С появлением мощных и высоконадежных полупроводниковых диодов стало возможным применение на автомобилях бесколлекторных генераторов переменного тока. С применением полупроводниковой схемотехники регуляторы напряжения автомобильных генераторов стали чисто электронными.
Дальнейшее развитие электронной полупроводниковой автоматики управления позволило полностью отказаться от электромеханических устройств в автомобильной системе зажигания. Их заменили бесконтактные преобразователи неэлектрических величин в электрические сигналы (бесконтактные датчики). Так появились чисто электронные системы зажигания.
Электронная автоматика оказалась настолько универсальной, что помимо электроискрового зажигания с ее помощью стало возможным управление и системами:
топливного питания;
нейтрализации отработавших газов;
утилизации паров бензина из бензобака;
управления двигателем на холостых оборотах;
запуска холодного двигателя и многими другими системами, функционирование которых связано с работой автомобильного двигателя.
В автотронную систему могут входить и механические, и гидравлические, и пневматические, и электрические, и электронные и любые другие устройства.
Главной особенностью автотронной системы является обязательное наличие в ее составе электронного блока, который управляет всеми остальными составными частями (компонентами) системы.
Электронный блок управления (ЭБУ) может работать как в аналоговом, так и в дискретном или цифровом режиме, но он всегда "имеет дело" с электрическими сигналами. Для согласования сигналов и воздействий, имеющих разную энергетическую природу, ЭБУ автотронной системы на входе оснащен преобразователями неэлектрических воздействий в электрические сигналы (различные входные датчики), а на выходе — обратными преобразователями электрических сигналов в неэлектрические воздействия (исполнительные устройства). Входные и выходные преобразователи составляют внешнюю периферию электронного блока управления и одновременно являются компонентами автотронной системы.
Когда на выходе ЭБУ энергетическое преобразование не требуется, применяются выходные электронные усилители электрических сигналов. При этом исполнительное устройство может представлять собой отдельную, достаточно сложную систему управления неэлектрического принципа действия, в которой электрический исполнитель является лишь активатором основного действия.
По схемотехническому исполнению автотронная система может быть как разомкнутой, так и замкнутой системой автоматического управления. В последнем случае в автотронной системе используются самые разнообразные задатчики сигналов обратной связи.
В большинстве случаев современная автотронная система выполняет свои функции по заранее заданной программе, и поэтому в ЭБУ всегда имеются запоминающее устройство и микропроцессор, в которых чаще всего применяются число-импульсные методы и средства обработки информации.
Другой особенностью автотронной системы является ее "узкая специализация". Впрочем, это свойство присуще любой системе бортового оборудования. На основе нескольких автотронных систем могут создаваться большие бортовые комплексы автоматического управления, регулирования и контроля с обслуживанием от общего универсального центрального бортового компьютера (УЦБК). Такие комплексы дополнительно включают в себя бортовой информационный терминал (BIT), который обслуживается специальным электронным интерфейсом (бортовым контроллером связи — CAN). Их задача — обеспечивать коммутацию (подключение) периферийных устройств к УЦБК с соблюдением последовательности и приоритета. Первый шаг в этом направлении уже сделан — разработана и широко применяется на легковых автомобилях комплексная электронная система автоматического управления бензиновым двигателем внутреннего сгорания (ЭСАУ-Д). Простейший универсальный электронный блок управления для таких систем серийно выпускается фирмой BOSCH (ФРГ) под названием — авторегулятор "Motronic".
Автотронные системы по своему устройству, назначению, способу обработки информации и исполнению функций уже сегодня являются прототипами будущих полностью компьютеризированных больших универсальных систем автоматического управления, контроля и регулирования на автомобиле. В настоящее время на современных легковых автомобилях наиболее распространены специализированные автотронные системы. К ним относятся:
системы впрыска топлива для бензиновых двигателей;
экологические системы автомобиля;
системы электроискрового зажигания с дополнительными функциями регулирования;
комплексные системы автоматического управления бензиновым двигателем внутреннего сгорания (ЭСАУ-Д);
системы автоматического управления гидравлическими тормозами;
системы управления автоматической коробкой переключения передач;
системы автоматического управления курсовой устойчивостью автомобиля в нештатных ситуациях движения;
системы электромагнитного привода газораспределительных клапанов поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Совокупность систем автомобильной бортовой автоматики получила наименование "Автотронное оборудование".
Автотронное оборудование автомобиля состоит из отдельных автотронных систем, которые в свою очередь состоят из отдельных составных частей (компонентов).
Автотронные системы принято классифицировать по основной исполнительной функции. Например: автотронная система впрыска топлива; автотронная система антиблокировки тормозов; автотронная система очистки выхлопных отработавших газов и т.д.
Компонентами автотронных систем могут являться самые разнообразные технические устройства, отличающиеся друг от друга, как по принципу действия, так и по конструктивному исполнению. Это могут быть и электрические, и электронные, и электронно-вычислительные, и механические, и пневматические, и гидравлические, и любые другие технические изделия, способные выполнять соответствующие функции автотронной системы.
Автотронные системы имеют одно общее свойство — по входу они управляются различными неэлектрическими воздействиями, а по выходу, управляют неэлектрическими процессами, при этом внутрисистемная обработка информации идет на уровне цифровых электрических сигналов. Автотронная система имеет широко разветвленную периферию и электронно-вычислительный блок управления с постоянной и оперативной памятью — бортовой компьютер. Для согласования входной периферии с компьютером и компьютера с выходной периферией применяется интерфейсная (соединительная) подсистема.
Автотронная система — это бортовой комбинированный комплекс автоматического управления, который включает в свой состав различные технические устройства, которые соединены в единое целое с целью выполнения конкретного неэлектрического действия. Например, автотронная система впрыска топлива — это не только электронный блок управления впрыском, и не только электрическая схема соединений, но и входные датчики, работающие от неэлектрических сигналов первичных задатчиков; это и сами неэлектрические задатчики с механическими соединителями; это выходные исполнительные устройства неэлектрического принципа действия, например форсунки впрыска, а также все гидравлические и пневматические клапаны системы; это и механическое устройство привода дроссельной заслонки при работе двигателя на холостом ходу. В автотронной системе впрыска с электронным управлением электрические сигналы (как на входе, так и на выходе) выполняют роль промежуточных (опосредованных) носителей информации для неэлектрических устройств (внешней периферии). При этом сама неэлектрическая периферия выполняет основные функции автотронной системы впрыска: дозирование количества впрыскиваемого бензина при изменении неэлектрических параметров двигателя или под воздействием водительской педали газа.
В настоящее время наиболее важным и экономически оправданным является широкое внедрение электронных систем, позволяющих улучшить характеристики и снизить стоимость эксплуатации двигателя и трансмиссии, а также систем для повышения безопасности.
Каждая электронная система современного автомобиля управляется электронным блоком управления ЭБУ (ECU). Они относятся к тормозам, трансмиссии, подвеске, системе охраны, климатической установке, навигации и прочему. По набору функций ECU подобны друг другу настолько, насколько подобны соответствующие системы управления. Фактические отличия могут быть велики, но вопросы электропитания, взаимодействия с реле и прочими соленоидными нагрузками идентичны для самых разных ECU. Один из самых важных - это блок управления двигателем.
Задачей данного учебного пособия является в краткой и доходчивой форме рассказать о различных электронных системах автомобиля и их диагностике, показать их устройство и работу.
Вернуться в начало
