Įvadas
Šiuolaikiniame automobilyje droselio trosas tapo beveik nebereikalingas. „Drive-by-wire“ sistema anaiptol nėra nauja koncepcija – ją dar 1988 m. pristatė BMW savo 7 serijos modeliuose. BMW naudojama sistema vadinama EML (vokiškas elektroninio droselio valdymo terminas). Dabar ši sistema atkeliavo ir į kuklesnės kilmės automobilius, ją galima rasti net bazinėse komplektacijose. Istoriškai tarp akceleratoriaus pedalo ir droselio sklendės visada egzistavo mechaninė jungtis – ar per trosą, ar per strypus bei svirtis. Dabar jas pakeitė sudėtingi elektroniniai valdymo moduliai, jutikliai ir vykdikliai. Ši sistema dar vadinama „Fly-by-Wire“.
Yra kelios priežastys, kodėl elektroninis droselio valdymas yra pranašesnis už įprastą droselio trosą:
- Automobilio elektroninės sistemos gali valdyti visą variklio darbą, išskyrus įsiurbiamo oro kiekį.
- Elektroninis droselio valdymas užtikrina, kad bet kurioje situacijoje variklis gautų tik teisingą droselio atidarymo laipsnį.
- Oro tiekimo optimizavimas taip pat užtikrina, kad kenksmingų išmetamųjų dujų kiekis būtų kuo mažesnis, o važiavimo savybės išliktų geros bet kokiomis aplinkybėmis. Elektroninio droselio valdymo susiejimas su adaptyviu pastovaus greičio palaikymu, traukos kontrole, laisvosios eigos sūkių valdymu ir stabilumo kontrolės sistemomis leidžia pasiekti dar tikslesnį valdymą.
Tokia sistema turi pranašumų prieš įprastą trosinę versiją, nes:
- Pašalinamas mechaninis droselio troso elementas ir pakeičiamas greitai reaguojančia elektronika – sumažėja judančių dalių (ir su jomis susijusio dėvėjimosi) skaičius, todėl reikia minimalaus reguliavimo bei priežiūros.
- Didesnis duomenų tikslumas pagerina automobilio važiavimo savybes, o tai savo ruožtu užtikrina geresnę reakciją ir ekonomiškumą.
Sistemos atmainos
Pirmosios elektroninio droselio valdymo arba EML versijos buvo kuriamos kaip gamybinėje linijoje pridedama („add on“) sistema. Ji naudojo savo atskirą elektroninį valdymo modulį (ECM), nereikalaudama papildomos aparatinės įrangos (ir programavimo) automobilio originaliame ECM. Tai buvo pasiekta į automobilio ECM per nuoseklųjį ryšį iš atskiro elektroninio droselio vykdiklio valdymo bloko perduodant minimalų duomenų kiekį, kaip parodyta dešinėje:
Šiuolaikinės sistemos turi specialų ECM, kuriame įdiegtas reikiamas programavimas, priimantis įvesties signalus iš droselio pedalo potenciometrų ir siunčiantis išvesties signalus į elektroninį droselio bloką, kaip parodyta dešinėje:
Droselio pedalo mazgas
Prie droselio pedalo pritvirtinti du potenciometrai, užtikrinantys reikiamą pedalo judesio nuskaitymo tikslumą. Nuotraukoje dešinėje matomas droselio pedalo mazgas su šone pritvirtintais potenciometrais. Spaudžiant pedalą juntamas pasipriešinimas suprojektuotas taip, kad jausmas būtų toks pat kaip su įprastu droseliu. Šiuo atveju droselio pedalas turi 6 elektrines jungtis.
Toliau pateiktame pavyzdyje matoma PicoScope Automotive užfiksuota signalo forma, kai droselis juda nuo laisvosios eigos iki WOT (visiškai atidaryto droselio) ir vėl grįžta į laisvąją eigą. Pavyzdyje mėlyna kreivė rodo įprastai didėjančią įtampą spaudžiant pedalą, o raudona kreivė veikia žemesnės įtampos ruože. Sudėti abu signalai leidžia ECM apskaičiuoti vidutinę abiejų signalų įtampos vertę. Taip pedalo padėtis nustatoma tiksliau, nei atsižvelgiant tik į vieną įtampos išvestį.
Elektroninis droselio blokas
Kadangi tarp droselio pedalo ir droselio bloko nėra jokios mechaninės jungties, būtina naudoti elektrinį vykdiklio variklį. Elektrinių jungčių skaičius skirtingose sistemose gali skirtis; čia pateiktas pavyzdys turi 6 elektrines jungtis. Jos skirtos valdymo varikliui varyti ir droselio padėties jutikliui.
Vykdiklis, dažnai vadinamas servovarikliu, veikia nuolatine srove (DC). Servovariklio gaunama įtampa yra stačiakampio signalo formos, kurio įtampa ir dažnis nekinta. Servovariklis reaguoja į „užpildos koeficiento“ (duty cycle) pokytį. Užpildos koeficientas – tai procentinis santykis tarp „įjungimo ir išjungimo“ trukmės. Šį pokytį galima stebėti osciloskopu.
Aukščiau esančioje iliustracijoje matoma signalo forma rodo servovariklio užpildos koeficientą (raudona spalva), o mėlyna kreivė žymi TPS (droselio padėties jutiklio) padėtį. Didėjant apkrovai, užpildos koeficientas kinta ir toliau pasuka servovariklį. Tai matyti žemiau:
Droselio padėties jutiklis
Šiuo konkrečiu atveju TPS (droselio padėties jutiklis) yra integruotas į servovariklį. Šio jutiklio įtampos išvestis turi pranešti ECM tikslią droselio sklendės padėtį. Todėl TPS, kaip ir droselio pedalo padėties jutiklis, turi dvi įtampos išvestis. Jas matome žemiau:
Pavyzdinėje kreivėje matoma signalo forma rodo droselio judėjimą nuo laisvosios eigos iki WOT (visiškai atidaryto droselio) ir vėl atgal į laisvąją eigą. Mėlyna kreivė rodo įprastai kylančią įtampą atidarant droselio sklendę, o raudona kreivė yra apversta. Sudėti abu signalai leidžia ECM apskaičiuoti vidutinę abiejų signalų įtampos vertę ir tiksliau nustatyti droselio sklendės padėtį.
Straipsnis išverstas iš Pico Technology bibliotekos su gamintojo leidimu. Originalas: picoauto.com. PicoScope įrangą rasite mūsų kataloge.