Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Пределы: Метод. указ./ Составители: С.Ф. Гаврикова, И.В. Касымова.–Новокузнецк: ГОУ ВПО «СибГИУ», 2003 (0)
(Методические материалы)

Значок файла Салихов В.А. Основы научных исследований в экономике минерального сырья: Учеб. пособие / СибГИУ. – Новокузнецк, 2004. – 124 с. (0)
(Методические материалы)

Значок файла Дмитрин В.П., Маринченко В.И. Механизированные комплексы для очистных работ. Учебное посо-бие/СибГИУ - Новокузнецк, 2003. – 112 с. (2)
(Методические материалы)

Значок файла Шпайхер Е. Д., Салихов В. А. Месторождения полезных ископаемых и их разведка: Учебное пособие. –2-е изд., перераб. и доп. / СибГИУ. - Новокузнецк, 2003. - 239 с. (0)
(Методические материалы)

Значок файла МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ Для студентов специальности "Металлургия цветных металлов" (0)
(Методические материалы)

Значок файла Учебное пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине «Управление производством» Специальность «Металлургия черных металлов» (110100), специализация «Электрометаллургия» (110103) (0)
(Методические материалы)

Значок файла Контрольные задания по математике для студентов заочного факультета. 1 семестр. Контрольные работы №1, №2, №3/Сост.: С.А.Лактионов, С.Ф.Гаврикова, М.С.Волошина, М.И.Журавлева, Н.Д.Калюкина : СибГИУ. –Новокузнецк, 2004.-31с. (3)
(Методические материалы)

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