Электронные системы автомобиля

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.

Помните об этом.

Электронные автомобильные системы

В настоящее время, автомобиль, практически, уже невозможно представить без электроники, которую можно условно разделить на группы по назначению: управление двигателем, управление движением (трансмиссией), повышение безопасности движения, обеспечение комфортных условий для людей в салоне.

Системы управления автомобилем (например, D-4, DME, DDE) делают его более экономичным и экологичным, увеличивают эксплуатационные характеристики мотора и способствуют плавной его работе, а некоторые из них даже следят за состоянием аккумуляторной батареи.

К электронным системам управления автомобилем можно отнести коробку-автомат, адаптивный круиз-контроль, систему помощи при парковке. Стремительное развитие электронных автосистем постепенно воплощает в реальность создание и применение автопилотов.

Электронные системы управления авто

 Системы повышения безопасности движения состоят из:

• системы противобусовочной, не позволяющей колёсам пробуксовывать, что особенно актуально при резком разгоне или движении на подъём по скользкой дороге;
• антиблокировочной системой, которая не допускает блокировки колёс тормозящего автомобиля, сохраняет его управляемость и устойчивость;
• системой блокировки дифференциала, повышающей общую безопасность автомобиля, улучшающей его тяговые характеристики, облегчающей момент трогания и движение на подъём, обеспечивающей интенсивный разгон;
• системой распределения тормозных сил, обеспечивающей эффективное сцепление с дорожным покрытием задних колёс и предотвращающей их блокировку и занос;
• системой удержания автомобиля на склоне и системой помощи при спуске;
• системы помощи при торможении, она срабатывает в случаях экстренного торможения при недостаточно сильном, но резком нажатии на педаль тормоза. Принцип действия заключается в повышении, при необходимости, давление в тормозной системе;
• системой курсовой устойчивости, предназначенной для сохранения управляемости и устойчивости автомобиля во время манёвров.

Смотрите видео об электронных системах стабилизации автомобиля.

В салоне для обеспечения комфортных условий используются кондиционеры с климат-контролем, система управления голосом, система контроля загрязнения воздуха снаружи и его очистки.

Основные виды электронных автомобильных систем

К основным видам электронных автомобильных систем управления относят:

• ЭУ тормозной системой;
• Электронное рулевое управление;
• Электронная система управления положением дроссельной заслонки.

Читайте об электронных иммобилайзерах.
А также о том, для чего нужен АБС?

В автомобиле, где установлена полноценная электрическая система управления тормозной системой автомобиля, отсутствует механическая связь между тормозной системой и самой педалью тормоза. При нажатии на педаль в действие приходит электронный переключатель, который усилиями механического привода применяет необходимый уровень торможения.

К вспомогательным системам современного автомобиля относятся автоматическое включение/выключение света фар, датчик дождя, автонавигатор, контроль давления в шинах. Не все из выше перечисленных систем управления машиной могут входить в состав базового оснащения на серийных автомобилях, но они могут быть установлены дополнительно.

Благодаря электронным системам управления автомобилем, механизмы и узлы автомобиля стали надёжнее, а само транспортное средство безопаснее, но следует помнить, что водитель, по-прежнему, должен правильно и быстро оценивать ситуацию на дороге, оперативно реагировать и трезво мылить.

Опубликовано: 02 мая 2017

6. Электронные системы автоматического управления агрегатами автомобиля

Применение электронных систем автоматического управления (ЭСАУ двигате­лем, трансмиссией, ходовой частью и дополнительным оборудова­нием) позволяет:

• снизить расход топлива;

• ток­сичность отработавших газов,

• повысить мощность двигателя,

• актив­ную безопасность автомобиля,

• улучшить условия труда водителя.

Соблюдение требований ограничивающих токсичность отрабо­тавших газов и расход топлива требует поддержания стехиометрического состава горючей смеси, отключения подачи топлива на режиме принудительного ХХ, точного и оптимально­го регулирования момента зажигания или впрыска топлива.

Вы­полнения этих требований невозможность без использования ЭСАУ.

Применяемые ЭСАУ двигателем включают системы управления:

• топливоподачей,

• зажиганием (в бензиновых двигателях),

• клапана­ми цилиндров,

• рециркуляцией отработавших газов.

Наибольшее распространение получили первые две системы.

Системы управления клапанами применяются для отключения группы цилиндров с целью экономии топлива и для регулирования фаз газораспределения. Системы управления рециркуляцией отра­ботавших газов обеспечивают возврат во впускной трубопровод потребного количества отработавших газов для смешивания их со свежей горючей смесью.

ЭСАУ облегчает пуск холодного двигателя, уменьшает время прогрева перед движения.

Антиблокировочные системы позволяют уменьшить в 2 раза тормозной путь на скользкой дороге, исключая воз­никновения заноса.

6.2. Электронное управление двигателем

Электронные системы управления топливоподачей бензиновых двигателей

Применение электронных систем автоматического управления (ЭСАУ) топливоподачей бензиновых двигателей обусловлено не­обходимостью снижения токсичности отработавших газов и повы­шения топливной экономичности двигателей внутреннего сгорания. ЭСАУ позволяют в большей степени оптимизировать процесс сме­сеобразования и делают возможным применение трехкомпонент­ных нейтрализаторов, эффективно работающих при постоянном коэффициенте избытка воздуха а близком к 1.

Кроме того, ЭСАУ двигателем, позволяют повысить приеми­стость автомобиля, надежность холодного пуска, ускорить прогрев и увеличить мощность двигателя.

ЭСАУ топливоподачей бензиновых двигателей разделяют на сис­темы впрыска (во впускной трубопровод или непосредственно в камеру сгорания) и карбюраторные системы с электронным управлением.

Принцип действия системы электронного управления карбюра­тором заключается в согласованном управлении воздушной и дрос­сельной заслонками.

Так система Ecotronic фирмы Bosch поддерживает на большинст­ве режимов стехиометрический состав рабочей смеси, обеспечивает необходимое обогащение смеси на режимах пуска и прогрева двига­теля. В системе предусмотрены функции отключения подачи топлива на принудительном холостом ходу и поддержания на заданном уров­не частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Наибольшее распространение получили системы впрыска во впускной трубопровод. Они разделяются на системы с впрыском в зону впускных клапанов и с центральным впрыском (рис. 6.1, где: а — центральный впрыск; б — распределенный впрыск в зону впускных клапанов;в — непосредственный впрыск в цилиндры двигателя; 1 — подача топлива; 2 — подача воздуха; 3 — дроссельная заслонка; 4 — впускной трубопровод; 5 — форсунки; 6 — двигатель ).

Рис. 6.1

Система с впрыском в зону впускных клапанов (другое название распределенный или многоточечный впрыск) включает в себя ко­личество форсунок равное числу цилиндров, система с централь­ным впрыском — одну или две форсунки на весь двигатель. Форсун­ки в системах с центральным впрыском устанавливаются в специ­альной смесительной камере, откуда полученная смесь распреде­ляется по цилиндрам. Подача топлива форсунками в системе рас­пределенного впрыска может быть согласована с процессом впуска в каждый цилиндр (фазированный впрыск) и несогласованна — форсунки работают одновременно или группой (нефазированный впрыск).

