Новые машины сбивают с толку. Со всеми компьютерами, датчиками и гаджетами может показаться, что под капотом происходит какое-то колдовство. Мы здесь, чтобы показать вам, как работают современные автомобильные компьютерные системы управления.
Когда-то дроссельная заслонка имела тросиковый привод или привод системой тяг. Сегодня эта механическая связь сошла на нет в пользу электронного управления дроссельной заслонкой. Посмотрим, как это работает.
Электронное управление дроссельной заслонкой (ETC) - это система «Fly by Wire» в автомобильной промышленности. В системах ETC электронный блок управления транспортного средства использует информацию от датчика положения дроссельной заслонки (TPS), датчика положения педали акселератора (датчика APP), датчиков скорости колеса, датчика скорости транспортного средства и множества других датчиков для определения того, как регулировать положение дроссельной заслонки.
Давайте рассмотрим два основных датчика, которые составляют «Fly by Wire»: датчик положения педали акселератора и датчик положения дроссельной заслонки. Датчик положения педали акселератора и датчик положения дроссельной заслонки работают сообща, чтобы преобразовать нажатие педали в движение дроссельной заслонки. До недавнего времени в этих датчиках использовались потенциометры, которые работали как делители напряжения. Делители напряжения используют резистивный элемент и рычаг для «деления» входного напряжения (называемого опорным напряжением). Затем они посылают это «разделенное» напряжение на компьютер, который использует его для регулировки положения дроссельной заслонки.
Изображение выше помогает проиллюстрировать основной принцип работы делителя напряжения. Резистивный элемент, также называемый углеродным треком, представляет собой кусок графита. Перемещение ползунка через резистивный элемент эффективно изменяет сопротивление с обеих сторон руки (R1 и R2). Перемещение ползунка по часовой стрелке увеличивает R2 и уменьшает R1, а перемещение против часовой стрелки - наоборот.
Давайте покажем, как датчик APP работает как делитель напряжения. Представьте, что ток течет от положительного (Vref) к рычагу ползунка. Перемещая ползунок ближе к опорному напряжению, вы уменьшаете «величину сопротивления», через который ток должен течь, прежде чем он достигнет рычаг. Это увеличивает выходное напряжение на ЭБУ. Точное соотношение между выходным напряжением, опорным напряжением и положением рычага ползунка можно записать в виде уравнения:
Вывести это уравнение просто. Он включает в себя использование закона Ома (V = IR) и закона тока или напряжения Кирхгофа. Мы воздержимся от этого вывода, поскольку ключом здесь является понимание концепции. ЭБУ обеспечивает опорное напряжение для датчика APP. Физическое движение педали перемещает ползунок через резистивный элемент и изменяет выходное напряжение на ЭБУ. ЭБУ принимает этот сигнал и отправляет соответствующий сигнал на привод дроссельной заслонки, который перемещает дроссельную заслонку.
Датчик положения дроссельной заслонки работает аналогичным образом. Потенциометр соединен со шпинделем дроссельной заслонки. По мере того как дроссельный клапан открывается и закрывается, она изменяет выходное напряжение от 0 до опорного напряжения. Это выходное напряжение отправляется в ЭБУ. Вот как ECU знает положение дроссельной заслонки.
Проблема с датчиками на основе потенциометра состоит в том, что, когда рычаг ползунка и резистивный элемент трутся друг о друга, они в конечном итоге изнашиваются, в этом случае двигатель перейдет в аварийный режим и перестанет набирать обороты. Более новые датчики положения педали акселератора и датчики положения дроссельной заслонки не имеют этой проблемы, поскольку они используют эффект Холла в качестве основного принципа работы. Эти датчики содержат преобразователи, которые преобразуют внешние магнитные поля в напряжение. Используя магниты, размещенные на педали и валу дроссельной заслонки в качестве опорных точек, датчики с эффектом Холла выдают различное напряжение в зависимости от напряженности магнитного поля. Как движется педаль или дроссель, так и магнит. Это движение изменяет напряженность магнитного поля и, таким образом, изменяет выходное напряжение от датчика к ЭБУ.
Теперь давайте посмотрим, как эти два датчика взаимодействуют. Электронное управление дроссельной заслонкой представляет собой замкнутую систему. Дроссель открывается на основе пользовательского ввода (который передается в ЭБУ через датчик педали акселератора) и регулируется на основе показаний датчика положения дроссельной заслонки (который измеряет положение шпинделя дроссельной заслонки).
Рассмотрим петлю обратной связи выше. Если вы неожиданно нажмете на акселератор, датчик положения педали акселератора подает «опорный вход» - напряжение от 0 до Vref- на ЭБУ. ЭБУ интерпретирует этот сигнал и активирует привод (двигатель), который открывает или закрывает дроссельную заслонку.
Измеренный выходной сигнал - это положение дроссельной заслонки после первоначального движения привода. Эта позиция передается на компьютер через выходное напряжение датчика положения дроссельной заслонки. Расхождение между тем, где пользователь хочет установить дроссель (как указано датчиком APP), и текущим положением дросселя (как указано TPS) является «измеренной ошибкой». Компьютер считывает эту ошибку и отправляет соответствующий новый сигнал привод дроссельной заслонки, чтобы получить дроссель там, где этого хочет водитель. Новая позиция считывается датчиком положения дроссельной заслонки, и процесс продолжается в цикле.
Основное преимущество систем «Fly by Wire» заключается в том, что они позволяют легко интегрировать такие системы, как адаптивный круиз-контроль, системы блокировки тормозов и электронный контроль устойчивости. Современные системы Fly by Wire включают в себя несколько датчиков TPS и APP и выдают код ошибки, если есть расхождение между избыточными датчиками.
Электронная педаль газа (акселератора) / устройство и принцип работы - видео
Электронное управление дроссельной заслонкой (ETC) - это система «Fly by Wire» в автомобильной промышленности. В системах ETC электронный блок управления транспортного средства использует информацию от датчика положения дроссельной заслонки (TPS), датчика положения педали акселератора (датчика APP), датчиков скорости колеса, датчика скорости транспортного средства и множества других датчиков для определения того, как регулировать положение дроссельной заслонки. Давайте рассмотрим два основных датчика, которые составляют «Fly by Wire»: датчик положения педали акселератора и датчик положения дроссельной заслонки. Датчик положения педали акселератора и датчик положения дроссельной заслонки работают сообща, чтобы преобразовать нажатие педали в движение дроссельной заслонки. До недавнего времени в этих датчиках использовались потенциометры, которые работали как делители напряжения. Делители напряжения используют резистивный элемент и рычаг для «деления» входного напряжения (называемого опорным напряжением). Затем они посылают это «разделенное» напряжение на компьютер, который использует его для регулировки положения дроссельной заслонки.
Изображение выше помогает проиллюстрировать основной принцип работы делителя напряжения. Резистивный элемент, также называемый углеродным треком, представляет собой кусок графита. Перемещение ползунка через резистивный элемент эффективно изменяет сопротивление с обеих сторон руки (R1 и R2). Перемещение ползунка по часовой стрелке увеличивает R2 и уменьшает R1, а перемещение против часовой стрелки - наоборот. Давайте покажем, как датчик APP работает как делитель напряжения. Представьте, что ток течет от положительного (Vref) к рычагу ползунка. Перемещая ползунок ближе к опорному напряжению, вы уменьшаете «величину сопротивления», через который ток должен течь, прежде чем он достигнет рычаг. Это увеличивает выходное напряжение на ЭБУ. Точное соотношение между выходным напряжением, опорным напряжением и положением рычага ползунка можно записать в виде уравнения:
Вывести это уравнение просто. Он включает в себя использование закона Ома (V = IR) и закона тока или напряжения Кирхгофа. Мы воздержимся от этого вывода, поскольку ключом здесь является понимание концепции. ЭБУ обеспечивает опорное напряжение для датчика APP. Физическое движение педали перемещает ползунок через резистивный элемент и изменяет выходное напряжение на ЭБУ. ЭБУ принимает этот сигнал и отправляет соответствующий сигнал на привод дроссельной заслонки, который перемещает дроссельную заслонку. Датчик положения дроссельной заслонки работает аналогичным образом. Потенциометр соединен со шпинделем дроссельной заслонки. По мере того как дроссельный клапан открывается и закрывается, она изменяет выходное напряжение от 0 до опорного напряжения. Это выходное напряжение отправляется в ЭБУ. Вот как ECU знает положение дроссельной заслонки. Проблема с датчиками на основе потенциометра состоит в том, что, когда рычаг ползунка и резистивный элемент трутся друг о друга, они в конечном итоге изнашиваются, в этом случае двигатель перейдет в аварийный режим и перестанет набирать обороты. Более новые датчики положения педали акселератора и датчики положения дроссельной заслонки не имеют этой проблемы, поскольку они используют эффект Холла в качестве основного принципа работы. Эти датчики содержат преобразователи, которые преобразуют внешние магнитные поля в напряжение. Используя магниты, размещенные на педали и валу дроссельной заслонки в качестве опорных точек, датчики с эффектом Холла выдают различное напряжение в зависимости от напряженности магнитного поля. Как движется педаль или дроссель, так и магнит. Это движение изменяет напряженность магнитного поля и, таким образом, изменяет выходное напряжение от датчика к ЭБУ. Теперь давайте посмотрим, как эти два датчика взаимодействуют. Электронное управление дроссельной заслонкой представляет собой замкнутую систему. Дроссель открывается на основе пользовательского ввода (который передается в ЭБУ через датчик педали акселератора) и регулируется на основе показаний датчика положения дроссельной заслонки (который измеряет положение шпинделя дроссельной заслонки). Рассмотрим петлю обратной связи выше. Если вы неожиданно нажмете на акселератор, датчик положения педали акселератора подает «опорный вход» - напряжение от 0 до Vref- на ЭБУ. ЭБУ интерпретирует этот сигнал и активирует привод (двигатель), который открывает или закрывает дроссельную заслонку. Измеренный выходной сигнал - это положение дроссельной заслонки после первоначального движения привода. Эта позиция передается на компьютер через выходное напряжение датчика положения дроссельной заслонки. Расхождение между тем, где пользователь хочет установить дроссель (как указано датчиком APP), и текущим положением дросселя (как указано TPS) является «измеренной ошибкой». Компьютер считывает эту ошибку и отправляет соответствующий новый сигнал привод дроссельной заслонки, чтобы получить дроссель там, где этого хочет водитель. Новая позиция считывается датчиком положения дроссельной заслонки, и процесс продолжается в цикле. Основное преимущество систем «Fly by Wire» заключается в том, что они позволяют легко интегрировать такие системы, как адаптивный круиз-контроль, системы блокировки тормозов и электронный контроль устойчивости. Современные системы Fly by Wire включают в себя несколько датчиков TPS и APP и выдают код ошибки, если есть расхождение между избыточными датчиками.
