電子油門介紹-Drive By Wire (DBW)

新一代的車款改用電子油門及電子踏板,電子踏板將訊號經訊號線 送至ECU,ECU 依加油踏板訊號再透過訊號線送至電子閥門以控制 電子閥門開啟角度,故稱其為 Drive-By-Wire (DBW)。

一般汽車的油門控制,乃是在踏下油門踏板之後,經由連桿拉動鋼 纜而控制汽門的節流閥,腳踩得愈深,鋼纜拉動的幅度愈大,節流 閥控制機構上的蝴蝶閥開啟的角度也就愈大,進氣愈多、噴油量也 就跟著增多,加速就會增快,這種機制是從化油器(Carburator)時 代就一直沿用至今。從工作原理上來看,這種機制也沒什麼大缺點 ,只是呢,隨著時代的進步,電子技術快速進步,一些傳統的機械 控制、液壓控制技術相對來說,都比不上電子控制的快速與精準,因此在配合上就會有些落差,造成反應不夠迅速與直接;除此 之外,鋼纜式的控制機構還會有機械磨耗的問題,使用時間愈久,控制就會愈不精準、反應也就愈慢,因此和很多其他的控制系 統一樣,汽車的油門控制也不得不走上電子化的路線。

所謂的Drive-by-Wire簡單點說,就是將已往的機械式油門操控,改為電子控制。
就是把鋼纜的機械動作改為電子訊號,這裡的Wire指的是傳輸電子訊號的電線Electrical Wire,而不是鋼纜的Cable Wire。
Drive-by-Wire的基礎精神,正是要擺脫傳統油門控制靠鋼纜這種機械結構的錮制!是一種先進的傳輸系統,在反應上較傳統油門 結構要來得精準

油門控制改成Drive-by-Wire之後,當駕駛人右腳踩下油門踏板時,其實他只是在傳送一個訊號,傳送一個油門踩踏深淺與快慢的 訊號,這個訊號會被引擎監理系統接收和解讀,然後再發出控制指令要節流閥依指令快速或緩和開啟它應當張開的角度。

Drive-by-Wire的好處,除了精準與快速之外,還有不會有機械磨耗的問題。

除此之外,有了Drive-by-Wire之後,汽車上許多現有的配備皆可簡化,重量可以減輕,對汽車設計、對油耗表現都會有正面的功 效。 比如說,現行的液壓煞車系統如果換成Drive-by-Wire系統之後,所有的液壓設備全部都可取消,未來的煞車將只是從煞車 踏板傳出一個快煞/慢煞、煞得重/煞得輕的電子訊號,這個訊號傳到四個輪子上的煞車之後,就可由電動馬達來驅動煞車卡鉗夾住 煞車碟盤、執行煞車動作,這麼一來,什麼煞車總幫、煞車分幫、煞車油管、煞車油、真空輔助幫浦全部都可取消,車子酒可以減 輕重量、減輕油耗、提高煞車系統的可靠度、減少保養項目和耗材的花費,好處可多著呢!

主要在油門控制方面,將油門踏板直接接駁到一組可變電阻,然後將這些訊息的改變,即踏板角度的變化傳送去引擎管理單元, 再由該處發號指令啟動電動馬達控制節氣活瓣的開啟程度。

由於DRIVE BY WIRE只需直接調校踏板的阻力,因此較容易調節到理想的踏板力度。

所謂的drive-by-wire系統就是線控驅動系統,也就是將機械控制轉為數位電子式控制的系統,早期這種系統是用在飛機上 (Flight-by-wire),因為飛機機身龐大,若是用純機械控制,那會使得機身內空間可使用率減少,相對的,載客量也減少,所以 這個系統早就已經使用在飛機上了,如今有人能將這系統使用在汽車上,變成汽車新的科技轉變。 轉向線控系統 如左圖所示,是 一個簡單的steel-by-wire系統示意圖,以往的轉向機構有包括轉向機、控制臂,連桿等等,但今天如果使用steering-by-wire系 統的話,就有可能像左圖所示一樣,就一條訊號傳輸線,跟一個控制馬達這樣的簡單。(圖參考於x-by-wire網站) 不止只有轉向 by-wire,還有剎車(brake-by-wire)、油門(accelerating-by-wire)諸如此類等等,可以說是顛覆傳統的汽車新科技。

Drive-by-wire線控驅動有什麼好處呢? 好處還真的不少,我們以steering-by-wire轉向線控系統來說,好處有: 1『總成所需空 間變小』因為所用的機械料變少了,只需用線材代替。 2『省力』操作起來更省力,因為只用電子作訊號。 3『遊隙更小』因為機 械傳動步部份減少,也就沒有間隙的產生。 4『方向盤震動減少』因為方向盤只做訊號傳輸,沒做機械傳動,也就沒有地面的震動 傳到方向盤。 Drive-by-wire線控驅動有什麼缺點呢?

