Как работает электронная педаль газа автомобиля

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.

Электронная педаль газа. Плюсы и минусы. Контроль неисправности. Тюнинг

Сейчас трудно найти автомобиль, в котором применяется обычная механическая педаль газа. Начиная с 90-х годов производители стали применять электронную систему управления акселератором. С одной стороны, пропали проблемы, связанные с «раслохмачиванием» тросика передачи, которые приводили к трудностям управления дроссельной заслонкой. Однако не все водители по сей день абсолютно довольны с таким нововведением. Электронная педаль газа ограничивает свободу управления акселератором, не дает «раскачать» движок по полной.

Типы педалей газа

Педаль газа служит для управления подачи рабочей смеси в камеры сгорания двигателя. При увеличении смеси увеличиваются обороты двигателя, его мощность и крутящий момент. Педалью газа оснащены все авто, за исключением машин для людей с ограниченными возможностями. В таких авто установлено ручное управление акселератором.

Педаль акселератора (или газа) предназначена для регулировки поступления рабочей смеси в область сгорания. Чем больше смеси поступает, тем большие обороты и мощность развивает силовой агрегат автомобиля. Ни один современный автомобиль пока нельзя представить без педали газа (за исключением транспортных средств, предназначенных для людей с ограниченными возможностями).

Типы управления акселератором

Эволюция управления акселератором пережила несколько этапов:

1. Ручная регулировка газа. Такая система управления применялась на первых автомобилях. Иногда для этого устанавливался дополнительный рычаг, как в современных самолетах. В мотоциклах и других мотосредствах управление газом на руле используется до сих пор. Дело в том, что при управлении мотосредством ноги достаточно загружены, чего не скажешь для водителей автомобиля.

2. Механическая педаль газа. Со временем управление акселератором в автомобилях «отдали» ногам. Кстати, поначалу у этой инициативы было много противников. Многие начинающие водители знают, как на первых занятиях по вождению затекает правая нога. В некоторых современных автомобилях педаль газа спроектирована неудачно (неправильная постановка ступни, усилие нажатия), и нога после длительного управления устает. Кинематическая схема управления газа первоначально основывалась на системе тросиковой передачи, затем одно время стали использовать рычаги. Рычажная передача оказалась не столь надежной, ее часто приходилось регулировать. Поэтому вновь перешли на тросиковый вариант.

3. Электронная педаль.

В 70-х годах прошлого века в управление двигателей внутреннего сгорания стали внедрять электрические системы. Приблизительно в это время появились попытки установки электрического управления акселератором. Идея состоит в том, что угловой поворот педали газа с помощью обычного потенциометра (переменного резистора) преобразуется в электрический сигнал. Этот электрический сигнал управляет приводом дроссельной заслонки. Таким образом, управление идет по обычным проводам, исключая применение тросиков и других ненадежных механизмов.

Первые электрические педали отличались своей ненадежностью. Это часто приводило к аварийным ситуациям. После изобретения транзисторных схем управления, внедрения микросхем и микропроцессоров надежность уже электронных систем управления акселератором заметно увеличилась.

Следующим шагом увеличения надежности системы явилось внедрение обратной связи. Начали устанавливать датчик положения дроссельной заслонки. Таким образом, датчик педали газа подает сигнал на блок управления двигателем, который формирует сигнал на привод управления дроссельной заслонкой. Он (привод) поворачивает акселератор на угол, который контролирует датчик дроссельной заслонкой. Этим достигается высокое соответствие положений.

Такая система показала высокую надежность, и дожила до наших дней. Последним этапом совершенствования стал перевод электрических сигналов датчиков в цифровую форму. В современный датчик электронной педали встроен аналого-цифровой преобразователь, который сразу переводит показания датчика в цифру. По проводам передается уже цифровой сигнал. Это значительно увеличивает помехозащищенность и надежность системы. В некоторых схемах управления данными электронная педаль «вешается» на CAN-шину.

