Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Информационные технологии на автомобильном транспорте

Микропроцессорные системы автомобиля

В работе отдельных систем автомобиля используются различные виды датчиков и исполнительных механизмов. Необходимое количество датчиков определяется функциями и принципами работы каждой системы. Электронные компоненты, обеспечивающие мониторинг и управление отдельными системами автомобиля, объединяются схемотехнические в локальные подсистемы. Структурно, независимо от функции системы, каждая подсистема состоит из специализированного микропроцессора МП, группы соответствующих датчиков параметров Д1-Д4, устройств преобразования и согласования сигналов датчиков с параметрами микропроцессора ППУ, выходных исполнительных устройств ОП для управления узлом с соответствующими усиливающими устройствами ВПП, средствами индикации 31 (рис. 5.14). Поскольку управления подсистемой обеспечивает процессор, то соответственно и всю подсистему называют микропроцессорной системой (МПС) определенной подсистемы. Каждая подсистема осуществляет управление исполнительными устройствами по программе, заложенной в постоянной памяти процессора, с учетом информации от датчиков.

Обобщенная структурная схема МПС автомобиля

Рисунок 5.14 - Обобщенная структурная схема МПС автомобиля

Исторически развитие бортовой электроники развивался децентрализовано - для каждой из подсистем автомобиля создавались свои системы контроля и управления. Наиболее ранними были системы управления двигателем, анти • блокировочные системы, охранные. На современном этапе происходит объединение отдельных электронных подсистем автомобиля в единую локальную сеть, где за каждой подсистемой сохраняется ее структурная и программная независимость, однако при необходимости подсистемы обмениваются информацией. Это повышает эффективность работы каждой из подсистем за счет использования информации о состоянии других подсистем, связанных функционально.

Примером развитой микропроцессорной системы является система управления двигателем, которая предназначена для оптимального управления подачей топлива в двигатель, его своевременным зажиганием с учетом всех составляющих, влияющих на этот процесс [37]. Подсистема представляет собой структурно-функциональное сочетание датчиков контроля состояния параметров двигателя, исполнительных устройств, управляющего микропроцессора и электронных устройств согласования сигналов. Структурная схема управления двигателем современного транспортного средства изображена на рис. 5.15.

Структурная схема системы управления двигателем

Рисунок 5.15 - Структурная схема системы управления двигателем

Система впрыска заменила карбюраторные двигатели, где создание рабочей смеси происходило в камере впускного трубопро-воду. В системе впрыска топливо подается индивидуально к каждому цилиндру, а его смешивания с воздухом происходит в камерах перед впускными клапанами [14].

Функционально система управления двигателем состоит из двух подсистем - подсистемы управления впрыском топлива и подсистемы управления углом опережения зажигания (УОЗ). Обе подсистемы взаимосвязаны и работают синхронно с основным циклом работы двигателя. Синхронизация работы подсистем осуществляется по сигналам датчиков, установленных на двигателе.

К числу датчиков входят:

1. Датчик ДВП массового расхода воздуха (датчик кислорода) термоанемометрического типа для определения массового наполнения цилиндров воздухом (рис. 5.16).

2. Датчик ДПДЗ положения дроссельной заслонки резистивного типа, установленный на дроссели. Сигнал с датчика служит для определения режима работы двигателя (рис. 5.17).

3. Датчик ДПКВ положения коленчатого вала индуктивного типа, установленный на крышке вблизи шкива коленчатого вала (см. Рис. 5.2). Датчик формирует импульсный электрический сигнал при взаимодействии магнитного поля датчика со специальным зубчатым диском, установленным на шкиве коленчатого вала. Электрический сигнал с датчика информирует блок управления об угловом положении коленчатого вала при его вращении

4. Датчик ДПРВ положения распределительного вала или датчик фаз (ставится на 16-клапанные моторы), индуктивного типа, подобный ДПКВ, устанавливается на головке блока цилиндров.

Датчик массового расхода воздуха

Рисунок 5.16 - Датчик массового расхода воздуха

Датчик положения дроссельной заслонки

Рисунок 5.17 - Датчик положения дроссельной заслонки

5. Датчик ДТД температуры охлаждающей жидкости двигателя полупроводникового типа, установленный на корпусе термостата. Датчик формирует сигнал блоку управления для обеспечения коррекции подачи топлива и угла опережения зажигания в зависимости от теплового состояния двигателя (рис. 5.18).

Датчик контроля температуры охлаждающей жидкости двигателя

Рисунок 5.18 - Датчик контроля температуры охлаждающей жидкости двигателя

6. Датчик детонации ДД пьезогенераторний, установленный в зоне 4-го цилиндра на блоке со стороны впускной системы и предназначен для коррекции угла опережения зажигания при обнаружении детонации блоком управления (см. Рис. 5.5).

Перечень датчиков может изменяться в различных производителей двигателей, числа клапанов распределительного механизма, наличия катализатора и тому подобное. Дополнительно может быть датчик скорости импульсного индуктивного типа, установленный на выходе коробки передач, датчик ускорения. Также может входить датчик температурного состояния впускного трубопровода ДТВТ полупроводникового типа, установленный на впускной трубе. Датчик формирует сигнал на блок управления для обеспечения коррекции подачи топлива и угла опережения зажигания в зависимости от температуры воздуха во впускном трубопроводе.

