|
|
(zařízení QREVS)
Toto video ukazuje, jak se chová standartní 2013 Toyota Yaris:
(video soubor 2.92 Mb)
Jeden uživatel oznámil, že video hraje správně v Internet Explorer ale hraje jen zvuk v jiném prohlížeči (Chrome). Příčina není známa.
a toto video ukazuje stejnou Toyotu Yaris vybavenou zařízením QREVS:
(video soubor 2.33 Mb)
Co je rev hang?
Rev hang je anglický lidový výraz popisující nežádoucí charakteristiku moderních aut. Při prudkém odstavení plynu otáčky motoru neklesnou okamžite, ale klesají pozvolna vlivem umělého zpoždění, zakódovaného výrobcem v řídící jednotce vstřikování paliva - ECM (engine control module).
Proč to dělají?
Výrobci aut jsou nuceni legislativou vyrábět auta, která splňují nestále se zpřísňující limity výfukových zplodin, typicky definované v gramech/km v testech na uhlovodíky (HC - hydrocarbons), kysličník uhelnatý (CO - carbon monoxide) a kysličníky dusíku (NOx - oxides of nitrogen). Je všeobecně známou skutečností, že NOx mají tendenci růst při náhlém ochuzení směsi, k němuž dochází právě při prudkém odstavení plynu.
Výrobci aut se snažili od sedumdesátých let minulého století ošetřit takové stavy instalací vakuově ovládaných zařízení, jejichž účelem bylo zpomalení zavírání škrtící klapky karburátoru. To bylo před tím, než se začaly vyrábět motory se vstřikováním. Dnes mohou konstruktéři motorů v mnoha ohledech snadněji ovládat provoz motoru se vstřikováním paliva, včetně zabránění náhlého poklesu otáček při odstavení plynu, nastavením vhodných parametrů v programu řídící jednotky vstřikování. Na rozdíl od programů v PC, takový kód píší programátoři vždy pro určitou řídící jednotku. Každá verze kódu je typicky vhodná jen pro jeden typ motoru a někdy i jen pro jednu značku, model a typ vozu. V dnešní době jsou řídící jednotky dokonce kódovány i pro určité auto podle jeho VIN a to je činí nepřenosnými mezi vozidly, pokud se nepřekóduje VIN. Specializované firmy vyrábějící elektroniku obvykle dodávají řídící jednotky vstřikování světovým výrobcům aut (napadají mě jména jako evropský Bosch a Siemens a japonský Denso a Mitsubishi Electric, ale je jich mnohem víc) a programový kód je složitý, patří pouze jim a vetšinou je udržován v tajnosti.
Stojí za poznámku, že elektronické řízení spalovacího procesu přineslo motoristům četné výhody (jako levnější pořizovací náklady na jednotku, nižší emise, sníženou spotřebu paliva, zlepšené provozní vlastnosti, sníženou nutnost seřizování a zvýšenou spolehlivost) ale též dalo vzniknout jevům jako je rev hang.
Tento problém je způsoben tím, čemu jeden výrobce říká "nelineárni ovládání plynu" a ilustrují ho následující grafy:
Překlad legendy:
Accelerator depressed angle = úhel stlačení plynového pedálu
Throttle valve opening angle = úhel otevření škrtící klapky
Vehicle's longitudinal G = podélné zrychlení vozidla G
dotted line - action desired by driver = tečkovaná čára - akce požadovaná řidičem
solid line - modified action performed by ECM = modifikovaná akce provedena řídící jednotkou
Co to znamená pro řidiče je, že ECM řídí chod motoru, nebo přesněji jako moc je otevřena škrtící klapka, bez ohledu na to, jaké povely vydává řidič sešlápnutím plynového pedálu. Když například řidič sešlápne rychle naplno plynový pedál, ECM zvyšuje otáčky pomaleji a podobně, když řidič prudce ubere plyn, tak ECM zajisti, že motor běží pod plynem ještě o chvíli déle.
Kromě toho, že si splnění emisních limitů vlastně vynutilo jev jako rev hang, v malé míře jeho existence zlepšuje jízdní vlastnosti aut s manuálními převodovkami tím, že snižuje přenášení rázů v pohonném ústrojí, anglicky tzv. drive-line snatch. Jde o sčítání malých vůlí v převodovce a diferenciálu, které by se jinak mohly projevit jako nepříjemné rázy, cukání či bouchání při prudkém přidání a odstavení plynu při zařazeném rychlostním stupni.
Nepřesné informace v jiných webových stránkách.
Pochybná vysvětlení se objevují na různých Bulletin Boards a Forums, která popisují buď, že účelem rev hang je "spálení nespáleného paliva" nebo že rev hang způsobuje pomalá reakce analogové škrtící klapky. Někdy je za rev hang dokonce vinnen "těžký setrvačník". Je těžko pochopitelné, jak by vstřikování dalšího paliva po odstavení plynu mohlo zlepšit spálení nespáleného paliva. Pokud jde o pomalou reakci škrtící klapky, u motorů se vstřikováním tato ovládá pouze vstup vzduchu. Rev hang nemůže fungovat bez paliva a jeho dodávku ovládá řídící jednotka okamžitě, podle toho jak si to přáli návrhári motoru. Tolik tedy k názorům mnohých internetových odborníků....
Která vozidla jsou ovlivněna?
Mnoho moderních aut a možná i motorcyklů se 4-dobými zážehovými spalovacími motory a elektronickým vstřikováním paliva a elektronickým plynovým pedálem, anglicky tzv. drive-by-wire throttle. Není známo, že by byly naftové motory stejně ovlivněny.
Možná nebude překvapivé, že jsou to často levnější modely aut, které trpí nejvíce, oproti dražším modelům. Při výrobě dražších modelů věnují konstruktéři více času a snahy řešení tohoto problému a kupcům takových aut pak za to účtují vyšší cenu. Je též pochopitelné, že zájemci o dražší auta mají vyšší požadavky a nespokojí se s vysvětlením, že "rev hang je dneska designová funkce, kterou mají všechna nová auta".
Auta vybavená automatickými převodovkami trpí stejným problémem s rev hang jako auta s manuálními převodovkami, jenže řidiči si ho nejsou vědomi ve stejné míře kvůli konstrukci a funkci automatických převodovek, zvláště těch s měniči kroutícího momentu (torque converters).
Jak se rev hang projevuje?
Základní problém pro řidiče zvyklé jezdit s auty vyrobenými před tím, než se rev hang objevil (zhruba 2005-07), je otrava a nutnost mentálního přizpůsobení způsobu jízdy s auty, která rev hang mají. Dříve jsme byli zvyklí zrychlit na nízký převodový stupeň, ubrat plyn, vyšlápnout spojku, přeřadit a pustit spojku s přidáním plynu a to všechno během 0.6 až 1 vteřiny, nebo rychleji či pomaleji podle osobního zvyku. Auta s rev hang vyžadují při řazení nucenou pauzu mezi odstavením plynu a vyšlápnutím spojky. Pokud řidič neřadí s pauzou před vyšlápnutím spojky, tedy vyšlápne ji okamžitě po odstavení plynu, výsledkem je znatelné zvýšení otáček motoru v okamžiku, kdy je to nejméně potřeba. Způsobuje to řídíci jednotka vstřikování naprogramovaná na pomalý pokles otáček a nepomáha tomu ani skutečnost, že moc rychlé vyšlápnutí spojky odlehčí zátěž motoru, který je v tahu. Je jasné, že se otáčky motoru musí nutně zvýšit, když odlehčíme zátěž motoru, který je ovládán příkazy z řídící jednotky a ne z plynového pedálu ovladaného řidičem.
Záznam rev hang v akci
Na YouTube je plno video záznamů otáčkoměrů aut, jejichž motory byly vytáčeny bez zátěže, když auta stála. Po odstavení plynu je vidět, jak otáčkoměr zůstává na okamžik viset na vysoké hodnotě, než klesne na volnoběh.
Taková videa sice ukazují, jak rev hang funguje, ale mají omezenou hodnotu pro zjištění jeho skutečného vlivu na jízdu, když testovaná vozidla stála a motory nebyly zatížené. Správně by se měl rev hang zaznamenat při jízdě a v okamžiku řazení, jak ukazuje toto video:
2013 Toyota Yaris bez zařízení QREVS (je to další video podobné tomu, co je v čele této webové stránky):
(video soubor 2.98 Mb)
Toto video ukazuje, že při řazení z jedničky na dvojku při 4300 ot/min neklesly otáčky pod tuto hodnotu po dobu 0.43 vteřiny po odstavení plynu. Podobně při řazení z dvojky na trojku při 4200 ot/min. neklesly otáčky pod tuto hodnotu po dobu 0.4 vteřiny. Přesné časové intervaly byly odečteny z video záznamu o 30 snímcích za vteřinu, tedy frekvenci snímků po 0.033 vteřiny.
Patřičné zhodnocení závažnosti rev hang u jednotlivých značek a modelů aut je snadnější, když zapojíme světelné ukazatele (kontrolní světla) do okruhu vstřikovačů paliva a k pedálu spojky. Video záznamy (ve skutečném čase a zpomalené) takových světel a otáčkoměru pak ukazují přesnou interakci mezi všemi důležitými parametry. Nahráli jsme taková videa a jsou k dispozici na požádání.
Grafická znázornění každého řazení jsou tady:
Překlad legendy:
Rev hang when shifting from 1st to 2nd gear = rev hang při řazení z jedničky na dvojku
Toyota in standard condition = Toyota v původním stavu
Throttle closed = odstavený plyn
Clutch pedal down = vyšlápnutá spojka
Time [sec] = čas [vteřiny]
Zatímco testovaná Toyota měla jenom mírný rev hang v porovnání s jinými novými auty (např. 2014 Honda Accord Euro (s K24 motorem) nebo 2013 Subaru 2.5 litru Forester byly mnohem horší, jakož i jiné značky a modely krátce testované), přesto byl vliv rev hang při jízdě zřetelně cítit a značně snižoval uspokojení z jízdy.
Co se dá s rev hang dělat?
Z výše uvedeného popisu by mělo být zřejmé, že rev hang není problém, který by se dal vyřešit výměnou součástek (ať už v záruce nebo mimo ni), jelikož se skutečně jedná o "funkci designu". Je zakódována v řídící jednotce určitým množstvím paliva určeným pro vstřikování do motoru za různých podmínek, včetně přechodů při řazení. Řídící jednotky (ECM) moderních aut jsou dnes velmi komplikované a mají vstupy z mnoha senzorů, včetně polohy plynového pedálu, otáček motoru, rychlosti jízdy, spínačů na pedálech spojky a brzdy a mnoho dalších senzorů a vstupů.
Je též zbytečné snažit se modifikovat jiné části sání motoru ve snaze odstranit rev hang, např. ucpáním nebo otvíráním různých otvorů v okruhu volnoběhu. Ani lehčí setrvačník nemůže pomoci, protože hlavní příčina stále zůstává: ECM dodává do motoru palivo v době, kdy už měla být dodávka zastavena.
Snížení/odstranění rev hang je možné modifikací programu v ECM. Existují různé firmy, nabízející tzv. "tunes" - přeprogramování ECM, především s cílem zvýšení výkonu. Na Interentu jsou četné odkazy na úspěšné "tunes" pro některé značky a modely aut, které prý dokáží odstranit nežádoucí rev hang.
Tuning systém údajně existuje pro BMW, který umožňuje přímé změny mnoha parametrů v programu ECM těchto aut. Já mám však zájem hlavně o japonské vozy a vím pouze o dvou tuning firmách s dobrou pověstí (obě jsou v Japonsku - Mine's a Apexi a specializují se na vysokovýkonné vozy). Samotnou definicí se jedná o starší, dříve velmi drahá vozidla a rev hang u nich nikdy nebyl velký problém.
Prohlídka modifikované řídící jednotky dodané firmou Mine's v ceně přes $1,000 pro Toyotu Soarer (Lexus SC400) s 1UZ motorem 2x 2OHC odhalila, že ani tak velká firma zjevně neměla přístup k programu ECM od firmy NipponDenso. Jejich modifikace totiž spočívala v dodatečném zpracování signálu, tzv. signal post-processing, prostřednictvím tzv. piggy-board, vloženého do hlavního pouzdra původního ECM.
