Глава 2. Датчики новітніх автомобільних електронних систем

Рис . 2.37 Вихідний сигнал датчика детонації Рис . 2.38 Визначення детонації

2.7.4. Датчик змісту метанолу палива Паливо Термистор Паливо Для зменшення змісту токсичних речовин, у вихлопних газах автомобіля можливо використання змішаних палив. Передбачається, що бажаний позитивний то може дати додавання метанолу (метилового спирту) до бензину. Проблема у цьому, що з підтримки стехиометричного складу бензинової складовою (метаноловой) ТВ-суміші потрібно різну кількість повітря. ЭБУ двигуна повинен працювати з обома цими сумішами та його комбінацією у різних пропорціях. І тут необхідний датчик, здатний визначити відсотковий вміст метанолу палива. Одне з варіантів реалізації датчика метанолу показаний на рис. 2.39. Зміст метанолу палива тут визначається по електричної ємності, у своїй враховується температура палива й його електричне опір. Відповідно до отриманим сигналом програмне забезпечення ЭБУ вибирає стратегію управління подачею палива під конкретний склад ТВ-суміші. Передбачається, такі датчики знайдуть у майбутньому широке використання у двигунах і коїться з іншими альтернативними видами палива.

Ємнісний "датчик Вихідний сигнал Рис. 2.39.

Датчик метанолу 2.7.5.

Датчики стану електричних ланцюгів Стан електричних ланцюгів сучасного автомобіля постійно контролюється ЭБУ. Датчиками стану є, зазвичай, резистивне шунти і розподільники напруги, обмотки струмових реле. Наприклад, щоб можна було розрізнити закрите й відкриту стан ключа від несправностей в провідниках, у його ланцюг запроваджені додаткові резистори (рис. 2.40). На схемою справної проведенні відповідає опір R1 = 1 кОм при розімкнутому ключі і R2 = 39 Ом при замкнутому. Будь-які інші значення ЭБУ сприйме як свідчення несправності датчика і занесе на згадку про відповідний код помилки. На рис. 2.41 показано схема контролю справності лампи в фарі. Лампа в фарі струмова обмотка Геркон R,Q 12В \S2 R2 -CD- Рис. 2.40. Схема контролю стану електричної ланцюга

Рис.2.41. Схема контролю справності ланцюга лампи

Рис.2.40. Схема контролю стану електричної цілі

2.7. Радарні та інші спеціальні датчики

2.7.6. Інтеграція датчиків

Є тенденція інтеграції автомобільних датчиків і збільшення їх можливостей переробці інформації. За рівнем інтеграції (рис. 2.42) датчики умовно поділяються ми такі рівні. • Звичайний нульової рівень. Аналоговий сигнал з датчика передається лінією зв'язку (дротах) в ЭБУ, що й виробляється уся необхідна обробка. Такий метод найменш помехозахищений. • Рівень інтеграції 1. У датчик включені ланцюга попередньої аналоговий обробки сигналу, поліпшено перешкодозахищеність. • Рівень інтеграції 2. У датчик крім аналогової обробки сигналу вмонтований аналого-цифровий перетворювач. Датчик то, можливо підключено до цифровий комунікаційної шині, наприклад CAN, поліпшено перешкодозахищеність, сигнал датчика стає доступним локальної мережі контролерів.

РИС. 2.42. Інтеграція датчиків. АОС — аналогова обробка сигналу, МП — мікропроцесор, АЦП — аналогоцифровий перетворювач • Рівень інтеграції 3. Датчики отримують інтелектуальні можливості з допомогою установки у яких мікропроцесорів. Цифровим сигнал добре помехозахищений, є можливості програмної установки параметрів датчиків під конкретну модель автомобіля, розширено діагностичні можливості. Наприклад, датчик становища дросельної заслінки відповідає звичайного рівня, інтегральний датчик розрідження у впускному колекторі відповідає першого рівня інтеграції, а радарний датчик швидкості і відстані з метою адаптивного круїз-контроля відповідає третьому рівню.

