Управление акселератором (газом)
Предприятие «Системы Управления — КонСис» готово обеспечить Вас устройствами управления акселератором (газом) любой конфигурации.
Акселератор (от лат. accelero — ускоряю, ускоритель) — регулятор количества горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Предназначен для изменения частоты вращения вала двигателя (скорости движения транспортной машины).
Какая б не была система управления акселератором, она обязательно имеет педаль газа / шифтер / джойстик / ручку управления, при нажатии на которую увеличивается количество топливно-воздушной смеси, подаваемой в камеру сгорания ДВС.
В настоящее время существует множество вариантов управления акселератором, но самые распространенные – это обычные механические педали с тягами или с тросами управления, а также электронные педали. В спецтехнике широко используется модуль для ручного управления с приводом от рычагов, шифтеров и т.д.
Ниже представлено описание этих устройств, предлагаемых предприятием «Системы Управления — КонСис».
Механическая педаль разработана известной фирмой Felsted и широко применяется для тяжелых грузовиков, автобусов, сельскохозяйственной техники, оборудования строительства и фактически для всех других механизмов, которые могут быть управляемыми с помощью ножного привода. Для универсальности педаль имеет возможность вращения на 360° вокруг оси.
Рис.1. Шифтер для непрерывного / дискретного управления
Предлагаемые нами шифтеры (рис.1) имеют возможность работать, как дискретно (передвигая трос управления на определенный шаг), так и непрерывно (передвигая трос управления на любую величину, вплоть до максимального хода троса). При этом исполнение шифтеров возможно для легких нагрузок (с тросами серии 4) и тяжелых (с тросами серии 6).
Для удобства шифтеры снабжены светодиодной индикацией положения троса управления.
Рис.2. Электронная педаль напольного типа и со встроенной функцией kick-down
Electronic Throttle Control – электронное управления акселератором (связь между педалью газа и топливной системой осуществляется по проводам). Времена, когда педаль газа была связана с дроссельной заслонкой карбюратора или ТНВД тросиком либо хитроумными тягами, похоже, канули в Лету. На современных транспортных средствах педаль газа превратилась из механической в электронную, связанную с бортовым компьютером (блоком управления). Водитель лишь сообщает ему о своем намерении увеличить обороты двигателя. Блок управления обрабатывает несколько параметров: обороты двигателя в данный момент, скорость, включенная передача, температура воздуха, и другие. Это означает, что педаль газа руководит крутящим моментом двигателя.
По своей конструкции педали различаются на напольные (Риз.2) и подвесные (Рис .3).
Основной деталью электронной педали акселератора является датчик (сенсор) положения педали (в данной педали – бесконтактный датчик с применением эффекта Холла), который непрерывно определяет её положение и передает соответствующую информацию в аналоговом виде блоку управления двигателя.
Рис.3. Электронная педаль управления подвесная (настенная)
Для повышения надежности модуля используются два одинаковых датчика (один из них нагружен дополнительным сопротивлением), благодаря чему образуются две различные характеристики сигналов. В блоке управления сигналы датчиков анализируются и сравниваются с заданными, а по граничным значениям напряжения опознаются режимы «кик-дауна» (Kick-Down) и холостого хода.
Рис.4. Ручной дроссель (в сборе)
Каждый датчик положения (сенсор) ручного модуля для повышения надежности имеет свой провод питания напряжением 5 В (красный), провод соединения с «массой» (коричневый) и провод выходного сигнала (зеленый).
Корпус дросселя — своеобразный редуктор, предоставляющий возможность очень плавно регулировать подачу топлива за счет вариации передаточного числа.
Подобная конструкция ручного модуля чаще всего применяется при необходимости дублирования управления акселератором, ТНВД, например, в случае поворотной кабины транспортного средства (экскаватор, подъемный кран и др.)
Более детальную информацию о педалях и шифтерах смотрите на нашем сайте: Системы Управления — КонСис.