Системы с непосредственным впрыском из-за сложности конст­рукции долгое время не применялись на бензиновых двигателях. Однако ужесточение экологических требований к двигателям дела­ет необходимым развитие этих систем.

Современные ЭСАУ двигателем объединяют в себе функции управления впрыском топлива и работой системы зажигания, по­скольку принцип управления и входные сигналы (частота вращения, нагрузка, температура двигателя) для этих систем являются общими.

В ЭСАУ двигателем используется программно-адаптивное управление. Для реализации программного управления в ПЗУ бло­ка управления (БУ) записывается зависимость длительности впры­ска (количества подаваемого топлива) от нагрузки и частоты вра­щения коленчатого вала двигателя. На рис. 6.2 представлена обобщенная регулировочная характеристика бензинового двигателя по составу смеси.

Зависимость задается в виде таблицы (характеристической карты) разработанной на ос­новании всесторонних испытаний двигателя. Данные в таблице представлены с определенным шагом, например 5 мин^-1, промежуточные значения БУ получает интерполяцией. Аналогичные табли­цы используются и для определения угла опережения зажигания. Выбор данных из готовых таблиц является более быстрым процес­сом, чем выполнение вычислений.

Рис. 6.2.

Непосредственное измерение крутящего момента двигателя на автомобиле связано с большими техническими трудностями, по­этому основным датчиком нагрузки являются датчики расхода воз­духа и (или) датчик давления во впускном трубопроводе. Для опре­деления частоты вращения коленчатого вала двигателя обычно используется счетчик импульсов от датчика положения коленчатого вала индукционного типа или от датчика-распределителя системы зажигания.

Полученные по таблицам значения корректируются в зависимо­сти от сигналов датчиков температуры охлаждающей жидкости, по­ложения дроссельной заслонки, температуры воздуха, а также на­пряжения бортовой сети и других параметров.

Адаптивное управление (управление по обратной связи) исполь­зуется в системах с датчиком кислорода (λ-зондом). Наличие ин­формации о содержании кислорода в отработавших газах позволя­ет поддерживать коэффициент избытка воздуха а (λ) близким к 1. При управлении топливоподачей по ОС БУ первоначально определяет дли­тельность импульсов по данным датчиков нагрузки и частоты вращения КВ двигателя, а сигнал от датчика кислорода используется для точной корректировки. Управление впрыском то­плива по обратной связи осуществляется только на прогретом дви­гателе и в определенном диапазоне нагрузки.

Принцип адаптивного управление применяется также для ста­билизации частоты вращения коленчатого вала в режиме холостого хода и для управления углом опережения зажигания по пределу детонации.

Современные ЭСАУ топливоподачей бензиновых двигателей имеют функцию самодиагностики. БУ проверяет работу датчиков и исполнительных устройств и идентифицируют неисправности. При обнаружении неисправности БУ заносит в память соответствующий код и включает аварийную лампу CHECK ENGINE на панели приборов.

Диагностический прибор позволяет получать информа­цию от БУ:

• считы­вать коды неисправностей;

• определять текущие зна­чения параметров двигателя,

• активизировать исполнительные меха­низмы.

функции диагностического прибора ограничены возможностями БУ.

Применение ЭСАУ повышает надежность работы двигателя за счет обеспечения возможности его работы в «усеченном» режиме. В случае возникновения неисправности в одном или нескольких датчиках, БУ определяет, что их показания не соответствуют действительности и отключает эти датчики. В «усеченном» режиме ра­боты информация от неисправных датчиков замещается эталон­ным значением или косвенно рассчитывается по данным от других датчиков. Например, при неисправности датчика положения дрос­сельной заслонки его показания можно имитировать расчетом по частоте вращения коленчатого вала и расходу воздуха. При выходе из строя одного из исполнительных механизмов используется ин­дивидуальный алгоритм обхода неисправности. При дефекте в це­пи зажигания, например, отключается впрыск в соответствующий цилиндр, с целью предотвращения повреждения каталитического нейтрализатора.

При работе двигателя в «усеченном» режиме возможно сниже­ние мощности, ухудшение приемистости, затрудненный пуск холод­ного двигателя, увеличение расхода топлива и др.

Для компенсации технологического разброса в характеристиках элементов ЭСАУ и двигателя, учета их изменения при эксплуата­ции в программе БУ предусмотрен алгоритм самообучения. Как упоминалось выше, сигнал от датчика кислорода используется для корректировки значения длительности впрыска полученного по таб­лице из ПЗУ БУ. Однако при значительных расхождениях такой процесс занимает много времени.

Самообучение заключается в сохранении в памяти БУ значений коэффициента корректировки. Весь диапазон работы двигателя разбивается, как правило, на четыре характерные зоны обучения:

холостой ход, высокая частота вращения при малой нагрузке, час­тичная нагрузка, высокая нагрузка.

При работе двигателя в любой из зон, происходит корректировка длительности импульсов впрыска до тех пор, пока реальный состав смеси не достигнет оптимального значения. Полученные таким об­разом коэффициенты корректировки характеризуют конкретный двигатель и участвуют в формировании длительности импульса впрыска на всех режимах его работы. Процесс самообучения при­меняется также для управления углом опережения зажигания при наличии обратной связи по детонации. Основная проблема функ­ционирования алгоритма самообучения заключается в том, что ино­гда неправильный сигнал датчика может быть воспринят системой как изменение параметра двигателя. Если ошибка сигнала датчика недостаточно велика, чтобы был зарегистрирован код неисправно­сти, повреждение может остаться необнаруженным. В большинстве систем корректирующие коэффициенты не сохраняются при отклю­чении питания БУ.

Электронные системы безопасности автомобиля: активные

Автомобилей на дорогах становится все больше, управлять им в плотном потоке становится все сложнее. Кроме того, в движении принимает участие большое количество молодых водителей, не обладающих достаточным опытом управления автомобилем.

Для помощи водителю и для повышения безопасности дорожного движения разрабатывается большое количество электронных систем безопасности автомобилей.

Автомобильные системы безопасности

Все системы безопасности делятся на активные и пассивные:

• назначение активных систем – предотвратить столкновения автомобилей;
• пассивные системы безопасности снижают тяжесть последствий при аварии.

Обзор систем активной безопасности

Данный обзор – попытка перечислить и дать характеристику современным системам активной безопасности.

1. Антиблокировочная система тормозов (АБС, ABS). Предотвращает проскальзывание колес во время торможения автомобиля. Часто (но не всегда) работа АБС сокращает тормозной путь автомобиля, особенно на скользкой дороге.

2. Система курсовой устойчивости (ESP, ESC, VSA и др.). Помогает сохранить или восстановить утерянный контроль над автомобилем при заносе. Система может изменять обороты двигателя и регулирует тормозное усилие индивидуально на каждом колесе автомобиля.

3. Система аварийного торможения (EBA, BAS). В случае экстренного торможения система быстро поднимает давление в тормозной системе. Используется вакуумный способ управления.

4. Система динамического контроля над торможением (DBS, HBB). Быстро поднимает давление при экстренном торможении, но способ реализации иной, гидравлический.

5. Система электронного распределения тормозных сил (EBD, EBV). Фактически это программное расширение последних поколений АБС. Тормозное усилие правильно распределяется между осями автомобиля, не допуская блокировки, в первую очередь, задней оси.

6. Электромеханическая тормозная система (ЕМВ). Тормозные механизмы на колесах активируются при помощи электродвигателей. На серийных автомобилях ещё не применяется.

7. Адаптивный круиз контроль (АСС). Сохраняет выбранную водителем скорость автомобиля, поддерживая при этом безопасную дистанцию до движущегося впереди автомобиля. Для поддержания дистанции система может изменять скорость автомобиля, воздействуя на тормоза, или дроссельную заслонку двигателя.

8. Система помощи при подъеме (Hill Holder, HAS). При трогании автомобиля на подъеме система не позволяет автомобилю откатываться назад. Даже при отпущенной педали тормоза давление в тормозной системе сохраняется и начинает уменьшаться при нажатии на педаль «газа».

9. Система помощи при спуске (HDS, DAC). Сохраняет безопасную скорость автомобиля при движении на спусках. Включается водителем, но активируется при определенной крутизне спуска и достаточно малой скорости автомобиля.

10. Антипробуксовочная система (ASR, TRC, ASC, ETC,TCS). Не дает колесам автомобиля проскальзывать при наборе им скорости.

11. Система обнаружения пешеходов (APD, PDS). Позволяет обнаружить пешехода, поведение которого может привести к столкновению. При опасности оповещает водителя и включает тормозную систему.

12. Парковочная система (PTS, Park Assistant, OPS). Помогает водителю припарковать автомобиль в стесненных условиях. Некоторые разновидности систем выполняют эту работу в автоматическом или автоматизированном режиме.

13. Система кругового обзора (Area View, AVM). При помощи системы видеокамер, а точнее, синтезированного с них изображения на мониторе помогает управлять автомобилем в стесненных условиях.

14. Система аварийного рулевого управления. Берет управление автомобиля на себя в опасной ситуации для увода автомобиля из-под удара.

15. Система помощи движению по полосе. Эффективно удерживает автомобиль на полосе движения, обозначенной линиями разметки.

16. Система помощи при перестроении. Контролируя наличие помех в «мертвых зонах» зеркал заднего вида помогает безопасно выполнить маневр перестроения.

17. Система ночного видения. При помощи видеокамер, реагирующих на тепловое излучение предметов, на мониторе создается изображение, помогающее управлять автомобилем при недостаточной видимости.

18. Система распознавания дорожных знаков. Реагирует на знаки ограничения скорости, доводит эту информацию до водителя.

19. Система контроля усталости водителя. Выполняет мониторинг состояния водителя. Если, по мнению системы, водитель устал, она требует остановки и отдыха.

20. Система торможения после столкновения. При аварии, после первого столкновения включает тормозную систему автомобиля, чтобы избежать последующих столкновений.

21. Превентивная система безопасности. Наблюдает за обстановкой вокруг автомобиля и при необходимости принимает меры, призванные предотвратить аварию.

Посмотрите полезное видео, где рассказывается про системы безопасности автомобиля:

Заключение

Этот перечень ни в коем случае не претендует на полноту, поскольку практически каждый день появляются сообщения о создании новых электронных систем безопасности автомобиля.