Глава 3. Електронне урядування автомобільним двигуном 3.1. Необхідність електронного управління автомобільним двигуном Електронна система автоматичного управління двигуном (ЭСАУ-Д) складається з датчиків для постійного контролю над його параметрами і параметрами довкілля, електронного блоку управління (ЭБУ) з урахуванням мікропроцесора і виконавчих пристроїв, з допомогою яких ЭБУ управляє двигуном по закладених у його пам'ять програмі і згідно з туристичною інформацією від датчиків [3]. Електронне урядування необхідне задоволення високі вимоги по екологічності, паливної економічності, експлуатаційним характеристикам, зручності обслуговування і діагностики, що ставляться до сучасним автомобільним двигунам законодавчо, і споживачами [4]. 3.1.1. Зменшення забруднення довкілля вихлопними газами У вихлопних газах містяться залишки вуглеводневої палива (СП), окис вуглецю (ЗІ), двоокис вуглецю (С02), окисли азоту NOx, азот (N) і кисень (02). Зміст вуглеводнів вимірюється у бічних частинах на мільйон за обсягом (РРМ чи млн"'). Нормально працюючий двигун спалює в циліндрах майже всі паливо. Дозволене зміст СП має бути менш 50 РРМ. Бензин є канцерогеном. Окис вуглецю — збаламучену хімічну сполуку, легко вступаючі в реакцію з киснем, у яких утворюється двоокис вуглецю С02. ЗІ — отрутний газ, беручи легких людини у реакцію з киснем, викликає сильне отруєння (може бути летальний кінець). Рівень ЗІ в вихлопних газах вимірюється у відсотках і повинна перевищувати 0,5%. Двоокис вуглецю С02 — результат сполуки вуглецю з палива з киснем повітря. Дозволене зміст 12... 15%. Високі значення свідчить про хорошої роботи двигуна. Низький рівень С02 свідчить, що паливо-повітряна суміш (ТВ-суміші) багата чи бідна. Підвищення концентрації С02 у атмосфері сприяє розвитку парникового ефекту. Кисень — повітря нею 21% і більшість входить у реакцію з паливом. Рівень кисню в вихлопних газах може бути низьким, менш 0,5%. У камері згоряння двигуна утворюється група окислів азоту, для стислості які охоплюють NOx. Окис азоту N0 — безбарвний газ без смаку і запаху. Двоокис азоту N02 — рудуватий газ з кислим їдким запахом, слабко токсичний. Окисли азоту NOx формуються в камері згоряння двигуна за температури понад 1370 °З (2500 °F) або за великому тиску. При поєднанні окислів азоту з вуглеводнем СП у атмосфері під впливом сонячних променів утворюється фотохімічний зміг, шкідливий для органів дихання людини.

3.1. Необхідність електронного управління двигуном

3.1.2. Екологія бензинових двигунів

На роботу бензинового двигуна дуже впливає співвідношення між масою повітря і палива на займистою суміші (37]. У ідеальному разі за повному спалюванні I кг (I л) бензину на 14,7 кг (10 м') повітря утворюються нетоксичні речовини — вода і двоокис вуглецю. Співвідношення між масою повітря і палива, однакову 14,7:1, називається стехіометричним. Якість ТВ-суміші визначається коефіцієнтом надлишку повітря X, що дорівнює відношенню фактичного складу ТВ-суміші до її стехіометричному складу. Повне згоряння палива на циліндрах ДВС має місце при X = 1. Але з низки причин навіть за стехиометричнім складі ТВ-суміші згоряння здійснюється в повному обсязі й утворяться токсичні речовини. Від згоряння багатою ТВ-суміші (Х< 1) призводить до появи надлишкового кількості ЗІ, Н2 і СП. Бідні ТВ-суміші (Х= 1) згоряють із заснуванням NOx і призводять до пропускам запалення. 3.1.3. Каталітичний газонейтралізатор У каталітичному газонейтрализатор і відбуваються хімічні реакції, які зменшують концентрацію токсичних речовин, у вихлопних газах:

У середовищі сучасних газонейтралізаторах як каталізаторів хімічних реакцій використовуються шляхетні метали, наприклад платина. Для нормальної експлуатації каталітичного газонейтрализатора потрібно підтримку стехиометричного складу ТВ-суміші з точністю — менш %. Інакше нейтралізатор поступово деградує. Така точність дозування без електронного управління недосяжна. У справному каталітичному нейтралізаторі до 90% токсичних речовин переробляється в нетоксичні.

3.1.4. Кут випередження запалювання

Неоптимальні значення кута випередження запалювання призводить до збільшення концентрації СП і NOx в вихлопних газах. Точне завдання кута випередження запалювання всім режимів роботи двигуна можливе лише допомогою електронної системи управління [2|. 3.1.5. Екологія дизельних двигунів У дизелях паливо впорскується у циліндри і воспламеняется з допомогою розігріву стисливого повітря. У дизелях X більше одиниці. При оптимальних значеннях X = 1,1...1,2 в вихлопних газах міститься мінімум сажі, СП й CO. На дизелях працюють двухкомпонентные окисні каталітичні нейтрал і затори, змінюють СП й CO в С02 і Н20. Застосування трехкомпонентного каталітичного нейтралізатора неможливо через надлишку повітря. На процес згоряння палива дуже впливає точність синхронізації його впорскування. Наприклад, похибка початку впорскування в Р обороту