Устройство автоматической коробки переключения передач (АКПП)
Автоматическая коробка передач освобождает водителя от хлопотного переключения передач и позволяет сосредоточить все внимание дороге и управлением движением. Это — типичная ситуация при движении по хорошим дорогам с простым рельефом. В этом случае водитель устанавливает рукоятку управления в положение «D» и нажимает педаль акселератора. Троганье с места и смена передач происходят автоматически, как во время разгона, так и во время торможения, в зависимости от положения педали акселератора и скорости автомобиля.
Рукоятка выбора передач имеет шесть положений. В двух из них («Р», и «N») двигатель не соединен с силовой передачей. В положении «R» движение возможно только задним ходом, а положения «D», «2» и «L» служат для движения вперед. Выбор одного из трех положений движения вперед определяется водителем в зависимости от дорожных условий. Способ пользования автоматической коробкой передач и рукояткой выбора передач детально описано в статье «Работа автоматической коробкой переключения передач«.
Гидрообъемные (гидростатические) передачи
Установленная на автомобиле автоматическая коробка передач состоит из:
- гидравлической части
- механической части
- устройства управления
Она соединена, также, как и механическая коробка, с главной передачей и дифференциальным механизмом.
Гидравлическая часть представляет собой гидрокинетическую передачу, состоящую из:
- нагнетающего ротора
- турбинного ротора
- блока управления, оснащенного одноуправляемым сцеплением
При неподвижном турбинном роторе (автомобиль стоит) передача двукратно увеличивает крутящий момент двигателя. Когда турбинный ротор достигает скорости, близкой к скорости нагнетающего ротора, передача превращается в гидрокинетическое сцепление благодаря применению одноуправляемого сцепления в блоке управления. Коробка оснащена маслонасосом, приводимым в действие нагнетающим ротором. Масонасос подает масло в исполнительное и управляющее гидравлическое оборудование. Рабочее давление маслонасоса составляет 0,15 МПа (при 800 об/мин) и 1,74 МПа (при 3100 об/мин) коленвала.
Коробка передач
Механическая часть коробки передач содержит две планетарные передачи, два многодисковых «мокрых» сцепления, одноуправляемое сцепление и два тормоза (многодисковый и ленточный). Запуская или обездвиживая различные части системы, механическая часть коробки позволяет включать три передачи переднего хода и одну передачу заднего хода. Усилие, от автоматической коробкой передается на ведущие колеса через двухступенчатую главную передачу с передаточным числом 4,394.
Система управления автоматической коробки передач состоит из ряда гидравлических клапанов, управляемых электромагнитами, гидроусилителей, питаемых маслом из маслонасоса, и микропроцессора, управляющего клапанами, в зависимости от положения педали акселератора и скорости автомобиля.
Рис. Кинематическая схема АКПП: 1 — гидротрансформатор; 2 — планетарный ряд; 3 — тормозная лента, передний фрикцион, задний фрикцион; 4 — устройство управления (маслосборник, шестеренчатый насос и клапанная коробка).
Переключаем АКПП правильно. Топ-5 причин поломки «автомата»
Казалось бы, справиться с автоматической коробкой переключения передач сможет кто угодно. Особых навыков не надо: поставил селектор на режим «D» и можно ехать. Но нередко даже профессионалы допускают ошибки, которые могут привести к дорогостоящему ремонту. Популярность автомобилей с АКПП у водителей-новичков, особенно женского пола, не вызывает никаких сомнений. Да, обучение на «автомате» обойдётся вам немного дороже, но возможно стоит переплатить, хотя бы ради сохранения миллиардов нервных клеток? Простоту и удобство в управлении также никто не отменял. А в условиях столичных пробок коробка-«автомат» едва ли не единственный выход, чтобы избежать пытки, дергая рычаг каждые несколько минут. Зачем на «автомате» рычаг управления? Как управлять автоматической КПП, можно объяснить буквально в двух словах. Переключение передач выполняется в автоматическом режиме, а водителю нужно лишь давить на педаль акселератора или тормоза. Нажал ту, что правее, – автомобиль поехал; ту, что