Gaznaauto Сайт про автомобили
Чомусь багато хто вважає, що натисканням на педаль газу водій автомобіля з бензиновим двигуном вимагає змінити кут відкриття дросельної заслінки. Насправді — ні. Таке було давно, на карбюраторних моторах і на найперших інжекторних. Зараз натискання на педаль газу працює зовсім інакше. І майже завжди — зовсім не так, як думають власники автомобілів.
Почнемо з простого: що таке електронна педаль газу? Тут нічого несподіваного: це та сама педаль акселератора, але зміна її положення призводить не до зміни довжини троса газу, що зв’язує дросельну заслінку з педаллю, а до зміни сигналу датчика положення педалі. Тип датчика положення педалі може бути різним: потенціометричним, індуктивним або навіть кутовим Холла. Фізичний принцип роботи датчиків різний, але сенс один — послати сигнал ЕБУ. А ось що відбувається далі?
Теорія моменту
Вважати, що датчик положення педалі посилає якийсь керуючий сигнал на відкриття або закриття дросельної заслінки, неправильно. Він відправляє щось інше — запит водія на крутний момент.
Іноді це називають «driver wish» — якесь бажання (або потреба) водія в певний момент часу. Важливо враховувати, що мається на увазі конкретний час, оскільки час — це єдина фізична величина, яка пов’язує крутний момент і потужність (грубо кажучи, силу і роботу). Якщо коротко, електронна педаль відправляє в ЕБУ запит моменту, а не кута відкриття заслінки. А далі починає працювати те, що називають моментною моделлю управління двигуном або правильніше — математичною моделлю управління двигуном, заснованою на розрахунку необхідного крутного моменту. Саме ця модель використовується всіма сучасними автомобілями з електронною педаллю газу. Чому не зробити просту команду від педалі заслінці? Тому що моментна модель дає безліч переваг. Спочатку розберемо їх, а потім перейдемо до того, як ця модель працює в бензинових і дизельних автомобілях.
Перша перевага — це можливість заздалегідь оцінити різницю між крутним моментом мотора і моментом «на колесі». Як ви розумієте, це абсолютно різні речі, і річ не тільки в тому, що у будь-якій трансмісії є передавальні числа, які змінюють цей параметр від мотора до колеса. Річ ще й у тому, що є безліч інших чинників, які без моментної моделі оцінити досить точно було складно. Наприклад, у будь-якого мотора є втрати для забезпечення роботи периферії: генератора, насоса ГУР, кондиціонера, вентиляторів системи охолодження і всього іншого. І якщо раніше це все просто забирало частину потужності, то в моментній моделі розподіл моменту на периферію зарезервовано в програмному забезпеченні заздалегідь. Зазначено воно або у відсотках від максимального моменту, або в абсолютних величинах (наприклад, у ньютон-метрах). Це дуже зручно, бо раніше витрати на цю роботу можна було або розрахувати теоретично, або дізнатися за допомогою замірів на моторному стенді потужності двигуна брутто і нетто (з навісним обладнанням і без нього). А це дорого і складно.
Ну і, звісно ж, у моментній моделі закладено і втрати в трансмісії. Одним словом, моментна модель управлінням двигуном дає точніші значення втрат крутного моменту через силу тертя або на нагрівання, а також дає змогу точніше розрахувати момент «на колесі».
Друга перевага — це можливість точної організації роботи АКП. Напевно, хтось досі пам’ятає, як управлялися перші автомати: за допомогою вакууму і тиску масла. Зараз нічого цього не потрібно. Коробці достатньо знати запит моменту: якщо треба, вона вчасно перейде на підвищену передачу (наприклад, для економнішої їзди на круїз-контролі або якщо того вимагає водій педаллю газу), а якщо треба — на знижену. Наприклад, якщо водій раптово зажадав максимальний момент, натиснувши педаль газу більш ніж на 70% (тобто перейшов у потужнісний режим). Або якщо він раптом за високого поточного крутного моменту різко відпустив педаль газу. У цьому разі ЕБУ може зробити висновок про запит водієм гальмування двигуном і перемкнути коробку вниз. Усе це дають змогу зробити та сама моментна модель і можливість передавання даних між блоками керування мотором і коробкою по CAN-шині. Навіть простий сучасний круїз-контроль — це теж все завдяки цій моделі.
Третя суттєва перевага — це можливість штучного обмеження потужності моторів. Цій можливості моментної моделі дуже раді виробники автомобілів і дуже не раді автовласники. Саме ця можливість дає змогу встановити ліміт моменту (і, відповідно, потужності) мотора, не змінюючи його «заліза». Тобто, зробити один і той самий мотор різної потужності. І добре б, коли таким користуються для отримання податкових переваг (наприклад, російські прошивки на 149 або 249 к.с.). Прикро, коли за потужніший мотор просять доплачувати, хоча від потужнішої версії він відрізняється тільки прошивкою. Наприклад, два дуже популярних у нас мотори Volkswagen 1,6 MPI серії ЕА211 потужністю 90 і 110 к.с. — це один і той самий мотор з різною прошивкою. Приклад не єдиний, але дуже наочний.
