发动机加速操纵系统调试工艺方法研究

卢雪

摘 要：汽车加速操纵系统包括机械式和电子式两种。本文研究了重型汽车机械式加速操纵系统的结构与功能，由于该加速操纵系统结构较复杂，导致发动机油门操纵调整具有一定难度。本文根据发动机油门操纵的结构原理，提出了机械式加速操纵系统的调试方法及要求，给出了具体的调试工艺，为汽车加速操纵系统发动机怠速调整、发动机最高转速调整、变矩器开锁转速调整提供了方法支持。本文针对使用过程中出现的故障现象，进行了加速操纵机构常见故障的原因分析，并总结了安装及使用过程中的注意事项。

关键词：发动机 加速操纵系统 调试工艺

Research on Debugging Process Method of Engine Acceleration Control System

Lu Xue

Abstract：Automotive acceleration control systems include mechanical and electronic. In this paper， the structure and function of the mechanical acceleration control system of heavy vehicles are studied， and the engine throttle control adjustment is difficult due to the complex structure of the acceleration control system. According to the structural principle of engine throttle operation， this paper puts forward the debugging methods and requirements of the mechanical acceleration control system， and gives the specific debugging process， which provides method support for the engine idle adjustment， engine maximum speed adjustment， and torque converter unlocking speed adjustment of the automobile acceleration control system. In view of the fault phenomena that occur during use， this paper analyzes the causes of common faults of accelerated control mechanisms， and summarizes the precautions during installation and use.

Key words：engine， acceleration control system， commissioning process

1 概述

汽車加速操纵系统是指驾驶员为操纵汽车运行，调整发动机混合气（或燃油）供给量，以改变发动机输出功率的一套机构[1]。加速操纵系统根据控制方式的不同分为机械式和电子式两种，电子式加速操纵系统无需拉线总成，机械式加速操纵系统需设置加速拉线。电子式加速操纵系统的加速踏板上安装有位移传感器，当驾驶员踩踏加速踏板时，ECU会采集踏板上位移传感器的开度变化以及加速度，根据内置的算法来判断驾驶员的驾驶意图，然后向发动机节气门的控制电机发送相应的控制信号，从而控制发动机的动力输出。机械式加速操纵系统在汽车加速时，驾驶员踩下加速踏板，带动油门轴总成转动，牵引油门拉索，油门拉索与发动机油门摇臂相连，油门拉锁牵引发动机油门摇臂，发动机油门摇臂被油门拉锁牵引后，产生转动，调整供油量，使车辆加速。车辆加速后，驾驶员松开加速踏板总成，在弹簧的拉力作用下，油门轴总成、油门拉索、油门摇臂返回到初始位置。本文主要研究机械式加速操纵结构。

机械式加速操纵系统需要实现以下两个功能，一是满足发动机的怠速和最高转速的要求，二是满足变扭器开锁转速要求。怠速一般是指发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，此时气缸内燃烧气体所做的功，只是用以克服发动机内部的阻力，使发动机保持最低转速稳定运转。发动机怠速的实现，需要通过加速操纵系统来进行控制。怠速运转是发动机的一种比较特殊的工作状况。从某种意义上说，怠速运转是一把“双刃剑”，一方面它既是必不可少的一种工况，能够节省燃油消耗。另一方面，如果运用不好，发动机会出现诸如冒烟、敲缸和游车等现象[2]。重型汽车上多采用WSK系统与全同步多挡变速器组成的液力机械变速器。WSK系统由锁止离合器、变矩器、滑行单向离合器和换挡离合器组成。变矩器开锁转速的控制，需要通过加速操纵系统来实现。汽车起步或在坏路面条件下行驶时，锁止离合器分离，变矩器起作用，以发挥液力传动自动适应阻力变化的优点。锁止离合器为多片式液压离合器，通过压力油操作，功用是闭锁变矩器[3]。当汽车在良好路面上行驶时，泵轮与涡轮之间的转速差减小。此时锁止离合器接合，变矩器不起作用而转为机械传动，这样可以充分发挥机械传动效率高的优点。

发动机怠速的实现，发动机最高转速的实现以及变扭器开锁转速的实现均离不开加速操纵系统的正确调试。本文说明了机械式加速操纵系统的结构与功能，对于机械式加速操纵系统的调试，给出了具体的调试工艺方法。

2 机械式加速操纵系统的结构与功能

机械式加速操纵系统通过油门拉线拉动发动机的油门操纵机构（汽油机的节气门，柴油机的调速器摇臂）来控制发动机的转速，进一步控制油泵的供油量，从而适应汽车各种工况。机械式加速操纵系统包括两种操纵机构，一种是由脚来操纵的机构，称为脚油门，另一种是由手来操纵的机构，称为手油门。在实际车辆运行时，驾驶员对脚油门的操纵频率高于对手油门的操纵频率。机械式加速操纵机构示意图如图1所示。

某重型汽车加速操纵系统的脚油门机构主要由踏板、油门轴、油门限位装置、跳合开关、油门锁止缸、油门拉线等组成。加速踏板安装在驾驶室前围上，和油门轴连接在一起。油门轴焊合由油门轴和油门轴摇臂两部分组成，油门轴穿过发动机罩，一端在驾驶室内和加速踏板连接，另一端安装有油门拉线。油门拉线一端连接油门轴另一端连接发动机油门摇臂。油门摇臂穿过发动机油门轴，和发动机油门轴螺接连接。怠速支架固定在发动机排气管处。怠速支架和油门摇臂之间安装有长螺栓及锁紧螺母，调试过程中调整长螺栓长度使其顶住油门摇臂，以实现发动机怠速要求。当踩下油门踏板时，油门轴焊合转动，油门轴上的摇臂拉动油门拉线，带动发动机上的油门摇臂运动，调速器可以根据发动机的负荷变化而自动调整供油量，可以保证发动机的转速稳定在很小的一个范围内变化，这样便实现了控制发动机供油量的目的。当汽车加速时，加速踏板被踩下，油门拉线受拉，油门摇臂向供油量增加方向移动；在车辆加速后，放松加速踏板，在回位弹簧的拉力作用之下，发生移动的部件都将回到原处，油门拉线还原，油门摇臂向供油量减小方向移动。

油门拉线的常见结构如图2所示。拉线总成一般由连接件、芯线接头、芯线、防尘套、护管接头、护管、调整螺母等组成。护管对芯线起保护作用，防尘套起密封作用，防止粉尘、雨水等进入护管内部。钢索上凃有润滑脂，保证钢索在拉动过程中能操纵自如。

拉线只能受到拉力，不能承受推力，是拉线结构的重要特征。因此，须保持拉线始终处于伸张状态，并有灵活的拉动和回位能力，这样不仅可使油门踏板的空行程减小，而且改善油门拉线的使用状态，降低油门拉线故障率。由于驾驶室与发动机之间距离较大，故油门拉线行程较长，在驾驶室与发动机之间设置有拉线支架，起到油门拉线支承作用。在油门轴和油门支架之间安装有回位弹簧，松开油门踏板时，实现加速操纵系统的复位。在汽车行驶过程中，改变柴油发动机功率是通过改变供油量来实现的，这样驾驶员便可以通过脚油门操纵系统来实现发动机的各种转速，从而顺利的驾驶汽车，适应各种路况[4]。

当加速踏板踩到底时，油门轴的摇臂触发跳合开关，变矩器的锁止离合器打开，变矩器开始工作。当发动机与变速器直接作机械连接，而路面条件又要求换入低速挡时，驾驶员可将加速踏板踩到底，接通跳合开关。此开关立即切断对锁止离合器的供油，WSK系统即处于变矩器工作状态，使变速器的输入转矩增加而无需换挡，从而减少换挡次数[5]。

油门锁止缸是变速箱换挡离合器的保护装置，当踩下离合踏板后，油门锁止缸将顶起油门轴摇臂，将发动机转速限制在怠速，防止离合器超载。

某重型汽车加速操纵系统的手油门操纵机构主要由油门手柄，棘轮，油门拉线等组成。油门手柄和棘轮安装在驾驶室内，油门拉线连接油门手柄和油门轴。手油门操纵系统主要在汽车长时间保持一个速度行驶的情况下使用，或在需要用发动机取力时使用。车辆启动后，在行驶过程中，把油门保持在一个位置，使车辆平稳行驶。驾驶员转动油门手柄，手柄带动油门拉线，油门拉线来控制发动机油门摇臂，棘轮则用来实现油门手柄在各个位置的锁止，以实现油门能长时间的保持在一个状态，驾驶员不用一直踩着油门踏板，避免驾驶员疲劳。

3 机械式加速操纵系统调试工艺方法

3.1 怠速调整

首先调整手油门，将发动机转速控制在怠速要求范围内，调整怠速支架的长螺栓使其顶住油门摇臂，并锁紧固定螺母。若将长螺栓调至最低，发动机转速仍超过规定范围，则需要将发动机油门轴夹住，松开油门摇臂上的紧固螺母，将油门摇臂向前旋转适当角度后，把油门摇臂上的螺母重新拧紧。然后调整手油门，将发动机转速控制在怠速要求范围内，调整怠速支架上的长螺栓至其顶住油门摇臂，并锁紧固定螺母。

然后将手油门复位，调整手油门拉线和油门拉线，使两根拉线处于拉直状态，且油门轴焊合最下端顶至限位座，并将拉线螺母锁紧。其中油门拉线合理的走向布置，应该是油门拉线处于拉直状态，无折弯、扭曲现象，保证拉线在拉动过程中平稳流畅，轻松自如，降低拉线失效率。

3.2 发动机最高转速和变矩器开锁转速调整

调整手油门，将发动机转速调整至变矩器开锁转速，跳合开关接通。当跳合开关行程压缩至最低时，发动机达到最高转速，同时调整加速锁止缸调节块，使其在最高转速时距离油门轴焊合的距离在1mm左右。如此可以实现当需要换挡时，踩下离合踏板后，油門锁止缸顶起油门轴摇臂，从而将发动机转速限制在怠速，对变速箱换挡离合器起到保护作用。调试完成后锁紧跳合开关螺母，并锁紧调节块螺母。

调试完成后，发动机怠速运行约3分钟，观察怠速是否在技术要求的范围内，若不在，则重复上述调试步骤。怠速正常后，将发动机熄火，油门调试过程结束。

4 加速操纵机构的安装及使用过程中注意事项

机械式加速操纵机构通过驾驶员控制油门踏板的踩踏量，经过油门拉线带动油门轴转动，来调节喷油量的多少。这种结构形式在重型汽车上应用广泛，但普遍存在以下不足：

（1）踏板作用力相对较大，操作时费力，加重了操作人员的劳动强度，驾驶员易疲劳，对驾驶舒适性造成影响。

（2）油门拉线是油门踏板和发动机油门摇臂之间的连接纽带，使用频率非常高，如果拉线的结构和布置设计不当，容易产生故障。另外，油门拉线暴露在驾驶室外，严重受到外界气候和作业环境影响，容易出现氧化生锈、润滑脂干涸等不良情况，进一步引发各种故障，油门拉线的常见故障主要有发卡、断裂、磨损及破损等。其中发卡和断裂在油门拉线的失效率中所占比例较大。

（3）由于油门拉线布置在驾驶室下方、车架上方，两者之间空间有限，维修作业空间受到限制，维修不方便。

为减少上述不足对加速操纵系统使用的影响，在机械式加速操纵机构的安装及使用过程中应该注意以下事项：

（1）手油门在起始位置时，油门拉线应处于自由的状态。手油门手柄在驾驶室内固定牢固、无松动现象。在使用过程中，手柄应调整顺畅，不卡滞、不沉重。

（2）油门拉线走向应布置合理，拉线理顺且处于拉直状态，无折弯、扭曲现象，保证拉线在拉动过程中轻松流畅，操纵自如。

（3）油门拉线钢索护套内涂润滑脂。油门拉线卡滞，回位不畅、回位缓慢的现象时有发生，油门拉线涂抹润滑脂是重要的影响因素。在安装过程中，应检查油门拉线润滑脂是否充足，若缺少应及时补充润滑脂，避免缺少润滑形成干摩擦。在安装过程中，检查油门拉线两端防尘套密封性，若油门拉线防尘套密封不良，应及时更换。若油门拉线防尘套密封性差，有灰尘、泥沙等进入护管内，增加摩擦阻力，阻碍钢索的正常拉动。油门拉线润滑脂的选用应满足以下性能要求：摩擦系数小，润滑力强；抗磨性能好；工作温度范围广，拉锁总成应能在-40℃～75℃环境温度下正常工作；良好的高、低温稳定性能和抗氧化性能；良好的抗水和抗腐蚀性能。

（4）安装过程中注意油门拉线两端固定螺母的拧紧力矩要求，以及拉线在支架上固定点的拧紧力矩要求，避免拉线端部和拉线固定点脱落，油门拉线与其他零部件发生摩擦，导致油门拉线磨损失效。

（5）当用手油门控制发动机转速时，须踩油门踏板使发动机保持一定的转速，再将油门手柄调整到合适的位置。禁止在不踩脚油门踏板的情况下使用手油门。

（6）发动机油门在使用过程中，正确的运用油门大小对延长发动机使用寿命、降低油耗等有很多好处，油门使用过程中要注意以下几点：

①柴油机启动后，应怠速运转几分钟，待机温升高后再加油运转，如果一启动就以大油门运转，不但费油而且易导致发动机冒黑烟。

②发动机运转过程中油门不宜忽大忽小，如果突变油门，会加速活塞连杆组的磨损。行驶过程中突然加大油门，不但易引起离合器打滑，发动机抖动，导致传动系统零件损坏，如齿轮打齿、轴类零件断裂等故障，还会因燃油与空气混合不均匀，燃烧不完全，引起作功不稳定，功率下降，油耗增加，润滑油质量变差等不良情况的发生。

③忌换挡时不减油门。换挡时不减油门会导致变速箱内齿轮打齿、换挡困难。因而在换挡时应适当减小油门。

5 结束语

本文研究了机械式加速操纵系统的结构与功能，指出了重型汽车加速操纵系统中需要调试的三个方面，包括发动机怠速调整、发动机最高转速调整和变矩器开锁转速调整，并提出了具体的调试工艺，为汽车加速操纵系统的调试指明方向并提供了方法支持。针对使用過程中的故障现象，本文进行了加速操纵机构常见故障的原因分析，并总结了安装及使用过程中的注意事项。

参考文献：

[1]沈泽智.重型卡车机械油门操纵系统优化设计[J].工程技术，2018，7：287.

[2]何甘林.关于重型卡车机械油门操纵系统的优化设计分析[J].大科技，2018，15：340.

[3]陈家瑞.汽车构造[M].北京：机械工业出版社，2016.

[4]张锦.车用油门拉线故障分析及解决方案探讨[J]科技与企业，2014，9：175.

[5]叶绍松.重型卡车机械油门操纵系统优化设计[J]重型汽车，2013，1：22.

[6]丁忠伟.某型直升机发动机油门操纵调整和故障排除[J] 航空维修与工程，2019，10：100-102.