Электронные системы автомобиля – Электронные системы автомобиля: секреты аббревиатур

Электронные системы автомобиля: секреты аббревиатур

Научно-техническая революция начала свой забег в середине ХХ столетия, и до сих пор не может остановиться. Это особенно заметно, если заглянуть под капот современного автомобиля: транспортные средства сегодня превратились в настоящие крепости на колесах, которые могут защитить водителя от многих неприятностей. И не последнюю роль в этой всей истории с гарантией удачной поездки играют системы безопасности автомобиля.

Ситроеновская система AFIL, отслеживающая положение авто относительно разметки

фото

Каждый день конструкторы автомобильных концернов усложняют чертежи автомобилей, делая их все заковыристее и непонятнее для рядового пользователя. Сегодня бал правят интеллектуальные системы безопасности, а также различные средства, обеспечивающие комфортное вождение. И если учесть, что обстановка на дорогах мира, мягко говоря, далека от идеала, то автомобилю, который не оснащен современными средствами пассивной и активной безопасности, все сложнее «пробиваться» к покупателю.

ABS – антиблокировочная система

Задача ABS (anti-lock braking system) заключается в том, чтобы предотвратить блокировку колес притормаживающего автомобиля, а также сохранить его управляемость и курсовую устойчивость.

Когда колеса блокируются, и машина, кажется, вот-вот сорвется в занос, электроника начинает методично «отпускать» и «прижимать» тормозные колодки, что дает возможность колесам проворачиваться. Эффективность системы ABS зависит в первую очередь от того, насколько хорошо она настроена. Если, например, она срабатывает слишком рано, то тормозной путь может существенно увеличиться.

Принцип действия

Механизм функционирования ABS довольно прост. Датчики вращения колес издают сигналы, которые попадают на анализирующий их компьютер. Происходит как бы имитация действий профессионального водителя, который использует метод прерывистого торможения.

Насколько же эффективна данная система? Следует сразу отметить, что с момента ее появления не умолкают споры по поводу того, больше от нее пользы или все же вреда. Но, как бы там ни было, даже противники ABS не могут игнорировать такие ее полезные качества, как значительное сокращение тормозного пути, а также сохранение контроля над многотонным авто во время экстренного торможения. Да, при срабатывании АБС очень сложно рассчитать длину тормозного пути, но лучше в полном неведении остановиться  неизвестно за сколько метров до фонарного столба, чем «поцеловать» его, точно зная, сколько автомобиль протянет во время торможения. Два противоборствующих лагеря решили сойтись на том, что ABS придется как нельзя кстати неопытным водителям, а «шумахеры» всегда смогут переиграть систему. Но мы ведь говорим с вами о революционной научной мысли, потому сегодня уже смело можно утверждать, что в схватке «ABS – опытный водитель» безоговорочную победу одержит, конечно же, электроника.

ABS

фото

Современные многоканальные ABS позволяют избавиться даже от вибрации тормозной педали при включенной системе. Когда-то причиной дорожно-транспортных происшествий становилось резкое срабатывание ABS: педаль начинала вибрировать, а машина – стонать, потому неопытные автомобилисты пугались и отпускали тормоз. Сегодня же нужно быть крайне чувствительным, чтобы почувствовать, как срабатывает ABS, входящая в стандартную комплектацию почти всех автомобилей. При этом она служит основой для других более сложных электронных систем безопасности.

ASR – антипробуксовочная система

У системы ASR (anti-slip regulation) есть масса названий, самыми распространенными из которых являются   TRC  , или « трэкшн-контроль », STC, ASC+T и TRACS. Эта а ктивная система безопасности автомобиля фун кционирует в тесной связке с ABS и EBD и предназначается для предотвращения пробуксовки колес, независимо от состояния дорожного полотна и усилия, применяемого для нажатия на педаль газа. Как мы уже сказали выше, многие системы безопасности работают на основе ABS. Вот и ASR использует датчики антиблокировочной системы, фиксируя пробуксовку ведущих колес, снижает обороты мотора и, если возникает такая необходимость, притормаживает колеса, обеспечивая эффективный набор скорости. Иными словами, даже если вы «утопите» педаль газа в пол, ASR не даст жечь резину и заниматься шлифовкой асфальта.

Сегодня автомобили оснащают даже приборами ночного видения

фото

Главное назначение ASR – обеспечение устойчивости авто при резком старте или же при движении в гору по сколькой дороге. «Прокрутка» колес нивелируется благодаря перераспределению крутящего момента силовой установки на те колеса, который в данный момент имеют лучшее сцепление с дорожным полотном. Для ASR действуют определенные ограничения. К примеру, она работает исключительно на скоростях, не превышающих 40 км/ч.

Недостатки

Нельзя не сказать и о некоторых недостатках данной системы. Так, ASR будет очень мешать опытным водителям, пытающимся вытащить застрявшую машину «в раскачку». Система будет не к месту и не ко времени притормаживать и сбрасывать газ. Известны случаи, когда антипробуксовочная система настолько «душила» двигатель, что автомобиль вообще не мог двигаться.

Или вот, к примеру, активные драйверы. Им ASR вставляет палки в колеса при управляемом заносе, контролируя этот занос тягой. Но это не идет ни в какое сравнение с той пользой, которую приносит система: она блокирует дифференциал, притормаживает колесо, загруженное в повороте, и уравнивает скорость вращения колес, позволяя максимально эффективно использовать крутящий момент «сердечка» автомобиля.

Многие автопроизводители сегодня забывают о стрит-рейсерах и делают ASR неотключаемой. Но разве наших изобретательных водителей может что-то остановить? Они просто извлекают предохранитель и потакают своим амбициям гонщика. Однако тут есть и свое «но»: если вы уверены в том, что ASR помешает вам посадить на поводок скорость, мы напоминаем, что данную систему используют в болидах Формулы 1.

EBD – распределяем тормозное усилие

EBD (electronic brake distribution), или EBV – это активная система безопасности авто, отвечающая за распределение тормозного усилия между всеми колесами. Снова-таки, EBD всегда работает параллельно с основополагающей ABS.

Примечательно, что EBD начинает действовать до реакции ABS, или же страхует последнюю в том случае, если она неисправна. Так как эти системы тесно связаны и всегда работают в паре, то в каталогах очень часто можно встретить обобщающую аббревиатуру ABS+EBD.

Благодаря EBD мы получаем оптимальное сцепление колес с дорогой, значительно повышенную курсовую устойчивость авто при экстренном торможении, а также гарантию того, что контроль над автомобилем не будет потерян даже в критической ситуации. Кроме того, система учитывает такие факторы, как положение автомобиля относительно дороги и загрузка транспортного средства.

Brake assistant – безопасное торможение

Brake Assist (BAS, DBS, PA, PABS) представляет собой активную систему безопасности автомобиля, которая работает в одной упряжке с ABS и EBD. Она включается в момент экстренного торможения, когда водитель недостаточно сильно, но довольно резко нажимает на педаль тормоза. Brake Assist самостоятельно измеряет усилие и скорость нажатия на педаль и, если необходимо, немедленно повышает уровень давления в тормозной магистрали. Это дает возможность торможению быть максимально эффективным и значительно сократить тормозной путь.

Brake Assist

фото

Система умеет различать панические действия водителей или же те моменты, когда они довольно продолжительный отрезок времени давят на тормозную педаль. BAS не будет вступать в работу при резких торможениях, которые входят в разряд «прогнозируемых». Многие считают, что эта система является помощником в основном для представительниц слабого пола, ведь у милых дам иногда попросту не хватает сил для осуществления экстренного торможения. Потому в критической ситуации им на помощь приходит система Brake Assist, которая и «дожимает» тормоз до максимального замедления.

EDL: блокируем дифференциал

EDL (electronic differential lock), которую еще называют EDS, – это система, отвечающая за блокировку дифференциала. Этот электронный помощник дает возможность повысить общую безопасность автомобиля, улучшить его характеристики тяги при неблагоприятных условиях, облегчить момент трогания, обеспечивает интенсивный разгон, а также движение на подъем.

EDL

фото

Система блокировки дифференциала определяет угловую скорость каждого из ведущих колес и сопоставляет полученные результаты. Если угловые скорости не совпадают, например, при пробуксовке одного из колес, EDL подтормаживает буксующее колесо до тех пор, пока скорость его вращения не сравняется со скоростью другого ведущего. Если разность частот вращения достигает отметки в 110 оборотов в минуту, система включается автоматически и действует без каких-либо ограничений на скоростях до 80 км/ч.

HDC: контролируем тягу во время спуска

HDC (hill descent control), а также DAC и DDS – электронная система контроля тяги для спуска со скольких и крутых уклонов. Функционирование системы осуществляется через подтормаживание колес и «удушение» силового агрегата, однако при этом действует фиксированное ограничение скорости в пределах 7 км/ч (при заднем ходе скорость не превышает 6,5 км/ч). Это пассивная система, которая как включается, так и выключается самим водителем. Регулируемая скорость при спуске в полной мере зависит от первоначальной скорости автомобиля, а также от включенной передачи.

HDC

фото

Система, контролирующая скорость, позволяет отвлечься от тормозной педали и сосредоточиться исключительно на управлении. Этой системой комплектуются все полноприводные транспортные средства. HDC, в автоматическом режиме включающая стоп-сигналы, отключается сразу после того, как скорость автомобиля переваливает за отметку 60 км/ч.

HHC – облегченный подъем

В отличие от системы HDC, помогающей водителям спускаться с крутых склонов, HHC (hill hold control) предотвращает откат машины при движении в гору. Альтернативными названиями данной системы безопасности являются USS и HAC.

HHC

фото

В тот момент, когда водитель перестает взаимодействовать с педалью тормоза, HDC продолжает удерживать высокий уровень давления в тормозной системе. Лишь в тот момент, когда автомобилист достаточно сильно нажмет педаль газа, давление снижается, и автомобиль начинает движение с места.

ACC: в круиз на автомобиле

ACC (active cruise control) является адаптивным круиз-контролем, используемым для поддержания заданного скоростного режима автомобиля и контроля безопасной дистанции. PBA (predictive brake assist) является прогнозирующей системой торможения, которая работает совместно с адаптивным круиз-контролем.

Круиз-контроль

фото

Если расстояние до впереди идущего авто сокращается, система начинает притормаживать до тех пор, пока дистанция не восстановится до заданного уровня. Если же впереди идущий автомобиль начинает отдаляться, ACC начинает прибавлять скорость.

PDC – парковка под контролем

PDC (parking distance control), в простонародье Parktronik – система, использующая ультразвуковые сенсоры для определения расстояния до препятствия и позволяющая контролировать дистанцию при парковке.

Парктроник

фото

О том, насколько велико расстояние до ближайшего препятствия, водителя информируют специальные сигналы, частота которых изменяется при сокращении дистанции – чем ближе автомобиль к опасному участку, тем короче паузы между отдельными сигналами. После того, как до препятствия остается 20 см, сигнал становится непрерывным.

ESP – гарантия курсовой устойчивости

У системы ESP (electronic stability program), наверное, больше всего альтернативных названий, в которых и черт шейку бедра сломит: ESC, VDC, DSTC, VSC, DSC, VSA, ATTS или Stabilitrac. Данная активная система безопасности отвечает за курсовую устойчивость автомобиля и работает вместе с ABS и EBD.

В тот момент, когда возникает опасность заноса, на сцену выходит ESP. Проанализировав скорость вращения колес, давление в тормозной магистрали, положение руля, угловую скорость и поперечное ускорение, ESP за каких-то 20 миллисекунд вычисляет, какие колеса необходимо притормозить и насколько нужно снизить обороты двигателя для того, дабы стабилизировать авто.

ESP

фото

Электронные системы безопасности вовсе не превращают наши автомобили в высокоинтеллектуальных роботов, которые смогут проделать всю работу за водителя.  Краеугольным камнем в этом случае пока остается водитель, который должен уметь трезво оценивать дорожную ситуацию, свои возможности и возможности своего автомобиля. А, как известно, опасней иллюзии, чем иллюзия собственной неуязвимости, не существует.

Фото

www.gazu.ru

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.

studfile.net

Электронные системы безопасности автомобиля

Электронные системы безопасности автомобиля

Электронные системы дополнительной безопасности автомобиля

ABS, Тraction control, Electronic Stability Control (ESC)

Над повышением безопасности вождения автомобиля, автопроизводители задумались достаточно давно. Еще в середине 1980-х годов на некоторых легковых автомобилях была впервые внедрена система ABS, тогда это была строго тормозная система для предотвращения блокировки колес и соответственно заноса автомобиля при торможении. Затем в системе ABS добавилась функция контроля тягового усилия Тraction control, чтобы предотвратить пробуксовку колес во время начала движения и ускорения. Дальнейшее развитие автомобилестроительных технологий привело к внедрению системы ESC, что вывело систему ABS на совершенно новый уровень качества и обеспечения безопасности. Электронный контроль устойчивости (ESC), в рамках системы ABS позволяет электронике автоматически подтормаживать отдельные колеса автомобиля, ровно настолько сколько необходимо для улучшения управляемости и при любых условиях движения. Система электронного контроля устойчивости, установленная на европейских грузовых автомобилях часто имеет другое название: Directional Control (DC). Да и производители легковых автомобилей имеют очень широкий выбор различных наименований этой системы, например — ESP (Electronic Stability Program), VSA (Vehicle Stability Assist), DSC (Dynamic Stability Control), VSC (Vehicle Stability Control), DSTC (Dynamic Stability and Traction Control), VDCS (Vehicle Dynamics Control Systems) и PSM (Porsche Stability Management). Электронный контроль устойчивости (ESC), одна из систем безопасности автомобиля, которая может предотвратить занос автомобиля во многих дорожных ситуациях. Это означает, что автомобиль остается управляемым в непредвиденных ситуациях возникающих на дороге и что порог скорости безопасного вождения поднимается. Различные исследования показали, что позитивный эффект ESC на безопасность дорожного движения является очень существенным. Особенно большое количество одно-транспортных происшествий (при участии только одного транспортного средства) с легковыми автомобилями можно предотвратить при помощи системы ESC. По данным некоторых исследований при использовании системы ESCснижается от 30% до 62% количество фатальных одно-транспортных происшествий. Поэтому, на уровне Европейской комиссии было принято постановление, что все новые модели автомобилей (легковых и грузовых), должны быть оснащены системой ESC уже с ноября 2011 года. А с ноября 2014 года, это будет применяться ко всем вновь продаваемым автомобилям.

Сигнальные лампы систем дополнительной безопасности автомобиля Toyota на щитке приборов, рис.1

Электронный контроль устойчивости по существу делает систему ABS постоянным дублёром водителя, который беспрерывно отслеживает, как автомобиль реагирует на команды водителя и текущие дорожные условия. Если внезапно появляются проблемы с управляемостью автомобиля, которые начинают развиваться, система ESC моментально включается в работу и принимает все необходимые меры, чтобы сохранить контроль над ситуацией. Это включает в себя снижение мощности двигателя за счет резервного дросселя и/или тормозящего угла опережения зажигания, а так же включение подтормаживания одного или нескольких колёс для противодействия силам, которые вызывают потерю управления и/или тяги. Все это происходит автоматически, без какого-либо участия водителя. ЭБУ системы ESC сравнивает желаемое направление (угол поворота водителем рулевого колеса) с фактическим движением транспортного средства. Фактическое движение транспортного средства определяется по суммарному отслеживанию нескольких параметров — бокового ускорения (в сторону движения) транспортного средства, вращение автомобиля и скорости отдельных колес. Когда автомобиль начинает заносить, фактическое движение транспортного средства отличается от намерения водителя. В такой ситуации, ESC применяет подтормаживание отдельных колес с помощью возможностей системы ABS. Это гарантирует, что колеса не блокируются и, следовательно, не скользят по поверхности дороги. При помощи этой техники, колеса сохраняют нормальное сцепление с поверхностью дороги и в результате автомобиль остается управляемым под контролем водителя. Система ESC всегда устанавливается в комплексе с двумя другими системами безопасности — ABS и ASR. ASR — Anti-Slip Regulator(регулятор анти-скольжения) ещё имеет распространённое название TCS (Traction Control system). ASR предотвращает пробуксовку колес в момент трогания с места или ускорения. Таким образом ABS и ASR оказывают влияние на продольную динамику автомобиля, а ESC на поперечную, а совместная работа всех трёх систем позволяет обеспечивать стабильный контроль во всех направлениях. Одним из ключевых датчиков системы ESCявляется Yaw Rate Sensor (во многих русскоязычных мануалах обозначен как датчик рыскания, термин более распространён в морском деле и авиации, мне более понятно определение — датчик измерения угловой скорости автомобиля). YR-Sensor измеряет угловую скорость автомобиля вокруг вертикальной оси в градусах или радианах в секунду чтобы определить положение транспортного средства в пространстве в текущий момент. Эта информация необходима для того что бы ЭБУ автомобиля понимал насколько критично увеличение угловой скорости в момент возникновения ускорения отличного от направления движения автомобиля.

При превышении запрограммированного в ЭБУ порога, система ESC включается автоматически, применяя весь арсенал средств для нормализации возникшей опасной ситуации, рис. 2

Yaw Rate Sensor, как правило, находится между сиденьями водителя или пассажира, в центральной консоли, установленный на уровне пола для того чтобы располагаться как можно ближе к центру тяжести автомобиля, рис.3

Так же необходимо знать и помнить что требуется калибровка этого датчика при замене, после его отключения при проверке, а также зачастую и просто после снятия клеммы аккумулятора. Калибровка может проводится как при помощи диагностического сканера так и без него. Калибровка датчика без диагностического сканера производится следующим образом.

Сначала надо удалить из памяти предыдущую калибровку. 1. Включите зажигание ON не заводя двигатель. 2. Используя перемычку соедините и разъедините контакты Ts и CG более 4-х раз в диагностическом разъёме DLC3 в течении 8 секунд.

3. Разъедините контакты Ts и CG.-рис.4

д

Затем откалибровать датчик заново. 4. Выключите зажигание Off.

5. Используя перемычку, снова соедините контакты Ts и CG в диагностическом разъёме DLC3.

6. Включите зажигание ON не заводя двигатель.

7. Оставьте автомобиль в неподвижном состоянии стоящим на ровной поверхности на 2 секунды или более.

8. Убедитесь что контрольная лампочка системы ESC на приборной панели мигает.

9. Разъедините контакты Ts и CG.

10. Выключите зажигание Off.

Если лампочка системы ESC на приборной панели во время проведения калибровки не мигает, попробуйте провести процедуру калибровки ещё раз. Если повторная попытка так же окончится неудачей, то проверьте систему ESC на наличие неисправностей и соответствующих кодов DTC.

Проверка корректной работы Yaw Rate Sensorпроводится следующим образом. Необходимо завести автомобиль и начать движение на ровной и достаточно широкой для разворота дороге со скоростью приблизительно 5 км/ч, затем повернуть рулевое колесо в любую сторону на 90 градусов и удерживать его до тех пор пока автомобиль не совершит разворот на 180 градусов. Остановить автомобиль в тот момент когда он будет в положении разворота на 180 (+/ — 5) градусов к стартовому положению. Перевести переключатель коробки передач в положение «Р» в этот момент, в течении примерно около 3-х секунд, должен сработать звуковой сигнал системы ESC. Если сигнал есть то система Электронного контроля устойчивости автомобиля работает нормально, в том числе и все входящие в неё датчики. Если этого не произошло то в первую очередь необходимо проверить сам зуммер и его электроцепь. Затем повторить тест ещё раз и постараться максимально выдержать все необходимые условия. Так же необходимо помнить что после остановки нельзя вращать рулевое колесо. Если же все условия выполнены, а сигнала всё же нет, то проверьте систему ESC на наличие неисправностей и соответствующих кодов DTC.

Примеры датчиков от разных производителей, рис.5

Ещё одним не менее важным датчиком в системах дополнительной безопасности автомобиля является Steering wheel angle sensor (датчик положения рулевого колеса), рис.6

При помощи этого датчика Блок управления понимает что же хочет от автомобиля водитель. Расположен он в большинстве своём в рулевой колонке в месте крепления рулевого колеса, рис.7

Хотя встречаются и другие места расположения, ниже по рулевой колонке ближе к рулевой рейке, рис. 8

Устройство Steering angle sensor может быть различным в зависимости от производителя и марки автомобиля. Широко распространены SASс применением обычных потенциометров, оптического и магнитно-резистивного типа.

Данные с этого датчика используются в очень многих системах автомобиля, таких как:

1. ESC (Electronic Stability Control) systems

2. EPS (Electronic Power Steering)

3. AS (Active Steering)

4. VRS (Variable Rate Steering)

5. ABS (Anti-Lock Brake System)

6. LD (Lane Departure)

7. LA (Lane Assist)

8. PA (Parking Assist)

9. EBD (Electronic brakeforce distribution)

10. S-AWC (Super All Wheel Control)

… и других.

Steering angle sensor оптического типа, рис.9

Steering angle sensor магнитно-резистивного типа, рис. 10

Принцип работы датчика положения руля довольно прост. Рассмотрим это на примере SASустанавливаемых на автомобили BMW. Датчик состоит из двух потенциометров расположенных под углом 90°.

Показания с этих двух потенциометров покрывают один полный поворот , рис. 11

руля, все данные с потенциометров повторяются после +/-180°. Датчик SAS понимает это и соответственно считает обороты руля. Полный угол положения руля таким образом состоит из текущего показания потенциометра прибавленного к количеству полных оборотов рулевого колеса в ту или иную сторону. Чтобы точное положение рулевого колеса было доступно в любое время, идёт непрерывное отслеживание всех движений руля — даже когда автомобиль стоит на месте. Чтобы достичь этого, на датчик угла поворота постоянно подаётся напряжение с терминала №30. Это означает что ослеживание за движениями рулевого колеса продолжается и с выключенным зажиганием ”OFF”. Угол поворота руля зафиксированный потенциометрами остается доступным даже после отключения питания, данные о количестве оборотов рулевого колеса после отключения питания утрачиваются. Для того, чтобы датчик угла поворота рулевого колеса понимал фактическое взаиморасположение руля и колёс автомобиля после прекращения подачи питания, в блок управления интегрировано программное обеспечение которое может рассчитать этот показатель основываясь на скорости вращения колёс автомобиля и текущем показании угла поворота руля. На некоторых моделях автомобилей достаточно прокрутить 2-3 раза рулевое колесо до упора вправо и влево на неподвижно стоящем автомобиле. На других же требуется проведение адаптации датчика SAS. Проведение этой процедура возможно как при помощи диагностического сканера так и без него. Если это процедура не проведена то блок управления не может определить точного взаиморасположения руля и колёс. При начале движения автомобиля и достижении скорости примерно 20 км/ч на приборной панели загорится соответствующий транспарант предупреждения DSC warning lamp. Процесс контроля за состоянием системы определения угла поворота рулевого колеса стартует немедленно при включении зажигания ”ON” и если число оборотов рулевого колеса не известно то система DSC сразу же переключается в пассивный режим (passive mode), а в память ЭБУ записывается соответствующий код неисправности DTC. На автомобилях с обычным приводом на одну ось возможна ситуация когда после начала движения блоку управления системой DSC удаётся просчитать корректный угол положения руля в этот момент DSC warning lam на приборной панели погаснет, а система начинает функционировать в обычном режиме. На полноприводных автомобилях система предупреждения работает несколько по иному. Код неисправности DTCзаписывается немедленно при прекращении подачи питания на датчик положения руля (SAS). Система тут же переходит в пассивный режим (passive mode) и при включении зажигания ”ON” на приборной панели загорается транспарант предупреждения DSC warning lamp, даже на неподвижно стоящем автомобиле.

Но не только прекращение подачи питания служит основной причиной появления неисправности в системе, дополнительные проверки надлежащего состояния системы проводятся периодически блоком управления DSC. Алгоритм, как уже сказано выше опирается на показания датчиков скорости колёс системы ABS и текущих значений датчика SASположения руля. В памяти блока управления EEPROM системы DSC записаны стандартные значения которые сравниваются с текущими данными поступающими с датчиков в режиме реального времени. Если значения не совпадают то система естественно переключается в passive mode со всеми вытекающими последствиями. Все кто занимаются ремонтом автомобилей наверняка встречались с ситуацией когда колёса автомобиля установлены ровно, а рулевое колесо смещено в одну или другую сторону. Это и есть яркий пример нарушения калибровки датчика SAS. Такая ситуация может возникнуть как при обычной эксплуатации автомобиля так и при проведении ремонтно-профилактических работ с элементами рулевого управления автомобилем, а так же при проведении сервисных процедур по регулировки геометрии колёс.

Калибровка нулевого положения датчика положения руля (Zero Point Calibration) без диагностического сканера на автомобилях Toyota проводится по следующему алгоритму.

Автомобиль должен находится на ровной поверхности с уклоном менее 1 градуса. Быть в неподвижном состоянии. На автомобилях с автоматической коробкой передач селектор переключения передач должен находится в положении «Р» и стояночный тормоз активирован, на автомобилях с механической коробкой передач активируйте стояночный тормоз. Во время проведения процедуры не изменяйте положения рулевого колеса и не качайте автомобиль. Колёса автомобиля должны находиться в положении строго вперёд.

1. Включите зажигание ”ON”, но не запускайте двигатель.

2. Используя перемычку соедините и разъедините контакты Ts и CG более 4-х раз в диагностическом разъёме DLC3 в течении 8 секунд, рис. 12

3. Убедитесь что индикатор VSC на приборной панели мигает, сигнализируя об обнулении предыдущей калибровки.

4. Выключите зажигание “OFF”.

5. Убедитесь что контакты Ts и CG в диагностическом разъёме DLC3 разъединены.

6. Включите зажигание ”ON”.

7. Убедитесь что индикатор VSC на приборной панели после включения зажигания загорелся и погас по истечении примерно 15 секунд.

8. По истечении 2 секунд с момента выключения индикатора VSC на приборной панели выключите зажигание.

9. Соедините перемычкой контакты Ts и CGв диагностическом разъёме DLC3.

10. Включите зажигание ”ON”.

11. После включения зажигания убедитесь что индикатор VSC на приборной панели после включения зажигания загорелся на 4 секунды, а потом начал мигать с интервалом 0,13 секунды.

12. Подождите примерно 2 секунды пока индикатор VSC на приборной панели мигает и выключите зажигание.

13. Удалите перемычку из диагностического разъёма DLC3.

14. Сделайте пробную поездку на автомобиле в течении 5 минут чтобы убедиться что калибровка нулевого положения Steering angle sensor прошла успешно. При включении зажигания и запуске двигателя индикатор VSC на приборной панели должен загореться на короткое время и погаснуть.

Если в течении пробной поездки индикатор VSC на приборной панели загорелся вновь то это обозначает что калибровка нулевого положения SAS не удалась или в системе присутствует неисправность. Попробуйте провести повторную процедуру калибровки. Если она тоже закончится не удачно проверьте систему диагностическим сканером на наличие диагностических кодов неисправности DTC.

Так же к категории основных датчиков электронных системы дополнительной безопасности автомобиля необходимо отнести датчики скорости WSS системы ABS установленные на каждом колесе автомобиля. По мере развития системы ABS изменялся и тип используемых датчиков и если в самом начале это были простые индуктивные датчики, которые постепенно потеснили датчики Хола, которым теперь в свою очередь приходится уступать место новым более продвинутым MRE sensors. Очень хорошо и подробно описал принцип их действия в своей статье «Nissan Pathfinder 2007 MRE sensor обрыв в жгуте ABS» наш коллега Кудрявцев Михаил Евгеньевич, адрес статьи в интернете autodata.ru/article/all/nissan_pathfinder_2007_mre_sensor/

Хотел бы ещё добавить что форма сигнала MRE sensors меняется в зависимости от направления движения автомобиля (вперёд/назад) и сигнал снимается не с обычного зубчатого венца, а с диска, с намагниченными фрагментами разной полярности.

Что должно существенно повысить их надёжность и точность показаний, рис. 13

Основные датчики электронных системы дополнительной безопасности автомобиля, рис. 14

Для проведения сервисного обслуживания и ремонта иногда необходимо отключать электронные системы дополнительной безопасности. На многих моделях можно произвести отключение выбрав соответствующее положение переключателя на расположенного в районе приборной панели, выбрав соответствующее положение ON/OFF. Но не на всех моделях такой переключатель предусмотрен и к примеру на новых Toyota camry есть специальная процедура включения и выключения сервисного режима. В этом режиме системы TRC и VSC можно принудительно выключить либо с помощью портативного диагностического прибора, либо одновременно включив стояночный тормоз и нажав на педаль тормоза. Информация по изменениям в сервисном режиме приведена в следующей рекомендации по техобслуживанию.

Переключение в сервисный режим (системы TRC и VSC выключены).

Системы TRC и VSC можно выключить, в описанном ниже порядке:

• С использованием стояночного тормоза и педали тормоза:

1. Убедиться, что зажигание выключено и рычаг переключения передач установлен в положение”P”.

2. Включить зажигание (ON) и запустить двигатель.

3. Пункты с 4 по 8 выполнить в течение 30 секунд после запуска двигателя.

4. Включить стояночный тормоз.

5. Дважды нажать на педаль тормоза и отпустить ее.

6. Дважды включить и выключить стояночный тормоз, нажимая на педаль тормоза.

7. Дважды нажать и отпустить педаль тормоза, пока включен стояночный тормоз. Примечание: каждый из пунктов 6 и 7 следует выполнить в течение 15 секунд.

8. Убедиться, что на мультиинформационном дисплее включилась контрольная лампа скольжения ”Slip”и сообщение ”CHECK VSC SYSTEM”. В противном случае повторить процедуру, начиная с пункта 1.

9. Электронные системы дополнительной безопасности TRC и VSC можно вернуть в нормальный режим работы, включив зажигание из выключенного состояния.

• При использовании портативного диагностического прибора:

1. Убедиться, что зажигание выключено и рычаг переключения передач установлен в положение ”P”.

2. Включить зажигание (ON) и запустить двигатель.

3. Подключить портативный диагностический прибор к разъему DLC3 и из соответствующего сервисного меню выключить системы TRC и VSC.

4. Электронные системы дополнительной безопасности TRC и VSC можно вернуть в нормальный режим работы, включив зажигание из выключенного состояния.

Диагностика электронных систем дополнительной безопасности на примере автомобилей Toyota.

При обнаружении ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности неисправности в системах ABS с электронной системой распределения тормозного усилия (EBD), усилителя экстренного торможения, антипробуксовочной системы (TRC) или системы курсовой устойчивости (VSC) включаются соответствующие контрольные лампы и сообщения на мультиинформационном дисплее, указывающие неисправный узел, рис. 15

При неисправности в системах ABS, EBD и в усилителе экстренного торможения системы TRC и VSC отключаются. Соответственно, включается главная контрольная лампа и контрольная лампа скольжения ”Slip”, а на мультиинформационном дисплее выводится сообщение ”CHECK VSC SYSTEM”.

При этом в память системы записываются электронные коды неисправности (DTC). Коды DTC могут быть считаны по числу миганий контрольной лампы ABS или по выводу кодов на мультинформационный дисплей при подключении перемычки к клеммам Tc и CG разъема DLC3 или с помощью диагностического прибора.

В данной системе предусмотрен режим активной диагностики сигналов датчиков. Функция активируется путем подключения перемычки к клеммам Tc и CG разъема DLC3 или с помощью диагностического прибора. Контрольная лампа ABS и контрольная лампа VSC мигают с интервалом 0,25 с. Эта контрольная функция обеспечивает проверку датчика замедления, датчика рысканья, датчика давления в главном тормозном цилиндре и датчика скорости.

Пример вывода информации на мультиинформационный дисплей, рис. 16

Отображается код исправного состояния системы                                                  Отображается код DTC

При определённых неисправностях работа электронных систем дополнительной безопасности переходит в аварийный режим. Вот некоторые причины вызывающие такой переход.

• При возникновении неисправности системы ABS и/или усилителя экстренного торможения, ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности блокирует включение дополнительных тормозных систем (ABS, усилитель экстренного торможения, TRC, VSC).

• При возникновении неисправности электронной системы распределения тормозного усилия (EBD), ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности блокирует работу этой системы. Даже в этом случае обеспечивается эффективная работа тормозной системы, за исключением дополнительных тормозных систем (ABS с EBD, усилитель экстренного торможения, TRC, VSC).

• При возникновении неисправности антипробуксовочной системы (TRC) и/или системы курсовой устойчивости (VSC), электронный блок управления блокирует включение этих систем.

• При появлении неисправности в линии связи между ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности и датчиком угла поворота рулевого колеса, датчиком рысканья и замедления или ЭБУ двигателя, ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности блокирует функционирование антипробуксовочной системы (TRC) и системы курсовой устойчивости (VSC).

• Если ЭБУ двигателя регистрирует определённые коды неисправности DTC (список этот варьирует от марки модели и года выпуска автомобиля), то он блокирует функционирование антипробуксовочной системы (TRC) и системы курсовой устойчивости (VSC).

Так же, в определённых случаях, при обнаружении критических кодов неисправности DTC (с точки зрения производителя автомобиля) могут отключаться не только электронные системы дополнительной безопасности автомобиля TRC и VSC, но и происходит принудительное снижение мощности через непосредственное управление на прямую с ЭБУ двигателя электромотором дроссельной заслонки для ограничения максимальных оборотов двигателя. Так называемый режим ”LIMP MODE”.

Режим ограничения мощности включается и в экстремальных ситуациях возникающих на дороге и при включении систем TRC и VSC. При включении системы курсовой устойчивости VSC, ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности подает сигнал включения VSC на ЭБУ двигателя.

При получении этого сигнала ЭБУ двигателя регулирует положение дроссельной заслонки для изменения мощности двигателя, рис. 17

Ну и в заключении совсем коротко о том что из себя представляет система ABS с электронной системой распределения тормозного усилия (EBD).

ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности рассчитывает скорость каждого колеса, величину замедления, а также распознает блокировку колес на основании сигналов от датчиков скорости колес, скорости поворота автомобиля вокруг вертикальной оси и замедления. В зависимости от того, пробуксовывают колеса или нет, ЭБУ электронных систем дополнительной безопасности регулирует давление тормозной жидкости в рабочем цилиндре каждого колеса, включая обратный и редукционный клапаны в одном из трех режимов: снижение, удержание и повышение давления.

В таблице приведён наглядный пример системы ABS с электронной системой распределения тормозного усилия (EBD) в различных режимах работы. Рис. 18

Конечно же это не полная информация о строении и функционировании систем дополнительной безопасности автомобиля ABS, TRC и VSC, а всего лишь тезисный обзор основных моментов. Более глубже узнать и как следует разобраться возможно только через ежедневную практику работы с этими системами при ремонте и сервисном обслуживании автомобилей.

Удачных всем ремонтов и беспроблемного обслуживания своих автомобилей.

Боровиков Игорь Александрович

© Легион-Автодата

ник на форуме Легион-Автодата
http://forum.autodata.ru/index.php

semirek

Автосервис «Япония Авто»
г. Калининград, ул.Портовая, 45
+7 [4012] 63 12 55, 65 60 99, +7(911) 475 9493
http://www.japanauto.ru/

autodata.ru

Электронные системы, помогающие водителю — что такое ABS, ESP, EBD, EDS, … в России — CARobka.ru

Не так давно основной, и зачастую, единственной электронной системой на борту автомобиля была система электронного зажигания. Но времена меняются, и автомобильная промышленность, семимильными шагами движущаяся в будущее, с завидным рвением начиняет «железных коней» все большим и большим количеством электронных помощников. ABS, ASR, CDC, EBC, HBA… от одного многообразия англоязычных аббревиатур становится страшно (к тому же разные производители по разному называют одни и те же системы). Судя по всему, близится то время, когда автомобиль, словно сошедший с экрана фильма «Пятый элемент», начнет не только летать над дорожным полотном и давать водителю советы приятным женским голосом, но и в целом возьмет процесс управления на себя. Если вы, дорогие читатели портала, не хотите что бы светлое автоматизированное будущее встретило вас пугающими аббревиатурами, то читайте нижеизложенную статью.

Комфорт управления

В последнее время все ведущие автоконцерны уделяют комфорту и безопасности в управлении автомобилем самое пристальное внимание и все больше и больше электронных систем создаются именно для того что бы сделать процесс управления автомобилем самым настоящим отдыхом и удовольствием.

Самой известной и распространенной электронной системой, помогающей автолюбителям, является, конечно же,  ABS. АBS- это антиблокировочная система тормозов, предотвращающая блокировку колес, и не допускающая появления юза при торможении. При возникновении угрозы блокировки АBS снижает давление в рабочих цилиндрах тормозов соответствующих колес до тех пор, пока они не начнут вращаться, обеспечивая максимально эффективное замедление.  АBS пригождается водителю для того, что бы сохранить управляемость автомобиля в критических ситуациях. (используется в таких автомобилях как: Citroen C4, Land Rover New Range Rover). Следующая по популярности система — EBD  — электронное распределение тормозных сил. Учитывает распределение динамической нагрузки между колёсами во время торможения и перераспределяет в соответствии с этим тормозные усилия между соответствующими колёсами. В последнее время эти две системы  объединяют в одну. (Например используется на: Citroen C4, Hyundai Grandeur).

Так же очень распространенной системой является парктроник (в наше время его можно встретить даже на Оке). Многие испытывают проблемы с парковкой автомобиля, а эта замечательная система, как вы наверное уже догадались, помогает водителю наиболее «безболезненно» припарковать автомобиль. Существует два вида парктроника: пассивный (при приближении автомобиля к препятствию сзади или спереди включается звуковой или визуальный сигнал, предупреждающий водителя) и активный (в случае приближения к препятствию автомобиль автоматически останавливается).(Например используется на: Land Rover Range Rover).

День изобретения этой системы многие работники ГИБДД объявили своим профессиональным днем траура. Догадались, о чем я говорю? О круиз-контроле. Круиз-контроль или GRA, поддерживает постоянную заданную скорость автомобиля, не давая водителю случайно достичь большей скорости чем нужно (и схлопотать заслуженный в таком случае штраф). Кроме этого существует еще и адаптивный круиз-контроль или АСС. От обычного круиз контроля его отличает то, что АСС включает в себя систему автоматического регулирования дистанции, которая поддерживает постоянным заданное временное расстояние до впереди идущего автомобиля. (Например используется на: Jaguar X-Type, Hyundai Grandeur).

Еще одна электронная помощница — система ASR. Это противопробуксовочная система, предотвращающая пробуксовку колеса путём уменьшения крутящего момента двигателя при резком старте или при попадании на скользкий или рыхлый участок дороги, обеспечивая эффективный разгон.

Так же часто используется EDS — электронная блокировка дифференциала. Оказывает тормозящее воздействие на соответствующее ведущее колесо не допуская его пробуксовки на дороге со скользкими участками для увеличения силы тяги.

Замечено, что некоторые водители в ситуации, когда необходимо экстренное торможение, теряются и недостаточно «дожимают» педаль тормоза. Именно для таких автолюбителей хитроумные производители придумали — HBA — гидравлический «ассистент» торможения. HBA распознает такую попытку торможения и самостоятельно обеспечивает эффективное торможение. (Например используется на: Jaguar X-Type).

Довольно часто в условиях Российских дорог нам приходится тормозить двигателем, однако это не так и просто и сделать это правильно получается далеко не у всех. Чтобы облегчить задачу водителям авто производители придумали систему MSR. MSR — это система управляемого торможения двигателем. Предотвращает блокирование ведущих колес при торможении двигателем, например, когда резко отпускают педаль газа (или в случае торможения переключением на пониженную передачу) или при торможении двигателем в сложных дорожных условиях.

Я думаю каждый так или иначе попадал в ситуацию когда при сносе передних колес на повороте передняя часть автомобиля скользит к краю дороги (или при заносе проскальзывают задние колеса с разворотом).Для того, чтобы с честью выйти из такой ситуации хитроумные инженеры придумали систему ESP— систему поддержания курсовой устойчивости. Датчики системы считывают информацию о сносе или заносе автомобиля и включают соответственную левую или правую систему передних (при заносе) или задних (при сносе) тормозов. При этом всё таки настойчиво рекомендую не забывать о законах физики. (Например используется на: Citroen C4).

Следующей электронной системой, необходимой для осуществления комфортного  и безопасного управления автомобилем, является автоматическая просушка тормозов. Как вы, наверное, уже догадались она эффективна во время дождя. Специальные датчики подают сигнал о том что автомобиль находится в мокрых условиях и тормозные колодки периодически прижимаются к тормозным дискам на небольшой период времени с небольшим усилием просушивая тормоза. Благодаря этому при возникновении необходимости торможения тормоза всегда готовы к эффективной работе.

Не так часто используемая система  CDC — это независимая пневматическая подвеска всех колес с автоматически изменяемым дорожным просветом в зависимости от скорости движения и дорожных условий. Обеспечивает высокую плавность хода при любых дорожных условиях движения.

Бытует мнение, что из-за распространения всех этих технологических приятностей мастерство водителя выходить из сложных ситуаций на дороге снижается, но мне как блондинке кажется, что комфорт в управлении автомобилем является немаловажным фактором при выборе железного спутника на дороге.

Комфорт внутри салона

Лично меня, как женщину, больше всего в автомобилях интересует их уровень комфорта в салоне. Как и любая обладательница длинных ног я ценю величину полезного пространства внутри автомобиля, и как любая обладательница сложной укладки волос, уважаю наличие  в машине климат контроля (а не открытого окна в качестве альтернативы оному). Так что, дорогие мужчины, если комфорт вашей второй половины имеет для вас не последнее значение, то обратите внимание на нижеописанные системы, да и вам самим, я думаю, их наличие будет не менее приятным.

Первой и на мой взгляд самой важной системой является Климат-контроль — программируемая автоматическая система поддержания заданных параметров климата в салоне. Что не говори, а при нашем изменчивом климате такая система никогда не будет лишней. Существует и еще более совершенные системы климат контроля — кондиционеры, с возможностью поддержания индивидуальной температуры в 2- 4 зонах салона соответственно. Специальное построение системы обеспечивает полное отсутствие сквозняков. (Например используется на: Toyota RAV4, Citroen C4, KIA Cerato).

Очень удобной, в условиях российской зимы, системой является автономный отопитель. Это обогреватель который работает вне зависимости от системы вентиляции или отопления автомобиля, и может использоваться как при движении автомобиля так и при стоянке.

Следующая система — Easy-Entry существенно облегчает процесс посадки и высадки пассажиров. Эта система автоматически отодвигает кресло при открытии двери. А в двух дверном автомобиле отодвигающиеся вперед сидения облегчают посадку задних пассажиров. Еще существует ее аналог, который обеспечивает комфорт посадки водителя. Специальная система автоматически запоминает удобное для вас положение руля и сидения отодвигает их если вы выходите из салона и возвращает в прежнее положение при вашем возвращении (Например используется на: Toyota RAV4, Volvo XC90). Так же существует опция, благодаря которой подголовник в случае аварии сохраняет наклон головы водителя или пассажира, тем самым предохраняя шею от переломов.

Если возможность всегда оставаться на связи является необходимым условием вашей жизни, то специально для вас разработчики внутреннего автотюнинга изобрели уникальную опцию — устройство громкой связи с интерфейсом Bluetooth, постоянно пребывающее в полной рабочей готовности. Просто и гениально: мобильный телефон водителя соединяется с электроникой бортовой сетью без проводов и может оставаться в кармане. Функции мобильного телефона берет на себя стационарно установленный  автомобильный телефон, использующий данные SIM-карты мобильного. Для этого мобильный телефон должен иметь возможность доступа к SIM-карте через Bluetooth интерфейс. (Например используется на: Land Rover Range Rover).

Следующая система — GPS — глобальная система позиционирования. Некогда военная разработка, нашедшая применение в мирных целях. Спутниковая система, позволяющая определять положение объекта на местности с точностью до 5-10 метров. Что не позволит вам заблудиться ни в городе ни за его пределами.

Так же удачной разработкой автомобилестроителей являются датчики дождя — специальное устройство контролирующее погоду за бортом автомобиля и в случае начала дождя (загрязнения ветрового окна) автоматически приводящее в работу дворники. (Например используется на: Hyundai Grandeur,Renault Megane) .По такому же принципу работают датчики света — автоматически включающие фары с наступлением сумерек (въезде в тоннель).(Например используется на: Hyundai Grandeur, Land Rover Range Rover).

Выгодное преимущество при походе по магазинам или в путешествии обеспечит крышка багажного отсека которая открывается радиоключом, избавляя вас от необходимости освобождать руки от сумок и багажа.(Land Rover New Range Rover). Так же благодаря появлению такого устройства как Электролюк, водитель больше не должен вручную открывать люк на крыше автомобиля. Открывание и закрывание электролюка осуществляется посредством поворотного переключателя. (Например используется на: Hyundai Grandeur ). А для тех кто не любит пользоваться ключом зажигания существует опция: Доступ без ключа. Стартерная кнопка, находящая в удобном месте осуществляет пуск и  остановку двигателя одним нажатием кнопки.

Для того что бы облегчить процесс управления всеми этими техническими приятностями хитроумные автостроители придумали разместить на Многофункциональном рулевомколесе клавиши, предназначенные для управления различными устройствами и системами автомобиля.(Например используется на: Toyota RAV4).

Все перечисленные системы призваны облегчить вам управление автомобиля и повысить его комфортность и безопасность. Однако это далеко не все существующие электронные системы. Только в одном единственном лимузине количество электронных и электрических устройств уже давно перевалило за сотню, и судя по всему это еще не предел. А что ни может не радовать все эти хитроумные опции облегчающие жизнь автомобилисту теперь можно встретить не только в стоящем баснословные деньги лимузине но и в продающихся за приемлемые деньги вазовских авто. Не так давно АвтоВАЗ порадовал поклонников своих автомобилей тем, что установил на «Калину» электроусилитель руля, ABS и прочие радости.

carobka.ru

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.

pvm-school.ru

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

www.qrz.ru

Система электрооборудования автомобиля

Контактная система батарейного зажигания

Для создания искрового разряда между электродами свечи зажигания необходимо высокое напряжение (15000-30000 В), так как газы, находящиеся в цилиндре, не проводят ток низкого напряжения. На современных автомобильных двигателях применяют однопроводную систему соединения источников тока с потребителями. Вторым проводником электрической энергии служит масса (корпус) – все соединенные между собой металлические части автомобиля.

При однопроводной системе включения приборов электрооборудования уменьшается число проводов, упрощается техническое обслуживание и уменьшается стоимость системы. Отрицательные выводы генератора, аккумуляторной батареи и всех потребителей электроэнергии соединены с массой, а положительные изолированы от нее. В эксплуатации необходимо внимательно следить за состоянием изоляции на проводах и за их креплением, так как нарушение изоляции может привести к возникновению короткого замыкания.

Устройство контактной системы батарейного зажигания:

Схема устройства контактной системы батарейного зажигания:

а) схема; б) положения ключа выключателя зажигания и стартера; 1 – рычажок прерывателя; 2 – подвижный контакт; 3 – неподвижный контакт; 4 — кулачок; 5 – прерыватель низкого напряжения; 6 — конденсатор; 7, 14, 23 – провода; 8 – выключатель зажигания; 9 – добавочный резистор; 10 – первичная обмотка; 11 – вторичная обмотка; 12 – катушка зажигания; 13 — магнитопровод; 15 – выключатель добавочного резистора; 16 — амперметр; 17 – аккумуляторная батарея (АКБ); 18 – выключатель электродом; 19 – ротор с электродом; 20 — распределитель; 21, 24 – подавительные резисторы; 25 – свеча зажигания; 26 – ключ выключателя зажигания.

 

Контактная система батарейного зажигания состоит из: аккумуляторной батареи 17, катушки зажигания 12, прерывателя 5 низкого напряжения с конденсатором 6, распределителя импульсов высокого напряжения 20, свечей зажигания 25, выключателя зажигания 8, амперметра 16. Прерыватель 5 имеет два контакта: неподвижный 3 соединенный с массой и подвижный 2, расположенный на рычажке 1 и соединенный с проводом 7 с первичной обмоткой 10 катушки зажигания. В прерывателе установлен вращающийся валик с кулачком 4, при помощи которого размыкаются контакты. В системе зажигания в качестве источника электрического тока используется генератор переменного тока.

При замыкании контактов прерывателя ток от АКБ проходит по первичной обмотке катушки зажигания, создавая вокруг нее магнитное поле.

Цепь низкого напряжения следующая: положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 – выключатель зажигания 8 добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 — провод 7 – подвижный контакт 2 – неподвижный контакт 3 – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ.

При размыкании контактов прерывателя обесточивается первичная обмотка катушки зажигания и резко уменьшается магнитное поле. Магнитный поток исчезающего поля пересекает витки вторичной и первичной обмоток, при этом индуктируется электродвижущая сила (ЭДС) высокого напряжения во вторичной и ЭДС самоиндукции в первичной обмотках. Возникающие во вторичной обмотке импульсы высокого напряжения подводятся к свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Вращающийся ротор 19 своим электродом распределяет импульсы высокого напряжения по электродам крышки распределителя. Частота вращения ротора в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала и, таким образом, совпадает с частотой вращения кулачка прерывателя.

Положение пластины ротора напротив каждого из электродов крышки распределителя соответствует разомкнутому состоянию контактов прерывателя.

Цепь высокого напряжения: вторичная обмотка 11 – провод 14 высокого напряжения – подавительный резистор 21 – электрод ротора 19 – один из электродов крышки распределителя 20 – провод 23 — подавительный резистор 24 – свеча зажигания 25 – центральный электрод свечи – боковой электрод свечи – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ 17 – положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 — выключатель зажигания 8 – добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 – вторичная обмотка катушки зажигания 12.

В первичной обмотке ток самоиндукции возникает при замыкании контактов прерывателя. Ток самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке, нежелательно, так как при размыкании контактов увеличивается период искрообразования между ними, снижаются эффективность и надежность системы зажигания. Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6. В момент размыкания цепи низкого напряжения конденсатор заряжается током самоиндукции, а затем при разомкнутых контактах разряжается через первичную обмотку.

Выключатель зажигания 8 необходим для остановки работающего двигателя размыканием первичной обмотки катушки зажигания. Он нужен и для включения зажигания перед пуском двигателя. Ключ 26 выключателя зажигания может занимать четыре положения: 0 – зажигания выключено; 1 – зажигание включено; 2 – включены зажигание и стартер; 3 – подведено питание к радиоприемнику. В положении 0 ключ можно вставить и вынуть из замка зажигания. После пуска двигателя ключ выключателя зажигания переводят в положение 1.

Выключатель 18 цепи АКБ нужен для отключения батареи от массы при выполнении электротехнических работ и для остановки автомобиля на длительное время. Выключатель 18 защищает электрооборудование от короткого замыкания или от пожара при неисправной проводке, а также позволяет отключить батарею от всех потребителей электрической энергии, непосредственно не отсоединяя провода, отходящие от нее. В этом случае остается включенным аварийное освещение – плафон кабины и розетка переносной лампы.

Почему контактная система батарейного зажигания не используется на современных автомобилях?

Постепенно контактную систему батарейного зажигания вытеснили другие системы, такие как контактно транзисторная или бесконтактная системы зажигания. Этому предшествовало ряд недостатков контактной системы батарейного зажигания:

• Быстрый износ и обгорание контактов прерывателя;
• Увеличение зазора между контактами прерывателя, соответственно увеличение угла опережения зажигания;
• Уменьшение тока в цепях низкого и высокого напряжения;
• Частые перебои с воспламенением рабочей смеси;
• Затрудненный пуск двигателя;
• Снижение экономичности и мощности двигателя.

www.autoezda.com