Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Зимняя И.А. КЛЮЧЕВЫЕ КОМПЕТЕНТНОСТИ как результативно-целевая основа компетентностного подхода в образовании (2)
(Статьи)

Значок файла Кашкин В.Б. Введение в теорию коммуникации: Учеб. пособие. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2000. – 175 с. (2)
(Книги)

Значок файла ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА: НОВЫЕ СТАНДАРТЫ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ (2)
(Статьи)

Значок файла Клуб общения как форма развития коммуникативной компетенции в школе I вида (10)
(Рефераты)

Значок файла П.П. Гайденко. ИСТОРИЯ ГРЕЧЕСКОЙ ФИЛОСОФИИ В ЕЕ СВЯЗИ С НАУКОЙ (10)
(Статьи)

Значок файла Второй Российский культурологический конгресс с международным участием «Культурное многообразие: от прошлого к будущему»: Программа. Тезисы докладов и сообщений. — Санкт-Петербург: ЭЙДОС, АСТЕРИОН, 2008. — 560 с. (11)
(Статьи)

Значок файла М.В. СОКОЛОВА Историческая память в контексте междисциплинарных исследований (11)
(Статьи)

Каталог бесплатных ресурсов

Электроника автомобильных систем управления. Д.Г.Поляк, Ю.К.Есеновский-Лашков

УСЛОВИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ АВТОМОБИЛЕЙ

 

Основными внешними факторами, влияющими на работу электронной аппаратуры автомобилей, являются температура окружающей среды, диапазон изменения напряжения в бортовой сети, уровень помех (в цепях питания, а также полевых).

В зависимости от климатического исполнения изделий электро­оборудования и места их установки на автомобиле (в моторном отделении, кабине или снаружи кузова и кабины) ГОСТ 3940 — 84 устанавливает различные диапазоны температуры окружающей среды, в пределах которых должна обеспечиваться работоспособ­ность и сохранность изделий электрооборудования, в том числе и электронной аппаратуры. С учетом возможности установки элек­тронной аппаратуры как в моторном отделении, так и вне его, ис­ходя из ГОСТ 3940 — 84, следует ориентироваться на обеспечение ее работоспособности в диапазоне температур окружающей среды от — 40 до +70°С.

Наряду с этим в некоторых случаях оказывается необходимым предусматривать возможность работы аппаратуры в более широ­ком диапазоне температур окружающей среды. В частности, при особо неблагоприятных условиях эксплуатации у некоторых моде­лей автомобилей максимальная температура в моторном отделе­нии может достигать 90°С и даже 100°С. Когда автомобиль рабо­тает в холодных климатических зонах, то вероятно уменьшение температуры окружающей среды до — 60°С. При такой темпера­туре должна обеспечиваться работоспособность аппаратуры систем управления такими агрегатами, как подогреватели двигателей и отопители салона автомобиля. За исключением этого особого слу­чая, при столь низкой температуре отсутствует необходимость сразу же включать электронную аппаратуру, поскольку она долж­на вступать в действие только после прогрева двигателя и салона автомобиля. Однако необходимо, чтобы даже после длительного нахождения электронной аппаратуры при температуре до — 60 °С ее последующий прогрев до температуры — 40 °С обеспечивал тре­буемую работоспособность. Данное требование оговаривается ГОСТ 3940 — 84 применительно к исполнению ХЛ аппаратуры.

В соответствии с требованиями ГОСТ 3940 — 84 электронная аппаратура при номинальном напряжении UНОМ в бортовой сети, равном 12 В, должна сохранять работоспособность при изменении этого напряжения в пределах 10,8 — 15 В, а при номинальном на­пряжении, равном 24 В, в пределах 21,6 — 30 В.

С целью получения стабильных характеристик электронной аппаратуры ее, как правило, подключают к источнику стабилизи­рованного напряжения. Для ряда серий интегральных микросхем, применяемых в электронной аппаратуре автомобилей, минимально допустимое напряжение питания составляет 10 В. Для получения такого стабилизированного напряжения при минимально возмож­ном напряжении бортовой сети, равном 10,8 В (в случае Unolf= 12 В), требуется применять стабилизаторы напряжения только компенсационного типа, у которых наименьшая разность между входным и выходным напряжениями составляет десятые доли вольта. При Uном = 24 В такое ограничение отпадает, но в этом случае более сложно решается проблема отвода теплоты от выход­ных элементов стабилизатора, поскольку в них имеется значитель­ное падение напряжения и, следовательно, выделяется большая мощность.

Электронная аппаратура автомобилей работает в условиях са­мых различных помех. Основными из них являются помехи в цепях питания и полевые, возникающие в результате работы различных электромагнитных механизмов и устройств, действие которых при­водит к искрообразованию. Необходимо подчеркнуть, что характер и уровень помех, действующих на электронную аппаратуру при ра­боте электрооборудования автомобилей, зависит от большого числа факторов, в том числе от трассировки проводки, расположения агрегатов электрооборудования, исполнения коммутирующих эле­ментов и т. д. Все эти факторы могут меняться в зависимости от модели автомобиля и даже при ее модернизации. Поэтому следует исходить из наихудших условий работы электронной аппаратуры в отношении воздействия на нее помех.

При обычных условиях работы электрооборудования автомо­биля источниками питания электронной аппаратуры служат парал­лельно соединенные генератор и аккумуляторная батарея. Послед­няя является мощным фильтром для низкочастотных помех и на­дежно защищает от них электронную аппаратуру. Однако в слу­чае отключения по какой-либо причине аккумуляторной батареи от цепи питания электронной аппаратуры условия ее работы резко ухудшаются в результате появления в цепи питания значительных перенапряжений.

Необходимо особо подчеркнуть, что в автомобиле практически невозможно применение известных высокоэффективных фильтров, поскольку при прохождении через такие фильтры тока нагрузки в них происходит падение напряжения порядка нескольких вольт. Такое большое падение напряжения неприемлемо по условиям питания аппаратуры, особенно для автомобилей с номинальным напряжением бортовой сети, равным 12 В. Поэтому проблема за­щиты электронной аппаратуры автомобилей от перенапряжений в цепях питания является особо сложной задачей.

Рассмотрим более подробно основные причины появления таких перенапряжений в бортовой сети автомобилей, оборудованных кар­бюраторным двигателем, т. е. имеющих батарейную систему зажи­гания. При движении автомобиля в дневное время от его бортовой сети отключены все мощные светотехнические приборы, и в этом случае ее нагрузкой являются только аппаратура системы зажи­гания и электронные приборы. Если при этих условиях аккумуля­торная батарея будет отключена от бортовой сети, то в ней по-. явятся непрерывно повторяющиеся короткие импульсы напряжения с амплитудой 80 — 100 В (рис. 1,а), под воздействием которых оказывается и электронная аппаратура. Такие импульсы возникают в результате ком­мутации тока в цепи катушки зажигания, имеющей значи­тельную индуктивность.

Опасные перенапряжения в бортовой сети могут возник­нуть в автомобилях, оборудо­ванных любым типом двига­теля при следующих условиях:

двигатель работает с часто­той вращения коленчатого вала, при которой генератор работает в режиме максимальной мощности;

аккумуляторная батарея находится в разряженном состоянии;

мощные потребители электроэнергии отключены от цепи пита­ния (например, при эксплуатации автомобиля в дневное время).

В этом случае почти весь ток нагрузки генератора поступает в аккумуляторную батарею, а поскольку батарея находится в раз­ряженном состоянии, в нее поступает зарядный ток большой силы. Для обеспечения такой силы зарядного тока генератор работает с током возбуждения максимальной силы. Если при данном ре­жиме работы генератора по какой-либо причине (например, из-за нарушения контакта) произойдет отключение аккумуляторной батареи от бортовой сети, то это вызовет резкое уменьшение силы тока нагрузки генератора. Вследствие сравнительно большой электромагнитной постоянной времени цепи возбуждения генера­тора регулятор напряжения генератора не сможет одновременно со снижением силы тока нагрузки генератора уменьшить силу тока возбуждения для сохранения в заданных пределах; напряжения генератора. В результате произойдет быстрое увеличение напряже­ния генератора, которое при особо неблагоприятных условиях мо­жет достигнуть 150 — 200 В, а продолжительность действия этого напряжения составит 100 — 200 мс.

Значительные перенапряжения в цепях питания могут возник­нуть не только при внезапном отключении аккумуляторной бата­реи, но и в тех случаях, когда двигатель работает с отключенной аккумуляторной батареей, а к бортовой сети подключен потреби­тель электроэнергии с изменяющейся в значительных пределах силой тока нагрузки. Таким потребителем, например, являются приборы аварийной стояночной световой сигнализации, при работе которой происходит периодическое включение и выключение мощных сигнальных ламп, в результате чего сила тока нагрузки гене­ратора практически скачкообразно изменяется на 15 — 20 А.

Для того чтобы предохранить электронную аппаратуру от воз­действия указанных перенапряжений, применяют различные спо­собы защиты. Одним из способов является подключение между по­ложительным полюсом бортовой сети и массой автомобиля мощ­ного стабилитрона с опорным напряжением на 4 — 6 В больше мак­симального напряжения бортовой сети. Иногда последовательно с таким стабилитроном включают токоограничивающий резистор с небольшим сопротивлением (около десятых долей ома). При та­ком подключении стабилитрона в период действия импульсов напряжения через него будут проходить короткие импульсы силы тока с амплитудой около нескольких ампер, а амплитуда импуль­сов напряжения будет снижаться до значения, равного опорному напряжению стабилитрона (рис. 1,6).

Существенным недостатком данного способа защиты бортовой сети и подключенной к ней электронной аппаратуры от перенапря­жений является необходимость использования стабилитронов с до­пускаемой импульсной мощностью рассеяния порядка десятков ватт, которая выделяется в стабилитроне в момент прохождения через него импульсов тока. Следует, однако, иметь в виду, что вследствие малой длительности импульсов средняя мощность рас­сеяния в стабилитроне оказывается небольшой (единицы ватт). Такую допустимую среднюю мощность рассеяния имеют стабили­троны типов Д815, Д816.

Более эффективным, но одновременно и более сложным, явля­ется метод защиты от перенапряжения, осуществляемый при под­ключении к бортовой сети балластной нагрузки (15 — 20 А), как только напряжение в ней превысит заданный предел. В этом слу­чае практически вся мощность рассеяния выделяется в балласт­ном резисторе, а полупроводниковый прибор (тиристор или тран­зистор) является только коммутирующим элементом. Вследствие подключения к бортовой сети мощной балластной нагрузки предот­вращается сброс нагрузки генератора и тем самым устраняется причина появления перенапряжений. Ввиду относительно корот­ких периодов действия перенапряжений балластный резистор может быть рассчитан не на полную мощность рассеяния, а ком­мутирующий элемент может быть выбран, исходя из максимально допускаемой силы импульсного тока нагрузки. Однако и с учетом этого описанный способ защиты от перенапряжений требует ис­пользования аппаратуры сравнительно больших размеров, что ограничивает область его применения.

Еще одним способом защиты является использование токоогра-ничивающих резисторов и стабилитронов для защиты только мало­мощных элементов аппаратуры управления (с малой силой потреб­ляемого тока) в сочетании с установкой в силовых цепях аппара­туры коммутирующих устройств, имеющих высокое допустимое рабочее напряжение. При таком способе защиты в случае увели­чения напряжения в бортовой сети выше заданного предела через токоограничивающий резистор в цепи питания маломощных эле­ментов аппаратуры проходит ток увеличенной силы (вследствие автоматического включения стабилитрона). В результате резко возрастает падение напряжения в указанном токоограничивающем резисторе, что предохраняет маломощную аппаратуру от пере­напряжений.

При таком способе защиты также успешно решается проблема сохранения работоспособности элементов силовой цепи, поскольку в настоящее время промышленность выпускает ряд моделей сило­вых транзисторов с высоким напряжением в сочетании с низким напряжением насыщения, необходимым для обеспечения высоких показателей электронной аппаратуры.

 

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ И КОМАНДНЫЕ УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ

 

Любой автоматический или полуавтоматический агрегат автомобиля содержит силовой исполнительный механизм и систе­му управления им. В зависимости от наличия в автомобиле того или иного источника энергии исполнительные механизмы выпол­няются с пневматическим, гидравлическим, электромеханическим или электромагнитным приводом.

При использовании для управления исполнительными механиз­мами электронных систем автоматики связующими элементами между выходными цепями их электронных блоков и исполнитель­ными устройствами является командная электромагнитная или электромеханическая аппаратура управления различного вида.

Наиболее широкое применение в автомобилях нашли исполни­тельные механизмы с гидравлическим приводом, типичным приме­ром которых являются гидроцилиндры включения фрикционов гидромеханической передачи (ГМП). Управление этими цилин­драми осуществляется с помощью клапанов или золотниковых устройств, на которые в случае применения электронной системы управления ГМП обычно воздействуют командные приводные электромагниты [8, 33].

Примером исполнительного механизма с пневматическим сило­вым приводом является устройство переключения ступеней меха­нической коробки передач, в котором для перемещения переклю­чающих вилок коробки используют пневмоцилиндры, управляемые клапанным механизмом с электромагнитным приводом клапанов. Необходимая последовательность работы электромагнитов обеспе­чивается электрической или электронной системой автоматики.

Исполнительные механизмы с электромеханическим или элек­тромагнитным приводом вследствие их неудовлетворительных мас­совых показателей применяются в основном для воздействия на такие агрегаты, управление которыми не требует создания боль­ших усилий в приводе. Эти исполнительные механизмы, в част­ности, могут быть использованы для управления узлами топливо-подачи двигателей (например, дроссельной заслонкой карбюратора). Они также конкурентоспособны с исполнительными меха­низмами, имеющими пневматический или гидравлический привод, в системах переключения передач легковых автомобилей особо малого и малого классов. Наличие электромеханического привода в исполнительном механизме предопределяет и систему управле­ния им, которую выполняют с электромагнитным, электрическими и электронными элементами автоматики.

 

 



Размер файла: 1.93 Мбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров