În cadrul sistemului de control electronic al puterii, clapeta de acceleraţie este acţionată de către un motor electric. În acest mod este eliminată necesitatea existenţei unui cablu Bowden între pedala de acceleraţie şi clapeta de acceleraţie.
Conducătorul auto controlează unitatea de control a motorului prin intermediul pedalei de acceleraţie. Ulterior, unitatea de control a motorului transmite comanda corespunzătoare la clapeta de acceleraţie. Prin poziţionarea clapetei de acceleraţie, unitatea de control a motorului poate regla cuplul motorului, chiar dacă conducătorul auto nu a eliberat pedala de acceleraţie. Rezultatul îl reprezintă o mai bună coordonare între şi în cadrul sistemelor de management ale motorului. În cele ce urmează, se va demonstra că sistemul de control electronic al puterii este mai mult decât un substitut al cablului de accelerare Bowden.
Sistemul de poziţionare al clapetei de acceleraţie mecanice
În cadrul acestui sistem, conducătorul auto apăsă pedala de acceleraţie, poziţionând astfel mecanic clapeta de acceleraţie prin intermediul cablului Bowden.
În momentul în care conducătorul auto apăsă pedala de acceleraţie, sistemul de management al motorului nu poate controla poziţia clapetei de acceleraţie. Pentru a regla cuplul motorului, sistemul de management al motorului trebuie să ia în considerare alte variabile controlate, cum ar fi timpul de aprindere şi cel de injecţie.
Poziţionarea clapetei de acceleraţie determinată de către motorul electric este posibilă doar în cadrul turaţiei de ralanti şi în combinaţie cu sistemul de pilot automat tip Volkswagen.
Sistemul de poziţionare al clapetei de acceleraţie electrice
În cadrul acestui sistem, clapeta de acceleraţie este poziţionată de către un motor electric situat de-a lungul reglajului dozajului de carburant. Conducătorul auto apăsă pedala de acceleraţie în funcție de puterea solicitată motorului. Sensorii înregistrează poziţia clapetei de acceleraţie şi transmit această informaţie unităţii de control a motorului. În acest moment, unitatea de control a motorului transmite un semnal corespunzător forţei de apăsare a conducătorului auto către dispozitivul de fixare a clapetei de acceleraţie care o poziţionează la unghiul convenabil.
În cazul în care cuplul motorului trebuie ajustat din motive de siguranţă sau consum de carburant, unitatea de control a motorului poate ajusta poziţia clapetei de acceleraţie independent de poziţia pedalei de acceleraţiei.
Avantajul ajustării menţionate, este că unitatea de control a motorului defineşte poziţia clapetei de acceleraţie conform cerinţelor individuale multiple (gradul de apăsare al pedalei de către conducătorul auto, emisiile de gaze, consumul de carburant şi siguranţă). Instrumentele utilizate de către sistemul de management al motorului pentru a influenţa cuplul motorului sunt următoarele: clapeta de acceleraţie, presiunea de încărcare, timpul de injecţie, comprimarea şi avansul pornirii.
Controlul cuplul motorului cu ajutorul poziţionării mecanice a clapetei de acceleraţie
Solicitările specifice de cuplu sunt semnalate individual unităţii de control a motorului şi ulterior procesate. Cererile de cuplu nu pot fi potrivite într-un mod optim întrucât unitatea de control a motorului nu poate accesa direct clapeta de acceleraţie ajustabilă mecanic.
Controlul cuplul motorului cu ajutorul poziţionării electrice a clapetei de acceleraţie
Acest sistem permite un management al motorului orientat către cuplu. În primul rând, unitatea de control a motorului colectează toate solicitările de cuplu, atât cele interne, cât şi cele externe. Apoi, aceasta calculează acţiunile de control necesare. Acest sistem este mai precis şi mai eficient faţă de sistemul anterior.
Solicitările interne de cuplu includ următoarele elemente: pornirea, încălzirea convertizorului catalitic, controlul turaţiei de ralanti, limitarea puterii, dispozitivul de limitare a vitezei şi controlul sondei Lambda. Solicitările externe de cuplu pot provenii de la următoarele componente auto: cutia de viteze automată, sistemul de frânare (sistemul de control al tracţiunii, controlul frânării motorului), sistemul de aer condiţionat (poziţia compresorului de aer condiţionat ON/OFF) şi sistemul de pilot automat.
Procesul de control
Sistemul de management al motorului generează un cuplu specific, corespunzător solicitărilor interne şi externe. Cuplul actual se calculează ca o rezultantă a următorilor factori: viteza motorului, semnalul de încărcare şi avansul pornirii. Unitatea de control a motorului compară iniţial cuplul actual cu cel specific. În cazul în care aceste două valori diferă una de cealaltă, sistemul declanşează o acţiune de corectare necesară pentru a corela cele două valori.
Sistemul urmăreşte două linii de abordare simultan. În cazul primei linii, sistemul activează variabilele controlate care afectează încărcarea acestuia. Aceste variabile mai sunt cunoscute sub numele de variabile controlate pentru solicitarea cuplului pe termen lung şi sunt reprezentate de poziţia clapetei de acceleraţie şi presiunea de încărcare (motoare supraîncărcate).
În cazul celei de a doua linie de abordare, sistemul schimbă variabilele controlate care afectează cuplul pe termen scurt indiferent de gradul de încărcare. Acestea sunt: punctul de pornire, timpul de injecţie şi comprimarea cilindrului.
Designul sistemului
Controlul electronic al puterii cuprinde următoarele elemente: modulul pedalei de acceleraţie împreună cu sensorii de poziţie ai acceleraţiei, unitatea de control a motorului, unitatea de control a clapetei de acceleraţie şi semnalul luminos de eroare corespunzător controlul electronic al puterii.
Modulul pedalei de acceleraţie determină poziţia actuală a pedalei de acceleraţie curentă şi a sensorilor aferenţi şi transmite un semnal corespunzător unităţii de control a motorului.
Unitatea de control a motorului calculează pe baza acestui semnal puterea cerută motorului de către conducătorul auto şi transformă această informaţie într-o valoare de cuplu pentru motor. În acest scop, unitatea de control a motorului activează dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie, astfel încât
acesta să deschidă sau să închidă clapeta de acceleraţie în viitor.
Atunci când se activează dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie, unitatea de control a motorului ţine cont de factorii de solicitare a cuplului motorului precum aerul condiţionat.
În plus, acesta monitorizează funcţia de control electronic al puterii.
Unitatea de control a clapetei de acceleraţie este responsabilă de furnizarea fluxului necesar de aer. Dispozitivul de mutare al clapetei de acceleraţie acţionează clapeta de acceleraţie în concordanţă cu instrucţiunile furnizate de către unitatea de control a motorului. Sensorii de poziţie ai clapetei de acceleraţie oferă informaţii unităţii de control a motorului asupra poziţiei clapetei de acceleraţie. Semnalul luminos de eroare al controlului electronic al puterii îi indică conducătorului auto că există o defecţiune în cadrul sistemului de control electronic al puterii.
Ce se întâmplă şi când?
În modul de ralanti
Unitatea de control a motorului poate recunoaşte din voltajul semnalelor transmise de către sensorul de poziţie al acceleraţiei, dacă pedala este eliberată. În acest moment începe procesul de control în situaţia de ralanti.
Unitatea de control a motorului activează dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie şi o poziţionează pe aceasta cu ajutorul unui motor electric. Clapeta de acceleraţie este deschisă, respectiv închisă, în funcţie de măsura în care turaţia de ralanti actuala deviază de la turaţia de ralanti specifică. Cei doi sensori de poziţie ai clapetei de acceleraţie semnalează poziţia curentă a clapetei de acceleraţie către unitatea de control a motorului. Aceştia sunt localizaţi în unitatea de control a clapetei de acceleraţie.
Acţionarea pedalei de acceleraţie
Unitatea de control a motorului poate recunoaşte din voltajul semnalelor transmise de către sensorul de poziţie al acceleraţiei, dacă pedala este eliberată. Utilizând această informaţie, unitatea de control a motorului calculează gradul de apăsare a pedalei de către conducătorul auto şi poziţionează clapeta de acceleraţie prin acţionarea dispozitivului de mutare a clapetei prin intermediul motorului electric.
Unitatea de control a motorului controlează de asemenea timpul de pornire, cel de injecţie, şi în caz de nevoie, presiunea de încărcare. Cei doi sensori de poziţie aferenţi dispozitivului de mutare a clapetei de acceleraţie determină poziţia clapetei şi transmit un semnal corespunzător unităţii de control a motorului.
Unitatea de control a motorului ia în considerare factorii corespunzători solicitărilor de cuplu suplimentare, atunci când calculează poziţia necesară clapetei de acceleraţie. Printre factorii menţionaţi se numără: dispozitivul de limitare a vitezei, sistemul de pilot automat, sistemul de control al tracţiunii şi sistemul de control al frânării motorului. Atunci când este necesar un cuplu al motorului, clapeta de acceleraţie poate fi
ajustată chiar dacă conducătorul auto nu a modificat poziţia pedalei de acceleraţie.
Componentele sistemului
Unitatea de control a motorului
Unitatea de control a motorului calculează, pornind de la semnalul de intrare furnizat de către sensorul de poziţie al acceleraţiei, necesarul de putere a motorului solicitat de către conducătorul auto şi transformă informaţia în cuplu de motor cu ajutorul actuatorilor. Unitatea de control a motorului ţine cont de funcţiile suplimentare ale sistemelor de management ale motorului (de exemplu, limitatorul de viteză, limitatorul de putere) şi ale altor sisteme (sistemul de frânare sau al cutiei de viteze automate). De asemenea, unitatea de control a motorului monitorizează sistemul de control electronic a puterii astfel încât să prevină apariţia defecţiunilor.
Design
Unitatea de control a motorului cuprinde două unităţi de procesare: procesorul de funcţionare şi procesorul de veghe.
Procesorul de funcţionare primeşte semnale de la sensori, le procesează şi activează actuatorii. De asemenea, acesta verifică şi procesorul de veghe. Procesorul de veghe are rolul de a verifica procesorul de funcţionare.
Funcţia de monitorizare
Procesorul de veghe monitorizează în permanenţă funcţiile procesorului de funcţionare. În acelaşi timp, acesta verifică semnalele de ieşire furnizate de către procesorul de funcţionare şi le compară cu propriile calcule. Cele două procesoare se verifică reciproc prin intermediul unei funcţii de tip întrebare/răspuns. În cazul în care sunt depistate erori, ambele procesoare pot influenţa unitatea de control a clapetei de acceleraţie, pornirea şi injecţia, într-un mod independent una faţă de cealaltă, astfel încât să poată opri motorul.
Modul în care procesorul de veghe verifică procesorul de funcţionare cu ajutorul sistemului tip întrebare/răspuns Procesorul de veghe întreabă procesorul de funcţionare cu privire la viteza motorului sau la avansul pornirii de exemplu.
Apoi verifică dacă informaţiile furnizate sunt corecte. În cazul în care răspunsul este greşit, există un contor de erori ataşat procesorului de veghe, care înregistrează prima eroare. Motorul este oprit după 5 răspunsuri greşite. Aceste 5 răspunsuri greşite pot fi detectate în mai puţin de jumătate de secundă.
Modul în care procesorul de funcţionare verifică procesorul de veghe
Pentru a verifica procesorul de veghe, procesorul de funcţionare furnizează în mod deliberat un răspuns greşit.
Dacă procesorul de veghe detectează răspunsul greşit, este înregistrată eroarea în contorul procesorului de veghe şi se întoarce la procesorul de funcţionare. În cazul în care eroarea nu este depistată, contorul procesorului de funcţionare se activează. Motorul este oprit după ce procesorul de veghe eşuează în a depista 5 răspunsuri greşite. În cazul în care procesorul de funcţionare nu furnizează niciun răspuns sau oferă un răspuns la un moment eronat, motorul este oprit imediat.
Modulul pedalei de acceleraţie
Modulul pedalei de acceleraţie cuprinde pedala de acceleraţie, sensorul de poziţie al pedalei de acceleraţie G79 şi sensorul de poziţie al pedalei de acceleraţie G185. Cei doi sensori au rolul de a asigura siguranţă maximă. Această configuraţie a sistemului este cunoscută şi sub numele de sistem redundant. În termeni tehnici, există redundanţă acolo unde, de exemplu, un element informaţional apare mult mai des faţă de cum este normal pentru o anumită operaţiune.
Utilizarea semnalului
Unitatea de control a motorului poate recunoaşte poziţia curentă a pedalei de acceleraţie de la semnalele furnizate de către cei doi sensori de poziţie ai acceleraţiei. Cei doi sensori sunt potenţiometre cu suprafaţa de alunecare şi sunt montaţi într-un arbore obişnuit. Rezistenţele potenţiometrelor cu suprafaţa de alunecare şi voltajul transmis unităţii de control a motorului se modifică la fiecare schimbare a poziţiei pedalei de acceleraţie.
Efectele defecţiunii semnalului
În cazul în care unul dintre sensori se defectează, apar următoarele efecte:
- § Apare o înregistrare în memoria de erori şi indicatorul luminos de eroare corespunzător controlului electric al acceleraţiei este activat;
- Sistemul activează iniţial modul de ralanti. Dacă cel de-al doilea sensor se regăseşte în poziţia specifică turaţiei la ralanti pentru un interval de timp prestabilit, se reia funcţionarea autovehiculului;
- În cazul în care este solicitată acceleraţia la maxim, viteza motorului creşte uşor;
- Viteza de ralanti este înregistrată cu ajutorul schimbătorului luminos al frânei F şi schimbătorul pedalei
de frână F47. - Funcţiile de convenienţă sunt dezactivate (de exemplu, sistemul de pilot automat sau controlul momentului de frânare al motorului).
În cazul în care ambii sensori se defectează, apare o înregistrare în memoria de erori şi indicatorul luminos de eroare corespunzător controlului electric al acceleraţiei este activat. În plus motorul rulează doar la o turaţie de ralanti mai mare (1500rotatii/min) şi nu mai răspunde la acceleraţie.
Defectarea simultană a ambilor sensori s-ar putea să nu fie corect identificată, în funcţie de sistemul de management al motorului, întrucât indicatorul luminos de eroare nu este activat şi motorul rulează doar la o turaţie de ralanti mai mare, fără a mai răspunde la acceleraţie.
Circuitul electric
Din motive de siguranţă, fiecare sensor are propria alimentare (culoarea roşie), propria împământare (culoarea maro) şi propriul fir de semnal (culoarea verde). Un rezistor în serie este încadrat în sensorul G185. Ca o consecinţă, se obţin două caracteristici diferite ale celor doi sensori. Acest lucru reprezintă o premisă pentru funcţiile de siguranţă şi de testare.
Unitatea de control a clapetei de acceleraţie J338
Unitatea de control a clapetei de acceleraţie J338 este localizată în galeria de admisie. Prin aceasta se asigură fluxul de aer necesar. Unitatea de control a clapetei de acceleraţie J338 cuprinde: corpul de acceleraţie, clapeta de acceleraţie şi dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie G186, sensorul de poziţie 1 pentru dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie G187 şi sensorul de poziţie 2 pentru dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie G188.
ATENŢIE: A nu se deschide sau repara unitatea de control a clapetei de acceleraţie!
Mod de funcţionare
Pentru a deschide, respectiv a închide, clapeta de acceleraţie, unitatea de control a motorului activează
motorul electric pentru pornirea dispozitivului de mutare a clapetei. Cei doi sensori de poziţii îi furnizează unităţii de control a motorului informaţii cu privire la poziţia actuală a clapetei de acceleraţie. Din motive de siguranţă sunt utilizaţi ambii sensori.
Circuitul electric
Ambii sensori de poziţie au o alimentarea (culoarea roşie) şi împământarea (culoarea maro) comune. Fiecare din cei doi sensori au câte un fir de semnal (culoarea verde).
Dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie (culoarea albastră) este activat în funcţie de direcţia de mişcare.
Dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie G186
Dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie este reprezentat de către un motor electric şi este activat de către unitatea de control a motorului. Dispozitivul de mutare a clapetei operează prin intermediul unui mecanism zimţat mic. Clapeta de acceleraţie îşi poate schimba poziţia printr-un număr infinit de mişcări, de la poziţia corespunzătoare turaţiei la ralanti, până la acceleraţia maximă.
Poziţia clapetei de acceleraţie
Limitarea mecanică inferioară
În această poziţie, clapeta de acceleraţie este închisă. Acest lucru este necesar pentru ajustarea de bază a unităţii de control a clapetei de acceleraţie.
Limitarea electrică inferioară
Această operaţiune este definită în cadrul unităţii de control a motorului şi este localizată deasupra limitării
mecanice inferioare. În timpul funcţionării, clapeta de acceleraţie este închisă cât durează şi limitarea electrică inferioară. Astfel, se previne incursiunea clapetei de acceleraţie în interiorul carcasei.
Poziţia de avarie
Atunci când dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie nu are suficient curent, clapeta de acceleraţie
ajunge în poziţia de avarie prin intermediul unui sistem pe bază de arcuri. În această poziţie, este posibilă doar o manevrare limitată a autovehiculului la o turaţie de ralanti.
Limitarea electrică superioară
Limitarea electrică superioară este realizată în unitatea de control a motorului. Aceasta reprezintă unghiul maxim de deschidere a clapetei de acceleraţie în timpul funcţionării autovehiculului.
Limitarea mecanică superioară
Limitarea mecanică superioară este localizată deasupra limitării electrice superioare. Aceasta nu afectează puterea motorului, întrucât este localizată în „umbra” arborelui clapetei de acceleraţie.
Consecinţele unei defecţiuni
În cazul în care apare o defecţiune la dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie, aceasta este transferată automat în poziţia de avarie. Apoi, se înregistrează defecţiunea în memoria de erori şi indicatorul luminos de eroare al controlului electric al acceleraţiei este activat. În această situaţie sunt disponibile conducătorului auto doar funcţiile de urgenţă. Funcţiile de convenienţă sunt dezactivate (de exemplu, sistemul de pilot automat).
Sensorul de poziţie 1 pentru dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie G187 şi sensorul de poziţie 2 pentru dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie G188
Cei doi sensori reprezintă potenţiometre cu suprafaţa de alunecare. Suprafaţa de alunecare este localizată pe mecanismul zimţat care este montat pe arborele clapetei de acceleraţie. Sensorii scanează benzile potenţiometrului din carcasă.
Mod de funcţionare
Rezistenţele ataşate benzilor potenţiometrului, şi prin urmare voltajul semnalului transmis unităţii de control a motorului, se modifică la fiecare mişcare a poziţiei pedalei de acceleraţie.
Curbele celor două potenţiometre sunt inverse, ceea ce permite unităţii de control a motorului să le diferenţieze şi să execute funcţii de testare.
Consecinţele unei defecţiuni a semnalului
În situaţia în care unitatea de control a motorului primeşte un semnal neverosimil sau niciun semnal de la unul dintre sensorii de poziţie, apar următoarele consecinţe:
- Apare o înregistrare în memoria de erori şi se activează indicatorul luminos de eroare al controlului electric al acceleraţiei;
- Sunt dezactivate subsistemele care influenţează cuplul (de exemplu, sistemul de pilot automat, controlul momentului de frânare al motorului);
- Semnalul de încărcare este utilizat pentru a monitoriza sensorul de poziţie reziduală;
- Pedala de acceleraţie furnizează un răspuns normal;
În situaţia în care unitatea de control a motorului primeşte un semnal neverosimil sau niciun semnal de la ambii sensori de poziţie, apar următoarele consecinţe:
- Apare o înregistrare în memoria de erori şi se activează indicatorul luminos de eroare al controlului electric al acceleraţiei;
- Dispozitivul de mutare a clapetei de acceleraţie este dezactivat;
- Motorul funcţionează doar la o turaţie mai mare, respectiv 1500rotatii/minut, şi nu mai răspunde comenzii de accelerare.
Indicatorul luminos de eroare corespunzător controlului electronic al puterii K132 este localizat în panoul de bord. Acesta este reprezentat de un beculeţ galben pe care scrie EPC (Electronic Power Control).
Când se aprinde indicatorul?
În momentul pornirii autovehiculului, indicatorul se aprinde pentru o durată de 3 secunde. În cazul în care nu este înregistrată nicio defecţiune în memoria de erori şi nici nu este detectată vreo defecţiune în acest interval de timp, atunci indicatorul luminos se stinge din nou.
În cazul în care este depistat o defecţiune în sistem, unitatea de control a motorului activează indicatorul luminos, şi o înregistrează pe aceasta în memoria de erori.Indicatorul luminos de eroare se activează direct de către unitatea de control a motorului.
Un indicator luminos de eroare defectuos nu are niciun efect asupra modului de funcţionare al controlului
acceleraţiei, dar oricum, această situaţie conduce la o înregistrare în memoria de eroare. Indicarea vizuală a unor defecţiuni suplimentare ulterioare din sistem nu mai este posibilă.