полевее, – машина останавливается. С этим справится даже ребёнок. Рычаг управления АКПП нужен для переключения режимов работы трансмиссии. Изучим основные. Режим «P» (сокращённо от parking — стоянка) представляет собой стояночный тормоз. При нём блокируются все колёса, даже при заведённом двигателе, поэтому машина остаётся стоять на месте. Этот режим применяется при стоянке или прогреве двигателя после запуска. Включать parking во время движения автомобиля недопустимо. Также не стоит этого делать при каждой остановке на светофоре или в пробке – достаточно будет воспользоваться педалью тормоза. Стоит также отметить, что режим «P» – не равен ручному тормозу. Штифт, который удерживает колёса от движения, очень тонкий, так что при стоянке на уклоне пользуйтесь «ручником»: вдруг блокировку просто-напросто сорвёт. Далее следует режим «R» (сокращённо от reverse — обратный), который включает заднюю передачу. Следующий режим «N» (от neutral — нейтральный), при котором автомобиль может свободно катиться, если не нажимать на педаль тормоза. Он используется при буксировке или при перемещении машины с заглушённым двигателем. Например, если вы заезжаете на бегущую ленту на бесконтактной автомойке. Ну и наконец, самый основной режим движения – «D» (сокращённо от drive — ехать), при выборе которого автомобиль будет двигаться вперёд, а передачи переключаться в автоматическом режиме. На некоторых машинах также существуют дополнительные режимы, связанные с drive. Они обозначаются цифрами и используются для езды по бездорожью, на гололёде, на крутых склонах в горной местности и т.п. Сюда же примыкает режим «L» (от англ. low – низкий) – движение вперёд на пониженной передаче. Его нельзя включать при скорости более 30 км/ч, иначе машину попросту занесёт. Нередко вместо «L» можно увидеть обозначение «B» (сокращённо от bottom — дно). Противоположный по смыслу режим скрывается за кнопкой «O/D» (от overdrive — повышенная передача) на рычаге управления АКПП. Он соответствует пятой передаче на «механике» и применяется при движении на высоких скоростях. По умолчанию этот режим выключен, да и долго на нём ездить всё равно не рекомендуется. Кстати, встречается он не на всех автомобилях. Так же, как и все последующие. Режим «M» (сокращённо от manual — ручной) – это возможность вручную переключать передачи, повышая или понижая их через «плюс» и «минус». Режим «S»/«PWR» (от англ. sport — спортивный / power — мощь) – спортивный режим, предназначенный для улучшения динамики: переключение на повышающую передачу происходит на более высоких оборотах, чем в стандартном режиме «D». Режим «Е» (сокращённо от economy — экономичный) предназначен для движения с оптимальным расходом топлива. Обеспечивает более ранние переключения передач. Зимний режим «W» (от англ. winter — зима), который иногда скрывается под символом снежинки, словами «SNOW» или «HOLD», помогает максимально плавно и безопасно стартовать зимой. Автомобиль трогается сразу со второй передачи. Но не стоит пользоваться этим режимом часто – идёт серьезная нагрузка на «автомат», и он может попросту перегреться. Ну и наконец, режим «kickdown» – принудительное понижение передачи – включается при нажатой до упора педали акселератора. Тогда «автомат» переходит на более низкую передачу, обеспечивая тем самым максимальное ускорение. Это необходимо, например, когда вы хотите обогнать. Начинаем движение Итак, с режимами разобрались. Давайте теперь усвоим основные правила езды на «автомате». Чтобы начать движение вам нужно сначала завести автомобиль выжать правой ногой педаль тормоза, ухватиться за рычаг управления и перевести его из режима «P» в положение «D» или «R» – в зависимости от того, в каком направлении вы собираетесь начать движение. Затем опустите «ручник», если он был поднят, и плавно отпускайте педаль тормоза. Машина потихоньку начнёт движение. Чтобы придать автомобилю ускорение, воспользуйтесь педалью акселератора. Нажимать на неё нужно также исключительно правой ногой, чтобы не допустить ситуации, когда газ и тормоз нажимаются одновременно. Для замедления движения просто отпустите педаль акселератора – «автомат» самостоятельно понизит передачи. Если