Принцип работы педали газа

В классической схеме электронной педали газа ось педали газа совмещена с осью ползунков потенциометров (переменных резисторов). Переменные резисторы выполнены на печатной плате методом напыления, как показано на рисунке:

При нажатии на педаль газа ползунки перемещаются по поверхности резистивного напыления, изменяя величину сопротивления в цепях. В современных системах управления применяется два переменных резистора. Это сделано для увеличения надежности. Если выйдет из строя один из потенциометров, за основание для сигнала управления будут выбраны показания исправного. Принципиальная схема (на примере Гольфа) выглядит приблизительно так:

Опять же, на примере Гольфа величина сопротивления в зависимости от угла акселератора соответствуют следующим величинам (данные взяты из AUTODATA):

Кстати, схема датчика положения дроссельной заслонки имеет приблизительно такой вид. В схему дополнительно включен привод управления заслонкой.

Данные датчики подключены к блоку управления двигателя, как и электропривод управления дроссельной заслонкой. При нажатии на педаль газа сигнал с датчика педали газа поступает на блок управления двигателем, который в свою очередь формирует сигнал управления на привод дроссельной заслонки. Он приводит ее в движение, которое контролируется датчиком положения дроссельной заслонки. Одновременно с этим блок управления может корректировать подачу топлива, изменение угла зажигания, других параметров.

Плюсы и минусы электронной педали газа

Плюсами электронной педали газа являются:

• отсутствуют механические проблемы, связанные с износом тросика, необходимостью смазки;
• педаль управляет не только дроссельной заслонкой, но при помощи блока управления другими параметрами, что позволяет увеличить экологичность, уменьшить потребление топлива;
• электронная педаль технологична, ее замена в случае ремонта занимает мало времени;
• при поломке педали в большинстве случаев возможно продолжение движения в аварийном режиме.

• в случае отказа системы исправить положение самостоятельно трудно, требуется вмешательство специалиста;
• по сравнению с механической системой электронная педаль сложнее, что увеличивает вероятность поломки;
• к механическим неисправностям добавляются электрические проблемы плохих контактов, коррозии, неисправности электропроводки;
• потенциометры недостаточно надежны, в процессе эксплуатации изнашиваются (сейчас внедряют оптосистемы);
• у водителя появляется назойливый электронный помощник, он не позволяет произвольно «подбросить газку» во время запуска двигателя на холодную, перегазовать.

Признаки неисправности

Признаками отказа педали газа являются:

• отсутствие реакции на нажатие на педаль акселератора;
• плавание холостых оборотов;
• провалы педали газа;
• неровный набор оборотов двигателя при плавном нажатии на педаль;
• повышенные обороты;
• заклинивание педали.

Проверка исправности

Датчик электрической педали газа без аналогово-цифрового преобразователя (потенциометрического) можно проверить при помощи обычного мультиметра в режиме измерения сопротивления. Для этого мультиметр необходимо подключить к разъему блока управления двигателя согласно схеме, предложенной в справочных программах. На примере Гольфа Autodata предлагает следующую схему:

Величины сопротивлений соответствуют таблице, приведенной выше. Если величина сопротивления не соответствуют таблице, такой датчик следует менять. Лучше не пытаться ремонтировать датчик педали, это редко приводит к положительному результату. Отремонтированный датчик обычно держится не более полугода. Очень часто педаль отказывает по причине плохого контакта разъемов или неисправности проводки. Такую неисправность можно устранить самостоятельно.

Для проверки работоспособности электронной педали газа можно временно подбросить заведомо исправную педаль газа. Для этого совсем не обязательно ее устанавливать на место. Можно просто перебросить разъемы со штатной педали на исправную, и нажимать на педаль вручную.

Тюнинг электронной педали

Не обошли тюнингисты вниманием и электронные педали газа. Они спекулируют на желании водителей превратить свой авто в гоночный болид. Для этого можно сделать педаль сверхчувствительной, реагирующей на малейшее нажатие на педаль. При этом мощность силового агрегата нисколько не увеличивается. Просто при слабом нажатии на педаль акселератора двигатель начинает реветь, создавая впечатление, что у вас под капотом сидит зверь. В качестве примера приведу MS-Chip Speed Boost.

Работает в трех режимах: СПОРТ, СПОРТ + и ЭКО. Переключение электронное.

Примочка типа ШПОРА. Неплохо пришпоривает железного коня.

Для Вазов разработаны регулируемые датчики:

Регулировка чувствительности производится при помощи ослабления винтового соединения и смещения угла.

Смещение вправо-влево увеличивает-уменьшает чувствительность.

Некоторые умельцы корректируют чувствительность при помощи чипования блока управления двигателя, но это уже другие деньги.

