Электронные системы управления автомобилем. Электронные системы в грузовых автомобилях. PDC - парковка под контролем

Применение электронных систем автоматического управления (ЭСАУ) позволяет снизить расход топлива и токсичность отрабо­тавших газов, повысить мощность двигателя, активную безопасность автомобиля, улучшить условия работы водителя.

6.1. ЭСАУ топливоподачей бензиновых двигателей

По типу топливоподачи ЭСАУ делятся на ЭСАУ системами впрыска (непосредственно в камеру сгорания или во впускной тракт) и ЭСАУ карбюраторными системами.

Системы с непосредственным впрыском мало применяются из-за сложности их конструкции. Наибольшее распространение получили системы впрыска во впускной тракт, разделяющиеся на системы с впрыском в зону впускных клапанов и системы с центральным впрыском.

ЭСАУ топливоподачей могут осуществлять управление аппаратным и программным методами.

Аппаратный метод реализации управления называется «жесткой» логикой. При исользовании данного метода алгоритм работы системы управления полностью определяется принципиальной схемой этой системы.

При программном управлении алгоритм управления зависит не только от принципиальной схемы системы управления,но и от информации (программы), записанной в постоянное записывающее устройство (ПЗУ). Например, ЭСАУ топливоподачей программного типа работает следующим образом. С различных датчиков, установленных на двигателе(датчиков частоты вращения коленчатого вала, угла открытия дроссельной заслонки, крутящего момента), ЭСАУ получает информацию и преобразует ее в код, который поступает на вход ПЗУ.В соответствии с этим кодом на выходе ПЗУ появляется информация, используемая для управления форсунками или карбюратором.

ЭСАУ впрыском топлива (система электронного впрыска) обеспечивает необходимую длительность интервала, в течении которого форсунка остается открытой. Так как электрический топливный насос поддерживает постоянное давление (≈ 0,2Мпа),этот интервал определяет количество поступающего в цилиндры топлива. Длительность интервала задается в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости и абсолютного давления.

В электронных карбюраторных системах дозирование горючей смеси осуществляется по химическому составу отработавших газов (рис 6.1)Для этого в выпускную систему двигателя устанавливается датчик кислорода – λ – зонд. Этот датчик реагирует на процентное содержание кислорода в отработавших газах пропорциональное коэффициенту избытка воздуха. При нормальном процент­ном содержании кислорода каталитический нейтрализатор, установ­ленный в выпускном тракте, обеспечивает качественную очистку от­работавших газов (ОГ) от токсичных компонентов СО, СН, NО.

Система работает следующим образом. Если дозирующее уст­ройство вырабатывает стехиометрический состав смеси, то на вы­ходе λ - зонда, установленного в выпускном тракте двигателя, появ­ляется напряжение, равное опорному напряжению U оп. В этом слу­чае на выходе схемы сравнения напряжение U ош равно нулю и до­зирующее устройство продолжает вырабатывать прежний стехио­метрический состав. Если состав смеси будет отличен от стехиометрического, то по сигналу со схемы сравнения дозирующее устройст­во изменяет состав смеси до тех пор, пока он не станет опять стехиометрическим.

В качестве λ.-зонда чаще всего используются циркониевые дат­чики кислорода, недостатком которых является то, что их ми­нимальная рабочая температура составляет 350 °С. Поэтому они ли­бо не используются при прогреве двигателя, либо имеют элект­рический подогрев.

Рис. 6.1. Структурная схема электронной карбюраторной системы

Устройство ЭСАУ двигателем.

Ведущий производитель систем впрыска фирма Bosch.

Системы L-Jetronic - это система распределенного нефазированного впрыска топлива рис. 6.3. Она состоит из: 1 - топливный бак; 2 - 3 - топливный. фильтр; 4 - 5- форсунка; 6 - топливная рампа с регулятором давления топлива; 7- впускной трубопровод; 8- клапан холодного пуска; 9-датчик положения дроссельной заслонки; 10- датчик расхода воздуха; 11 - датчик кислорода (λ-зонд); 12 - термо­реле; 13 - 14 - 15- регулятор добавочного воздуха (регулятор холо­стого хода); 16 -аккумуляторная батарея; 17- выключатель зажигания.

Топливо из бензобака 1 насосом 2 через фильтр 3 подается под давлением 250 кПа в топливную рампу и распределяется по форсункам 5 . На конце топливной рампы расположен регулятор давления поддерживающий разность давления в рампе и впускном коллекторе на уровне 0,5 атм. Т.о, количество подаваемого топлива определяется дли­тельностью открытия форсунки. Остатки топлива возвращаются в бак по сливной магистрали. В БУ 4 поступают сигналы от датчика расхода воздуха 10, датчика положения дроссельной заслонки 9 по которым определяет нагрузка двигателя. Датчик положения дрос­сельной заслонки позволяет различать режим ХХ и полной нагрузки. Информация о частоте вращения КВ двигателя поступает от датчика-распределителя системы зажи­гания. Для обогащения смеси при пуске холодного двигателя ис­пользуется клапан холодного пуска 8, который управляется термо­реле 12. Термореле обеспечивает 8 с работы клапана при темпе­ратуре -20°С. Датчик температуры двигателя 13 подключенный к БУ позволяет обогащать смесь на режиме прогрева двигателя.

Управление частотой вращения на режиме ХХ осу­ществляется регулятором добавочного воздуха 15 с заслонкой управляемой биметаллической пластиной. Для корректировки качества рабочей смеси используется датчик кислорода 11.

Система L3-Jetronic (рис.6.4) является модификацией представленной системы. Отличие от L-Jetronic - БУ выпол­ненный в одном корпусе с датчиком расхода воздуха и располо­женный в моторном отсеке.

Конфигурация системы: 1 - топливный бак; 2 - электрический топливный насос; 3 - топливный фильтр; 4 - форсунка; 5 - топливная рампа; 6 - регулятор давления топ­лива; 7- впускной трубопровод; 8 - датчик положения дроссельной за­слонки; 9- датчик расхода воздуха; 10- электронный блок управления; 11 - 12 - датчик температуры двигателя; 13 - датчик-распределитель системы зажигания; 14 - регулятор добавочного воздуха (регулятор холостого хода); 15- аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания

В системе используется алгоритмы диагностики датчиков и «усеченного» режима работы. В системе отсутствует клапан холод­ного пуска. Обогащение смеси при пуске холодного двигателя осуществляется увеличением подачи топлива через ос­новные форсунки.

Система LH-Jetronic (рис.6.5). Нагрузка двига­теля определяется датчиком массового расхода воздуха термоанемометрического типа. В отличие от датчика системы L-Jetronic, опре­деляющего объем проходящего воздуха этот датчик определяет непосредственно массу воздуха, и не требует дополнительной кор­ректировки по его плотности.

Рис. 6.5. Система LH-Jetronic:

Система представляет собой: 1 - топливный бак; 2- электрический топливный насос; 3 - топливный фильтр; 4 5 -форсунка; 6 - топливная рампа; 7 8- впускной трубопровод; 9-датчик положения дроссельной заслонки; 10 -датчик массового расхода воздуха; 11- датчик кислорода (λ - зонд); 12 - датчик температуры двигателя; 13 -датчик-распределитель системы зажигания; 14 - поворотный регулятор холостого хода; 15- аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания

Для регулировки частоты вращения коленчатого вала на ХХ в системе LH-Jetronic используется поворотный клапан с приводом от реверсивного электродвигателя (трехпроводной). БУ периодически переключает направление вращения электродвига­теля, что предотвращает заброс клапана в любую из крайних пози­ций. Требуемое положение клапана регулируется изменением соотношения времени включения электродвигателя в различных на­правлениях.

Система KE-Jetronic (рис.6.6), является прототипом гидромеханической системы K-Jetronic, дополненной ЭБУ и датчи­ком кислорода. Система включает в себя: 1 - топливный бак; 2 - электрический топливный насос; 3 - топливный аккумулятор; 4 - топливный фильтр; 5 - регулятор начального давления; 6 - форсунка; 7 - впускной трубопровод; 8- клапан холодного пуска; 9 -дозатор-распределитель топлива; 10- датчик расхода воздуха; 11 - электрогидравлическое управляющее устройство; 12- датчик кисло­рода (λ -зонд); 13- термореле; 14 - датчик температуры двигателя; 15 - датчик-распределитель системы зажигания; 16- регулятор добавоч­ного воздуха (регулятор холостого хода); 17- электронный блок управле­ния; 18 - датчик положения дроссельной заслонки; 19 - аккумуляторная батарея; 20- выключатель зажигания.

