粉碎神话|机械油门比电子油门安全吗？！
“机械系统永远比电子系统安全可靠！”这是我的老司机朋友一直以来的执念。
在某种程度上，这是一个完全可信的理论！
可能电子系统不太可靠，不能保证安全吧？
油门和刹车对行车安全总是很重要的。最近他开始“攻击”汽车广泛配备的电子油门系统的安全性。“我们过去使用的机械油门是安全可靠的。有了这个东西，就不怕车辆失控加速吗？!"。
鉴于过去确实发生过这种事情，我对他的回答是:如果今天成熟的电控系统出现安全问题，机械故障的可能性会更大！
“什么原因？”，“自己上网搜。”，“我找不到答案！”。。。。。。
这一期，笔者将用通俗的解释，给很多原则上持类似观点的读者以明确的回答。
的确，大多数车主都不知道油门踏板下藏着什么。。。。。。
节流阀
控制汽车动力的“阀门”
简单来说，内燃机车的动力来源于发动机这个“大火炉”。
只有当足够的空气和燃料充分混合时，才能达到良好的燃烧效果。汽车的油门是驾驶员控制发动机燃烧和做功过程的“阀门”。
我们日常所说的汽车油门，其实指的就是汽车的油门(也称节气门)系统。
驾驶员通过这个“阀门”控制流入发动机燃烧室的空气总量(通常，你用脚管理阀门)，车载电子控制单元(ECU)根据流入的空气量喷射适量的燃油，以配合整个燃烧过程。当然，你的油门越大，空气越多，燃油喷射系统的供油量就越多，发动机输出的功率和扭矩也会增加。
但是，你怎么把油门踏板表达的动力控制意图传达给“阀门”呢？
机械节流阀
包括笔者在内的很多老司机都开过这样的老爷车，油门踏板通过机械结构连接在“气门”(油门)外体的摇臂上。
这种连接大致有两种，一种是金属拉杆的硬连接结构，一种是钢丝拉线(俗称油门拉线)的软连接结构。
通过这种最简单的机械连接，将油门踏板的位置(角度)变化同步传递给节气门，从而实现两者的联动功能。
例如，当驾驶员将油门踩到底一半时，节气门会因为这个机械联动装置的存在而同时实现50%的开度(开度角)，而当驾驶员松开油门时，机械弹簧会将其恢复到原来的位置。
当然，如果节气门完全关闭，空气不会进入发动机，会导致发动机立即熄火。而汽车节气门的设计结构，保持了直接绕过节气门的小流量空气通道，适量的空气可以维持发动机的基本工作，也就是我们常说的“怠速状态”。
机械油门系统在汽车发展史上存在已久，其可靠性和安全性毋庸置疑！
即使是现在，仍有少量车辆(老旧、廉价车型或工程机械)采用这种油门控制方式，原因只有一个:成本！
然而，机械节流阀有两个主要问题:
1.由于长时间的往复运动，机械式油门连杆的各部分会逐渐磨损松动，造成油门控制精度严重下降，因此其寿命不会太长。
2.这是最致命的！机械油门系统跟不上汽车电子技术的发展，其他车载电子系统也无法配合这种纯机械装置工作！
它可能只剩下唯一的优势了:驾驶者可以随意控制汽车的动力输出！(特殊需求)
有些读者可能对此很困惑，别急，答案在下一节！
电子节气门
电子节气门控制(ETC)是一种汽车电子技术。ETC系统由三个主要部分组成:油门踏板模块、节气门(阀门由电机驱动)、电子控制单元(ECU)或动力控制模块(PCM)。
电控单元通过各种传感器(油门踏板位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器、巡航控制系统)获取数据，参照预设程序综合计算结果。伺服电机将节气门打开到指定的角度位置，从而保持最佳的空燃比(空燃比)。
◥电子节气门系统的基本架构
我们来看看它和机械油门系统的区别:
首先，油门踏板和油门之间没有实质性的机械连接结构。油门踏板位置传感器(APS)取代了机械联动装置，检测油门踏板的实时位置(角度)，将其转换为电信号并发送给车载电子控制单元(ECU)。
其次，与机械油门相比，电子油门踏板的位置(角度)发生变化时，油门不会直接响应，其变化数据必须先经过车载电子控制单元的处理，再由预设程序综合分析计算后向油门发出“合理”的指令，由气门马达执行！
电子油门系统的控制方式，在减少机械运动部件的同时，大大提高了汽车油门控制的灵敏度和精度(电控特性)，车辆的操纵性和燃油经济性都有很大的提高。
但是，为了实现机械油门系统的安全性和可靠性，系统设计仍需进一步加强。
为了提高电子节气门的安全性和可靠性，在节气门外体上安装了节气门位置传感器(TPS)，类似于节气门踏板位置传感器。它的作用是实时监测节气门开度(开度角)，并将数据实时传回ECU。如果返回的节气门开度信息与之前发送的数据不一致，显然说明节气门执行器出现了一些故障，系统会切换到故障处理程序，并在仪表盘上显示故障信息。
这样，随着油门踏板位置(角度)的变化，节气门的开度也随之变化，发动机始终运行在最佳空燃比的工况下。
因此，电子油门系统以闭环方式工作，可以实时监控和干扰驾驶员通过油门踏板进行的任何操作。
最重要的是，ECU绝不会允许驾驶员随意控制发动机功率。其基本原理是电子节气门控制程序在任何给定情况下只接收节气门唯一正确的开度，对行车安全和发动机安全有负面影响的节气门操作不会被执行(系统保护)！
是的，确实显得有点“抢风头”，但优势也很明显。
发动机不太可能因为司机的鲁莽操作而损坏！
更重要的是，以前的机械油门系统无法与其他电子系统共享数据、协同工作，而电子油门系统可以！
现代汽车装备的大部分先进辅助系统，如电子巡航控制(ACC)、电子牵引力控制(TSC)、电子稳定控制(ESC)、预碰撞安全等，都需要对发动机输出功率进行实时、精确的管理和控制。
而电子油门系统标准化的数据接口，让众多电子系统的集成成为现实！
冗余设计？算法安全性
电子油门系统安全吗？
电子油门系统安全吗？
前面分析的内容部分回答了这个问题。
看完这一节，答案就很清楚了。
其实秘诀就在于电子油门系统的功能实现细节。
好在我们只需要知道一个传感器的工作原理，就可以知道整个系统的工作模式和安全机制。
①加速踏板位置传感器
从外观上看，电子油门踏板和机械油门踏板没有太大区别。
唯一不同的是前者增加了一个小传感器，也就是上面提到的“油门位置传感器”。
这个不起眼的小玩意是如何将油门踏板的实时位置(角度)传输到车载电控单元的？
其实原理并不复杂。
传感器的检测部分与油门踏板联动，利用电位器原理将油门踏板的实时位置(角度)信息转换成电信号，传输给ECU。
滑臂和油门踏板在整个电阻轨迹上滑动，这种运动会以滑臂(电刷)为分割线动态改变电阻R1和R2的阻值。
因为电子油门系统已经提供了稳定的参考电压，这种滑动阻力变化的直接结果就是当油门踏板处于不同位置时，传感器输出会采集到不同的电压值。
因此，传感器实现了以下功能:不同的油门踏板位置(角度)=不同的采集电压值。
接触式油门踏板位置传感器的◥工作原理
上图可以直观的说明传感器的基本工作原理。例如，当滑臂向右移动时，电阻R1的阻值逐渐减小，传感器输出端采集的电压值逐渐增大，这明显表明驾驶员试图通过踩油门加速。
如果你想得到准确的结果，你只需要使用我们在初中学过的基本物理和电学定律:
欧姆定律:V(电压)？=?I(当前)x？电阻
其实R1和R2的具体值很容易计算，可以直接用基尔霍夫公式:
公式的推导和运算非常简单，不是本文的重点。我们不需要深究。重要的是我们得到以下认知:
通过油门踏板位置传感器，电子油门控制系统建立踏板位置(角度)与传感器输出电压的对应关系。
驾驶员通过操作油门踏板想要达到的加减速意图已经被传感器完美采集，并可以实时发送到车载电子控制单元！
重点来了！
◥双传感器单元设计？确保安全性和可靠性
在一个典型的电子油门踏板总成中，制造商至少有两个功能和原理相同的传感器单元(只是工作电压不同)！
在下文中，笔者将向读者展示通过专用示波器监控的油门踏板加油的全过程。
油门踏板位置传感器动态数据采集一例
在没有专业知识的情况下，笔者为大家做一个图表分析:这是经过油门踏板，从无油门到有油门，最后停止加速的全过程。
我们可以清楚地看到，由红色和蓝色线表示的两个传感单元收集输出到ECU的电压的连续变化。
你看到它采集的电压值随着油门踏板位置的变化而波动了吗？
有两个非常完整的工作波形，由不断增加的电压组成(对于工作电压较低的传感单元，波形不明显)。
有读者会问，工作原理我懂，但这和电子油门的安全性有关系吗？
秘诀在于传感器不仅有两个传感单元，电子节气门控制程序还会综合计算两个传感单元同时采集的电压值来确定最终结果。
这种处理机制最大的好处是，如果单个传感器单元出现故障，产生错误值，控制程序通过对比计算，可以很容易地找到故障问题！
控制程序发现运行结果异常后，将启动其默认的故障处理程序。
也许ECU会让你把车慢慢开到维修现场，但是无论怎么加油，在故障排除之前，车都不会响应司机的要求。
②节气门位置传感器
这部分内容不难。
因为油门位置传感器的基本工作原理和前者完全一样，它也是将位置信息转换成电信号返回给ECU。如前所述，后者根据采集到的数据监测节气门是否正常工作。
同样，这种传感器仍然出现在至少两个传感单元的配置中，避免了单个传感单元失效可能带来的安全可靠性问题。
节气门位置传感器动态数据采集一例
上图是两个油门感应单元检测到了相同的加油过程。与节气门位置传感器的唯一区别是两个传感单元以相反的模式收集数据。
ECU还是会对两个数据进行综合计算，最终的结果可以作为判断的依据。
结论分析
至此，关于电子油门系统的安全性，读者可以得出什么结论？
这张图文中的电子节气门系统采用了经典的电子冗余器件配置方式，两个功能相同的传感单元完成相同的数据采集，有效避免了单个传感器件失效带来的诸多问题。
对于多个传感单元采集的数据，以“相互监督”的交叉比对计算结果作为最终判断依据，显然具有较高的准确性和容错性。
当系统中单个传感器单元出现故障时，控制程序会立即启动故障处理程序，限制甚至停止发动机功率输出，防止事故发生。
通过本文的分析，面对电子节气门系统完美的工作模式和故障处理机制，我们有什么理由去质疑它的安全性呢？！
本文来自车家作者汽车之家，不代表汽车之家立场。