Загрузка…

Электроника в автомобиле

Электроника в автомобиле   Сегодня никого уже не удивишь обилием электроники в автомобиле, особенно высокого класса — в «Линкольне» модели Mark VIII только микропроцессоров больше, чем на ином современном истребителе. Рынок автомобильной электроники является одним из четырех наиболее быстрорастущих секторов электронной промышленности (после телекоммуникационного, компьютерного и промышленного оборудования), которая, в свою очередь, является наиболее быстрорастущей — в среднем 8…10% в год — крупнейшей отраслью мировой промышленности. Причем основная доля стоимости электронных устройств за рубежом приходится не на сервисные устройства (магнитолы, охранная сигнализация и т. п.), а на средства управления собственно системами автомобиля и обеспечения безопасности.   Их доля в стоимости современного автомобиля пока также возрастает, достигая сейчас в среднем 10…15%, хотя аналитики и предсказывают ее стабилизацию в ближайшем будущем на уровне примерно 20…25%. Учитывая, однако, непрерывное снижение удельной стоимости электронных устройств (в пересчете на одну функцию), нельзя сомневаться в том, что число функций, выполняемых электронными устройствами в автомобиле, и их разнообразие будут неуклонно расширяться и далее, по крайней мере, до тех пор, пока потребитель будет в состоянии ими воспользоваться.   Благодаря постепенному восстановлению связей между российской и мировой экономикой дисбаланс цен между электроникой и прочей машиностроительной продукцией, существовавший в советские времена, уходит в прошлое. Вместе с этим необходимость одновременного повышения экономичности, экологичности и улучшения ходовых качеств автомобилей становится актуальной и для отечественных автозаводов.   Во-первых, это связано с тем, что экспорт морально устаревшей продукции в развитые страны становится практически невозможен, даже по заниженным ценам, а предприятия нуждаются в твердой валюте для оплаты импортируемых комплектующих. Вовторых, в последнее время в нашей стране были приняты и вскоре должны быть введены в действие соответствующие мировой практике более жесткие нормативы на допустимые уровни загрязнения воздуха и безопасность автомобилей, что приблизит нас к условиям, сложившимся на мировом автомобильном рынке. В этой связи обращение к опыту мировой автопромышленности выглядит совершенно естественным и оправданным. У нас сейчас ВАЗ комплектует системами электронного управления впрыском и зажиганием более 40% выпускаемых автомобилей.   В настоящее время наиболее важным и экономически оправданным является широкое внедрение электронных систем, позволяющих улучшить характеристики и снизить стоимость эксплуатации двигателя и трансмиссии, а также систем для повышения безопасности — как активной (АБС — антиблокировочная система (AntiBlocking System), АПС — антипробуксовочная система )так и пассивной (подушки безопасности). Кроме этого, разработаны и уже находят применение другие электронные системы — управления подвеской, навигационные, парковочные и т. д., но они пока скорее роскошь, чем необходимость.   Долгое время единственным электронным узлом в автомобиле, кроме радиоприемника, была система зажигания. Классическая искровая система зажигания была впервые предложена Филиппом Лебоном в 1801 г., а первое промышленное применение она нашла на газовом двигателе Ленуара в 1860-1864 гг. Однако из-за низкого уровня электротехники того времени искровое зажигание работало ненадежно. Поэтому до 90-х годов прошлого века большинство двигателей внутреннего сгорания строили с использованием калильного зажигания (сильно нагретого тела в камере сгорания).   Ситуация изменилась с созданием Робертом Бошем вполне надежного и компактного магнето. Далее, в 10-х годах нашего века благодаря совершенствованию конструкции запальной свечи, катушки зажигания и подбору материалов контактов удалось добиться удовлетворительной работы и от батарейной системы зажигания. Тем не менее она, особенно контакты, все равно оставалась одной из наиболее ненадежных и требующих ухода частей автомобиля. Нужны были принципиально иные решения.   Первые электронные системы зажигания были созданы в 1940-х годах на основе газонаполненных тиратронов, однако широкого применения не нашли из-за громоздкости и хрупкости конструкции. Массовое применение транзисторные системы зажигания — сначала контактные, затем бесконтактные — нашли в начале 1960-х годов, когда General Motors Corp. (GMC) стала оснащать ими свои серийные автомобили. Дальнейшее распространение электронных систем зажигания общеизвестно. Отдельный интерес представляет система с высокочастотным разрядом Direct Ignition (SAAB), заимствованная у реактивных двигателей. При ее создании использованы те обстоятельства, что напряжение пробоя для высокочастотного (80…200 кГц) напряжения оказывается раза в два-три меньше, чем для низкочастотного, и вместо тонкой нитевидной искры получается шарообразный разряд с существенно большей поверхностью.   Понижение напряжения делает систему менее чувствительной к замасливанию и нагару на свечах, а шарообразная форма искрового разряда ускоряет воспламенение и повышает надежность поджигания бедных смесей. Однако конструктивная сложность и более высокая стоимость этой системы, а также то, что она генерирует обильные радиопомехи, привели к снятию ее с производства после внедрения систем распределенного впрыска с электронным управлением(Условия работы свечей и системы зажигания в целом на таких двигателях много легче, чем на карбюраторных) .   Вопреки распространенному мнению, впрыск топлива также не является новым изобретением. Более того, первоначально почти во всех двигателях внутреннего сгорания, работавших на жидком топливе, была использована именно система впрыска. Однако вскоре стало ясно, что она требует довольно сложного механизма регулирования количества впрыскиваемого топлива и топливных насосов-дозаторов, изготовленных с высокой точностью. В начале века это обходилось очень дорого, при разумной же цене не обеспечивало необходимой надежности и стабильности характеристик. Поэтому после изобретения Донатом Банки простого и дешевого распылительного карбюратора о системах впрыска в автомобилестроении почти забыли. Они остались только в дизельных двигателях, повышенная себестоимость которых, кстати, во многом обязана дороговизне аппаратуры непосредственного впрыска высокого давления. Механические устройства управления впрыском из-за их высокой цены на массовых автомобилях почти не применяли. Первые системы с электрическим управлением были созданы еще в 1939 г. (Moto Guzzi, Италия), но так и остались технической экзотикой.   В 1957 г. фирма Chrysler представила автомобильную электронную систему управления впрыском топлива, выполненную на вакуумных лампах, также не нашедшую широкого применения из-за дороговизны. Большее распространение в начале 1970-х годов получили транзисторные системы, примененные на немецких (Volkswagen, 1967) и японских (Nissan, 1971) автомобилях, экспортируемых в США. На рубеже 70-х и 80-х годов в Японии, США и несколько позже в Германии начали внедрять комплексные микропроцессорные системы управления.   Карбюратору присущи многие недостатки: нестабильность регулировок, особенно при смене температуры и сорта топлива; неравномерное распределение топлива по цилиндрам; низкая точность работы при малых нагрузках, вынуждающая настраивать карбюраторы таким образом, что на холостом ходу и малой нагрузке горючая смесь оказывается излишне обогащенной. Кроме того, карбюратор увеличивает сопротивление всасыванию воздуха. Из-за наличия поплавковой камеры работа карбюратора ухудшается в условиях сильной тряски, ускорений на поворотах и при наклонах До поры до времени эти недостатки применительно к массовым автомобилям были вполне скомпенсированы простотой и дешевизной карбюраторов. Тем не менее в дорогих автомобилях, а также в поршневой авиации уже с конца 30-х годов наметился возврат к использованию систем впрыска топлива с механическим управлением. Они были весьма сложны и дороги, но позволяли повысить экономичность и стабильность работы двигателей.   Однако по мере ужесточения требований к экологической чистоте выхлопа и упрощению обслуживания массового автомобиля, обеспечить их выполнение совершенствованием карбюраторов оказалось уже практически невозможным(Типовым требованием на рынке США является необходимость в первом ТО двигателя и трансмиссии не ранее, чем через 80…100 тыс. миль пробега). Сущность проблемы состоит в том, что, если горючая смесь бедна, она плохо поджигается, неустойчиво горит, склонна к детонации и при сгорании дает много окислов азота NOx. Попав в атмосферу и соединясь с водой, эти окислы образуют азотную и азотистую кислоты. Если же топлива в смеси оказывается больше, чем может быть сожжено в имеющемся количестве кислорода, то неполное сгорание топлива приводит к выбросам углеводородов CmHn, угарного газа CO, бензапиренов, альдегидов, а при еще большем избытке топлива — и весьма канцерогенной копоти (дыма). При сильном нарушении соотношения между количествами воздуха и топлива топливовоздушная смесь вообще перестает воспламеняться, что, без сомнения, знакомо многим автомобилистам. Резко — более чем в десять раз — уменьшить количество вредных выбросов можно, используя каталитический нейтрализатор (дожигатель) выхлопных газов, однако для его работы необходим вполне определенный состав выхлопных газов. В частности, нейтрализатор не терпит работы на этилированном бензине. Нарушение этих условий приводит к необратимому выходу нейтрализатора из строя.   Тем не менее появление и быстрое удешевление микропроцессорной техники позволило создать системы впрыска топлива для бензиновых двигателей, во-первых, не требующие дорогих прецизионных механических устройств, а, во-вторых, обладающие существенно большими возможностями, нежели механические. В результате применение электронных систем управления впрыском и зажиганием топлива с конца 1980-х годов в развитых странах стало экономически оправданным на автомобилях практически всех классов.   Система впрыска с электронным управлением (EFI — Electronic Fuel Injection) при использовании датчика содержания кислорода в выхлопных газах (л-зонда) позволяет обеспечить для каждого цилиндра очень стабильное (+0,5%) соблюдение оптимального соотношения по массе подаваемого топлива и засасываемого воздуха (1:14,65 для бензина). Это необходимо как для обеспечения работоспособности каталитического нейтрализатора, так и для достижения наилучшего компромисса между мощностью и экономичностью работы двигателя. Системы впрыска топлива условно подразделяют на три группы — с центральным впрыском, когда распылительная форсунка одна на весь впускной коллектор( Иногда ее приходится дополнять второй — пусковой форсункой, работающей при холодном двигателе и отключающейся по мере прогрева) , с распределенным (многоточечным) впрыском, если форсунки установлены во всасывающих патрубках каждого цилиндра вблизи от впускных клапанов, и с прямым (непосредственным) впрыском, когда форсунка смонтирована непосредственно в стенке или головке цилиндра и подает топливо непосредственно в цилиндр в такте сжатия, когда клапаны уже закрыты. В первых двух случаях давление топлива при его подаче не превышает 4…10 кГ/см2 , тогда как при непосредственном впрыске в дизеле оно может достигать 600, а в бензиновом двигателе — 50 кГ/см2.   Самая дешевая система — с центральным впрыском — фактически дает только два существенных преимущества — вибростойкость и отсутствие необходимости в частой регулировке. Наилучшее отношение цена/качество в настоящее время обеспечивают системы распределенного впрыска во впускные патрубки (рис. 1). Системы непосредственного впрыска в бензиновых двигателях пока оправданы только в двигателях с наддувом, так как они позволяют исключить вынос топливовоздушной смеси в выхлопной коллектор при широких фазах газораспределения и абсолютном давлении наддува более 1,5 кГ/см2.   Различают также системы непрерывного и импульсного (периодического) впрыска. В системах непрерывного впрыска форсунка работает постоянно, меняется лишь ее производительность, в импульсных — впрыск топлива производится порциями в определенные моменты. Непрерывный впрыск имеет много недостатков и в настоящее время применительно к автомобильным двигателям его считают устаревшим.   Применение распределенного впрыска дает и другие преимущества перед использованием карбюраторов. Вопервых, это возможность обеспечения высокой стабильности состава горючей смеси в широких пределах температуры и нагрузок двигателя, причем практически независимо от вязкости топлива (пропускная способность жиклеров карбюратора сильно зависит от вязкости топлива). Во-вторых, использование многоточечного впрыска (особенно непосредственного) позволяет не только обеспечить равномерное распределение топлива по цилиндрам, но и исключить необходимость подогревания всасываемого воздуха и впускного коллектора. Более того, испаряющееся топливо, наоборот, охлаждает всасываемый воздух и цилиндры двигателя. В результате плотность всасываемого воздуха оказывается на 7…10% больше (С той же целью — снижения температуры воздуха — даже на дешевых автомобилях со впрыском стараются засасывать воздух не из моторного отсека, где он горячий, а непосредственно «с улицы», предусматривая для этого в случае необходимости дополнительные воздухозаборники (Opel «Cadett»). Увеличение плотности воздуха, а значит, количества кислорода, поступающего в цилиндры, позволяет сжигать больше топлива и получить большую мощность. Понижение температуры всасываемого воздуха позволяет повысить степень сжатия, что улучшает экономичность двигателя.   Исключение карбюратора уменьшает сопротивление всасываемому воздуху, давая возможность использования резонансного впуска, что также способствует повышению мощности. Приближение форсунки к цилиндру в системах распределенного впрыска предотвращает выпадение конденсата топлива. Это облегчает запуск двигателя, уменьшает образование нагара на свечах зажигания и смывание масла со стенок цилиндров.   Отсутствие конденсации топлива увеличивает устойчивость работы и крутящий момент двигателя, особенно на малых и средних оборотах, где он наиболее нужен. Если прибавка максимальной мощности при переводе двигателя на впрыск топлива обычно равна примерно 10%, то повышение крутящего момента на малых и средних оборотах может достигать 15…20%. Конечно, подобного повышения ходовых качеств автомобиля можно достичь и «в лоб», увеличив рабочий объем двигателя примерно на 20…30%, однако при этом ухудшится экономичность, увеличатся масса и габариты двигателя, а значит, и автомобиля в целом, возрастут эксплуатационные расходы.   Использование систем распределенного впрыска предоставляет еще одну возможность снижения расхода топлива — отключение подачи топлива в часть цилиндров с тем, чтобы в большей степени загрузить остальные. Целесообразность такого решения обусловлена тем, что при малой нагрузке КПД двигателя внутреннего сгорания резко снижается не только за счет механических потерь, но и за счет неоптимальности рабочего цикла. Возрастание КПД нагруженных цилиндров с лихвой компенсирует механические потери в выключенных цилиндрах, поэтому экономичность на малых нагрузках удается повысить на 25…30%, особенно на многоцилиндровых двигателях.   Подобный прием — поочередный пропуск циклов впрыска — также широко используют на многоцилиндровых японских и американских автомобилях. Существует и еще одно применение способа пропуска циклов — охлаждение «отключенных» цилиндров засасываемым воздухом, позволяющее сохранить работоспособность двигателя и доехать до места назначения даже после полной потери охлаждающей жидкости (двигатель GMC North Star и др.).   Применение электроники обеспечивает оптимальное управление не только двигателем, но и ходовой частью автомобиля. Во-первых, это хорошо известные антиблокировочные системы, позволяющие в большинстве случаев сохранить управляемость машины при экстренном торможении, одновременно обеспечивая минимально возможную длину тормозного пути. Во-вторых, близкую к ним функцию выполняют антипробуксовочные системы, которые стали весьма актуальны в связи с распространением переднеприводных автомобилей, у которых при пробуксовке или блокировке ведущих колес теряется управляемость. Поскольку при разгоне автомобиля передние колеса разгружаются (именно поэтому все гоночные и престижные легковые автомобили, которые должны иметь хорошую разгонную динамику, до настоящего времени проектируют с приводом либо на задние («Daimler-Benz», «BMW»), либо на все колеса («Audi A8»), для исключения потери управляемости и предотвращения чрезмерного износа шин весьма желательно наличие на переднеприводном автомобиле наряду с антиблокировочной и антипробуксовочной системы.   С помощью электронных устройств сглаживается также антагонизм между коробками перемены передач с автоматическим и ручным переключением. Напомним, что классическая автоматическая коробка для обеспечения плавности переключения нуждается в применении дорогого в изготовлении и громоздкого гидротрансформатора, имеющего к тому же большие механические потери (низкий КПД). Коробка же передач с ручным переключением конструктивно гораздо проще, компактнее, дешевле и надежнее. Правда, она менее удобна в эксплуатации.   Комплексная система управления двигателем и трансмиссией автоматизирует процесс переключения передач без использования гидротрансформаторов и дополнительных муфт сцепления — путем автоматического управления сцеплением и частотой вращения двигателя, сохраняя при этом все эксплуатационные достоинства как автоматических (удобство), так и ручных коробок (надежность, дешевизна, малые потери энергии). Кроме того, электронное управление практически исключает риск поломки из-за неправильного обращения.   Такая трансмиссия по себестоимости изготовления не отличается от трансмиссии с ручным управлением, а функции управления ею, как правило, интегрируют в состав объединенной системы управления двигателем и трансмиссией. Алгоритмы переключения передач в последнее время часто строят адаптирующимися к стилю езды конкретного владельца, не говоря уже о том, что всегда предусмотрены на выбор несколько стандартных режимов (скоростной, городской, экономичный и т. п.).   Не менее важную роль в современном автомобиле играют электронные системы повышения безопасности. Ее принято подразделять на активную (предотвращение аварий) и пассивную (уменьшение тяжести их последствий). Что касается активной безопасности, то ее обеспечивают улучшением разгонной и тормозной динамики автомобиля, а также повышением устойчивости на поворотах максимальным увеличением ширины колеи и понижением центра тяжести (это хорошо заметно, если сравнить силуэт отечественных и зарубежных автомобилей сходного класса, как, например, ВАЗ-2108 и Volkswagen «Golf III» или «Golf IV») в сочетании с электронной системой управления подвеской.   На дорогих автомобилях иногда применяют радиолокационную систему предотвращения лобовых столкновений и наездов (поддержания дистанции), однако от бревна или ямы в асфальте она не спасает. Для уменьшения вероятности наездов используют верхние (салонные) тормозные огни, видимые на большом расстоянии. Этого оказалось мало, и тогда была разработана система с приемопередающим радиоканалом, автоматически включающая индикатор при экстренном торможении или аварии впереди идущей машины. В настоящее время эта система, получившая золотую медаль выставки изобретений в Брюсселе, проходит доработку с последующей стандартизацией в большинстве развитых стран.   Разгонную динамику улучшают, в первую очередь, внедрением систем электронного впрыска топлива и управления трансмиссией (микропроцессор может переключать передачи гораздо быстрее и точнее, чем человек; как следствие, разгон автомобиля ускоряется) , а на переднеприводных автомобилях — еще и совершенствованием состава резины и рисунка протектора колес, тормозную — применением антиблокировочных систем, предотвращающих чрезмерное проскальзывание колес относительно дороги, что позволяет получить максимально возможное тормозящее усилие и в большинстве случаев сохранить управляемость автомобиля даже при экстренном торможении.   Определенный вклад в повышение активной безопасности вносит рулевое сервоуправление с переменными коэффициентом передачи и реакцией руля — для обеспечения равного поворота колес на высокой скорости требуется больший угол поворота руля, чем на малой. Иногда дополнительно вводят устройство, предотвращающее срыв колес боковым усилием. Это практически исключает риск заноса при резком повороте на большой скорости. Все эти преимущества, правда, сохраняются лишь до тех пор, пока сервосистема исправно работает….   Пассивную безопасность повышают как конструктивными мерами (увеличением хода деформации сминаемых частей кузова при одновременном укреплении салона, заменой обычного руля травмобезопасным), так и внедрением электронных устройств, приводящих в действие подушки безопасности и механизм натяжения ремней. Кстати, широкое внедрение электроники в автомобили в США началось именно после того, как на рубеже 60-х и 70-х годов конгресс принял закон об обязательной установке систем, блокирующих запуск двигателя до тех пор, пока не будут зафиксированы привязные ремни на двух передних сиденьях.   В настоящее время, как правило, используют комплексную систему управления ремнями и подушками безопасности. Датчиком в ней служит одноосный (или двухосный при использовании и боковых подушек) акселерометр, чаще всего полупроводниковый (рис. 2), блок управления с пороговыми устройствами и набор пиропатронов, часть из которых при срабатывании действует на крыльчатки, подтягивающие ремни (рис. 3), а часть — наполняет подушки безопасности. Включение пиропатронов механизма подтяжки ремней обычно устанавливают несколько более ранним, чем момент срабатывания подушек безопасности.   Работа этой системы позволяет отделаться испугом, царапинами или синяками при лобовом столкновении с неподвижным препятствием на скорости 50 км/ч (стандарт ЕЭС), а иногда и большей — вплоть до 80 км/ч. При скорости выше 80 км/ч ускорение, испытываемое человеком в момент гашения энергии движения на пути, около 0,7…1,6 м (типичное значение хода деформации кузова и подушек современных автомобилей) становится столь велико, что он оказывается раздавленным собственной массой даже при отсутствии внешних повреждений.   Говоря об электронных системах повышения безопасности, стоит упомянуть также о несложном, но весьма полезном устройстве контроля исправности сигнальных ламп и проводки. Принцип его действия состоит в том, что через лампы и проводку при включенном зажигании пропускают небольшой ток, не вызывающий свечения ламп, но позволяющий диагностировать замыкание, обрыв проводки и состояние лампы — в конце срока службы сопротивление нити накала несколько возрастает, что заблаговременно служит предупреждением водителю.   В последнее время определенную популярность, по крайней мере на автомобилях класса выше среднего, начало приобретать использование электронного управления параметрами подвески — жесткостью и коэффициентом демпфирования амортизаторов, изменением дорожного просвета. Такую подвеску часто называют активной, хотя на самом деле речь идет только о сравнительно медленной адаптации параметров подвески под дорожные условия, т. е. вернее считать ее адаптивной или полуактивной. Истинно активная система подвески, строго говоря, должна с помощью мощной сервосистемы отслеживать каждый ухаб и гасить толчки еще в момент их возникновения, как это происходит на комфортабельных судах и многих военных кораблях («успокоители» качки).   В Европе и даже, пожалуй, в мире лидер «подвескостроения» — фирма Сitroen, давно и успешно применяющая наиболее совершенные — гидропневматические — подвески в сочетании с электронным управлением их параметрами. Среди японских фирм лидирует, похоже, Mitsubishi. Американцы, имея прекрасные дороги и 55-мильное ограничение скорости в большинстве штатов, предпочитают более традиционные решения — увеличенные габариты и, значит, момент инерции корпуса автомобилей в сочетании с колесами большого диаметра и мягкими подвесками, в которых электронные системы обычно управляют только коэффициентом демпфирования.   Применение электронных устройств позволило также усовершенствовать ряд традиционных устройств, в первую очередь, электроприводы (стеклоочистителя, стеклоподъемников, регулирования положения кресел и т. п.), осветительные и сигнальные приборы. Традиционно в автомобильной технике используют коллекторные электродвигатели, которым присущи три основных недостатка — ограниченный срок службы, недостаточная надежность (склонность к застреванию) и создание радиопомех. Эти недостатки обусловлены применением трущихся контактов в коллекторе. Развитие электроники привело к тому, что бесконтактные (бесщеточные, brushless) двигатели стали конкурентоспособны по цене с традиционными, превосходя их по надежности, технологичности производства и возможностям регулировки.   Широкие возможности регулирования позволяют упростить кинематику ряда устройств, например стеклоочистителя, где вместо механического реверсирования может быть применено электрическое. Поэтому в настоящее время практически все ведущие автомобилестроительные фирмы постепенно заменяют в своих автомобилях коллекторные двигатели на бесконтактные, имеющие еще и то преимущество, что их блоки управления могут иметь интерфейс для непосредственного управления от микропроцессора.   Что касается осветительных приборов, то внедрение набирающих популярность металлогалидных газоразрядных ламп было бы просто невозможно без использования электронных узлов управления ими. Главными достоинствами металлогалидных ламп по сравнению с лампами накаливания являются существенно меньшие размеры светящей области, что позволяет уменьшить размеры рефлекторов фар с сохранением качества фокусировки луча, добиться лучшего КПД (большей световой отдачи при равной потребляемой мощности), стабильной спектральной и яркостной характеристики независимо от степени разряженности аккумулятора, а также долговечности.   Еще одной электронной системой, повышающей безопасность движения, является корректор положения фар, обеспечивающий независимо от загрузки и положения кузова постоянное освещение дороги при движении по неровным или извилистым дорогам, в последнем случае он отслеживает поворот рулевого колеса. Кроме этого, корректор уменьшает слепящее действие фар на водителей встречных машин.   Сигнальные огни на многих американских автомобилях последнее время выполняют на основе блоков сверхярких светодиодов. Они экономичнее, компактнее и надежнее традиционных ламп накаливания, особенно в режиме мигания, обеспечивают большую яркость свечения и более чистые цвета (лучше заметны днем). Яркость свечения светодиодов проще изменять в зависимости от внешней освещенности.   Звуковые сигналы также не остаются без внимания — на смену традиционным контактным электромагнитным гудкам приходят бесконтактные электродинамические и пьезоэлектрические с соответствующими электронными усилителями и узлами управления.   Появление процессоров цифровой обработки сигналов и постепенное снижение цен на эти приборы привело к созданию систем активного подавления низкочастотного шума в салоне автомобиля. Сущность идеи состоит в подаче в салон через громкоговорители встроенной аудиосистемы сигналов, противофазных шумовым. При этом шумовые сигналы взаимно компенсируются.   На практике из-за волновых свойств звука нужный эффект удается получить только на частоте ниже 200…300 Гц, и снижение шума не превышает 8…15 дБ. Казалось бы, немного, но, учитывая, что борьба с низкочастотным шумом другими способами малоэффективна, подобная электронная система позволяет сэкономить 10…25 кг звукопоглотителя Dynamat или другого материала, отнюдь не дешевого.   Широкое внедрение электронного управления при традиционном подходе приводит к резкому усложнению электропроводки, а следовательно, увеличению трудоемкости ее прокладки и вероятности ошибок при обслуживании в процессе эксплуатации. Обилие проводов грозило превратить автомобиль в «электрошкаф» на колесах. В поисках решения этой проблемы автомобилестроители обратились к опыту авиации: одно время масса электрокабелей достигала там 30 % веса электрооборудования самолетов и имела тенденцию к дальнейшему увеличению.   Проблему удалось решить путем внедрения систем вида «общая линия с последовательной передачей», когда большинство электронных устройств соединяют между собой параллельно с помощью общего трехпроводного интерфейса, а обмен информацией между ними происходит по одним и тем же проводам, но разнесен во времени, точно так же, как это происходит в компьютерных сетях Ethernet.   Аналогичные решения под названием мультиплексной проводки в начале 90-х годов стали использовать и в автомобильной промышленности. Первоначально, как водится, была «война стандартов», в числе которых фигурировали J1850 (SAE), CAN (Controller Area Network), CarLink, VAN, A-bus и др. К настоящему времени наибольшее признание получил стандарт CAN, совместно разработанный фирмами Bosch и Motorola. Он обеспечивает скорость передачи до 1 Мбит/с и позволяет использовать для передачи информации как медные провода, так и оптоволокно. С.Агеев г. Москва Радио №8, 1999 Источник: shems.h2.ru

Электронные системы автомобиля

EDS

EBD

ESP

MSR

ASR

HDC

ABS

DME

PCM

и ДР

ECU(ЭБУ)

Полезные ссылки:

Основные электронные системы современного автомобиля

 

Современный автомобиль уже сложно представить без различных электронных систем управляющих и контролирующих работу различных узлов и агрегатов. В настоящее время широкое распространение получили бортовые системы контроля на базе электронных блоков управления (ЭБУ).
Все электронные блоки по функциональному назначению могут быть классифицированы на три основные системы управления: двигателем; трансмиссией и ходовой частью; оборудованием салона и безопасностью автомобиля.
В мире разработано и серийно выпускается большое разнообразие систем управления двигателями. Эти системы по принципу действия имеют много общего, но и существенно отличаются.
Система управления бензиновым двигателем обеспечивает оптимальную его работу путем управления впрыском. топлива, углом опережения зажигания, частотой вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу и проведения диагностики. Система электронного управления дизельным двигателем контролирует количество впрыскиваемого топлива, момент начала впрыска, ток факельной свечи и т.п.
В электронной системе управления трансмиссией объектом регулирования является главным образом автоматическая трансмиссия. На основании сигналов датчиков угла открытия дроссельной заслонки и скорости автомобиля ЭБУ выбирает оптимальные передаточное число трансмиссии и время включения сцепления. Электронная система управления трансмиссией по сравнению с применявшейся ранее гидромеханической системой повышает точность регулирования передаточного числа, упрощает механизм управления, повышает экономичность и управляемость. Управление ходовой частью включает в себя управление процессами движения, изменения траектории и торможения автомобиля. Они воздействуют на подвеску, рулевое управление и тормозную систему, обеспечивают поддержание заданной скорости движения.
Управление оборудованием салона призвано повысить комфортабельность и потребительскую ценность автомобиля. С этой целью используются кондиционер воздуха, электронная панель приборов, мультифункциональная информационная система, компас, фары, стеклоочиститель с прерывистым режимом работы, индикатор перегоревших ламп, устройство обнаружения препятствий при движении задним ходом стеклоподъемники, сиденья с изменяемым положением.                           Электронные системы безопасности включают в себя: противоугонные устройства, аппаратура связи, центральная блокировка замков дверей, режимы безопасности и т.д.
 

 

Каждая электронная система современного автомобиля управляется электронным блоком управления ЭБУ (ECU).  Они относятся к тормозам, трансмиссии, подвеске, системе охраны, климатической установке, навигации и прочему. По набору функций ECU подобны друг другу настолько, насколько подобны соответствующие системы управления. Фактические отличия могут быть велики, но вопросы электропитания, взаимодействия с реле и прочими соленоидными нагрузками идентичны для самых разных ECU. Один из самых важных — это блок управления двигателем. Перечень изображенных электронных блоков управления (ЭБУ) определяет разнообразие установленних электронных  систем, в даном случае на примере Audi A6 

 