Электронная педаль газа, принцип работы

На многих современных автомобилях устанавливается электронная педаль газа. Тросовые механизмы остаются в прошлом (как впрочем и карбюраторная система зажигания) и сейчас с распространением инжекторных (электронных систем) все больше и больше производителей устанавливают электронные варианты педалей акселератора! А многие ли из вас знают — как работает эта педаль? Простыми словами – принцип работы? Если нет, тогда читайте дальше …

Для того чтобы понять как работает электронная педаль, давайте вспомним как работала обычная механическая на старых автомобилях.

Почему я акцентировал, что старая педаль газа работала в основном на карбюраторах? Да все потому, что карбюратор сам по себе это механический впрыск топлива, без каких либо электронных примочек.

Когда вы нажимали на педаль, тросик связанный с ней открывал механическую заслонку в карбюраторе на нужный угол (чем больше вы жали, тем больше открывал) тем самым увеличивая подачу топливной смеси, а соответственно двигатель работал на более высоких оборотах (при определенной передаче набиралась скорость автомобиля). Все просто, дальше некуда! Есть конечно один минус такой системы, особенно в зимний период, для того чтобы двигатель корректно запустился, вам нужно было профессионально «играть» с положением так называемого «подсоса» (еще одна регулировка положения заслонки). И если вы ошибались с этим положением, то автомобиль плохо заводился (или вообще не заводился), также если вы открыли подсос слишком сильно, то просто могло бы «залить» свечи и ваш автомобиль опять бы не запустился! В общем приколов было много! Лично я о карбюраторной системе не жалею – ушла и ушла! Как бы многие ее не защищали! Почитайте интересную статью карбюратор или инжектор, там в комментария развернулась просто битва!

Но сейчас с приходом электронной системы зажигания, того же инжектора, регулировка открытия дроссельной заслонки происходит немного по-другому! Да и инжектор не совсем правильно мог работать с обычной тросиковой педалью газа, хотя пробы были. В общем электронная педаль газа продиктована временем.

Так как же она работает?

И тут все достаточно просто. Если рассказать на пальцах, то — водитель нажимает на педаль газа, датчики которые встроены в основание педали видят угол отклонения и по проводам передают положение педали дроссельной заслонке, она в свою очередь отгибается на нужный угол, тем самым либо подается больше топлива, либо меньше.

Теперь немного подробнее …

Электронная педаль не простая «железяка», которой была обычная «тросиковая». По сути это целый электронный модуль. Если не вдаваться в сложные технические термины, а сказать более понятным всем языком, то можно сравнить электронную педаль с неким реостатом. У педали есть специальные дорожки, по которым ходит группа контактов, причем эти контакты дублируются для точности показаний. Эти контакты перемещаются по дорожке, тем самым меняя нагрузку на датчики, а уже эти датчики посылают информацию на блок дроссельной заслонки.

Схема модуля педали (реостата)

То есть тут нет никаких тросиков, чистая электрика! Смотрим схему работы.

Многие могут сказать, что тросик намного надежнее, ведь чем больше электрики, тем больше сбоев! И может быть они в чем то и правы! Однако статистика говорит об обратном, электронная педаль очень прочный элемент! Нет, они конечно ломаются, но происходит это крайне редко! А вот троссиковые падали газа ломались намного чаще! Причем ломалась не сама педаль, а изнашивался тросик, который соединял дроссельную заслонку – и все обрыв, давим на педаль а «газа» нет! Причем обрыв тросика происходил намного чаще, чем поломка электронной педали газа.

Еще одним плюсом является «автоматичность» системы. Электронная педаль контролируется блоком ЭБУ автомобиля. Вам уже не нужно никаких «подсосов» при холодном пуске, также не нужно «качать» педаль чтобы завести автомобиль, все сделает инжектор, он же и автоматически регулирует заслонку при пуске (некий умный автоматический подсос) – очень ценно при холостом пуске! С инжектором намного сложнее залить свечи автомобиля!

На скорости блок ЭБУ может сам регулировать положение заслонки для оптимальной работы, даже если вы держите педаль в одном положении – яркий пример этому система круиз-контроля! Про его работу можете посмотреть в этом ролике.

Если подвести итог по электронной педали газа, то можно понять что это современный шаг вперед, который дает намного больше комфорта и возможностей применения электронных систем, чем старый тросиковый механизм.

(9 голосов, средний: 4,33 из 5)