|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Elektronika w samochodzie. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Samochód. Urządzenia elektryczne Dziś nikogo już nie zaskoczy bogactwem elektroniki w samochodzie, zwłaszcza tym z najwyższej półki – w Lincolnie Mark VIII mikroprocesorów jest tylko więcej niż w jakimkolwiek innym nowoczesnym myśliwcu. Rynek elektroniki samochodowej to jeden z czterech najszybciej rozwijających się sektorów przemysłu elektronicznego (po telekomunikacji, sprzęcie komputerowym i przemyśle), który z kolei jest najszybciej rozwijającym się – średnio 8...10% rocznie – największym sektorem światowego przemysłu. Co więcej, główna część kosztów urządzeń elektronicznych za granicą nie przypada na urządzenia serwisowe (radio, systemy alarmowe itp.), ale na środki kontroli samych systemów pojazdu i zapewnienia bezpieczeństwa. Rośnie także ich udział w kosztach nowoczesnego samochodu, osiągając obecnie średnio 10...15%, choć analitycy przewidują w najbliższej przyszłości jego stabilizację na poziomie około 20...25%. Biorąc jednak pod uwagę ciągły spadek kosztu jednostkowego urządzeń elektronicznych (w przeliczeniu na jedną funkcję), nie ulega wątpliwości, że liczba funkcji pełnionych przez urządzenia elektroniczne w samochodzie oraz ich różnorodność będą stale rosły, przynajmniej do czasu tak długo, jak konsument będzie mógł z nich korzystać. Dzięki stopniowej odbudowie powiązań między gospodarką rosyjską i światową, nierównowaga cenowa pomiędzy elektroniką i innymi produktami inżynieryjnymi, która istniała w czasach sowieckich, odchodzi w przeszłość. Jednocześnie potrzeba jednoczesnego zwiększenia wydajności, przyjazności dla środowiska i poprawy właściwości jezdnych samochodów staje się istotna dla krajowych fabryk samochodów. Po pierwsze, wynika to z faktu, że eksport przestarzałych produktów do krajów rozwiniętych staje się prawie niemożliwy, nawet po obniżonych cenach, a przedsiębiorstwa potrzebują twardej waluty, aby płacić za importowane komponenty. Po drugie, nasz kraj przyjął niedawno i wkrótce wprowadzi w życie bardziej rygorystyczne normy dotyczące dopuszczalnych poziomów zanieczyszczeń powietrza i bezpieczeństwa pojazdów, odpowiadające praktyce światowej, co przybliży nas do warunków panujących na światowym rynku motoryzacyjnym. W tym zakresie odwołanie się do doświadczeń światowego przemysłu motoryzacyjnego wydaje się całkowicie naturalne i uzasadnione. VAZ wyposaża obecnie ponad 40% swoich pojazdów w elektroniczne układy sterujące wtryskiem i zapłonem. Obecnie najważniejszym i ekonomicznie uzasadnionym jest powszechne wprowadzenie układów elektronicznych poprawiających osiągi i obniżających koszty eksploatacji silnika i skrzyni biegów, a także układów poprawiających bezpieczeństwo – zarówno aktywnych (ABS – Anti-Blocking System, APS – System kontroli trakcji) i pasywny (poduszki powietrzne). Ponadto opracowano i są już stosowane inne systemy elektroniczne - sterowanie zawieszeniem, nawigacją, parkowaniem itp., Ale nadal są one bardziej luksusem niż koniecznością. Przez długi czas jedynym elementem elektronicznym w samochodzie, poza radiem, był układ zapłonowy. Klasyczny układ zapłonu iskrowego został po raz pierwszy zaproponowany przez Philippe'a Le Bona w 1801 r., a jego pierwsze zastosowanie przemysłowe znalazło się w silniku gazowym Lenoir w latach 1860-1864. Jednak ze względu na niski poziom ówczesnej technologii elektrycznej, zapłon iskrowy nie działał niezawodnie. Dlatego do lat 90-tych ubiegłego wieku większość silników spalinowych budowano w oparciu o zapłon jarzeniowy (silnie nagrzany korpus w komorze spalania). Sytuacja uległa zmianie wraz ze stworzeniem przez Roberta Boscha całkowicie niezawodnego i kompaktowego magneto. Co więcej, w latach 10-tych naszego stulecia, dzięki udoskonaleniu konstrukcji świecy zapłonowej, cewki zapłonowej i doborowi materiałów stykowych, udało się osiągnąć zadowalającą pracę z akumulatora zapłonowego. Jednak to, zwłaszcza styki, nadal pozostawało jedną z najbardziej zawodnych i wymagających konserwacji części samochodu. Potrzebne były zasadniczo inne rozwiązania. Pierwsze elektroniczne układy zapłonowe powstały w latach czterdziestych XX wieku w oparciu o tyratrony wypełnione gazem, jednak nie znalazły one szerokiego zastosowania ze względu na masywność i kruchość konstrukcji. Tranzystorowe układy zapłonowe – najpierw kontaktowe, potem bezdotykowe – znalazły szerokie zastosowanie na początku lat sześćdziesiątych XX wieku, kiedy General Motors Corp. (GMC) zaczęła wyposażać w nie swoje samochody produkcyjne. Powszechnie znane jest dalsze rozpowszechnianie się elektronicznych układów zapłonowych. Szczególnie interesujący jest system wyładowań wysokiej częstotliwości z bezpośrednim zapłonem (SAAB), zapożyczony z silników odrzutowych. Tworząc go wykorzystaliśmy okoliczność, że napięcie przebicia dla napięcia o wysokiej częstotliwości (80...200 kHz) okazuje się XNUMX-XNUMX razy mniejsze niż dla napięcia o niskiej częstotliwości, a zamiast cienkiej iskry włóknistej uzyskuje się wyładowanie sferyczne o znacznie większej powierzchni. Obniżenie napięcia powoduje, że układ jest mniej wrażliwy na zaolejenie i nagar na świecach, a kulisty kształt wyładowania iskrowego przyspiesza zapłon i zwiększa niezawodność zapłonu mieszanek ubogich. Jednak złożoność konstrukcji i wyższy koszt tego układu, a także fakt, że generuje on duże ilości zakłóceń radiowych, spowodowały jego zaprzestanie po wprowadzeniu elektronicznie sterowanych rozproszonych układów wtryskowych (Warunki pracy świec zapłonowych i układu zapłonowego jako całość w takich silnikach jest znacznie łatwiejsza niż w gaźnikowych). Wbrew powszechnemu przekonaniu wtrysk paliwa również nie jest nowym wynalazkiem. Co więcej, początkowo prawie wszystkie silniki spalinowe zasilane paliwem płynnym korzystały z układu wtryskowego. Szybko jednak stało się jasne, że potrzebny jest dość złożony mechanizm regulacji ilości wtryskiwanego paliwa i wykonane z dużą precyzją pompy dozujące paliwo. Na początku stulecia było to bardzo drogie, ale za rozsądną cenę nie zapewniało niezbędnej niezawodności i stabilności właściwości. Dlatego też po wynalezieniu przez Donata Banki prostego i taniego gaźnika w sprayu, układy wtryskowe w motoryzacji zostały niemal zapomniane. Pozostają tylko w silnikach Diesla, których zwiększony koszt, nawiasem mówiąc, wynika w dużej mierze z wysokich kosztów wysokociśnieniowych urządzeń z bezpośrednim wtryskiem. Mechaniczne urządzenia sterujące wtryskiem ze względu na ich wysoką cenę prawie nigdy nie były stosowane w samochodach produkowanych masowo. Pierwsze systemy sterowane elektrycznie powstały już w 1939 roku (Moto Guzzi, Włochy), ale technicznie pozostawały egzotyczne. W 1957 roku Chrysler wprowadził samochodowy elektroniczny system sterowania wtryskiem paliwa oparty na lampach próżniowych, który również nie znalazł szerokiego zastosowania ze względu na wysoki koszt. We wczesnych latach siedemdziesiątych systemy tranzystorowe stały się bardziej powszechne, stosowane w samochodach niemieckich (Volkswagen, 1970) i japońskich (Nissan, 1967) eksportowanych do Stanów Zjednoczonych. Na przełomie lat 1971-tych i 70-tych w Japonii, USA i nieco później w Niemczech zaczęto wprowadzać złożone mikroprocesorowe układy sterujące jako silnik Gaźnik ma wiele wad: niestabilność regulacji, zwłaszcza przy zmianie temperatury i rodzaju paliwa; nierównomierny rozkład paliwa pomiędzy cylindrami; niska dokładność pracy przy małych obciążeniach, wymuszająca regulację gaźników w taki sposób, aby na biegu jałowym i przy małym obciążeniu mieszanka paliwowa była nadmiernie wzbogacona. Dodatkowo gaźnik zwiększa opory wlotu powietrza. Ze względu na obecność komory pływakowej działanie gaźnika pogarsza się w warunkach silnego wstrząsania, przyspieszania na zakrętach i przechylania pojazdu. Na razie te niedociągnięcia w stosunku do samochodów produkowanych masowo zostały całkowicie zrekompensowane prostotą i niskim kosztem gaźników. Niemniej jednak w drogich samochodach, a także w samolotach o napędzie tłokowym, od końca lat 30. XX wieku nastąpił powrót do stosowania układów wtrysku paliwa sterowanych mechanicznie. Były bardzo skomplikowane i drogie, ale umożliwiły zwiększenie wydajności i stabilności pracy silnika. Jednak w miarę zaostrzania się wymagań dotyczących ekologicznej czystości spalin i ułatwiania obsługi samochodów produkowanych masowo, zapewnienie ich spełnienia poprzez ulepszenie gaźników stało się prawie niemożliwe (typowym wymaganiem na rynku amerykańskim jest konieczność pierwsza konserwacja silnika i skrzyni biegów nie wcześniej niż po 80...100 tys. km).przebieg). Istota problemu polega na tym, że jeśli mieszanka palna jest uboga, to słabo się zapala, pali niestabilnie, jest podatna na detonację, a podczas spalania wytwarza dużo tlenków azotu NOx. Dostając się do atmosfery i łącząc się z wodą, tlenki te tworzą kwas azotowy i azotawy. Jeżeli w mieszance jest więcej paliwa niż można spalić w dostępnej ilości tlenu, to niecałkowite spalanie paliwa prowadzi do emisji węglowodorów CmHn, tlenku węgla CO, benzopirenu, aldehydów, a przy jeszcze większym nadmiarze paliwa - bardzo rakotwórczy sadza (dym). Jeżeli stosunek ilości powietrza do paliwa zostanie poważnie zakłócony, mieszanka paliwowo-powietrzna w ogóle przestaje się zapalać, co niewątpliwie jest znane wielu kierowcom. Ilość szkodliwych emisji można drastycznie – kilkunastokrotnie zmniejszyć – stosując katalizator (dopalacz) spalin, jednak do jego działania niezbędny jest bardzo specyficzny skład spalin. W szczególności neutralizator nie toleruje pracy na benzynie ołowiowej. Naruszenie tych warunków prowadzi do nieodwracalnej awarii neutralizatora. Niemniej jednak pojawienie się i szybkie obniżenie kosztów technologii mikroprocesorowej umożliwiło stworzenie układów wtrysku paliwa do silników benzynowych, które po pierwsze nie wymagają drogich precyzyjnych urządzeń mechanicznych, a po drugie mają znacznie większe możliwości niż mechaniczne. W rezultacie stosowanie elektronicznych układów wtrysku paliwa i kontroli zapłonu od końca lat 1980. XX wieku w krajach rozwiniętych stało się ekonomicznie wykonalne w samochodach niemal wszystkich klas. Elektronicznie sterowany układ wtryskowy (EFI - Electronic Fuel Injection) wykorzystujący czujnik zawartości tlenu w spalinach (l-probe) pozwala na bardzo stabilne (+0,5%) utrzymywanie optymalnego stosunku masy podawanego paliwa do dawki dolotowej powietrze na każdy cylinder (1:14,65 dla benzyny). Jest to konieczne zarówno w celu zapewnienia funkcjonalności katalizatora, jak i osiągnięcia najlepszego kompromisu pomiędzy mocą silnika a oszczędnością. Dlatego w praktyce długą żywotność i wydajność katalizatorów można zapewnić jedynie stosując Układy wtrysku paliwa umownie dzielimy na trzy grupy - z wtryskiem centralnym, gdy na cały kolektor dolotowy przypada jedna dysza spryskująca (czasami trzeba ją uzupełnić drugą - dyszą rozruchową, która działa na zimnym silniku i gaśnie w miarę nagrzewania), z wtryskiem rozproszonym (wielopunktowym), jeśli wtryskiwacze są zamontowane na rurach ssących każdego cylindra w pobliżu zaworów dolotowych oraz z wtryskiem bezpośrednim (bezpośrednim), gdy wtryskiwacz jest montowany bezpośrednio w ścianie lub głowicy cylindra i dostarcza paliwo bezpośrednio do