Моментная модель Bosch

С переходом к нормам Евро-4 и выше в системах управления двигателем широко применяется электронная педаль газа (ETC). Ей нужен более гибкий алгоритм, чем прямое регулирование отдельных величин, поэтому производители перешли к моментной модели управления (torque-based): задается требуемый крутящий момент, а блок сам превращает его в конкретные воздействия на двигатель.

Почему удобно управлять по моменту

Плюс подхода в том, что сторонним системам не нужно знать, как менять момент. Контроллер АКПП в момент переключения передач просто сообщает основному блоку целевое значение (Torque Intervention), и тот выбирает способ: изменение наполнения, сдвига УОЗ, отсечки топлива или буст-контроля. По той же схеме работают круиз-контроль, процессор безопасности (ограничение момента и аварийная остановка) и другие помощники.

Как вычисляется запрошенный момент

Из положения дроссельной заслонки и оборотов по калибровочной таблице находится момент, который просит водитель. Результат интерполируется между двумя границами:

• минимальный момент — сумма момента регулятора холостого хода, механических потерь двигателя и запросов потребителей: генератора, гидроусилителя, компрессора кондиционера;
• максимальный момент — по калибровкам модели двигателя и таблице максимально допустимого наполнения (air charge) в данной режимной точке.

Далее ограничивается производная момента, чтобы убрать рывки (антиджерк).

Модельный момент и коэффициент эффективности

По измеренному цикловому наполнению и оборотам по таблице считается момент при оптимальном УОЗ и стехиометрическом составе. Поскольку реально такие условия почти не выполняются, вводится коэффициент эффективности — произведение трех составляющих:

Поцилиндровая отсечка используется в режиме принудительного холостого хода, при необходимости резко сбросить момент (переключение АКПП), в защитах от пропусков воспламенения и неисправности форсунки, при синхронизации без датчика фаз и в режимах безопасности (limp home).

Регулирование рассогласования

Разница между требуемым и фактическим моментом подается на регуляторы П, ПИ или ПИД. Малые воздействия реализуются впрыском и УОЗ, крупные — электронным дросселем, в крайних случаях — отсечкой цилиндров. Если ETC нет, управление урезано: остаются только состав смеси, угол зажигания и отсечка.

Пример работы контура

Представим сценарий: водитель резко нажал педаль, блок по калибровке определил запрошенный момент, однако реальный момент отстает из-за позднего зажигания и низкого наполнения. Система вычисляет рассогласование и распределяет воздействия по приоритету: корректирует время впрыска и угол зажигания, затем открывает электронный дроссель, а если нужен мгновенный сброс — отключает подачу топлива в отдельные цилиндры. С обратной стороны задача подавления момента решается так же, но с противоположным знаком: при переключении передачи автоматическая коробка просит уменьшить момент на заданное число Ньютон-метров, и контроллер выполняет это за счет имеющихся рычагов, не заставляя АКПП разбираться в устройстве двигателя.