Многообразие ЭБУ в современном автомобиле на примере Audi A6

1. Блок управления автономного отопителя
2. Блок управления АБС тормозов с EDS
3. Блок управления системы поддержания безопасной дистанциии
4. Передатчик системы контроля давления в шинах, передний левый
5. Блок управления бортовой сетью
6. Блок управления в двери водителя
7. Блок управления доступом и старта
8. Блок управления в комбинации приборов
9. Блок управления электронными приборами на рулевой колонке
10. Блок управления телефоном, системой телематик
11. Блок управления двигателем
12. Блок управления Climatronic
13. Блок управления регулировкой сиденья с запоминающим устройством и регулировкой рулевой колонки;;
14. Блок управления регулировкой дорожного просвета; блок управления корректором фар
15. CD-чейнджер; CD-ROM-дисковод
16. Блок управления в задней левой двери
17. Блок управления системой Air-Bag
18. Датчик скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной осии
19. Блок управления в двери переднего пассажира
20. Блок управления регулировкой сиденья переднего пассажира с запоминающим устройством
21. Блок управления в задней правой двери
22. Передатчик системы контроля давления в шинах, задний левый
23. Радиоприемник стояночного отопителя
24. Блок управления системой навигации с CD-дисководом; блок управления голосовым вводом;;
25. Передатчик системы контроля давления в шинах, задний правый
26. Блок управления системой облегчения парковки
27. Центральный блок управления системой комфорта
28. Блок управления электрическим стояночным «ручным» тормозом
29. Блок управления энергоснабжением (менеджер батареи)

 

 

В настоящее время наиболее важным и экономически оправданным является широкое внедрение электронных систем, позволяющих улучшить характеристики и снизить стоимость эксплуатации двигателя и трансмиссии, а также систем для повышения безопасности.

Сегодня никого уже не удивишь обилием электроники в автомобиле, особенно высокого класса. Количество электронных систем и компонентов в автомобиле столь велико и разнообразно что подчас можно запутаться во всем его изобилии.

Этот сайт является одним полных ресурсов, посвященных автомобильной электроннике и диагностике неисправностей автомобилей российского и иностранного производства. Здесь Вы найдете описание, устройство и принципы работы всего многообразия электронных систем современного автомобиляя. 
Все материалы и программные средства размещенные на сайте и доступные для скачивания являются некоммерческими, распространяются бесплатно, и не предполагают ответственности за возможный ущерб нанесенный Вам или Вашему автомобилю в результате неумелого или некорректного применения материалов и программ.
Приветствуются поправки, дополнения, по тематике сайта. Если у Вас есть  программы, статьи или интересные ссылки большая просьба — присылайте.

Содержание сайта постоянно пополняется. Если Вы не нашли нужной информации, заходите позже, вполне может быть, информация по интересующему Вас вопросу появится.

 

Електронные системы современного авто на примере Audi A6

Подробно о электронных системах современного автомобиля, а именно, более полное описание, устройство, принципы работы разные методы диагностирования Вы найдете на  страницах сайта посвященных необходимой тематике. Каждый раздел сайта имеет наиболее полный подбор марериала по интересующей Вас теме.

Электрооборудование автомобиля — Википедия

Электрообору́дование автомоби́ля — совокупность устройств, вырабатывающих, передающих и потребляющих электроэнергию на автомобиле.

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.

Практически всегда для питания бортовых электроприёмников используется постоянное напряжение. На ранних автомобилях использовалось напряжение 6 В, сейчас преобладает напряжение 12 В на легковых автомобилях и лёгких грузовиках и 24 В на тяжёлых грузовиках и автобусах с дизельными двигателями^{[источник не указан 82 дня]}.

Проводка обычно однопроводная — в качестве второго провода используется «масса» — металлический кузов и рама автомобиля. Это упрощает и удешевляет проводку, но снижает её надёжность в отношении коротких замыканий. К корпусу («массе») автомобиля подключают, как правило, отрицательные клеммы источника электроэнергии, это снижает коррозию металлических элементов кузова.

Напряжение бортовой сети достаточно условно. Если указано, что сеть 12-вольтовая, то на клеммах генератора напряжение будет приблизительно 13,7 — 14 вольт, в зависимости от модели автомобиля и настройки регулятора напряжения.

На подавляющем большинстве современных автомобилей источником питания является синхронный генератор трёхфазного переменного тока с приводом от основного двигателя; трёхфазный переменный ток с генератора поступает на встроенный трёхфазный выпрямитель и схему регулятора напряжения — в современных автомобилях регулятор напряжения встроен в корпус генератора. Для постоянного и непрерывного питания части потребителей при неработающем двигателе, таких как освещение, автомагнитола, стоп-сигналы, противоугонная сигнализация, а также для полного запитывания всех систем автомобиля при запуске двигателя, служит автомобильный аккумулятор. После запуска двигателя аккумулятор подзаряжается от генератора, а в дальнейшем он работает в буфере с генератором, сглаживая перепады напряжения при подключении мощных потребителей. Мощность генератора современного легкового автомобиля среднего класса лежит в пределах около 900-1300 Ватт.

На старых автомобилях использовались генераторы постоянного тока, имевшие бо́льшие размеры и массу в сравнении с трёхфазными генераторами; для поддержания постоянства напряжения использовался реле-регулятор, состоящий из трёх устройств — регулятор напряжения, ограничитель тока и реле обратного тока.

В ряде случаев на автомобилях специального назначения, а также на бронетанковой технике устанавливают дополнительный генератор с приводом от отдельного двигателя внутреннего сгорания (т. н. вспомогательная силовая установка), что позволяет снабжать потребителей электроэнергией независимо от работы основного двигателя.

К ним относятся: выключатели и переключатели, реле, предохранители, колодки разъёмов, распределительные и коммутационные коробки, а также силовые блоки.

Системы автомобиля, в зависимости от модели и комплектации:

• ABS — антиблокировочная система колёс (антиюзовый автомат торможения)
• SRS — система безопасности (подушки безопасности, натяжители ремней и т. д.)
• EFI, ЭСУД — электронные системы управления двигателем
• Автоматическая коробка передач с электронным управлением
• Маршрутный компьютер
• и другое

Световые приборы[править | править код]

Автомобильные световые приборы делятся на наружные и внутренние.

• К наружным относятся фары (с ближним и дальним светом), габаритные огни, указатели поворота (совмещены с аварийной сигнализацией), стоп-сигналы, фонари заднего хода, фонари освещения номерного знака, противотуманные фары, контурные огни, прожекторы, в некоторых случаях — декоративные лампы.
• К внутренним относятся лампы освещения салона, подкапотная лампа, лампа освещения багажника, лампа освещения перчаточного ящика, лампы подсветки приборной панели и др.

Прочие потребители[править | править код]

Некоторые виды бытовой техники, приспособленной также и для работы в автомобиле, могут получать питание от автомобильной электросети (подключение осуществляется либо через специальное гнездо, либо через гнездо прикуривателя). Для этой цели применяются различные адаптеры — от простейших делителей напряжения до импульсных блоков питания с двойным преобразованием тока. Но гнездо прикуривателя изначально не было рассчитано на подключение иных потребителей, кроме как нагревательного элемента «электрозажигалки», поэтому нередки перегорания предохранителей и термическое повреждение гнезда (необходимо рассчитать допустимый потребляемый ток по предохранитялям прикуривателя).

На некоторых машинах с мощными генераторами может быть установлен инвертор с выходом ≈ 220 Вольт для питания обычной бытовой техники. Мощные машины специального назначения могут иметь другие сети с другими питающими напряжениями.