我們一樣以steering-by-wire轉向線控系統來說,因為少了地面傳回來的震動,所以駕駛者感覺不到地面的路況,還有就是方向盤 轉向的訊號傳輸是靠電,萬一車子完全沒有電的話,那不就完全不能控制車輪轉向了?

Drive-by-Wire並不是一個最近才發展出來的新技術,很早以前,Drive-by-Wire就被運用在戰鬥機上,後來也拓展到民航機上, 至於汽車工業為什麼到最近才開始運用這項技術?原因有好幾個。

首先,要運用Drive-by-Wire必須有與之配套的電腦軟體,否則當腳踏下油門時,這項只是作為訊號的動作無法被正確地解讀,進 氣/噴油系統也就難以正確地適當配合,於是駕駛人就會覺得車子反應怪怪的,不是太慢、有時間差,就是太快、很神經質,再不 然就是覺得不夠線性化、很不自然,於是車子的Drivability—駕控性就不好。

而電子工業的突飛猛進,乃是近幾年來的事情,在此之前,技術上老早O.K.,但是價格卻不是一般升鬥小民所負擔得起,因此 Drive-by-Wire會首先出現在最不計較成本的軍事工業、其次出現在高成本的航空工業,乃是非常合理的事情。

其次,電子軟硬體對作業環境都比較苛求,溫度、溼度都不能過高或過低,隨著封裝技術的進步,(30日通關密語:PEUGEOT全 省服務廠 春節不打烊)現代化的電子設備才逐漸地比較〝耐操〞,因此對汽車這種不能顧慮氣候環境、幾乎是有路的地方就得去 的交通工具而言,也只有在技術已經進步到不再那麼嬌貴的時候,才有機會出現在汽車上。

講到Drive-by-Wire對汽車工業的重要性,那和航空工業是一致的,它最重要的貢獻就是重量的減輕、和擺脫液壓系統的不夠可靠 。重量的減輕,在Drive-by-Wire愈來愈普及化之後會是相當可觀的,比如說,當煞車系統也改成〝Brake-by-Wire〞之後,現存 的煞車油壺、煞車油管、總幫、分幫統統都不必存在,煞車卡鉗夾住煞車碟盤的動作不必再靠煞車油來推動,只需由 Brake-by-Wire來下命令、傳達一個訊號給電動馬達來推動煞車卡鉗就O.K.了,這種〝乾式〞系統的可靠度會比傳統的液壓系統高 得多,因為它不需擔心漏油、或是油量不足、壓力不夠的問題。

Drive-by-Wire的意思,中文翻譯是“電傳線控”,但這個翻譯其實也未盡理想,因為中文字每個字都有意義,眼睛看到“線控” 二個字,腦海裏就不由自主地浮起一條線、一條鋼纜在拉動著控制油門的節流閥,然而,所謂的Drive-by-Wire的基礎精神,正是 要擺脫傳統油門控制靠鋼纜這種機械結構的錮制!

Drive-by-Wire中文翻譯“電傳線控”

一般汽車的油門控制,乃是在踏下油門踏板之後,經由連杆拉動鋼纜而控制汽門的節流閥,腳踩得愈深,鋼纜拉動的幅度愈大, 節流閥控制機構上的蝴蝶閥開啟的角度也就愈大,進氣愈多、噴油量也就跟著增多,加速就會增快,這種機制是從化油器 (Carburator)時代就一直沿用至今。

從工作原理上來看,這種機制也沒什麼大缺點,只是呢,隨著時代的進步,電子技術快速進步,一些傳統的機械控制、液壓控制 技術相對來說,都比不上電子控制的快速與精准,因此在配合上就會有些落差,造成反應不夠迅速與直接;除此之外,鋼纜式的 控制機構還會有機械磨耗的問題,使用時間愈久,控制就會愈不精准、反應也就愈慢,因此和很多其他的控制系統一樣,汽車的 油門控制也不得不走上電子化的路線。所謂的Drive-by-Wire其實就是把鋼纜的機械動作改為電子訊號,這裏的Wire指的是傳輸 電子訊號的電線Electrical Wire,而不是鋼纜的Cable Wire。

油門控制改成Drive-by-Wire之後,當駕駛人右腳掌踩下油門踏板時,其實他只是在傳送一個訊號,傳送一個油門踩踏深淺與快 慢的訊號,這個訊號會被引擎監理系統接收和解讀,然後再發出控制指令要節流閥依指令快速或緩和開啟它應當張開的角度。 Drive-by-Wire的好處,除了精准與快速之外,還有不會有機械磨耗的問題。除此之外,有了Drive-by-Wire之後,汽車上許多 現有的配備皆可簡化,重量可以減輕,對汽車設計、對油耗表現都會有正面的功效。比如說,現行的液壓煞車系統如果換成 Drive-by-Wire系統之後,所有的液壓設備全部都可取消,未來的煞車將只是從煞車踏板傳出一個快煞/慢煞、煞得重/煞得輕的 電子訊號,這個訊號傳到四個輪子上的煞車之後,就可由電動馬達來驅動煞車卡鉗夾住煞車碟盤、執行煞車動作,這麼一來,什 麼煞車總幫、煞車分幫、煞車油管、煞車油、真空輔助幫浦全部都可取消,車子酒可以減輕重量、減輕油耗、提高煞車系統的可 靠度、減少保養項目和耗材的花費,好處可多著呢!

Drive by Wire一般譯為電傳線控

名為電傳線控,其實Drive by Wire正是完全擺脫傳統的油門控制依靠鋼纜這種機械結構
Drive-by-Wire其實就是把鋼纜的機械動作改為電子訊號,這裏的Wire指的是傳輸電子訊號的電線Electrical Wire,而不是鋼纜的 Cable Wire。

。電傳線控的原理:
當我們踩下油門踏板時,便傳送一個油門踩踏深淺與快慢的訊號,這個訊號會被引擎監理系統接收和解讀,然後再發出控制指 令要節流閥依指令快速或緩和開啟它應當張開的角度。

。電傳線控的好處:
1. 比傳統的油門更精准。
2.比傳統的油門更快速。
3.沒有一般的機械磨耗,延長壽命和精准度。
4.重量輕。傳統油門的煞車總幫、煞車分幫、煞車油管、煞車油、真空輔助幫浦全部都可取消。車子總重量減輕、更節油。
5.提高刹車系統的可靠度、減少保養項目和耗材的花費。

傳統的拉線油門是用細鋼線直接將油門踏板與節氣門相連,油門踏板的踩下深淺直接與節氣門的開合大小對應,其特點是系統簡 單,控制直接,油門踏板與節氣門開度大致上是1:1的新型的電子油門用電線取代了傳統油門的細鋼線,以油門位置偵測裝置藉 由電線傳送油門位置信號給ECU,然後再由ECU來決定節氣門開合之大小,這樣的新式設計其主要目的在ECU可以根據駕始行為 來決定進氣閥及一些相關元件的參數,使車子於行駛中處在一個最佳化的狀態,但其缺點會比傳統的拉線油門反應來的遲緩一些 ,主要是因ECU接收電子油門的信號後其輸出至節氣門之延遲時間。

電子油門的特點

在電子油門的車型中,ECU控制節氣門時會將油門踩下的深淺與車況綜合起來進行分析,最終計算出當前合適的節氣門開度。當 駕駛者起步時猛然加速(將踏板踩到底),ECU根據當前的車速、節氣門大小等進行分析,從燃油經濟性和排放合理的角度考慮 ,會適當限制節氣門的打開幅度,同時控制噴油系統來限制噴油嘴進行最佳化的噴油。這樣做使駕駛者感覺油門踩下後明顯有一 個延遲時間車才開始發力,這就是所謂的油門遲滯。所以,油門遲滯其實就是ECU通過限制內燃機暫態功率輸出形成的,當然這 樣做也帶來了好處-節省燃油、保護環境。

然而電子油門也並不就是用來限制內燃機功率輸出的,當汽車跑起來以後,假如你快速踩下/鬆開油門踏板1/3深度,你可以感覺到汽 車明顯的加油/收油,其效果幾乎相當於完全踩下/鬆開油門的情況,這是怎麼回事呢?這正是ECU根據當前車況協助駕駛者快速提速 /減速案例。所以,電子油門車型在行駛中ECU會根據車況説明駕駛者達到期望的加/減速操作,使駕駛者操作油門踏板更輕鬆。

看完到上述的介紹
其實小弟我覺得電子油門存在的最大意義
當然不只是為了省油這麼簡單而已
最主要的目的還是為了要能夠跟
引擎底盤系統互相匹配~
提升車輛行駛的安全性!!
例如賓士的esp防滑系統在做動時
esp電腦偵測到四個輪子的滾動速率不一時
便可能是有車輛有打滑情形
esp電腦這時就會介入油門的開啟度來降低
引擎扭力的輸出~
當然啦~~之所以也是要經電腦控制的油門
才有可能執行這一系列的動作
換做是傳統的拉鎖就沒有辦法作用了
題外話~當電子油門變成新車款的基本配備時
定速裝置的機械結構變的非常簡單
幾乎不需要機械裝置了 (嗯~車商們不要再省配備囉!!!)

TOYOTA 之電子節氣門

TOYOTA已經發展全電子節氣門系統於旗艦級Lexus LS430車上,也預計使用在ES300及主流Camry房車上,它沒有一般的油門鋼 索來穿過防火牆,系統也可以簡化巡跡、穩定及定速等系統。

TOYOTA汽車研發部主管Paul Williamsen 說到:消費者總是不知道節氣門可以作到這樣。TOYOTA的電子節氣門系統可以分析駕 駛者的動作及解析他的意圖,來產生最佳的操控及穩定性,並且減少廢氣特別是在引擎冷車時。

如果來自於其中一個位置感知器的訊號發生錯誤時,ECM會關掉節氣門控制的伺服馬達並且藉由噴油及點火正時來調整動力備用 功能一直是電子節氣門所必須跨越的障礙,早期TOYOTA的系統是使用傳統的鋼索來作為備用的功能,然而在一般駕駛情狀下仍 是使用電子控制式的,在Supra、V8型的Tundra、Land Cruiser 及 LX430多年的經驗後,TOYOTA大膽地完全放棄鋼索式的構造 ,「經過許多年的使用經驗,我們所得到的故障比例----實在是相當少」Williamsen說到。

這並不表示不須要用到備援系統,不過它確實地已不再須要這種鋼索式的功能,新的系統使用一對油門位置感知器,並有各自不 同的刻度,所以來自這兩組的訊號可以加以比對其中的不同及正確性,即使在喪失其中一組訊號時。

在TOYOTA電子節氣門系統中,有兩個油門位置感知器,並各自有不同輸出的訊號傳送資料到引擎控制模組(ECM)時,能比較這 兩組訊號是否有出錯TOYOTA設計出一種有趣的備援模式,一旦節氣門位置感知器發生故障,可以讓車子繼續安全地行駛。節氣 門總成有兩個回復彈簧,當系統脫離控制時其中一個彈簧會使節氣門固定在微開的位置,「在各個節氣閥側你所得到的這個開口 約是0.5mm(0.02in)」Williamsen說到,聽起來應該沒有很多,不過實際上的面積卻相當大,所以引擎可以產生大約四分之一最 大的馬力值。

行駛遭到的限制的引擎跟一般引擎一樣有怠速,但引擎管理電腦可以藉由其他方式來控制引擎的輸出,像是修改噴油嘴脈衝時間 及點火正時來反應上油門踏板的輸入,車子也會反應上駕駛人所須要的馬力。「它給予一種驚奇的節氣門反應的感受,正如節氣 門沒有在移動一樣..」Williamsen說到「在時速48km/h以下,你可能沒有太大的感受...」故障模式可達到「跛行」回到家的需求 ,但它無法像高速公路那樣行駛,只是避免受困在公路上,「它可將可以很有效地讓你"跛行"回家,只是速度沒有像高速公路那 樣快吧」他說到。