История применения электроники в автомобилях

В первых автомобилях все электрооборудование состояло из системы зажигания. Например, в автомобиле Карла Бенца (рисунок 8.1) в качестве системы зажигания использовалось электрическое зажигание, основанное на применении батарей и индукционной катушки. Потом появились такие усовершенствования как фары, стартер и другое электрооборудование. Применение в автомобиле собственно электроники началось, по-видимому, в 30-х гг. с ламповых автомобильных радиоприемников.

Однако электронные лампы плохо переносили вибрацию, требовали много места и электроэнергии и, будучи по существу непригодными для таких применений, не нашли широкого распространения в автомобилях.

В 1948 г. был изобретен транзистор, а в 1958 г. появились интегральные схемы (ИС), однако по сравнению с другими областями их применение в автомобилях задержалось и началось только в 1960 г.

Первыми полупроводниковыми приборами, нашедшими применение в автомобильной технике, были кремниевые диоды, используемые в качестве выпрямителей напряжения генераторов переменного тока. Затем в регуляторе напряжения и системе зажигания вместо электрических контактов стали применять мощные транзисторы (рисунок 8.2). Это дало значительное улучшение параметров и надежности автомобиля.

После 1967 г. в автомобилях стали применяться ИС. Быстрыми темпами пошла электронизация электрооборудования двигателя, появились регуляторы напряжения на ИС (рисунок 8.3), системы зажигания на ИС и т. д. Примерно в то же время на рынке появились устройства управления трансмиссией (рисунок 8.4), впрыском топлива (рисунок 8.5), тормозами, а также устройства поддержания заданной скорости автомобиля и другие, в которых использовались аналоговые схемы.

В автомобили стали устанавливать электронные блоки управления (ЭБУ), однако из-за высокой стоимости они не нашли широкого распространения. В 70-х гг. благодаря трем важным законодательным актам, которые впервые были приняты в США, электронизация автомобиля ускорилась. Сначала в соответствии с правилами обеспечения безопасности стала обязательной система, препятствующая запуску двигателя, если на водителе и пассажирах не пристегнуты ремни безопасности. Поскольку при реализации этой функции для питания электронной системы необходима энергия и при выключенном зажигании возникла задача снижения потребляемого тока аккумуляторной батареи, которая была решена путем применения логических интегральных схем.

Рис. 8.3 - Генератор переменного тока Рис. 8.4 - Основные блоки первых устройств управления трансмиссией (слева - позиционный выключатель, справа - электронный блок управления).

МикроЭВМ была изобретена в 1972 г., но только в 1976 г. она была впервые применена в автомобиле для управления углом опережения зажигания («Дженерал Моторс» разработала систему, называемую «Мисар»).

Благодаря высокой точности управления стало возможным значительное улучшение показателей двигателя.

Использование микроЭВМ в управлении резко увеличилось в связи с введением во второй половины 70-х и в 80-х гг. ограничений на состав отработавших газов и расход горючего. В начале попытки очищать отработавшие газы привели к увеличению расхода горючего и ухудшению характеристик двигателя. Удовлетворить же обоим требованиям одновременно оказалось труднейшей задачей.

Для того чтобы совместить экономичность и низкое содержание вредных примесей в отработавших газах, необходимо кроме совершенствования конструкции двигателя обеспечить управление углом опережения зажигания, соотношения воздуха и горючего в горючей смеси, автоматически поддерживать низкую частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу и т. д.. Это стало возможным с введением комплексной цифровой системы управления двигателем, в которой эти функции одновременно осуществляет микроЭВМ.