остановиться нужно срочно, вам поможет педаль тормоза. Не хотите ремонтировать АКПП? Тогда не делайте следующее Самая распространённая проблема, обсуждаемая на всех форумах владельцев автомобилей с АКПП, – это перегрев трансмиссии. Так что нельзя перегружать «автомат» излишними нагрузками, и о буксировке прицепа на АКПП лучше забыть. Чтобы перегреть коробку достаточно также регулярно и долго буксовать. Именно поэтому машины на «автомате» не предназначены для езды по бездорожью. Но если вы всё-таки застряли на просёлочной дороге, лучше воспользуйтесь лопатой или попросите кого-то вас подтолкнуть. Как вы уже поняли, перегрев является довольно частой причиной поломки автоматической коробки передач. Чтобы его не случилось, постоянно контролируйте уровень трансмиссионного масла. Если смазки будет недостаточно, то «автомат» может перегреться, а в случае перелива возникнет течь. И то, и другое может привести к серьёзной поломке и дорогостоящему ремонту. Ещё одной причиной неисправности «автомата» является включение режима «N» во время остановок на светофоре, в пробке и т.п., а также при движении накатом, например, под горку. Особенно часто так делают водители, привыкшие ездить на механической коробке передач и склонные к экономии топлива. Однако, нейтральная передача в автоматической трансмиссии и в механической КПП – это далеко не одно и то же. Хотите сберечь горючее, но при этом не повредить автомобиль, тогда читайте про 10 вариантов экономии топлива у нас в блоге. Также на «автомате» нельзя переключаться между режимами «D» и «R» во время движения. То есть если вы захотите сдать назад, убедитесь, что ваш автомобиль полностью остановился, а уже потом переключайте положение селектора. В противном случае это чревато не только механическими повреждениями шестерёнок и фрикционов, но и поломкой картеров АКПП. Ремонт автоматической КПП – удовольствие не из дешёвых. Да и вообще сомнительное удовольствие 🙂 Так что следуйте нашим рекомендациям, и тогда автоматическая трансмиссия прослужит вам долго. Хорошего сцепления с дорогой!
Поделитесь с друзьями
Подпишитесь на рассылку
Ты здесь не главный: как на самом деле работает электронная педаль газа
Почему-то многие считают, что нажатием на педаль газа водитель автомобиля с бензиновым двигателем требует изменить угол открытия дроссельной заслонки. На самом деле – нет. Такое было давно, на карбюраторных моторах и на самых первых инжекторных. Сейчас нажатие на педаль газа работает совершенно иначе. И почти всегда – совершенно не так, как думают владельцы автомобилей.
Начнём с простого: что такое электронная педаль газа? Тут ничего неожиданного: это та же самая педалька акселератора, но изменение её положения приводит не к изменению длины тросика газа, связывающего дроссельную заслонку с педалью, а к изменению сигнала датчика положения педали. Тип датчика положения педали может быть разным: потенциометрическим, индуктивным или даже угловым Холла. Физический принцип работы датчиков разный, но смысл один – послать сигнал ЭБУ. А вот что происходит дальше?
Теория момента
Полагать, что датчик положения педали посылает какой-то управляющий сигнал на открытие или закрытие дроссельной заслонки, неправильно. Он отправляет нечто иное – запрос водителя на крутящий момент. Иногда это называют «driver wish» – некое желание (или потребность) водителя в определённый момент времени. Важно учитывать, что имеется в виду конкретное время, так как время – это единственная физическая величина, которая связывает крутящий момент и мощность (грубо говоря, силу и работу). Если коротко, электронная педаль отправляет в ЭБУ запрос момента, а не угла открытия заслонки. А дальше начинает работать то, что называют моментной моделью управления двигателем или правильнее – математической моделью управления двигателем, основанной на расчёте требуемого крутящего момента. Именно эта модель используется всеми современными автомобилями с электронной педалью газа. Почему не сделать простую команду от педали заслонке? Потому что моментная модель даёт множество преимуществ. Сначала разберём их, а потом перейдём к тому, как эта модель работает в бензиновых и дизельных автомобилях.
