Электронные и микропроцессорные системы автомобилей

Знакомство с особенностями диагностирования и обслуживания современных электронных и микропроцессорных систем автомобиля. Анализ основных критериев классификации электронных компонентов автомобиля. Общая характеристика систем управления двигателем.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Электронные и микропроцессорные системы автомобилей

Введение

В настоящее время техническая оснащенность автомобиля различными электронными системами значительно возросла. Последние достижения в области электроники и микропроцессоров способствовали повышению надежности, эргономичное TM и безопасности автомобиля.

Доля электроники в автомобилях постоянно увеличивается - в 2000 году на нее приходилось 22% стоимости автомобиля, а в 2010 - 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.

Целью данного реферата является обобщение, систематизация вопросов конструкции, диагностирования и обслуживания современных электронных и микропроцессорных систем автомобиля. Задачи - дать определения основным понятиям, относящихся, к данной теме, и описание некоторым электронным системам автомобиля.

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.

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.

Основные компоненты электронных и микропроцессорных систем автомобиля.

Целью данного раздела не является рассмотрение отдельных радиоэлементов их параметров, а определение классов и типов электронных приборов, применяемых на автомобиле, а также определение требований к ним.

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.

По условиям применения, стандартные (универсальные) и специальные компоненты.

Более подробно рассмотрим интегральные микросхемы (ИС), которые в настоящее время являются преобладающими в автомобильной электронике.

В подавляющем большинстве сейчас используются монолитные интегральные микросхемы (1С- integrated circuit), то есть выполненные на едином кристалле полупроводника (чаще кремния) по планарной технологии. Данная технология позволяет производить в микросборке все полупроводниковые элементы, а также пассивные компоненты, такие как резисторы и конденсаторы. Выделяют пять уровней интеграции микросхем:

- низкая (SSI);

- средняя (MSI);

- высокая (LSI);

- сверхвысокая (VLSI);

- ультравысокая (ULSI).

В настоящее время производятся последние три группы интегральных микросхем. 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).

Микропроцессорная ЭВМ (или микроЭВМ) - это ЭВМ, включающая микропроцессор, полупроводниковую память, средства связи с периферийными устройствами и, при необходимости, пульт управления и блок питания, объединенные одной несущей конструкцией.

В зависимости от способа конструирования микроЭВМ делят на:

- однокристальные, выполненные на одном кристалле,

- одноплатные, реализованные на одной плате,

- многоплатные, когда микропроцессор и основная память располагаются на одной плате, средства связи с периферийными устройствами - на других.

Микропроцессорная система (МПС) - информационная, измерительная, управляющая или другая специализированная цифровая система, включающая микроЭВМ и средства сопряжения с обслуживаемым объектом.

Программное обеспечение МПС (ПО МПС) - совокупность программ, которые находятся в памяти системы и реализуют алгоритм функционирования системы.

2. Системы управления двигателем

2.1 Основные принципы управления двигателем

Автомобильный двигатель представляет собой систему, состоящую из отдельных подсистем: системы топливоподачи, зажигания, охлаждения, смазки и т.д. Все системы связаны друг с другом и при функционировании они образуют единое целое (рис. 1).

Рис. 1 Схема электронной системы управления двигателем:

1 -- аккумуляторная батарея; 2 -- выключатель зажигания; 3 -- главное реле; 4 -- коммутационный блок; 5 -- реле включения кондиционера; 6 -- реле малой скорости вентилятора системы охлаждения; 7 -- блок управления вентиляцией, отоплением и кондиционированием; 8 -- вентилятор; 9 -- комбинация приборов; 10 -- реле большой скорости вентилятора системы охлаждения; 11 -- датчик давления хладагента; 12 -- датчик давления усилителя рулевого управления; 13 -- диагностический разъем (колодка диагностики); 14 -- электронный блок управления двигателем; 15 -- реле питания топливного насоса и катушки зажигания; 16 -- топливный модуль; 17 -- адсорбер системы улавливания паров бензина; 18 -- датчик скорости автомобиля; 19 -- датчик детонации; 20 -- датчик абсолютного давления воздуха; 21 -- регулятор холостого хода; 22 -- датчик температуры воздуха на впуске; 23 -- датчик положения дроссельной заслонки; 24 -- форсунка; 25 -- датчик положения коленчатого вала; 26 -- катушка зажигания; 27 -- датчик температуры охлаждающей жидкости; 28 -- свеча зажигания; 29 -- датчик концентрации кислорода; 30 -- компрессор кондиционера

Управление двигателем нельзя рассматривать в отрыве от управления автомобилем. Скоростные и нагрузочные режимы работы двигателя зависят от скоростных режимов движения автомобиля в различных условиях эксплуатации, которые включают в себя разгоны и замедления, движение с относительно постоянной скоростью, остановки.

Водитель изменяет скоростной и нагрузочный режим двигателя, воздействуя на дроссельную заслонку. Выходные характеристики двигателя при этом зависят от состава топливо-воздушной смеси и угла опережения зажигания, управление которыми обычно осуществляется автоматически.

Входные параметры - это те параметры, которые влияют на протекание рабочего цикла двигателя. Их значения определяются внешними воздействиями на двигатель со стороны водителя или системы автоматического управления, поэтому они называются также управляющими.

Выходные параметры, называемые управляемыми, характеризуют состояние двигателя в рабочем режиме. К ним относятся: частота вращения коленчатого вала, крутящий момент, показатель топливной экономичности и токсичности отработавших газов (например, содержания СО), а также многие другие.

2.2 Электронные системы впрыскивания бензина

Применение систем впрыскивания топлива взамен традиционных карбюраторов обеспечивает повышение топливной экономичности и снижение токсич...