Электронные системы автоматического управления агрегатами автомобиля

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Сургутский  институт нефти и  газа (филиал) 

Кафедра МТО

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ» НА ТЕМУ «ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО  УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТАМИ АВТОМОБИЛЯ. ОБЩИЕ  СВЕДЕНИЯ. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВОПОДАЧЕЙ ДИЗЕЛЕЙ. ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ. ЭЛЕКТРОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЕМ ФАР. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЕМ. АВТОБЛОКИРОВКА ДВЕРЕЙ» 
 

    Выполнила: студентка группы АТХ-06

    Савончук  Екатерина

                                                                                       Приняла: Горшкова О.О.     
 
 
 
 
 

Сургут  2009 г.

СОДЕРЖАНИЕ

    ВВЕДЕНИЕ_______________________________________________________3

1. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТАМИ АВТОМОБИЛЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ__________________4
2. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВОПОДАЧЕЙ ДИЗЕЛЕЙ. ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ__________6
3. ЭЛЕКТРОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЕМ ФАР______________10
4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЕМ______12
5. АВТОБЛОКИРОВКА ДВЕРЕЙ___________________________________14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ__________________________________________________16

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ__________________________________________17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВЕДЕНИЕ

   Электрооборудование автомобиля представляет собой сложный  комплекс взаимосвязанных электротехнических и электронных систем, приборов и  устройств, обеспечивающих надежное функционирование двигателя, трансмиссии и ходовой части, безопасность движения, автоматизацию рабочих процессов автомобиля и комфортные условия для водителя и пассажиров.

   Развитие  электрооборудования автомобилей  тесно связано с широким применением  электроники и микропроцессоров, обеспечивающих автоматизацию и оптимизацию рабочих процессов, большую безопасность движения, снижение токсичности отработавших газов и улучшение условий работы водителей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТАМИ АВТОМОБИЛЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

   Автомобильное электрооборудование включает в  себя следующие системы и устройства:

   -электроснабжения;

   -электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания;

   -освещения, световой и звуковой сигнализации;

   -электронные системы управления агрегатами автомобиля;

   -информации и контроля технического состояния автомобиля и его агрегатов;

   -электропривода;

   -подавления радиопомех;

   -коммутационные, защитные устройства и электропроводку.

   В систему электроснабжения входят генераторная установка и аккумуляторная батарея. К системе электростартерного пуска  относят аккумуляторную батарею, электростартер, реле управления (дополнительные реле и реле блокировки) и электротехнические устройства для облегчения пуска  двигателя. Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в цилиндрах бензинового двигателя искрой высокого напряжения, возникающей между электродами свечи зажигания. Помимо свечей, к системе зажигания относятся катушка зажигания, прерыватель-распределитель, датчик-распределитель, транзисторный коммутатор, добавочный резистор, высоковольтные провода, наконечники и т.д. Система освещения и световой сигнализации объединяет осветительные приборы (фары головного освещения), светосигнальные фонари (габаритные огни, указатели поворота, стоп-сигналы, фонари заднего хода и др.) и различные реле управления ими. Система информации и контроля включает в себя датчики и указатели давления, температуры, уровня топлива в баке, спидометр, тахометр, сигнальные (контрольные) лампы и пр. Электропривод (электродвигатели, моторедукторы, мотонасосы) находит все большее применение в системах стеклоочистки, отопления, вентиляции, предпускового подогрева двигателя, подъема и опускания антенны, блокировки дверей и стеклоподъемниках. Используется разнообразная коммутационная и защитная аппаратура: выключатели, переключатели, реле различного назначения, контакторы, предохранители и блоки предохранителей, соединительные панели и разъемные соединения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВОПОДАЧЕЙ ДИЗЕЛЕЙ. ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

   Электронные системы управления топливоподачей автомобильного дизельного двигателя  по схемотехническому решению делятся  на три типа: аналоговые системы, состоящие  в основном из операционных усилителей; цифровые регуляторы, построенные на элементах средней степени интеграции; микропроцессорные системы.

   Аналоговым  системам, несмотря на простоту реализации, присущи следующие недостатки:

   зависимость качества регулирования от точности изготовления применяемых элементов (резисторов, конденсаторов и др.);

   зависимость электрических параметров элементов  от внешних факторов;

   реализуемая структура не оставляет возможности  для выполнения системой функций, не предусмотренных в процессе проектирования, т. е. узкая специализированность системы.

   Цифровые  регуляторы позволяют в основном избавиться от этих недостатков, поскольку  их точность определяется только выбранной  разрядностью и не зависит от влияния  внешней среды и времени эксплуатации. Однако это весьма сложные в конструктивном отношении системы, состоящие из значительного числа микросхем, и их надежность при использовании на автомобиле невысока. Такие системы также не могут перенастраиваться на другой режим эксплуатации либо на другой тип дизеля.

   Для обслуживания автомобильного дизельного двигателя необходима система, осуществляющая не только комплексную автоматизацию двигателя (объединение функций систем топливоподачи, защиты и рециркуляции в одном электронном блоке), но также обеспечивающая эффективную работу дизеля в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов при допустимом уровне токсичности отработавших газов. Поэтому аналоговые и цифровые системы применяются для дизелей, работающих в стационарных режимах, например для дизель-генераторных установок на судах и тепловозах.

   На  автомобильных дизельных двигателях находит все более широкое применение микропроцессорная система управления. Структурная схема такой системы изображена на рис. 2.1. Она включает в себя микропроцессор МП, осуществляющий все арифметические операции и общее управление устройствами, оперативное запоминающее устройство ОЗУ для хранения промежуточных результатов вычислений, постоянное запоминающее устройство ПЗУ для хранения программ управления всей системы в целом.

   Для сбора информации о работе двигателя  в системе предусмотрены три  типа датчиков, а также датчики  режимных параметров и датчики коррекции. К первому типу относятся датчики:

   -частоты вращения коленчатого вала двигателя n_д;

   -положения рейки ТНВД h_рейки;

   -положения педали акселератора _педали. 

Рис 2.1. Структурная схема микропроцессорной системы управления дизельным двигателем 

   По  сигналам от этих датчиков вычисляется  предварительное значение управляющего воздействия на исполнительный механизм. Для более точного регулирования необходимо осуществлять коррекцию управляющего воздействия в зависимости от того, в каких условиях работает двигатель. Коррекция проводится по сигналам от следующих датчиков:

   -температуры топлива t_{топлива};

   -температуры всасываемого воздуха t_{воздуха};

   -атмосферного давления Р_атм.

   Информация  от этих датчиков позволяет корректировать величину необходимой дозы впрыскиваемого топлива. Датчик температуры масла в системе смазки двигателя t_масла служит для оценки условий пуска двигателя.

   Для предупреждения аварийных режимов  работы дизеля служат датчик температуры  охлаждающей жидкости t_охл и датчик давления масла в системе смазки P_масла.

   Для связи с аналоговыми датчиками в системе предусмотрен аналогово-цифровой преобразователь АЦП и коммутатор, поскольку в каждый отдельный момент времени АЦП может получать информацию только с одного датчика.

   В процессе выполнения программы коммутатор опрашивает последовательно все аналоговые датчики. Для подключения датчика частоты вращения коленчатого вала предусмотрен цифровой таймер. Непосредственное управление перемещением рейки топливного насоса осуществляется исполнительным механизмом. Контроллер прерываний осуществляет синхронизацию работы программы управления в соответствии с сигналами, снимаемыми с датчиков.

   Особо важной задачей регулирования топливоподачи  дизельного двигателя является обеспечение  качественных переходных процессов, так  как это непосредственно связано  с технико-экономическими показателями работы двигателя. Поэтому в системе производится управление по пропорционально-интегрально-дифференциальному закону с целью устранения статических ошибок регулирования и получения наилучших динамических характеристик регулятора. Интегральная составляющая закона управления формируется в виде суммы всех управляющих воздействий, предшествующих рассчитываемому в данный момент. Дифференциальная составляющая формируется в виде приращений регулируемого параметра за единицу времени, поэтому в системе необходимо иметь устройство измерения времени. Эту функцию выполняет таймер, выдающий сигналы отметок времени, которые, поступая на контроллер прерываний, приостанавливают работу основной программы управления для замера приращения регулируемого параметра через равные промежутки времени.

