Разбираемся с понятием акселератор применительно к автомобилям
Слово “акселератор” с латинского языка переводится как “ускоритель”. Так называется специальная заслонка, через которую регулируется подача топлива и воздуха в камеры сгорания цилиндров. Эта заслонка напрямую связана с педалью газа и нажимая на ее вы можете регулировать давление в блоке цилиндров. Чем выше это давление, тем быстрее двигаются поршни, усилие через шатуны передается на коленчатый вал, а уже от него на трансмиссию. Переходя на пониженные или повышенные передачи, вы контролируете скорость вращения колес.
Принципиальной разницы в работе акселератора нет в карбюраторных и инжекторных двигателях, отличие состоит только в способе подачи смеси:
- карбюратор – это небольшой узел топливной системы автомобиля, в него поступают воздух и бензин, формируя горючую смесь, нажимая на педаль газа, вы регулируете подачу этой смеси в блок цилиндров;
- инжектор – это система впрыска, в которой с помощью форсунок контролируется подача топлива непосредственно в камеру сгорания каждого отдельного поршня.
- с распределенным впрыском – горючая смесь топлива и воздуха получается во впускном коллекторе;
- с непосредственным впрыском – смесь образуется прямо в камере сгорания.
В автомобилях с дизельными двигателями используется немного другая система: впрыск топлива постоянный, вы только можете контролировать количество подаваемого топлива в цилиндры с помощью топливного и воздушного насосов.
Управление ускорением автомобиля ведется через педаль газа. Если на нее нажать слишком сильно, то в карбюраторных двигателях могут образовываться “провалы” – количество воздуха будет слишком большим, стабилизируется оно в доли секунды с помощью специального ускорительного насоса, который увеличивает или уменьшает подачу топлива. Из-за этих недостатков карбюратора, с 80-х годов наблюдается постоянный переход на инжекторную систему подачи топлива.
Использование инжектора подразумевает применение различных датчиков или компьютерных систем контроля за положением педали газа и дроссельной заслонки, поэтому и расходуется топливо более экономно.
Наиболее сложная конструкция акселератора используется в автомобилях с турбодвигателями, в которых равномерный ход поршней и подача топлива достигаются за счет дополнительных форсунок и насосов высокого давления.
Акселератор: что это такое в автомобиле? Для чего он нужен?
Не все автовладельцы знают, что такое акселератор в автомобиле, хотя пользуются этой деталью каждый день. Если не входить далеко вглубь, то автомобильный акселератор можно назвать простым ускорителем, с помощью которого регулируется система подачи топлива в камеру сгорания.
Простым языком весь процесс можно охарактеризовать повышением, или снижением количества топлива, попадающего в двигатель. Но не нужно путать – акселератор в машине не является педалью регулирования топлива. По сути, это дроссельная заслонка, с помощью которой происходит регулировка количества воздуха и топливной смеси, в дальнейшем попадающего в камеру сгорания.
Особенности работы акселератора
Отмечаются небольшие особенности работы инжекторных и карбюраторных двигателей. При этом такие особенности касаются исключительно порядка подачи топлива.
В частности их можно описать таким образом:
• в карбюраторной системе осуществляется предварительная смесь топлива и воздуха, а нажатием на акселератор происходит регулировка подачи уже готовой смеси непосредственно к месту его сгорания;
• инжекторная система предусматривает регулировку каждой отдельной форсунки в процессе распределения подачи топлива (смеси) каждому цилиндру по отдельности.
По сути, главной отличительной чертой двигателей этих двух типов является более точная подача горючего в двигатель при инжекторной системе.
При этом такие системы выпускаются в двух наиболее распространённых видах:
• когда впрыск осуществляется непосредственно, а смесь образуется уже на месте ее сгорания (в камере);
• когда смесь готовится до момента впрыска (получается распределенный впрыск).
Касательно дизельных двигателей, то здесь действует несколько другая система. Регулировке подлежит только количество топлива, которое должно попасть в цилиндры, путем контроля воздушного, а также топливного насосов.
Следует помнить, что управляется ускорение путем специальной педали газа, расположенной в кабине. При этом если слишком резко на нее нажать – достигнуть одновременного увеличения скорости не получится. Нужно некоторое время, чтобы оптимально отрегулировать количество воздуха и топлива, попадающего в камеру сгорания. Обычно это занимает от одной до нескольких секунд и только после этого обороты увеличиваются.
Такая «особенность» чаще всего встречается в карбюраторных двигателях и регулируется установкой специальных насосов для ускорения. Именно поэтому более оптимальной считается инжекторная система. Совмещенные с современными системами компьютерного контроля и различными сигнализирующими датчиками такие двигатели более экономны, надежны, практичны.
В автомобилях же оснащенных турбодвигателями акселераторы имеют более сложную конструкцию, предусматривающую дополнительные форсунки, а также установку специальных насосов высокого давления.
Когда может возникнуть необходимость ремонта или замены
Технологический принцип работы всей системы акселератора не сложный. Но в последнее время, в связи с наличием большого количества разнообразных сигнализаторов и датчиков существенно возрастает риск выхода их из строя. В меньшей степени риску подвергаются механические части. К примеру педаль газа, хотя их доля поломок не такая большая, как остальных.
К самым частым поломкам можно отнести выход из строя (перегорание) подключенных непосредственно к педали акселератора датчиков. По сути, на панели управления сразу будет сигнализировать специальная лампочка, которая укажет на неисправность. При этом система построена таким образом, что в случае, когда контроль работы одного из направлений «утрачен», включается безопасный режим, под которым следует понимать оптимальное использование системы (как по скорости, так и по расходу топлива).
Это будет проявляться в плавном росте оборотов и в медленном разгоне транспортного средства. Выход из строя двух и более датчиков станет причиной перехода автомобиля в аварийный режим. Иными словами больше холостого хода вы выжать со своего «стального коня» не сможете.
Нужно понимать, что ремонт датчиков в большинстве случаев сводится к их полной замене. Часто под такой заменой подразумевают полную замену педали акселератора. Но иногда всему виной может оказаться неисправность проводки. Поэтому, прежде чем предпринимать какие-либо кардинальные меры, целесообразно определить поломку, а уже потом думать, что с ней делать и как ее устранять. Возможно сломана педаль акселератора или просто повреждена.
Важно понимать, что если раньше акселератор можно было ремонтировать в домашних условиях, и, тем самым, получать некоторую экономию, то сегодня, особенно в современных автомобилях «напичканных» электроникой, делать это самому не стоит. Дело в том, что для проверки каждого из узлов акселератора потребуется специальное диагностическое оборудование, покупка которого обойдется в разы дороже, чем полный капитальный ремонт в условиях технической станции.
Единственное условие, когда такие действия могут оказаться допустимыми – в случае необходимости замены отдельных механических частей, вычерпавших свой ресурс.
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.
Акселератор
Акселера́тор (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)
Акселератор – дословно, ускоритель. На самом деле автомобилисты так называют устройство, чаще рычаг управления карбюратором, связанный с педалью управления.
При нажатии на педаль акселератора у карбюраторных двигателей открываются заслонки, регулирующие подачу воздуха в двигатель. При большем открытии заслонок увеличивается и расход топлива, так как оно испаряется в большем количестве, поступая через топливные жиклёры. Внутри карбюратора воздух смешивается с топливом, образуя горючую смесь. Рост количества горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, ведет к росту давления сгорания внутри. Это ведет к увеличению крутящего момента. Если нагрузка не возрастает, то увеличивается частота вращения коленчатого вала.
При резком нажатии на педаль акселератора горючая смесь резко обедняется. Чтобы предотвратить провалы в работе двигателя в работу включается еще и насос-ускоритель, который разово впрыскивает некоторое количество топлива в карбюратор, повышая степень обогащения горючей смеси на короткий промежуток времени (несколько десятых долей секунды).
На двигателях, оснащенных инжекторами, большее открытие впускных заслонок увеличивает и подачу топлива, впрыскиваемого через форсунки. Сгорает большее количество горючей смеси, а дальше по аналогии с карбюраторным двигателем.
На дизельных двигателях педаль акселератора связана с регулятором насоса высокого давления. Подача воздуха на дизельных двигателях постоянна. Меняется только цикловая подача (цикловая подача – это количество топлива, подаваемое в один цилиндр двигателя за один цикл).
За изменение цикловой подачи отвечают плунжеры топливного насоса, имеющие спиральную проточку, взаимодействующую с отсечным отверстием гильзы плунжера. Поворотом плунжера изменяется момент отсечки подачи топлива. Чем больше активный ход плунжера, тем выше цикловая подача. Фактически педаль акселератора через систему управления в регуляторе топливного насоса высокого давления управляет поворотом плунжера, изменяя цикловую подачу.
На турбореактивных и турбовинтовых двигателях акселератор выполнен в виде рукоятки, управляемой рукой. Там также имеются насосы высокого давления, которые впрыскивают периодически топливо в камеру сгорания. По периферии камеры сгорания расположены несколько форсунок, которые по очереди впрыскивают топливо, обеспечивая равномерную работу двигателя.
- Двигатель внутреннего сгорания
Wikimedia Foundation . 2010 .
