硬核:千分之一秒的優勢,來自於電子節氣門的精準觸發

2020-12-27 CLauto酷樂汽車

每當我們開著日系車,特別是那些馬力不太大的日系車的時候,總覺得這些車低速響應都特別的靈敏,仿佛馬力巨大似的。

有的大馬力性能車的低速階段,卻讓人感覺這個車的馬力沒那麼大,但是當我們一腳到底的時候,才發現人已經走了,魂還被留在原地。

還有些時候,我們曾經被人「告知」,裝一個「油門加速器」,省油馬力大。

也有的時候,我們會聽到有人說「拉線節氣門」是多麼的直接多麼的牛掰。

其實以上的這一些,和某些時候的人生一樣,都是幻覺——那些真正有實力的大馬力,不論何時都是底氣十足,也不需要在低速階段吵吵鬧鬧來證明自己可以;心虛的小馬力靠著一些技巧和表演讓人覺得馬力很大——當然,有的是因為暫時的無奈(比如豐田的某些車油門響應的調教),有些就只是為了欺騙(比如某些號稱提升馬力的東西……)

這其中很多感覺,都和ECU(更直接的是節氣門)有很大的關係。

我們今天就說說,關於節氣門的這些故事。

Author / 蟹爪朝天

# TECHNOLOGY #

上一季的《引擎管理》中我們簡單介紹了一些ECU的控制邏輯和調校思路。

旨在讓大家了解ECU程序是如何控制引擎工作的,以及在改變了引擎的硬體後應該對ECU程序進行什麼樣的修改。

在這一季中,我們會更詳細的把這些話題深入下去,內容很精彩。

為了方便大家查詢資料,我們特意標註了一些英文關鍵詞。

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ECU會根據進氣量、充氣效率數據、容積效率數據和爆震控制等因素控制噴油量。

而且扭矩在很大程度上也取決於進氣量。

所以,對於任何進氣形式的引擎來說,進氣量的控制及測量都是至關重要的。

電子節氣門

Electronic Throttle Control

從原理上說,電子節氣門是ECU主動控制的,而非被動接收的,其控制精度和反饋循環速度都要優於拉線節氣門。

不考慮燃燒問題,僅從節氣門來說,如果說一臺車在更換了拉線節氣門後反應更快了,那很有可能是原廠電子節氣門的標定比較柔和

是程序的差異,而非節氣門本身的差異。

原廠車的油門踏板響應除了常見的響應比例曲線(踏板深度vs扭矩需求/節氣門開度)外,還有時間延遲曲線(給普通駕駛者一些反應時間)和敏感度曲線(過濾掉踏板位置的一些微小變化)等控制項。

對於電子節氣門來說:ECU從油門踏板位置傳感器上獲得位置(踏板深度)信號後,加入時間因素,就得到了油門踏板的位置和變化速度。

ECU會以此為基礎,根據檔位、轉速、車速、負載等數據猜測出車手的扭矩需求(Torque Request)。

然後ECU再開始給電子節氣門和噴油、點火等動作器發出指令值。

理論上來說,進氣、噴油和點火系統幾乎是同時得到指令值的。

對於拉線節氣門來說:油門踏板先拉動節氣門。

節氣門位置傳感器再感知到節氣門開度的變化,並將這個變化值發至ECU。

此時,ECU會根據節氣門開度數據控制噴油、點火等動作器的指令值。

於是,噴油和點火系統的指令值是落後於進氣系統執行值的。

雖然延遲並太不大,但在油門踏板位置變化的過程中,可能會出現噴油、點火和進氣不匹配的問題。

油門踏板位置傳感器

Pedal Travel Sensor

電子式油門踏板的結構如圖,其核心組件是踏板位置傳感器。

油門踏板向ECU發送的是持續的電壓信號。

由電壓值大小表示油門踏板的位置。踏板位置在ECU軟體中一般用百分比(%)或行程(mm)或角度(°)表示。

在軟體中,調整每個電壓值所代表的踏板位置,就可以調整踏板的響應曲線。

讓你覺得你的車更有力,市售連接在踏板插頭上的「油門加速器」就是這個原理。

將原廠曲線2更改為曲線1之後,再發送給ECU。

這樣做的好處是沒有改變ECU中的任何數據,並不影響ECU中的任何控制和保護邏輯,也就不會有一些奇怪的數據溢出和故障碼。

但這樣的調整僅僅是能讓你少(或多)踩下一些踏板深度,並不能提高(或改變)引擎的動力性能。

過於激進的響應曲線,會讓踏板浪費一些行程,不利於精細控制。

同理,過於柔和的響應曲線,會讓引擎浪費一些動力性能。

如圖,常見的霍爾式踏板位置傳感器是通過永磁鐵轉動時磁場的變化來確定磁鐵(踏板)角度變化的。

當磁鐵和感應器之間出現相對轉動時,感應端4個測量點的數據就會出現變化。

軟體再根據測量點的變化情況計算出相對轉動的角度是多少。

因此,這種傳感器的輸出數據容易受到外部磁場的影響和自身磁力線公差的影響。

溫度、震動和使用時間也會影響其磁場,導致測出的踏板位置數據出現偏差。

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