Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Сейчас практически любая система электрооборудования транспортного средства включает элементы электроники. Применение надёжных и доступных электронных устройств и микропроцессорной техники способствовало разработке систем автоматического управления двигателем и трансмиссией, блокировкой дверей, подъёмом стёкол, поворотом зеркал заднего обзора и т.д. Электронные устройства управляют системой зажигания, впрыскиванием топлива, осуществляют контроль за работоспособностью узлов и агрегатов, предоставляя водителю информацию о состоянии транспортного средства. Применение электронных систем для управления и регулирования различных физических процессов позволяет улучшить рабочие характеристики механизмов и повысить надёжность работы, упростить обслуживание автомобиля, разгрузить водителя и предоставлять ему лучшую информацию.
Увеличение энергопотребителей на автомобиле потребовало увеличения мощности электрогенераторов без существенного изменения их массы и габаритных размеров, что повлекло за собой создание компактных генераторов. Генераторы переменного тока с бесконтактными электронными регуляторами напряжения заменили генераторы постоянного тока с вибрационными регуляторами. Напряжение генераторов переменного тока стабилизируется регуляторами напряжения, построенными по схемам с применением широтно-импульсной модуляции. Используются необслуживаемые аккумуляторные батареи. Значительно улучшилась информативность о работе и состоянии узлов и агрегатов автомобиля, чему способствовало появление бортовой системы контроля и системы встроенных датчиков. Стартеры со встроенным редуктором и возбуждением от постоянных магнитов вытеснили стартеры традиционной конструкции.
Существенно изменились светооптические приборы системы освещения и сигнализации, занимающие особое место в электрооборудовании автомобиля, так как эта система определяет безопасность дорожного движения. Широко используются фары, в которых функции рассеивателя полностью или частично выполняет отражатель, а также светодиоды в светосигнальных фонарях. Фары с лампами газового свечения вытесняют нитевые.
Внедрение электронных устройств на автомобилях связано с созданием специальной элементной базы, так как их условия работы весьма специфичны. Это широкий диапазон изменения температур (от -50 до +150 °С) при высокой относительной влажности, вибрации с максимальным ускорением до 50 g в широком спектре частот, агрессивное воздействие окружающей среды; возможно возникновение кратковременных (переходных) импульсов напряжения в несколько сот вольт, напряжение питания сильно колеблется (9,5…15,5 В при 12-вольтовом аккумуляторе); при возникновении напряжений самоиндукции образуются сильные электромагнитные поля; имеется серьёзная опасность загрязнения. Не исключается возможность грубого и неквалифицированного обслуживания. Проектирование и изготовление электронных систем при стремлении к максимальной надёжности сопровождается увеличением расходов. Электронные узлы автомобиля содержат большее число защитных элементов и более сложны по сравнению с узлами такого же функционального назначения традиционных применений.
Применение электронных систем на автомобиле ускоряется из-за строгих требований, предъявляемых к автомобилю с точки зрения надёжности работы и защиты окружающей среды от загрязнения. Например, применение электронной системы, сигнализирующей о не застёгнутом состоянии ремней безопасности и препятствующей пуску двигателя, обусловлено требованиями безопасности. То же самое можно сказать и о требованиях, направленных на снижение загрязнённости воздуха, стимулирующих разработку систем управления зажиганием и подачей топлива. Автомобилестроение является одним из крупнейших рынков сбыта для электронной промышленности.
Усложнение электрооборудования автомобилей имеет и отрицательную сторону. Это связано с увеличением числа отказов. В современном автомобиле около четверти отказов приходится на электрооборудование. Поэтому остро стоит проблема разработки методов и средств диагностирования новых систем и узлов автомобиля.
Задача данного пособия – ознакомление с устройством, принципами работы и построения электронных узлов автомобильной электроники, особенностями их взаимодействия с другими электронными узлами и системами транспортных средств.
К концу 60-х годов электроника стала достаточно надёжной, чтобы использовать её в двигателях. Она позволяла более точно регулировать количество поджигаемого бензина, что увеличивало мощность и снижало расход топлива. В ходовой части электронные компоненты заботятся о безопасности и комфорте. В 1978 году компании Daimler и Bosch вывели на рынок антиблокировочную систему (АБС). Если контролирующий элемент устанавливает, что при торможении колесо блокируется, управляющий регулирует тормозное усилие до тех пор, пока оно снова не начнёт крутиться. Это сокращает тормозной путь и позволяет сохранить управляемость автомобиля. Сегодня электроника ещё больше участвует в управлении автомобилем и движении АТС. Программа электронной стабилизации (ESP) распознает ситуации, когда автомобиль может сорваться в занос или забуксовать, и предотвращает опасность путём притормаживания отдельных колёс и вмешательства в систему управления двигателем. Эта технология испытана в 1997 году (Mercedes А-класса, не оснащённый ESP, при прохождении теста на устойчивость опрокинулся при объезде препятствий).
Автомобильная электроника становится сетевой. Современные модели BMW могут связываться с ремонтными мастерскими с помощью мобильного телефона, чтобы запланировать техническое обслуживание или устранить мелкие неполадки в режиме реального времени путём коррекции программы управления систем автомобиля. Современные бортовые компьютеры дают возможность пользоваться Интернетом и воспроизводить медиаданные. Например, дисплей от Bosch демонстрирует водителю информацию только с бортового компьютера, а пассажир на переднем сиденье может в то же время смотреть фильм. Возможности подобных устройств практически не ограничены. Так, BMW представила вариант бортового компьютера, функциональность которого может быть расширена по тому же принципу, как это организовано в персональном компьютере.
Онлайн-системы разрабатывают кратчайший и наиболее щадящий для окружающей среды маршрут, а также заботятся о развлечении пассажиров. Автомобили связываются друг с другом во избежание аварий и с мастерскими в случае каких-либо неполадок. Огромное количество функций может вызываться через тачскрин или посредством голосовых команд.
1894 – первый электромобиль, пригодный для практического использования
1897 – магнето низкого напряжения для системы зажигания (Бош и Симс)
1902 – магнето высокого напряжения для системы зажигания (Бош)
1910 – электрический стартер и электрическое освещение (Компания Delco, Чарльз Кеттеринг, использована на Кадиллак в 1912 г.)
1937 – для цепей различного назначения впервые применены цветные провода
1939 – в Англии в целях безопасности запрещено автомобильное радио (впервые устанавливалось с 1921 г.)
1947 – изобретение полупроводникового транзистора
1954 – мигающие указатели поворотов
1960 – генераторы переменного тока вытесняют динамо-машины постоянного тока (большая мощность, надежность и стабильность работы)
1960 – внедрение в электронную технику интегральных схем
1968 – Электронный впрыск топлива. Использование электроники для управления приготовлением горючей смеси. (Volkswagen 1600 E.)
1974 – Серийно производится первая система бесконтактного электронного зажигания
1977 – Бортовой компьютер (BMW седьмой серии) информировал о расходе топлива и пробеге.
1978 – Антиблокировочная система АБС (ABS); предотвращает блокировку колёс при резком торможении (разработка начата в 1965 г.).
1980 – Подушка безопасности (Mercedes S-класса) с электронным управлением.
1990 – GPS-навигация.
1992 – Использование видеокамер для слежения за дорогой (Япония)
1994 – Встроенные навигаторы. BMW седьмой серии стали штатно оснащаться встроенной навигационной системой. Наряду с GPS она использовала данные бортовой электроники автомобиля.
1997 – электронная стабилизация устойчивости автомобиля ESP (Mercedes A-класса) системой.
1999 – Управление дистанцией. При движении радар и круиз-контроль следят за тем, чтобы автомобиль держал безопасную дистанцию с другими участниками дорожного движения.
2001 – Прямой впрыск бензина (Volkswagen Lupo FSI).
2001 – Информация на лобовом стекле (Corvette). Все важные данные проецируются на ветровое стекло и таким образом попадают в поле зрения водителя.
2008 – Автокоммуникация. Новый стандарт позволяет автомобилям обмениваться данными посредством беспроводных сетей. Соответствующие системы оповещения должны повышать безопасность и оптимизировать движение транспортного потока.
|
Система – совокупность связанных между собой компонентов, которые взаимодействуют как одно целое. |
|
Система – группа устройств, выполняющих общую задачу. |
Рис. 1.1 – Система образована подсистемами
|
Рис. 1.2 – Обобщённая структурная схема ЭУ |
|
Рис. 1.3. – Упрощённая блок-схема систем автомобиля
Рис. 1.4. – Система с открытым контуром управления
Рис. 1.5. – Система с замкнутым контуром управления
Рис. 1.6. – Система отопления с замкнутым контуром управления
Рис. 1.7. – Функциональная схема автоматизированной системы управления
1.2 Распределённая информационно-управляющая система автомобиля2
Рис. 1.8 – Трёхуровневая информационно-управляющая система автомобиля
|
Интерфейс – совокупность технических средств и правил, устанавливающих единые принципы взаимодействия устройств системы (протокол обмена) |
Рис. 2.1 – Топология сети CAN.
Рис.2.2 – Data frame стандарта CAN 2.0A.
Рис. 2.3 – Побитовый арбитраж на шине CAN.
.
|
скорость передачи |
максимальная длина сети |
|
1000 Кбит/сек |
40 метров |
|
500 Кбит/сек |
100 метров |
|
250 Кбит/сек |
200 метров |
|
125 Кбит/сек |
500 метров |
|
10 Кбит/сек |
6 километров |
Рис. 2.4 – Структура LIN
Рис. 2.5 – Протокол LIN
Рис. 2.6 – Временная диаграмма LIN
Рис. 2.7 – Поле идентификации LIN
2 [1]. С. 33-35
3 Разработан в 1985 г. фирмой Bosh для систем управления автомобилем.