Аннотация
В дипломном проекте разработана система дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля. Разработан общий алгоритм работы системы, структурная схема система дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля. Рассмотрены разные варианты конструкции системы дистанционного пуска бензинового двигателя.
В экономической части и разделе безопасности
составлена калькуляция полной стоимости основных компонентов, системы
автозапуска, разработано дерево причин отказов системы.
The summary
the bachelor's work has developed a
system for remote start gasoline enginecar. A general algorithm of the system
block diagram of a system remote startgasoline engine car. We consider
different options for system design, remote startgasoline engine.the economic
and security section of the calculation of the total cost is made upof the main
components of the system startup, developed a tree causes of system failures.
Введение
Дипломный проект на тему “Разработка системы дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля” по направлению 140607 - электрооборудование автомобилей и тракторов выполнена на кафедре электротехники и мехатроники в соответствии с приказом ректора ТТИ ЮФУ № 332ст от 28.04.2013г.
Развитие данной системы предназначено для автоматического запуска и прогрева двигателя автомобиля без участия водителя. Устройство рассчитано на работу с бензиновыми и дизельными двигателями с автоматической или механической трансмиссией. Разрабатываемая система является сложной задачей, но наиболее труднее осуществить эффективность управления пуска автомобиля без содействия водителя. Наиболее трудно осуществить эту технологию эффективно, с достаточной выгодой, чтобы оправдать дополнительные затраты.
В связи с изложенным, тема дипломного проекта « Разработка системы дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля» актуальна, поскольку решает комплекс проблем расчета и выбора электрооборудования.
Объектом исследования по теме проекта является электрооборудование автомобилей и тракторов.
Существуют различные разновидности таких систем. На некоторых спутниковые и GSM-сигнализации. Они позволяют оповещать владельца и дистанционно управлять автомобилем практически из любой точки Земли.
На других, по будильнику (система заведет мотор в заданный час), по таймеру (мотор запускается через определенный интервал времени). А есть такие, по температуре мотора (или салона), по напряжению в бортовой сети мотор запускается через определенный интервал времени.
Предмет исследования - это система дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля.
Целью дипломного проекта является разработка системы дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля. Актуальность. Для повышения комфортности использования автомобиля возникла необходимость разработки системы дистанционного запуска двигателя. Эта система позволит интегрировать ее в противоугонную систему автомобиля и улучшить использование автомобиля в не зависимости от погодных условий.
Для достижения поставленной цели необходимо:
провести сравнительный анализ существующих данных систем;
разработать структурную схему устройства;
разработать общий алгоритм работы системы;
выбрать элементную базу разрабатываемого устройства;
рассчитать соотношения затрат и прибыли;
определить мероприятия по безопасности;
разработать дерево причин отказов.
разработать печатную плату;
дать технико-экономическое обоснование стоимости, монтажа и эксплуатации оборудования;
Научная новизна проекта состоит в том, в увеличении дальности сообщений о срабатывании и состоянии сигнализации, малая величина которой в прежних моделях из-за роста угонов, отсутствия близких мест парковки совершенно перестала удовлетворять водителя. Увеличение возможностей по управлению охранной системой (в том числе и автозапуском), с нашей точки зрения, в системах с двухсторонней связью является скорее следствием открывшегося «горизонта возможностей», а отнюдь не первопричиной. Разработчикам грешно было не воспользоваться этими возможностями для дистанционного прогрева двигателя или для охлаждения салона автомобиля (если машина оборудована кондиционером).
Практическая ценность разрабатываемой системы дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля состоит, в том, что эта система обеспечивает повышение комфортности использования автомобиля, эта система позволит интегрировать ее в противоугонную систему автомобиля и улучшить использование автомобиля в не зависимости от погодных условий.
Методическим обеспечением дипломной работы
является научно техническая, периодическая литература, справочники, нормативные
документы - ГОСТ, ПУЭ, интернет.
1. Обзор литературных источников по теме
.1 Общие сведения
двигатель автомобиль микроконтроллер
Разрабатываемая система дистанционного пуска предназначена для звукового и оптического оповещения о нарушении охраняемых зон автомобиля, препятствования угону и разбойному нападению, дистанционного выполнения сервисных функций. Система устанавливается в скрытом месте салона на любые марки автомобилей с питанием от бортовой сети, с заземленным отрицательным выводом аккумуляторной батареи с номинальным напряжением +12в постоянного тока. Оповещение о попытках несанкционированного использования транспортного средства производится подачей световых сигналов указателями поворотов и подачей звуковых сигналов сиреной, а также выдачей сигналов на автопейджер.
К наиболее существенным последним достижениям в автосигнализациях с автозапуском относится внедрение двухсторонней связи между охранной системой и пользователем. С ее использованием возросла наглядность представляемой информации о состоянии автомобиля и комфортность управления автозапуском и охранной системой. Это в целом, безусловно, новый продукт.
Система позволяет осуществлять дистанционный и автоматический (по внутреннему или внешнему таймеру) запуск двигателя автомобилей с механической или автоматической коробкой передач и впрысковым бензиновым или дизельным двигателем. Для дизельных двигателей предусмотрена задержка включения стартера после подачи зажигания с целью прогрева свечей. Система может работать совместно с автопейджерами MS, а также с автопейджерами других фирм. Для автомобилей с турбонаддувом предусмотрена функция турботаймера. Управление системой осуществляется дистанционно с брелока (см. рис. 1, также возможна комплектация другими брелоками). Команды сопровождаются светодиодной индикацией в салоне автомобиля, звуковыми и световыми сигналами.
Дистанционный запуск. Если дистанционный запуск производится с помощью команды брелка, то автоматический (ежедневный и периодический) запуск осуществляет встроенный в систему таймер в соответствии с выполненными заранее программными установками. Последние установки определяют время прогрева и интервал запуска, выбираемые в зависимости от ожидаемой температуры наружного воздуха. В частности, периодический запуск с интервалом (периодом) в 24 часа является и ежедневным. Как правило, число возможных периодических запусков ограничено 8 или, реже, 13.
Ежедневный запуск двигателя. В системах предусмотрен один из двух способов установки времени запуска. В первом способе (с установкой времени) значение требуемого момента времени устанавливается (программируется) на часах-брелках ЖК. Такую установку можно производить в любой текущий момент времени, и тогда запуск двигателя будет произведен в установленное время в следующие сутки. Во втором способе (без установки времени) автоматический запуск двигателя будет осуществлен в следующие сутки, в момент времени, когда была накануне произведена его активация.
Запуск по температуре. Наиболее удобным является запуск по датчику температуры системы. Привязка автозапуска к значению температуры датчика позволяет произвести запуск двигателя, когда показания датчика достигают запрограммированной величины. Этот режим позволяет уменьшить в принципе число запусков двигателя по сравнению с периодическим запуском. Поэтому при наличии запуска по температуре периодический запуск может быть вообще не предусмотрен. Типовые установки значения температуры -5 °C, - 10 °C, - 20 °C, - 30 °C. В большинстве систем контроль температуры производится внутри салона, так как датчик температуры встроен в антенный или центральный блок, устанавливаемые в салоне. В случае использования внешнего температурного датчика и установки его под капотом можно контролировать температуру и под капотом (системы Centurion XP, Tomahawk TW-9010). Отметим, что если послать с брелка сигнал, то на индикаторе брелка можно наблюдать значение температуры в автомашине.
Функция турботаймера. Она используется при наличии в автомобиле турбированного двигателя. Турботаймер экономит ресурс турбины. Его особенность состоит в том, что после завершения поездки необходимо дать двигателю поработать несколько минут на холостых оборотах, необходимых для остывания турбины. При этом водитель покидает автомобиль сразу после его остановки и включения охраны. Автосигнализация обеспечивает работу двигателя на холостых оборотах заданное время, а потом выключает двигатель. Фиксированный режим турботаймера обладает постоянной длительностью работы двигателя. Интеллектуальный режим сокращает время работы двигателя на основе анализа числа оборотов холостого хода.
Дизельные двигатели. Предварительной настройкой автосигнализации учитывается тип топлива, используемого двигателем. Для запуска дизельного двигателя после включения зажигания производится вначале в течение 10 с прогрев свечей накаливания, после которого включается стартер. Для бензинового двигателя такая функция не нужна, и стартер у них включается сразу при получении команды запуска. Время прокрутки стартера у дизельных двигателей автоматически устанавливается более длительным, чем у бензиновых двигателей.
Дальность действия систем. Системы без двухсторонней связи имеют стандартную дальность в пределах 10-40 м. Дальность систем с двухсторонней связью намного больше, и она зависит от направления передачи. У всех двухсторонних систем дальность передачи в направлении от автомашины к брелку выше (500-1200 м), чем от брелка к автомашине (типовое значение 600 м). Почти все команды управления, как и в системах с односторонней связью, выполняются вблизи автомобиля. Исключением является (ради чего и применяют «двухсторонки») посылаемый водителем к автомашине запрос о состоянии охранных зон и определения наличия связи между машиной и брелком. А ко второму исключению относится команда на автозапуск двигателя. Об успешном запуске автосигнализация информирует водителя соответствующим сигналом. Приоритет связи, таким образом, отдан контролю состояния охраны машины, а не управлению с брелка. Поскольку дальность действия зависит от «зашумленности» радиоэфира, то разработчики не всегда приводят ее значения в своих руководствах.
Вызов водителя. Данная функция реализуется двумя примерно равноценными способами. В первом из них (вызов снаружи) в антенный блок (пейджер) встроен датчик, срабатывающий при легком ударе по стеклу. При легком постукивании снаружи по стеклу в районе установки датчика на брелок посылается сигнал вызова. Сигнал тревоги, естественно, не вырабатывается. Во втором способе (вызов при нахождении внутри автомобиля) в антенном блоке установлена кнопка, при нажатии которой и посылается сигнал вызова.
Тип коробки передач. Современные системы автозапуска можно установить на автомобили, как с механической, так и с автоматической коробкой передач. В обоих случаях необходимо исключить при автозапуске возможность движения автомобиля при работающем двигателе. С этой целью выполняется проверка положения рычага переключения передач. В случае неподвижного автомобиля и автоматической коробки передач ее рычаг переключения устанавливается водителем в положение «Паркинг». При этом для контроля используется сигнал датчика положения рычага, который и уведомляет охранную систему, разрешая автозапуск, только если рычаг установлен в положение «Паркинг».
Для автозапуска двигателя с механической коробкой передач ее рычаг должен быть установлен в нейтральное положение, исключающее движение автомобиля. Поскольку в механической коробке передач электрические датчики положения рычага отсутствуют, то изготовители охранных систем разработали специальную программную процедуру определения положения рычага в нейтрали.
Программное определение нейтрали происходит следующим образом. При постановке автомобиля на стоянку водитель вначале устанавливает рычаг передач в нейтральное положение, затягивает рычаг стояночного тормоза и затем активизирует саму процедуру. В результате чего двигатель может работать какое-то время без ключа зажигания в замке. После чего водитель вынимает ключ зажигания из замка, выходит из автомобиля, закрывает двери и включает режим охраны автомобиля. После постановки охраны двигатель автоматически выключается, завершая программную проверку нейтрали. Приведенная последовательность действий является необходимым и достаточным условием для обеспечения нейтрального положения рычага коробки передач. Система готова к дистанционному или автоматическому запуску двигателя. Если последовательность или порядок выполнения приведенных выше действий будут нарушены, то автозапуск будет невозможен. Например, если после остановки двигателя будет снята охрана либо открыта и вновь закрыта дверь, то двигатель не будет подготовлен к автозапуску. Практика использования программной нейтрали показала, что к этой необычной процедуре быстро привыкают даже опытные водители, ранее не имевшие систему автозапуска. Любые другие ухищрения (микропереключатели на рычаге передач), по нашему мнению, не надежны.
Активизация программной процедуры контроля нейтрали в системах может выполняться по-разному. В некоторых системах для этого достаточно подать команду с брелка, либо до выключения зажигания открыть дверь, либо включить специальный тумблер. Дополнительными условиями автозапуска, как правило, служат поднятый рычаг стояночного тормоза и закрытый капот.
Контроль работы двигателя. Он необходим для определения, завелся двигатель или нет. Если двигатель не завелся, то система предпримет еще несколько попыток запуска. При этом время прокрутки стартера будет возрастать с каждым новым запуском. Контроль работы двигателя производится путем измерения амплитуды и частоты напряжения на средней точке генератора или на входе тахометра. При неработающем двигателе это напряжение близко к нулю, а у работающего двигателя достигает 6 В. В некоторых системах предусмотрено запоминание параметров холостого хода (система обучения параметрам холостого хода), позволяющее более надежно определять факт запуска двигателя и останавливать двигатель при значительном увеличении его оборотов.
Обход штатных противоугонных систем (иммобилайзеров). Поскольку современный автомобиль имеет штатную сигнализацию или иммобилайзер, то для осуществления автозапуска двигателя предусматривается их обход (временное отключение). Характерно, что такая функция имеется в наличии почти у двух третей систем с дистанционным запуском.
Штатная «противоугонка» автомобиля доставляет при установке автозапуска определенную «головную боль» установщикам. Дело в том, что она препятствует в запуске двигателя не только угонщику, но и системе автозапуска. Недавно найдено изящное решение, названное обходом этой «противоугонки» при автостарте и сохраняющее ее защитные функции при обычном управлении с помощью электронного ключа (транспондера). Никогда не соглашайтесь на «вырезание» штатной противоугонной системы, предлагаемое некоторыми установщиками. Для пользователей укажем, что для совмещения штатной «противоугонки» с автозапуском могут использоваться, например, модули обхода BP-1, BP-2 компании «Ультра Стар» или Scher-Khan BP-2 компании «Мега-Ф».
Число повторных запусков. Оно ограничено 3-5 циклами, из расчета, что водитель имеет исправно запускающийся двигатель, хороший аккумулятор и масло нужной вязкости. Все это вместе взятое, должно обеспечивать запуск двигателя при времени прокрутки стартера не более 2-3 с. Повторные пуски выполняются, как правило, дольше на 1 с. Оригинальным решением, сокращающим число повторных пусков, является запоминание длительности пуска в обычном режиме и повторение его при автозапуске.
На сегодняшний день автосигнализации с автозапуском, обеспечивают дистанционный и автоматический запуск двигателя в автомобилях, как с ручной, так и с автоматической коробкой передач. При создании этих систем особое внимание было уделено вопросам безопасности, благодаря чему автозапуск при включенной передаче (так, например, для автомобилей с механической коробкой передач предусмотрен специальный алгоритм “программируемой нейтрале” для исключения возможности запуска двигателя автомобиля стоящего на скорости), открытом капоте или неисправном двигателе исключается.