Existuje řešení?
Řešení bylo snadné, alespoň teoreticky. Bylo potřeba vyvinout modul pro dodatečné zpracování signálu, který by měl na vstupu signál z ECM ohledně trvání a časování vstřikovacích pulsů, jakož i údaje o dalších proměnných veličinách ovlivňujících přechody v chodu motoru při řazení. Mikroprocesor by pak vyhodnotil potřebné změny a použil je k řízení procesu vstřikování paliva, čímž by účinně změnil složení spalovací směsi podle potřeb motoru.
Při realizaci toho projektu byly nevyhnutelně technické problémy, které se podařilo překonat. Výsledkem byl úspěšný návrh takového zařízení, zvaného QREVS, odvozeno z anglických slov CURE (vyléčit) a REVOLUTIONS (otáčky). Konstruce se zaměřila na zachování schopnosti původní ECM tolerovat signály změněné provozem QREVS bez vnitřních procesních chyb, které by se projevily buď aktivací kontrolky v přístrojích (tzv. CEL - check engine light) nebo přímo přechodem do nouzového režimu ( LIMP MODE).
Hned zpočátku jsme se soustředili na to, abychom se do nejvyšší možné míry vyhnuli nutnosti provádět jakékoliv zásahy do původní elektrické instalace, což by umožnilo snadné odstranění zařízení QREVS v případě nutnosti. Dalším cílem bylo neprovádět žádné modifikace existujících elektronických ovládacích systémů, aby nedošlo k ohrožení bezpečnosti a narušení integrity poteciálně velmi citlivých obvodů. Přijatá řešení splňují jak podmínku nulové interfence tak i snadné demontáže.
Funguje zařízení QREVS?
Ano. Přiložené video ukazuje, jak rychle klesly otáčky při řazení.
2013 Toyota Yaris se zapojeným zařízením QREVS:
(video soubor 2.74 Mb)
Stejná Toyota testovaná dříve byla znovu testována se zařízením QREVS. Opět jsme nahráli video o 30 snímcích za vteřinu a zaznamenali interakci mezi otáčkami motoru a polohou plynového pedálu v okamžiku řazení, umožňující změření přesných časových intervalů.
Toto video ukazuje, že při řazení z jedničky na dvojku při 4400 ot/min klesly otáčky pod tuto hodnotu už po 0.2 vteřiny po odstavení plynu. Podobně při řazení z dvojky na trojku při 4400 ot/min. klesly otáčky pod tuto hodnotu už po 0.17 vteřiny.
Tyto změny jsou zase zobrazeny ve dvou grafech: první ukazuje řazení z jedničky na dvojku a druhý řazení z dvojky na trojku ve vysokých otáčkách.
Překlad legendy:
Reduced rev hang when shifting from 1st to 2nd gear = snížený rev hang při řazení z jedničky na dvojku
Toyota fitted with QREVS device = Toyota vybavena zařízením QREVS
Throttle closed = odstavený plyn
Clutch pedal down = vyšlápnutá spojka
Time [sec] = čas [vteřiny]
Reduced rev hang when shifting from 2nd to 3rd gear = snížený rev hang při řazení z dvojky na trojku
Toyota fitted with QREVS device = Toyota vybavena zařízením QREVS
Pro lepší ilustraci jsem zobrazil grafy pro standartní a modifikované auto společne s mírnou úpravou, aby byly otáčky motoru v okamžiku odstavení plynu stejné v obou testech.
Překlad legendy:
Comparison of rev hang in standard Toyota and Toyota fitted with QREVS device = porovnání rev hang mezi Toyotou v původním stavu a Toyotou vybavenou zařízením QREVS
Shifting from 1st to 2nd gear = řazení z jedničky na dvojku
Překlad legendy:
Comparison of rev hang in standard Toyota and Toyota fitted with QREVS device = porovnání rev hang mezi Toyotou v původním stavu a Toyotou vybavenou zařízením QREVS
Shifting from 2nd to 3rd gear = řazení z dvojky na trojku
Tyto výsledky ukazují nesporné zkrácení času, po který rev hag ovlivňuje řazení u vozidla vybaveného zařízením QREVS.
Funguje to "oblbováním" řídící jednotky (ECM)?
Nikoliv. Jiná řešení dodatečného zpracování signálu spoléhají na změnu hodnot jednoho nebo více vstupních parametrů, jako jsou otáčky, předstih zapalování či časování ventilů, teploty chladící kapaliny či nasávaného vzduchu, nebo jiných senzorů na motoru. Tím se dosahuje změn výstupních signálů tak, aby vyhovovaly žádoucím parametrům, odlišným od původních výstupů. QREVS se liší tím, že jeho provoz neovlivňuje žádné hodnoty vstupních senzorů, což znamená, že výstupy z řídící jednotky jsou nezměněny a zůstávají stejné jako původní výstupy.
A co vliv na složení výfukových zplodin?
Znalost testovacích protokolů na výfukové zplodiny nám umožnila změnit plnění motoru odpovídající směsí bez vlivu na složení emisí. Oficiální testy na válcové zkušebně provozované státním úřadem registrace motorovych vozidel Roads and Maritime Services (RMS) ve státu Nový Jižní Wales (NSW) v Austrálii potvrdily, že 4-válcové benzínové osobní auto vybavené zařízením QREVS nevykázalo žádné změny měřených veličin výfukových zplodin, jmenovitě uhlovodíků (HC), kysličníku uhelnatého (CO) and kysličníků dusíku (NOx).
A co bude dál?
Projekt zařízení QREVS pokročil ze stádia návrhu a testování pracovního prototypu do stádia konečného návrhu malého modulu (viz foto), který budeme nabízet k prodeji.
Lze si snadno představit konečný výrobek jako PIGGY-BACK modul se dvěma konektory, tvoříci v podstatě produžovací kabeláž. Snadno by se připojil před řídící jednotku a žádné další dráty by nebyly potřeba. Je však nepravděpodobné, že se v té formě bude kdy vyrábět a prodávat kvůli nekonečnému počtu automobilových značek a jejich modelů a variant. Každá z nich má odlišný tvar konektoru řídící jednotky a různá zapojení jednotlivých signálů senzorů to takového konektoru. Zařízení QREVS je navrženo jako universální, tedy vhodné pro různá vozidla, ale jeho zapojení nebude stejné v autech různých značek, jakož i program jeho mikroprocesoru se nejspíš bude mírně lišit.
Je zařízení QREVS vhodné pro všechny značky a modely?
Mnoho nových osobních aut trpí problémem rev hang a zařízení QREVS existuje k jeho odstranění. Vývoj jsme provedli na autě Toyota a zařízení bude fungovat i v autech jiných značek, pokud budou jejich základní návrhové parametry stejné. Taková auta budou muset mít:
Má někdo zájem?
Naše rada pro případné zájemce s trochou technické zdatnosti je, aby si svá auta zpočátku sami otestovali, aby zjistili, jak velký problém vlastně rev hang představuje.
Světelná dioda LED se připojí k jednomu vstřikovači prostřednictvím krátké produžovací kabeláže, jak ukazuje fotka (konektor typu Mazda). Tyto se dají koupit lacino přes Internet pro motory různých značek a modelů jako dočasné zapojení mezi konektory vstřikovače a řídící jednotky s vyvedenými dvěma paraleními dráty k diode (přes seriový odpor, aby nedočlo k jejímu spálení).
Výsledky takových počátečních testů nám pak umožní dosadit potřebné parametry do programu mikroprocesoru zařízení QREVS, aby dobře fungoval v dané konfiguraci určité značky a modelu auta. Stejné testovací zapojení se pak shodne i na ohodnocení dosaženého snížení/eliminování rev hang po instalaci zařízení QREVS.
Rádi poskytneme zájemcům další rady a informace.
Doplňující informace
Výše uvedený text je z r. 2017. Od té doby vývoj značně pokročil a konečný produkt v r. 2024 vypadá takhle:
