Главная » Разное » Электроника в автомобиле

Электроника в автомобиле


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

Электрооборудование автомобиля. Устройство и работа. Особенности

Электрооборудование автомобиля представляет весь перечень устройств, которые вырабатывают, передают, а также потребляют электрическую энергию в машине. В целом это сложный комплекс систем, устройств и приборов, которые обеспечивают функционирование всех частей автомобиля, автоматизацию процессов, а также создают уют, комфорт и безопасность для людей.

Все главные узлы и агрегаты электрического оборудования взаимосвязаны между собой с помощью проводов. Они выступают в качестве своеобразной нервной и кровеносной системы. В одном случае по ним передается сигнал для запуска того или иного устройства, в другом случае они передают электроэнергию для питания приборов. Обрывы проводов могут привести к воспламенению или невозможности работы конкретного устройства в машине. А поломка какого-либо электрооборудования может привести к аварии, невозможности запуска автомобиля или его эксплуатации.

Виды

В качестве источников электротока выступают устройства, которые преобразуют электроэнергию. Это генератор и аккумулятор, где генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а аккумулятор — химическую в электрическую. В качестве потребителей электрической электроэнергии выступает устройство, преобразует электроэнергию в другие виды, к примеру, движения, света, тепла. К ним можно отнести систему запуска движка, лампочки, измерительные устройства, электроприборы в виде стеклоочистителей, печки, прикуривателя, радио, кондиционера и тому подобное.

Аккумулятор используется для питания потребителей электротоком во время запуска движка, во время его низких оборотов, либо в момент, когда он отключен. Генератор питает электротоком все электрические устройства, в том числе заряжает аккумулятор. Мощность и емкость данных устройств должна отвечать аналогичным параметрам потребителей при различных режимах работы машины.

Электрооборудование автомобиля в виде потребителей энергии классифицируются на 3 составляющие:
  1. Кратковременного действия.
  2. Длительного действия.
  3. Основного действия.

К устройствам основного действия относятся устройства, которые нужны для поддержки работоспособности машины. Это устройства впрыска, запуска, управления движком, система подачи топлива, АКП, электрический усилитель и так далее.

К устройствам длительного действия относятся устройства в виде кондиционеров, освещения, безопасности, навигационной аппаратуры, противоугонных устройств, печки и тому подобное.

К устройствам кратковременного действия относятся устройства в виде систем запуска, прикуривателя, подачи сигнала, свечей накаливания и так далее.

В качестве устройств управления выступают предохранительные щитки, блоки управления и реле. Они согласуют функционирование источников и потребителей энергии. При помощи блоков управления обеспечивается контролирование потребления электроэнергии, напряжения и нагрузок на устройствах, управление обогревателями, очистителями стекол, системой освещения и так далее. Кроме проводки в бортовой системе применяются шины данных, при помощи которых соединяются электронные блоки управления.

Устройство

Аккумулятор является одним из важнейших элементов электрооборудования автомобиля. Он представляет химический источник электротока, который работает при помощи накопления и последующей отдачи энергии. Накопление и передача заряда обеспечивается переходом ряда элементов из одного состояния в другое. Главными характеристиками аккумуляторной батареи является емкость и напряжение. Его корпус выполнен из пластика, стойкой к кислоте. В нем имеется 6 секций, в которых находятся элементы, выполненные из пластин и сепараторов. Эти элементы соединяются с помощью мостиков, а корпус закрывается пластмассовой крышкой. На батарее имеются два выхода, к которым подсоединяются клеммы проводов. Аккумулятор находится в подкапотном отсеке машины.

Электрический генератор — это устройство, которое смахивает на электрический двигатель, но имеет принципиальное от него отличие. Данный элемент создает электроэнергию благодаря вращению его якоря посредством ременной передачи, получающее вращательное движение от ДВС. Генератор имеет 2 обмотки, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения, которое он вырабатывает. Принцип его работы базируется на эффекте самоиндукции.

Далее необходимо выделить элементы, которые обеспечивают запуск и последующую работу ДВС, а значит и непосредственное перемещение машины.

Стартер – это своего рода электродвигатель, который совершает вращение благодаря энергии аккумуляторной батареи. Его главная цель кроется в начальном старте. Затем появляется электрическая икра, вследствие чего происходит воспламенение топлива. В результате двигатель начинает работать. Чтобы создать такую искру, используется повышающая катушка, свечи, а также распределитель искры.

Повышающая катушка выполнена из ферромагнитного сердечника с 2-мя обмотками. На одной из обмоток находится меньшее число витков, благодаря чему создается магнитное поле. Это поле создает магнитное поле на второй обмотке, но уже с более высоким напряжением. В результате при подаче напряжения на свечи создается искра.

Электрическая свеча представляет элемент, который создает искру непосредственно в цилиндре ДВС. У нее есть контакт, к которому подходит провод с высоким напряжением. На цилиндрах имеются электроды с наименьшим зазором, в которых и происходит создание искры. Между свечами и катушкой располагается распределитель, который и передает высокое напряжение непосредственно на свечу, которая должна в необходимый момент времени подать искру на цилиндр.

Система освещения используется при перемещении машины при недостаточной освещенности окружающей среды. В данную систему включены фары, задние фонари, лампочка освещения номера, лампочки освещения в салоне, отделения багажа, отсека мотора, зоны педалей и так далее.

Световая сигнализация используется с целью предупреждения других участников движения о маневрах, поворотах, заднем ходе, то есть о смене направления перемещения машины. Данная система имеет передние сигнальные лампочки, задние фонари, боковые повторители поворотов, лампы на панели приборов, выключатели, стоп-сигналы и другое электрооборудование автомобиля.

Фары необходимы для освещения окружающего пространства. В первую очередь они необходимы для освещения дороги, чтобы водитель имел представление об окружающей обстановке. Каждая машина имеет фары, которые расположены симметрично. Передние фары в большинстве случаев выполнены в одном корпусе. В нем могут находиться ряд элементов: дальний, а также ближний свет, ходовые и габаритные огни. Иногда в них даже размещаются поворотники.

Ближний свет необходим в случаях, когда наблюдается поток встречного транспорта. Его главная особенность заключается в том, что он не слепит водителей встречного транспорта, при этом хорошо освещает правую сторону дороги. Дальний свет также используется с целью освещения, но только в том случае, когда нет встречного потока. Его главная особенность в том, что этот свет выделяется своей мощностью и интенсивностью, благодаря чему он освещает пространство на довольно большое расстояние, которое находится впереди машины.

При помощи габаритных огней и поворотников водитель дает важную информацию всем участникам движения о габаритах своего автомобиля, а также планируемых остановках и изменениях направления движения. Также в машине имеется прикуриватель, могут быть розетки usb и так далее.

В зависимости от текущей комплектации машины в ней могут иметься или отсутствовать следующее электрооборудование автомобиля: системы безопасности, которые включают в себя электронатяжители ремней, автоматическую коробку с управляющей электроникой, электронные элементы помощи водителю, маршрутный компьютер, помощь при подъеме в гору, подушки безопасности и так далее.

Применение

Электрооборудование автомобиля включает множество элементов, включая различные системы, проводку, элементы питания и так далее. В первую очередь оно предназначено для производства электрической энергии и ее доставки потребителям электроэнергии. Сегодня количество элементов, которые потребляют электрическую энергию, в том числе проводов, которые необходимы для доставки, распределения и управления, возросло в разы. Общая длина проводов и их толщина могут иметь суммарную массу более 50 кг. Это очень много, учитывая то, что количество электрических устройств все время увеличивается. Имеется большая вероятность, что к 2025 году сеть проводов в машинах может достичь почти 100 кг.

Для снижения веса электрических проводов сегодня широко применяются шины, которые предают цифровые сигналы. С помощью такой архитектуры можно существенно снизить вес и количество применяемых проводов. Это приводит к тому, что удается избавиться от сотен метров проводки, в том числе снизить стоимость затрат, ведь применяемая в проводах медь стоит довольно дорого.

В будущем проводка и электрооборудование автомобиля станет еще меньше, ведь будет применяться схема с одним центральным процессором. Именно сюда будет стекаться вся информация, процессор будет контролировать все системы электрооборудования машины. Все функции будут выполняться операционной системой. Исчезнет порядка 75 управляющих блоков, которые сегодня имеют собственные программы и алгоритмы действия.

Естественно, что благодаря уменьшению управляющих блоков и числа проводов. Электрооборудование автомобиля станет на порядок легче и компактнее. Это прибавит стабильности, ведь меньшее число компонентов обеспечивает меньшее количество сбоев. Автомобиль станет подобен компьютерному устройству. К нему можно будет с легкостью подключать новые девайсы и изменять параметры существующих. В большей части случаев можно будет поменять программу, то есть загрузить обновление, чтобы убрать ошибку.

Похожие темы:

electrosam.ru

Основы автоэлектрики. Часть1. Основные законы — DRIVE2

Всем привет!

При диагностике автомобиля у многих начинает возникать вопрос по электрической части. К сожалению, не все прониклись в школе, техникуме или университете основными законами электродинамики, что привело к пробелам в матчасти. Более того, немногие постигли прелести радиолюбительства, что расширяет познания в области электроники. Поэтому я решил начать цикл, посвящённый автоэлектрике (да и вообще электрики в целом), чтобы помочь тем, кто гулял во время лекций с девочками и глотал каждый день юности, а теперь мучается в гараже.

Итак, с чего следует начать?

Думаю, с основных законов электротехники, а именно:
1. Основные понятия
2. Сила тока, напряжение, сопротивление
3. Закон Ома для участка цепи
4. Первое правило Кирхгофа
5. Второе правило Кирхгофа
6. Методы измерения

Итак, поехали:

1. Основные понятия

Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц (электроны, ионы).
Постоянный электрический ток — ток, направление движения частиц в котором постоянно.
Переменный электрический ток — ток, направление заряженных частиц в котором изменяется.
Проводник — материал, вещество или среда, хорошо проводящие электрический ток.
Диэлектрик — материал, вещество или среда, которые практически не проводят электрический ток.
Источник электрического тока — некий преобразователь любого вида энергии (механической, химической, ядерной и так далее) в электрический ток.

2. Сила тока, напряжение, сопротивление

Сила тока (I) — это скорость прохождения количества заряда через попереченое сечение проводника. Если мы говорим о движении электронов, как носителей заряда, то фактически — это сколько электронов проходит через сечение проводника за единицу времени.

Измеряется сила тока в единицах "Ампер", А:
0,000001 А = 0,001мА = 1мкА (микроампер)
0,001 А = 1 мА (миллиампер)
1000 А = 1 кА (килоампер)

Электрическое напряжение (U) — это разность электрических потенциалов между двумя точками электрической цепи, проводника или чего бы то ни было ещё. Если значение напряжения отлично от нуля, то при замыкании этих двух точек проводником, в последнем будет возникать электрический ток до тех пор, пока потенциалы не уровняются, иными словами, пока напряжение на станет равно нулю.

Измеряется напряжение в единицах "Вольт", В:
0,001 В = 1 мВ (милливольт)
1000 В = 1 кВ (киловольт)
1000000 В = 1000 кВ = 1 МВ (мегавольт)

Электрическое сопротивление ® — это физическое свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Чем сопротивление выше, тем меньше электрического заряда может через него проходить при всех прочих равных условиях.
Зависит сопротивление от длины проводника (l), площади поперечного сечения проводника (S) и физического свойства материала, из которого сделан проводник, называемого удельным сопротивлением (p):

Значения удельных сопротивлений некоторых материалов:

Полный размер

Измеряется сопротивление в единицах "Ом", Ом:
0,001 Ом = 1 мОм (миллиом)
1000 Ом = 1 кОм (килоом)
1000000 Ом = 1000 кОм = 1 МОм (мегаом)

3. Закон Ома для участка цепи

В определённых кругах часто можно услышать фразу: "Не знаешь закон Ома, сиди дома".
И не напрасно, ибо в наш век, когда и минуты без какого-либо электронного устройства рядом уже не представить, такой простой закон полезно было бы знать каждому.

Выглядит он следующим образом:

Т.е. сила тока, проходящего через участок цепи, равен отношению напряжения между концами этой цепи к сопротивлению этой же цепи.

Тут важно понять, что сила тока зависит от напряжения и сопротивления, а никак не наоборот. Т.е. имея источник постоянного напряжения 14 В и подключив к его клеммам нагрузку определённым сопротивлением (лампочку, резистор, прибор с неким внутренним сопротивлением и так далее), Вы определите значение тока.
Даже в общении с радиолюбителями можно услышать ошибочное мнение, что не меняя напряжение и не меняя сопротивление цепи, можно увеличить силу тока. Увы, это недостаток понимания элементарного закона.
Сила электрического тока — это лишь следствие, а не причина.

4. Первое правило Кирхгофа

Сумма всех токов в узле любой цепи равна нулю. Тут важно понимать, что учитывается направление движения тока: то значение силы тока, что подходит к узлу (точке) цепи, имеет знак плюс, тот ток, что отходит, — имеет знак минус.

Простым примером является любая точка на проводнике: сколько зарядов за единицу времени (читай сила тока) подошло к этой точке, столько же и отошло от неё. Так как значение этих токов равны по модулю, но имеют разные знаки, то алгебраическая сумма будет равна нулю.

Более сложные узлы выглядят так:

5. Второе правило Кирхгофа

Сумма напряжений на любом замкнутом контуре равна нулю. Тут опять же важно понимать, что источник ЭДС имеет значение напряжение со знаком минус, потребители — со знаком плюс. Или наоборот — кому как удобно. Эти значения сохраняют полярность по направлению движения тока.

Простым проявлением 2-го правило является следствие, что напряжение всех параллельных цепей равно между собой. Именно благодаря этому закону во всех розетках квартиры одинаковое напряжение и все лампочки в Вашем автомобиле питаются от напряжения аккумуляторной батареи. Ибо каждое параллельное соединение можно рассматривать как единый замкнутый контур с источником ЭДС.

6. Методы измерения

Согласитесь, знание вышеописанного не имеет никакой ценности, кроме как способности блеснуть им за кружкой пива перед товарищами, если Вы не можете их хоть как-то пощупать.

Поэтому нужно уметь правильно измерять интересующие нас значения.
Для измерения силы тока служит прибор Амперметр:

Для измерения напряжения — Вольтметр:

Для измерения сопротивления — Омметр:

Как правило, эти приборы имеют такие немаловажные параметры, как предел измерения (до какого значения может мерить), цена деления (с точностью до какого значения можно определить значение), погрешность измерения (насколько допускается производителем отклонение полученных измерением данных от реальных) и для амперметра и вольтметра — для какого тока (переменный или постоянный).

К радости радиолюбителей, инженеров, автоэлектриков и всех остальных, кому необходимо измерять немаловажные величины участка цепи, современный рынок предлагает широкий выбор так называемых АВОметров (Ампер-Вольт-Ом-метры). Часто можно услышать и второе название — мультиметр. Ну, а в народе прижились понятия тестер, цешка и просто прибор.

Пользоваться мультиметром достаточно просто, но нужно знать некоторые правила:

1) Сила тока измеряется в разрыва цепи. Т.е. для измерения этой величины нам необходимо воткнуть измерительный прибор в цепь.
К примеру, нам необходимо измерить, сколько тока потребляет электрическая лампочка. Для этого необходимо отсоединить любой из проводов, питающих лампочку, и вставить в полученный разрыв прибор, затем запитать цепь. Почему любой провод? Да потому что работает первое правило Кирхгофа. В зависимости от того, каким образом вы подключите щупы, будет меняться только знак значения — плюс или минус.

2) Напряжение измеряется параллельно исследуемой цепи. Т.е. для этого измерения нам не нужно ничего разъединять. Просто подключаем щупы к нужным точкам.
К примеру, нам нужно измерить напряжение на аккумуляторной батарее. Мы просто подцепляем щупы к её плюсу и минусу. Если нарушить полярность, опять же просто изменится знак значения.

3) Сопротивление измеряется на обесточенном участке аналогично напряжению. Т.е. мы просто подключаемся к узлам цепи. Тут есть немаловажный момент: если в цепи несколько параллельных узлов, Вы измерите результирующее сопротивление всей цепи.
К примеру, если Вы хотите измерение нити на

www.drive2.ru

как подключать в машине разные электронные приборы. — Daewoo Matiz, 1.0 л., 2011 года на DRIVE2

нашел статейку с которой согласен на 200%.
собирался сам изложить, т.к. использую такое же питание и для камеры заднего вида и для монитора в зеркале.
для светодиодов чуть проще, но суть та же.
Итак "Питание чувствительной электроники от бортовой сети легкового автомобиля" :

прошу учесть, что пост не про конкретный регулятор (7805), а про борьбу с выбросами ДО него.
более новые DC-DC преобразователи экономичнее простых линейных.

Часто начинающие электронщики-любители мастерят примочки для автомобилей, не задумываясь о правильном ее подключении к бортовой сети. Дело в том, что электричество в авто генерируется генератором переменного тока, работающего в переменных условиях (меняется нагрузка на генератор и частота вращения его ротора в зависимости от оборотов двигателя), и потребляется массой электромоторов, катушек и кучей других потребителей. В результате условные 12В, к которым мы привыкли, превращаются в кашу электрических сигналов, часть которых на очень короткие промежутки времени может доходить до сотен и даже тысяч (на грузовиках) вольт. Подобные скачки напряжения происходят, например, когда двигатель постоянного тока, подключенный к тому же выключателю, что и система зажигания, после выключения зажигания, в силу механической инерции, продолжает работать как генератор. (Подумайте, что делает с бортовым напряжением стартер, пожирающий сотни ампер во время работы.) Длительность скачков напряжения, разумеется, невелика, но вполне достаточна, чтобы спалить следующую, традиционную, схему питания электроники, а следом и саму электронику:

простая схема из даташита

На схеме выше представлен широко известный интегральный регулятор напряжения 7805. Согласно даташиту [1], он может переварить входное напряжение до 35 вольт. На нижеследующей картинке представлена выдержка из ГОСТ 28751-90 [2], регламентирующего параметры испытательных импульсов, которые должна выдерживать бортовая электроника:

импульсы до -100В — реальность

Разумеется, никакой 7805 не выдержит подобных издевательств. А даже если и чудом выдержит, то ваше устройство будет работать неустойчиво. Поэтому питающая схема для вашей электроники должна быть дополнена несколькими важными элементами. И первый их них – трансил [4] (от англ. transient voltage suppression (TVS) diode, продающегося под названием Transil). Трансил это что-то вроде стабилитрона, но способного стравливать через себя значительное напряжение. Вдобавок ко всему, трансил крайне быстродействующий элемент — время срабатывания составляет несколько пикосекунд. Для питания от 12В сети стоит ставить трансил на 18 вольт, например P6KE18.
Для того чтобы сгладить пульсации напряжения, применим стандартную цепочку LC. Результат:

схема стабилизатора с гасителями

Дроссель в фильтре можно взять любой малогабаритный, номиналом примерно 50 мкГн – главное, чтобы ток, на который он рассчитан, с запасом покрывал ток потребления питаемого девайса.
Такая схема надежно защитит вашу электронику от скачков напряжения.
К сожалению, на этом беды не заканчиваются. Часто нужно реализовать взаимодействие схемы с водителем, например кнопками. Если кнопка находится прямо на схеме или очень близко к ней – все просто. Но если схема установлена, например, в багажнике, а кнопка в салоне, то длинный провод, идущий до кнопки и обратно, соберет по дороге массу сильных наводок. Например, если ваше устройство основано на микроконтроллере, то обычное подключение кнопки принесет вам массу неудобств – чувствительный микроконтроллер будет реагировать на каждую наводку, а со временем сгорит вовсе.
Классическое подключение кнопки к микроконтроллеру выглядит следующим образом:

обычное подключение

Для решения проблемы высоковольтных наводок, дополним схему. Создадим «опорное» напряжение подтяжки для ног микропроцессора. Туда же, через трансил на 6.8 вольт P6K6.8 будут «сливаться» высоковольтные помехи (эта часть выделены красным на схеме). Это опорное напряжение подается на вход микропроцессора, защищённого стабилитроном и варистором (например, 05K201 [6]).
Варистор, это полупроводниковый элемент, сопротивление которого значительно падает при увеличении напряжения на нем (причем неважно положительного или отрицательного). При возникновении высоковольтного импульса, сопротивление варистора резко уменьшается до долей Ома и шунтирует нагрузку, защищая ее и рассеивая поглощенную энергию в виде тепла. При этом через варистор может протекать импульсный ток, достигающий нескольких тысяч ампер. Так как варистор практически безынерционен, то после исчезновения помехи его сопротивление вновь становится большим.
Для примера, на схеме я изобразил подключение двух кнопок.

подключение к МК с гасителями импульсов

Подобное подключение обеспечит надежную защиту микропроцессора и других чувствительных электронных компонентов, и позволят им безотказно работать в вашем авто.

Я пользуюсь двунаправленными трансил-диодами (супрессорами), для гашения выбросов обеих полярностей. в конце имеют буковки СА. имеют даже плюс, при установке на плату, ставить можно любым концом. выводы равнозначны.

Удачи в тюнинге и на дороге!

www.drive2.ru

Как устроено электрооборудование в автомобиле — журнал За рулем

Как выглядит современная бортовая электросеть и как она будет эволюционировать в ближайшее время? Об этом рассказывает Максим Сачков.

StreetScooter

Куда ведет тенденция

Согласно статистике, в течение последнего десятилетия масса бортовой сети увеличилась на 10 кг — по кило в год! Электрические связи постепенно вытесняли механические. Общая длина проводов росла, их пучки становились все толще, и в машине оставалось все меньше неэлектрифицированных уголков. У некоторых автомобилей суммарная масса электрики уже перевалила за полцентнера.

К 2025 году, если ничего не предпринимать, бортовая сеть потяжелеет еще на десяток кило. Ведь на электронику возлагают все больше функций, чтобы уровень комфорта и безопасности продолжал расти. Однако разработчики не сидят сложа руки, а изыскивают способы сделать электросхему более легкой, компактной, надежной и быстродействующей.

Цифровая диета

Здорово похудеть электропроводке помогают… шины. Конечно, не те, которые на колесных дисках, а электрические, передающие цифровые сигналы. Разница с обычной аналоговой связью в том, что у исполнительных механизмов появились собственные блоки управления. И к ним подходят уже не толстые жгуты, а лишь один или пара (в зависимости от скорости передачи данных) информационных проводов, не считая питания («минус» традиционно сидит на кузове).

193

Бортовая сеть автомобиля включает в себя десятки управляющих блоков и сотни метров проводов. Количество возложенных на электронику задач будет расти, а значит, надо думать, как упростить электросхемы.

Бортовая сеть автомобиля включает в себя десятки управляющих блоков и сотни метров проводов. Количество возложенных на электронику задач будет расти, а значит, надо думать, как упростить электросхемы.

Бортовая сеть автомобиля включает в себя десятки управляющих блоков и сотни метров проводов. Количество возложенных на электронику задач будет расти, а значит, надо думать, как упростить электросхемы.

Такая архитектура позволяет избавиться от сотен метров проводов. И масса меньше, и дорогая медь экономится. Легче стало работать компоновщикам: проложить пару тонких проводов проще, чем пучок толщиной с руку.

Не думайте, что электрические шины применяют исключительно на дорогих моделях. У бюджетной Калины цифровой сигнал идет не только к двигателю, ABS и подушкам безопасности, но и к модулю передних дверей, управляющему электростеклоподъемниками, обогревом и регулировкой зеркал. Всякий раз инженеры решают, что выгоднее проложить — обычную проводку или шину.

CAN и все, все, все

Одна из основных в схеме электрооборудования — шина CAN (Controller Area Network). Это последовательная шина: данные и команды передаются по одному каналу один за другим. CAN-шину образуют два провода, заплетенных в косичку, — это так называемая витая пара. Два провода — для страховки от потери данных при передаче, а завивают провода для дополнительной защиты сигнала от электромагнитных помех.

StreetScooter

www.zr.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:

www.autoezda.com

Автомобильная электроника, сигнализация, практические схемы

В данной рубрике вы увидите статьи про разные электронные приборы для автомобиля, схемы проводки автомобиля и многое другое.

Электронное оборудование современного автомобиля — это распределенная система. Он состоит из ряда микропроцессорных систем, работающих в режиме реального времени.

Микропроцессорные системы взаимодействуют друг с другом точно определенным и контролируемым образом. Автомобиль среднего класса имеет около 30 различных микропроцессорных систем.
В автомобилях более высокого класса это число может доходить до 100. Процентная доля стоимости электронных систем в общей стоимости автомобиля в настоящее время составляет около 30%, тогда как в автомобилях с гибридными и электрическими приводами может доходить до 40%.

Характерной чертой современных автомобильных систем является широкое использование передовых технологий: электронных и IT, заменяющих существующие решения, аналоговые, механические и электромеханические. Электронные системы относительно дешевые, легкие, легко настраиваемые и надежные. Поэтому они очень хорошо подходят для применений в системах управления, существенным элементом которых является реализация алгоритмов в режиме реального времени (например, управление двигателем, коробкой передач) и в критических системах по соображениям безопасности (например, торможение и управление системой вождения).

Современный микропроцессорный модуль, установленный в автомобилях, представляет собой специализированную электронную систему, оснащенную программным обеспечением, выполняющим определенную функцию, и интерфейсом, содержащим механические элементы. Такие системы известны как встроенные системы. Управление обычно реализуется на нестандартной аппаратной платформе, которая очень часто создается и конфигурируется специально для нужд данного устройства. Проектирование встроенной электронной системы автомобиля требует тщательного анализа требований, касающихся его, разработки соответствующей «архитектуры», то есть развертывания в космосе, и создания программного обеспечения.

meanders.ru

Электроника в современном автомобиле — Toyota Camry, 2.4 л., 2008 года на DRIVE2

Каждое новое поколение легкового автомобиля или грузовика содержит все большее количество электронных систем и датчиков. Вся эта электроника призвана улучшить управляемость, комфорт и безопасность машины. Но все более сложные системы заставляют повышать свой технический потенциал мастеров автосервиса и дилеров. Ведь найти и устранить причину неисправности в сложной компьютерной системе без специального диагностического оборудования не представляется возможным.

Сегодня даже банальные измерители скорости, которые раньше представляли собой механический вращающейся тросик шедший от трансмиссии к панели приборов (спидометру), заменили электронными датчиками скорости. Подробнее о датчиках скорости можно посмотреть тут satom.ru/k/avtomobilnye-datchiki-skorosti. Схема работы датчика скорости довольно проста и основана на магнитных процессах, которые создают вращающиеся детали в трансмиссии. Провод от такого датчика идет к панели приборов, где электронный сигнал преобразуется в показания спидометра.
Сегодня даже климатическая установка в любом автомобиле имеет не один датчик а несколько, плюс “умный” блок управления. Все эти датчики оценивают температуру в салоне автомобиля и передают данные на блок управления, а он в свою очередь поставляет более холодный или теплый воздух в салон оптимизируя потоки воздуха и управляя их скоростью. Но этим уже никого не удивишь.
Сейчас мировые лидеры автопрома пошли по пути еще большего усложнения машин. В премиум авто вы можете выбрать режим движения, комфортности подвески или динамики силового агрегата и работы трансмиссии. В результате вы настраиваете весь автомобиль под себя. Появилось понятие, как мехатронное шасси. Это когда автомобиль сам начинает подстраиваться под качество дорожного покрытия и других текущих условий эксплуатации, частично беря на себя функции водителя.
В некоторых моделях нормой стало отсутствие механической связи между рулем и поворачиваемыми колесами. Электронная система машины сама определяет как повернуть руль исходя из текущих данных от множества датчиков. Иногда это не только исправляет грубые ошибки вождения, но и спасает жизнь водителю.
Дистанционная парковка, когда машина паркуется без участия водителя уже не является фантастикой. Круиз-контроль с функцие разгона и торможения, все это реально. Следующим шагом в развитии автомобильной электроники станет создание полноценного автопилота. Все ведущие производители активно работают над созданием таких систем. По расчетам некоторых аналитиков отрасли уже к 2020 году машины, которые станут ездить по дорогам общего пользователя без водителя, станут обыденным явлением.

www.drive2.ru

Радиосхемы для автолюбителя

  

    Занимаясь электроникой, мы часто настолько глубоко погружаемся в процесс, что забываем о своём здоровье. А ведь выходить на свежий воздух жизненно важно каждому без исключения! Так почему бы не совместить приятное с полезным? Вот только включить любимый паяльник или же другие приборы на улице отнюдь некуда, поэтому и вытекает необходимость в создании простого преобразователя напряжения из 12 в 220 вольт. В который можно будет подключить телевизор,или же другую технику. Схема такого преобразователя показана ниже.

Подробнее...

    

     Когда ваш АКБ сел,а покупать зарядное устройство дорого,так как цены на них от 2к,можно сделать такое зарядное устроствойство для АКБ на плате ардуино нано своими руками.

Подробнее...

   Частая проблема старых магнитол,а так же и другой техники,это отсутствие такой функции,как Bluetooth.

В этой статье,я расскажу как своими руками добавить Bluetooth(блютуз) в магнитолу если там есть хотя бы функция AUX.

Данная переделка обойдется не дорого,а не достающий компонент,можно будет заказать с известного сайта Aliexpress.

Так же Bluetooth по такому же принципу можно добавить в музыкальный центр,или магнитофон.Или просто к усилителю звука.

Подробнее...


   Если у вас где то завалялся низкочастотный динамик,то не плохо для него будет собрать не сложный усилитель для сабвуфера на tda7377

Подробнее...

   Сейчас хочу поделиться интересным на мой взгляд продуктом - как готовый модуль воспроизведения звука с Aliexpress, для которого нужно только добавить питание от бортовой сети,добавить усилитель и можно пользоваться,тут мы узнаем как его подключить.

Подробнее...

  Многие используют в составе некоторых устройств популярный свинцово-кислотный аккумулятор 12 В 7,2 Ач. Эту батарею можно найти во многих устройствах, от детских электромобилей до ИБП, или системах поддержки напряжения важных устройств, в случае сбоя питания. Почему он так популярен? Цена - это его главное преимущество и, наверное, единственное. 

Подробнее...

   

     Пришел мне по почте из Китая вольтметр с REM. Первым делом я проверил его работу дома при помощи компьютерного блока питания. И кстати скажу еще о кое чем. некоторые люди мне писали что REM на них не работает, и что вольтметр работает постоянно, даже при выключенном ГУ. Поначалу я тоже так подумал. 

  Кстати ссылку на этот чудо вольтметр выложу ниже

Подробнее...

  При приближении зимы, частая проблема водителей, в том что АКБ может не всегда завести автомобиль, он или подсажен,да и сам акб в мороз работает не очень.

   Хорошим решением, будет так же создать бустер своими руками. 

   Если простым языком, это такой же внешний аккумулятор(power bank) как для телефона,только в этот раз для нашего автомобиля.

Подробнее...

  

    С наступлением холодного времени года,все чаще приходится столкнуться автолюбителю, чем же зарядить аккумулятор для автомобиля.

  В данной статье,нам понадобится не много, т.к соберем зарядное устройство своими руками из модулей с известного всем сайта-Aliexpress.

Подробнее...

как подключить потребитель с напряжение питания 12в в сеть 24в

(преобразователь напряжения 24в-12в)

 

   Известно,что в некоторых автомобилях, бортовая сеть составляет не 12 Вольт,что больше всего распространено,а 24 Вольта.

  И тут возникает некоторые сложности,а как же подключить тот же антирадар,или видеорегистратор или другой потребитель работающий от 12 Вольт.

  Для этого хорошо будет собрать преобразователь для автомобиля, который будет наши 24 Вольта,преобразовывать 12 Вольт.И можно на эти 12 Вольт установить прикуриватель,и туда уже включать наши потребители.

Подробнее...

radiostroi.ru

Электроника в автомобиле 🚩 Автоэлектрика для начинающих – что нужно знать автовладельцу 🚩 Управление автомобилем

Все эти мигающие лампочки и кнопочки предназначены для комфортного вождения, они оповещают водителя о создавшейся проблеме. Так автомобиль может сообщить своему хозяину о том, что заканчивается бензин или садится аккумулятор. С помощью этих кнопочек и лампочек и происходит общение между автомобилем и водителем, что очень немаловажно.

Когда вы заводите машину, все лампочки начинают гореть. Так происходит проверка работоспособности автомобиля им же самим. Если есть какие-то поломки, то обязательно загорится какая-то лампочка и, тем самым, оповестит вас о создавшейся проблеме. Так что без этих лампочек и кнопочек мы даже не будем знать, что происходит в нашем автомобиле. Если какие-то лампочки начинают вспыхивать во время движения, тогда появились проблемы с автомобилем.

Поэтому очень важно знать, что означает каждая лампочка в вашей машине. Все они описаны в инструкциях. Если загорится сигнальная лампочка блока управления двигателя, тогда у вас возникла проблема с ним. Это может произойти из-за того, что двигатель не развивает необходимую мощность. При этом вы сможете продолжать движение. Если эта лампочка загорелась, тогда вам следует скинуть скорость или вообще остановиться. Продолжив движение, не поленитесь заехать на СТО, там определят причину поломки и исправят ее.

Когда вы выучите все обозначения лампочек вашего автомобиля, тогда сможете следить за его исправностью и вовремя устранять поломки. Так вы будете всегда управлять исправным автомобилем и снизите риск попадания в аварию. Существует лампочка блока управления двигателя. После запуска автомобиля эта лампочка должна погаснуть. Однако, если этого не произошло, тогда ваш автомобиль не исправен и следует искать причину этой неисправности. Также на панели есть индикатор EPS (Electronic Power Control). Этот индикатор также должен погаснуть после запуска двигателя. Постоянно следует следить за сигнальной лампочкой зажигания. Так как, если она загорится во время движения, тогда вам срочно следует заехать на СТО.

Также есть индикаторы, которые оповещают о состоянии безопасности автомобиля. К примеру, индикатор ремней безопасности. Если вы застегнули ремни, а символ не погас, тогда вам следует проверить контакты замка, возможно, вы плохо застегнули ремень. Очень важным является индикатор тормозной системы. Так как если он загорается, это означает, что тормозная система находится в неисправности. Поломку следует немедленно устранить, чтобы не подвергать свою жизнь опасности. Лампочка ESP обычно вспыхивает, когда срабатывает система электронной стабилизации. Это может произойти на скользкой дороге. Но если эта лампочка горит постоянно, тогда с системой возникли проблемы. Это означает, что она уже не сработает на скользкой дороге, а значит, ваша жизнь будет в опасности. Поэтому следует заехать на СТО.

Подушки безопасности – это единственное, что может спасти вам жизнь, если столкновение неизбежно. Поэтому не забывайте следить и за их индикатором. Если во время движения загорается лампочка тормозной системы ABS, тогда в ней возникла неисправность. При этом сохранится обычное действие тормозов. Однако, систему следует починить, чтобы она могла работать в полной мере и обеспечить вам безопасную езду. Постоянно следите за электронными датчиками в своем автомобиле, чтобы поддерживать в норме его техническое состояние.

www.kakprosto.ru

новинки, отзывы, обзоры — За рулем www.zr.ru — читайте про автоэлектронику

Годится ли при покупке принцип «купил, поставил и забыл на много лет»? Нет, есть еще масса нюансов, о которых многие не задумываются.

19819 просмотров

Многие автовладельцы хотели бы заменить обычные галогенки на более эффективный ксенон. Как поступить, спрашивает читатель, заменить только модуль внутри фары или фару целиком, и как легализовать такие переделки? Наш эксперт готов помочь.

8832 просмотра

Укутывать? Подзаряжать? А может, продолжать ездить как обычно, не заморачиваясь? Эксперт «За рулем» объясняет, какие приемы будут полезны даже для новой батареи.

38930 просмотров

Когда вместо привычного мгновенного пуска мотора из-под капота вдруг доносится заунывный волчий вой, от которого индикаторы на приборной панели трусливо притухают, водители задумываются: не пора ли покупать новый аккумулятор? А ведь такой исход можно предугадать — и это совсем не сложно.

86432 просмотра

Эксперты «За рулем» сравнили распространенный литиевый пускач с редкостным конденсаторным. Стало понятно, какой из гаджетов наверняка выручит в трудную минуту.

17615 просмотров

Электронная начинка машин с функцией «Старт/Стоп» включает в себя специальный контроллер, который следит за состоянием бортового источника питания. Что, впрочем, не избавляет владельца такого автомобиля от необходимости периодически подзаряжать «старт-стопную» батарею. Как же это следует делать?

НА ПРАВАХ РЕКЛАМЫ

14865 просмотров

Аккумулятор не просто смертен: он, как и человек, иногда внезапно смертен… Лампы меркнут, стартер пытается уныло гудеть. А можно ли бы это как-то предугадать? Тяжело, но попытаться можно.

94710 просмотров

Специфика темы, вынесенной в заголовок данной статьи, в значительной мере была спровоцирована множеством вопросов, мнений и комментариев, получивших в последнее время хождение по автомобильному Рунету.

НА ПРАВАХ РЕКЛАМЫ

20380 просмотров

В современном автомобиле недостаточно просто заглушить двигатель — многие потребители продолжают работать даже во время стоянки.

17050 просмотров

Перегоревший предохранитель в большинстве случаев не обездвижит автомобиль, но может оставить без важного гаджета. Например, видеорегистратора. Вот как этого избежать.

17072 просмотра

www.zr.ru

Смотрите также