Электронные системы автомобиля

Содержание

Введение………………………………………………………………………….....3

Глава I: Общие сведения об электронных и микропроцессорных системах                                                                                                       автомобиля……………………………………………………………………….....4 
1.1 Основные понятия…………………………………………………………...…4 
1.2 Основные компоненты электронных и микропроцессорных систем автомобиля……………………………………………………………….…….....4-6 
Глава II: Системы управления двигателем……………………………………….6 
2.1 Основные принципы управления двигателем……………………...……....6-7 
2.2 Электронные системы впрыскивания бензина…………………………......7-9 
2.3 Микропроцессорные системы управления бензиновым двигателем…………………………………………………………………….....9-11 
Глава III: Электронные тормозные системы………………………………….....11 
3.1 Электрогидравлическая тормозная система……………………...……...11-12 
3.2 Электропневматическая тормозная система…………………………….......13

Глава IV: Автомобильные бортовые информационные системы…………...…14 
4.1 Контрольно-измерительная панель приборов…………………………...15-16 
4.2 Бортовая система контроля………………………………………………......16 
4.3 Бортовой компьютер…………………………………………………..…..17-19

Заключение…………………………………………………………………...........20

Список литературы………………………………………………………...……...21

 

 

 

 

Введение

Доля электроники в  автомобилях постоянно увеличивается - в 2000 году на нее приходилось 22% стоимости автомобиля, а в 2010 - 35%.

 

Еще более возрастает роль электронных и микропроцессорных  систем, которые во многом определяют активную и пассивную безопасность автомобиля. Так 1 июля 2004 года в Европейском союзе вступило в силу коллективное обязательство автопроизводителей не поставлять на рынок автомобили без антиблокировочных систем. Как ожидается, вскоре аналогичное решение будет принято и по подушкам безопасности.

 

Не меньшее внимание уделяется экологическим показателям автомобиля, выполнить которые без микропроцессорного управления силовым агрегатом невозможно.

 

Несомненно, вопросы конструкции, эксплуатации электронных систем автомобиля являются актуальными.

 

Целью данного реферата является обобщение, систематизация вопросов конструкции, диагностирования и обслуживания современных электронных и микропроцессорных систем автомобиля. Задачи – дать определения основным понятиям, относящихся, к данной теме, и описание некоторым электронным системам автомобиля.

 

 

Глава I

Общие сведения об электронных  и микропроцессорных системах автомобиля

1. Основные понятия

Понятие электронной  системы является более общим, нежели понятие микропроцессорной системы. В самом общем смысле под электронной  системой понимается система, построенная на радиоэлектронных элементах.

 

Электронная система автомобиля - система (узел) автомобиля, алгоритм функционирования которой определяется принципиальной электрической схемой блока управления или всего узла. При этом технически электронный блок управления (ЭБУ) или весь узел может быть выполнен на дискретных и (или) интегральных радиоэлементах, а изменение алгоритма работы системы или узла невозможно без изменения электрической схемы.

 

Микропроцессорная система автомобиля - система автомобиля, алгоритм функционирования которой определяется программой процессора электронного блока управления (ЭБУ). Таким образом, в данной системе всегда есть блок управления на основе микропроцессора и для изменения алгоритма работы системы требуется изменить программу микропроцессора.

2. Основные компоненты электронных и микропроцессорных систем автомобиля

Целью данного раздела  не является рассмотрение отдельных  радиоэлементов их параметров, а определение классов и типов электронных приборов, применяемых на автомобиле, а также определение требований к ним.

Современный автомобиль обладает значительным количеством  электронных и микропроцессорных систем различного назначения и уровня сложности, что определило разнообразие в элементной базе устройств и технологиях их изготовления.

Рассмотрим основные критерии классификации электронных  компонентов автомобиля.

• По типу элементов, дискретные и интегральные электронные компоненты.
• По типу рабочего сигнала: цифровые и аналоговые компоненты.
• По условиям применения, стандартные (универсальные) и специальные компоненты.

Более подробно рассмотрим интегральные микросхемы (ИС), которые  в настоящее время являются преобладающими в автомобильной электронике.

В подавляющем большинстве  сейчас используются монолитные интегральные микросхемы (1С- integrated circuit), то есть выполненные на едином кристалле полупроводника (чаще кремния) по планарной технологии. Данная технология позволяет производить в микросборке все полупроводниковые элементы, а также пассивные компоненты, такие как резисторы и конденсаторы. Выделяют пять уровней интеграции микросхем:

• низкая (SSI);
• средняя (MSI);
• высокая (LSI);
• сверхвысокая (VLSI);
• ультравысокая (ULSI).

В настоящее время  производятся последние три группы интегральных микросхем. Аналоговые интегральные микросхемы чаще всего делятся по назначению: операционные усилители, стабилизаторы напряжения, усилители низкой частоты, компараторы и т. д.

Цифровые интегральные микросхемы имеют, как правило, два  критерия классификации:

• по технологии полупроводников: биполярные, на основе полевых транзисторов и гибридные.
• по назначению: логические, триггеры, регистры, шифраторы, мультиплексоры, микросхемы памяти, высокомощные микросхемы.

Отдельным классом цифровых интегральных микросхем стоят микропроцессоры.

Микропроцессор (МП) - это программно управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управление этим процессом, реализованное в одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС).

Микропроцессорная ЭВМ (или микроЭВМ) - это ЭВМ, включающая микропроцессор, полупроводниковую память, средства связи с периферийными устройствами и, при необходимости, пульт управления и блок питания, объединенные одной несущей конструкцией.

В зависимости от способа конструирования микроЭВМ делят на:

• однокристальные, выполненные на одном кристалле,
• одноплатные, реализованные на одной плате,
• многоплатные, когда микропроцессор и основная память располагаются на одной плате, средства связи с периферийными устройствами - на других.

Микропроцессорная система (МПС) - информационная, измерительная, управляющая или другая специализированная цифровая система, включающая микроЭВМ и средства сопряжения с обслуживаемым объектом.

Программное обеспечение МПС (ПО МПС) - совокупность программ, которые находятся в памяти системы и реализуют алгоритм функционирования системы.

Глава II

Системы управления двигателем

 

2.1 Основные  принципы управления двигателем

Автомобильный двигатель  представляет собой систему, состоящую  из отдельных подсистем: системы топливоподачи, зажигания, охлаждения, смазки и т.д. Все системы связаны друг с другом и при функционировании они образуют единое целое. 

Управление двигателем нельзя рассматривать в отрыве от управления автомобилем. Скоростные и  нагрузочные режимы работы двигателя зависят от скоростных режимов движения автомобиля в различных условиях эксплуатации, которые включают в себя разгоны и замедления, движение с относительно постоянной скоростью, остановки. 

Водитель изменяет скоростной и нагрузочный режим двигателя, воздействуя на дроссельную заслонку. Выходные характеристики двигателя при этом зависят от состава топливо-воздушной смеси и угла опережения зажигания, управление которыми обычно осуществляется автоматически.

Входные параметры - это те параметры, которые влияют на протекание рабочего цикла двигателя. Их значения определяются внешними воздействиями на двигатель со стороны водителя или системы автоматического управления, поэтому они называются также управляющими. 

Выходные параметры, называемые управляемыми, характеризуют состояние двигателя в рабочем режиме. К ним относятся: частота вращения коленчатого вала, крутящий момент, показатель топливной экономичности и токсичности отработавших газов (например, содержания СО), а также многие другие.

 

2.2 Электронные  системы впрыскивания бензина

 

Применение систем впрыскивания топлива взамен традиционных карбюраторов обеспечивает повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов. Они позволяют в большей степени по сравнению с карбюраторами с электронным управлением оптимизировать процесс смесеобразования. Однако следует отметить, что системы впрыскивания топлива сложнее систем топливоподачи с использованием карбюраторов из-за большего числа подвижных прецизионных механических элементов и электронных устройств и требуют более квалифицированного обслуживания в эксплуатации. 

По мере развития систем впрыскивания топлива на автомобили устанавливались механические, электронные и цифровые системы. К настоящему времени структурные схемы систем впрыскивания топлива в основном стабилизировались 
При распределенном впрыскивании топливо подается в зону впускных клапанов каждого цилиндра группами форсунок без согласования момента впрыскивания с процессами впуска в каждый цилиндр (несогласованное впрыскивание) или каждой форсункой в определенный момент времени, согласованный с открытием соответствующих впускных клапанов цилиндров (согласованное впрыскивание). Системы распределенного впрыскивания топлива позволяют повысить приемистость автомобиля, надежность пуска, ускорить прогрев и увеличить мощность двигателя. 

При распределенном впрыскивании топлива появляется возможность  применения газодинамического наддува, расширяются возможности в создании различных конструкций впускного трубопровода. Однако у таких систем по сравнению с центральным впрыскиванием больше погрешность дозирования топлива из-за малых цикловых подач.

 

Идентичность составов горючей смеси по цилиндрам в  большей степени зависит от неравномерности дозирования топлива форсунками, чем от конструкции впускной системы. При центральном впрыскивании топливо подается одной форсункой, устанавливаемой на участке до разветвления впускного трубопровода. Существенных изменений в конструкции двигателя нет. Система центрального впрыскивания практически взаимозаменяема с карбюратором и может применяться на уже эксплуатируемых двигателях. При центральном впрыскивании обеспечивается большая точность и стабильность дозирования топлива. 

Особенно эффективна в отношении повышения топливной экономичности система распределенного впрыскивания топлива в сочетании с цифровой системой зажигания. 

В мировой практике разработкой  электронных систем впрыска топлива  занимаются многие фирмы, однако наиболее известны в Европе: BOSCH, Siemens, поэтому чаще всего используют их обозначение систем. Общепринятым международным обозначением электронных систем впрыска является Jetronic. В настоящее время в массовом производстве преобладает система под названием LH-Jetronic, которая является системой распределенного впрыска топлива во впускной трубопровод. Применяется как синхронный и асинхронный впрыск топлива. Главной чертой этой системы является термоанемометрический расходомер воздуха, взамен расходомера на основе потенциометра с заслонкой.

 

2.3 Микропроцессорные системы управления бензиновым двигателем

 

Сейчас практически  отказались производители от отдельных  электронных систем впрыска и производят электронные системы управления двигателем (МСУД), объединяющие управление впрыском топлива и зажиганием бензинового двигателя. Такие системы обозначаются Motronic. Производятся на современном этапе три типа систем:

• M-Motronic - микропроцессорная система управления зажиганием и распределенным впрыском топлива;
• ME-Motronic - микропроцессорная система управления зажиганием и распределенным, последовательным впрыском топлива, с X- регулированием и электронным дросселем (система ETC);
• MED-Motronic- микропроцессорная система управления зажиганием и непосредственным впрыском топлива в цилиндры (Direct injection, DI).