，利用副刹紧急制动，制动过程中车辆平稳，且制动距离与正常急刹车制动距离偏差不超过5%，满足工作要求。

4 结语

本教练车副刹装置设计采用了油门信号切换电路和带触点的副刹踏板机构，教练员能够通过副刹装置有效控制油门和刹车，一定程度上减少了教练车传动系统和制动系统的磨损和冲击，提高了教练车安全性。

课题项目：广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2017KY1073）。

参考文献：

[1]武妙琦，王吉，吉恒毅，王伟.教练车安全辅助制动装置的发展现状分析[J].产业与科技论坛， 2017，（8）：69-70.

[2]黎仕增，韦锦，刘港，蒋银静.防汽车油门误踩制动控制系统设计[J].汽车技术，2018 （9）：37-39.