Первое преимущество – это возможность заранее оценить разницу между крутящим моментом мотора и моментом «на колесе». Как вы понимаете, это совершенно разные вещи, и дело не только в том, что у любой трансмиссии есть передаточные числа, которые меняют этот параметр от мотора до колеса. Дело ещё и в том, что есть множество других факторов, которые без моментной модели оценить достаточно точно было сложно. Например, у любого мотора есть потери для обеспечения работы периферии: генератора, насоса ГУР, кондиционера, вентиляторов системы охлаждения и всего прочего. И если раньше это всё просто отнимало часть мощности, то в моментной модели распределение момента на периферию зарезервировано в программном обеспечении заранее. Указано оно или в процентах от максимального момента, или в абсолютных величинах (например, в ньютон-метрах). Это очень удобно, потому что раньше затраты на эту работу можно было либо рассчитать теоретически, либо узнать с помощью замеров на моторном стенде мощности двигателя брутто и нетто (с навесным оборудованием и без него). А это дорого и сложно.
Ну и, конечно же, в моментной модели заложены и потери в трансмиссии. Одним словом, моментная модель управлением двигателем даёт более точные значения потерь крутящего момента из-за силы трения или на нагрев, а также позволяет более точно рассчитать момент «на колесе».
Второе преимущество – это возможность точной организации работы АКП. Наверное, кто-то до сих пор помнит, как управлялись первые автоматы: с помощью вакуума и давления масла. Сейчас ничего этого не требуется. Коробке достаточно знать запрос момента: если надо, она вовремя перейдёт на повышенную передачу (например, для более экономичной езды на круиз-контроле или если того требует водитель педалью газа), а если надо – на пониженную. Например, если водитель внезапно затребовал максимальный момент, нажав педаль газа более, чем на 70% (то есть перешёл в мощностной режим). Или если он вдруг при высоком текущем крутящем моменте резко отпустил педаль газа. В этом случае ЭБУ может сделать вывод о запросе водителем торможения двигателем и переключить коробку вниз. Всё это позволяют сделать та же самая моментная модель и возможность передачи данных между блоками управления мотором и коробкой по CAN-шине. Даже простой современный круиз-контроль – это тоже всё благодаря этой модели.
Третье существенное преимущество – это возможность искусственного ограничения мощности моторов. Этой возможности моментной модели очень рады производители автомобилей и очень не рады автовладельцы. Именно эта возможность позволяет установить лимит момента (и, соответственно, мощности) мотора, не меняя его «железа». То есть, сделать один и тот же мотор разной мощности. И ладно бы, когда таким пользуются для получения налоговых преимуществ (например, российские прошивки на 149 или 249 л.с.). Обидно, когда за более мощный мотор просят доплачивать, хотя от более мощной версии он отличается только прошивкой. Например, два очень популярных у нас мотора Volkswagen 1,6 MPI серии ЕА211 мощностью 90 и 110 л.с. – это один и тот же мотор с разной прошивкой. Пример не единственный, но очень наглядный.
Четвёртое преимущество использования моментной модели – это возможность предусмотреть защитные или аварийные режимы двигателя. Например, при возникновении перегрева или детонации можно лимитировать максимальный момент или ограничить максимальные обороты. Можно отключить подачу бензина в цилиндр при пропусках в нём зажигания, чтобы исключить сгорание бензина в выпуске. Таких защитных лимитеров много, и все они позволяют мотору не убить себя окончательно при появлении какой-то неисправности.
В общем-то, понятно, что моментная модель – штука хорошая. Но давайте теперь посмотрим, как она работает.
