Управление техническими системами

Билет № 17 - Алексеев

1. Понятие о технических  системах и их управлении

 

2.  Системы впрыска топлива  бензинового двигателя. Типы датчиков  расхода воздуха. 

 

3. Колесные тормоза. Назначение , основные требования, конструкции.

 

1. Система – это совокупность элементов или подсистем находящихся в совокупности и образующих определенную целостностью. Например холдинг.

Системы – подсистемы

Транспортный комплекс – автомобильный  транспорт, железнодорожный транспорт, речной транспорт, авиа транспорт, дорожной хозяйство.

Системы могут быть техническими, человекомашинными, производственноэкономическими, социальными.

Элемент системы это объект выполняющий  определенные функции и неподлежащий дальнейшему расчленению в рамках поставленной задачи.

Функционирование системы определяется связями между элементами ,связи определяют структуру схемы.

Основные требования к элементам  системы:

1. Взаимнодополняют друг друга

2. Имеют стабильные связи в  системе(организационные, ресурсные,  экономические)

3. Должны иметь общую цель

Понятие об управлении

Управление – это процесс  преобразования информации о состоянии  системы в определенное целенаправленное действие, переводящее в управляемую  систему из исходного в заданное состояние

 

2. 1. СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА- ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ 
Система впрыска топлива 
Системы впрыска подают топливо, вовлекая его во входящий воздушный поток. Системы впрыска фактически измеряют поступающий воздух и поддерживают давление топлива, чтобы подвесит его в точных количествах, основанных непосредственно на этом измерении. Так как топливо подводится к коллектору под давлением, его количество может положительно управляться. Это позволяет удовлетворить потребности двигателя при чрезвычайных эксплуатационных условиях, что приводит к большей эффективности в более широком диапазоне действия. 
2 ТИПЫ СИСТЕМ ВПРЫСКА ТОПЛИВА 
 
Почти все существующие системы впрыска можно условно разделить на группы: 
—по месту впрыскивания – системы центрального и распределенного (многоточечного) впрыска; 
—по принципу действия – дискретного и непрерывного действия. 
Все системы центрального и большая часть систем распределенного впрыска являются системами дискретного действия, т.е. используют электромагнитные форсунки, управляемые специальными электронными блоками. Существует также довольно многочисленное семейство систем распределенного впрыска, использующие в основе своей работы механические и гидравлические принципы. Эти системы являются системами непрерывного действия, они разработаны и серийно выпускаются исключительно фирмой BOSCH. К ним относятся системы K- , KE-Jetronic, KE-Motronic различных версий и модификаций. Наиболее перспективными является группа систем распределенного впрыска непосредственно в цилиндр. 
 
Многоточечный впрыск (или впрыск во впускные каналы) 
Многоточечные системы впрыска подают топливо ко впускным каналам двигателя возле впускных клапанов. Это означает, что впускной коллектор подводит только воздух, в отличие от карбюраторов или одноточечных систем впрыска топлива, в которых впускной коллектор подводит смесь. В результате эти система предлагают следующие преимущества: 
• Большая мощность, избегая потерь в карбюраторе и допуская использование настройки впускных рабочих шкивов для лучших рабочих характеристик; 
• Улучшенная общая характеристика управляемости автомобиля, уменьшение изменения задержки дросселя, которое происходит во время, когда топливо проходит от корпуса дросселя к впускным каналам; 
• Увеличение экономии топлива, избегая смачивания коллектора; 
• Упрощенное использование турбогенератора; компрессору турбогенератора нужен только воздух.

 

 
Рисунок 1 – При впрыске во впускные каналы топливо подводится к коллектору возле впускного клапана 
 
2.1 Импульсные (электронные) системы 
Импульсные системы иногда называют «Электронная система впрыска топлива» (EFI), это система, которую подразумевают под «Системой впрыска топлива». Существует несколько вариантов импульсных систем, но их основные функции одинаковы. 
Во всех импульсных системах поступающий воздух измеряется датчиком, который передает электронный сигнал, уровень которого пропорционален воздушному потоку. Электронное устройство управления (ECU), отвечая на сигналы от датчика воздушного потока и других датчиков, подает топливо к двигателю посредством электрически управляемых соленоидальных клапанов инжектора. 
Топливо нагнетается серией импульсов, всегда управляемых электроникой. В системах Bosch, число импульсов пропорционально числу оборотов двигателя в минуту. Отрезок времени каждого импульса управляется с помощью электроники, так что инжекторы подводят топливо импульсами, в зависимости от требований к смеси. 
 
2.2 Системы непрерывного впрыска 
Системы непрерывного впрыска иногда называются как механические или гидромеханические, потому что измерение топлива определяется механической связью между датчиком воздушного потока и топливным распределителем. 
Первые непрерывные системы явно отличались от EFI систем, пока не было введено электронное управление основной подачей топлива. Семейство систем впрыска выросло и породило более совершенные версии, начиная с 1980-го года электронное управление стало частью почти всех систем впрыска топлива CIS. 
В непрерывных системах поступающий воздух измеряется сенсорной пластиной воздушного потока, которая соединена механически с топливным распределителем. Количество топлива отмеряется в пропорции к потоку поступающего воздуха и подается в двигатель через приводимые в действие давлением инжекторы. 
Топливо нагнетается все время непрерывным потоком, пока двигатель работает. Эта непрерывная подача топлива дала системе название «Система непрерывного впрыска» (CIS). Топливный распределитель управляется давлением, регулируя объем топлива, требуемого для различных условий эксплуатации. 
 
3 ИМПУЛЬСНЫЙ ВПРЫСК – ТЕОРИЯ 
 
Существует множество различных систем впрыска топлива, которые основаны на электронно-временном импульсном принципе впрыска. Вот основные импульсные системы: 
• L-Jetronic 
• LU-Jetronic 
• LH- Jetronic 
• Motronic 
• LH-Motronic 
• D- Jetronic 
• Digifant 2 
Для описания систем BOSCH термин «импульсный» используется вместо «электронный» потому, что начиная с 1980 года появились системы непрерывного впрыскивания для контроля за подачей топлива, также используется электронное управление.  
Для детального описания импульсных систем впрыска начнем с L-Jetronic. 
 
Системы импульсного впрыска топлива 
Все данные системы определяют количество топлива для двигателя с помощью электронного блока управления (ЭБУ), следящего за интервалами времени, в течении которых топливные форсунки открыты. В отличие от непрерывных систем, где инжекторы открыты и топливо течет с момента запуска двигателя, импульсные инжекторы открыты только на время подачи топлива в двигатель. Главные детали импульсных систем – измеритель воздушного потока, электронное устройство управления и топливные форсунки. См. Рис. 3 
В системе импульсного впрыска весь воздух, входящий в двигатель, сначала прокачивается через измеритель воздушного потока (ИВП). ИВП отмеряет количество воздуха, которое определяется по нагрузке двигателя, и преобразует это измерение в электрический сигнал, идущий к ЭБУ. Блок управления использует входные сигналы о воздушном потоке и частоте вращения двигателя, и по ним вычисляет количество топлива, необходимое для образования оптимальной смеси, затем электрическим способом открывает инжекторы во впускном канале каждого цилиндра, чтобы впрыснуть соответствующее количество топлива в воздушный поток. Время впрыскивания определяется ЭБУ по частоте вращения коленвала. Главный топливный насос обеспечивает систему топливом под давлением. 
Импульсные системы BOSCH используют также много дополнительных датчиков, которые контролируют эксплуатационные условия двигателя. ЭБУ контролирует сигналы этих датчиков и увеличивает время открытия  
 
 
 
Рисунок 3 – Схемное решение действия импульсной системы впрыска. 
 
 
инжектора или уменьшает количество топлива, подводимого для создания лучшей смеси при различных состояниях. 
 
4 НЕПРЕРЫВНЫЙ ВПРЫСК – ТЕОРИЯ 
 
Системы непрерывного впрыска включают в себя такие системы: 
• K-Jetronic 
• K- Jetronic с Лямбда-управлением 
• KE-Jetronic и вариации: KES- Jetronic, и KE-Motronic 
 
Система непрерывного впрыска (CIS) 
Как было сказано выше, цель системы впрыска топлива состоит в том, чтобы измерить количество воздуха, которое берет двигатель и измерить точное количество герметичного топлива, чтобы согласовать его с количеством воздуха и создать правильную смесь. Все системы непрерывного впрыска обеспечивают основную функцию – измерение количества воздуха и топлива в дозаторе-распределителе. 
 
Дозатор-распределитель топлива 
Дозатор-распределитель топлива – основа системы непрерывного впрыска. Как показано на рисунке 4.1, это место, где взаимодействуют система измерения воздушного потока и система подачи топлива. Дозатор-распределитель топлива – фактически комбинация двух отдельных блоков: измерителя расхода воздуха и распределителя топлива. Измеритель расхода воздуха измеряет воздушный поток входящий в двигатель. Топливный распределитель, в свою очередь, подводит пропорциональное количество герметичного топлива к инжекторам. 
 
Измерение воздушного потока и измерение топлива 
Рис. 4.1 показывает конструктивную схему действия регулятора состава рабочей смеси. Круглая пластина измерителя расхода воздуха установлено во впускном тракте так, чтобы весь воздух, входящий в двигатель, тек мимо нее. Пластина присоединена к рычагу, который имеет точку поворота, разрешающую двигаться пластине вверх и вниз. Впускной воздух, проходящий сквозь коллектор, поднимает напорный диск. Движение напорного диска и рычага находится в прямой зависимости к объему поступающего воздуха. 
Такое измерение воздуха превращаются во впрыскиваемую величину управляющим плунжером в дозаторе топлива. Плунжер опирается на рычаг измерителя расхода воздуха, поднимается и падает пропорционально напорному диску. Положение плунжера управляет потоком топлива к инжекторам. Когда воздушный поток в двигателе увеличивается и измеритель воздуха поднимается, то плунжер пропорционально увеличивает поток топлива. Это позволяет поддерживать правильное соотношение горючей смеси.  
 
Рисунок 4.1 – Электронная система распределенного впрыска 
 
В системе непрерывного впрыска все измерения топлива происходят в дозаторе. Во время работы двигателя топливные форсунки подают топливо непрерывно; их назначение – только распыление топлива. Это отличие от импульсных систем, где измерение топлива управляется открытием и закрытием инжекторов. 
На непрерывные системы часто ссылаются на как «механические» системы впрыска, потому что измерение рабочей смеси управляется механической связью между измерителем расхода воздуха и управляющим золотником в дозаторе топлива. Также, непрерывные системы упоминаются как «гидравлические» системы впрыска. Это происходит потому, что их системы управления измеряет рабочую смесь для различных эксплуатационных условий, изменяя давление топлива в различных частях системы. 
 

 

3. Существует 2 типа колесных тормозов

Дисковый тормозной  механизм применяется главным образом  на легковых автомобилях, на автомобилях  большого класса – на всех колесах, на автомобилях малого и среднего класса - в большинстве случаев, только на передних колесах на задних применяются барабанные тормозные механизмы.

В последние годы дисковые тормоза нашли свое применение на грузовых автомобилях ряда зарубежных фирм.

Конструкции тормозных  механизмов могут выполняться с  неподвижной и плавающей скобой.

Тормозной диск закреплен на ступице  переднего колеса, а скоба, выполненная из высокопрочного чугуна, крепится при помощи кронштейна на фланце поворотного кулака. Тормозные легкосъемные колодки помещаются в пазах скобы. В скобе имеются два рабочих тормозных алюминиевых цилиндра, размещенных по обе стороны тормозного диска, цилиндры сообщаются между собой при помощи соединительной трубки. Установленные в цилиндрах стальные поршни уплотняются резиновыми кольцами, которые благодаря своей упругости возвращают поршни в исходное положение при растормаживании. В тоже время при износе накладок они позволяют поршню переместиться в новое положение. Такое автоматическое регулирование, возможно, так как зазор мал (порядка 0,1мм). При этом повышаются требования к точности изготовления и установки тормозного диска.

При раздельном или дублированном  приводе передних колес (тормозных  механизмов) часто в скобе размещают  по два цилиндра с каждой стороны (Москвич-2140).

В дисковом тормозном  механизме с плавающей скобой, скоба может перемещаться в позах кронштейна, закрепленного на фланце поворотного кулака. В этом случае цилиндр расположен с одной стороны. При торможении, перемещение поршня вызывает перемещение скобы в противоположную сторону, благодаря чему обе колодки прижимаются к тормозному диску.

Плавающая скоба имеет  значительно меньшую ширину по сравнению  с неподвижной, что позволяет  обеспечить отрицательное плечо  обкатки. При плавающей скобе  ход поршня в два раза больше, чем при неподвижной. 

В настоящее время  стабильности отдается предпочтение перед эффективностью, так как необходимый тормозной момент можно получить увеличение приводных сил в результате применения рабочих цилиндров большого диаметра или применением усилителя.

К другим достоинствам дисковых тормозов можно отнести:

1. Меньшую чувствительность к попаданию на накладки воды, по сравнению с барабанными тормозами (давление накладок в 3….4 раза превосходит давление накладок барабанного тормозного механизма, что объясняется их меньшей площадью).
2. Возможность увеличения передаточного числа тормозного привода, благодаря малому ходу поршня.
3. Хорошее охлаждение тормозного диска, так как он открытый, для более интенсивного охлаждения диска в нем делают радиальные каналы.
4. Меньшую массу, по сравнению с барабанным тормозным механизмом.

 

Дисковый тормозной  механизм не уравновешенный, так как  при торможении создается дополнительная сила, нагружающая подшипники колеса. Следует также отметить. Что в дисковых тормозах тормозные накладки изнашиваются более интенсивно, чем в барабанных, поэтому необходимо более часто менять колодки. Конструкции дисковых тормозных механизмов предусматривают быструю и легкую смену колодок.

Барабанные тормоза  состоят из трущихся, вращающихся  и неподвижных деталей, а так  же разжимного и регулировочного устройства. Трущиеся детали создают тормозной момент, разжимное устройство обеспечивает соприкосновение трущихся деталей при торможении, а регулировочное устройство позволяет поддерживать необходимый зазор между этими деталями в отторможенном состоянии. Барабанные тормозные механизмы различают по типам разжимных устройств. Применяются они в зависимости от автомобиля. На автомобилях полной массой свыше 8т. применяется барабанный тормозной механизм, приводимый в работу разжимным кулаком. Данный тормозной механизм уравновешен и одинаково эффективен при переднем и заднем ходе. Тормозной механизм обладает высокой стабильностью. Эффективность данных тормозов несколько ниже, чем у тормозного механизма с равными приводными силами и односторонним расположением опор применяются на автомобилях имеющих наибольшую полную массу.

Кроме того, установка  барабанного тормозного механизма  на задние колеса исключает попадание  грязи и пыли, поднятой передними  колесами, в тормозные механизмы, так как барабанные тормоза более  защищены, чем дисковые.

Требования к тормозным  системам следующие:

1. Максимальный тормозной  путь максимальное установившееся  замедление в соответствии с  требованиями ГОСТ, для пассажирских  автомобилей и грузовых автомобилей  в зависимости от типа испытаний.

2. Сохранение устойчивости при торможении (критериями устойчивости служат: линейное отклонение, угловое отклонение, угол складывания автопоезда.)

3. Стабильность тормозных  свойств при неоднократном торможении.

4. Минимальное время  срабатывания тормозного привода.

5. Силовое следящее  действие тормозного привода,  то есть пропорциональность между  усилием на педаль и приводным  моментом.

6. Малая работа управления  тормозными системами - усилие  на тормозные педали в зависимости  от назначения автотранспортного  средства должно быть в пределах 500….7ОО Н, ход тормозной педали 80…180мм.

7. Отсутствие слуховых явлений.

8. Надежность всех элементов тормозных систем.