Електронне управління ходовою частиною

Управління кутом випередження запалювання полягає у визначенні стану двигуна на основі даних про частоту обертання колінчастого валу та сигналів ряду сенсорів і вираховуванні на основі цих даних потрібного кута. Правка кута випередження запалювання вираховується на основі даних від сенсорів температури двигуна, кількості використовуваного повітря, частоти оборотів колінчастого валу, кута відкриття дросельної заслінки, сенсора детонації. ЕБУ виставляє кут випередження запалювання близький до граничного, на якому відбувається детонація для забезпечення найбільш ефективної роботи двигуна. Таке постійне регулювання кута випередження запалювання оптимізує крутний момент, підвищує ККД двигуна, його потужність і економічність, а також ефективніше використовується паливо з різним октановим числом при різних навантаженнях.

Управління трансмісією

В електронній системі управління трансмісією об’єктом регулювання являється в основному автоматична коробка передач. Блок управління на основі даних сенсорів оборотів колінчастого валу, рівня відкритості дросельної заслінки і швидкості автомобіля вибирає оптимальне передаточне число коробки передач і час включення та відключення зчеплення. Крім того система може зменшувати подачу горючої суміші в двигун для зменшення оборотів, щоб передачі переключалися м’якше. У позашляховиках система може включати і виключати блокування диференціалів між колесами на осі та між осями, а також розподіляти тягову силу між осями. Блок управління вираховує найкращі параметри на основі сенсорів, які визначають зусилля, що передаються на кожне колесо. Це допомагає проходити складні ділянки на бездоріжжі і економніше використовувати пальне та зменшити зношення шин на дорогах з твердим покриттям.

ЕЛЕКТРОННЕ УПРАВЛІННЯ ХОДОВОЮ  ЧАСТИНОЮ

Управління підвіскою

Електронні системі автоматичного управління підвіскою призначені для підвищення безпеки і комфортабельності автомобіля. Підвищення безпеки здійснюється шляхом підвищення жорсткості підвіски при русі з великою швидкістю по хороших дорогах, що зменшує крен автомобіля при поворотах і осідання при рушанні з місця, переключенні передач чи гальмуванні. Підвищенні комфортабельності досягається шляхом зменшення жорсткості підвіски при русі з невисокою швидкістю, особливо по поганих дорогах. Електронний блок управління працює на основі сигналів, які надходять з сенсорів швидкості, положення рульового колеса, інтенсивності гальмування, кута відкритості дросельної заслінки. Він постійно аналізує дані, які надходять з цих сенсорів і збільшує опір амортизаторів при різкому прискорені, гальмуванні чи повороті рульового колеса, при високій швидкості і зменшує при низькій швидкості.

Електронні антиблокувальні та антипробуксовочні системи

На слизькому дорожньому покритті, наприклад, при дощі чи ожеледі, при різкому гальмуванні колеса автомобіля легко блокуються. Блокування задніх коліс призводить до бокового заносу, а блокування передніх – до втрати управління над автомобілем. Антиблокувальна система забезпечує безпеку руху і ефективніше гальмування. Електронний блок отримує інформацію з сенсорів частоти обертів кожного колеса і на основі швидкості колеса і зміни його швидкості регулює тиск в тормозній системі кожного колеса для забезпечення найбільш ефективного зчеплення з дорогою і гальмування.

При різкому старті, на слизькому чи мокрому дорожньому покритті може відбуватися пробуксовування тягових коліс. Для запобігання цьому використовуються електронні антипробуксовочні системи. Як і в антиблокувальних, електронний блок аналізує інформацію від сенсорів швидкості обертання кожного тягового колеса, а також від сенсорів зусилля, яке передається на кожне колесо. Якщо частота обертання якогось з коліс більша, ніж у інших, і зусилля менше, то електронний блок зменшує зусилля на цьому колесі і збільшує його на інших. Надто різкому збільшенні оборотів усіх коліс при старті зменшується зусилля на всіх колесах для досягнення оптимального зчеплення з дорогою. Така система допомагає ефективніше рушати з місця на слизькому покритті, а також збільшує прохідність на бездоріжжі.

ЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ БЕЗПЕКИ

Так як автомобілів на дорогах стає все більше і постійно збільшуються максимальні швидкості, все складніше стає запобігти аваріям в екстрених ситуаціях без допомоги електроніки. Тому автовиробники постійно намагаються застосувати все нові і нові активні системи безпеки, які будуть запобігати аваріям або зводити їх наслідки до мінімуму. Сьогодні такі системи розвинулися на стільки, що у водія майже не залишилося ніяких прав. За нього все робить електроніка.

Адаптивний круїз контроль – система, яка тримає автомобіль у межах заданої швидкості. Водій вказує потрібну швидкість, а електронний блок управління, постійно порівнюючи задану швидкість з реальною, автоматично змінює кут відкритості дросельної заслінки для підтримання цієї швидкості. Крім того радарні та ультразвукові сенсори, що знаходяться у передній частині автомобіля надсилають дані про відстань до об’єкта попереду в електронний блок. Він аналізує дані про швидкість та відстань до об’єкта і визначає, чи є ця відстань безпечною. Якщо ні, то швидкість автоматично зменшується шляхом зменшення кута відкритості дросельної заслінки в двигуні або шляхом пригальмовування.

Якщо круїз контроль відключено, електронний блок управління все рівно постійно аналізує відстань до об’єкта попереду, і якщо ця відстань близька до гранично допустимої на даній швидкості, система зменшує відстань між тормозними колодками і тормозним диском до мінімуму. Якщо водій протягом наступних кількох секунд нічого не зробив, а дистанція стала меншою за допустиму, система сама втручається в управління, пригальмовуючи доти, поки ризик зіткнення не буде усунуто. Вона може навіть повністю зупинити автомобіль коли це необхідно, щоб уникнути аварії. Така система дозволяє не тільки уникнути зіткнень з попередніми автомобілями, а й покликана зменшити кількість наїздів на пішоходів в пішохідних зонах. Адже вона реагує не тільки на автомобілі, а на будь які перешкоди попереду, в тому числі на людей. Навіть якщо автомобіль стоїть, наприклад на світлофорі, а попереду переходять люди, сенсори надають інформацію про це електронному блоку, і той не дозволить водію зрушити з місця доти, поки люди не покинуть проїжджу частину.

Моніторинг сліпих зон. Майже в кожному автомобілі у дзеркалі заднього виду є точка, у якій не видно автомобіля, що рухається позаду. Задля уникнення аварій створена система моніторингу сліпих зон. Електронний блок отримує дані від радарних і ультразвукових сенсорів, розміщених на кузові автомобіля, і якщо позаду рухається інший автомобіль, то на дзеркалі заднього виду загоряється індикатор, який сигналізує водію про те, про ньогоь. І навіть якщо цього авто не видно у дзеркалі, водій буде знати, про його присутність.

При русі в темну пору доби, водія може засліплювати світло від фар автомобіля, що рухається позаду через дзеркало заднього виду. Для цього створено дзеркало, яке затемнюється при надто яскравому світлі. Сенсори у дзеркалі аналізують інтенсивність світла, яке попадає на нього, і передають інформацію у електронний блок управління. Він на основі даних від сенсорів затемнює дзеркало настільки, щоб не засліплювало водія. Це допомагає слідкувати за дорогою і вчасно зреагувати при небезпеці.

ЗНАЧЕННЯ ВИМІРЮВАНЬ ПРИ РОЗРОБЦІ АВТОМОБІЛЯ

На етапі розробки вимірювання відіграють надзвичайно важливу роль. Адже саме від них залежить майбутня доля автомобіля, його характеристики і безпека. Спочатку модель майбутнього автомобіля розробляють на комп’ютері, і тестують комп’ютерними програмами. Після цього вдосконалену модель виробляють з пластичного матеріалу і вимірюють його аеродинамічні властивості в аеродинамічній трубі. При потребі вносять зміни до елементів кузова для покращення характеристик на основі виміряних і опрацьованих комп’ютерами даних. Наступним етапом є складання дослідного зразка. Цей зразок є повноцінним автомобілем, яких проходить безліч найрізноманітніших тестів. Такий автомобіль оснащений не лише сенсорами, необхідними для правильної роботи систем, а й сенсорами для вимірювання всіх можливих характеристик. Розробники аналізують всі дані, отримані при тестуваннях і вносять зміни у потрібні вузли чи вузли.

Одним з найважливіших є креш-тест. В автомобіль поміщують манекени з великою кількістю сенсорів і імітують найпоширеніші в реальності зіткнення з різною силою. При зіткненнях фіксують силу ударів, яка діє на манекен і таким чином визначають рівень безпеки для реальної людини. Якщо сенсори показали удар з більшою силою, ніж допустима для людини при певних умовах, автомобіль не допускають до серійного виробництва і відправляють на доопрацювання.

Таким чином вимірювання на етапі розробки відіграють велику роль для досягнення високого рівня безпеки і хороших технічних характеристик.

ЗАСТОСУВАННЯ ВИМІРЮВАНЬ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ  АВТОМОБІЛІВ

Більшість сучасних автомобілів середнього класу збирають на автоматизованих заводах. Майже всі операції, від різання і надання форми металу до складання готового автомобіля виконують роботи. Люди втручаються лише тоді, коли для встановлення певних частин потрібні надзвичайно складні геометричні маніпуляції. Автоматизація виробництва дає багато переваг: підвищує продуктивність заводу, забезпечує необхідну точність при складанні, дозволяє уникнути помилок, зменшує розхід ресурсів.

