► Из приведенных примеров очевидно, что автотронная система является совокупностью самых различных по принципу действия устройств, объединештых в единый комплекс с целью выполнения требуемой специфической функции управления, регулирования или текущего контроля на борту автомобиля. Современные подходы автомобилестроителей к комплексному решению задач автоматического ко1ггроля, управления и регулирования приводят к тому, что подавляющее большинство новейших автомобильных систем бортовой автоматики являются автотронными, входными воздействиями для которых яв,гяются неэлек-трическис проявления режима работы, условий движения, дорожных ситуаций и других факторов, а выходными потребителями информации (объектами управления) - неэлектрические узлы, блоки, устройства, газообразные и жидкостные среды, имеющие место на автомобиле, и сам водитель. Это принципиальные отличия автотронных систем от чисто электронных и электрических.

► Говоря о тенденциях и перспективах развития автомобильных бортовых устройств, следует отметить, что традиционно наиболее интенсивно совершенствуются узлы, агрегаты и схемы к.,1ассического электрооборудования. Уже скоро в бортсеть авто.мобиля будет внедрено второе рабочее напряжение 42 вольта. Это связано с необходимостью повышения напряжения электропитания для новейших энергое.\1ких потребителей, таких как силовые электромагнитные гидроклапаны, электромагнитные соленоиды силовых исполнительных устройств, мощные электродвигатели, силовые электронные коммутаторы, мультиплексная электропроводка и т. п. Ясно, что при повышении напряжения электропитания соответственно уменьшаются токи в цепях потребителей, что приводит к более надежной и экономичной их работе. Но сразу переводить все электронотребители на новое напряжение, как это было сделано при переходе с 6 на 12 вольт, в настоящее вре.мя нерациона.льно. Причина тому - выпуск !2-вольтовых потребителей огромными сериями, технологическая оснащенность производства и, главное, все эксплуатируемые в настоящее время автомобили оборудованы 12-вольтовьши потребителями (электролампы, электродвигатели, электрошюе и микрокомпьютерное оснащение, аудио-, радио-, видеоаппаратура, бортовая са.м одна гностика и т. п.).

Единой стратегии перевода бортсети автомобиля на более высокое напряжение пока нет. Полагают, что некоторое время на автомобиле будет два напряжения: 12 вольт - для классического электрооборудования, и 42 вольта - для новейших мощных потребителей. Такой подход широко используется на многотонных гру-;joBbix автомобилях, где мощные электропотребители 24-вольтовые, а освещение - от 12 вольт. Еще более яркий пример - электромобили. Здесь главная тяговая аккумуляторная батарея, управляющий контроллер и тяговый электродвигатель рассчитаны на напряжение 120...380 В и соединены .между собой отдельными цепями. При этом бортсеть остается 12-вольтовой.

Из приведенных примеров ясно, что функциональное многообразие бортовых электрических устройств неизбежно приводит к необходимости применения на автомобиле нескольких первичных источников электроэнергии с различными рабочими на11ряжения.ми. При этом не иск.,тючено, что будет использоваться и переменное синусоидальное напряжение для специальных потребителей.

► Под новые напряжения в первую очередь будут модернизированы бортовые электро.машины. Уже в наши дни значительно видоизменен электростартер. В нем не нри.меняется последовательное возбуждение, которое заменено возбуждением от постоянных магнитов. Жесткая механическая характеристика электродвигателя

Wb +12B

Рис. 1.3. Магнитный модулятор системы зажигания

такого стартера согласовывается с пусковым моментом ДВС посредством планетарного редуктора (редуктора Джемса). Давно нет коллекторных генераторов постоянного тока, их заменили многофаз}1ые синусоидалы1ые генераторы с полу-провод1Н1Копыми выпрямителями и электронными регуляторами напряжения. Но и такие генераторы могут значительно видоизмениться при появлении второго рабочего напряжения или если необходимость в высоковольтном переменном напряжении станет реальной.

Ведутся также разработки но созданию универсалыюй электрической маи1ины, так называемого стартер-генератора , которая сможет выполнять две функции: запуск ДВС и подачу электроэнергии в бортсеть после запуска ДВС.

► Современная микропроцессорная система зажигания с низкоуровневы.м многоканальным распределением энергии но свечам [2] является наиболее совершенным решением проблемы принудительного электроискрового восила.менения ТВ-смеси в цилиндрах поршневого ДВС. Но и это не предел достижений. Уже испытаны лазерные свечи зажигания, которые работают непосредственно от электронной схемы управления без промежуточного энертопа-копителя. Это позволит значительно 1ювысить надежность и КПД системы зажигания, а также избавить ее от высокочастотных электроискровых помех на другие узлы и блоки бортовой электронной авто.матики. Электронной схе.мой управления может стать магнитный модулятор сжатия, работаюший на ферро.магнитных сердечниках насыщения. Схема такого модулятора показана на рис. 1.3, ochobhijI.m элементом в которой является высоковольтный трансформатор с пасышаюш,имися сердечниками.

Если ,магн ИТОН ро вод трансформатора ввести в режим насьнцения, то его коэффициент трансформации резко надает и энергия из первичной обмотки во вторичную не трансформируется.

Выходной трансформатор и.меет два изолированных друг от друга магнитопро-вода - М, и Mj, охваченных оби1ей первичной обмоткой W,. Каждый магнитон-ровод оснащен отдельной об.моткой унравле1П1я (W и W ) и отдел1)Ной двухвы-водной вторичной обмоткой (Wj и Wj ).

Когда по управляющей обмотке W протекает ток, достаточтш для насыщения сердечника М а обмотка W обесточена, то высокое напряжение будет наводиться только ВО вторичной обмотке W/. Если обесточить утфзвляюнтую обмотку W и пропустить ТОК насыщения по обмотке Wu , то насытится сердечник Мз и высокое напряжение будет трансформировано только в обмотку W,.

Система зажигания с трансфор.маторо.м насыщения обладает высокой надежностью, малыми габаритами и весом.

В заключение следует отметить, что не все известные разработки бортовых систем вышли из стадии экснеримента-тьных исследований. Они используются в основном на фирменных .моделях спортивных и кот1цептуьты1ых автомобилей. Но, как и прежде, почти все новации, испытанные на конпенткарах, рано или поздно начинают применяться иа серийных автомобилях.

Таковы тенденции развития автомобильной техники и, в частности, систе.м бортового электрического, электронного и автотронного оборудования.

Глава 2. Датчики новейших автомобильных электронных систем

2.1. Предварительные замечания

Современные электронные системы автоматического управления (ЭСАУ) различными техническими объектами, в том числе и автомобильными бортовыми устройствами, имеют сходную структуру.

Различные датчики ЭСАУ преобразуют инфор.мацию о значениях контролируемых неэлектрических параметров в электрический сигнал - напряжение, ток, частоту, фазу и т. д. Эти сигналы преобразуются в цифровой код и поступают в микроконтролтер. Микроконтроллер на основании значений этих сигналов и в соответствии с заложенным в него программным обеспечением принимает решения, управляет через исполнительные механизмы (реле, соленоиды, электродвигатели) объектом.

Возможность совершенствования автомобильных электронных систем во многом зависит от на.личия надежных, точных и недорогих датчиков.

В 60-х годах автомобили были оборудованы датчиками давления .масла, уровня топлива, температуры, охлаждающей жидкости. Их выходы были подключены к стрелочным или ламповым индикаторам на щитке приборов.

В 70-х годах автомобильные компании начали бороться за уменьшение количества токсичных выбросов из глушителя авто.мобиля - потребовались дополнительные датчики для управления силовой установкой, которые необходи-.мы для обеспечения нормальной работы электронного зажигания, системы впрыска топлива, трехкомпонентного нейтрализатора, яля точного задания соотношения воздух/топливо п рабочей смеси, дая минимизации токсичности выхлопных газов.

В 80-х годах начали уделять больше вни.мания безопасности водителя и пассажиров - гюявились антиблокировочная система тор.можения (ABS) и воздушные мешки безопасности.

В силовом агрегате (в ДВС) датчики используются для измерения температуры и давления большинства текучих сред (температура всасываемого воздуха, абсолютное давление во впускном коллекторе, давление масла, температура oxJaждa-ющей жидкости, давление топлива в системе впрыска).

Почти ко всем движущимся частям автомобиля подключены датчики скорости или положения (скорость автомобиля, положение дроссельной заслонки, положение коленчатого вала, положение распределитель}Юго вала, положение и скорость вращения вала в коробке переключения передач, положение клапана рециркуляции вьшюпных газов).

Другие датчики определяют уровень детонации, нагрузку двигателя, пропуски воспламенения, содержание кислорода в выхлопных газах.

В системе управления климато.м (в климат-контроле) ис/юльзуются рахаичные датчики в кондиционере для определения давления и температуры хладагента, температуры воздуха в салоне и за бортом.