Rompiendo mitos | ¿Son los aceleradores mecánicos más seguros que los electrónicos? !
"¡Los sistemas mecánicos son siempre más seguros y fiables que los sistemas electrónicos!" Esta es la obsesión de mis amigos conductores veteranos.
¡Hasta cierto punto, esta es una teoría completamente creíble!
¿Quizás el sistema electrónico no es fiable y no puede garantizar la seguridad?
El acelerador y el freno siempre son importantes para la seguridad en la conducción. Recientemente comenzó a "atacar" la seguridad de los sistemas electrónicos de aceleración, que están ampliamente equipados en los automóviles. "El acelerador mecánico que usamos en el pasado es seguro y confiable. Con esto, ¿no tenemos miedo de que el vehículo pierda el control y acelere?"
Dado que esto ha sucedido en el pasado, mi respuesta es: ¡Si hay problemas de seguridad con los sistemas de control electrónicos maduros de hoy en día, será más probable que se produzcan fallos mecánicos!
"¿Cuál es el motivo?", "Busca tú mismo en Internet.", "¡No encuentro la respuesta!". . . . . .
En este número, el autor utilizará explicaciones populares para dar respuestas claras a muchos lectores que, en principio, tienen puntos de vista similares.
Es cierto que la mayoría de propietarios de coches no tienen idea de lo que se esconde debajo del pedal del acelerador. . . . . .
Válvula de mariposa
La "válvula" que controla la potencia de un automóvil
En pocas palabras, la potencia de una locomotora de combustión interna proviene de la " "Gran horno" del motor.
Sólo se puede lograr una buena combustión cuando se mezclan bien suficiente aire y combustible. El acelerador del coche es la "válvula" que utiliza el conductor para controlar los procesos de combustión y producción de energía del motor.
Lo que llamamos acelerador del automóvil en la vida diaria en realidad se refiere al sistema de aceleración (también llamado acelerador) del automóvil.
El conductor controla la cantidad total de aire que fluye hacia la cámara de combustión del motor a través de esta "válvula" (normalmente, utiliza los pies para controlar la válvula), y la unidad de control electrónico de a bordo (ECU) Inyecta la cantidad adecuada de combustible de acuerdo con la cantidad de aire que fluye para coordinar con todo el proceso de combustión. Por supuesto, cuanto más fuerte presione el acelerador, más aire habrá, más combustible tendrá que entregar el sistema de inyección de combustible y la potencia y el par del motor aumentarán.
Pero ¿cómo se transmite la intención de control de potencia expresada por el pedal del acelerador a la "válvula"?
Válvula de aceleración mecánica
Muchos conductores veteranos, incluido el autor, han conducido coches clásicos como este. El pedal del acelerador está conectado al cuerpo exterior de la "válvula" (acelerador) mediante. una estructura mecánica.
Hay aproximadamente dos tipos de conexiones, una es una estructura de conexión dura de un tirante de metal y la otra es una estructura de conexión blanda de un cable de acero (comúnmente conocido como cable del acelerador).
A través de esta conexión mecánica más simple, el cambio de posición (ángulo) del pedal del acelerador se transmite sincrónicamente a la válvula del acelerador, realizando así la función de vinculación de los dos.
Por ejemplo, cuando el conductor pisa el acelerador hasta la mitad, la válvula de mariposa conseguirá simultáneamente una apertura (ángulo de apertura) de 50 grados debido a la existencia de esta vinculación mecánica, y cuando el conductor suelta el acelerador, el resorte mecánico lo devolverá a su posición original.
Por supuesto, si el acelerador está completamente cerrado, no entrará aire en el motor, lo que provocará que el motor se cale inmediatamente. La estructura de diseño del acelerador del automóvil mantiene un pequeño canal de flujo de aire que pasa directamente por el acelerador. Una cantidad adecuada de aire puede mantener el trabajo básico del motor, que es lo que a menudo llamamos el "estado inactivo".
El sistema de aceleración mecánica existe desde hace mucho tiempo en la historia del desarrollo del automóvil, ¡y su confiabilidad y seguridad están fuera de toda duda!
Incluso ahora, todavía hay una pequeña cantidad de vehículos (modelos antiguos y baratos o maquinaria de construcción) que utilizan este método de control del acelerador por una sola razón: ¡el costo!
Sin embargo, existen dos problemas principales con las válvulas de mariposa mecánicas:
1 debido al movimiento alternativo prolongado, varias partes de la biela de mariposa mecánica se desgastarán y aflojarán gradualmente. provocando que el acelerador se afloje. La precisión del control se reduce gravemente, por lo que su vida útil no será demasiado larga.
2. ¡Esto es lo más mortífero! El sistema de aceleración mecánica no puede seguir el ritmo del desarrollo de la tecnología electrónica del automóvil y otros sistemas electrónicos de a bordo no pueden funcionar con este dispositivo puramente mecánico.
Puede que le quede la única ventaja: ¡el conductor puede controlar la potencia del coche a voluntad! (Necesidades especiales)
Algunos lectores pueden estar confundidos acerca de esto, no te preocupes, ¡la respuesta está en la siguiente sección!
Acelerador electrónico
El control del acelerador electrónico (ETC) es una tecnología electrónica automotriz. El sistema ETC consta de tres partes principales: el módulo del pedal del acelerador, la válvula del acelerador (la válvula es impulsada por un motor) y la unidad de control electrónico (ECU) o módulo de control de potencia (PCM).
La unidad de control electrónico obtiene datos a través de varios sensores (sensor de posición del pedal del acelerador, sensor de velocidad del motor, sensor de velocidad del vehículo, sistema de control de crucero) y calcula exhaustivamente los resultados con referencia al programa preestablecido. El servomotor abre el acelerador a una posición angular específica para mantener la relación aire-combustible óptima (relación aire-combustible).
◥Arquitectura básica del sistema de aceleración electrónica
Echemos un vistazo a la diferencia entre este y el sistema de aceleración mecánica:
En primer lugar, hay sin conexión entre el pedal del acelerador y el acelerador Estructura de conexión mecánica sustancial. El sensor de posición del pedal del acelerador (APS) reemplaza el dispositivo de enlace mecánico, detecta la posición (ángulo) del pedal del acelerador en tiempo real, lo convierte en una señal eléctrica y la envía a la unidad de control electrónico de a bordo (ECU).
En segundo lugar, en comparación con el acelerador mecánico, cuando cambia la posición (ángulo) del pedal del acelerador electrónico, el acelerador no responderá directamente. Los datos de cambio deben ser procesados primero por la unidad de control electrónico de a bordo. Y luego preestablecido. Después de un análisis y cálculo exhaustivos, el programa emite instrucciones "razonables" al acelerador, que son ejecutadas por el motor de la válvula.
El método de control del sistema de aceleración electrónica no solo reduce las piezas mecánicas móviles, sino que también mejora en gran medida la sensibilidad y precisión (características de control electrónico) del control del acelerador del vehículo. La maniobrabilidad y la economía de combustible del vehículo mejoran enormemente. . mejora.
Sin embargo, para lograr la seguridad y confiabilidad del sistema de aceleración mecánica, el diseño del sistema aún necesita reforzarse aún más.
Para mejorar la seguridad y confiabilidad del acelerador electrónico, se instala un sensor de posición del acelerador (TPS) en el cuerpo exterior del acelerador, que es similar al sensor de posición del pedal del acelerador. Su función es monitorear la apertura del acelerador (ángulo de apertura) en tiempo real y transmitir los datos a la ECU en tiempo real. Si la información de apertura del acelerador devuelta no coincide con los datos enviados anteriormente, obviamente indica que hay alguna falla en el actuador del acelerador y el sistema cambiará al programa de manejo de fallas y mostrará la información de la falla en el panel de instrumentos.
De esta manera, a medida que cambia la posición (ángulo) del pedal del acelerador, la apertura del acelerador también cambia en consecuencia, y el motor siempre funciona con la relación aire-combustible óptima.
Por lo tanto, el sistema de aceleración electrónica funciona en circuito cerrado y puede monitorear e interferir con cualquier operación realizada por el conductor a través del pedal del acelerador en tiempo real.
Lo más importante es que la ECU nunca permitirá que el conductor controle la potencia del motor a voluntad. El principio básico es que el programa de control electrónico del acelerador solo recibe la única apertura correcta del acelerador en cualquier situación dada, y no se realizarán operaciones de aceleración que tengan un impacto negativo en la seguridad de la conducción y la seguridad del motor (protección del sistema).
Sí, parece un poco “robar protagonismo”, pero las ventajas también son obvias.
¡Es poco probable que el motor sufra daños debido a un manejo imprudente por parte del conductor!
Más importante aún, el sistema de acelerador mecánico anterior no podía compartir datos ni trabajar junto con otros sistemas electrónicos, ¡pero el sistema de acelerador electrónico sí puede!
La mayoría de los sistemas auxiliares avanzados equipados en los automóviles modernos, como el control de crucero electrónico (ACC), el control electrónico de tracción (TSC), el control electrónico de estabilidad (ESC), la seguridad precolisión, etc., todos requieren potencia de salida del motor. Realice una gestión y control precisos en tiempo real.
¡La interfaz de datos estandarizada del sistema de aceleración electrónica hace realidad la integración de muchos sistemas electrónicos!
¿Diseño redundante? Seguridad del algoritmo
¿Es seguro el sistema de aceleración electrónica?
¿Es seguro el sistema de aceleración electrónica?
El análisis anterior responde parcialmente a esta pregunta.
Después de leer este apartado, la respuesta es clara.
De hecho, el secreto está en los detalles de implementación funcional del sistema de aceleración electrónica.
Afortunadamente, sólo necesitamos conocer el principio de funcionamiento de un sensor para conocer el modo de funcionamiento y el mecanismo de seguridad de todo el sistema.
①Sensor de posición del pedal del acelerador
Desde el aspecto, no hay mucha diferencia entre el pedal del acelerador electrónico y el pedal del acelerador mecánico.
La única diferencia es que el primero añade un pequeño sensor, que es el "sensor de posición del acelerador" mencionado anteriormente.
¿Cómo transmite este humilde dispositivo la posición (ángulo) en tiempo real del pedal del acelerador a la unidad de control electrónico de a bordo?
De hecho, el principio no es complicado.
La parte de detección del sensor está vinculada al pedal del acelerador, utilizando el principio del potenciómetro para convertir la información de posición (ángulo) en tiempo real del pedal del acelerador en una señal eléctrica y transmitirla a la ECU.
El brazo deslizante y el pedal del acelerador se deslizan en toda la trayectoria de la resistencia. Este movimiento cambiará dinámicamente los valores de resistencia de las resistencias R1 y R2 con el brazo deslizante (cepillo) como línea divisoria.
Debido a que el sistema de aceleración electrónica ha proporcionado un voltaje de referencia estable, el resultado directo de este cambio en la resistencia al deslizamiento es que cuando el pedal del acelerador está en diferentes posiciones, la salida del sensor recogerá diferentes valores de voltaje.
Por tanto, el sensor implementa las siguientes funciones: diferentes posiciones (ángulos) del pedal del acelerador = diferentes valores de tensión de recogida.
El principio de funcionamiento del sensor de posición del pedal del acelerador de contacto
La figura anterior puede ilustrar intuitivamente el principio de funcionamiento básico del sensor. Por ejemplo, cuando el brazo deslizante se mueve hacia la derecha, la resistencia de la resistencia R1 disminuye gradualmente y el valor de voltaje recopilado en la salida del sensor aumenta gradualmente, lo que obviamente indica que el conductor está tratando de acelerar pisando el acelerador.
Si desea obtener resultados precisos, sólo necesita utilizar las leyes básicas de la física y la electricidad que aprendimos en la secundaria:
Ley de Ohm: ¿V (voltaje)? =?I(actual)x? Resistencia
De hecho, los valores específicos de R1 y R2 son fáciles de calcular. Puedes usar directamente la fórmula de Kirchhoff:
La derivación y operación de la fórmula son muy simples y. no son el tema central de este artículo. No necesitamos profundizar en ello. Lo importante es que entendamos lo siguiente:
A través del sensor de posición del pedal del acelerador, el sistema de control electrónico del acelerador establece la relación correspondiente entre la posición del pedal (ángulo) y el voltaje de salida del sensor.
¡Las intenciones de aceleración y desaceleración que el conductor quiere conseguir pisando el pedal del acelerador han sido perfectamente recogidas por el sensor y pueden enviarse a la unidad de control electrónico de a bordo en tiempo real!
¡Aquí viene el punto!
◥¿Diseño de unidad de sensor dual? Garantice la seguridad y la confiabilidad
En un conjunto típico de pedal de acelerador electrónico, el fabricante tiene al menos dos unidades de sensores con la misma función y principio (solo diferentes voltajes de funcionamiento).
A continuación, el autor mostrará a los lectores todo el proceso de reabastecimiento de combustible del pedal del acelerador monitoreado por un osciloscopio especial.
Un ejemplo de recopilación dinámica de datos del sensor de posición del pedal del acelerador
Sin conocimientos profesionales, el autor hará un análisis gráfico para todos: esto es a través del pedal del acelerador, desde sin acelerador hasta con acelerador, y finalmente detiene todo el proceso de aceleración.
Podemos ver claramente que las dos unidades de detección representadas por las líneas roja y azul recogen cambios continuos en la salida de voltaje a la ECU.
¿Has visto fluctuar el valor de voltaje que recoge a medida que cambia la posición del pedal del acelerador?
Hay dos formas de onda operativas muy completas, que consisten en un voltaje creciente (para la unidad de detección con voltaje operativo más bajo, la forma de onda no es obvia).
Algunos lectores pueden preguntar, entiendo el principio de funcionamiento, pero ¿tiene esto algo que ver con la seguridad del acelerador electrónico?
El secreto es que el sensor no solo tiene dos unidades de detección, sino que el programa de control electrónico del acelerador también calculará de manera integral los valores de voltaje recopilados por las dos unidades de detección al mismo tiempo para determinar el resultado final. .
La mayor ventaja de este mecanismo de procesamiento es que si una sola unidad de sensor falla y produce un valor de error, el programa de control puede encontrar fácilmente el problema de falla mediante comparación y cálculo.
Después de que el programa de control descubre que el resultado de la ejecución es anormal, iniciará su programa de manejo de fallas predeterminado.
Tal vez la ECU le solicite que conduzca el automóvil lentamente hasta el lugar de reparación, pero no importa cómo reposte combustible, el automóvil no responderá a la solicitud del conductor hasta que se elimine la falla.
②Sensor de posición del acelerador
Esta parte no es difícil.
Debido a que el principio de funcionamiento básico del sensor de posición del acelerador es exactamente el mismo que el anterior, también convierte la información de posición en señales eléctricas y las devuelve a la ECU. Como se mencionó anteriormente, este último monitorea si la válvula de mariposa funciona correctamente en función de los datos recopilados.
De manera similar, este sensor todavía aparece en una configuración de al menos dos unidades de detección, evitando problemas de seguridad y confiabilidad que puedan surgir por la falla de una sola unidad de detección.
Un ejemplo de recopilación de datos dinámicos del sensor de posición del acelerador
La imagen de arriba muestra dos unidades de detección del acelerador que detectan el mismo proceso de reabastecimiento de combustible. La única diferencia con el sensor de posición del acelerador es que las dos unidades de detección recopilan datos en modos opuestos.
La ECU seguirá realizando un cálculo exhaustivo de los dos datos y el resultado final podrá utilizarse como base para emitir un juicio.
Análisis de conclusiones
Llegado a este punto, ¿qué conclusiones pueden sacar los lectores sobre la seguridad del sistema de aceleración electrónica?
El sistema de aceleración electrónica en esta imagen adopta el método clásico de configuración de dispositivo electrónico redundante. Dos unidades de detección con la misma función completan la misma recopilación de datos, evitando efectivamente la falla de un solo dispositivo sensor.
Para los datos recopilados por múltiples unidades de detección, los resultados del cálculo de comparación cruzada de "supervisión mutua" se utilizan como base final para el juicio, que obviamente tiene alta precisión y tolerancia a fallas.
Cuando falla una sola unidad de sensor en el sistema, el programa de control iniciará inmediatamente el programa de manejo de fallas para limitar o incluso detener la salida de potencia del motor para evitar accidentes.
A través del análisis de este artículo, ante el perfecto modo de funcionamiento y mecanismo de manejo de fallas del sistema de aceleración electrónica, ¿qué motivos tenemos para cuestionar su seguridad? !
Este artículo es de Autohome, el autor de Autohome, y no representa la posición de Autohome.