Для забезпечення високої якості продукції, майбутні автомобілі проходять велику кількість перевірок на різних етапах складання. Наприклад, на після зварювання рами кузова роботи перевіряють наявність всіх швів і їхню якість. На завершальному етапі складання двигуна проводяться холодні тести (його підключають до електроприводу і роблять необхідні вимірювання та випробування), а при виробництві суперкарів обов’язковим є і гаряче тестування (до двигуна підключають рукави, які подають повітря, паливо і відводять відпрацьовані гази, а також комп’ютери, за допомогою яких слідкують за його роботою і керують ним). В кінці конвеєра готовий автомобіль проходить тести підвіски, гальм, трансмісії. Його розганяють на стенді до середньої швидкості і за допомогою комп’ютерів аналізують дані зі всіх систем та агрегатів.

При виготовлені автомобілів бізнес класу, зібрані і готові до встановлення двигуни тестуються робітниками заводу. Двигун підключається до комп’ютерів і техніки тестують його на межі можливостей. Вони перевіряють витрату рідин, систему запалення, електроніку та сенсори. Інформація поступає від величезної кількості сенсорів, встановлених в двигуні, обробляється комп’ютерами і відображається на екранах. Наприкінці випробування техніки розганяють двигун до максимальних оборотів. Якщо ніяких проблем чи збоїв не виявлено, його відправляють для встановлення, інакше, повертають на доопрацювання.

Правельність і геометрія всіх деталей кузова контролюються за допомогою комп’ютерної томографії. Вона дає можливість виявити невідповідності, щоб уникнути проблем з подальшим складанням і проблем в ході експлуатації. Томограф складається з великої кількості лазерів, які здатні виявити відхилення від норми на товщину однієї сотої товщини людської волосини. Якщо відхилень не виявлено, каркас автомобіля переходить на наступні етапи зборки.

Необхідно робити точні вимірювання при встановлені дверей, щоб вони могли нормально закриватися. Максимально допустиме відхилення становить 1 міліметр.

Для антикорозійної обробки кузов поміщають у величезний бак зі спеціальною фарбою. Через цей бак пропускають електричний струм у 400 амперів. Фарба отримує позитивний заряд, а кузов, заземлений через конвеєр – негативний. В результаті фарба притягується до кожного сантиметра та вигину кузова. Цей процес перебуває під жорстким автоматизованим контролем. Контролюється і регулюється сила струму, щоб не допустити відхилень від норми, наявність заземлення, температура і вологість в приміщенні. Після цього кузов прямує в піч, де певний час на ньому висихає щойно нанесена фарба при певній температурі, яка також жорстко контролюється і утримується на заданому рівні за допомогою автоматики. Адже при найменших порушеннях норм покриття буде ненадійним.

На кінцевому результаті складання перевіряються електричні системи, лампи, та підсилювач керма. Якщо ці системи функціонують правильно, автомобіль відправляється на перевірку на стенді. Там на різних швидкостях за допомогою сенсорів і комп’ютерів перевіряють кермове управління, трансмісію, підвіску та гальма.

ВИСНОВОК

Отже, метрологія – це основа практично будь-якої автомобільної електронної системи. Вимірювання в автомобільних електронних системах – як фундамент будинку – без них неможливо правильно контролювати і управляти жодним вузлом і агрегатом. Адже ЕБУ працює на основі даних від сенсорів, аналізує їх, і лише тоді відповідно до отриманих результатів вимірювань здійснює управління певною системою. Саме вимірювання дають змогу постійно вдосконалювати і покращувати автомобілі. Без метрології сучасний автомобіль і технічно, і естетично не сильно би відрізнявся від автомобілів початку ХХ століття. Бо метрологія використовується як і при розробці та складанні автомобіля, так і при його використанні. Як вже загадувалося вище, і силовому агрегаті сенсори використовуються для вимірювання температури і тиску більшості текучих речовин (температури повітря що всмоктується, абсолютний тиск в впускному колекторі, тиск оливи, температура охолоджуючої рідини, тиск палива в системі вприску). Майже до всіх рухомих частин автомобіля підключені сенсори швидкості чи положення (швидкість автомобіля, положення дросельної заслінки, положення колінчастого валу, положення розпредвалу, положення і швидкість обертання валу в коробці передач, положення клапана рециркуляції вихлопних газів). Інші сенсори визначають рівень детонації, навантаження на двигун, пропуски запалювання, вміст кисню в відпрацьованих газах.

Хоча автомобільні електронні системи зараз розвинуті настільки, що мають більше прав в управлінні ніж водій, та розробники не збираються зупинятися. Наприклад, корпорація Ford розробляє систему, яка б враховувала індивідуальні особливості і навіть привички водія. Автомобіль повинен створити йому комфортні умови існування: відключити будильник, якщо відмінилася зустріч, прогріти чи охолодити салон в залежності від погоди, включити в авто ту ж музику, що водій щойно слухав вдома, виключити електроенергію в будинку і закрити за собою двері гаражу. В дорозі авто постійно аналізує маршрут і готовий запропонувати водію об’їхати пробку чи аварію. Майбутні Ford будуть спроможні проаналізувати навіть пульс водія, пропонуючи при необхідності відпочити, чи провіряти повітря за бортом, розраховуючи більш екологічно безпечні маршрути. Автомобіль зможе вибирати налаштування шасі, виходячи з індивідуальної манери водія і дороги, що планується.