Электрооборудование автомобилей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание 1

Назначение автомобильной аккумуляторной батареи понятно каждому мало-мальски сведущему в технических вопросах автолюбителю. С первой ее функцией - обеспечением запуска двигателя - мы сталкиваемся каждый день. Есть и вторая - реже применяемая, но от того не менее значимая - использование в качестве аварийного источника питания при выходе из строя генератора. Все стартерные батареи, выпускаемые в настоящее время для автомобилей, являются свинцово-кислотными. В основу их работы заложен известный еще с 1858 г., и по сей день остающийся практически неизменным принцип двойной сульфатации.

Основные характеристики аккумуляторных батарей:

Расход воды

Показатель, имеющий непосредственное отношение к степени обслуживаемости батареи. Определяется в лабораторных условиях. Батарея считается необслуживаемой, если она имеет очень низкий расход воды в эксплуатации. Необслуживаемые батареи не требуют доливки дистиллированной воды в течении года и более при условии исправной работы регулятора напряжения. На расход воды прямое влияние оказывает процентное содержание сурьмы в свинцовых решетках пластин. Как известно, сурьма добавляется для придания пластинам достаточной механической прочности. Однако у каждой медали есть обратная сторона. Сурьма способствует расщеплению воды на кислород и водород, следствием чего является выкипание воды и снижение уровня электролита.

В батареях предыдущего поколения содержание сурьмы доходило до 10%, в современных этот показатель снижен до 1.5 %. Панацею от этой беды фирмы видят в освоении т.н. гибридной технологии - замене сурьмы в одной из пластин на кальций. Кальций в решетке является веществом нейтральным по отношению к воде, не снижая при этом механической прочности решеток. А потому разложения воды не происходит и уровень электролита остается неизменным.

Долговечность батареи

Средний срок службы современных АКБ при условии соблюдения правил эксплуатации - а это недопущение глубоких разрядов и перезарядов, в том числе по вине регулятора напряжения - составляет 4-5 лет. Наиболее губительными для батарей являются глубокие разряды. Оставленные на ночь включенными световые приборы, либо другие потребители способны разрядить ее до плотности 1.12 - 1.15 г/см³, т.е. практически до воды, что приводит к главной беде аккумуляторов - сульфатации свинцовых пластин.

Пластины покрываются белым налетом, который постепенно кристаллизуется, после чего батарею практически невозможно восстановить. Отсюда вытекает главный вывод - необходимо постоянно следить за состоянием батареи, периодически замерять ее плотность. Особенно актуально это в зимнее время. Следует отметить, что сульфатация в определенных пределах - явление нормальное и присутствует всегда. (Вспомните - на основе теории двойной сульфатации построен принцип работы батарей.) Но при малом разряде и последующей зарядке батарея легко восстанавливается до исходного состояния. Это возможно и при глубоком разряде батареи, но только в том случае, если следом сразу же последует заряд. Если же разряжать батарею длительное время, не давая ей "подпитки", то падение плотности ниже критического значения неизбежно приводит к образованию кристаллов сульфата свинца, не вступающих в реакцию ни при каких обстоятельствах. А это означает, что начался необратимый процесс сульфатации. Не менее опасен для батареи и перезаряд. Это происходит при неисправном регуляторе напряжения.

При этом электролит начинает "кипеть" - происходит разложение воды на кислород и водород и понижение уровня электролита. Вот почему необходимо следить за зарядным напряжением. Естественно, это не составляет труда, если на панели приборов присутствует вольтметр. Ну а если его нет? В этом случае также можно довольно просто оценить зарядное напряжение. Для этого запустите и прогрейте двигатель, установив средние обороты и подключите тестер (в режиме вольтметра) между "+" и "массой" аккумуляторной батареи.

Нормальный зарядный режим батареи обеспечивается в диапазоне 14±0.5В. Если напряжение меньше - стоит проверить натяжение ремня, надежность контактных соединений цепей системы электроснабжения. Если же это не помогает - неисправность нужно искать в регуляторе напряжения. Впрочем, точно также вина ложится на регулятор, если напряжение превышает 14.5В. В последнее время широкое распространение получили сепараторы карманного типа - т.н. конвертные сепараторы. Их название говорит за себя - в эти конверты помещают одноименно заряженные пластины. Такая конструкция увеличивает срок службы батареи, так как осыпающаяся в процессе эксплуатации активная масса остается в конверте, тем самым предотвращается замыкание пластин.

Резервная емкость- время, в течении которого батарея сможет обеспечить работу потребителей в аварийном режиме. Величина резервной емкости, выраженная в минутах, последнее время все чаще проставляется изготовителями батарей после значения тока холодного старта.

Кроме того, на необслуживаемых батареях проставляется соответствующая надпись. Чаще всего на русском, английском или немецком языке. (либо на языке производителя, как например, на испанских батареях "Tudor"). Большинство АКБ, изготавливаемых в настоящее время известными производителями являются необслуживаемыми, то же можно сказать и о поставках на Волжский автозавод - на его конвейере используются только необслуживаемые батареи. Однако это вовсе не означает, что к ней не нужно подходить и следить за ее состоянием. Производители гарантируют данный показатель только при соблюдении нормальных условий эксплуатации. (Нелишне отметить, что необслуживаемые батареи выпускаются как с пробками для заливки электролита, так и полностью закрытыми. К разряду необслуживаемых могут относиться и сухозаряженные батареи, поставляемые в торговлю, однако они требуют заливки электролита и последующей зарядки. Кроме того, на батареи, поставляемые на автозавод, фирмы-производители наносят на корпусе дату изготовления. Плюс к этому, на ВАЗе на клеммы наносится дата установки батареи на автомобиль.

Как обычно, попробуем дать несколько рекомендаций при покупке аккумуляторов в магазине. Во-первых, как и любой другой товар, батареи следует приобретать в специализированных магазинах, предоставляющих гарантию. При покупке желательно запастись ареометром. Плотность батареи должна быть не менее 1.25 г/см³(лучше 1.27) и одинаковой во всех банках. Если же замер плотности в магазине связан с определенными трудностями, можно ограничиться измерением напряжения вольтметром. Оно должно быть не ниже 12.5 В. (Именно 12.5. а не 12, как нам может казаться достаточным. Напряжение 12 В, наносимое на АКБ - это напряжение бортовой сети, на которое данная батарея рассчитана, а вовсе не напряжение батареи.) Еще одно замечание.

В данной отрасли сильно развито такое направление, как производство баков фирмами, не связанными с производством батарей. И многие фирмы - производители аккумуляторов, в том числе и достаточно солидные, используют уже готовые баки, вставляя в них свою начинку и наклеивая свои "лейблы", становясь при этом менее уязвимыми от производителей внешне похожих дешевых подделок. Бытует мнение, что выбирая батарею, прежде всего необходимо обращать внимание на ее емкость. Однако все далеко не так просто. Нельзя сказать, что чем выше емкость батареи, тем она лучше. Во-первых, габаритные размеры батареи - величина строго регламентированная международным стандартом. (Это же относится и к автомобилям Волжского автозавода - размеры бака едины для всех поставщиков.) А потому для увеличения емкости батареи при тех же габаритных размерах неизбежно приходится жертвовать каким-либо другим показателем - и чаще это сказывается на долговечности батареи. Если же и выбирать по какой-либо характеристике, так правильнее это делать по величине тока холодного старта. Его значение играет более весомую роль при эксплуатации автомобиля в период суровых российских зим.

Перспективным направлением в производстве АКБ является снижение их обслуживаемости, повышение электрических характеристик. Необслуживаемость - свойство, которого требуют автозаводы от производителей автомобилей. Это связано с широко распространяющейся тенденцией увеличения срока службы автомобиля, в течение которого автолюбителю вообще нет надобности никуда заглядывать в своем вновь купленном автомобиле, кроме как в бензобак. А в связи с этим и аккумулятор должен удовлетворять тем же самым требованиям. Достигается это использованием конвертных сепараторов, снижения содержания сурьмы в решетках. Однако по своей сути стартерные автомобильные батареи еще долгое время будут оставаться свинцово-кислотными - как оптимальные по цене и характеристикам.

Задание 2

Пусковые качества двигателей на автомобилях оценивают по минимальной температуре надежного пуска и времени подготовки двигателя к принятию нагрузки. Минимальная температура - это наиболее низкая температура окружающего воздуха, при которой возможен надежный пуск двигателя. При этом температура узлов и деталей двигателя, охлаждающей жидкости и моторного масла не должна отличаться от температуры окружающего воздуха более чем на 1оС. Допускается отклонение температуры электролита аккумуляторной батареи на 2оС.

Под надежным электростартерным пуском понимается пуск двигателя, оборудованного всеми навесными агрегатами, на основном топливе и при использовании заряженных на 75 % штатных аккумуляторных батарей не более чем за три попытки пуска. Продолжительность каждой попытки не должна превышать 10 с для карбюраторных двигателей и 15 с для дизельных. Интервалы между попытками устанавливаются равными 1-1.5 мин. Продолжительность пуска тракторных дизелей не должна превышать 5 мин при использовании пусковых карбюраторных двигателей.

Время подготовки двигателя к принятию нагрузки включает время, затрачиваемое на приведение в действие и работу устройства для облегчения пуска холодного двигателя или системы предпускового подогрева, и время, затрачиваемое на пуск двигателя и его работу на холостом ходу до момента принятия нагрузки. Время подготовки двигателя к работе под нагрузкой может меняться в широких пределах в зависимости от условий пуска, пусковых качеств двигателя, типа, конструкции и характеристик основного и вспомогательных пусковых устройств.

Время подготовки двигателя к принятию нагрузки с понижением температуры возрастает вследствие большей продолжительности послепускового прогрева.

Благодаря использованию высокоэффективных средств облегчения пуска и маловязких загущенных масел пусковые системы обеспечивают пуск автомобильных и тракторных двигателей без предварительного подогрева при температурах от -20 до -30 oC. Пуск холодных двигателей получает все большее распространение. Многими экспериментальными исследованиями доказана малая степень возможного при таком способе пуска изнашивания деталей двигателя.

Пуск начинается с момента включения электростартера и продолжается до момента перехода двигателя на устойчивый режим работы. Пусковое устройство должно вращать коленчатый вал с частотой, при которой создаются благоприятные условия для протекания рабочих процессов в двигателе. Минимальная пусковая частота nmin - наименьшая при заданных условиях частота вращения коленчатого вала, достаточная для обеспечения пуска двигателя за две попытки пуска продолжительностью 10 с для карбюраторных и 15 с для дизельных двигателей. От минимальной пусковой частоты и соответствующего ей среднего момента сопротивления вращению коленчатого вала Мср зависит требуемая мощность системы пуска.

Момент сопротивления Мс вращению коленчатого вала периодически изменяется по времени t и углу поворота j коленчатого вала вследствие чередования тактов сжатия и расширения. Кроме того, применяемые в автомобилях электростартеры постоянного тока с последовательным и смешанным возбуждением имеют механические характеристики, отличающиеся значительным изменением частоты вращения с изменением вращающего момента М. Поэтому для электростартерного пуска характерна высокая неравномерность вращения коленчатого вала даже при установившемся вращении его с постоянной средней частотой nср. коэффициент неравномерности вращения, определяемый как отношение разности максимальной и минимальной частот вращения к средней частоте в течение периода изменения частоты, у автотракторных двигателей в диапазоне пусковых частот 50-250 об/мин находится в пределах 0.1-2. У карбюраторных двигателей по сравнению с дизельными степень сжатия и неравномерность вращения коленчатого вала меньше. Неравномерность вращения зависит также от числа цилиндров двигателя.

Задание 3

Исторически сложилось так, что для первых бензиновых моторов использовалась батарейная (аккумуляторная) система зажигания, основанная на эффекте самоиндукции. Самой первой была контактная, ставшей впоследствии классической, система. По мере совершенствования автомашины развивались и его отдельные компоненты, так появилась контактно транзисторная система зажигания. На примере сравнения этих двух систем можно проследить, как происходило развитие самого автомобиля.

Надо сразу отметить, несмотря на простоту, изящество примененных технических решений. Схема подобной системы приведена на рисунке ниже:

Рис. 1

Работа осуществляется следующим образом - при повороте ключа в замке через контакты прерывателя и обмотку (первичную) катушки, называемой еще бобиной, начинает протекать ток. Когда размыкаются контакты прерывателя, цепь разрывается, и в первичной обмотке бобины прекращается ток. Но благодаря эффекту самоиндукции в обмотке (вторичной) появляется напряжение. А так как число витков обеих обмоток существенно различается (во вторичной витков больше), величина вторичного напряжения может достигать десятков киловольт. Это напряжение, через распределитель, поступает на нужную свечу, где возникает искра, которая и поджигает бензин в цилиндрах двигателя. Все просто и красиво, и такая схема прекрасно работала на первых моторах. Недостатки, которыми она обладает, начали проявляться, когда у бензинового двигателя стало:

· увеличиваться число цилиндров;

· повышаться число оборотов, развиваемых двигателем, двигатели стали высокооборотистыми;

· возможным увеличивать степень сжатия в цилиндрах;

· практиковаться использование обедненных смесей.

Кроме того, недостатком надо считать низкую надежность, в первую очередь обусловленную обгоранием контактов прерывателя, из-за чего порой переставала работать вся система зажигания. Естественно, никто с этим мириться не собирался, и появилась контактно транзисторная система зажигания.

Основным элементом, благодаря которому новая схема приобрела улучшенные характеристики, относительно прежней, классической, стал транзистор. Причем он явился причиной, что контактно-транзисторная система зажигания получила новый узел - коммутатор.

Отличительной особенностью, присущей транзистору, является то, что небольшой ток, поступающий на управление (в базу), позволяет управлять током гораздо большей величины, протекающим через прибор.

Контактно транзисторная система зажигания, несмотря на незначительные, на первый взгляд, изменения и сохранение принципа работы, приобрела новые свойства, недоступные классической системе. Но прежде чем оценивать достоинства и недостатки, которыми обладает контактно-транзисторная схема, необходимо коснуться отличий в работе.

Главное отличие от классического зажигания заключается в том, что прерыватель воздействует не на бобину, а на базу транзистора. В остальном контактно-транзисторная схема работает так же, как обычная система зажигания. При прерывании, в первичной обмотке бобины протекания тока, во вторичной наводится высоковольтное напряжение. Не касаясь деталей внутреннего устройства коммутатора и его подключения, можно отметить, что транзисторная схема зажигания даже в таком упрощенном виде обладает следующими достоинствами:

Рис. 2

- можно повысить величину вторичного напряжения;

- увеличить между электродами свечи зазор;

- улучшить процесс искрообразования, сделать его более устойчивым, а также улучшить запуск двигателя при пониженной температуре;

- повысить количество оборотов и увеличить мощность двигателя.

Задание 4

Рассмотрим кратко некоторые системы с электронным управлением, которые выпускались после 1990 г.

Известно, что для хорошей работы дизельного двигателя необходима точная дозировка, распыл, смешивание с воздухом и т.д. Добиться этого можно только с использованием точной механики, электроники и хороших топлив. Самая высокая точность требуется на режимах холостого хода, когда требуется примерно 5 мм3 топлива на впрыскивание (пятая часть капли). Разрабатываются различные типы и формы камер сгорания. Используются различные типы наддува воздуха. И это даёт результат -- современные дизельные двигатели становятся мощнее бензиновых. Основной элемент системы впрыска, создающий высокое давление -- топливный насос высокого давления (ТНВД) или насос-форсунка.

Легковые автомобили и лёгкие грузовики используют для создания давления топлива следующие типы устройств:

· рядные ТНВ Дразной производительности (M,MW,CW,ZMW…);

· индивидуальные механические ТНВД (РF);

· распределительные ТНВД с аксиальным движением плунжера (VE);

· распределительные ТНВД с радиальным движением плунжера (VR);

· насос-форсунки(UIS);

· аккумуляторные системы(CR).

В цилиндрах дизельных двигателей сжимается воздух до 30-50 bar и температурах 700-900 град. Топливо подаётся в конце такта сжатия и сразу начинает испаряться, перемешиваясь с воздухом образует топливовоздушную смесь. Подача топлива в цилиндры осуществляется по различным схемам. Современные дизельные двигатели имеют ТНВД с электронным управлением и электронные компоненты управления системой впрыска очень похожие на элементы бензиновых двигателей (некоторые взаимозаменяемы).

На рисунке приведен один из вариантов построения системы управления дизельным двигателем а\м ФОРД 2,5 л TCI.

Рис 3. Рабочая схема системы управления двигателем автомобиля ФОРД 2,5 л ТСI: 1 -- ЭБУ двигателем, 2 -- диагностический разъем, 3 -- датчик температуры охлаждающей жидкости, 4 -- датчик оборотов двигателя, 5 -- реле питания, 6 -- потенциометрический датчик, 7 -- клапан опережения впрыска, 8-форсунка с датчиком перемещения иглы, 9 -- клапан системы EGR (дожиг), 10 -- электровакуумный клапан системы EGR, 11 -- электроклапан топливоподачи.

Подобные системы использовали ЭБУ для регулирования момента начала впрыскивания и его длительность по сигналам датчика оборотов, положения иглы форсунки первого цилиндра, температуры двигателя, степени нажатия педали акселератора. На рисунке приведена электросхема системы управления двигателем.

Рис. 4 Электросхема системы управления двигателем автомобиля ФОРД 2,5 л ТСI: 4 -- датчик положения потенциометрического датчика, 6 -- датчик температуры охлаждающей жидкости, 22 -- диагностический разъём, 25 -- блок управления, 34 -- электровакуумный клапан EGR, 50 -- сигнал стартера, 82 -- датчик подъёма иглы форсунки первого цилиндра, 85 -- свечи подогрева топлива, 86 -- клапан открытия\закрытия топливного канала, 87 -- клапан времени впрыска топлива, 89 -- реле включения свечей подогрева топлива, 90 -- индикаторная лампа включения свечей подогрева, 93 -- подогревательный элемент в топливном фильтре, 24 -- датчик оборотов.

Другой тип построения системы управления рассмотрим на примере а\м ОПЕЛЬ Астра G, 2,0 D DTi.

Рис. 5 Расположение элементов управления автомобиля ФОРД 2,5 л TCI.

На рисунке показана схема расположения элементов топливоподачи и управления: 1 -- ЭБУ, 2 -- диагностический разъём, 3 -- датчик температуры охлаждающей жидкости, 24 -- датчик оборотов, 5 -- реле включения свечей подогрева топлива, 6 -- потенциометрический датчик, 7 -- клапан открытия\закрытия топливного канала, 8 -- датчик подъёма иглы форсунки первого цилиндра, 9 -- клапан EGR, 10 -- электровакуумный клапан EGR.

ЭБУ двигателем собирает информацию с датчиков, рассчитывает угол опережения и длительность впрыска и передаёт информацию в электронный блок управления насосом высокого давления (ТНВД). ЭБУ насосом расположен непосредственно на ТНВД и получает информацию о температуре топлива, оборотах и положении вала ТНВД от своих датчиков, рассчитывает цикловую подачу топлива и управляет процессом создания рабочего давления на форсунках. Форсунки механического типа и открываются от давления топлива. Из электросхсмы, приведённой на рисунке видно, что она почти не отличается от схем управления бензиновыми двигателями. Отсутствует только система зажигания и электронные форсунки.

Рис. 6 Схема расположения элементов автомобиля ОПЕЛЬ Астра X20DTL: 4 -- датчик оборотов (коленвал); 6 -- блок управления двигателем (под крылом); 7,13 -- релейно-предохранительный блок; 8 -- датчик температуры охлаждающей жидкости; 9 -- датчик температуры масла; 10,11 -- клапана системы рециркуляции ОГ; 12 -- подогрев топлива в фильтре; 14 -- ТНВД; 20 -- блок управления свечами подогрева топлива; 21 -- свечи подогрева топлива; 22 -- форсунки; 24 -- датчик разрежения во впускном коллекторе(МАР); 25 -- расходомер воздуха (MAF); 27 -- клапан турбокомпрессора.

Более сложной системой питания и управления является конструкция аккумуляторной системы. В таких системах функции создания высокого давления (ТНВД) и обеспечение длительности и момента впрыскивания(ЭБУ) разделены.

Для примера взята электросхема системы управления а\м ФОРД 2,0 TDCi.

Рис. 7 Электросхема системы управления двигателем X20DTL автомобиля ОПЕЛЬ: 23 -- электровакуумный клапан системы EGR; 31 -- расходомер воздуха (MAF); 32 -- датчик разрежения во впускном коллекторе (MAP); 39 -- датчик оборотов (СКР-коленвал); 42 -- датчик температуры охлаждающей жидкости(ЕСТ); 56 -- датчик положения педали тормоза, 58 -- датчик положения педали акселератора(АРР); 95 -- блок управления свечами подогрева топлива; 100 -- ЭБУ двигателем(ЕСМ); 140 -- датчик температуры масла; 273 -- блок управления ТНВД.

Рис. 8 Электросхема системы управления автомобилем ФОРД 2,0 TDCi: 1 -- топливные форсунки; 29 -- свечи подогрева топлива; 31 -- расходомер воздуха (МАР); 39 -- датчик оборотов двигателя (коленвал); 40 -- датчик фазы (распредвал); 42 -- датчик температуры охлаждающей жидкости; 43 -- датчик температуры поступающего воздуха; 45 -- датчик детонации; 58 -- датчик положения педали акселератора; 60 -- датчик температуры топлива; 63 -- датчик разрежения во впускном коллекторе (MAP); 100 -- ЭБУ двигателем.

Топливо из бака поступает в ТНВД через фильтр от подкачивающего насоса (электрического или механического типа). TI ГОД работает от привода двигателя и создаёт высокое давление в постоянном режиме, закачивая топливо в топливную рейку(аккумулятор). Как и в бензиновых двигателях форсунки имеют электромагнитные клапана и подсоединены к топливной рейке. Давление топлива в рейке зависит or требуемых условий работы двигателя и регулируется в пределах 230 -- 1600 bar. В самой топливной рейке установлен датчик и регулятор давления топлива, аварийный клапан ограничения давления. ЭБУ двигателем сканирует информацию с датчиков и по заложенным программам производит расчёт управляющих величин: давление топлива в аккумуляторной рейке; момент и длительность впрыска топлива и пр. По сигналам кислородных датчиков, расположенных в ОГ, осуществляется корректировка управляющих величин для обеспечения снижения вредных выбросов двигателя, снижения расхода топлива.

На рисунке показана схема расположения элементов системы топливоподачи и управления а\м ФОРД.

Современные дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива имеют повышенную мощность и крутящий момент, низкую эмиссию выброса вредных веществ, низкий расход топлива. Всё это позволило поднять популярность легковых а\м, использующих дизельные двигатели. Достижение высоких показателей возможно только при использовании качественных топлив, в противном случае происходит быстрый износ элементов питания топливом и вместо экономии пользователь попадает на дорогостоящий ремонт ТНВД и др. элементов двигателя.

Рис. 9 Расположение некоторых элементов питания и управления ФОРД TDCi Duratorg: 3 -- датчик распредвала(фазы); 5 -- датчик оборотов двигателя (коленвал); 8 -- ЭБУ двигателем; 9,15,18 -- релейный блок; 10 -- клапан рециркуляции ОГ(EGR); 11 -- насос высокого давления; 12 -- регулятор давления топлива; 13 -- датчик высокого давления(FRP) в топливной рейке(CR); 14 -- датчик температуры топлива; 16 -- свечи подогрева топлива; 19 -- топливные форсунки; 20 -- датчик температуры поступающего воздуха; 21 -- датчик детонации; 22 -- датчик разрежения во впускном коллекторе (MAP); 23 -- расходомер воздуха(МАР); 25 -- регулятор давления наддува.

Задание 5

Вместе с растущим числом всевозможных датчиков, электромоторов и регуляторов на автомобиле продолжает удлиняться и сеть проводов. Так, если в 1960 г. электросеть легкового автомобиля составляла - 200 м, то в настоящее время она увеличилась на порядок, а ее общая масса достигла 50 кг. Кроме того, она содержит 2000 контактных разъемов, разветвлений, предохранителей и т. п. Считается, что их число каждые 10 лет удваивается. Что порождает множество проблем, связанных со стоимостью, габаритными размерами, массой, гибкостью, проектированием, производством, монтажом, надежностью и поиском неисправностей в бортовых системах электрооборудования. Поэтому многие специалисты считают, что нужны совершенно новые принципы организации этих систем. И один из предлагаемых ими путей -- мультиплексирование, при котором теоретически один единственный канал (шина) способен заменить несколько десятков проводов.

В мультиплексной системе все потребители электроэнергии с одной стороны подсоединены к линии электропитания, которая начинается от аккумуляторной батареи, а с другой -- к информационной линии, соединяющей их с управляющим устройством. Находящиеся в непосредственной близости от потребителя программируемые электронные компоненты отфильтровывают предназначенные для них данные из информационной линии и подключают (или отключают) его к (от) источнику питания. То есть в данном случае для реализации каждой отдельной функции органа управления (стеклоподъемник, система замков дверей с центральным управлением, противоугонное сигнальное устройство и т. п.) в исполнительном элементе собственная линия не нужна.

Для того чтобы исполнительные блоки, т. е. потребители и блок управления, могли обмениваться информацией между собой, необходимо выполнить несколько условий. В частности, нужно, чтобы: канал передачи информации обеспечивал высокую скорость передачи данных; информация передавалась посредством физических величии (напряжение, сила тока, освещенность и т. д.); передача данных была регулируемой (кодирование, скорость передачи, аналогово-цифровое преобразование, разбивка и т. д.), т. е. выполнялась по так называемому протоколу.

Комплексный подход к мультиплексированию привел разработчиков к использованию шины с распределенной обработкой сигналов и схемой обнаружения конфликтных ситуаций, позволяя добавлять новые и новые модули, не перегружая систему в целом. (Это "сродни" архитектуре персонального компьютера, где по мере изменения характера решаемых задач можно установить дополнительные платы, не разрушая основу компьютера.)

Понятно, что инициаторами нового направления стали производители дорогих автомобилей -- фирмы "Мерседес- Бенц", "Вольво" и др. Например, в 1990 г. на рынке появился "Мерседес-Бенц 500Е", контроллер двигателя которого общался с датчиками через цифровую шину. Всего год спустя, довольные результатом, конструкторы развили идею в автомобилях 8-класса с кузовом W140, где единственная цифровая шина связала между собой системы зажигания, впрыскивания топлива, АБС, ПБС, самодиагностирования, круиз-контроля, климат-контроля, кондиционер, клапаны управления циркуляцией воздуха, а также СD-плейер, сотовый телефон и систему "Лингватроник" распознавания голосовых команд. Здесь, кроме того, впервые была применена технология D2B, использующая не электрические, а световые сигналы. Причем последнее обусловлено несколькими причинами.

Во-первых, множество работающих электродвигателей, реле и прочих исполнительных механизмов излучают огромное количество разнообразных волновых помех. Поэтому нельзя исключить того, что одна из них совпадет с какими-либо бортовым управляющим сигналом. И тогда неожиданно для водителя может сработать, к примеру, один из контуров тормозной системы или подушка безопасности. В оптическом же диапазоне побочных излучений нет, и это обеспечивает надежность цифровой системы.

Во-вторых, передача сложных высокочастотных сигналов аудиосистем требует высокого (свыше 6 Мбит/с) быстродействия, что тоже вполне "доступно" оптическому диапазону.

В-третьих, при отсутствии изломов оптоволокна нет проблемы коротких замыканий, пожароопасное и окисления контактов.

Вторая по быстродействию (500 кбит/с) сеть из применяемых на дорогих автомобилях, CAN-Bus-C, связывает между собой системы управления двигателем, тормозами, автоматического поддержания дистанции между автомобилями ("Дистроник"), подвеской, фарами и т. д. В общем, все то, что необходимо непосредственно для движения.

Наконец, самая медленная (83,3 кбит/с) по действию сеть -- CAN-Bus-В. Она объединяет приборы, обеспечивающие комфорт в салоне в том числе: климат-контроль; индикатор парковки ("Парктроник"); управление люком в крыше, стеклоподъемниками, замками, а также комбинацию приборов.

Две последние сети соединены между собой через электронный замок зажигания и могут обмениваться информацией. Более того, аудиовидеосистема подсоединена не только к оптоволоконному кабелю, но и к CAN-Bus-В, а значит, в необходимых случаях возможна передача сигналов всеми тремя сетями.

К началу 1990-х годов стали опасаться, что на пути массового внедрения мультиплексирования возникнет барьер -- высокая стоимость системы, естественным образом сказывающаяся на цене самого автомобиля. В связи с этим эксперты прогнозировали появление первого серийного автомобиля с мультиплексной системой не ранее 1995--1997 гг.

По срокам они ошиблись не намного. Частично мультиплексированный серийный автомобиль БМВ-850i был представлен в 1994 г. Модель была оснащена мультиплексной техникой, объединяющей различные функции управления в дверном модуле. Что касается стоимости, то здесь ошибка даже больше. Если, например, необходимо автоматически включить освещение, как только детектор дождя отметил наличие осадков, то достаточно изменить внутреннее программное обеспечение блока, управляющего освещением, -- так, чтобы он распознавал сигнал "дождь", уже появившийся, на мультиплексной шине. И это никак не сказывается на стоимости автомобиля. Более того, мультиплексирование может даже удешевить отдельные системы автомобиля. Вот характерный пример: на одном легковом автомобиле представительского класса, оборудованном традиционной системой электрооборудования, в стойке двери был проложен жгут из 50 проводов. Когда же сети объединили, их число сократилось до четырех. И если учесть, что различные расширения функциональных возможностей электрооборудования, которые обычная техника не позволяет реализовывать из-за недостатка места на автомобиле, с помощью мультиплексной техники становятся вполне возможными, то ясно: это -- повышение показателя "качество--цена". Со всеми вытекающими отсюда последствиями на рыночный опрос. И хотя для автомобиля БМВ-850i это была всего лишь встроенная в дверь система управления стеклоподъемником и защиты от защемления (например, руки ребенка стеклом), и данные функции объединил дверной модуль, кодированные сигналы которого передавались по двум линиям в основной модуль центрального блока управления, затраты на мультиплексную технику позволили сэкономить в общей сложности 39 линий, из них 14 -- в двери водителя, 21 -- в двери со стороны пассажира, сидящего рядом с водителем.

Фирма "Вольво" представила свою модель автомобиля (S80) несколько позже -- в 1998 г. Но уже с полностью мультиплексированной системой, в состав которой входят 24 модуля, управляющие силовыми цепями. Система работает, в зависимости от возложенных на нее функций, в двухскоростном режиме: для управления двигателем и трансмиссией используется шина данных, рассчитанная на передачу информации со скоростью 250 кбит/с, а для других устройств -- более "медленная" (125 кбит/с).

В 1999 г. к БМВ и "Вольво" присоединилась и фирма "Пежо": на двух своих моделях, "Пежо-206" и "Пежо-406", она установила мультиплексную проводку, в которой использованы два дополняющих друг друга сетевых протокола. Так, комплексный контроль работы двигателя, коробки передач и АБС выполняет разработанная фирмой "Бош" шина САN, а шина VAN, разработанная фирмами ПСА и "Рено", -- электроникой кузова (кондиционером, системой дверных замков и т. д.) и регулированием устойчивости автомобиля при движении. Причем новые функции осуществлялись уже не за счет встраивания дополнительных электрических приборов, а благодаря требующему меньших затрат программному обеспечению.

Имеющиеся в настоящее время разработки реализованы, в основном, зарубежными производителями. Однако существующие сегодня потребности автомобильного рынка и высокие цены на зарубежную электронику обусловили некоторое развитие и российского производства мультиплексных систем.

Так, в 2003 г. ООО "Технополис" (г. Тольятти) оснастило автомобиль ВАЗ-21113 интерфейсной системой управления электрооборудованием, которая состоит из нескольких микроконтроллеров, объединенных в единую сеть с помощью мультиплексной шины. Система управляет всеми, за исключением систем зажигания и впрыскивания топлива, исполнительными устройствами автомобиля. В результате впервые на отечественном автомобиле без значительного удорожания конструкции были реализованы такие функции, как автосвет, регулирование паузы работы стеклоочистителя в прерывистом режиме, блокирование стеклоподъемников задних дверей (защита от опускания стекол детьми), голосовое сопровождение, полная самодиагностика электрооборудования и др. Благодаря этому число контактных соединений снизилось на 25 %, а масса меди в проводах -- на 20 %. Но главное, дальнейшее совершенствование сети электрооборудования автомобиля стало намного проще.

аккумуляторный двигатель автомобиль

Список использованной литературы

1. Акимов С.В. и др. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. М., Машиностроение, 2010. 484 с.

2. Акимов С.В. Чижков Ю.П. . Электрооборудование автомобилей учебник для вузов - М.: ООО «Книжное издательство «За рулем», 2002. - 384 с.

3. Краткий автомобильный справочник НИИАТ. - М.: Издательство «Трансконсалтинг», 2009.

4. Иванов А.М., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и др. Основы конструкций автомобиля. - М.: ООО «Книжное издательство «За рулем», 2008. - 336 с.

5 Данов Б.А., Рогачев В.Д. Электрооборудование автомобилей КамАЗ. М.: Транспорт, 2001. 126 с.

Размещено на Allbest.ru