Elektronické systémy II 6. přednáška

Transkript

1 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/ řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

2 Obsah předchozí prednášky Elektronické systémy II řízení a měření 2 / 52 1 Řídicí jednotky 2 Sběrnice 3 Snímače 4 Diagnostika 5 Simulace

3 Elektronické systémy II řízení a měření 3 / 52 Obsah dnešní prednášky 1 Systémy hnacího ústrojí 2 Systémy bezpečnostní 3 Systémy komfortní 4 Systémy multimediální a telematické

4 Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 4 / 52 Systémy hnacího ústrojí 1 Systémy hnacího ústrojí Řízení motoru Řídicí systém TDI Řídicí systém převodovky

5 Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 5 / 52 Činnost elektronických systémů v hnacím ústrojí 1 Dodávka paliva 2 Zapálení nasáté směsi 3 Obsluha periferních zařízení Požadavky motoru Pažadavky řidiče Provozní podmínky

6 Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 6 / 52 Řídicí veličiny Otáčky motoru Zatížení motoru Snímání polohy škrticí klapky Snímání tlaku v sacím potrubí Snímání průtoku vzduchu do motoru Snímání teploty Poloha motoru Snímání polohy klikové hřídele Snímání polohy vačkové hřídele a otáček klikové hřídele

7 Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 7 / 52 Palivové mapy Závislost na otáčkách a zatížení motoru Získání pomocí zkoušek na dynamometru Různá jemnost rastru pro významné oblasti

8 Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 8 / 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

9 Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 9 / 52 Řízení točivého momentu Snížení výkonu motoru Řazení pomocí automatické převodovky V systému ASR (protiprokluzový) Omezení přenosu síly při pohonu předních kol

10 Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 10 / 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)

11 Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 11 / 52 Lambda regulace Plnění emisních limitů 1 Váha vzduchu 2 Motor 3 Lambda sonda a Před katalyzátorem b Za katalyzátorem 4 Katalyzátor 5 Vstřikování paliva 6 Řídicí jednotka motoru

12 Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 12 / 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)

13 Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 13 / 52 Start motoru Řešen samostatnými algoritmy Velikost dávky paliva podle Teplota motoru Otevření škrticí klapky Teplota nasávaného vzduchu Barometrický tlak Separátní palivová mapa

14 Řídicí systém vznětového motoru TDI Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 14 / Řídicí jednotka motoru 2 Kombipřístroj 3 Cetrální ŘJ 4 Kontrolka žhavení 5 Diagnostická zásuvka 6 Snímač množství nasávaného vzduchu 7 Snímač otáček motoru Snímač polohy vačkové hřídele 9 Plynový pedál 10 Snímač teploty chladicí kapaliny 11 Tlak a teplota nas. vzduchu 12 Spínač spojky 13 Spínač brzdy 14 Snímač teploty paliva 15 Další signály 16 El. palivové čerpadlo 17 Žhavicí svíčky 18 Ventily čerpadlo-tryska 19 Zpětné vedení výfuk. plynů 20 Omezování plnicího tlaku 21 Škrt. klapka sacího vedení 22 Relé malého/velkého topného výkonu 23 Další signály

15 P AUFN EIN AUS Elektronické systémy II Systémy hnacího ústrojí řízení a měření 15 / 52 Automatická převodovka ŘJ automatické převodovky 2 ŘJ motoru 3 Škrticí klapka SP40_10 4 Plynový pedál 5 Snímač otáček 6 Snímač rychlosti 7 Snímač teploty oleje v převodovce 8 Spínač 9 Spínač brzdových světel 10 ŘJ ABS 11 Diagnostická zásuvka 12 Elektromagnetický ventil 13 Elektromagnetický ventil 14 Elektromagnet pro blokování řadicí páky 15 Centrální ŘJ 16 Relé blokování spouštěče 17 Tempomat 18 Klimatizace 19 ŘJ motoru

16 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 16 / 52 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

17 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 17 / 52 Systémy bezpečnostní Aktivní bezpečnost aktivní zabránění havárii Pasivní bezpečnost systémy nebo skutečnosti, které zabrání zranění nebo úmrtí při nehodě

18 Systémy aktivní bezpečnosti Realizace. Výkonem motoru Účinností brzd Úrovní kompletního podvozku Výkonem osvětlení vozidla Stavem pneumatik Výhledem z vozidla Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 18 / 52

19 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 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 19 / 52 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)

20 Protiblokovací systém ABS Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 20 / 52 Regulace prokluzu kol při brzdění Části systému Řídicí jednotka ABS Hydraulické čerpadlo s elektromagnetickými ventily 4 snímače otáček kol ABS systém Škody Octavia G45 K47 K14/33 J104 V64 F N55 G G47 brzdový okruh G46 SP26-25 výstupní informace brzdový okruh vstupní informace 3 1 Elektromotor SP Hydraulická jednotka 3 Řídicí jednotka

21 Protiblokovací systém ABS Používané zkratky Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 21 / 52 ABS Antiblockiersystem, anti-lock braking system ABV Automatischer Blockierverhinderer (nákladní automobily, vlaky, letadla) Symbol ABS sytému v kokpitu vozu

22 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 22 / 52 Systém elektronické uzávěrky diferenciálu EDS Využití snímačů ABS Vzájemné porovnávání rychlostí kol Samočinné přibrzďování protáčecích se hnacích kol Umožnění rozjezdu na vozovce s rozdílnými koeficienty tření a b F M A 2 F EDS 50% 50% M A M A 2 F R F celk = F + F + F EDS F M B F R SP26-24 a) Hnací síly bez uzávěrky b) Hnací síly s uzávěrkou

23 Protiprokluzová regulace MSR Nadstavba ABS propojení s ŘJ motoru Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 23 / 52 Zabránění prokluzu kol při brzdění motorem Při deceleraci může dojít k zablokování kol momentem vyvolaným motorem Jednotka MSR zvýší následně otáčky motoru

24 Systémy rozdělení brzdné síly EBV Součást ABS Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 24 / 52 V činnosti při normálním brzdění (neblokování kol) před zásahem ABS Dělení brzdného účinku mezi nápravy Optimální dělení brzdné síly zadní brzdy nejsou přebrzděné

25 Protiprokluzová regulace ASR Řízení trakce 1 Motorová regulace Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 25 / 52 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

26 Systém řízení dynamické stability ESP. Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 26 / 52 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

27 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 27 / 52 Schéma ESP řízení REG ESP MSR ABS ASR EDS EBV SP42_08 1 Hydraulická jednotka s ŘJ ABS/ABS s EDS a ASR/ESP 2 Snímač tlaku brzdové kapaliny 3 Snímač příčného zrychlení 5 Spínač ASR/ESP 6 Spínač úhlu natočení volantu 7 Spínač brzdových světel 8 Snímač otáček 9 Snímač otáček 10 Snímač otáček 11 Snímač otáček 12 Diagnostická zásuvka 13 Kontrolka brzdového systému / ruční brzdy / stavu brzdové kapaliny 14 Kontrolka ABS 15 Kontrolka ESP 16 Chování vozidla a jednání řidiče 17 Zásah do řízení motoru 18 Zásah do řízení automatické převodovky

28 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 28 / 52 Monitorování tlaku v pneumatikách TPMS TPMS Tire Pressure Monitoring System Povinný systému u nových vozů od r Přídavný systém do osobních nebo užitkových vozidel 1 Složení systému 1 Zobrazovací jednotka 2 Snímače Tlaku a teploty V kolech s vysílačem (napájení baterií) Měření každé 3 s Vysílání Dvě úrovně hlášení problému 1 Varování odchylka p < ±25 %p n nebo T < 70 C 2 Poplach p < 45 %p n nebo T > 80 C 1 viz

29 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 29 / 52 Systém TPMS Přídavný systém Součásti systému Montáž systému

30 Samodohušťovací systém pneumatik CTIS Central Tire Inflation System Součásti systému ŘJ systému CTIS ŘJ kompresoru Ventily v kolech Ovládací panel v kokpitu Rychloměr Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 30 / 52

31 Řez samodohušťovací pneumatikou 2 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 31 / 52 2 viz

32 Další systémy aktivní bezpečnosti Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 32 / 52 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

33 Systémy pasivní bezpečnosti Co zmírňuje následky nehody? Rychlost do 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 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 33 / 52 Kloubový volant (volantová tyč nepronikne do kokpitu) Kvalitní kalená lepená skla kombinovaná s plastem

34 Testování systémů pasivní bezpečnosti Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 34 / 52 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

35 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 35 / 52 Bezpečnostní pásy Reagují na tři podněty 1 Decelerace (brzdění vozidla) 2 Rychlost odvíjení pásu 3 Náklon vozidla Systém spolupracuje se systémem airbagů Napínače pásů S kuličkovým pohonem S hřebenovým pohonem.

36 Bezpečnostní pás s kuličkovým napínáním Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 36 / Pyrotechnická nálož 2 Bezpečnostní pás 3 Navíjecí buben 4 Ozubené kolo 5 Zásobník na zachytávání kuliček 4 5 SP47_58

37 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 37 / 52 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

38 Elektronické systémy II Systémy bezpečnostní řízení a měření 38 / 52 Systém airbagu Boční airbag Boční airbag 2 Řídicí jednotka 3 Senzor bočního zrychlení 4 Příčník pod sedačkou 5 Konektor 6 Pyrotechnická nálož SP

39 Elektronické systémy II Systémy komfortní řízení a měření 39 / 52 Komfortní systémy 3 Systémy komfortní Elektromechanické servořízení Topení a klimatizace Parkovací asistent

40 Elektromechanické servořízení Elektronické systémy II Systémy komfortní řízení a měření 40 / 52 Vrácení kol do přímého směru Přímá a jemná reakce na otáčení volantem Nepřenáší nepříjemné reakce způsobené nerovnou vozovkou

41 Elektronické systémy II Systémy komfortní řízení a měření 41 / 52 Klimatizace Velký elektrický spotřebič vozu Vlastní snímače Využití informací i z jiných ŘJ Činnost klimatizace Topení/vyhřívání Chlazení Filtrace vzduchu SP 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 1/minx km/h Příklad systému klimatizace Climatronic Elektronické systémy II Systémy komfortní řízení a měření 42 / 52 J285 ŘJ kombipřítroje J ua n v tn T M T v n PWM J220 J255 Ovládací panel klimatizace (ŘJ Climatronic) J220 ŘJ motoru G65 Snímač tlaku klimatizace J293 ŘJ ventilu dochlazování G65 KB KK J293 J255/E87 KK (in)

43 Elektronické systémy II Systémy komfortní řízení a měření 43 / 52 Parkovací asistent Automatické parkování za pomoci radarů a videosenzoru Asistence s použitím videokamery Předpokladem systém elektromechanické servořízení

44 Elektronické systémy II Systémy multimediální a telematické řízení a měření 44 / 52 Multimedia a telematika 4 Systémy multimediální a telematické Navigace DSRC

45 Elektronické systémy II Systémy multimediální a telematické řízení a měření 45 / 52 Navigace I Využívá Signál z družic GPS 3 = 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

46 Elektronické systémy II Systémy multimediální a telematické řízení a měření 46 / 52 Navigace II Porovnávání dráhy ujeté vozidlem s digitální mapou Přesnost m Navigační systémy GNNS 4 Navstar GPS 5 (USA, 24+3 / 31 6 ) Galileo (Evropa, 24+3 / 2) GLONASS 7 (Rusko, 24/20) Compass (Beidou-2) (Čína, 24/1) 3 Global Positioning System 4 Global Navigation Satellite System 5 Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System 6 plán/funkční 7 Globalnaja navigacionnaja sputnikovaja sistěma

47 Elektronické systémy II Systémy multimediální a telematické řízení a měření 47 / 52 Systém DSRC 8 Bezdrátová komunikace na kratší vzdálenosti Pásmo 5,8 GHz Použití Výběr mýtného Sledování vozidel.. 8 Digital Short Range Communications

48 Shrnutí dnešní prednášky I Elektronické systémy II Shrnutí řízení a měření 48 / 52 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

49 Shrnutí dnešní prednášky II Bezpečnostní pásy Systém airbagů Elektronické systémy II Shrnutí řízení a měření 49 / 52 3 Systémy komfortní Elektromechanické servořízení Topení a klimatizace Parkovací asistent 4 Systémy multimediální a telematické Navigace DSRC

50 Elektronické systémy II Konec řízení a měření 50 / 52 Děkuji za pozornost.

51 Elektronické systémy II Literatura řízení a měření 51 / 52 Literatura I Bauer, H.; Dietsche, K.-H.; Crepin, J.; aj. (editoři): Bosch Electronic Automotive Handbook. Stuttgart: Robert Bosch GmbH, první vydání, Bonnick, A. W. M.: Automotive Computer Controlled Systems. Oxford: Butterworth-Heinemann, první vydání, 2001, ISBN Reif, K.: Automobilelektronik, ATZ/MTZ-Fachbuch, ročník XII, 366 s. Wiesbaden: Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, druhé vydání, April 2007, ISBN , mit 294 Abbildungen und 41 Tabellen. Škoda Auto a.s., Mladá Boleslav: Dílenské učební pomůcky.

52 Elektronické systémy II Literatura řízení a měření 52 / 52 Literatura II Vlk, F.: Elektronické systémy motorových vozidel 1. Brno: Prof. Ing. František Vlk, DrSc., první vydání, Vlk, F.: Elektronické systémy motorových vozidel 2. Brno: Prof. Ing. František Vlk, DrSc., první vydání, Štěrba, P.: Elektrotechnika a elektronika automobilů. Praha: Computer press, 2004, ISBN