Глава 983. Корабль | У меня есть дом в мире постапокалипсиса!

Надев шлем и тщательно проверив каждый ремень безопасности, Лю Цинпэн коснулся одного из экранов в кабине пилотов.

Сделав несколько глубоких вдохов и пытаясь вернуть на лицо выражение серьезности, он коснулся края шлема, и перед его глазами появилась светло-голубая призма, в которой проявилось незнакомое, но вполне обычное женское лицо.

«Навигатор № 01 к вашим услугам… переживаете?»

Лю Цинпэн выдавил из себя улыбку.

«А вы как думаете?»

«Вам лучше контролировать свой пульс, чтобы избежать несчастных случаев. Для максимальной экономии топлива вам сейчас предстоит выполнить разгон».

«Сколько G?»

«20.1».

«… Не могли бы вы подать заявку на рекорд Гиннесса?» Лю Цинпэн выдавил из себя улыбку, но его лицо выдавало, насколько он переживал.

У навигатора чувства юмора не было.

«Нет, этот полет-сверхсекретное задание. Если только, вернувшись, вы не пожелаете попробовать еще раз».

«Напомни мне, когда я вернусь».

«Так и будет», с уверенным тоном ответил навигатор.

Так и будет?

Лю Цинпэну в это не верилось. Никто не был так хорошо знаком с этой машиной, как он. Ему предстоял полет в 30 миллионов километров, что больше чем в 10 раз превышало стандартную длину полета «Stingray А-1», к тому же полет ему предстоял за пределы системы Земля-Луна. Даже расчеты квантового компьютера не давали ему вероятности выжить более 10%.

И он действительно боялся, что из-за нехватки топлива останется в бескрайнем космосе, не сумев вернуться домой.

Все эти жертвы — только ради одного взгляда.

Но он не жалел об этом, потому что взялся за эту миссию.

Наконец, сделав последний глоток воздуха в Небесном Городе, он собрался с духом

нажал кнопку взлета рядом с пультом управления.

Роботизированная рука направила «Stingray А-1», медленно выехала из своего паза, перехватила корабль за дно и вывела его на темную взлетную полосу.

Огни на взлетной полосе один за другим начали зажигаться, но они все равно не могли полностью осветить взлетную полосу длиной в сотни километров. Голубые искры покрыли космический корабль. Чтобы не испортить сетчатку, Лю Цинпэн решил закрыть глаза.

Каждый раз, когда он находился на этой взлетной полосе, он чувствовал себя словно снаряд, уже готовящийся к полету в ЭМ-пушке.

Голос навигатора зазвенел у него в ушах.

«Обратный отсчет.»

«5».

«4».

«3».

«2».

«1».

«0».

На мгновение ему показалось, что каждая клеточка его тела разрывается на части. Лю Цинпэн до скрипа сжал зубами и, собрав всю внутреннюю силу, столько, сколько он не ощущал никогда в своей жизни, начал отсчитывать секунды, когда сила ускорения исчезнет и не будет вжимать его в кресло.

Мучение длилось целую минуту, затем сила, вжимавшая его, внезапно исчезла. Когда он снова открыл глаза, Небесный Город превратился в небольшое кольцо, а он сам оказался в звездном небе.

Лишь на мгновение вспыхнула голубая дуга стартовой площадки, и в необъятную вселенную вылетела черная точка. По сравнению с Землей этот корабль был похож на маленькую и хрупкую лодку, плывущую в безбрежном море.

Земная цивилизация, как новорожденный ребенок, впервые потянулась к чему-то, находящемуся за пределами планеты.

Прежде чем он успел подумать о его родной планете, быстро уменьшающейся где-то за спиной, снова раздался голос навигатора:

«Проверьте систему вооружения».

«Принято».

Лю Цинпэн нажал красную кнопку рядом с пультом управления, и две толстые длинные трубки выскочили из-под днища «Stingray А-1», медленно освобождая два крыла. Одновременно, по команде штурмана, были сняты предохранители.

Вспыхнул ослепительный белый свет, и несколько лазерных лучей толщиной с бревно выстрелили и исчезли в темноте.

«Система вооружения исправна», доложил Лю Цинпэн и снова активировал предохранители.

Хотя его миссия состояла только в том, чтобы рассмотреть чужеземный объект, никто не мог гарантировать, что у НЛО были дружественные намерения. «Stingray А-1» был оснащен самым мощным внеземным атакующим оружием Небесной Торговли —атакующим модулем типа А, разработанным ПАК в мире после апокалипсиса.

Если НЛО проявил бы хотя бы малейшее враждебное поведение, Небесная Торговля одобрила бы применение оружия.

Вырвавшись из гравитации системы Земля-Луна, Лю Цинпэн открыл дроссельную заслонку двигателя и разогнался до следующей отметки в скорости. Когда скорость стабилизировалась и превысила вторую космическую скорость, он сразу выключил дроссель и стал просто ждать.

Требовалось почти 2,6 миллиона секунд, чтобы достигнуть НЛО. Практически месяц.

Естественно, что в таком маленьком космическом аппарате не могло быть полноценной системы поддержания жизнеобеспечения. Пресной воды, еды и кислорода могло хватить только на 15 дней. Именно поэтому Небесная Торговля специально модифицировала космический корабль камерой гибернации. Все свободное время он проводил во сне. При приближении к цели наземный командный центр должен был разбудить его.

Конечно, была вероятность и другой возможности.

В случае форс-мажора, к примеру, внезапного движения цели или изменения ее положения, его бы разбудили раньше. Если же наземный командный центр решит, что оставшееся топливо не позволит ему достигнуть цели, то его тоже разбудят и направят обратно…

Температура в кабине начала снижаться, и устройство для поддержания жизнедеятельности ввело в Лю Цинпэня специальный клеточный стабилизатор.

Когда он убрал руки с пульта управления, его зрение начало расплываться, и в конце концов он провалился в темноту.

В наземном командном центре Цзян Чэнь наблюдал, как «Stingray А-1» успешно выходит на орбиту, и его сжатые кулаки постепенно разжимались.

Хотя это дело было поручено Кельвину, он был обязан присутствовать в командном центре и наблюдать, как доброволец, герой планеты, исчезает в темноте.

«Все готово», прошептал Кельвин, толкнув Цзян Чэня локтем.

Цзян Чэнь кивнул. Он ничего не сказал, но бросил последний взгляд на корабль на экране и вышел.

Хотя им еще предстояло вступить в контакт с НЛО, даже начало пути оказало глубокое влияние на исследования Небесной Торговли. Основываясь на указаниях Цзян Чэня, Кельвин увеличил бюджет исследований межпланетного двигателя и в то же время впервые включил возможность экстерриториального нападения в список исследуемых тем. Цзян Чэнь изначально думал, что все будет проходить гораздо медленнее, поскольку настоящего уровня науки не хватало для полноценного исследования оружия, которое можно было бы применять в космосе…

Словно работа с порохом и мушкетом.

Сколько бы люди, умеющие пользоваться только луками и копьями, не изучали мушкет, они бы не смогли воспроизвести его без умения пользоваться порохом.

До начала использования технологии магнитного удержания в мире после апокалипсиса лазерное оружие считалось наиболее перспективным методом внеземного нападения. На основе этой концепции ПАК разработал модуль атаки типа А. Однако после начала повсеместного использования магнитного удержания более перспективным вариантом стала плазменная пушка, непосредственно испускающая высокотемпературную плазму.

Однако сейчас более срочным вариантом было заточить лук и копье.

Независимо от того, представлял НЛО опасность или нет, Небесная Торговля, представитель цивилизации с Земли, не позволила бы себе проявить слабость.

Может ли неисправный TPS снизить расход топлива?

Датчик положения дроссельной заслонки (TPS) определяет положение дроссельной заслонки и отправляет его на компьютер автомобиля. Если механические части датчика изнашиваются, то передаются неверные данные, из-за чего компьютер принимает неверные решения и, в свою очередь, приводит к плохой экономии топлива и другим проблемам, некоторые из которых могут имитировать проблемы с системой подачи топлива.

Поскольку неисправный TPS вызывает столько проблем, неисправный датчик часто не диагностируется. Чтобы усложнить ситуацию, эти проблемы часто появляются только после того, как двигатель и TPS прогреты. Типичные симптомы плохо функционирующего TPS включают:

• Значительное снижение расхода топлива
• Внезапные скачки напряжения на холостом ходу или в условиях высокого холостого хода
• Необъяснимые подергивания и раскачивания
• Внезапная остановка двигателя
• Скачки скорости при движении по шоссе
• Спотыкание при разгоне
• Непостоянное мигание лампочки «проверить двигатель»
• Затрудненное переключение передач
• Поиск и устранение неисправностей датчика положения дроссельной заслонки

Эти инструкции относятся к TPS, в котором используется потенциометр; вам понадобится мультиметр.

1. Откройте капот и найдите TPS; вы увидите черный ящик рядом с корпусом дроссельной заслонки с тремя проводами, выходящими из электрического разъема.
2. Отсоедините его электрический разъем, затем включите зажигание автомобиля, не запуская двигатель.
3. Когда ваш мультиметр настроен на вольты, проверьте клеммы на стороне компьютера TPS, чтобы проверить напряжение питания. Отрицательный вывод должен касаться заземления клеммы (черный провод), а положительный (красный) — к проводу опорного напряжения клеммы (серому или синему). Вы должны получить константу Content Preview 5,0 вольт; если нет, то короткое замыкание или обрыв в питающем проводе. Выключите зажигание и снова подключите электрический разъем к TPS.
4. Проверить напряжение сигнала от ДПДЗ до ЭБУ автомобиля. Вставьте один контакт через провод заземления, а другой — через провод сигнального напряжения. С помощью зажимов типа «крокодил» подсоедините щупы вольтметра к контактам, затем включите двигатель. Следите за показаниями напряжения, вручную открывая и закрывая дроссельную заслонку; напряжение должно постепенно увеличиваться и уменьшаться в пределах от 1 до 5 вольт. Если сигнал напряжения показывает отсутствие движения или неустойчивое движение, вам необходимо заменить TPS. Выключите двигатель.
5. Проверьте сопротивление TPS. Снова отсоедините электрический разъем. Установите мультиметр на сопротивление, затем подключите щупы к контактам проводов для питания и сигнала. Как и раньше, следите за показаниями, вручную открывая и закрывая дроссельную заслонку. Сопротивление должно увеличиваться и уменьшаться постепенно; если вы не обнаружите никаких изменений, неустойчивых изменений или отсутствия сопротивления, вам нужен новый TPS.
6. Настройте свой TPS; некоторые требуют периодической корректировки. Обратитесь к руководству по обслуживанию вашего автомобиля, чтобы узнать о надлежащих уровнях сопротивления и методе регулировки. Пока омметр все еще подключен, ослабьте крепежные винты и вращайте TPS, пока не получите показания сопротивления, указанные в руководстве. Затем затяните крепежные винты и снова проверьте сопротивление, как описано в шаге 5 выше. Подключите электрический разъем, включите двигатель и проверьте его работу.

Вмешиваться педалью: электронное управление дроссельной заслонкой

Вполне возможно, что программная интеграция автомобильных электронных систем станет самым значительным достижением автомобильной техники в этом десятилетии. Первоначально электронные системы, такие как ABS, HVAC и выбросы, разрабатывались отдельно теми группами каждого автопроизводителя, которые несли наибольшую ответственность. Группа тормозов и подвески работала над ABS, в то время как проблемы с выбросами и управлением двигателем решались специалистами по трансмиссии. Интеграция программного обеспечения объединила эти системы. Результатом являются новые, взаимосвязанные технологии, которые обеспечивают больший пробег, более безопасные автомобили и меньшие выбросы.

Во главе этой тенденции, в качестве поддерживающей технологии, стоит электронное управление дроссельной заслонкой (ETC), которое является частью общеотраслевого ответа на призывы к большей экономии топлива, сокращению выбросов и сокращению числа дорожно-транспортных происшествий со смертельным исходом. Эта история не столько об оборудовании, сколько о программном обеспечении, которое использует ETC в качестве входных данных и исполнительного механизма, чтобы сделать возможными новые технологии.

Без ETC запланированные достижения в области гибридных и дизельных технологий, которые сейчас не за горами, были бы невозможны. Текущие достижения, такие как электронный контроль устойчивости (ESC), которые, как ожидается, спасут тысячи жизней в год, были бы просто невозможны без ETC. Еще лучше то, что ETC снижает стоимость и сложность для автопроизводителей за счет интеграции ранее автономных функций, таких как контроль холостого хода, круиз-контроль и управление дроссельной заслонкой, в единую, в основном программную систему.

Эту последнюю версию электронного управления дроссельной заслонкой не следует путать с более ранними автономными системами, которые заменили механическую связь между водителем и двигателем. В этих новых системах выход датчика педали является входом не только для системы управления двигателем, но и для системы программного обеспечения в целом. Таким образом, угол наклона педали становится ценным входом для других электронных систем управления. Алгоритмы, которые управляют ABS, ESC, круиз-контролем, HVAC и другими функциями системы, используют данные об угле наклона педали в процессе принятия решений. Получаемый в результате угол дроссельной заслонки — это не только то, что нужно водителю, но и то, что требуется системам для правильной и безопасной работы.

В этих системах ETC нового поколения модуль педали акселератора становится двусторонним устройством: он принимает информацию о желаемой мощности двигателя от водителя, а также может передавать водителю тактильную информацию в качестве предупреждения о том, что выбранная мощность двигателя либо неправильно, либо опасно.

Технологическая потребность в ETC

Ясными целями автомобильной промышленности являются улучшение экономии топлива, сокращение выбросов и повышение эффективности и безопасности водителя. Чтобы понять варианты дизайна, доступные для достижения этих целей, вам нужно знать, что дает наилучшие результаты, а что снижает производительность. Эти сложные цели еще больше усложняются компромиссами, которые необходимо сделать.

Экономия топлива и объем выбросов на милю пути напрямую связаны с размером автомобиля и объемом двигателя. В соответствии с законами физики сокращение расхода топлива связано либо с уменьшением массы автомобиля, либо с уменьшением ускорения. Поскольку системы несовершенны, есть еще один путь, по которому можно пойти — повышение эффективности для снижения потерь.

Первое, что нужно знать, это то, что большинство автомобильных двигателей намного больше, чем они должны быть для большинства реальных условий эксплуатации. Большой V8, часто выбираемый для полноразмерных пикапов, на самом деле предназначен для перевозки лодки или трейлера, которые может иметь в виду владелец. Тем не менее, буксировка прицепа может составлять менее 10% фактического пробега автомобиля; 90% времени двигатель меньшего размера будет работать нормально.

Тот факт, что двигатели большую часть времени работают на малой доле их пиковой выходной мощности, называется проблемой неполной мощности. Toyota говорит, что двигатель с циклом Отто наиболее эффективен при 40-45% оборотов в минуту. Это точка, в которой крутящий момент составляет примерно от 70% до 80% своего пикового значения для данного двигателя. В этом наиболее эффективном рабочем диапазоне двигатель выдает около 40% своей максимальной мощности.

В качестве примера возьмем двигатель Toyota ECHO мощностью 108 л.с. Учитывая только что упомянутые цифры, было бы лучше, если бы большую часть времени мощность двигателя находилась в диапазоне от 40 до 50 л.с. К сожалению, этого недостаточно для адекватного ускорения или подъема в гору. Расчеты показывают, что если бы у ECHO был только двигатель мощностью 30 л.с., ему потребовалось бы 30 секунд, чтобы разогнаться до 60 миль в час. Если бы такое транспортное средство столкнулось с уклоном 10%, оно замедлило бы скорость до 30 миль в час, прежде чем достигло бы вершины холма.

С другой стороны, для поддержания скорости 60 миль в час на ровных дорогах требуется всего 15 л. с. или около того, а для движения на холостом ходу и движения на малой скорости требуется еще меньше мощности. Конечным результатом является то, что выходная мощность двигателя, выбранная для адекватного обгона и подъема на холм, больше, чем необходимо для большинства условий эксплуатации автомобиля.

Кроме того, двигатели редко эксплуатируются в условиях, обеспечивающих наилучшие результаты с точки зрения экономии топлива и выбросов вредных веществ. Для типичного двигателя с красной линией 5000 об/мин оптимальная точка должна быть около 2000 об/мин. С практической точки зрения, большинство двигателей работают в гораздо более широком диапазоне от холостого хода до 3200 об/мин. Бывают случайные приближения к красной черте, но они представляют небольшую часть реальных оперативных обстоятельств.

При нормальной передаче точка максимальной эффективности для транспортного средства оказывается около 55 миль в час. Ограничение скорости в два никеля было выбрано не случайно, а скорее с прицелом на максимальную экономию топлива для среднего автомобиля. Для заданного пройденного расстояния экономия топлива снижается как на более высоких, так и на более низких скоростях. Поддержание постоянной скорости является преимуществом, поскольку позволяет избежать как дополнительного топлива, необходимого для ускорения, так и увеличения выбросов, которые часто возникают в результате замедления.

Неудивительно, что оптимальным показателем эффективности двигателя является также наилучший показатель выбросов. Именно холодный пуск и внезапные изменения скорости бросают вызов системам контроля выбросов. Электронное управление дроссельной заслонкой может фактически уменьшить выбросы за счет стратегий, которые обедняют смесь в сочетании с замедленным опережением зажигания, чтобы обеспечить более раннее отключение нейтрализатора.

Потери эффективности происходят по обе стороны оптимальной зоны для данного двигателя. При высоких оборотах двигателя трение между поршнем, кольцами и цилиндрами приводит к большей потере мощности двигателя. Эти потери на трение становятся более значительными по мере уменьшения размера двигателя. Паразитные потери в агрегатах двигателя, таких как масляный и водяной насосы, также увеличиваются в зависимости от числа оборотов. Другой проблемой является необходимость обогащения топливной смеси для получения максимального крутящего момента от двигателя. Это может помочь ускориться, но это не помогает выбросам или расходу топлива.

Основная причина потери эффективности при низкой скорости называется насосными потерями. Снижение мощности двигателя достигается за счет ограничения потока воздуха в двигатель. Дроссельная заслонка ограничивает поступление воздуха, заставляя двигатель втягивать воздух через узкий или ограниченный вход. Ограничение впуска воздуха создает перепад давления на дроссельной заслонке, известный как вакуум во впускном коллекторе. Поскольку воздух, поступающий в цилиндр, находится под давлением ниже атмосферного, в цилиндр поступает меньше воздуха. Система управления двигателем измеряет перепад давления и соответственно снижает подачу топлива. Уменьшение количества воздуха и топлива приводит к желаемому снижению выходной мощности.

Обратной стороной этого является то, что при парциальном давлении во впускном коллекторе расходуется энергия. Когда поршень движется вниз на такте впуска, нормальное давление под ним и частичный вакуум над ним вызывают сопротивление вращению коленчатого вала. Эти насосные потери возникают в большинстве режимов работы двигателя, поскольку дроссельная заслонка редко открывается по-настоящему широко.

Известно, что дизельные двигатели примерно на 25% более эффективны, чем бензиновые двигатели. Согласно Toyota, одна из причин заключается в том, что дизельный двигатель не использует дроссельную заслонку и, таким образом, имеет меньшие насосные потери. Считается, что в бензиновых двигателях потери, связанные с дроссельной заслонкой, находятся в диапазоне от 7% до 10%. Дизельные двигатели также более эффективны из-за более высокой степени сжатия.

GM говорит, что сложно одновременно достичь всех целей дизайна, таких как лучшая экономия топлива, снижение выбросов и безопасность водителя. Как правило, в двигателе с фиксированными фазами газораспределения наилучшая мощность уступает другим желательным элементам, таким как крутящий момент, стабильность холостого хода и экономия топлива.

Существуют и другие подходы, которые пытаются решить проблему частичной мощности, связанную с дроссельной заслонкой. Непосредственный впрыск бензина — это подход к повышению эффективности путем калибровки каждого события сгорания в соответствии с необходимыми требованиями к мощности. Система непосредственного впрыска регулирует мощность двигателя, впрыскивая только то количество топлива, которое необходимо для получения требуемой выходной мощности двигателя.

Другой подход заключается в изменении фаз газораспределения. Системы VVT предлагают различные степени контроля в зависимости от ограничений сложности системы. Раннее закрытие впускного клапана (EIVC), позднее открытие впускного клапана (LIVO), позднее закрытие впускного клапана (LIVC) и стратегии полностью регулируемого подъема клапана продемонстрировали снижение насосных потерь и улучшение экономии топлива.

Компания GM опробовала стратегию EIVC, которая использует регулируемое закрытие впускного клапана и управление подъемом впускного клапана, чтобы разблокировать двигатель в условиях частичной и малой нагрузки. Здесь продолжительность работы впускного клапана и подъемная сила значительно сокращаются, чтобы контролировать поток воздуха в двигатель, что позволяет ему работать при более высоком давлении во впускном коллекторе с потенциалом для полного открытия дроссельной заслонки двигателя при любых условиях эксплуатации.

Электронные или гидравлические приводные соленоиды клапанов под управлением управляемых программным обеспечением кулачковых профилей могут когда-нибудь обеспечить еще большую гибкость. Об этих системах говорили и демонстрировали. Некоторое время назад у Renault был такой в ​​гонщике Формулы-1 с красной линией 17 000 об / мин. До сих пор программный кулачок не использовался в серийных автомобилях из-за динамической сложности бесшумной посадки клапана обратно на седло. Приводы, показанные до сих пор, также громоздки и дороги по сравнению с механическим приводом.

Согласно GM, недостатком этих различных стратегий VVT для серийных двигателей является то, что они требуют умеренных или значительных изменений в архитектуре двигателя для успешной упаковки компонентов VVT. Кулачковые фазеры не только занимают место, но и усложняют транспортное средство с точки зрения веса и стоимости.

Использование ETC для достижения системных целей

Автопроизводители взяли на вооружение это исследование эффективности двигателя и сделали все возможное, чтобы двигатель проводил больше времени в зоне наилучшего восприятия. Они знают, что автомобиль должен казаться водителю «нормальным», и приложили немало усилий, чтобы это произошло. С точки зрения водителя, то, что настраивают и контролируют вычислительные платформы, находится строго на заднем плане. Повышение эффективности достигается несколькими способами:

Управление коробкой передач. Удержание двигателя на оптимальном уровне оборотов достигается за счет большей потребности в компенсации оборотов между двигателем и ведущими колесами, управляемыми трансмиссией. Шести-, семи- и восьмиступенчатые коробки передач, а также вариаторы становятся обычным явлением. Поскольку вариаторы по-прежнему ограничены в своих возможностях обработки максимального крутящего момента, автомобили с двигателями высокой мощности остались с обычными многоскоростными трансмиссиями.

Ford и GM в настоящее время производят шестиступенчатую коробку передач на совместном предприятии. Около 85% компонентов должны использоваться обоими производителями. Ожидается увеличение экономии топлива на 4% при одновременном улучшении на 7% в диапазоне от 0 до 60 раз. В отличие от обычных коробок передач с разбросом передаточных чисел примерно от 4,0 до 1,0, новая коробка передач Hydramatic/Ford имеет более широкое общее передаточное число от 6,0 до 1,0. Электронное управление дроссельной заслонкой является неотъемлемой частью улучшений как в экономии топлива, так и в ускорении.

Наличие такого количества передач требует некоторых приспособлений. Восьмиступенчатая коробка передач Toyota, например, имеет программное обеспечение для пропуска передач во время замедления, чтобы сделать переключение на более низкую передачу более плавным и незаметным для водителя. Система ETC сглаживает переключение между передачами, регулируя открытие дроссельной заслонки в точке переключения. Запрограммированные шаги в системе ETC можно использовать, чтобы дать водителю «ощущение» обычной трансмиссии, чтобы вариатор не чувствовал себя странно.

Программное обеспечение для управления трансмиссией используется для выбора комбинации мощности двигателя и передаточных чисел, обеспечивающей наиболее эффективный крутящий момент. Программное обеспечение способно уменьшать крутящий момент, подаваемый на трансмиссию во время последовательности переключений, чтобы уменьшить механические удары по трансмиссии. Это программное обеспечение для управления трансмиссией особенно важно для полноприводных автомобилей по запросу. Переключение с двухколесного на четырехколесный привод необходимо контролировать, чтобы избежать скачков крутящего момента и других взаимодействий между ведущими колесами.

Уменьшение рабочего объема для условий малой нагрузки. GM, Chrysler и другие внедрили стратегии с переменным рабочим объемом. Система GM Displacement on Demand уменьшает эффективный объем двигателя в стационарных условиях малой мощности. Ключевым аспектом этой системы является способность системы ETC создавать больший угол дроссельной заслонки без необходимости для водителя изменять угол наклона педали. Это ключевой элемент, гарантирующий, что единственным сигналом для водителя о том, что четыре цилиндра V8 отключены, является индикатор на приборной панели.

Контроль выбросов. ETC является частью стратегии по снижению выбросов двигателя при холодном пуске. Один из способов вызвать быстрый нагрев каталитического нейтрализатора — замедлить синхронизацию и обеднить смесь. Возможность сделать это ограничена потерей крутящего момента и мощности из-за этих настроек двигателя. При заданном положении педали водитель почувствует снижение мощности при реализации стратегии. Можно выполнить программную компенсацию угла дроссельной заслонки, чтобы сохранить исходное соотношение между педалью и дроссельной заслонкой, к которому привык водитель.

ETC также можно использовать для контроля фактического угла дроссельной заслонки во время разгона и торможения, чтобы минимизировать насосные потери. Часто угол дроссельной заслонки, реализуемый системой ETC, может быть более благоприятным, чем может выбрать водитель.

Наибольшее влияние на характеристики выбросов систем ETC оказывают вышеупомянутые стратегии переменного рабочего объема. Первая попытка Cadillac с переменным рабочим объемом (V-8-6-4) в начале 80-х провалилась по разным причинам, в том числе из-за неудовлетворенности водителя тем, как «чувствовал себя» двигатель, когда он уменьшал или увеличивал рабочий объем. ETC с компьютерным управлением может автоматически изменять угол дроссельной заслонки так, чтобы это изменение было плавным для водителя.

Еще одним преимуществом ETC, по мнению GM, является возможность изменять реакцию автомобиля на изменение угла наклона педали. Исследования потребителей показывают, что реакция автомобиля на нажатие педали акселератора сильно влияет на общую удовлетворенность водителя автомобилем. Реакция автомобиля на первые 20 мм (0,8 дюйма) движения дроссельной заслонки может быть более важной, чем фактическое время разгона 0-60.

Безопасность автомобиля. Электронный контроль устойчивости, вероятно, является наиболее значительным достижением в области безопасности с момента изобретения ремня безопасности. Согласно федеральным требованиям и сотрудничеству автопроизводителей, к 2010 году эта система станет стандартной для всех автомобилей. Есть надежда, что она будет спасать до 10 000 жизней в год. Чтобы функционировать так, как он есть, ESC зависит от ETC.

Электронные системы контроля устойчивости представляют собой интеграцию существующих систем автомобиля (ABS, TC, ECM) в сочетании с дополнительными датчиками для определения угла поворота рулевого колеса и рыскания. Ключевым входом в систему является выходной сигнал датчика угла поворота педали. Система ESC запускает алгоритм, который определяет, является ли запрошенная мощность двигателя безопасной. Когда это целесообразно, вывод системы может быть командой угла дроссельной заслонки, которая не соответствует запросу водителя. Когда возможна потеря тяги и/или рулевого управления, система ESC может отменить действия водителя, чтобы уменьшить угол дроссельной заслонки и мощность двигателя.

Электронное управление дроссельной заслонкой также можно использовать для защиты двигателя, трансмиссии и шин от работы, которая может привести к чрезмерному износу или повреждению. Ограничение числа оборотов может быть реализовано в программном обеспечении путем управления углом дроссельной заслонки, а не отключением подачи топлива или зажигания. Это приводит к гораздо более плавному ограничению, которое не заставляет водителя чувствовать, что двигатель «выключился», как это может быть в случае с системами ограничения на основе зажигания и топлива. Компании по аренде автомобилей настаивают на ограничителях оборотов как способе защиты своих активов от водителей, которым все равно, как сильно они толкают автомобиль, просто потому, что он им не принадлежит.

Использование ETC для включения других технологий

Двигатель Vortec 5,3 л V8 от GM использует Active Fuel Management (AFM) с ETC в качестве ключевого входа. 3,9-литровый V6 также использует AFM, но в сочетании с VVT. GM говорит, что 3.9 — это первый двигатель, в котором используется как деактивация цилиндров, так и VVT на одном двигателе. В условиях малой нагрузки любой двигатель может отключить половину цилиндров. GM рекламирует реальную экономию топлива в размере 7%, хотя, как сообщается, выгода больше для тех, кто много ездит по шоссе в стабильном состоянии.

E38 ECM измеряет условия нагрузки на основе входных данных от датчиков автомобиля, таких как ETC, и интерпретирует эту информацию для управления более чем сотней операций двигателя. Впрыск топлива, управление искрой и электронное управление дроссельной заслонкой включены. При малых нагрузках компьютер двигателя автоматически закрывает как впускной, так и выпускной клапаны, одновременно сокращая подачу топлива.

Когда водителю требуется ускорение или увеличение крутящего момента для перемещения груза, цилиндры снова активируются.

В этих системах ETC используется для балансировки крутящего момента, чтобы водитель не «чувствовал» цилиндры, когда они выходят из потока или выходят из потока. Во время деактивации оба клапана закрыты. Энергия, используемая для сжатия воздуха в цилиндре, возвращается к коленчатому валу при ходе поршня вниз, поскольку захваченный воздух действует как пружина. Переход занимает менее 20 мс, и водитель этого не замечает.

Фактическое оборудование, используемое для управления отключением, называется узлом масляного коллектора подъемника (LOMA) и расположено в долине двигателя V8. Четыре электрических соленоида управляются результатом обработки Е38 алгоритма нагрузки. Эти соленоиды определяют количество активных цилиндров, контролируя подачу масла к толкателям соответствующих цилиндров.

В двигателе, оснащенном системой AFM, насосные потери снижаются при отключении главным образом за счет увеличения давления во впускном коллекторе.

Во время деактивации остальные цилиндры нуждаются в уменьшенном дросселировании, чтобы обеспечить эквивалентный объем работы. Без электронного управления дроссельной заслонкой водитель заметит деактивацию как снижение производительности. Водителю не нужно менять угол наклона педали, программное обеспечение изменяет угол дроссельной заслонки, чтобы отразить меньшее количество работающих цилиндров.

Работа AFM зависит от нагрузки. Нагрузка измеряется и объединяется в алгоритме с потребностью водителя в мощности, измеряемой нажатием дроссельной заслонки. Активное управление подачей топлива не влияет на выбросы вредных веществ из активных цилиндров. Для неактивных цилиндров топливо не тратится и не сжигается, что приводит к снижению выбросов на пройденном расстоянии.

Ключевым моментом здесь является то, что единственными необходимыми механическими компонентами являются три или четыре специальных толкателя клапанов и соленоиды для управления ими для отключаемых цилиндров. Программная система управления использует данные о нагрузке двигателя, скорости автомобиля, намерениях водителя, безопасности и выбросах при принятии решения об отключении отдельных цилиндров. Уже установленная система ETC используется для обеспечения «нормальной» работы автомобиля во время деактивации.

Gen IV Vortec 5.3L выводит ETC на новый уровень, используя вычислительные возможности компьютера E38. Расширенная интеграция позволяет отказаться от модуля управления приводом дроссельной заслонки (TAC). В предыдущих системах модуль TAC получал команды от ECM и управлял электрическим шаговым двигателем, который контролировал положение дроссельной заслонки. В новой системе ECM управляет дроссельной заслонкой напрямую. Эта прямая связь между дроссельной заслонкой и компьютером ускоряет время отклика. Устранение TAC также уменьшает количество проводов, проблемы с надежностью и необходимость контролировать правильность работы модуля TAC.

flex-fuel 5.3 не требует специального топливного датчика. В более ранних двигателях с гибким топливом использовался светочувствительный датчик, чтобы определить, какая смесь топлива находится в системе. Двигатель Gen IV использует виртуальный датчик, запрограммированный в его программном обеспечении. Основываясь на показаниях кислородных датчиков, датчика уровня топлива и датчиков скорости автомобиля, ECM определяет топливную смесь и регулирует ширину импульса топливной форсунки и угол открытия дроссельной заслонки по мере необходимости. Система ETC производит необходимые изменения угла дроссельной заслонки. Поскольку этанол имеет более низкую оценку BTU при том же объеме, что и бензин, требуется больше топлива для обеспечения той же мощности при полностью открытой дроссельной заслонке.

Toyota использует так называемое управление силовой передачей на Lexus LS 460. С помощью этой системы наиболее подходящая мощность привода автомобиля точно достигается с оптимизированным крутящим моментом двигателя и передаточным числом. Акцент Toyota делается на том, что испытывает водитель, а именно на крутящем моменте на ведущих колесах.

Toyota говорит, что с обычными органами управления трансмиссией целевое открытие дроссельной заслонки и передаточное число определяются в зависимости от угла наклона педали водителя. С точки зрения угла открытия дроссельной заслонки учитываются другие системы автомобиля, такие как круиз-контроль и система контроля устойчивости автомобиля (VSC). В результате целевое открытие дроссельной заслонки и целевое передаточное число устанавливаются отдельно. В предыдущих системах эта ситуация работала хорошо, потому что каждая из систем корабля не была большой, а требуемые требования к точности не были особенно высокими.

Ситуация изменилась. Новые автомобильные системы с системами предаварийной безопасности и интеллектуальными системами помощи при парковке (IPA) усложнили взаимосвязь между автомобильными системами. Стало сложнее согласовать все различные системы для достижения желаемой мощности привода.

Toyota заявляет, что разработала нечто под названием «Интегрированное управление динамикой автомобиля» (VDIM) для интеграции контроля устойчивости автомобиля, контроля тяги, ABS и рулевого управления с электроусилителем. ETC используется для входов датчиков VDIM и приводов управления.

Система VDIM управляет «мощностью привода», выбирая комбинацию мощности двигателя и передачи, чтобы обеспечить необходимый крутящий момент на ведущих колесах с максимально возможной эффективностью. Имея интегрированную систему, можно выбрать лучший выбор момента зажигания, оборотов двигателя и передачи, чтобы обеспечить крутящий момент и ускорение, ощущаемые водителем.

Крутящий момент и мощность трансмиссии гибридных автомобилей могут исходить от двигателя внутреннего сгорания, генератора и/или электродвигателя. Объединение и распределение крутящего момента осуществляется планетарной передачей, которую Toyota и Ford называют устройством разделения мощности (PSD). В ПСД ведущая шестерня соединена с двигателем, солнечная шестерня соединена с генератором, а зубчатый венец соединен с электродвигателем. Конфигурация планетарной передачи обеспечивает развязку скорости двигателя от скорости автомобиля.

Несмотря на то, что гибридная трансмиссия позволяет экономить топливо, существуют некоторые дополнительные ограничения. Форд говорит, что одна из проблем заключается в том, что автомобили с разделением мощности чувствительны к таким факторам шума, как несоответствие крутящего момента двигателя, в отличие от обычных автомобилей. Эти системы также чувствительны к чрезмерному использованию батареи, что может повлиять на ее долговечность. Чтобы решить эти проблемы, инженеры Ford Escape/Mercury Mariner должны были определить рабочие точки трансмиссии, совместимые с архитектурой аккумулятора и высоковольтной шины, чтобы обеспечить соответствие требованиям по мощности, напряжению и долговечности.

Форд говорит, что определение желаемой рабочей точки трансмиссии для обычного автомобиля относительно просто, поскольку есть только один путь к колесам от генератора энергии (двигателя). Необходимо определить три переменные: передачу трансмиссии, состояние муфты гидротрансформатора и желаемый крутящий момент двигателя. О намерениях водителя сообщает датчик угла поворота педали. Передача и крутящий момент определяются компьютерным алгоритмом, в результате чего контролируется угол дроссельной заслонки.

В гибридном транспортном средстве есть три устройства, производящих энергию: генератор, мотор и двигатель. Система управления определяет требуемый водителем крутящий момент на колесе с помощью датчика угла поворота педали. Исходя из этого, компьютерное программное обеспечение может выбрать оптимальное сочетание желаемой частоты вращения двигателя и желаемого крутящего момента на колесах. Скорость двигателя является результатом управления алгоритмом положения дроссельной заслонки углом дроссельной заслонки. Крутящий момент колеса является результатом выбора источников энергии и передачи между ними и колесами.

В гибридном электромобиле с разделением мощности крутящий момент и скорость генератора — и, следовательно, мощность генератора — в значительной степени определяются требуемой частотой вращения двигателя и фактическим крутящим моментом двигателя. Таким образом, предел мощности батареи, по сути, является ограничением мощности двигателя. Поскольку скорость двигателя определяется скоростью транспортного средства, это эффективно ограничивает крутящий момент двигателя. Крутящий момент двигателя также ограничен тем, чего хочет водитель с точки зрения управляемости. Гибридная система управления должна управлять взаимодействием трех возможных источников энергии. Электронное управление дроссельной заслонкой, встроенное в систему, используется для приема данных от водителя, а затем для управления мощностью двигателя в соответствии с двумя другими источниками энергии.

В основе гибридной системы управления, описанной Фордом, лежит электронная система управления дроссельной заслонкой и ее способность принимать данные от водителя, а затем выводить положение угла дроссельной заслонки в соответствии с наилучшими интересами всей системы. Это интегрированное программное обеспечение систем управления трансмиссией и двигателем дает ответную реакцию системы.

Подводя итог, можно сказать, что то, что начиналось как средство устранения механической связи между педалью акселератора и двигателем, развилось и приобрело большую и гораздо более важную роль.