Вступ
Темпи росту випуску автомобілів і підвищення інтенсивності руху на автострадах і в містах ставлять перед автомобілебудівниками нові складні завдання. Це, насамперед , боротьба за безпеку руху, зменшення забруднення повітря газами, що відробили, підвищення паливної економічності, ходових якостей автомобіля і його надійності, продовження терміну служби, зниження стомлюваності водія при керуванні автомобілем.
Серед них найважливіше значення має економія палива і зниження токсичності відпрацьованих газів.
Автомобільний транспорт – вельми енергоємна область господарства, споживаюча до 1/3 всієї нафти, що здобувається. Тому економічність стала основним експлуатаційним показником технічного рівня автомобіля.
Розвиток і вдосконалення автомобіля нерозривно пов'язаний з широким застосуванням в ньому електричного устаткування, зростанням вимог до його експлуатаційної надійності, яка багато в чому визначає працездатність автомобіля.
Електроустаткування сучасного автомобіля – складна система, що забезпечує автоматизацію робочих процесів, економію палива, безпеку руху і поліпшення умов праці водія.
Один з перспективних напрямів технічного вдосконалення і підвищення експлуатаційних властивостей автомобіля – впровадження електронних пристроїв і систем.
Електронніприлади на автомобілі застосовуються в даний час як для заміни електричних систем, так і для створення принципово нових систем автомобільної тематики.
Широкого поширення набули електронні системи запалення, які забезпечують надійнішу роботу двигуна і економію палива, знижують токсичність відпрацьованих газів.
Кількість, що все збільшуються, і потужність споживачів електричної енергії на автомобілях привели до використання високооборотних синхронних генераторів змінного струму з електричними регуляторами напруги.
Упроваджуються автоматичні системи управління головним освітленням, швидкістю руху, пристроями попередження водія про небезпеку або близькість перешкод, це істотно підвищує безпеку руху.
В даний час на деяких автомобілях встановлюється до 35 індикаторів, спостереження за якими утрудняє роботу водія. Застосування електронних систем відображення інформації і створення інтегруючих приладів, що забезпечує пріоритетність інформації, що поступає, підвищує ефективність її використання водієм.
Електронні системи використовуються також для діагностики технічного стану вузлів і агрегатів автомобіля і можуть не тільки указувати на несправність, але і давати водієві рекомендації про доцільні дії.
Великого поширення набувають мікропроцесорні системи управління двигуном (подачею палива, запалення, трансмісією, стабілізацією швидкості руху, анти блокувальними пристроями).
Розроблена програмно-стежача система, що сповіщає водія про маршрут проходження.
Умови експлуатації електронних систем на автомобілі жорсткіші, ніж в інших областях застосування електроніки. Вони визначаються великим діапазоном зміни температури електронних приладів на автомобілі (-60.+50), значною вологістю, пилом, брудом, вібрацією, прискоренням при розгоні. Напруга в бортовій мережі непостійна. За відсутності контакту або електроліту в акумуляторній батареї напруга бортової мережі може досягати 75 В.При пуску ж двигуна в холодних умовах воно падає до 3.5...6 В. При неправильному підключенні акумуляторної батареї змінюється полярність напруги, що може привести до виходу з ладу електронних приладів. У бортовій мережі виникають імпульси перенапруження до 300 В. Негативно діють на роботу електронних приладів магнітні поля, які виникають усередині автомобіля і на міських вулицях, тому до розробки електронних пристроїв автомобіля пред'являються високі вимоги.
Особливість застосування електроустаткування на автомобілі – масовість його виготовлення, де економічні міркування займають одне з перших місць.
Короткий огляд розвитку електроустаткування автомобіля
Вперше електрична енергія була використана в двигунах внутрішнього згорання в 1860 р. для займання горючої суміші. Високу напругу для утворення електричної іскри створювали за допомогою простої індукційної котушки, яка харчувалася від гальванічних елементів. Проте із-за своєї недосконалості система не набула поширення.
У 80-х роках ХIХ в. Було використано запалення низьковольтного магнето. ЕДС підводилася до двох електродів, розташованих в циліндрі двигуна. У необхідний момент один з електродів відсовувався від нерухомого електроду і через зазор, що утворився, проскакувала іскра низької напруги що запалювала робочу суміш. Всілякі конструктивні утруднення привели до того, що така система «на відрив» не знайшла широкого розповсюдження.
У 1901-1907 рр. було створено магнето високої напруги, яка повсюдно використовувалася на автомобілях до 1920-1930 рр., тобто до застосування акумуляторних батарей. Починаючи з 30-х років магнето використовується рідко і застосовується тільки на машинах спеціального призначення. Широкого поширення набула класична система запалення.
Подальший розвиток двигунобудування привів до розробки нових систем запалення, оскільки класична система батарейного запалення не задовольняла пред'явленим вимогам. Найбільш перспективні зараз електронні, безконтактні і мікропроцесорні системи.
До недавнього часу на автомобілях встановлювалися трьох щіткові генератори постійного струму. Потужність їх складала всього 60 Вт. Регулятори напруги не застосовувалися. Істотний недолік цих генераторів – повна невідповідність їх характеристик умовам заряду акумуляторної батареї. Їх замінили генератори постійного струму з паралельним збудженням.
Розвиток напівпровідникової техніки дозволив використовувати на автомобілях генератори змінного струму з напівпровідниковими вбудованими випрямлячами і транзисторними регуляторами напруги. Генераторні установки розвиваються по шляху зростання їх потужності у зв'язку із збільшенням числа і потужності споживачів електричної енергії, терміну служби і підвищення питомих показників використання активних матеріалів.
Бензинові двигуни з невеликим робочим об'ємом і низьким ступенем стиснення без великих утруднень могли запускатися за допомогою рукоятки. З 1925 р. на автомобілях почали встановлювати систему пуску, яка складалася з акумуляторної батареї, електростартера і комутаційної апаратури. Потужність стартера досягла приблизно 0.5 кВт, що утрудняло пуск холодного двигуна. Номінальна напруга системи електроустаткування складала 6 В. Значний крок вперед в розвитку електроустаткування був зроблений при впровадженні напруги системи електроустаткування автомобілів 12 В. Це дозволило без збільшення габаритних розмірів підвищити потужність стартерів до 1 кВт і, таким чином, значно поліпшити пуск. В даний час потужність стартерів великовантажних автомобілів складає 10.15 кВт, а місткість акумуляторних батарей – 200.240 А-г.
Для освітлення застосовувалися свічки, гасові лампи, а потім ацетиленові фари. З підвищенням швидкостей руху автомобілів виникла необхідність в поліпшенні освітлення, і починаючи з 1911 р. стали з'являтися фари з лампами розжарювання.
Збільшення автомобільного парку, а у зв'язку з цим кількості дорожньо-транспортних подій, зажадали розробки нових систем освітлення. Розроблені і упроваджені чотирьохфарнi та автоматично регульовані системи освітлення, протитуманні фари, галогенові лампи та ін. У системах освітлення перспективно використовуються напівпровідникові свiтловипроминюючi елементи, рідкі кристали, світловоди.
Для контролю стану і працездатності агрегатів і систем автомобілів і тракторів застосовуються контрольно-вимірювальні прилади, які полегшують роботу водія, контролюють стан і працездатність агрегатів і систем.
Розвиток і удосконалення електроустаткування автомобіля в даний час спрямований на рішення питань підвищення паливної економічності, зниження токсичності відпрацьованих газів, підвищення безпеки руху, створення діагностичної бортової апаратури та ін.
Історію розвитку електронних пристроїв (ЕП), використовуваних на автомобільному транспорті, умовно можна представити у вигляді декількох етапів.
Перший етап (до 1950 р.). основу елементної бази ЕП цього етапу складали електронні лампи з властивою їм підвищеною чутливістю до вібрацій і ударів, із значними габаритними розмірами і необхідністю додаткового живлення. Умови роботи вузлів і агрегатів автомобілів ставили непереборні перешкоди впровадженню електронних пристроїв того часу. Проте широкого поширення набули автомобільні радіоприймачі і прийомопередаючi радіостанції службового зв'язку.
Другий етап (1950-1980 рр.) – етап інтенсивної розробки ЕП для автомобілів. Вiн пов'язаний перш за все з винаходом і широким розповсюдженням транзисторів. У цей період були розроблені і упроваджені напівпровідникові випрямлячі для автомобільних генераторів, електронні регулятори напруги. З'явилися електронні системи запалення.
У цей період розробляються і упроваджуються пристрої для автоматизації управління автомобілем, збільшується роль і якість інформації водія про роботу окремих вузлів і систем, використовуються антиблокувальні електронні пристрої. Створюються пристрої для автоматичної підтримки швидкості автомобіля.
Третій етап (1980-1990 рр.) характеризується перш за все впровадженням електронно-обчислювальної техніки. На зміну одиночним пристроям пришли мікро ЕРМ і мікропроцесори.
Четвертий етап (1990-2000 рр.). З'являються комплексні системи управління силовим агрегатом, інформаційно-діагностичні центри, мультиплексні системи зв'язку, системи попередження зіткнень, навігаційні системи, системи забезпечення максимального комфорту для водія.
На цьому етапі знайдуть рішення багато проблем безпеки руху, економія палива досягає 20...25%, планується подальше зниження токсичності.