cylindra podczas suwu sprężania, gdy zawory są już zamknięte. W pierwszych dwóch przypadkach ciśnienie paliwa na zasilaniu nie przekracza 4...10 kg/cm2, natomiast przy wtrysku bezpośrednim w silniku Diesla może osiągnąć 600, a w silniku benzynowym - 50 kg/cm2. Najtańszy system – z centralnym wtryskiem – tak naprawdę zapewnia tylko dwie istotne zalety – odporność na wibracje i brak konieczności częstej regulacji. Najlepszy stosunek ceny do jakości zapewniają obecnie rozproszone układy wtrysku do rur dolotowych (rys. 1). Układy wtrysku bezpośredniego w silnikach benzynowych mają dotychczas uzasadnienie jedynie w silnikach z doładowaniem, gdyż eliminują przedostawanie się mieszanki paliwowo-powietrznej do kolektora wydechowego przy szerokich rozrządach i bezwzględnym ciśnieniu doładowania większym niż 1,5 kg/cm2.
Istnieją również układy wtrysku ciągłego i pulsacyjnego (okresowego). W układach z wtryskiem ciągłym wtryskiwacz pracuje stale, zmienia się jedynie jego wydajność, w układach z wtryskiem pulsacyjnym paliwo wtryskiwane jest porcjami w określonych momentach. Wtrysk ciągły ma wiele wad i obecnie jest uważany za przestarzały w silnikach samochodowych. Zastosowanie rozproszonego wtrysku zapewnia inne korzyści w porównaniu ze stosowaniem gaźników. Po pierwsze, jest to zdolność do zapewnienia wysokiej stabilności składu mieszanki palnej w szerokim zakresie temperatur i obciążeń silnika, praktycznie niezależnie od lepkości paliwa (przepustowość dysz gaźnika silnie zależy od lepkości paliwa ). Po drugie, zastosowanie wtrysku wielopunktowego (zwłaszcza bezpośredniego) pozwala nie tylko zapewnić równomierny rozkład paliwa w cylindrach, ale także wyeliminować konieczność podgrzewania powietrza dolotowego i kolektora dolotowego. Przeciwnie, parujące paliwo chłodzi powietrze dolotowe i cylindry silnika. Dzięki temu gęstość zasysanego powietrza jest o 7...10% większa (w tym samym celu - obniżeniu temperatury powietrza - nawet w tanich samochodach z wtryskiem starają się zasysać powietrze nie z komory silnika, gdzie jest gorąco, ale bezpośrednio „z ulicy”, zapewniając w tym celu, w razie potrzeby, dodatkowe wloty powietrza (Opel „Cadett”). Zwiększenie gęstości powietrza, a co za tym idzie ilości tlenu docierającego do cylindrów, pozwala spalić więcej paliwa i uzyskać większą moc. Obniżenie temperatury powietrza dolotowego pozwala na zwiększenie stopnia sprężania, co poprawia wydajność silnika. Wyeliminowanie gaźnika zmniejsza opór powietrza dolotowego, umożliwiając zastosowanie dolotu rezonansowego, co również poprawia moc. Zbliżenie dyszy do cylindra w układach wtrysku rozproszonego zapobiega wypadaniu skroplin paliwa. Ułatwia to rozruch silnika, ogranicza powstawanie sadzy na świecach zapłonowych oraz zmywa olej ze ścianek cylindrów. Brak kondensacji paliwa zwiększa stabilność silnika i moment obrotowy, szczególnie przy niskich i średnich prędkościach, gdzie jest to najbardziej potrzebne. Jeżeli przyrost mocy maksymalnej po przełączeniu silnika na wtrysk paliwa wynosi zwykle około 10%, to wzrost momentu obrotowego przy niskich i średnich prędkościach może sięgać 15...20%. Oczywiście taki wzrost właściwości jezdnych samochodu można osiągnąć „od razu” zwiększając pojemność silnika o około 20...30%, ale to pogorszy wydajność, zwiększy masę i gabaryty silnika, a tym samym samochód jako całość i zwiększają koszty operacyjne. Zastosowanie rozproszonych układów wtryskowych daje kolejną szansę na zmniejszenie zużycia paliwa - odcięcie dopływu paliwa do części cylindrów, aby w większym stopniu dociążyć resztę. Możliwość zastosowania tego rozwiązania wynika z faktu, że przy małym obciążeniu sprawność silnika spalinowego gwałtownie maleje nie tylko na skutek strat mechanicznych, ale także na skutek nieoptymalnego cyklu pracy. Wzrost sprawności obciążonych cylindrów z nawiązką kompensuje straty mechaniczne w wyłączonych cylindrach, dzięki czemu sprawność przy małych obciążeniach można zwiększyć o 25...30%, szczególnie w silnikach wielocylindrowych. Podobna technika – naprzemienne pomijanie cykli wtrysku – jest również szeroko stosowana w wielocylindrowych samochodach japońskich i amerykańskich. Istnieje inne zastosowanie metody pomijania cykli - chłodzenie „wyłączonych” cylindrów zasysanym powietrzem, co pozwala zachować funkcjonalność silnika i dotrzeć do celu nawet po całkowitej utracie płynu chłodzącego (silnik GMC North Star itp.). Zastosowanie elektroniki zapewnia optymalną kontrolę nie tylko silnika, ale także podwozia pojazdu. Po pierwsze, są to dobrze znane układy przeciwblokujące, które w większości przypadków pozwalają zachować sterowność pojazdu podczas hamowania awaryjnego, zapewniając jednocześnie możliwie najkrótszą drogę hamowania. Po drugie, podobną funkcję pełnią systemy kontroli trakcji, które stały się bardzo istotne ze względu na rozpowszechnienie się samochodów z napędem na przednie koła, w których traci się sterowność w przypadku poślizgu lub blokady kół napędowych. Ponieważ podczas przyspieszania samochodu przednie koła są odciążane (dlatego wszystkie samochody wyścigowe i prestiżowe, które muszą mieć dobrą dynamikę przyspieszania, nadal projektuje się albo z napędem na tylne koła (Daimler-Benz, BMW), albo z napędem na wszystkie koła („Audi A8”), aby uniknąć utraty sterowności i zapobiec nadmiernemu zużyciu opon, wysoce pożądane jest, aby samochód z napędem na przednie koła był wyposażony w układ przeciwblokujący i kontrolę trakcji. Za pomocą urządzeń elektronicznych łagodzony jest także antagonizm między automatyczną i manualną skrzynią biegów. Przypomnijmy, że klasyczna automatyczna skrzynia biegów, aby zapewnić płynną zmianę biegów, wymaga zastosowania drogiego i nieporęcznego przemiennika momentu obrotowego, który również charakteryzuje się dużymi stratami mechanicznymi (mała sprawność). Ręczna skrzynia biegów jest znacznie prostsza w konstrukcji, bardziej kompaktowa, tańsza i bardziej niezawodna. To prawda, że jest mniej wygodny w użyciu. Zintegrowany system sterowania silnikiem i skrzynią biegów automatyzuje proces zmiany biegów bez użycia przemienników momentu obrotowego i dodatkowych sprzęgieł - automatycznie sterując sprzęgłem i prędkością obrotową silnika, zachowując jednocześnie wszystkie zalety eksploatacyjne zarówno automatycznych (wygoda), jak i manualnych skrzyń biegów (niezawodność, niskie koszty, niskie straty energii). Ponadto sterowanie elektroniczne praktycznie eliminuje ryzyko uszkodzenia na skutek nieprawidłowej obsługi. Przekładnia taka nie różni się kosztem produkcji od przekładni sterowanej ręcznie, a jej funkcje sterujące są zwykle zintegrowane w zintegrowanym systemie sterowania silnikiem i skrzynią biegów. W ostatnim czasie algorytmy zmiany biegów są często projektowane tak, aby dostosować się do stylu jazdy konkretnego właściciela, nie mówiąc już o tym, że zawsze do wyboru jest kilka standardowych trybów (szybki, miejski, ekonomiczny itp.). Równie ważną rolę w nowoczesnym samochodzie odgrywają elektroniczne systemy bezpieczeństwa. Zwykle dzieli się je na aktywne (zapobiegające wypadkom) i pasywne (zmniejszające dotkliwość ich skutków). Jeśli chodzi o bezpieczeństwo czynne, zapewnia się je poprzez poprawę dynamiki przyspieszania i hamowania samochodu, a także zwiększenie stabilności na zakrętach poprzez maksymalizację rozstawu kół i obniżenie środka ciężkości (jest to wyraźnie widoczne, jeśli porównać sylwetkę krajowych i zagranicznych samochody podobnej klasy, takie jak VAZ-2108 i Volkswagen „Golf III” lub „Golf IV”) w połączeniu z elektroniczną regulacją zawieszenia. W drogich samochodach czasami stosuje się system radarowy, aby zapobiec zderzeniom czołowym i kolizjom (zachowując odległość), ale nie uchroni Cię to przed kłodą lub dziurą w asfalcie. Aby zmniejszyć prawdopodobieństwo kolizji, stosuje się górne (wewnętrzne) światła stopu, widoczne z dużej odległości. To okazało się niewystarczające i wtedy opracowano system z kanałem radiowym nadawczo-odbiorczym, który automatycznie włącza kierunkowskaz podczas awaryjnego hamowania lub wypadku samochodu poprzedzającego. Obecnie system ten, nagrodzony złotym medalem na wystawie wynalazków w Brukseli, jest w fazie finalizacji, a następnie standaryzacji w większości krajów rozwiniętych. Poprawiono dynamikę przyspieszania przede wszystkim poprzez wprowadzenie elektronicznych układów sterowania wtryskiem paliwa i skrzynią biegów (mikroprocesor może zmieniać biegi znacznie szybciej i dokładniej niż człowiek, w rezultacie przyspieszając samochód) oraz na przednim kole prowadzić samochody - także poprzez poprawę składu gumy i wzoru bieżnika kół, hamowanie - stosując układy przeciwblokujące, które zapobiegają nadmiernemu poślizgowi kół względem drogi, co pozwala uzyskać maksymalną możliwą siłę hamowania i w większości przypadków zachować sterowność pojazdu nawet podczas hamowania awaryjnego. Pewien wkład w zwiększenie bezpieczeństwa czynnego ma sterowanie serwem układu kierowniczego ze zmiennym przełożeniem i reakcją układu kierowniczego – aby zapewnić równomierny obrót kół przy dużych prędkościach, wymagany jest większy kąt skrętu niż przy małych prędkościach. Czasami wprowadza się dodatkowe urządzenie zapobiegające wypadaniu kół pod wpływem siły bocznej. To praktycznie eliminuje ryzyko poślizgu podczas ostrych skrętów z dużą prędkością. Wszystkie te zalety pozostają jednak tylko tak długo, jak system serwo działa prawidłowo.... Bezpieczeństwo bierne zwiększa się zarówno poprzez działania konstrukcyjne (zwiększenie szybkości deformacji zmiażdżonych części nadwozia przy jednoczesnym wzmocnieniu wnętrza, wymiana konwencjonalnej kierownicy na odporną na obrażenia), jak i poprzez wprowadzenie urządzeń elektronicznych uruchamiających poduszki powietrzne i mechanizm napinacza pasów . Notabene, powszechne wprowadzanie elektroniki do samochodów w Stanach Zjednoczonych rozpoczęło się dokładnie po tym, jak na przełomie lat 60. i 70. XX w. Kongres przyjął ustawę nakazującą instalowanie systemów blokujących uruchomienie silnika do czasu zapięcia pasów bezpieczeństwa w dwóch przednie siedzenia.. Obecnie z reguły stosuje się kompleksowy system sterowania pasami bezpieczeństwa i poduszkami powietrznymi. Czujnik w nim jest jednoosiowym (lub dwuosiowym przy zastosowaniu bocznych poduszek powietrznych) akcelerometrem, najczęściej półprzewodnikowym (ryc. 2), jednostką sterującą z urządzeniami progowymi i zestawem kulek, z których część po uruchomieniu działa na wirniki, które napnij pasy (rys. 3), a ich część wypełnia poduszki powietrzne. Uruchomienie zaczepów mechanizmu napinającego pas bezpieczeństwa następuje zwykle nieco wcześniej niż w momencie wyzwolenia poduszek powietrznych.
Działanie tego systemu pozwala pozbyć się strachu, zadrapań czy siniaków w przypadku czołowego zderzenia ze nieruchomą przeszkodą przy prędkości 50 km/h (norma EEC), a czasami nawet wyższej – do 80 km/h . Przy prędkościach powyżej 80 km/h przyspieszenie odczuwane przez człowieka w chwili wygaszenia energii ruchu na drodze wynosi około 0,7...1,6 m (typowa wartość przebiegu deformacji nadwozia i poduszek współczesnych samochody) staje się tak wielka, że zostaje zmiażdżony przez własną masę nawet przy braku uszkodzeń zewnętrznych. Mówiąc o elektronicznych systemach zwiększania bezpieczeństwa, warto wspomnieć również o prostym, ale bardzo przydatnym urządzeniu do monitorowania sprawności lamp sygnalizacyjnych i okablowania. Zasada jego działania polega na tym, że przy włączonym zapłonie przez lampy i przewody przepływa niewielki prąd, co nie powoduje świecenia lamp, ale umożliwia zdiagnozowanie zwarcia, przerwania przewodów i stanu lampy - pod koniec okresu użytkowania opór żarnika nieznacznie wzrasta, co z wyprzedzeniem stanowi ostrzeżenie dla kierowcy. W ostatnim czasie popularność zyskuje zastosowanie elektronicznej kontroli parametrów zawieszenia – sztywności i współczynnika tłumienia amortyzatorów oraz zmian prześwitu – przynajmniej w samochodach klasy ponadprzeciętnej. Takie zawieszenie często nazywane jest aktywnym, chociaż w rzeczywistości mówimy tylko o stosunkowo powolnym dostosowywaniu parametrów zawieszenia do warunków drogowych, czyli bardziej trafne jest uznanie go za adaptacyjne lub półaktywne. Prawdziwie aktywny układ zawieszenia, ściśle mówiąc, musi, wykorzystując mocny układ serwo, monitorować każde uderzenie i tłumić wstrząsy w momencie ich wystąpienia, jak to ma miejsce na wygodnych statkach i wielu okrętach wojennych („amortyzatory przechyłu”). W Europie, a może i na świecie, liderem „inżynierii zawieszenia” jest Citroen, który od dawna i z sukcesem stosuje najbardziej zaawansowane – hydropneumatyczne – zawieszenia w połączeniu z elektroniczną kontrolą ich parametrów. Wśród japońskich firm liderem wydaje się Mitsubishi. Amerykanie, mając doskonałe drogi i ograniczenie prędkości do 55 mil w większości stanów, preferują bardziej tradycyjne rozwiązania – zwiększone wymiary, a co za tym idzie moment bezwładności nadwozia w połączeniu z kołami o dużej średnicy i miękkim zawieszeniem, w którym zwykle systemy elektroniczne kontrolować tylko współczynnik tłumienia. Zastosowanie urządzeń elektronicznych umożliwiło także udoskonalenie szeregu tradycyjnych urządzeń, przede wszystkim napędów elektrycznych (wycieraczek, podnośników szyb, regulacji siedzeń itp.), urządzeń oświetleniowych i sygnalizacyjnych. Tradycyjnie w technice samochodowej stosuje się komutatorowe silniki elektryczne, które mają trzy główne wady - ograniczoną żywotność, niewystarczającą niezawodność (skłonność do utknięcia) i powstawanie zakłóceń radiowych. Wady te wynikają z zastosowania styków ciernych w kolektorze. Rozwój elektroniki doprowadził do tego, że silniki bezdotykowe (bezszczotkowe) stały się konkurencyjne cenowo w stosunku do tradycyjnych, przewyższając je niezawodnością, produktywnością i możliwościami regulacji. Szerokie możliwości sterowania pozwalają uprościć kinematykę wielu urządzeń, np. wycieraczki, gdzie zamiast rewersu mechanicznego można zastosować rewers elektryczny. Dlatego obecnie prawie wszyscy wiodący producenci samochodów stopniowo zastępują w swoich samochodach silniki szczotkowe silnikami bezstykowymi, co ma również tę zaletę, że ich jednostki sterujące mogą posiadać interfejs do bezpośredniego sterowania z mikroprocesora. Jeśli chodzi o urządzenia oświetleniowe, wprowadzenie zyskujących na popularności metalohalogenkowych lamp wyładowczych byłoby po prostu niemożliwe bez zastosowania elektronicznych jednostek sterujących. Głównymi zaletami lamp metalohalogenkowych w porównaniu do żarówek jest znacznie mniejsza powierzchnia świecąca, co pozwala na zmniejszenie wielkości odbłyśników reflektorów przy zachowaniu jakości skupienia wiązki światła, uzyskanie lepszej skuteczności (większa skuteczność świetlna przy jednakowej mocy zużycie energii), stabilne charakterystyki spektralne i jasności niezależnie od stopnia rozładowania, żywotności baterii i trwałości. Kolejnym elektronicznym układem zwiększającym bezpieczeństwo jazdy jest regulacja zasięgu reflektorów, która zapewnia stałe oświetlenie drogi podczas jazdy po nierównych lub krętych drogach, niezależnie od obciążenia i położenia nadwozia, w tym drugim przypadku monitoruje obrót kierownicy koło. Dodatkowo korektor redukuje olśnienie reflektorów u kierowców nadjeżdżających z naprzeciwka samochodów. Sygnalizatory świetlne w wielu amerykańskich samochodach opierają się ostatnio na blokach ultrajasnych diod LED. Są bardziej ekonomiczne, bardziej kompaktowe i bardziej niezawodne niż tradycyjne żarówki, szczególnie w trybie migania, zapewniają większą jasność i czystsze kolory (lepiej widoczne w ciągu dnia). Jasność diod LED można łatwiej zmieniać w zależności od oświetlenia otoczenia. Sygnały dźwiękowe również nie pozostają niezauważone – tradycyjne kontaktowe sygnały elektromagnetyczne są zastępowane przez bezdotykowe sygnały elektrodynamiczne i piezoelektryczne z odpowiednimi wzmacniaczami elektronicznymi i jednostkami sterującymi. Pojawienie się cyfrowych procesorów sygnałowych i stopniowe obniżanie cen tych urządzeń doprowadziło do powstania systemów aktywnego tłumienia hałasu o niskiej częstotliwości we wnętrzu samochodu. Istotą pomysłu jest doprowadzenie do kabiny sygnałów dźwiękowych w przeciwfazie poprzez głośniki wbudowanego systemu audio. W tym przypadku sygnały szumu są wzajemnie kompensowane. W praktyce, ze względu na falowe właściwości dźwięku, pożądany efekt można uzyskać dopiero przy częstotliwościach poniżej 200...300 Hz, a redukcja szumów nie przekracza 8...15 dB. Wydawałoby się, że to niewiele, ale biorąc pod uwagę, że walka z hałasem o niskiej częstotliwości innymi sposobami jest nieskuteczna, taki układ elektroniczny pozwala zaoszczędzić 10...25 kg pochłaniacza dźwięku Dynamat lub innego materiału, który wcale nie jest tani . Powszechne wprowadzenie sterowania elektronicznego przy tradycyjnym podejściu prowadzi do ostrego skomplikowania okablowania elektrycznego, a w konsekwencji do wzrostu złożoności jego instalacji i prawdopodobieństwa błędów podczas konserwacji podczas pracy. Mnóstwo przewodów groziło przekształceniem samochodu w „szafę elektryczną” na kołach. W poszukiwaniu rozwiązania tego problemu producenci samochodów zwrócili się do doświadczeń lotnictwa: w pewnym momencie masa kabli elektrycznych osiągnęła 30% masy wyposażenia elektrycznego samolotu i wykazywała tendencję do dalszego wzrostu. Problem rozwiązano wprowadzając układy typu „wspólna linia z transmisją szeregową”, w których większość urządzeń elektronicznych połączona jest ze sobą równolegle za pomocą wspólnego interfejsu trójprzewodowego, a wymiana informacji między nimi odbywa się tymi samymi przewodami, ale oddzielonymi w czasie, w taki sam sposób, jak dzieje się to w sieciach komputerowych typu Ethernet. Podobne rozwiązania zwane okablowaniem multipleksowym zaczęto stosować w przemyśle motoryzacyjnym na początku lat 90-tych. Początkowo, jak zwykle, toczyła się „wojna standardów”, do której zaliczały się J1850 (SAE), CAN (Controller Area Network), CarLink, VAN, A-bus itp. Do tej pory standard CAN, opracowany wspólnie przez firmę Bosch, zyskała największe uznanie i Motorola. Zapewnia prędkość transmisji do 1 Mbit/s i umożliwia wykorzystanie do transmisji informacji zarówno przewodów miedzianych, jak i światłowodów. Autor: S. Ageev, Moskwa
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Grafen w statkach kosmicznych przyszłości ▪ Trzymaj się z dala od silnika ▪ Wytwarzanie energii elektrycznej z poruszających się pociągów ▪ Kompaktowe zasilacze TRACO TXM do montażu na podwoziu
▪ sekcja serwisu Sprzęt spawalniczy. Wybór artykułów ▪ artykuł Włókno szklane do modelu samolotu. Wskazówki dla modelarza ▪ artykuł Kto zjadł w ciągu swojego życia około dziewięciu ton metalu? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Prawdziwy kardamon. Legendy, uprawa, metody aplikacji
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony