Elektronické systémy II 6. přednáška

Elektronické systémy II 6. přednáška

Jan Koprnický TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

Elektronické systémy II Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Obsah předchozí prednášky 1

Řídicí jednotky

2

Sběrnice

3

Snímače

4

Diagnostika

5

Simulace

2 / 52

Elektronické systémy II Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Obsah dnešní prednášky 1 Systémy hnacího ústrojí 2 Systémy bezpečnostní 3 Systémy komfortní 4 Systémy multimediální a telematické

3 / 52

Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Systémy hnacího ústrojí 1 Systémy hnacího ústrojí

Řízení motoru Řídicí systém TDI Řídicí systém převodovky

4 / 52


Činnost elektronických systémů v hnacím ústrojí 1

Dodávka paliva

2

Zapálení nasáté směsi Obsluha periferních zařízení

3

Požadavky motoru Pažadavky řidiče Provozní podmínky

5 / 52


Řídicí veličiny Otáčky motoru Zatížení motoru Snímání Snímání Snímání Snímání

polohy škrticí klapky tlaku v sacím potrubí průtoku vzduchu do motoru teploty

Poloha motoru Snímání polohy klikové hřídele Snímání polohy vačkové hřídele a otáček klikové hřídele

6 / 52


Palivové mapy Závislost na otáčkách a zatížení motoru Získání pomocí zkoušek na dynamometru Různá jemnost rastru pro významné oblasti

7 / 52


Dodávka paliva Ovlivněna vnějšími vlivy Barometrický tlak Teplota nasávaného vzduchu Teplota motoru Teplota paliva Napětí palubní sítě

V přechodných stavech Obohacení při akceleraci Ochuzení při decelaraci Obohacení při prudké akceleraci

8 / 52


Řízení točivého momentu Snížení výkonu motoru Řazení pomocí automatické převodovky V systému ASR (protiprokluzový) Omezení přenosu síly při pohonu předních kol

9 / 52


Řízení volnoběhu Základní Korigovaný Zapnutí klimatizace Požadavek na servořízení Zařazení rychlostního stupně u automatické převodovky Sepnutí ventilátoru chlazení

Otáčky dány tabulkou n = f (teplota motoru)

10 / 52


Lambda regulace Plnění emisních limitů

1

Váha vzduchu

2

Motor Lambda sonda

3

a Před katalyzátorem b Za katalyzátorem 4

Katalyzátor

5

Vstřikování paliva

6

Řídicí jednotka motoru

11 / 52


Odpojování příslušenství Klimatizace – chceme plný výkon motoru (2 až 5 kW) Ventilátor chlazení – při akceleraci a zároveň optimální teplotě motoru (až 20 kW při chl. vzduchem, jinak 5 až 8 kW) Palivové čerpadlo – není-li sig. otáček a zároveň je zapalování, tak se odpojí (riziko požáru)

12 / 52


Start motoru Řešen samostatnými algoritmy Velikost dávky paliva podle Teplota motoru Otevření škrticí klapky Teplota nasávaného vzduchu Barometrický tlak

Separátní palivová mapa

13 / 52


Řídicí systém vznětového motoru TDI 6

16

1

7

17

8

18

9

2

19

10 20

11 3

12 13

21 4 22

14 5

15

1 2 3 4 5 6 7

Řídicí jednotka motoru Kombipřístroj Cetrální ŘJ Kontrolka žhavení Diagnostická zásuvka

23

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Snímač polohy vačkové hřídele

23

Další signály

Snímač množství nasávaného vzduchu Snímač otáček motoru

Plynový pedál Snímač teploty chladicí kapaliny Tlak a teplota nas. vzduchu Spínač spojky Spínač brzdy Snímač teploty paliva Další signály El. palivové čerpadlo Žhavicí svíčky Ventily čerpadlo-tryska Zpětné vedení výfuk. plynů Omezování plnicího tlaku Škrt. klapka sacího vedení Relé malého/velkého topného výkonu

14 / 52


15 / 52

Automatická převodovka 3

13

2

12

4 Plynový pedál 5 Snímač otáček 6 Snímač rychlosti

4 1 14

5

7 Snímač teploty oleje v převodovce 8 Spínač

15 6

9 Spínač brzdových světel 16

7

17 8

11

P

AUFN EIN AUS

10 ŘJ ABS 11 Diagnostická zásuvka 12 Elektromagnetický ventil

9

18 10

19 SP40_10

1 ŘJ automatické převodovky 2 ŘJ motoru 3 Škrticí klapka

13 Elektromagnetický ventil 14 Elektromagnet pro blokování řadicí páky 15 Centrální ŘJ 16 Relé blokování spouštěče 17 Tempomat 18 Klimatizace 19 ŘJ motoru

Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Systémy bezpečnostní 2 Systémy bezpečnostní

Systémy aktivní bezpečnosti ABS EDS MSR EBV ASR Systém řízení dynamické stability ESP Monitorování a samodohuštění tlaku v pneumatikách Další systémy

Systémy pasivní bezpečnosti Bezpečnostní pásy Systém airbagů

16 / 52


Systémy bezpečnostní Aktivní bezpečnost – aktivní zabránění havárii Pasivní bezpečnost – systémy nebo skutečnosti, které zabrání zranění nebo úmrtí při nehodě

17 / 52


Systémy aktivní bezpečnosti Realizace

Výkonem motoru Účinností brzd Úrovní kompletního podvozku Výkonem osvětlení vozidla Stavem pneumatik Výhledem z vozidla .. .

18 / 52


Systémy užívané v jízdní dynamice Zkratky – vychází z VW, Škoda Auto

ABS – Anti-Blokier-System EDS – Elektronishe Differentialsperre MSR – Motor-Schleppmoment-Regelung EBV – Elektronische Bremskraftverteilung ASR – Antriebs-Schlupf-Regelung ESP – Elektronisches Stabilitaets-Programm AHS – Active Handling System (Chevrolet) DSC – Dynamic Stability Control (BMW) PSM – Porsche Stability Management (Porsche) VDC – Vehicle Dynamics Control (Subaru) VSC – Vehicle Stability Control (Lexus)

19 / 52


20 / 52

Protiblokovací systém ABS ABS systém Škody Octavia Regulace prokluzu kol při brzdění Části systému

G45

Řídicí jednotka ABS Hydraulické čerpadlo s elektromagnetickými ventily 4 snímače otáček kol

K47

G44

K14/33

J104

V64

F

N55

G47

G46

1 SP26-25

2

3

SP26-26

brzdový okruh

výstupní informace

brzdový okruh

vstupní informace

1 Elektromotor 2 Hydraulická jednotka 3 Řídicí jednotka


Protiblokovací systém ABS Používané zkratky

ABS – Antiblockiersystem, anti-lock braking system ABV – Automatischer Blockierverhinderer (nákladní automobily, vlaky, letadla) Symbol ABS sytému v kokpitu vozu

21 / 52


Systém elektronické uzávěrky diferenciálu EDS Využití snímačů ABS

a

Vzájemné porovnávání rychlostí kol F

Samočinné přibrzďování protáčecích se hnacích kol Umožnění rozjezdu na vozovce s rozdílnými koeficienty tření Fcelk = F + F + FEDS

F 50%

50% R

MA 2

MA

MA 2

b

FEDS F

MB

F

R

SP26-24

a) Hnací síly bez uzávěrky b) Hnací síly s uzávěrkou

22 / 52


Protiprokluzová regulace MSR Nadstavba ABS propojení s ŘJ motoru Zabránění prokluzu kol při brzdění motorem Při deceleraci může dojít k zablokování kol momentem vyvolaným motorem Jednotka MSR zvýší následně otáčky motoru

23 / 52


Systémy rozdělení brzdné síly EBV Součást ABS V činnosti při normálním brzdění (neblokování kol) před zásahem ABS Dělení brzdného účinku mezi nápravy Optimální dělení brzdné síly – zadní brzdy nejsou přebrzděné

24 / 52


Protiprokluzová regulace ASR Řízení trakce 1

Motorová regulace

2

Brzdová regulace – přibrzďování hnacích kol v součinnosti s ABS, nejpoužívanější

3

Regulace uzavírání diferenciálu (EDS)

4

Zásah do spojení motoru s hnacími koly (MSR)

Další používané zkratky TCS – Traction Control System TCSS – Traction Control Support System TRC – Traction Control TRACS – Traction Control System

25 / 52


Systém řízení dynamické stability ESP Vyhodnocení skutečného poloměru zatáčení s natočením volantu Při odchylce reguluje brzdný moment motoru Snížení nedotáčivosti nebo přetáčivosti vozidla Zabránění smyku Nadstavba ABS/ASR .. . Další používané zkratky ESC – Electronic Stability Control DSC – Dynamic Stability Control VSA – Vehicle Stability Assist VSC – Vehicle Stability Control PSM – Porsche Stability Management

26 / 52


27 / 52

Schéma ESP řízení 5 Spínač ASR/ESP 6 Spínač úhlu natočení volantu 10

7 Spínač brzdových světel

2

8 Snímač otáček

11

9 Snímač otáček REG

3 4

16

17

11 Snímač otáček

ESP

5 6

MSR

7

ABS ASR EDS EBV

12 Diagnostická zásuvka 1

8 9

12

13

10 Snímač otáček

14

18

13 Kontrolka brzdového systému / ruční brzdy / stavu brzdové kapaliny 14 Kontrolka ABS

15

SP42_08

15 Kontrolka ESP 16 Chování vozidla a jednání řidiče

1 Hydraulická jednotka s ŘJ ABS/ABS s EDS a ASR/ESP 2 Snímač tlaku brzdové kapaliny 3 Snímač příčného zrychlení

17 Zásah do řízení motoru 18 Zásah do řízení automatické převodovky


Monitorování tlaku v pneumatikách – TPMS TPMS – Tire Pressure Monitoring System Povinný systému u nových vozů od r. 2012 Přídavný systém do osobních nebo užitkových vozidel1 Složení systému 1 2

Zobrazovací jednotka Snímače Tlaku a teploty V kolech s vysílačem (napájení baterií) Měření každé 3 s Vysílání

Dvě úrovně hlášení problému 1 2 1

Varování – odchylka p < ±25 %pn nebo T < 70◦ C Poplach – p < 45 %pn nebo T > 80◦ C

viz http://www.casystem.cz/produkty/monitorovani-tlaku-pneumatiky.html

28 / 52


Systém TPMS Přídavný systém

Součásti systému

Montáž systému

29 / 52


Samodohušťovací systém pneumatik CTIS – Central Tire Inflation System Součásti systému ŘJ systému CTIS ŘJ kompresoru Ventily v kolech Ovládací panel v kokpitu Rychloměr

30 / 52


Řez samodohušťovací pneumatikou2

2

viz http://auto.howstuffworks.com/self-inflating-tire.htm/printable

31 / 52


Další systémy aktivní bezpečnosti Brzdový asistent – pomoc při brzdění zvýšením tlaku v brzdové soustavě Elektronický Hydraulický Mechanický

Systém udržování bezpečné vzdálenosti Regulace odpružení vozidla Varování před kolizí Adaptivní řízení vozidla

32 / 52


Systémy pasivní bezpečnosti Co zmírňuje následky nehody?

Rychlost do 48–56 km/h Kokpit vozidla z nehořlavých materiálů Bezpečnostní pásy Airbagy Opěrka hlavy Nepřekročení decelerace 12 g Přední a boční deformační zóny Umístění palivové nádrže pod zadní sedadla Uložení akumulátoru na bezepečné místo Kloubový volant (volantová tyč nepronikne do kokpitu) Kvalitní kalená lepená skla kombinovaná s plastem

33 / 52


Testování systémů pasivní bezpečnosti Do začátku 70. let na lidech Od 70. let používání humanoidních figurín tzv. Crash Test Dummies Mmm Mmm Mmm Mmm Smart

Golf

Mercedes

China car

Testy Euro NCAP Při nárazu rychlostí 150 km/h se člověku zdá, že váží 2 tuny Hlava je nejodolnější – vydrží přetížení až 33 g

34 / 52


Bezpečnostní pásy Reagují na tři podněty Decelerace (brzdění vozidla) Rychlost odvíjení pásu 3 Náklon vozidla 1 2

Systém spolupracuje se systémem airbagů Napínače pásů S kuličkovým pohonem S hřebenovým pohonem .. .

35 / 52


36 / 52

Bezpečnostní pás s kuličkovým napínáním

1

2 3

4

5 SP47_58

1

Pyrotechnická nálož

2

Bezpečnostní pás

3

Navíjecí buben

4

Ozubené kolo

5

Zásobník na zachytávání kuliček


Systém airbagů Navrženy v součinnosti s bezpečnostními pásy Systém zahrnuje ŘJ airbagu Snímače zrychlení v různých směrech (senzory nárazu) Rozbušky + vzduchové vaky

Typy airbagů Airbag řidiče Airbag spolujezdce Boční airbagy Hlavové airbagy Kolenové airbagy

37 / 52


Systém airbagu Boční airbag

1

6

5 SP26-4

2

3

4

1

Boční airbag

2

Řídicí jednotka

3

Senzor bočního zrychlení

4

Příčník pod sedačkou

5

Konektor

6

Pyrotechnická nálož

38 / 52

Elektronické systémy II Systémy komfortní Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Komfortní systémy 3 Systémy komfortní

Elektromechanické servořízení Topení a klimatizace Parkovací asistent

39 / 52


Elektromechanické servořízení Vrácení kol do přímého směru Přímá a jemná reakce na otáčení volantem Nepřenáší nepříjemné reakce způsobené nerovnou vozovkou

40 / 52


41 / 52

Klimatizace Velký elektrický spotřebič vozu

2

Vlastní snímače 1

Využití informací i z jiných ŘJ Činnost klimatizace Topení/vyhřívání Chlazení Filtrace vzduchu

5

3

4

SP25-22

1 Čidlo nasávaného vzduchu 2 Fotosnímač slunečního svitu 3 Snímač vnější teploty vzduchu 4 Čidlo teploty vzduchu přiváděného do nožního prostoru 5 Čidlo v ovládacím panelu ŘJ klimatizace


42 / 52

Příklad systému klimatizace Climatronic

J285 ŘJ kombipřítroje J285 3

4 1/minx1000

2 1

5

80 60

6

40 20

7

100

120 km/h

J255 Ovládací panel klimatizace (ŘJ Climatronic)

T 140

160 180 200 220 240

v n

J220

J220 ŘJ motoru G65 Snímač tlaku klimatizace

uA

n

v

tn TM

J293 ŘJ ventilu dochlazování

PWM G65 KB KK

J255/E87

KK (in)

J293


Parkovací asistent Automatické parkování za pomoci radarů a videosenzoru Asistence s použitím videokamery Předpokladem – systém elektromechanické servořízení

43 / 52

Elektronické systémy II Systémy multimediální a telematické Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Multimedia a telematika 4 Systémy multimediální a telematické

Navigace DSRC

44 / 52


Navigace I Využívá Signál z družic GPS3 = Satelitní navigace GPS anténa a přijímač ŘJ navigace

Systémové komponenty radionavigačního systém RNS = Doplňková navigace Snímače natočení vozidla (vlevo/vpravo) Snímače otáček ABS snímače Digitální mapa ŘJ navigace

Jednoznačné určení polohy 3 družicemi Navigační systém lze propojit na automatizované systémy s dopravními informacemi (rds-tmc) Map Matching

45 / 52


Navigace II Porovnávání dráhy ujeté vozidlem s digitální mapou

Přesnost 15–20 m Navigační systémy GNNS4 Navstar GPS5 (USA, 24+3 / 316 ) Galileo (Evropa, 24+3 / 2) GLONASS7 (Rusko, 24/20) Compass (Beidou-2) (Čína, 24/1)

3

Global Positioning System Global Navigation Satellite System 5 Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System 6 plán/funkční 7 Globalnaja navigacionnaja sputnikovaja sistěma 4

46 / 52


Systém DSRC8 Bezdrátová komunikace na kratší vzdálenosti Pásmo 5,8 GHz Použití .. .

8

Výběr mýtného Sledování vozidel

Digital Short Range Communications

47 / 52

Elektronické systémy II Shrnutí Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Shrnutí dnešní prednášky I 1 Systémy hnacího ústrojí

Řízení motoru Řídicí systém TDI Řídicí systém převodovky 2 Systémy bezpečnostní

Systémy aktivní bezpečnosti ABS EDS MSR EBV ASR Systém řízení dynamické stability ESP Monitorování a samodohuštění tlaku v pneumatikách Další systémy

Systémy pasivní bezpečnosti

48 / 52

Elektronické systémy II Shrnutí Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Shrnutí dnešní prednášky II Bezpečnostní pásy Systém airbagů

3 Systémy komfortní

Elektromechanické servořízení Topení a klimatizace Parkovací asistent 4 Systémy multimediální a telematické

Navigace DSRC

49 / 52

Elektronické systémy II Konec Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Děkuji za pozornost.

50 / 52

Elektronické systémy II Literatura Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Literatura I Bauer, H.; Dietsche, K.-H.; Crepin, J.; aj. (editoři): Bosch Electronic Automotive Handbook. Stuttgart: Robert Bosch GmbH, první vydání, 2002. Bonnick, A. W. M.: Automotive Computer Controlled Systems. Oxford: Butterworth-Heinemann, první vydání, 2001, ISBN 0-7506-5089-3. Reif, K.: Automobilelektronik, ATZ/MTZ-Fachbuch, ročník XII, 366 s. Wiesbaden: Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, druhé vydání, April 2007, ISBN 978-3-8348-0297-2, mit 294 Abbildungen und 41 Tabellen. Škoda Auto a.s., Mladá Boleslav: Dílenské učební pomůcky.

51 / 52

Elektronické systémy II Literatura Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Literatura II Vlk, F.: Elektronické systémy motorových vozidel 1. Brno: Prof. Ing. František Vlk, DrSc., první vydání, 2002. Vlk, F.: Elektronické systémy motorových vozidel 2. Brno: Prof. Ing. František Vlk, DrSc., první vydání, 2002. Štěrba, P.: Elektrotechnika a elektronika automobilů. Praha: Computer press, 2004, ISBN 80-251-0211-4.

52 / 52

Elektronické systémy II 6. přednáška

Recommend Documents