От педали до заслонки
Итак, водитель нажимает электронную педаль газа и тем самым формирует запрос момента. С датчика педали поступает сигнал в ЭБУ, который каждый раз проверяет, в какой момент времени происходит это нажатие (на заглушен ли мотор, не производится ли его пуск). Затем он считает, какой крутящий момент затребовал водитель, и передаёт его значение огромному количеству лимитеров, которые начинают проверять, можно ли его выдать. Лимитеры проверяют множество параметров, которые условно можно разделить на несколько больших групп: экологические, защиты компонентов двигателя и лимитеры электронных ассистентов водителя. Первые проверяют, не идёт ли желание водителя вразрез с желаниями «зелёных» – у моторов есть много ограничений по выхлопу, так что с этими экологическими требованиями блоку управления приходится считаться. Вторая группа отвечает за сохранность мотора: если коротко, то не развалится ли он от запроса водителя (детонация, температура отработавших газов, масла, антифриза и тому подобное). Ну а третья группа лимитеров ограничит запрашиваемый водителем крутящий момент в том случае, если того потребует дорожная обстановка (сцепление с дорогой, обнаруженные помехи и прочие возможные ограничения от систем безопасности автомобиля).
После проверки лимитерами затребованного педалью газа момента запрос проходит фильтрацию со стороны резерва на работу периферии и механические потери в трансмиссии. Кстати, на спортивных машинах этот резерв момента на работу допагрегатов часто отключают – сколько им надо, столько они и возьмут, а кроить даже несколько ньютон-метров и хранить их просто так в автоспорте нельзя.
И вот только после этой процедуры проходит пересчёт внешнего и внутреннего запросов момента – определяется тот момент, который мотор способен выдать. И, само собой, он обычно не тот, который просит водитель, а намного ниже. И как раз тут кроется основная причина недовольства электронной педалью газа: есть отсутствие прямой зависимости между её положением и углом положения дроссельной заслонки. Увы, прямая зависимость есть только там, где два эти узла связаны механически – тросиком. В современных машинах такой связи нет, и насколько «поддать газу», решает не только водитель, но и ЭБУ. Водитель может только попросить это сделать, но последнее слово будет за моментной системой управления.
Последний этап работы моментной модели – расчёт физических величин в зависимости от полученных данных о моменте, который готов выдать мотор по запросу от педали газа. Для бензиновых моторов ЭБУ в этот момент отдаёт команды об угле открытия дроссельной заслонки (наконец-то), времени впрыска топлива и угле опережения зажигания. А если это предусмотрено конструкцией двигателя, то и о давлении топлива в моторах с непосредственным впрыском, о высоте поднятия клапанов, давлении наддува и прочих вещах. Главное тут всё же – дроссельная заслонка, то есть количества воздуха. На дизельном моторе за момент отвечает количество топлива, поэтому тут главным будет давление в рампе (Common Rail, сами понимаете), количество топлива, время впрыска и контроль наддува (потому что все современные дизели, конечно, турбированные).
Что не так?
Ну так а чем всё-таки недовольны владельцы современных машин с электронной педалью газа? Основной повод её критиковать я уже озвучил: это невозможность полноценно контролировать подачу топлива – последнее слово всегда будет за ЭБУ, который лишь ориентируется на пожелания водителя относительно крутящего момента. Вторая причина не любить эту педаль – отсутствие прямой зависимости между педалью газа и крутящим моментом: всё решают алгоритмы программного обеспечения. А они прямую зависимость отнюдь не предусматривают – график зависимости угла положения дроссельной заслонки от положения педали газа всегда похож на экспоненту, а не на прямую линию. Кроме того, не забываем про лимитеры, которые в любой момент могут ограничить мощность по множеству причин.
И, наконец, третье: иногда педаль газа ломается. Редко, но бывает. Ломается, конечно, не сама педаль, а датчик положения, но так как он обычно сделан в одном блоке с педалью, приходится менять её полностью. А стоимость этой детали может быть совсем не гуманной. На тот же Polo Sedan она сейчас может стоить и 30 тысяч, что за один датчик с куском пластика, конечно, перебор. Иногда датчик удаётся отремонтировать, и, наверное, сейчас такая работа будет всё более востребованной.
Впрочем, ругаться на то, что газ стал электронным, не надо. Да, может быть, кому-то не нравится задумчивость, которая присуща некоторым бюджетным (и не очень) автомобилям с такой педалью, но без неё невозможна реализация современной моментной модели управления двигателем. А без нее, в свою очередь, невозможны все любимые нами «плюшки» в виде систем курсовой стабилизации, круиз-контроля, систем предотвращения ДТП и так далее. Так что остается только терпеть.