В БУ поступают сигналы о положении паруса рас­ходомера, крайних положениях дроссельной заслонки, частоте вращения двигателя, температуре охлаждающей жидкости и со­держании кислорода в отработавших газах. Воздействие БУ на со­став рабочей смеси осуществляется с помощью электрогидравли­ческого управляющего устройства закрепленного на дозаторе-распределителе топлива (рис. 6.7, где: 1 - парус расходомера; 2 - дозатор-распределитель топлива; 3 - поступ­ление топлива от регулятора начального давление; 4 - подача топлива к форсункам; 5 - возврат топлива в регулятор начального давления; 6 - жиклер; 7 - верхняя камера дифференциального клапана; 8- нижняя камера дифференциального клапана; 9 - диафрагма; 10 - регулятор дав­ления; 11 - управляющая пластина; 12 - выпускной канал; 13 - электромагнит; 14 - воздушный зазор). Так для обогащения смеси по сигналу от БУ управляющая пластина 11 закрывает выпускной ка­нал 12 тем самым, снижая давление в нижних камерах дифферен­циального клапана 8. Мембраны 9 прогибаются вниз, и количество топлива поступающего к форсункам 4 увеличивается. Управляющее устройство сконструировано таким образом, что при выходе из строя цепи электромагнита будет обеспечиваться стехиометрический состав смеси и двигатель сохранит работоспособность.

Система центрального впрыска Mono-Jetronic.

Cистема имеет одну форсунку, расположенную перед дроссельной заслонкой, рис.6.8,где 1 - топливный бак; 2 - топливный насос; 3 - фильтр; 4 - регулятор давления топлива; 5 - форсунка; 6 - датчик темпе­ратуры воздуха; 7 - электронный блок управления; 8 - ЭП дроссельной заслонки (регулятор ХХ); 9 - потенциометрический датчик положения дроссельной заслонки; 10 - клапан продувки адсорбера; 11 - угольный адсорбер; 12- датчик кислорода (λ - зонд); 13 - датчик температуры двигателя; 14 - датчик-распределитель системы зажигания; 15 -аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания; 17 - реле; 18 -диагностический разъем; 19 -устройство центрального впрыска.

Качество смеси задается длительностью импульса открытия фор­сунки. Топливо подается под более низким давлением, нежели в описанных системах - 0,1 МПа. Измерения расхода воздуха система не произво­дит. Количество топлива вычисляется:

· по положению дроссельной заслонки;

· частоте вращения КВ.

ЭБУ обрабатывает информацию от датчика положения дроссельной заслонки, датчи­ка-распределителя системы зажигания, датчиков температуры воз­духа и ОЖ, а также датчика кислорода.

Топливно-воздушная смесь обогащается при холодном пуске и прогреве двигателя увеличением длительности цикла топливоподачи. Минимальная частота вращения в режиме ХХ поддерживается путем изменения положения дроссельной заслон­ки с помощью шагового электродвигателя.

При средних нагрузках и прогретом двигателе подача топлива корректируется обратной связью по датчику кислорода.

Полное открытие дроссельной заслонки переводит БУ в режим обогащения рабочей смеси. Для обеспечения приемистости авто­мобиля БУ определяет ускорение перемещения педали управления дроссельной заслонкой и адекватно изменяет подачу топлива.

В режиме принудительного ХХ система работает по общепринятой схеме.

Для ограничения выделения углеводородов (СН) из топливного бака в используется система улавливания паров бен­зина, к которой относятся емкость с активированным углем - ад­сорбер 11 и электромагнитный клапан продувки адсорбера 10. Па­ры бензина из топливного бака поступают в адсорбер. При работе двигателя БУ открывает клапан продувки адсорбера и накопившие­ся пары топлива удаляются во впускной трубопровод. БУ регулиру­ет степень продувки адсорбера в зависимости от режима работы двигателя.

Комплексные системы управления двигателем, Motronic.

Основная функция всех систем Motronic - согласованное управление зажиганием и впрыском топлива. Система обеспечивает:

Регулировку частоты вращения холостого хода;

Поддержание стехиометрического состава смесипо сигналу датчика кислорода;

Управление системой улавливания паров топлива;

Регулирование угла опережения зажигания посигналу датчика детонации;

Рециркуляцию отработавшихгазов для снижения эмиссии ок­сидов азота (NO x);

Управление системой подачи вторичного воздуха для сниже­ния эмиссии углеводородов (СН);

Поддержание заданной скорости движения (круиз-контроль). При более высоких требованиях система может дополняться функциями:

Управление турбонагнетателем, а также изменением конфигу­рации впускного тракта для повышения мощности двигателя;

Управление фазами газораспределения для снижения токсич­ности отработавших газов, расхода топлива и повышения мощно­сти двигателя;

Детонационное регулирование, ограничение частоты вращения и скорости для защиты двигателя и автомобиля.

Система поддерживает работу БУ дру­гих систем автомобиля. Взаимодействуя с АБС и противобуксовочной (ПБС) системами Motronic создает повышенную безо­пасность при езде.

Система ME-Motronic

ME-Motronic (рис.6.9) сочетает в себе систему рас­пределенного фазированного впрыска топлива в зону впускных клапанов и систему зажигания с низковольтным распределением и индивидуальными катушками. Конструкция: 1 - угольный адсорбер; 2 - отключающий клапан; 3 - клапан продувки адсорбера; 4 - датчик давления во впускном коллекторе; 5 - топливная рам­па с форсунками; 6 - свеча зажигания с индивидуальной катушкой; 7 - фазовый дискриминатор; 8- насос вторичного воздуха; 9 - клапан вторичного воздуха; 10 - пленочный датчик массового расхода воздуха; 11- модуль дроссельной заслонки; 12 - клапан рециркуляции; 1 3- датчик детонации; 14 - 15 - датчик темпера­туры двигателя; 16 - датчик кислорода (λ - зонд); 17- электронный блок управления; 18 - диагностический интерфейс; 19- аварийная лампа; 20 - к иммобилайзеру; 21 - датчик давления в бензобаке; 22- погружной электрический топливный насос; 23 - модуль педали управления дроссельной заслонкой; 24 – аккумулятор.

Частота вращения КВ и синхрони­зация системы определяется по сигналу индукционного датчика положения КВ 14. Для определения такта впуска в каждом цилиндре, что необходимо при организации фазированно­го впрыска топлива и зажигания, используется датчик положения распределительного вала - фазовый дискриминатор 7 .

Для расчета нагрузки двигателя используется пленочный датчик массового расхода воздуха 10, датчик давления во впускной трубе 4 , и датчик положения дроссельной заслонки. Основным отличием системы является отсутствие жесткой механической связи между дроссельной заслонкой и педалью, ею управляющей. Положение педали управления дроссельной заслонкой определяется с помо­щью двух закрепленных на ней потенциометров 23. БУ устанавли­вает дроссельную заслонку 11 в оптимальное положение в зависи­мости от нагрузки и других параметров двигателя.

Используется два датчика кислорода 1,. установка датчика после нейтрализатора повышает надежность работы обратной связи по содержанию ки­слорода, так как этот датчик лучше, защищен от загрязнения отра­ботавшими газами. Наличие второго датчика позволяет системе проводить самодиагностику основного датчика стоящего перед нейтрализатором.

БУ имеет интерфейс последовательной передачи данных (CAN) для взаимодействия с БУ других систем автомобиля.

Систе­ма непосредственного впрыска топлива в цилиндры двигателя MED-Motronic рис.6.10, где: 1 -топливо под высоким давлением; 2- топливная рейка (аккумулятору давления); 3 - форсунка; 4 - свеча зажигания с индивидуальной катушкой; 5 - фазовый дискриминатор; 6 - датчик давления топлива; 7 - датчик детонации; 8- датчик положения коленчатого вала; 9 -датчик температуры двигателя; 10 -датчик кислорода (перед катализатором); 11 - трехкомпонентный каталитический нейтрализатор; 12 - датчик температуры выхлоп­ных газов; 13- NО х каталитический нейтрализатор; 14- датчик кислорода (после нейтрализатора)). В сравнении с традиционными системами впрыска бензиновых двигателей, системы непосредственного впрыска позволяют снизить расход топлива до 20% и уменьшить выбросы оксидов углерода.

Топливо непосредственно впрыскивается в цилиндр в любой момент времени с помощью электромагнитных форсунок.

Масса воздуха может свободно регулироваться с помощью электронного модуля дроссельной заслонки. Точное из­мерение массы всасываемого воздуха выполняется с помощью пленочного датчика расхода воздуха.

Состав топливо-воздушной смеси контролируется датчиками ки­слорода в выпускной системе, расположенными перед и после ка­талитического нейтрализатора.

Топливоподкачивающий насос и регулятор дав­ления, расположенные в бензобаке, обеспечивают подачу топлива под давлением 0,35 МПа к насосу высокого давления увеличивающего давле­ние с 0,35 МПа до 12 МПа, после чего топливо поступает в топливную рампу. На топливной рампе расположен ре­гулятор давления, который поддерживает давление в системе во всем диапазоне работы двигателя независимо от количества впры­скиваемого топлива и производительности насоса.

Давление топлива измеряется датчиком, предо­ставляющим собой сварную диафрагму из высококачественной стали с тензорезисторами.

Форсунки высокого давления подсоединя­ются непосредственно к рампе, время начала впрыска и количест­во топлива определяются сигналами от БУ.

Низкое потребление топлива и высокая мощность двигателя достигаются путем организации работы в:

Ø режиме малой нагрузки . При повышении нагрузки увеличивается количество впрыски­ваемого топлива, облако смеси становится бо­лее богатым, что вызвает увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, особенно сажи. Поэтому на высоких нагрузках двигатель переводится на работу на гомоген­ной смеси;

Ø режиме высокой нагрузки . Во время перехода между этими режимами для стабилизации момента необходимо контролировать количество впрыскиваемого топлива, поступающего воздуха и угол опережения зажигания, используется электроуправляемая дроссельная заслонка, как и в ME-Motronic.

Особенностью системы непосредственного впрыска является об­разование оксидов азота (NO x), для уменьшения NO x в выхлопе используется каталитический нейтрализатор аккумулирующего действия.

Электробензонасосы

Электробензонасос постоянно нагнетает топливо из топливного бака. Он может быть встроен непосредственно в топливный бак (погружной) или расположен снаружи (магистральный).

Применяемые в настоящее время погружные насосы (рис. 6.19 и 6.20) смонтированы в баке вместе с датчиком уровня топлива и завихрителем, служащим для отделения пузырьков пара в слив­ном канале. двухступенчатый электробензонасос с шестернями внутреннего зацепления, у которого: 1 - первая ступень (секция с боковым каналом); 2- главная ступень (шес­терни внутреннего зацепления; 3 - якорь; 4 - коллектор; 5 - обратный клапан; 6 – штекер. А на рис. 6.20 изображен вухступенчатый электробензонасос периферийного нагнетания, состоящего из: 1 - всасывающая крышка со штуцером; 2- крыльчатка; 3 - первая ступень(секция с боковым каналом); 4- главная ступень (с периферийным нагнета­нием); 5 - корпус; 6 - якорь; 7 - обратный клапан; 8- крышка подключения со штуцером. Во избежание перегрева при применении магист­ральных насосов, в топливный бак может быть встроен насос подкачки, который подает топливо к главному насосу под малым давлением.

Для обеспечения требуемого давления на любых режимах, к двигателю подается значительно больше топлива, чем он макси­мально расходует. Включение электробензонасоса осуществляется по сигналу от БУ двигателя.

Электробензонасосы состоят из насосной части, электродвига­теля постоянного тока и крышки подключения.

Электродвигатель и насосная часть электробензонасоса имеют общий корпус и постоянно омываются топливом. Это благоприятно сказывается на охлаждении электродвигателя. Отсутствие кисло­рода в корпусе исключает возможность образования взрывоопас­ной смеси. В крышке подключения смонтированы электрические контакты, обратный клапан, нагнетательный и сливной штуцеры. Обратный клапан определенное время сохраняет давление в сис­теме после отключения электробензонасоса во избежание образо­вания паровых пробок. Дополнительно в крышке подключения мо­жет быть установлено помехоподавительное устройство.

В зависимости от требований к системам применяются насосы различных принципов действия (рис. 6.21, а - роликовый насос; б - периферийный насос; в - шестеренныйнасосвнутреннего зацепления; г - насос с боковым каналом).

Объемные насосы. Роликовые насосы и шестеренчатые насо­сы внутреннего зацепления относятся к группе объемных насосов.

Действие насоса состоит в том, что вращающиеся камеры ме­няющейся величины открывают впускной канал и за счет увеличе­ния камеры засасывают топливо. Когда достигается максимальное заполнение, впускной канал закрывается и открывается нагнета­тельный канал. Посредством уменьшения камер топливо выталки­вается. В роликовых насосах камеры образуются за счет вращаю­щихся роликов, находящихся в сепараторе. Под влиянием центро­бежной силы и топливного давления они прижимаются к эксцентри­ческой поверхности статора. Эксцентриситет между сепаратором и статором обуславливает увеличение и уменьшение объема камер.

Шестеренчатый насос внутреннего зацепления состоит из одной внутренней приводной шестерни, находящейся в зацеплении с экс­центрично установленным ротором, который имеет на один зуб больше. Боковые стороны зуба при вращении образуют в своих про­межутках меняющиеся камеры. Роликовые насосы могут применять­ся при давлении топлива до 650 кПа, шестеренчатый насос внутрен­него зацепления до 400 кПа, что вполне достаточно для использова­ния в системах впрыска топлива во впускной трубопровод.

Лопастные насосы. К лопастным насосам относятся перифе­рийные и насосы с боковым каналом. В них топливо ускоряется лопастями крыльчатки и вытесняется в один канал. Периферийные насосы отличаются от насосов с боковым каналом большим коли­чеством лопастей, формой крыльчатки и наличием распределен­ных по окружности каналов. Периферийные насосы могут создать давление топлива только до 300 кПа, но они отличаются малошум­ной работой и находят свое применение благодаря непрерывному, практически не пульсирующему течению топлива. Насосами с боко­вым каналом создается давление только до 100 кПа. Их применяют как подкачивающие насосы в системах с магистральным насосом и как первую ступень при двухступенчатых погружных насосах в ав­томобилях с проблемами горячего пуска, а также в системах с од­ноточечным впрыском.

Электроуправляемые форсунки

При распределенном впрыске бензина каждый цилиндр двига­теля имеет электромагнитную форсунку. Она впрыскивает топливо строго дозированно и в определяемый блоком управления момент времени непосредственно перед впускным (ыми) клапаном (нами) цилиндра. Электромагнитная форсунка имеет клапанную иглу с на­саженным магнитным сердечником (рис. 6.22 и 6.23). Она очень точно прилегает к корпусу распылителя. Спиральная пружина прижимает клапанную иглу в спокойном состоянии к уплотнительному седлу корпуса распылителя и закрывает, таким образом, выходное топливное отверстие во впускной трубопровод двигателя.

Как только блок управления подключает обмотку форсунки, сер­дечник с клапанной иглой поднимается на 60...100 мкм, вследствие чего топливо впрыскивается через калиброванное отверстие.

В зависимости от способа впрыска, частоты вращения и нагруз­ки двигателя время включения составляет 1,5...18 мс при частоте срабатывания 3...125 Гц.

В зависимости от особенностей системы имеются различные типы форсунок.

Форсунка с верхним подводом топлива. В такой форсунке то­пливо подается сверху по ее вертикальной оси. Верхний конец форсунки вставляется в соответствующей формы отверстие топ­ливной рампы, нижний - во впускной трубопровод двигателя. Фор­сунка притягивается пружинным фиксатором к топливной рампе. Уплотнение обеспечивается резиновыми кольцами.

Форсунка с боковым подводом топлива. Встроенная в топ­ливную рампу форсунка такого типа омывается топливом. Подвод топлива осуществляется сбоку. Топливная рампа монтируется не­посредственно на впускном коллекторе. Форсунка крепится прижи­мом или крышкой топливной рампы, в которой может располагаться также и электрический разъем. Два уплотнительных кольца предот­вращают утечку топлива. Наряду с хорошими характеристиками горячего пуска и работы за счет охлаждения топливом, конструкция модуля, состоящего из топливной рампы и форсунок, отличается меньшей высотой.

По способу дозирования различают форсунки с кольцевым, однодырчатым и многодырчатым распылением (рис. 6.24, где: 1 - распылитель с кольцевым каналом; 2- однодырчатый распылитель; 3 - многодырчатый распылитель; 4 - многодырчатый двухфакельный распылитель).

Для оптимизации топливоподачи на двигателях с двумя впускны­ми клапанами используется многодырчатый двухфакельный распы­литель.

При выборе типа топливного дозирования учитывается требование наименьшего образования пленки на стенках впускного канала при хорошей одно­родности топливовоздушной смеси. Форсунки с обтеканием воздухом позволяют добиться дальнейшего улучшения смесеобразования. С этой целью воздух из впускной трубы перед дроссельной заслонкой всасывается со звуковой скоростью через калиброванную щель прямо у шайбы распылителя. Благодаря молекулярному взаимодействию топлива и воздуха топливо очень мелко распыляется.

Форсунки непосредствен­ного впрыска. В ЭСУ топливо-подачей для организации непо­средственного впрыска топлива в цилиндры двигателя исполь­зуются форсунки с электромаг­нитным или пьезоэлектриче­ским приводом. Конструкция электромагнитной форсунки системы топливоподачи для дизельных двигателей Com­mon Rail фирмы Bosch пред­ставлена на рис. 6.25. Она состоит из: 1- сливной штуцер; 2 – разъем; 3 – электромагнит; 4 – резьбовой штуцер; 5 – клапан; 6 - сливное отверстие; 7 – жиклер; 8 – управляющая камера; 9 – плунжер; 10 – топливный канал; 11 – запорная игла. Топливо под давлением 1350 кПа пода­ется к резьбовому штуцеру 4, откуда поступает к распылите­лю через канал 10 и в управ­ляющую камеру 8 через жиклер 7 . Управляющая камера соеди­нена со сливным штуцером 1 через отверстие 6, закрываемое электромагнитным клапаном 5. При закрытом сливном отверстии к плунжеру 9 приложена гидравлическая сила, прижимающая иглу 11 к седлу.

Открытие электромагнитного клапана приводит к уменьшению давления в управляющей камере 8, поднятию плунжера 9 под дей­ствием давления со стороны распылителя и впрыску топлива в ци­линдр. При отключении электромагнита 3 сливное отверстия за­крывается под действием возвратной пружины. Давление в управ­ляющей камере повышается, и форсунка переходит в закрытое со­стояние. Применение электрогидравлического управления обу­словлено необходимостью создания значительного усилия для бы­строго открытия форсунки.

В системе Common Rail третьего поколения используются пьезофорсунки нового образца. Расположение пьезоэлемента в непо­средственной близости к игле форсунки позволило увеличить ско­рость ее срабатывания, снизить массу и число подвижных деталей. Развитие систем непосредственного впрыска направлено на орга­низацию ступенчатого открытия форсунки в зависимости от режима работы двигателя.

Исполнительные механизмы управления частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу

Регулирование частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу в ЭСАУ бензиновых двигателей осуществляется подачей до­полнительного воздуха в обход дроссельной заслонки или управ­ление ее положением.

В первом случае небольшое количество воздуха направляется во впускной коллектор в обход дроссельной заслонки. В этом кана­ле устанавливается клапан регулировки оборотов холостого хода. При изменении количества воздуха, проходящего через клапан, частота вращения коленчатого вала также изменяется.

В системах К, L-Jetronic фирмы Bosch количество добавочного воздуха регулировалось заслонкой, управляемой биметаллической пластиной (рис. 6.26, где: 1 - разъем; 2- электронагревательный элемент; 3 - биметаллическая пластина; 4 - заслонка). Впоследствии стал применяться трехпроводной клапан регулировки холостого хода (рис. 6.27) Электродвига­тель клапана вращается по или против часовой стрелки в зависи­мости от подключенной обмотки. БУ периодически переключает направление вращения двигателя, что предотвращает перемеще­ние клапана в любое из крайних положений. Изменяя соотношение времени включения одной или другой цепи, БУ может установить клапан в любое требуемое положение.

В некоторых модификациях систем впрыска используется двух­проводной клапан управляемый электромагнитом с возвратной пружиной.

БУ подает на электромагнит клапана управляющие импуль­сы напряжения с постоянной частотой (около 110 Гц). При включе­нии электромагнит преодолевает усилие пружины и открывает кла­пан. Время открытого состояния клапана определяется скважно­стью импульса (т.е. относительным временем подачи напряжения). Чем больше скважность импульсов, тем большее количество воз­духа пройдет через клапан. При неисправности электромагнита клапан останется в закрытом положении. Даже при полностью за­крытом клапане, через него проходит небольшое количество возду­ха для обеспечения базовой частоты вращения коленчатого вала на режиме холостого хода.

В современных системах для управления холостым ходом ис­пользуются шаговые электродвигатели. Шаговый электродвигатель может использоваться для открытия-закрытия клапана, регулирую­щего поступление воздуха во впускной коллектор или ступенчатого перемещения дроссельной заслонки.

На рис. 6.28 представлен регулятор холостого хода с шаговым электродвигателем (а ) и схема его работы (б ). Он состоит: 1- клапан; 2, 3- обмотки шагового электродвигателя; 4 - ротор шагового электродвигателя; 5- пружина; 6 - РХХ; 7 - дроссельный патрубок;5 -дроссельная заслонка; 9- клапан; 10- разъем; А - поступающий воздух.

На статоре электродвигателя размещены об­мотки, имеющие четыре выхода. В продольных пазах ротора уста­новлены постоянные магниты с чередующимся расположением по­люсов. Управление двигателем ведется с помощью электрических импульсов различной полярности подаваемых на обмотки в опре­деленной последовательности. Винтовая передача преобразует вращение вала в поступательное движение клапана.

Датчики для определения нагрузки двигателя

Одной из основных величин для расчета цикловой подачи топ­лива и угла опережения зажигания является нагрузка двигателя;

Для определения нагруз­ки двигателя используются следующие чувствительные элементы:

Датчик количества воздуха;

Нитевой датчик массового расхода воздуха;

Пленочный датчик массового расхода воздуха;

Датчик давления во впускной трубе;

Датчик положения дроссельной заслонки.

Датчик количества воздуха. Датчик устанавливает­ся между воздушным фильт­ром и дроссельной заслон­кой и производит измерение объема воздуха (м 3 /ч), по­ступающего в двигатель (рис. 6.29, где: 1 - дроссельная заслонка; 2- датчик расхода воздуха; 3- сигнал терморезистора; 4 - блок управления; 5- сигнал потенциометра; 6- воздушный фильтр. q l - поступающий воздух; α - угол отклонения заслонки). Проходящий поток воздуха отклоняет за­слонку, противодействуя по­стоянной силе возвратной пружины. Угловое положе­ние заслонки регистрируется потенциометром. Напряже­ние с него передается на блок управления, где произ­водится его сравнение с пи­тающим напряжением по­тенциометра. Это отноше­ние напряжений является мерой для поступающего в двигатель объема воздуха. Определение отношений напряжений в блоке управления исключает влияние изно­са и температурных характеристик сопротивлений потенциометра на точность. Чтобы пульсации проходящего воздуха не вели к колеба­тельным движениям воздушной заслонки, она стабилизируется противовесной заслонкой. С целью учета изменения плотности посту­пающего воздуха при изменении температуры датчик расхода оснащен терморезистором.

По сопротивлению терморезистора проводит­ся корректировка показаний датчика. Датчик количества воздуха дол­гое время был составной частью большинства систем Motronic и Jetronic, выпускаемых серийно. Согласно современным требованиям показания датчика расхода воздуха не должны зависеть от атмо­сферного давления, температуры пульсаций и обратного потока воз­духа, возникающих при работе двигателя. Поэтому в настоящее вре­мя датчик количества воздуха с заслонкой заменен более совершен­ными датчиками массового расхода воздуха.

Датчики массового расхода воздуха. Датчиками массового расхода воздуха называют нитевые или пленочные термоанемометрические датчики. Они устанавливаются между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой и измеряют массу воздуха, по­ступающего в двигатель (кг/ч). Принцип действия обоих датчиков одинаков. В потоке поступающего воздуха находится электрически нагреваемое тело, которое охлаждается воздушным потоком.

Схема регулирования тока нагрева рассчитана таким образом, что всегда имеется положительная разность температуры измерительно­го тела относительно проходящего воздуха. В данном случае ток на­грева является мерой для массы воздушного потока. При таком ме­тоде измерения производится учет плотности воздуха, так как она также определяет величину теплоотдачи нагреваемого тела. Отсут­ствие в датчике подвижных частей делает его более надежным.

Нитевой датчик массового расхода воздуха. У данного дат­чика нагреваемым элементом является платиновая нить толщиной 70 мкм. Для учета температуры поступающего воздуха производит­ся ее измерение встроенным компенсационным терморезистором. Нагреваемая нить и терморезистор включены в мостовую схему. Рис. 6.30 – отражает компоненты нитевого датчика массового расхода воздуха: 1 - компенсационный терморезистор; 2- кольцо с нагреваемой нитью; 3 - прецизионный резистор; Q м - поступающий воздух. Рис. 6. 31 – мостовая схема нитевого датчика массового расхода воздуха: R н - нагреваемая нить; R к - компенсационный терморезистор; R м - прецизионный резистор; R 1 , R 2 - балансировочные резисторы; (U м - выход­ное напряжение; Q м - поток воздуха. Нитевой датчик массового расхода воздуха приведен на рис. 6.32, где: 1 – электронный модуль; 2 – крышка; 3 – металлическая вставка; 4 – внутренняя труба с нагреваемой нитью; 5 – кожух; 6 – защитная решетка; 7 – стопорное кольцо. Ток нагрева образует на прецизионном резисторе падение напряжения, пропорциональное массе проходящего воздуха. С целью предупреждения дрейфа за счет отложения загрязнений на платиновой нити после отключения двигателя осуществ­ляется ее нагрев «прожиг» в течение нескольких секунд до темпе­ратуры, ведущей к испарению или осыпанию отложений и тем са­мым ее очистке.

Пленочный датчик массового расхода воздуха. У такого датчика нагреваемым элементом является пленочный платиновый резистор, который находится вместе с другими элементами мостовой схемы на керамической подложке. Рис. 6.33. - пленочный датчик массового расхода воздуха: а – корпус; б – чувствительный элемент с нагреваемой пленкой (смонтирован в центре корпуса); 1 – радиатор; 2 – промежуточная деталь; 3 - силовой блок; 4 – электронный модуль; 5 - чувствительный элемент.

Рис. 6.34 - чувствительный элемент с нагреваемой пленкой: 1 – керамическая подложка; 2 – паз; R к – компенсационный терморезистор; R 1 – резистор моста; R Н – нагреваемый резистор; R S – терморезистор.

Рис. 6.35 - . Схема пленочного датчика массового расхода воздуха: R к - компенсационный терморезистор; R н - нагреваемый резистор; R 1 , R 2 , R 3 - резисторы моста; U м - выходное напряжение; I н - ток нагрева; t L - температура воздуха; Q м - поток воздуха.

Температура нагреваемого элемента измеряется терморезисто­ром, который включен в мостовую схему. Раздельное исполнение нагревательного элемента и терморезистора удобно для организа­ции управления. Для измерения температуры воздуха используется компенсационный терморези­стор, также расположенный на подложке, но отделенный канав­кой. Напряжение на нагреваемом элементе является мерой для массы воздушного потока. Это напряжение преобразовывается электронной схемой изм

Научно-техническая революция начала свой забег в середине ХХ столетия, и до сих пор не может остановиться. Это особенно заметно, если заглянуть под капот современного автомобиля: транспортные средства сегодня превратились в настоящие крепости на колесах, которые могут защитить водителя от многих неприятностей. И не последнюю роль в этой всей истории с гарантией удачной поездки играют системы безопасности автомобиля.

Ситроеновская система AFIL, отслеживающая положение авто относительно разметки

Фото

Каждый день конструкторы автомобильных концернов усложняют чертежи автомобилей, делая их все заковыристее и непонятнее для рядового пользователя. Сегодня бал правят интеллектуальные системы безопасности, а также различные средства, обеспечивающие комфортное вождение. И если учесть, что обстановка на дорогах мира, мягко говоря, далека от идеала, то автомобилю, который не оснащен современными средствами пассивной и активной безопасности, все сложнее «пробиваться» к покупателю.

ABS - антиблокировочная система

Задача ABS (anti-lock braking system ) заключается в том, чтобы предотвратить блокировку колес притормаживающего автомобиля, а также сохранить его управляемость и курсовую устойчивость.

Когда колеса блокируются, и машина, кажется, вот-вот сорвется в занос, электроника начинает методично «отпускать» и «прижимать» тормозные колодки, что дает возможность колесам проворачиваться. Эффективность системы ABS зависит в первую очередь от того, насколько хорошо она настроена. Если, например, она срабатывает слишком рано, то тормозной путь может существенно увеличиться.

Принцип действия

Механизм функционирования ABS довольно прост. Датчики вращения колес издают сигналы, которые попадают на анализирующий их компьютер. Происходит как бы имитация действий профессионального водителя, который использует метод прерывистого торможения.

Насколько же эффективна данная система? Следует сразу отметить, что с момента ее появления не умолкают споры по поводу того, больше от нее пользы или все же вреда. Но, как бы там ни было, даже противники ABS не могут игнорировать такие ее полезные качества, как значительное сокращение тормозного пути, а также сохранение контроля над многотонным авто во время экстренного торможения. Да, при срабатывании АБС очень сложно рассчитать длину тормозного пути, но лучше в полном неведении остановиться неизвестно за сколько метров до фонарного столба, чем «поцеловать» его, точно зная, сколько автомобиль протянет во время торможения. Два противоборствующих лагеря решили сойтись на том, что ABS придется как нельзя кстати неопытным водителям, а «шумахеры» всегда смогут переиграть систему. Но мы ведь говорим с вами о революционной научной мысли, потому сегодня уже смело можно утверждать, что в схватке «ABS - опытный водитель» безоговорочную победу одержит, конечно же, электроника.

Фото

Современные многоканальные ABS позволяют избавиться даже от вибрации тормозной педали при включенной системе. Когда-то причиной дорожно-транспортных происшествий становилось резкое срабатывание ABS: педаль начинала вибрировать, а машина - стонать, потому неопытные автомобилисты пугались и отпускали тормоз. Сегодня же нужно быть крайне чувствительным, чтобы почувствовать, как срабатывает ABS, входящая в стандартную комплектацию почти всех автомобилей. При этом она служит основой для других более сложных электронных систем безопасности.

ASR - антипробуксовочная система

У системы ASR (anti-slip regulation ) есть масса названий, самыми распространенными из которых являются TRC , или «трэкшн-контроль », STC , ASC+T и TRACS . Эта активная система безопасности автомобиля функционирует в тесной связке с ABS и EBD и предназначается для предотвращения пробуксовки колес, независимо от состояния дорожного полотна и усилия, применяемого для нажатия на педаль газа. Как мы уже сказали выше, многие системы безопасности работают на основе ABS. Вот и ASR использует датчики антиблокировочной системы, фиксируя пробуксовку ведущих колес, снижает обороты мотора и, если возникает такая необходимость, притормаживает колеса, обеспечивая эффективный набор скорости. Иными словами, даже если вы «утопите» педаль газа в пол, ASR не даст жечь резину и заниматься шлифовкой асфальта.

Сегодня автомобили оснащают даже приборами ночного видения

Фото

Главное назначение ASR - обеспечение устойчивости авто при резком старте или же при движении в гору по сколькой дороге. «Прокрутка» колес нивелируется благодаря перераспределению крутящего момента силовой установки на те колеса, который в данный момент имеют лучшее сцепление с дорожным полотном. Для ASR действуют определенные ограничения. К примеру, она работает исключительно на скоростях, не превышающих 40 км/ч.

Недостатки

Нельзя не сказать и о некоторых недостатках данной системы. Так, ASR будет очень мешать опытным водителям, пытающимся вытащить застрявшую машину «в раскачку». Система будет не к месту и не ко времени притормаживать и сбрасывать газ. Известны случаи, когда антипробуксовочная система настолько «душила» двигатель, что автомобиль вообще не мог двигаться.

Или вот, к примеру, активные драйверы. Им ASR вставляет палки в колеса при управляемом заносе, контролируя этот занос тягой. Но это не идет ни в какое сравнение с той пользой, которую приносит система: она блокирует дифференциал, притормаживает колесо, загруженное в повороте, и уравнивает скорость вращения колес, позволяя максимально эффективно использовать крутящий момент «сердечка» автомобиля.

Многие автопроизводители сегодня забывают о стрит-рейсерах и делают ASR неотключаемой. Но разве наших изобретательных водителей может что-то остановить? Они просто извлекают предохранитель и потакают своим амбициям гонщика. Однако тут есть и свое «но»: если вы уверены в том, что ASR помешает вам посадить на поводок скорость, мы напоминаем, что данную систему используют в болидах Формулы 1.

EBD - распределяем тормозное усилие

EBD (electronic brake distribution ), или EBV - это активная система безопасности авто, отвечающая за распределение тормозного усилия между всеми колесами. Снова-таки, EBD всегда работает параллельно с основополагающей ABS.

Примечательно, что EBD начинает действовать до реакции ABS, или же страхует последнюю в том случае, если она неисправна. Так как эти системы тесно связаны и всегда работают в паре, то в каталогах очень часто можно встретить обобщающую аббревиатуру ABS+EBD.

Благодаря EBD мы получаем оптимальное сцепление колес с дорогой, значительно повышенную курсовую устойчивость авто при экстренном торможении, а также гарантию того, что контроль над автомобилем не будет потерян даже в критической ситуации. Кроме того, система учитывает такие факторы, как положение автомобиля относительно дороги и загрузка транспортного средства.

Brake assistant - безопасное торможение

Brake Assist (BAS, DBS, PA, PABS ) представляет собой активную систему безопасности автомобиля, которая работает в одной упряжке с ABS и EBD. Она включается в момент экстренного торможения, когда водитель недостаточно сильно, но довольно резко нажимает на педаль тормоза. Brake Assist самостоятельно измеряет усилие и скорость нажатия на педаль и, если необходимо, немедленно повышает уровень давления в тормозной магистрали. Это дает возможность торможению быть максимально эффективным и значительно сократить тормозной путь.

Brake Assist

Фото

Система умеет различать панические действия водителей или же те моменты, когда они довольно продолжительный отрезок времени давят на тормозную педаль. BAS не будет вступать в работу при резких торможениях, которые входят в разряд «прогнозируемых». Многие считают, что эта система является помощником в основном для представительниц слабого пола, ведь у милых дам иногда попросту не хватает сил для осуществления экстренного торможения. Потому в критической ситуации им на помощь приходит система Brake Assist, которая и «дожимает» тормоз до максимального замедления.

EDL: блокируем дифференциал

EDL (electronic differential lock ), которую еще называют EDS , - это система, отвечающая за блокировку дифференциала. Этот электронный помощник дает возможность повысить общую безопасность автомобиля, улучшить его характеристики тяги при неблагоприятных условиях, облегчить момент трогания, обеспечивает интенсивный разгон, а также движение на подъем.

Фото

Система блокировки дифференциала определяет угловую скорость каждого из ведущих колес и сопоставляет полученные результаты. Если угловые скорости не совпадают, например, при пробуксовке одного из колес, EDL подтормаживает буксующее колесо до тех пор, пока скорость его вращения не сравняется со скоростью другого ведущего. Если разность частот вращения достигает отметки в 110 оборотов в минуту, система включается автоматически и действует без каких-либо ограничений на скоростях до 80 км/ч.

HDC: контролируем тягу во время спуска

HDC (hill descent control ), а также DAC и DDS - электронная система контроля тяги для спуска со скольких и крутых уклонов. Функционирование системы осуществляется через подтормаживание колес и «удушение» силового агрегата, однако при этом действует фиксированное ограничение скорости в пределах 7 км/ч (при заднем ходе скорость не превышает 6,5 км/ч). Это пассивная система, которая как включается, так и выключается самим водителем. Регулируемая скорость при спуске в полной мере зависит от первоначальной скорости автомобиля, а также от включенной передачи.

Фото

Система, контролирующая скорость, позволяет отвлечься от тормозной педали и сосредоточиться исключительно на управлении. Этой системой комплектуются все полноприводные транспортные средства. HDC, в автоматическом режиме включающая стоп-сигналы, отключается сразу после того, как скорость автомобиля переваливает за отметку 60 км/ч.

HHC - облегченный подъем

В отличие от системы HDC, помогающей водителям спускаться с крутых склонов, HHC (hill hold control ) предотвращает откат машины при движении в гору. Альтернативными названиями данной системы безопасности являются USS и HAC .

Фото

В тот момент, когда водитель перестает взаимодействовать с педалью тормоза, HDC продолжает удерживать высокий уровень давления в тормозной системе. Лишь в тот момент, когда автомобилист достаточно сильно нажмет педаль газа, давление снижается, и автомобиль начинает движение с места.

ACC: в круиз на автомобиле

ACC (active cruise control ) является адаптивным круиз-контролем, используемым для поддержания заданного скоростного режима автомобиля и контроля безопасной дистанции. PBA (predictive brake assist ) является прогнозирующей системой торможения, которая работает совместно с адаптивным круиз-контролем.

Круиз-контроль

Фото

Если расстояние до впереди идущего авто сокращается, система начинает притормаживать до тех пор, пока дистанция не восстановится до заданного уровня. Если же впереди идущий автомобиль начинает отдаляться, ACC начинает прибавлять скорость.

PDC - парковка под контролем

PDC (parking distance control ), в простонародье Parktronik - система, использующая ультразвуковые сенсоры для определения расстояния до препятствия и позволяющая контролировать дистанцию при парковке.

Парктроник

Фото

О том, насколько велико расстояние до ближайшего препятствия, водителя информируют специальные сигналы, частота которых изменяется при сокращении дистанции - чем ближе автомобиль к опасному участку, тем короче паузы между отдельными сигналами. После того, как до препятствия остается 20 см, сигнал становится непрерывным.

ESP - гарантия курсовой устойчивости

У системы ESP (electronic stability program ), наверное, больше всего альтернативных названий, в которых и черт шейку бедра сломит: ESC, VDC, DSTC, VSC, DSC, VSA, ATTS или Stabilitrac . Данная активная система безопасности отвечает за курсовую устойчивость автомобиля и работает вместе с ABS и EBD.

В тот момент, когда возникает опасность заноса, на сцену выходит ESP. Проанализировав скорость вращения колес, давление в тормозной магистрали, положение руля, угловую скорость и поперечное ускорение, ESP за каких-то 20 миллисекунд вычисляет, какие колеса необходимо притормозить и насколько нужно снизить обороты двигателя для того, дабы стабилизировать авто.

Фото

Электронные системы безопасности вовсе не превращают наши автомобили в высокоинтеллектуальных роботов, которые смогут проделать всю работу за водителя. Краеугольным камнем в этом случае пока остается водитель, который должен уметь трезво оценивать дорожную ситуацию, свои возможности и возможности своего автомобиля. А, как известно, опасней иллюзии, чем иллюзия собственной неуязвимости, не существует.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Сургутский институт нефти и газа (филиал)

Кафедра МТО

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ» НА ТЕМУ «ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТАМИ АВТОМОБИЛЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВОПОДАЧЕЙ ДИЗЕЛЕЙ. ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ. ЭЛЕКТРОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЕМ ФАР. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЕМ. АВТОБЛОКИРОВКА ДВЕРЕЙ»

Выполнила: студентка группы АТХ-06

Савончук Екатерина

Приняла: Горшкова О.О.

Сургут 2009 г.

ВВЕДЕНИЕ______________________ ______________________________ ___3

1. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТАМИ АВТОМОБИЛЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ__________________4
2. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВОПОДАЧЕЙ ДИЗЕЛЕЙ. ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ__________6
3. ЭЛЕКТРОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЕМ ФАР______________10
4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЕМ______12
5. АВТОБЛОКИРОВКА ДВЕРЕЙ________________________ ___________14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ____________________ ______________________________ 16

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ_____________ _____________________________ 17

ВЕДЕНИЕ

Электрооборудование автомобиля представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных электротехнических и электронных систем, приборов и устройств, обеспечивающих надежное функционирование двигателя, трансмиссии и ходовой части, безопасность движения, автоматизацию рабочих процессов автомобиля и комфортные условия для водителя и пассажиров.

Развитие электрооборудования автомобилей тесно связано с широким применением электроники и микропроцессоров, обеспечивающих автоматизацию и оптимизацию рабочих процессов, большую безопасность движения, снижение токсичности отработавших газов и улучшение условий работы водителей.

1. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТАМИ АВТОМОБИЛЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Автомобильное электрооборудование включает в себя следующие системы и устройства:

Электроснабжения;

Электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания;

Освещения, световой и звуковой сигнализации;

Электронные системы управления агрегатами автомобиля;

Информации и контроля технического состояния автомобиля и его агрегатов;

Электропривода;

Подавления радиопомех;

Коммутационные, защитные устройства и электропроводку.

В систему электроснабжения входят генераторная установка и аккумуляторная батарея. К системе электростартерного пуска относят аккумуляторную батарею, электростартер, реле управления (дополнительные реле и реле блокировки) и электротехнические устройства для облегчения пуска двигателя. Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в цилиндрах бензинового двигателя искрой высокого напряжения, возникающей между электродами свечи зажигания. Помимо свечей, к системе зажигания относятся катушка зажигания, прерыватель-распределитель, датчик-распределитель, транзисторный коммутатор, добавочный резистор, высоковольтные провода, наконечники и т.д. Система освещения и световой сигнализации объединяет осветительные приборы (фары головного освещения), светосигнальные фонари (габаритные огни, указатели поворота, стоп-сигналы, фонари заднего хода и др.) и различные реле управления ими. Система информации и контроля включает в себя датчики и указатели давления, температуры, уровня топлива в баке, спидометр, тахометр, сигнальные (контрольные) лампы и пр. Электропривод (электродвигатели, моторедукторы, мотонасосы) находит все большее применение в системах стеклоочистки, отопления, вентиляции, предпускового подогрева двигателя, подъема и опускания антенны, блокировки дверей и стеклоподъемниках. Используется разнообразная коммутационная и защитная аппаратура: выключатели, переключатели, реле различного назначения, контакторы, предохранители и блоки предохранителей, соединительные панели и разъемные соединения.

1. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВОПОДАЧЕЙ ДИЗЕЛЕЙ. ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Электронные системы управления топливоподачей автомобильного дизельного двигателя по схемотехническому решению делятся на три типа: аналоговые системы, состоящие в основном из операционных усилителей; цифровые регуляторы, построенные на элементах средней степени интеграции; микропроцессорные системы.

Аналоговым системам, несмотря на простоту реализации, присущи следующие недостатки:

зависимость качества регулирования от точности изготовления применяемых элементов (резисторов, конденсаторов и др.);

зависимость электрических параметров элементов от внешних факторов;

реализуемая структура не оставляет возможности для выполнения системой функций, не предусмотренных в процессе проектирования, т. е. узкая специализированность системы.

Цифровые регуляторы позволяют в основном избавиться от этих недостатков, поскольку их точность определяется только выбранной разрядностью и не зависит от влияния внешней среды и времени эксплуатации. Однако это весьма сложные в конструктивном отношении системы, состоящие из значительного числа микросхем, и их надежность при использовании на автомобиле невысока. Такие системы также не могут перенастраиваться на другой режим эксплуатации либо на другой тип дизеля.

Для обслуживания автомобильного дизельного двигателя необходима система, осуществляющая не только комплексную автоматизацию двигателя (объединение функций систем топливоподачи, защиты и рециркуляции в одном электронном блоке), но также обеспечивающая эффективную работу дизеля в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов при допустимом уровне токсичности отработавших газов. Поэтому аналоговые и цифровые системы применяются для дизелей, работающих в стационарных режимах, например для дизель-генераторных установок на судах и тепловозах.

На автомобильных дизельных двигателях находит все более широкое применение микропроцессорная система управления. Структурная схема такой системы изображена на рис. 2.1. Она включает в себя микропроцессор МП, осуществляющий все арифметические операции и общее управление устройствами, оперативное запоминающее устройство ОЗУ для хранения промежуточных результатов вычислений, постоянное запоминающее устройство ПЗУ для хранения программ управления всей системы в целом.

Для сбора информации о работе двигателя в системе предусмотрены три типа датчиков, а также датчики режимных параметров и датчики коррекции. К первому типу относятся датчики:

Частоты вращения коленчатого вала двигателя n д;

Положения рейки ТНВД h рейки;

Положения педали акселератора педали.

Рис 2.1. Структурная схема микропроцессорной системы управления дизельным двигателем

По сигналам от этих датчиков вычисляется предварительное значение управляющего воздействия на исполнительный механизм. Для более точного регулирования необходимо осуществлять коррекцию управляющего воздействия в зависимости от того, в каких условиях работает двигатель. Коррекция проводится по сигналам от следующих датчиков:

Температуры топлива t топлива;

Температуры всасываемого воздуха t воздуха;

Атмосферного давления Р атм.

Информация от этих датчиков позволяет корректировать величину необходимой дозы впрыскиваемого топлива. Датчик температуры масла в системе смазки двигателя t масла служит для оценки условий пуска двигателя.

Для предупреждения аварийных режимов работы дизеля служат датчик температуры охлаждающей жидкости t охл и датчик давления масла в системе смазки P масла.

Для связи с аналоговыми датчиками в системе предусмотрен аналогово-цифровой преобразователь АЦП и коммутатор, поскольку в каждый отдельный момент времени АЦП может получать информацию только с одного датчика.

В процессе выполнения программы коммутатор опрашивает последовательно все аналоговые датчики. Для подключения датчика частоты вращения коленчатого вала предусмотрен цифровой таймер. Непосредственное управление перемещением рейки топливного насоса осуществляется исполнительным механизмом. Контроллер прерываний осуществляет синхронизацию работы программы управления в соответствии с сигналами, снимаемыми с датчиков.

Особо важной задачей регулирования топливоподачи дизельного двигателя является обеспечение качественных переходных процессов, так как это непосредственно связано с технико-экономическими показателями работы двигателя. Поэтому в системе производится управление по пропорционально-интегрально- дифференциальному закону с целью устранения статических ошибок регулирования и получения наилучших динамических характеристик регулятора. Интегральная составляющая закона управления формируется в виде суммы всех управляющих воздействий, предшествующих рассчитываемому в данный момент. Дифференциальная составляющая формируется в виде приращений регулируемого параметра за единицу времени, поэтому в системе необходимо иметь устройство измерения времени. Эту функцию выполняет таймер, выдающий сигналы отметок времени, которые, поступая на контроллер прерываний, приостанавливают работу основной программы управления для замера приращения регулируемого параметра через равные промежутки времени.

Аварийные датчики также подключаются к контроллеру прерываний. В случае превышения каким-либо параметром предельно допустимого значения выполнение основной программы приостанавливается и запускается программа автоматической защиты двигателя. Так, например, при превышении температуры охлаждающей жидкости 105°С обеспечивается плавное снижение частоты вращения до холостого хода с включением аварийной световой и звуковой сигнализации. При недопустимом падении давления масла в системе смазки включается аварийная сигнализация и двигатель останавливается.

Регулирование в зоне частичных характеристик сводится к вычислению расчетного положения рейки топливного насоса, сравнению этого расчетного значения с реальным положением рейки и приведением рейки в рабочую точку по оптимальному закону в соответствии с рассогласованием.

1. ЭЛЕКТРОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЕМ ФАР

Во всех странах оговаривают границы освещенной зоны при ближнем свете. Если по каким-либо причинам граница освещенной зоны приближается к автомобилю, то видимость дороги ухудшается. Если же граница освещенной зоны отдаляется, то ухудшаются условия видимости для водителей встречных автомобилей. Практика показала, что граница освещенной зоны при ближнем свете может значительно изменяться в зависимости от нагрузки автомобиля.

Чтобы снизить влияние нагрузки на границу освещенности, были сделаны попытки устанавливать фары в соответствии с наиболее часто встречающимися режимами нагрузки. Однако существенное улучшение условий освещения обеспечивают лишь системы регулирования, поддерживающие почти неизменную границу освещенной зоны при изменениях нагрузки. На рис. 3.1 показана функциональная схема системы, регулирующей положение фар («Бош»).

Рис 3.1. Функциональная схема системы, регулирующей положение фар («Бош»): 1- индуктивные датчики; 2- элементы сложения сигналов; 3- передний мост; 4- задний мост; 5- задатчики эталонного сигнала

Индуктивные датчики 1 воспринимают перемещение переднего и заднего мостов относительно кузова. Полученный электрический сигнал, характеризующий действительное положение моста относительно кузова, сравнивается с эталонным сигналом, установленным с учетом технических требований. Сигнал рассогласования, полученный в элементе сложения, усиливается и поступает к биметаллическому исполнительному органу. В зависимости от рассогласования биметаллический элемент нагревается и с помощью рычажной передачи поворачивает корпус фары во круг нижней точки крепления. Система регулирования устроена так, что положение фар не изменяется под воздействием колебаний ходовой части и кузова, возникающих из-за неровностей дороги. Добиться этого сравнительно легко, так как помеховые напряжения, имеющие высокую частоту, хорошо отделяются.

Не требуется коррекция положения фар на автомобилях с регулируемой подвеской, у которых поддерживается постоянная высота кузова, не зависящая от нагрузки.

1. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЕМ

Автомобильные стеклоочистители конструируются так, чтобы обеспечить водителю хорошую видимость даже во время дождя средней силы,

Длительная работа стеклоочистителя при моросящем дожде или слабом снеге затрудняется тем, что на ветровое стекло попадает недостаточное количество влаги. Вследствие этого увеличивается трение и износ щеток, увеличивается расход энергии на очистку стекла, что вызывает перегрев приводного двигателя. Возрастает вероятность появления царапин на ветровом стекле. Водитель вынужден периодически выключать стеклоочиститель на один-два такта, а затем снова включать. Это неудобно и небезопасно, так как внимание водителя на короткое время отвлекается от управления автомобилем. Современные стеклоочистители дополняются регуляторами тактов. Регулятор тактов через определенные промежутки времени автоматически отключает двигатель стеклоочистителя на один-два такта. Интервал между остановками стеклоочистителя можно изменять в пределах от 2 до 30 с. Регулятор тактов без труда может быть подключен к стеклоочистителям прежних моделей.

Рис. 4.1. Схема подключения электронного регулятора тактов регулятора к стеклоочистителю: 1 - двигатель стеклоочистителя; 2 - реле включения стеклоочистителя; 3 - регулятор тактов; S1 - выключатель стеклоочистителя

Подключение электронного регулятора тактов к имеющемуся стеклоочистителю показано на рис. 4.1. Двухскоростной двигатель 1 стеклоочистителя с возбуждением от постоянного магнита получает питание через контакты реле 2 при включении регулятора тактов 3 и оставленный прежний включатель S1. При выключении стеклоочистителя концевой выключатель S2 подает ток к якорю двигателя до его поворота на определенный угол, вследствие чего щетки стеклоочистителя останавливаются в парковом положении. Регулятор тактов 3 представляет собой включатель с электронным управлением, включенный параллельно имеющемуся включателю стеклоочистителя. Встречаются и такие механизмы стеклоочистителей, в которых после установки щеток в парковое положение затормаживается якорь двигателя. Торможение обычно осуществляется путем замыкания накоротко двигателя стеклоочистителя, поэтому рабочие контакты, управляемые реле регулятора тактов, должны сначала ликвидировать созданное короткое замыкание.

Электронный регулятор тактов по конструкции весьма сходен с задатчиком ритма электронных указателей поворотов. В обоих случаях астабильный мультивибратор выдает на выходе прямоугольные импульсы, однако коэффициенты заполнения импульсов (отношение ширины импульса к длительности периода) значительно различаются: для указателей поворота величина
и т.д.................

Современные автомобили в изобилии предлагают водителям разнообразных электронных помощников. В этой статье мы разберем причины появления таких систем, а также их работу.

Именно зимой, на скользкой дороге, и проявляются все преимущества высоких технологий, которые добавляют водителю спокойствия и уверенности. С другой стороны, рассмотрев подробно работу электроники, мы четко поймем ее возможности и перестанем приписывать ей чудесные свойства. Мысль о том, что на дорогом автомобиле все можно, крайне опасна.

Режимы работы АКПП

Автоматические коробки переключения передач имеют, как правило, несколько режимов работы:

• нормальный;
• спортивный;
• зимний.

Все отличие между ними заключается лишь в том, в какой момент и какие передачи включаются. В одной из предыдущих статей мы рассматривали принципы подбора передач. Напомним - передачи подбираются из тех соображений, чтобы двигатель работал в том режиме, который требуется для достижения определенных целей.

Например, спортивный режим подразумевает подбор передач таким образом, чтобы двигатель все время работал на высоких оборотах, выдавая наибольшую мощность. Нормальный режим, наоборот, поддерживает двигатель в зоне умеренных оборотов - экономичном диапазоне. Конечно, когда водитель значительно утапливает педаль газа, электроника воспринимает это, как желание интенсивно ускоряться и включает более низкую передачу, что повышает обороты двигателя, соответственно, и его мощность - функция kick-down. Как только разгон закончен (педаль газа отпущена), автоматика снова включает высокую передачу, а вместе с ней и экономичный режим работы двигателя.

Оптимальный вариант для зимних дорог

Самый актуальный на сегодняшний день, зимний режим, отличается не только тем, что двигатель поддерживается на небольших оборотах, но и тем, что включаются по возможности более высокие передачи. В результате электроника не позволяет получить на колесах максимальный крутящий момент для предотвращения пробуксовки ведущих колес. В таком режиме, конечно, затруднительно взбираться на подъемы или кого-то буксировать, зато не требуется тонкая работа с газом при движении по скользкому покрытию.

Современные антипробуксовочные системы, которые будут рассмотрены ниже, больше не требуют от водителя вмешиваться в работу АКПП, поэтому зимний режим как таковой отсутствует. Электроника самостоятельно регулирует режимы работы двигателя и АКПП для достижения наилучших результатов в любой момент времени.

Последнее достижение технической мысли, которое появилось на современных автомобилях, - бесступенчатые КПП - вариаторы. Здесь вообще нет фиксированных передач - передаточное отношение может меняться плавно, без разрыва потока мощности и практически в бесконечном диапазоне. Конечно, современная электроника может управлять таким устройством с максимальной точностью, что позволяет добиться прекрасных результатов в любых условиях.

Антиблокировочная система тормозов (ABS)

Эта система была разработана самой первой из устройств активной безопасности. Причина ее появления следующая - тормозные механизмы любого автомобиля рассчитаны на большие нагрузки, поэтому при интенсивном торможении может возникнуть такая ситуация, когда тормоза настолько сильно зажмут колеса, что те перестанут вращаться. Автомобиль продолжает двигаться по инерции, а колеса скользят, как лыжи, происходит блокировка колес.

Когда колеса заблокированы, они в значительной мере теряют сцепление с дорогой. И что самое неприятное - они теряют его во всех направлениях. В результате, автомобиль не только начинает хуже тормозить, он вообще начинает хуже держаться за дорогу - его может развернуть или снести в сторону.

Как работает система ABS

На каждом из колес находится специальный датчик, который определяет - вращается колесо или нет. Как только этот датчик дает команду о том, что колесо остановилось, электроника, при помощи специального перепускного клапана, сбавляет давление в соответствующей тормозной магистрали. Это позволяет ослабить тормозное усилие, и колесо снова может вращаться. Теперь тот же датчик отвечает - колесо вращается, электроника снова зажимает тормозные механизмы. Так происходит много раз в секунду.

В результате работы системы ABS в тормозных магистралях возникают импульсы давления, и водитель ощущает значительную вибрацию педали тормоза. Кроме того, раздается характерный треск. Иногда это даже пугает водителя, впервые столкнувшегося с работой ABS - ему кажется, что автомобиль разваливается.

Эффективность работы системы

Иногда мы слышим от водителей недовольство системой ABS - я давлю на тормоз, все трещит, а машина продолжает двигаться вперед, без ABS я бы остановился быстрее. При работе антиблокировочной системы колеса продолжают немного проворачиваться, и водителю кажется, что система не позволяет использовать весь их потенциал по торможению. Это ошибочное ощущение - без ABS водитель бы заблокировал колеса надолго, и тормозной путь был бы намного больше.

Конечно, справедливости ради, нужно сказать о том, что на различных покрытиях максимально эффективное торможение может достигаться по-разному - бывают ситуации, когда даже полная и длительная блокировка колес приводит к отменному результату. ABS выполняет некую усредненную программу, поэтому, например, на гоночной технике таких систем не ставят - там опытный пилот добивается лучших результатов самостоятельно. Тем не менее, в обычной жизни случаи, когда профессионал может своими действиями достичь большего, чем электроника, редки.

И если вы не хотите все время быть в полной концентрации, как раллист на спец.участке, ABS сослужит вам добрую службу.

Только не забывайте о том, что в конечном итоге все зависит от водителя. Старайтесь тормозить на прямой (мы ранее рассматривали силы, действующие на колеса автомобиля), так тормозной путь будет меньше. При срабатывании ABS на автомобилях с механической КПП колеса частично блокируются, и двигатель вынужден работать на предельно малых оборотах - он пытается тянуть автомобиль дальше. Нажав на сцепление, вы отсоедините двигатель от колес и облегчите работу ABS.

Антипробуксовочная система и системы стабилизации

Буксование ведущих колес при разгоне также характеризуется потерей сцепления с дорогой. Длительное буксование не позволяет эффективно разгоняться на прямой и приводит к сносу ведущих колес при движении по дуге - переднеприводные автомобили соскальзывают с дороги передними колесами, заднеприводные - задними. Со всеми этими неприятностями справляется антипробуксовочная система.

При поступлении сигнала о том, что какое-либо из колес начало вращаться намного быстрее, чем его коллеги - электроника ограничивает подачу топлива в двигатель, как будто водитель сбавил газ. При этом ничего не трещит и не вибрирует - автомобиль просто вяло реагирует на газ. В связи с тем, что система воздействует не на колеса, а на двигатель, наблюдается определенная инерционность и «тупость» в реакциях автомобиля.

Поэтому, для тех, кто умеет и готов действовать самостоятельно, предусмотрено отключение данной системы - при грамотной работе водитель может добиться лучших результатов и получить при этом море удовольствия от активной езды. Если же вы не хотите пребывать в состоянии ковбоя, сидящего на необъезженном скакуне, включайте систему и расслабьтесь - состояние плавания на барже вам гарантировано.

Дальнейшее слияние и совершенствование антиблокировочной и антипробуксовочной систем привело к появлению систем стабилизации. Такая система комплексно воздействует и на тормоза, и на двигатель. Она не только выполняет описанные выше функции, но и выборочным подтормаживанием отдельных колес, вызывает появление сил, которые противодействуют возникновению заносов. Те же функции используются и для повышения проходимости - специальное подтормаживание не позволяет одному из колес буксовать в то время, как другие бездействуют.

Что нас ждет в будущем

Развитие подобных систем продолжается и двигается в 2-х основных направлениях. Первое - увеличение и совершенствование датчиков, т.е. чем больше и точнее поступает информация о состоянии автомобиля и окружающей среды, тем более полные выводы можно из этого сделать. Современные автомобили буквально напичканы разными датчиками.

Причем, если раньше эти датчики анализировали только состояние самого автомобиля, то теперь они начинают осмыслять то, что происходит вокруг.

Второе направление - совершенствование контроля над отдельными частями автомобиля. Здесь, как это ни печально, оказалось, что самое ненадежное звено в автомобиле - это прокладка между рулем и сидением, т.е. мы с вами, - водители. Поэтому автомобильные инженеры изо всех сил стараются отобрать у водителя возможность делать «что ему вздумается».

• На многих автомобилях уже нет механической связи между педалью газа и дроссельной заслонкой, да и дроссельной заслонки, собственно, уже нет. Есть только датчик, который фиксирует ваши действия - степень нажатия на педаль газа, и компьютер, который думает, согласиться с вами или нет.
• На подходе рулевое управление, в котором вы не будете поворачивать колеса, а будете просить компьютер повернуть колеса в нужном направлении.
• То же и с тормозами, причем датчики сближения и ждать не будут, пока вы соизволите надавить на педаль тормоза. Mercedes ведет активные эксперименты по управлению автомобиля при помощи одного единственного джойстика… Все это одним словом называется «управление по проводам».
• А уж когда удастся на каждое из колес поставить свой электродвигатель-тормоз, тогда с автомобилем можно будет сделать вообще все, что вздумается. Но вздумается не вам, а компьютеру.

Добавим спутниковое слежение и информационную связь с дорогой - и вы смело можете садиться не на переднее сидение, а ложиться в багажник.

Послесловие

Пока еще это «светлое» будущее не наступило, водителю все же требуется вспоминать о законах физики. А они просты - никакая электроника не уменьшает массу автомобиля и не убирает лед из-под колес. Современная электроника - это лишь помощники на случай небольших погрешностей водителя.

Очень хорошо сделал Mercedes - когда срабатывает система ESP, на панели загорается треугольник с восклицательным знаком. Не зелененькая голова с улыбкой (мол, все оk), а желтый треугольник с восклицательным знаком - поаккуратнее мол там, ты уже ошибся, ошибаться осталось недолго!

Грамотное и вдумчивое вождение автомобиля, которое подстраховывает современная электроника - это истинное наслаждение за рулем и возможность реализовать весь потенциал автомобиля. Неграмотное и халатное вождение автомобиля, с которым пытается бороться современная электроника - это езда на грани фола, до первой серьезной ошибки, когда уже ничто не поможет.

← Вернуться