Четверта перевага використання моментної моделі — це можливість передбачити захисні або аварійні режими двигуна. Наприклад, у разі виникнення перегріву або детонації можна лімітувати максимальний момент або обмежити максимальні оберти. Можна відключити подачу бензину в циліндр у разі пропусків у ньому запалювання, щоб унеможливити згоряння бензину у випуску. Таких захисних лімітерів багато, і всі вони дають змогу мотору не вбити себе остаточно за появи якоїсь несправності.
Загалом зрозуміло, що моментна модель — штука хороша. Але давайте тепер подивимося, як вона працює.
Від педалі до заслінки
Отже, водій натискає електронну педаль газу і тим самим формує запит моменту. З датчика педалі надходить сигнал в ЕБУ, який щоразу перевіряє, в який момент часу відбувається це натискання (чи не заглушений мотор, чи не проводиться його пуск). Потім він рахує, який крутний момент зажадав водій, і передає його значення величезній кількості лімітерів, які починають перевіряти, чи можна його видати. Лімітери перевіряють безліч параметрів, які умовно можна розділити на кілька великих груп: екологічні, захисту компонентів двигуна і лімітери електронних асистентів водія. Перші перевіряють, чи не йде бажання водія врозріз із бажаннями «зелених» — у моторів є багато обмежень щодо вихлопу, тож із цими екологічними вимогами блоку управління доводиться рахуватися. Друга група відповідає за збереження мотора: якщо коротко, то чи не розвалиться він від запиту водія (детонація, температура відпрацьованих газів, масла, антифризу тощо). Ну а третя група лімітерів обмежить запитуваний водієм крутний момент у тому разі, якщо того вимагатиме дорожня обстановка (зчеплення з дорогою, виявлені перешкоди та інші можливі обмеження від систем безпеки автомобіля).
Після перевірки лімітерами затребуваного педаллю газу моменту запит проходить фільтрацію з боку резерву на роботу периферії і механічні втрати в трансмісії. До речі, на спортивних машинах цей резерв моменту на роботу допагрегатів часто відключають — скільки їм треба, стільки вони і візьмуть, а кроїти навіть кілька ньютон-метрів і зберігати їх просто так в автоспорті не можна.
І ось тільки після цієї процедури проходить перерахунок зовнішнього і внутрішнього запитів моменту — визначається той момент, який мотор здатний видати. І, звісно, він зазвичай не той, який просить водій, а набагато нижчий. І саме тут криється основна причина невдоволення електронною педаллю газу: є відсутність прямої залежності між її положенням і кутом положення дросельної заслінки. На жаль, пряма залежність є тільки там, де два ці вузли пов’язані механічно — тросом. У сучасних машинах такого зв’язку немає, і наскільки «піддати газу», вирішує не тільки водій, а й ЕБУ. Водій може тільки попросити це зробити, але останнє слово буде за моментною системою управління.
Останній етап роботи моментної моделі — розрахунок фізичних величин залежно від отриманих даних про момент, який готовий видати мотор за запитом від педалі газу. Для бензинових моторів ЕБУ в цей момент віддає команди про кут відкриття дросельної заслінки (нарешті), час уприскування палива і кут випередження запалювання. А якщо це передбачено конструкцією двигуна, то і про тиск палива в моторах із безпосереднім уприскуванням, про висоту підняття клапанів, тиск наддуву та інші речі. Головне тут усе ж таки — дросельна заслінка, тобто кількості повітря. На дизельному моторі за момент відповідає кількість палива, тому тут головним буде тиск у рампі (Common Rail, самі розумієте), кількість палива, час упорскування і контроль наддуву (тому що всі сучасні дизелі, звісно, турбовані).
Що не так?
Ну так а чим все-таки незадоволені власники сучасних машин з електронною педаллю газу? Основний привід її критикувати я вже озвучив: це неможливість повноцінно контролювати подачу палива — останнє слово завжди буде за ЕБУ, який лише орієнтується на побажання водія щодо крутного моменту. Друга причина не любити цю педаль — відсутність прямої залежності між педаллю газу і крутним моментом: все вирішують алгоритми програмного забезпечення. А вони пряму залежність аж ніяк не передбачають — графік залежності кута положення дросельної заслінки від положення педалі газу завжди схожий на експоненту, а не на пряму лінію. Крім того, не забуваємо про лімітери, які в будь-який момент можуть обмежити потужність з безлічі причин.
І, нарешті, третє: іноді педаль газу ламається. Рідко, але буває. Ламається, звичайно, не сама педаль, а датчик положення, але оскільки він зазвичай зроблений в одному блоці з педаллю, доводиться міняти її повністю. А вартість цієї деталі може бути зовсім не гуманною. На той самий Polo Sedan вона зараз може коштувати і 30 тисяч, що за один датчик зі шматком пластику, звісно, перебір. Іноді датчик вдається відремонтувати, і, напевно, зараз така робота буде дедалі більш затребуваною.
Втім, лаятися на те, що газ став електронним, не треба. Так, можливо, комусь не подобається замисленість, яка притаманна деяким бюджетним (і не дуже) автомобілям з такою педаллю, але без неї неможлива реалізація сучасної моментної моделі управління двигуном. А без неї, своєю чергою, неможливі всі улюблені нами «плюшки» у вигляді систем курсової стабілізації, круїз-контролю, систем запобігання ДТП тощо. Тож залишається тільки терпіти.