   Аварийные датчики также подключаются к  контроллеру прерываний. В случае превышения каким-либо параметром предельно допустимого значения выполнение основной программы приостанавливается и запускается программа автоматической защиты двигателя. Так, например, при превышении температуры охлаждающей жидкости 105°С обеспечивается плавное снижение частоты вращения до холостого хода с включением аварийной световой и звуковой сигнализации. При недопустимом падении давления масла в системе смазки включается аварийная сигнализация и двигатель останавливается.

   Регулирование в зоне частичных характеристик  сводится к вычислению расчетного положения рейки топливного насоса, сравнению этого расчетного значения с реальным положением рейки и приведением рейки в рабочую точку по оптимальному закону в соответствии с рассогласованием.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. ЭЛЕКТРОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЕМ ФАР

   Во  всех странах оговаривают границы  освещенной зоны при ближнем свете. Если по каким-либо причинам граница  освещенной зоны приближается к автомобилю, то видимость дороги ухудшается. Если же граница освещенной зоны отдаляется, то ухудшаются условия видимости для водителей встречных автомобилей. Практика показала, что граница освещенной зоны при ближнем свете может значительно изменяться в зависимости от нагрузки автомобиля.

   Чтобы снизить влияние нагрузки на границу  освещенности, были сделаны попытки устанавливать фары в соответствии с наиболее часто встречающимися режимами нагрузки. Однако существенное улучшение условий освещения обеспечивают лишь системы регулирования, поддерживающие почти неизменную границу освещенной зоны при изменениях нагрузки. На рис. 3.1 показана функциональная схема системы, регулирующей положение фар («Бош»). 
 

Рис 3.1. Функциональная схема системы, регулирующей положение фар («Бош»): 1- индуктивные датчики; 2- элементы сложения сигналов; 3- передний мост; 4- задний мост; 5- задатчики эталонного сигнала

   Индуктивные датчики 1 воспринимают перемещение переднего и заднего мостов относительно кузова. Полученный электрический сигнал, характеризующий действительное положение моста относительно кузова, сравнивается с эталонным сигналом, установленным с учетом технических требований. Сигнал рассогласования, полученный в элементе сложения, усиливается и поступает к биметаллическому исполнительному органу. В зависимости от рассогласования биметаллический элемент нагревается и с помощью рычажной передачи поворачивает корпус фары во круг нижней точки крепления. Система регулирования устроена так, что положение фар не изменяется под воздействием колебаний ходовой части и кузова, возникающих из-за неровностей дороги. Добиться этого сравнительно легко, так как помеховые напряжения, имеющие высокую частоту, хорошо отделяются.

   Не  требуется коррекция положения  фар на автомобилях с регулируемой подвеской, у которых поддерживается постоянная высота кузова, не зависящая от нагрузки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ  УПРАВЛЕНИЕ СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЕМ

   Автомобильные стеклоочистители конструируются так, чтобы обеспечить водителю хорошую видимость даже во время дождя средней силы,

   Длительная  работа стеклоочистителя при моросящем  дожде или слабом снеге затрудняется тем, что на ветровое стекло попадает недостаточное количество влаги. Вследствие этого увеличивается трение и износ щеток, увеличивается расход энергии на очистку стекла, что вызывает перегрев приводного двигателя. Возрастает вероятность появления царапин на ветровом стекле. Водитель вынужден периодически выключать стеклоочиститель на один-два такта, а затем снова включать. Это неудобно и небезопасно, так как внимание водителя на короткое время отвлекается от управления автомобилем. Современные стеклоочистители дополняются регуляторами тактов. Регулятор тактов через определенные промежутки времени автоматически отключает двигатель стеклоочистителя на один-два такта. Интервал между остановками стеклоочистителя можно изменять в пределах от 2 до 30 с. Регулятор тактов без труда может быть подключен к стеклоочистителям  прежних  моделей. 
 

Рис. 4.1.  Схема подключения электронного регулятора тактов регулятора к стеклоочистителю: 1 - двигатель стеклоочистителя; 2 - реле включения стеклоочистителя; 3 - регулятор тактов; S1 — выключатель стеклоочистителя 
 

   Подключение электронного регулятора тактов к имеющемуся стеклоочистителю показано на рис. 4.1. Двухскоростной двигатель 1 стеклоочистителя с возбуждением от постоянного магнита получает питание через контакты реле 2 при включении регулятора тактов 3 и оставленный прежний включатель S1. При выключении стеклоочистителя концевой выключатель S2 подает ток к якорю двигателя до его поворота на определенный угол, вследствие чего щетки стеклоочистителя останавливаются в парковом положении. Регулятор тактов 3 представляет собой включатель с электронным управлением, включенный параллельно имеющемуся включателю стеклоочистителя. Встречаются и такие механизмы стеклоочистителей, в которых после установки   щеток в парковое положение затормаживается якорь двигателя. Торможение обычно осуществляется путем замыкания накоротко двигателя стеклоочистителя, поэтому рабочие контакты, управляемые реле регулятора тактов,   должны сначала ликвидировать созданное короткое замыкание.

   Электронный регулятор тактов по конструкции  весьма сходен с задатчиком ритма электронных   указателей   поворотов. В обоих   случаях   астабильный   мультивибратор   выдает   на выходе прямоугольные импульсы, однако коэффициенты заполнения импульсов (отношение ширины импульса к длительности периода) значительно различаются: для указателей поворота величина = 0,5, а для регулятора тактов стеклоочистителя — гораздо меньше. Двигатель стеклоочистителя обычно включается с помощью реле, однако, встречаются также схемы с силовыми транзисторами и тиристорными выключателями. 
 
 
 
 
 
 

5. АВТОБЛОКИРОВКА  ДВЕРЕЙ

   Моторедукторы применяются в  электроприводе блокировки замков дверей. Устройство моторедуктора представлено на рис. 5.1. 
 

Рис 5.1. Моторедуктор блокировки замков дверей:1 - электродвигатель; 2 - червячный редуктор; 3 - рейка; 4 - передвижной щиток 

   Моторедуктор 87.3730 имеет электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов, на выходном валу которого расположена шестерня, перемещающая зубчатую рейку, осуществляющую в зависимости от направления вращения вала двигателя блокировку или разблокировку дверных замков через передвижной шток.

   В моторедуктор 87.3730 встроено устройство коммутации цепи управления моторедуктором. Моторедуктор 871.3730 устройства коммутации не имеет.

   Схема управления системой блокировки замков дверей с моторедуктором 87.3730 и электронным блоком управления 7403.3761 представлена на рис.5.2. Нажатие кнопки SA2 открывает транзисторы VT3, VT4 и подключает к цепи питания реле KV2, которое включает электродвигатель М моторедуктора с полярностью «+» на его выводе 2 и «-» на выводе 1. При такой полярности электродвигатель перемещает рейку в сторону осуществления блокировки дверей.  

   Рис. 5.2. Схема управления системой блокировки замков дверей 

   При нажатии SA1 аналогично срабатывает реле KV1 , на вывод 2 подается «-» , на вывод 1 «+» , и двигатель М, вращая редуктор в обратную сторону, разблокирует двери. Концевой выключатель SQ блокирует кнопки SA1 и SA2. Он устанавливается только в моторедукторах 87.3730 блокировки передних дверей, моторедукторы 871.3730 задних дверей выключателем SQ не оборудованы, блок 7403.3761 управляет одновременно двумя моторедукторами 87.3730 и двумя 871.3730. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

   Количество  и мощность потребителей электроэнергии на автомобилях постоянно увеличиваются. Соответственно, возрастает мощность источников электрической энергии. На смену прежнему электрооборудованию приходят новые, более сложные по конструкции и схемным решениям электрические и электронные изделия и системы. От технического состояния электрооборудования во многом зависит эксплуатационная надежность и производительность автомобиля. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. Чижков Ю.П., Акимов С.В. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов. – М.: Издательство «За рулем», 1999. – 384 с.
2. Бела Буна. Электроника на автомобиле. – М., Транспорт, 1979. – 192 с.
3. Соснин Д.А. Автотроника. Электрооборудование и системы бортовой автоматики современных легковых автомобилей. Учебное пособие. – М.: СОЛОН-Р, 2005. – 272 с.