Исполнительные устройства системы управления двигателем имеют на своем в составе

- Четыре электромагнитных форсунки (4 ЭФ) для дозирования подачи топлива;

- Регулятор холостого хода (МРС) на базе двухфазного моментного двигателя. Регулятор предназначен для дозирования количества воздуха, поступающего во впускной трубопровода на режимах пуска, прогрева, холостого и принудительного холостого хода двигателя;

- Електробензонас (ДЕН) для создания давления в топливной магистрали;

- Электромагнитные реле питания (ЕРЖ) и реле бензонасоса (ЕРН), предназначенных для включения / выключения исполнительных устройств от бортовой сети непосредственно блоком управления;

- Свечи зажигания (СЗ) в количестве 4-х штук;

- Две катушки зажигания (КЗ);

- Электровентилятор системы охлаждения;

- Регулятор холостого хода.

Датчики передают свой сигнал через блоки согласования, тип которых зависит от вида исходного сигнала датчика. Согласно выходные управляющие сигналы с процессора также подаются на исполнительные устройства после преобразования и усиления. Для сетевого связи подсистема помещают микросхему преобразования интерфейса RS / CAN [11].

Память микропроцессора условно делится на три раздела.

Первый из них - постоянное запоминающее устройство ROM - (Read Only Memory), предназначенный для выдачи исходно запрограммированных команд в соответствии с сигналами, поступающими от датчиков. Эти команды в памяти "зашиты" постоянно при изготовлении микропроцессора и не стираются при выключении зажигания.

Второй раздел памяти RAM - (Random Access Memory), действует как оперативная память, отвечает за адаптацию к условиям работы, анализирует режимы работы двигателя и выбирает лучший из них, по критериям экономичности и чистоты выхлопа. При следующем запуске двигателя RAM будет пытаться повторить тот режим, который был лучшим. К этому разделу памяти записываются также сообщение о неисправности, коды ошибок, поэтому при внешней диагностике, в первую очередь, тестируется содержание этого раздела процессора. Память стирается при отключении аккумулятора от автомобильной сети.

Третий раздел памяти PROM - (Programmable Read Only Memoiy), в отличие от первого, может быть изменен внешним программируемым устройством для большего соответствия условиям работы двигателя и его характеристикам. При эксплуатации автомобиля через некоторое время происходит износ многих деталей и узлов двигателя, однако, заменив чип PROM, можно улучшить характеристики до капитального ремонта.

По принципу действия системы зажигания, устанавливаемые на карбюраторных автомобилях, делятся на следующие группы: контактная система зажигания; транзисторная система зажигания; электронная система зажигания; система зажигания без распределителя "DIS" [1].

В двигателях с впрыском топлива используют следующие типы систем управления зажиганием: K-jetronic - система механического впрыска, используется транзисторная система зажигания; Ke-jetronic - управляемая электроникой система механического впрыска с распределителем с датчиком Холла и отдельными (Bosch) блоками управления впрыском и зажиганием; EEC IV - Electronic Engine Control; EEC IV / SEFI - Electronic Engine Control with Sequential Electronic Fuel Injection и другие.

Процесс создания электронных блоков управления двигателем активно продолжается многими производителями автомобильной техники с целью получения более экономичных, надежных систем.

Управление системами автомобиля децентрализовано, однако наличие значительного количества датчиков и линий связи между подсистемами позволяет обмениваются информацией с другими МПС, для чего на автомобиле устанавливается бортовой локальная сеть. Кроме МПС, к бортовой сети могут присоединяться отдельные цифровые датчики, органы управления от водителя, средства внешней коммуникации (рис. 5.19).

Наиболее распространенный тип локальной бортовой сети по протоколу типа CAN (Control Area Network - сеть управления). Шина разработана в 80-х годах фирмой BOSCH и принята в качестве стандарта для всех производителей автомобильной электроники в Европе [11].

Схема бортовой сети автомобиля

Рисунок 5.19 - Схема бортовой сети автомобиля

Физически это двухпроводная витая пара (иногда 4-проводная), однако может реализовываться и в других вариантах среды - коаксиальный кабель, оптоволокно и даже одиночный провод. Для передачи сообщения между отдельными бортовыми модулями используются два состояния шины - доминантный (активный) и рецессивный (пассивный). CAN-шина функционирует в режиме реального времени, что немаловажно при управлении узлами ТС, работающих в скоростных режимах, поэтому шина имеет несколько вариантов реализации: высокоскоростная HS для силового агрегата и шасси; Среднескоростные MS для информационно-развлекательной системы и системы климат-контроля; низкоскоростная LS для электроники комфорта. Топология сети - звезда. Каждый элемент сети имеет свой идентификационный код, через который распознает сигнал запроса и выполняет поданную команду. CAN-сообщение представляет собой битовый пакет короткого (11 бит) и длинного (24 бит) типа. Пакет не содержит адреса назначения, однако имеет идентификатор содержания сообщения, по которому его могут принимать другие МПС авто, если они нуждаются в этом сообщении.

Для приема сигналов, шо передаются через сеть центральным процессором и передачи сигналов на процессор все элементы схемы должны иметь микросхему согласования интерфейса RS / CAN. Такая микросхема также входит в состав интеллектуального датчика или привода. Соответственно, посылая сигнал в сеть, интеллектуальный датчик передает свой идентификационный код, по которому его распознает другой процессор.

В дополнение к CAN-шины разного типа может использоваться шина UART - универсальный асинхронный приемопередатчик / передатчик. Шина UART обычно используется для передачи данных между датчиками и блоком управления.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее