Датчик температуры охлаждающей жидкости

Министерство образования и науки Российской Федерации

 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

 

 

«Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

 

Лабораторные работы

 

 

По дисциплине:

«Современные и перспективные электронные системы автомобилей»

 

Вариант 15

 

Выполнил: студент группы ЗАТсд-114

Ежов И.А.

Проверил: Денисов И. В.

 

Владимир

2017

Лабораторная работа №3

 

Тема: «Электронные системы управления работой автомобильного дизеля»

Цель работы:Рассмотреть конструкцию и основные элементы электронной системы управления автомобильного дизеля Toyota RAV4 2015г.в.

 На автомобиле устанавливается вновь разработанный двигатель 2AD FHV 2.2 150 л.с. TOYOTA D-4D; на нем применена система D-CAT для понижения токсичности ОГ.

Определим основные узлы системы управления двигателем:

1.Блок управления двигателем (32-разрядный процессор) фирмы DENSO – это основной конструктивный элемент системы управления двигателем. Он принимает информацию от множества входных датчиков, обрабатывает ее в соответствии с определенным алгоритмом и формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства различных систем двигателя.

2.Блок драйверов (коммутирующих транзисторов) - встроенный преобразователь напряжения постоянного тока.

3.Расходомер воздуха – термоанемометр.

4. Датчик (углового) положения коленчатого вала (зубчатое

 задающее колесо) - индуктивного типа.

5.Датчик давления топлива - тензометрический датчик (с двумя измерительными цепями).

6.Датчик положения педали акселератора - бесконтактного типа.

7.Датчик положения воздушной заслонки - бесконтактного типа.

8.Датчик дифференциального давления - тензометрический датчик.

9.Датчик температуры ОГ: Ряд 1,датчик 1. Ряд 1,датчик 2 -термисторные.

10.Датчик состава топливовоздушной смеси - подогреваемый (плоский).

Датчик температуры охлаждающей жидкости.

 

Схема 1. Основные узлы системы управления двигателем 2AD – FHV

 

Топливная система типа Common Rail - топливо подается при помощи топливного насоса высокого давления (ТНВД - типа HP3) в общий топливный коллектор (рампу) и впрыскивается в цилиндры через форсунки с электронным управлением. Одно из основных отличий от старых дизелей - высокое давление топлива, вместо ~20 МПа в классическом дизельном двигателе, 35-200 МПа (2AD-FHV). Производитель компонентов - Denso.

Схема 2. Топливная система 2AD-FHV: 1 - датчик давления топлива, 2 – топливный коллектор, 3 - клапан сброса давления, 4 - форсунка, 5 - форсунка подачи топлива на выпуск, 6 - электронный блок управления двигателем, 7 - усилитель форсунок (EDU), 8 - топливный бак, 9 - топливный фильтр, 10 - ТНВД, 11 - дозирующий клапан (SCV), 12 - датчик температуры топлива.

 

В топливном коллекторе установлен датчик давления топлива и управляемый клапан сброса давления. Управляемый клапан сброса давления открывается и закрывается по сигналу от усилителя форсунок, кроме того, он может выполнять функцию аварийного сброса давления в коллекторе. Каналы малого диаметра в коллекторе работают как жиклеры и демпфируют пульсации давления топлива.

Схема 3. Топливный коллектор: 1 - датчик давления топлива, 2 - к форсункам, 3 - от ТНВД, 4 - малый канал, 5 - основной канал, 6 - клапан сброса давления, 7 - от ТНВД, 8 - сброс.

 

Впрыск с пьезоэлектрическими форсунками - до 4 раз за цикл: пилотный впрыск делится на два этапа.

Более точная регулировка давления осуществляется совместно - дозированием на входе в ТНВД и дозированием слива из коллектора через клапан сброса давления.

Система управления двигателем 2AD – FHV.

Датчик давления топлива направляет сигнал давления на блок управления двигателем, который непрерывно поддерживает оптимальное значение давления. Датчик давления топлива имеет две измерительные цепи (основную и дополнительную), и блок управления двигателем постоянно сравнивает сигналы двух цепей. В результате повышается точность измерения параметра и появляется возможность резервирования управления.

Датчики температуры ОГ термисторного типа. Они установлены на входе и выходе переднего нейтрализатора.

Датчик состава топливовоздушной смеси определяет состав смеси газов, прошедших очистку в переднем нейтрализаторе.

 

       

Схема 4. Данные датчика состава топливовоздушной смеси.

 

Регулирование давления топлива. На основании сигнала датчика положения педали акселератора и датчика положения коленчатого вала блок управления вычисляет необходимое давление подачи топлива (25 180 МПа). Для регулирования давления топлива используется дросселирующий клапан топливного насоса (регулирование количества топлива на входе) и редукционный клапан (регулирование количества сбрасываемого топлива), на которые направляются сигналы управления так, чтобы устранить давление между расчетным давлением и измеряемым.

Поддержка работы нейтрализатора.

На основании сигналов датчика расхода воздуха, датчика температуры охлаждающей жидкости, двух датчиков температуры ОГ, датчика дифференциального давления и датчика состава смеси блок управления двигателем определяет состояние переднего нейтрализатора (в выпускном коллекторе) и управляет работой основных форсунок и работой дополнительной форсунки выпускного тракта, чтобы поддержать эффективность работы нейтрализатора. Для снижения содержания окислов азота, твердых частиц и серы в ОГ используется дополнительная форсунка впрыска топлива в выпускной тракт.

 

Схема 5. Форсунка подачи топлива в выпускной тракт.

 

Восстановление окислов азота. Блок управления двигателем вычисляет количество NOx в нейтрализаторе и на основании значения цикловой подачи, весового расхода воздуха и температуры ОГ и через управление основными форсунками и дополнительной форсункой создает условия восстановления NOx. Топливовоздушная смесь в ОГ становится богаче, что соответствует условиям восстановления окислов азота. На время выполнения описанного цикла управления удельный расход топлива увеличивается.

Управление рециркуляцией ОГ. Блок управления двигателем регулирует количество ОГ в системе рециркуляции в соответствии с ездовыми параметрами двигателя, используя для этого клапан рециркуляции, привод воздушной заслонки и клапан переключения обводного канала в холодильнике ОГ.

Система управления двигателем 2AD-FHV с D-CAT(Diesel-Clean Advanced Technology) (схема 6).

 

Схема 6. Система управления двигателем 2AD-FHV с D-CAT: 1 - электронный блок управления двигателем, 2 - усилитель форсунок, 3 - клапан EGR, 4 - электропневмоклапан перепускного клапана охладителя EGR, 5 - перепускной клапан охладителя EGR, 6 - охладитель EGR, 7 - форсунка, 8 - форсунка подачи топлива на выпуск, 9 - датчик дифференциального давления, 10 - клапан сброса давления, 11 - датчик давления топлива, 12 - топливный коллектор, 13 - дроссельная заслонка, 14 - ТНВД, 15 - топливный бак, 16 - NSR+DPNR-нейтрализаторы, 17 - датчик температуры отработавших газов (B1S1), 18 - датчик температуры отработавших газов (B1S2), 19 - датчик состава смеси, 20 - окислительный нейтрализатор.

 

На двигателе 2AD-FHV с D-CAT имеется функция нейтрализации не только монооксида углерода, углеводородов и сажевых частиц, но и оксидов азота. В системе выпуска устанавливаются нейтрализаторы NSR (NOx Storage Reduction, выполняет функции нейтрализации NOx + CH + CO) и DPNR (Diesel Particulate-NOx Reduction - выполняет функции нейтрализации PM + NOx + CH + CO), в глушитель встроен окислительный нейтрализатор.

 

Схема 7.Система выпуска двигателя с D-CAT: 1 - NSR, 2 - DPNR, 3 - отработавшие газы, 4 - слой для накопления NOx, 5 - сажа, 6 - сера.

 

Дополнительно появились:

- датчики температуры отработавших газов термисторного типа, расположенные до и после DPNR-нейтрализатора;

- датчик состава смеси (AFS), установленный после DPNR-нейтрализатора и определяющий состав газов после преобразования;

- датчик дифференциального давления - измеряет перепад давления на DPNR-нейтрализаторе, позволяя определить степень его заполнения сажей.

 

Схема 8. Датчик дифференциального давления. Дифференциальное давление (кПа).

 

Предусмотрена и функция контроля состояния моторного масла. По умолчанию (в идеальных условиях) индикатор замены масла должен включаться через каждые 30.000 км пробега. Однако блок управления рассчитывает теоретическое состояние масла на основании данных об условиях работы двигателя за истекшее время и включает индикатор при меньшем пробеге. Считается, что масло быстрее загрязняется при работе на обогащенной смеси и сильно загрязняется по мере увеличения продолжительности работы при позднем впрыске.

 

 

Вывод. В работе были рассмотрены конструкция и основные элементы электронной системы управления автомобильного дизеля Toyota RAV4 2015г.в. На автомобиле устанавливается вновь разработанный двигатель 2AD FHV 2.2 150 л.с. TOYOTA D-4D; на нем применена система D-CAT для понижения токсичности ОГ. Функция нейтрализации оксидов азота, имеющаяся здесь, очень важна.

 

Лабораторная работа 4

 

Тема: «Системы управления тяговыми и тормозными силами автомобиля»

Цель работы: Изучить конструкцию и принцип работы антиблокировочной системы тормозов (ABS) и системы распределения тормозных усилий (EBD) автомобиля Toyota RAV 4 2015 г.в.

Тормозная система данного автомобиля двухконтурная, с диагональным соединением тормозных механизмов передних и задних колес (один контур гидропривода отвечает за переднее правое и заднее левое колесо, второй контур - переднее левое и правое заднее).

Антиблокировочная система тормозов (ABS) используется совместно с системой распределения тормозных усилий (EBD) для предотвращения блокировки колес и более эффективного маневрирования во время торможения.

Начнем с системы антиблокировки тормозов. ABS предотвращает преждевременную блокировку колес, непрерывно управляя скоростью их вращения во время торможения за счет модуляций давления гидравлической жидкости в каждом из тормозных механизмов.

Конструкция антиблокировочной системы включает: датчики частоты вращения колес, датчик давления в тормозной системе, блок управления и гидравлический блок в качестве исполнительного устройства.

Функция ЭБУ — принимать и обрабатывать информацию, получаемую от датчиков частоты вращения колес, и управлять давлением в трубопроводе таким образом, чтобы исключить блокировку колес.

Датчик частоты вращения колеса состоит из ротора (кольца с равномерно расположенными по его периметру зубцами) и чувствительного элемента в виде подмагниченной катушки. Чувствительный элемент датчика фиксирует моменты прохождения мимо него зубьев ротора и преобразует получаемую информацию в электрические сигналы, непрерывно передаваемые на блок управления ABS.

 

Рис. 1 - Передний датчик частоты вращения: 1 – ротор датчика частоты вращения переднего колеса; 2 – втулка; 3 – датчик частоты вращения переднего колеса

 

Гидравлический блок объединяет впускные и выпускные электромагнитные клапаны, аккумуляторы давления (два), насос обратной подачи с электродвигателем, две демпфирующие камеры.

Электромагнитные клапаны управляются электронным блоком, который получает сигналы от четырех датчиков скорости вращения колес. Сравнивая эти сигналы, блок управления определяет, какое из колес замедлило вращение и близко к блокировке. Блок посылает сигнал соответствующему клапану, и давление тормозной жидкости в данном тормозном узле уменьшается. Каждому тормозному цилиндру колеса соответствует один впускной и один выпускной клапаны, которые управляют торможением в пределах своего контура.

Аккумулятор давления предназначен для приема тормозной жидкости при сбросе давления в тормозном контуре.

Насос обратной подачи подключается, когда емкости аккумуляторов давления недостаточно. Он увеличивает скорость сброса давления. Демпфирующие камеры принимают тормозную жидкость от насоса обратной подачи и гасят ее колебания.

Работа антиблокировочной системы тормозов носит цикличный характер. Цикл работы системы включает три фазы: удержание давления; сброс давления; увеличение давления.

Удержание давления. На основании электрических сигналов, поступающих от датчиков угловой скорости, блок управления ABS сравнивает угловые скорости колёс. При возникновении опасности блокирования одного из колёс, блок управления закрывает соответствующий впускной клапан. Выпускной клапан при этом также закрыт. Происходит удержание давления в контуре тормозного цилиндра колеса. При дальнейшем нажатии на педаль тормоза давление в тормозном цилиндре колеса не увеличивается.

Сброс давления. При продолжающейся блокировке колеса блок управления открывает соответствующий выпускной клапан. Впускной клапан при этом остается закрытым. Тормозная жидкость перенаправляется в аккумулятор давления. Происходит сброс давления в контуре, при этом скорость вращения колеса увеличивается. При недостаточной емкости аккумулятора давления блок управления ABS подключает к работе насос обратной подачи, который перекачивает тормозную жидкость в демпфирующую камеру, уменьшая давление в контуре. Водитель при этом ощущает пульсацию педали тормоза.

Увеличение давления. Как только угловая скорость колеса превысит определённое значение, блок управления закрывает выпускной клапан и открывает впускной. Происходит увеличение давления в контуре тормозного цилиндра колеса.

Цикл работы антиблокировочной системы тормозов повторяется до завершения торможения или прекращения блокирования. Система ABS не отключается.

В обычном режиме система работает так же, как тормозная система без ABS.

Электронный блок управления выполняет также диагностическую функцию, загоранием контрольной лампы предупреждая водителя об обнаружении неисправности в электрических цепях или элементах ABS. Код неисправности заносится в память ЭБУ и может быть прочитан без использования специальных приборов.

Перед вызовом кодов неисправностей необходимо выполнить несколько простых проверок:

– уровень тормозной жидкости в компенсационном бачке;

– надежность подсоединение всех электрических разъемов ABS;

– целостность предохранителей.

Электронный блок управления хранит код неисправности, пока его память не будет очищена, или неисправность не будет устранена.
Контрольная лампа ABS должна загореться после включения зажигания и погаснуть сразу же после пуска двигателя. Если лампа продолжает гореть, система самодиагностики зарегистрировала неисправность в электрических цепях или элементах антиблокировочной системы.

Переходим к электронной системе распределения тормозных усилий.

EBD состоит из трех основных компонентов: датчиков скорости вращения колес (используются те же датчики, от которых получает информацию ABS), электронного блока управления и клапанов в тормозной магистрали – обратных и редукционных.

ЭБУ регулирует давление тормозной жидкости в рабочем цилиндре каждого колеса, включая обратный и редукционный клапаны в одном из трех режимов: снижения, удержания и увеличения давления.

Когда автомобиль экстренно тормозит и срабатывает ABS, автоматически приводится в действие и система распределения тормозных усилий. Ее блок управления принимает информацию с датчиков о том, с какой скоростью вращаются колеса. На основании этих данных система делает вывод, какие колеса имеют лучшее сцепление с дорогой, а какие – худшее. Затем происходит сам процесс распределения тормозных усилий: блок управления дает команду клапанам, которые, регулируя давление в тормозной системе, распределяют усилие торможения – передние колеса получают его меньше, задние – больше. Таким образом, усилие на всех колесах выравнивается.

Рассмотрим распределение тормозного усилия между передними и задними колесами (во время движения по прямой).

При нажатии на педаль тормоза во время движения по прямой нагрузка на задние колеса уменьшается, а на передние колеса – возрастает. Электронный блок управления ABS распознает такое состояние по сигналам датчиков частоты вращения и посылает команду в блок управления рабочими цилиндрами тормозов, регулируя тормозное усилие, передаваемое на задние колеса. Величина этого усилия зависит, например, от загрузки автомобиля, а также от скорости замедления. Таким образом, обеспечивается оптимальное распределение тормозных усилий, передаваемых на задние колеса, в зависимости от условий движения.

Распределение тормозного усилия между правыми и левыми колесами (при торможении в повороте) происходит следующим образом.

При торможении в повороте нагрузка на внутренние колеса уменьшается, а на внешние – увеличивается. Электронный блок управления системы распознает такое состояние по сигналам датчиков частоты вращения и посылает команду в блок управления рабочими цилиндрами тормозов, обеспечивая оптимальное распределение тормозного усилия между внутренними и внешними колесами.

Одновременно система ABS, получив сигнал, что тормозное усилие распределено равномерно, разблокирует колеса, а это позволяет водителю обрести контроль над управляемостью и избежать столкновения с препятствием.

Работа системы распределения тормозных усилий заканчивается с началом блокирования передних (ведущих) колес. При этом в работу включается система ABS.

Далее представлены схемы.

 

 

Рис. 2 - Блок-схема ABS с системой распределения тормозного усилия (EBD)

 

        

Рис. 3 - Схема антиблокировочной системы тормозов ABS: 1-компенсационный бачок, 2-вакуумный усилитель тормозов, 3-датчик положения педали тормоза, 4-датчик давления в тормозной системе,5-блок управления,6-насос обратной подачи, 7-аккумулятор давления, 8-демпфирующая камера, 9-впускной клапан переднего левого тормозного механизма, 10-выпускной клапан привода переднего левого тормозного механизма, 11-впускной клапан привода заднего правого тормозного механизма, 12-выпускной клапан привода заднего правого тормозного механизма, 13-впускной клапан привода переднего правого тормозного механизма, 14-выпускной клапан привода переднего правого тормозного механизма, 15-впускной клапан привода заднего левого тормозного механизма, 16-выпускной клапан привода заднего левого тормозного механизма, 17-передний левый тормозной цилиндр, 18-датчик частоты вращения переднего левого колеса, 19-передний правый тормозной цилиндр, 20-датчик частоты вращения переднего правого колеса, 21-задний левый тормозной цилиндр, 22-датчик частоты вращения заднего левого колеса, 23-задний правый тормозной цилиндр, 24-датчик частоты вращения заднего правого колеса.

 

 Вывод. При выполнении работы были изучены конструкция и принцип работы антиблокировочной системы тормозов (ABS) и системы распределения тормозных усилий (EDL) автомобиля Toyota RAV 4 2015 г.в.

 Антиблокировочная система тормозов (ABS) используется совместно с системой распределения тормозных усилий (EBD) для предотвращения блокировки колес и более эффективного маневрирования во время торможения. Эти электронные системы, безусловно, важны для водителей.