Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автотроника. Учебно-методическое пособие для подготовки к выполнению практических работ по дисциплине «Автотроника» для студентов направления подготов
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И
АРХИТЕКТУРЫ»
Д. В. Попов, Б. В. Овчарук, А. Н. Волчков
Автотроника
Учебно-методическое пособие
для подготовки к выполнению практических работ
по дисциплине «Автотроника»
для студентов направления подготовки 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-
технологических машин и комплексов»
Макеевка 2022
УДК 656.1
ББК 39.18
П78
Рекомендовано к изданию Ученым советом Государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования «Донбасская национальная
академия строительства и архитектуры» 30 мая 2022 г., протокол № 9
Рецензенты:
А.М. Югов, доктор технических наук, профессор, заведующий
кафедрой «Технология и организация строительства» ГОУ ВПО
«ДОННАСА»;
В.Л. Беспалов, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры
«Автомобильные дороги и аэродромы» ГОУ ВПО «ДОННАСА».
П78 Попов, Д. В. Автотроника : учебно-методическое пособие для
подготовки к выполнению практических работ по дисциплине
«Автотроника» для студентов направления подготовки 23.03.03
«Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» / Д. В.
Попов, Б. В. Овчарук, А. Н. Волчков. – Макеевка : ГОУ ВПО «ДОННАСА»,
2022. – 174 с.
В учебно-методическом пособии приведены основные теоретические сведения по
современным электронным системам автомобилей с применением различных типов
датчиков, назначение и принцип действия таких систем, перспективы применения
современных электронных средств для автомобилей, тенденции и проблемы разработки
систем. Предназначено для выполнения практических работ по дисциплине
«Автотроника» для студентов всех форм обучения по направлению подготовки 23.03.03
«Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» и специальности
23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства».
УДК 656.1
ББК 39.18
© Д. В. Попов, Б. В. Овчарук,
А. Н. Волчков, 2022
© ГОУ ВПО «Донбасская
национальная академия строительства
и архитектуры», 2022
2
Содержание
Введение …………………………………………………………………………………….5
1.Системы управления автомобилем .………………..……………………………….7
1.1 Общие сведения об электронных и микропроцессорных системах
автомобиля……………………………………………………………………….7
1.2 Виды сигналов …...…………………………………………………………………....8
1.3 Способы передачи энергии и информации.……………………………………10
1.4. Обзор шинных систем……………………………………………………..17
1.5 Шина передачи данных CAN………………………………………………22
2. Датчики автомобильных электронных систем ………………………………...30
2.1. Классификация датчиков………………………………………………….30
2.2 Датчики давления…………………………………………………………………….32
2.3 Датчики температуры ………………………………………………………………41
2.4 Датчики расхода……………………………………………………………………....46
2.5. Датчики состава выхлопных газов………………………………………..52
2.6 Датчики угловых и линейных перемещений и положений……………...54
2.7.Радарные и другие специальные датчики………………………………...64
2.8 Классификация исполнительных механизмов……………………………70
3. Системы автоматического регулирования бензинового двигателя……...73
3.1. Необходимость электронного управления……………………………....73
3.2. История создания систем управления……………………………………74
3.3 Основные принципы управления двигателем………………...................78
3.4 Классификация систем впрыскивания топлива………………………….80
3.5 Электронные и микропроцессорные системы зажигания……………….83
3.6 Микропроцессорные системы управления бензиновым двигателем…..91
3.7 управления Диагностические функции системы двигателем…………..98
4. Системы управления дизельным двигателем…………………………….103
4.1. Общие сведения про системы управления дизельным двигателем….103
4.2. Требования к системе управления……………………………………...104
4.3 Разновидности систем управления дизельным двигателем…………...105
4.4. Аккумуляторная топливная система типа Common Rail (CRS)……...109
4.5. Электронная система управления клапанами………………………….112
3
5. Система управления трансмиссией……………………………118
5.1. Классификация систем управления трансмиссией…………118
5.2Механические коробки передач с электронным
управлением……………………………………………………….126
5.3 Вариаторные автоматические коробки передач…………….127
5.4 Системы распределения крутящего момента……………….132
6. Управление системами активной безопасности……………...136
6.1. Назначение системы управления тормозами…………….....136
6.2 Системы предотвращения блокировки колес автомобиля
при торможении…………………………………………………..136
6.3 Электронные тормозные системы…………………………...142
6.4 Антипробуксовочные системы……………………………....143
6.5 Электронная система стабилизации движения автомобиля.147
6.6 Электронные системы пассивной безопасности……………149
7. Электронные системы рулевого управления, подвески,
световой сигнализации…………………………………………...151
7.1. Электронные системы рулевого управления……………………...151
7.2 Системы управления подвеской…………………………….159
7.3 Электронные системы освещения…………………………...161
8. Автомобильные бортовые информационные системы……...165
8.1 Автомобильные бортовые диагностические системы……..165
8.2 Сигнальная лампа…………………………………………….171
Литература………………………………………………………..174
4
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время техническая оснащенность автомобилей различными
электронными системами значительно возросла. Последние достижения в
области электроники и микропроцессоров способствовали повышению
надежности, эргономичности и безопасности автомобилей. Классификация
современных электронных систем автомобилей включает в себя:
- ЭСУА — электронные системы управления автомобилем;
- ЭСУД — электронные системы управления двигателем;
- СБСА — специализированные бортовые системы автомобиля;
- ЛВС — локальные вычислительные сети.
Электронные системы управления автомобилем подразделяются на два
типа: обеспечивающие безопасность при движении автомобиля и
улучшающие управляемость и эргономичность автомобиля. Например,
система курсовой устойчивости предотвращает увод автомобиля в
неуправляемый занос, а автоматическая коробка перемены передач облегчает
управление автомобилем.
Электронные системы управления двигателем включают в себя системы
впрыска, зажигания и пуска двигателя и другие приборы
электрооборудования автомобиля, обеспечивающие надежную работу
двигателя и его высокий КПД.
Специализированные бортовые системы автомобиля включают в себя
различные системы отображения информации, необходимой для водителя;
системы, повышающие комфортабельность автомобиля; системы навигации;
противоугонные устройства.
Локальные вычислительные сети являются мультиплексными системами
передачи информации на основе технологии CAN. Они позволяют
значительно уменьшить число проводов, контактов и звеньев связи на
автомобиле.
5
Доля электроники в автомобилях постоянно увеличивается - в 2000 году
на нее приходилось 22% стоимости автомобиля, а к 2010-му 35%.
Еще более возрастает роль электронных и микропроцессорных систем,
которые во многом определяют активную и пассивную безопасность
автомобиля. Так 1 июля 2004 года в Европейском союзе вступило в силу
коллективное обязательство автопроизводителей не поставлять на рынок
автомобили без антиблокировочных систем. Как ожидается, вскоре
аналогичное решение будет принято и по подушкам безопасности.
Не меньшее внимание уделяется экологическим показателям автомобиля,
выполнить которые без микропроцессорного управления силовым агрегатом
невозможно.
Несомненно, вопросы конструкции, эксплуатации электронных систем
автомобиля являются актуальными.
На сегодня системы управления представлены практически во всех
системах автомобиля и обеспечивают их комфортное и безопасное
управление с учётом существующих требований безопасной эксплуатации,
экологичности и экономичности транспортного средства.
Отдельные электронные компоненты и комплексные электронные
системы становятся все компактнее, дешевле и, вместе с тем, эффективнее. В
результате появляются новые возможности использования электроники в
автомобиле, позволяющие постоянно расширять объем уже существующих
функций. Такой прогресс неизбежно сказывается на организации работы
станций технического обслуживания в автомобильной сфере. Все большее
значение приобретает получение необходимой информации через
электронные средства, понимание работы комплексных систем и, в конце
концов, проведение правильной диагностики на основании
целенаправленных контрольно-измерительных работ. В этой связи должно
произойти еще одно преобразование: переход от мышления и понимания
отдельных систем до комплексного мышления и понимания системных
взаимосвязей.
6
1. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕМ
1.1 Общие сведения об электронных и микропроцессорных системах
автомобиля
Понятие электронной системы является более общим, нежели понятие
микропроцессорной системы. В самом общем смысле под электронной
системой понимается система, построенная на радиоэлектронных элементах.
Для четкого понимания различия между электронной и микропроцессорной
системами введем их понятия, причем для первой в более узком смысле.
Электронная система автомобиля - система (узел) автомобиля,
алгоритм функционирования которой определяется принципиальной
электрической схемой блока управления или всего узла. При этом
технически электронный блок управления (ЭБУ) или весь узел может быть
выполнен на дискретных и (или) интегральных радиоэлементах, а изменение
алгоритма работы системы или узла невозможно без изменения
электрической схемы.
Микропроцессорная система автомобиля - система автомобиля,
алгоритм функционирования которой определяется программой процессора
электронного блока управления (ЭБУ). Таким образом, в данной системе
всегда есть блок управления на основе микропроцессора и для изменения
алгоритма работы системы требуется изменить программу микропроцессора.
Современный автомобиль обладает значительным количеством
электронных и микропроцессорных систем различного назначения и уровня
сложности, что определило разнообразие в элементной базе устройств и
технологиях их изготовления
Рассмотрим основные критерии классификации электронных
компонентов автомобиля.
- По типу элементов: дискретные и интегральные электронные
компоненты.
По типу рабочего сигнала: цифровые и аналоговые компоненты.
7
Аналоговые интегральные микросхемы чаще всего делятся по
назначению: операционные усилители, стабилизаторы напряжения,
усилители низкой частоты, компараторы и т. д.
Цифровые интегральные микросхемы имеют, как правило, два
критерия классификации:
- по технологии полупроводников: биполярные, на основе полевых
транзисторов и гибридные.
- по назначению: логические, триггеры, регистры, шифраторы,
мультиплексоры, микросхемы памяти, высокомощные микросхемы.
Отдельным классом цифровых интегральных микросхем стоят
микропроцессоры.
Микропроцессор (МП) - это программно управляемое устройство,
осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управление
этим процессом, реализованное в одной или нескольких больших
интегральных схемах (БИС).
1.2 Виды сигналов
Как уже отмечалось, данные в информационных системах передаются в
виде сигналов. В общем случае различают аналоговые (непрерывные) и
дискретные (прерывистые) сигналы.
На рис.1.1 показан условный вид аналогового сигнала, т.е. сигнала,
который присутствует в любой момент времени t и может принимать любое
количественное значение А в допустимом диапазоне его изменения.
На рис.1.2 показан условный вид дискретного сигнала. Здесь а - сигнал,
дискретный по уровню и аналоговый по времени, т.е. сигнал, который
присутствует в любой момент времени, но может количественно принимать
только строго определенные значения; б – сигнал, аналоговый по величине,
но присутствующий только в строго определенные моменты времени.
8
а) б)
Рисунок 1.1 – Аналоговый сигнал
Рисунок 1.2 - Дискретный сигнал
а - сигнал, дискретный по уровню и
аналоговый по времени
б – сигнал, аналоговый по величине
но дискретный по времени
Если любому определенному количественному значению сигнала
ставится в соответствие некоторый численный эквивалент, выраженный в
цифровой, как правило, двоичной системе счисления, то этот эквивалент,
существующий в виде физического сигнала, называется цифровым сигналом.
Преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую (рис. 1.3) и
обратно осуществляется специализированными устройствами,
соответственно аналого-цифровыми и цифроаналоговыми
преобразователями.
Рисунок 1.3 - Цифровое кодирование аналогового сигнала
9
Вид обрабатываемых сигналов определяет схемотехнику устройств и
систем, которые подразделяются на цифровые и аналоговые. В первом
случае необходимо учитывать тип линии связи, скорость передачи данных,
разрядность сообщений, расстояние между абонентами и др. При обработке
аналоговых сигналов следует учитывать их минимальное и максимальное
значение, скорость изменения, уровень помех и пр.
1.3 Способы передачи энергии и информации.
Система энергоснабжения автомобиля обеспечивает напряжение 12 В..
Стабильность величины напряжения обеспечивается электронным
регулятором напряжения.
Для получения электрической энергии иного уровня напряжения или
более высокого уровня стабильности применяют электронные
стабилизаторы, преобразователи напряжения. Для получения более низких
напряжений применяются интегральные стабилизаторы с емкостными
фильтрами. Для повышения напряжения возможно применение импульсных
преобразователей, в том числе и интегральных.
Основным критерием деления систем проводки является метод
управления потребителем электрической энергии. Традиционная система
проводки, в которой передача энергии и управление потребителем
осуществляется по одному силовому проводу, обычно плюсовому.
Однопроводной проводку называют, когда общим проводом является кузов
автомобиля. Однако кузов автомобиля, как проводник обладает невысокими
характеристиками, в силу неоднородности конструкции, поэтому достаточно
часто наиболее важные потребители обладают дополнительным
отрицательным проводом, то есть двухпроводной системой проводки.
При распределении энергии применяются два типа электрической
проводки:
- одно- и двухпроводная система;
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]