Электронная дроссельная заслонка

Одна из основных тенденций современного автомобилестроения – исключить человеческий фактор там, где успешно справляется электроника. В определенных ситуациях водитель допускает погрешность: не выжать до конца сцепление или не вовремя переключить передачу. Ошибки пагубно сказываются на работе двигателя и трансмиссии. Электронные системы способны с большей точностью управлять различными устройствами. Одним из первых успешных устройств подобного рода стала электронная дроссельная заслонка.

 Назначение электронной дроссельной заслонки

Электронный дроссель, как и традиционная механическая заслонка, контролирует поступление воздуха в камеру внутреннего сгорания двигателя автомобиля. Нажимая на педаль газа, водитель меняет положение заслонки, установленной в корпусе, имеющем форму трубы, через которую проходит поток воздуха переменной силы.

Применение электронной дроссельной заслонки позволяет добиться от двигателя большей экономичности, так как исключают ошибку человека при управлении акселератором

Механизм заслонки с переходом узла на электронное управление остался прежним. Коренным образом изменилась только система привода. Ось традиционной заслонки связана с педалью газа тросом. Нажимая на газ, водитель сокращает трос, который поворачивает ось заслонки, открывая ее. В электронном дроссельном узле движением оси управляет электромотор, и прямой связи между педалью газа и заслонкой нет. Педаль в данном случае выполняет функцию пульта дистанционного управления. Электроника позволяет менять положение заслонки быстро и ровно настолько, насколько это нужно для обеспечения работы двигателя при заданной нагрузки. Соответственно, конструкция позволяет избежать потери мощности, сокращает затраты топлива, а заодно служит пусковым устройством для холодного двигателя.

История создания

Система для смешивания паров бензина с воздухом, включающая механическую дроссельную заслонку, была изобретена в 1872 году инженерами Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом. В таком виде система просуществовала более века, пока немецкая компания Bosch не разработала электронный вариант дросселя.

Механизм заслонки электронного дроссельного узла нуждается в периодической чистке, так как в него попадает мелкая пыль, которую не способен отсеять даже очень качественный фильтр

Впервые, электронный дроссель применили для гоночного автомобиля. В далеком 1985 году, компания Volkswagen экспериментировала над вторым поколением Golf, пытаясь сделать из него автомобиль для гонок. Для этого Golf оснастили сразу двумя двигателями, а для синхронизации их мощностей использовали систему E-Gas. Дроссель на одном из них управлялся механически, а для другого применили электропривод, который синхронизировал положение заслонки. В результате удалось добиться суммарной мощности двигателя в 500 лошадиных сил, а разгон до сотни занимал 3,4 секунды. Неплохой результат для 1985 года!

Для гражданских автомобилей электронный дроссель стал доступен практически в то же время. Такие производители как Saab, Mercedes-Benz и BMW оснащают свои автомобили заслонками с электроприводом. Тем не менее, полностью вытеснить простой и дешевый в производстве механический привод им не удалось до сих пор.

Устройство электронной дроссельной заслонки

Электронной дроссельный узел состоит из следующих элементов:

электронный блок управления;

электромотор, управляющий приводом дроссельной заслонки;

механизм, состоящий из корпуса, оси и заслонки;

датчик положения педали газа;

датчик положения дроссельной заслонки.

Датчик положения устанавливается на корпусе заслонки. Его сигнал меняется при изменении положения шестерни, укрепленной на торце оси. Данные фиксируются, и сигнал, чье напряжение меняется в зависимости от положения, передается в блок управления. При обработке напряжение сигнала переводится в проценты: от 0 до 100%. 0% – заслонка закрыта, 100% - открыта полностью.

Как и многие другие инновации, электронное управление дросселем впервые нашло применение в мире спорта. При помощи электропривода была решена проблема управления множественными дросселями

Датчик, установленный на педали газа, фиксирует изменение ее положения и передает данные блоку управления. Данные обрабатываются, и в зависимости от положения педали запускается привод заслонки, открывая или прикрывая ее. Существует и обратная связь. Положение заслонки отслеживается датчиком и блок управления, получая сигнал, сравнивает угол открытой заслонки с положением педали газа. Благодаря этой связи электронное управление поддерживает холостой ход двигателя, контролируя оптимальное положение заслонки  согласно заданным параметрам.

Эволюция электронного дросселя

На современных автомобилях помимо управления оборотами двигателя электронный дроссель выполняет еще несколько дополнительных функций. 

В дроссельный узел интегрирована встречавшаяся еще на карбюраторах система холодного пуска. Для реализации используется дополнительный датчик, который измеряет температуру охлаждающей жидкости и передает данные блоку управления. Для более быстрого и эффективного прогрева двигателя система открывает заслонку, обеспечивая работу на повышенных оборотах, обычно, в районе 1500 rpm.  По мере роста температуры заслонка постепенно закрывается, и обороты снижаются до холостого хода.

Также электроника помогает компенсировать нагрузку на двигатель при подключении дополнительных систем. Климатическая установка, генератор, круиз-контроль и другие системы повышают нагрузку на коленвал. Блок управления заслонкой обрабатывает данные по нагрузке, а затем рассчитывает оптимальное положение заслонки в том или ином режиме эксплуатации.

В электронном дроссельном узле реализована система быстрого прогрева двигателя, упрощающая запуск автомобиля зимой

В целом применение электронной дроссельной заслонки значительно повышает экономичность автомобиля, но установка системы имеет высокую себестоимость, что как правило не позволяет использовать ее для бюджетных моделей автомобилей.

Характерные неисправности электронной дроссельной заслонки

Как и любое другое сложное устройство, электронный дроссельный узел усложняет конструкцию автомобиля и потенциально является источником проблем. Электроника подвержена негативному влиянию климатических условий и может работать неправильно при экстремально низкой температуре или влажности. В постгарантийный период замена электронного дросселя может стать источником расходов для владельца автомобиля, так как узел, как правило, неремонтопригоден и меняется целиком.

Механизм заслонки в электронном дроссельном узле не отличается от традиционного, поэтому заслонка нуждается в периодической чистке, особенно, в случае эксплуатации в тяжелых условиях.