Анализ переходных процессов в бортовой сети автомобиля

NovaInfo 33, скачать PDF
Опубликовано
Раздел: Технические науки
Просмотров за месяц: 2
CC BY-NC

Аннотация

В статье описываются переходные процессы в бортовой сети автомобиля, возникающие при запуске и работе двигателя внутреннего сгорания.

Ключевые слова

НАПРЯЖЕНИЕ БОРТОВОЙ СЕТИ, ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ, АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ

Текст научной работы

При запуске двигателя внутреннего сгорания происходят следующие переходные процессы:

Переходный процесс изменения напряжения постоянного тока бортовой сети

При запуске двигателя внутреннего сгорания включается в работу стартовый электродвигатель, так как необходимо провернуть коленчатый вал с такой частотой вращения, при которой обеспечиваются достаточное смесеобразование, необходимое сжатие и воспламенение смеси. Пусковой ток — это максимальный ток, отдаваемый аккумуляторной батареей в течение нескольких секунд для запуска двигателя внутреннего сгорания. Пусковой ток, или ток холодной прокрутки — это максимальный ток, который способен отдавать аккумулятор без посадки напряжения на клеммах ниже 7,2 вольта в течение 30 секунд при температуре минус 18oC по ГОСТ 53165-2008 (IEC60095-1:2006), является характеристикой аккумуляторной батареи, указанной в нормативных документах. В течении времени работы стартового электродвигателя происходит падение напряжения бортовой сети автомобиля на внутреннем сопротивлении аккумуляторной батареи, сопротивления контактов и сопротивлении проводов сети.

После запуска двигателя внутреннего сгорания начинает работать генератор, напряжение бортовой сети возрастает и аккумуляторная батарея переходит в режим заряда.

В ГОСТ 28751-90 (Электрооборудование автомобилей. Электромагнитная совместимость) приведен испытательный импульс, моделирующий просадку напряжения питания при включении стартера двигателя (рис. 1).

Испытательный импульс.
Рисунок 1. Испытательный импульс

Блок-схема построения измерительной цепи для анализа переходного процесса напряжения постоянного тока бортовой сети изображена на рисунке 2.

Блок схема измерительной цепи.
Рисунок 2. Блок схема измерительной цепи

Делитель напряжения служит для нормализации максимального уровня измеряемого напряжения под диапазон входного напряжения аналого-цифрового преобразователя. Ограничитель служит для защиты входных цепей аналого-цифрового преобразователя от превышения абсолютно максимального значения входного напряжения. Фильтр низкой частоты убирает высокочастотные составляющие входного сигнала. Контроллер принимает коды выборок аналого-цифрового преобразователя, производит первичную обработку данных и передает их в компьютер для последующей обработки, накопления и архивирования.

Основной недостаток метода заключается в том, что требуется дифференцировать переходный процесс запуска двигателя от переходных процессов пуска других устройств, подключённых к бортовой сети, имеющих достаточно высокое потребления тока от сети и вызывающих просадку напряжения.

Переходный процесс изменения уровня индуктивных высокочастотных помех в бортовой сети

Во время запуска и последующей работе двигателя внутреннего сгорания происходит циклическое воспламенение сжатой рабочей смеси методом подачи электрического высоковольтного импульсного напряжения порядка 8…20 киловольт между электродами свечи в рабочем зазоре. Возникает электроискровой пробой рабочего зазора (0,7...0,8 мм) свеч зажигания, сопровождающийся образованием пучка искровых каналов, заполненных плазмой. Напряжение, приложенное к электродам, резко падает и возникает импульсный ток, который имеет очень короткую длительность (единицы миллисекунд), большую амплитуду (десятки ампер) и является источником электромагнитной помехи с очень широким спектром.

Хотя сама по себе электрическая искра экранирована окружающими ее металлическими деталями, значительные импульсы излучаются проводами, идущими к свечам, клеммами, распределителями, катушками, прерывателями и т. п.

Кроме помех от системы зажигания при запуске двигателя возникают помехи и от других частей электрооборудования автомобиля. Современные схемы управления автомобильными устройствами представляют из себя в основном импульсные силовые преобразователи, характеризующиеся импульсным потреблением тока от бортовой сети. Это схема управления двигателем вентилятора, электронная часть сервопривода рулевого управления, схема управления электромагнитными топливными форсунками, схема управления двигателем топливного насоса низкого давления и т.д.

Электромагнитная совместимость технических средств — способность технических средств функционировать с заданным качеством в определенной электромагнитной обстановке, не создавая при этом недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам и недопустимых электромагнитных воздействий на биологические объекты.

К электромагнитным воздействиям относятся создаваемые техническими средствами в окружающем пространстве электромагнитные, электрические и магнитные поля.

В данном случае рассматриваются так называемые индуктивные помехи. Индуктивными называют ЭМП, распространяющиеся в виде электромагнитных полей в непроводящих средах.

Электрическая схема пробника согласно рекомендации ГОСТ 28279-89 приведена на рисунке 3.

Электрическая схема пробника.
Рисунок 3. Электрическая схема пробника

Блок-схема построения измерительной цепи для анализа переходного процесса индуктивных высокочастотных помех бортовой сети изображена на рисунке 4.

Блок-схема измерительной цепи.
Рисунок 4. Блок-схема измерительной цепи

Основной недостаток метода заключается в том, что требуется дифференцировать переходный процесс запуска двигателя от переходных процессов пуска других устройств, подключённых к бортовой сети, имеющих достаточно высокий уровень высокочастотных помех, наводимых в сеть.

Переходный процесс изменения уровня кондуктивных помех в бортовой сети

К данному виду помех относятся токи, которые протекают по проводящим конструкциям, а также земле.

К данному виду помех так же отнесём низкочастотную пульсацию напряжения бортовой сети, вызванную импульсным характером заряда аккумуляторной батареи от генератора автомобиля.

В ГОСТ 29157-91 приведены формы и параметры испытательных импульсов, имитирующих переходные процессы вызываемые отключением индуктивных нагрузок. (Рисунок 5)

Формы и параметры испытательных импульсов, имитирующих переходные процессы вызываемые отключением индуктивных нагрузок.
Рисунок 5. Формы и параметры испытательных импульсов, имитирующих переходные процессы вызываемые отключением индуктивных нагрузок

Читайте также

Цитировать

Исупов, Р.В. Анализ переходных процессов в бортовой сети автомобиля / Р.В. Исупов. — Текст : электронный // NovaInfo, 2015. — № 33. — URL: https://novainfo.ru/article/3522 (дата обращения: 22.05.2022).

Поделиться