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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Elettronica in macchina. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Automobile. Dispositivi elettronici Oggi non sorprenderai nessuno con l'abbondanza di elettronica in un'auto, specialmente quelle di alta classe: nella Lincoln del modello Mark VIII ci sono solo più microprocessori che su qualsiasi altro caccia moderno. Il mercato dell'elettronica automobilistica è uno dei quattro settori in più rapida crescita dell'industria elettronica (dopo le telecomunicazioni, i computer e le apparecchiature industriali), che, a sua volta, registra la crescita più rapida - una media dell'8...10% all'anno - il più grande industria nel mondo. Inoltre, la quota principale del costo dei dispositivi elettronici all'estero non ricade sui dispositivi di servizio (radioregistratori, antifurti, ecc.), Ma sui mezzi per controllare i sistemi dell'auto e garantire la sicurezza. Anche la loro quota nel costo di un'auto moderna è in aumento, raggiungendo ora una media del 10...15%, anche se gli analisti prevedono una sua stabilizzazione nel prossimo futuro intorno al 20...25%. Dato, tuttavia, il continuo calo del costo unitario dei dispositivi elettronici (in termini di una funzione), non c'è dubbio che il numero di funzioni svolte dai dispositivi elettronici nell'auto e la loro varietà si espanderanno costantemente, almeno fino a fintanto che il consumatore è in grado di utilizzarli. Grazie al graduale ripristino dei legami tra l'economia russa e quella mondiale, lo squilibrio dei prezzi tra l'elettronica e altri prodotti di ingegneria che esistevano in epoca sovietica sta diventando un ricordo del passato. Insieme a questo, la necessità di aumentare contemporaneamente l'efficienza, la compatibilità ambientale e migliorare le prestazioni di guida delle auto sta diventando rilevante per le fabbriche automobilistiche nazionali. In primo luogo, ciò è dovuto al fatto che l'esportazione di prodotti obsoleti verso i paesi sviluppati diventa quasi impossibile, anche a prezzi ridotti, e le imprese hanno bisogno di valuta forte per pagare i componenti importati. In secondo luogo, recentemente nel nostro Paese sono stati adottati standard più severi per i livelli consentiti di inquinamento atmosferico e sicurezza automobilistica, che dovrebbero presto essere applicati, il che ci avvicinerà alle condizioni prevalenti nel mercato automobilistico globale. A questo proposito, rivolgersi all'esperienza dell'industria automobilistica globale sembra del tutto naturale e giustificato. Nel nostro paese, VAZ ora equipaggia oltre il 40% delle auto prodotte con sistemi di controllo elettronico per l'iniezione e l'accensione. Allo stato attuale, il più importante ed economicamente giustificato è l'introduzione diffusa di sistemi elettronici che migliorano le prestazioni e riducono i costi di esercizio del motore e della trasmissione, nonché sistemi per migliorare la sicurezza - entrambi attivi (ABS - sistema antibloccaggio (AntiBlocking System ), APS - controllo di trazione) e passivo (airbag). Inoltre, altri sistemi elettronici sono stati sviluppati e sono già in uso: controllo delle sospensioni, navigazione, parcheggio, ecc., Ma sono ancora più un lusso che una necessità. Per molto tempo l'unico componente elettronico di un'auto, a parte la radio, è stato il sistema di accensione. Il classico sistema di accensione a scintilla fu proposto per la prima volta da Philippe Lebon nel 1801, e trovò la sua prima applicazione industriale sul motore a gas Lenoir nel 1860-1864. Tuttavia, a causa del basso livello di ingegneria elettrica dell'epoca, l'accensione a scintilla non funzionava in modo affidabile. Pertanto, fino agli anni '90 del secolo scorso, la maggior parte dei motori a combustione interna veniva costruita utilizzando l'accensione a incandescenza (un corpo altamente riscaldato nella camera di combustione). La situazione è cambiata con la creazione da parte di Robert Bosch di un magnete completamente affidabile e compatto. Inoltre, negli anni '10 del nostro secolo, grazie al miglioramento del design della candela, della bobina di accensione e alla selezione dei materiali di contatto, è stato possibile ottenere un funzionamento soddisfacente dal sistema di accensione a batteria. Tuttavia, lei, in particolare i contatti, rimaneva ancora una delle parti dell'auto più inaffidabili e che richiedevano manutenzione. Erano necessarie soluzioni fondamentalmente diverse. I primi sistemi di accensione elettronica furono creati negli anni '1940 sulla base di tiratroni riempiti di gas, ma non furono ampiamente utilizzati a causa dell'ingombro e della fragilità del design. L'applicazione di massa dei sistemi di accensione transistorizzati - primo contatto, poi senza contatto - fu trovata nei primi anni '1960, quando la General Motors Corp. (GMC) ha iniziato ad equipaggiarne le auto di serie. L'ulteriore diffusione dei sistemi di accensione elettronica è ben nota. Di particolare interesse è il sistema di scarica ad alta frequenza Direct Ignition (SAAB), preso in prestito dai motori a reazione. Quando è stato creato, sono state utilizzate le circostanze in cui la tensione di rottura per una tensione ad alta frequenza (80 ... 200 kHz) risulta essere da due a tre volte inferiore rispetto a una a bassa frequenza, e invece di una sottile filamentosa scintilla, si ottiene una scarica sferica con una superficie notevolmente maggiore. La riduzione della tensione rende il sistema meno sensibile all'olio e alla fuliggine sulle candele e la forma sferica della scarica della scintilla accelera l'accensione e aumenta l'affidabilità dell'accensione di miscele magre. Tuttavia, la complessità progettuale e il maggior costo di questo sistema, nonché il fatto che genera abbondanti interferenze radio, ne hanno portato alla sua rimozione dalla produzione dopo l'introduzione di sistemi di iniezione distribuita a controllo elettronico (Le condizioni di funzionamento delle candele e del sistema di accensione come un intero su tali motori è molto più facile che sui carburatori). Contrariamente alla credenza popolare, anche l'iniezione di carburante non è una nuova invenzione. Inoltre, era il sistema di iniezione originariamente utilizzato in quasi tutti i motori a combustione interna alimentati a combustibile liquido. Ben presto però si capì che occorreva un meccanismo piuttosto complesso per la regolazione della quantità di carburante iniettato e pompe dosatrici realizzate con grande precisione. All'inizio del secolo era molto costoso, ma a un prezzo ragionevole non forniva la necessaria affidabilità e stabilità delle caratteristiche. Pertanto, dopo l'invenzione di un carburatore spray semplice ed economico da parte di Donat Banki, i sistemi di iniezione nell'industria automobilistica sono stati quasi dimenticati. Sono rimasti solo nei motori diesel, il cui aumento del costo, tra l'altro, è in gran parte dovuto all'elevato costo delle apparecchiature di iniezione diretta ad alta pressione. A causa del loro prezzo elevato, i dispositivi di controllo dell'iniezione meccanica non venivano quasi mai utilizzati sulle auto prodotte in serie. I primi sistemi a comando elettrico furono creati già nel 1939 (Moto Guzzi, Italia), ma rimasero tecnicamente esotici. Nel 1957, Chrysler introdusse un sistema di iniezione elettronica del carburante per autoveicoli basato su tubi a vuoto, che inoltre non trovò ampia applicazione a causa del suo costo elevato. I sistemi a transistor divennero più diffusi all'inizio degli anni '1970 e furono utilizzati nelle auto tedesche (Volkswagen, 1967) e giapponesi (Nissan, 1971) esportate negli Stati Uniti. A cavallo degli anni '70 e '80 in Giappone, negli Stati Uniti e un po' più tardi in Germania, iniziarono a introdurre sistemi di controllo a microprocessore integrati come motore. Il carburatore presenta molti svantaggi: instabilità delle regolazioni, soprattutto al variare della temperatura e del tipo di carburante; distribuzione irregolare del carburante sui cilindri; bassa precisione ai bassi carichi, costringendo i carburatori ad essere regolati in modo tale che al minimo e basso carico la miscela combustibile sia troppo ricca. Inoltre, il carburatore aumenta la resistenza alla presa d'aria. A causa della presenza di una camera del galleggiante, le prestazioni del carburatore si deteriorano in condizioni di forte scuotimento, accelerazione in curva e quando l'auto si inclina. Per il momento, queste carenze rispetto alle auto prodotte in serie sono state completamente compensate dalla semplicità e dall'economicità dei carburatori. Tuttavia, nelle auto costose, così come nell'aviazione a pistoni, dalla fine degli anni '30 c'è stato un ritorno all'uso di sistemi di iniezione del carburante a controllo meccanico. Erano molto complessi e costosi, ma hanno permesso di aumentare l'efficienza e la stabilità dei motori. Tuttavia, poiché i requisiti per la pulizia ambientale dei gas di scarico sono diventati più severi e la manutenzione di un'auto prodotta in serie è stata semplificata, si è rivelato quasi impossibile garantirne l'implementazione migliorando i carburatori (un requisito tipico nel mercato statunitense è la necessità per la prima manutenzione del motore e della trasmissione non prima di dopo 80 ... 100mila km). L'essenza del problema è che, se la miscela combustibile è povera, si accende male, brucia in modo instabile, è soggetta a detonazione e produce molti ossidi di azoto NOx durante la combustione. Una volta nell'atmosfera e combinati con l'acqua, questi ossidi formano acido nitrico e nitroso. Se c'è più carburante nella miscela di quello che può essere bruciato nella quantità disponibile di ossigeno, la combustione incompleta del carburante porta a emissioni di idrocarburi CmHn, monossido di carbonio CO, benzopireni, aldeidi e con un eccesso ancora maggiore di carburante - molto fuliggine cancerogena (fumo). Con una forte violazione del rapporto tra la quantità di aria e carburante, la miscela aria-carburante generalmente cessa di accendersi, il che, senza dubbio, è familiare a molti automobilisti. È possibile ridurre drasticamente - più di dieci volte - la quantità di emissioni nocive utilizzando un convertitore catalitico (postcombustore) di gas di scarico, tuttavia, il suo funzionamento richiede una composizione molto specifica di gas di scarico. In particolare, il convertitore non tollera il funzionamento con benzina con piombo. La violazione di queste condizioni porta al guasto irreversibile del convertitore. Tuttavia, l'emergere e la rapida riduzione del costo della tecnologia a microprocessore ha permesso di creare sistemi di iniezione del carburante per motori a benzina, in primo luogo, che non richiedono costosi dispositivi meccanici di precisione e, in secondo luogo, che hanno capacità significativamente maggiori di quelli meccanici. Di conseguenza, l'uso dell'iniezione elettronica del carburante e dei sistemi di controllo dell'accensione dalla fine degli anni '1980 nei paesi sviluppati è diventato economicamente giustificato su auto di quasi tutte le classi. Il sistema di iniezione a controllo elettronico (EFI - Electronic Fuel Injection) quando si utilizza un sensore del contenuto di ossigeno nei gas di scarico (l-probe) consente un rispetto molto stabile (+ 0,5%) del rapporto ottimale in peso del carburante fornito e del aria aspirata per ogni cilindro ( 1:14,65 per la benzina). Ciò è necessario sia per garantire le prestazioni del catalizzatore, sia per ottenere il miglior compromesso tra potenza del motore ed economia. Ecco perché in pratica è possibile garantire una lunga durata e prestazioni dei convertitori catalitici solo durante l'utilizzo I sistemi di iniezione del carburante sono suddivisi condizionatamente in tre gruppi: con iniezione centrale, quando è presente un ugello di spruzzatura per l'intero collettore di aspirazione (a volte deve essere integrato con un secondo - un ugello di avviamento che funziona a motore freddo e si spegne come si riscalda), con iniezione distribuita (multipunto), se gli iniettori sono installati nei tubi di aspirazione di ciascun cilindro vicino alle valvole di aspirazione, e con iniezione diretta (diretta), quando l'ugello è montato direttamente nella parete o nella testata del cilindro e fornisce il carburante direttamente al cilindro durante la corsa di compressione quando le valvole sono già chiuse. Nei primi due casi la pressione del carburante durante la sua erogazione non supera i 4 ... 10 kg / cm2, mentre con l'iniezione diretta in un motore diesel può raggiungere i 600, e in un motore a benzina - 50 kg / cm2. Il sistema più economico - con iniezione centrale - offre in realtà solo due vantaggi significativi: la resistenza alle vibrazioni e l'assenza della necessità di frequenti regolazioni. Il miglior rapporto qualità/prezzo è attualmente fornito dai sistemi di iniezione multipoint nei tubi di aspirazione (Fig. 1). I sistemi di iniezione diretta nei motori a benzina sono finora giustificati solo nei motori sovralimentati, poiché consentono di escludere il riporto della miscela aria-carburante nel collettore di scarico con un'ampia fasatura delle valvole e una pressione di sovralimentazione assoluta superiore a 1,5 kg /cm2.
Esistono anche sistemi di iniezione continua e pulsata (intermittente). Nei sistemi di iniezione continua l'ugello funziona costantemente, cambiano solo le sue prestazioni, nei sistemi a impulsi il carburante viene iniettato in porzioni in determinati momenti. L'iniezione continua presenta molti svantaggi ed è ormai considerata obsoleta nei motori automobilistici. L'uso dell'iniezione multiporta offre altri vantaggi rispetto all'uso dei carburatori. In primo luogo, questa è la possibilità di garantire un'elevata stabilità della composizione della miscela combustibile in un ampio intervallo di temperature e carichi del motore, e praticamente indipendentemente dalla viscosità del carburante (la portata dei getti del carburatore dipende fortemente dalla viscosità del carburante). In secondo luogo, l'utilizzo dell'iniezione multipunto (soprattutto diretta) consente non solo di garantire una distribuzione uniforme del carburante sui cilindri, ma anche di eliminare la necessità di riscaldare l'aria aspirata e il collettore di aspirazione. Inoltre, il carburante in evaporazione, al contrario, raffredda l'aria aspirata e i cilindri del motore. Di conseguenza, la densità dell'aria aspirata risulta essere superiore del 7 ... 10% (Allo stesso scopo - per ridurre la temperatura dell'aria - anche su auto economiche con iniezione, cercano di aspirare aria non dal motore compartimento, dove fa caldo, ma direttamente "dalla strada", prevedendo per questo, se necessario, prese d'aria aggiuntive (Opel "Cadett") . Aumentare la densità dell'aria, e quindi la quantità di ossigeno che entra nei cilindri, consente di bruciare più carburante e ottenere più potenza. L'abbassamento della temperatura dell'aria di aspirazione consente di aumentare il rapporto di compressione, migliorando l'efficienza del motore. L'eliminazione del carburatore riduce la resistenza alla presa d'aria, consentendo l'uso di una presa risonante, che migliora anche la potenza. L'avvicinamento dell'iniettore al cilindro nei sistemi di iniezione multiporta impedisce la fuoriuscita della condensa di carburante. Ciò facilita l'avviamento del motore, riduce la formazione di depositi carboniosi sulle candele e il lavaggio dell'olio dalle pareti del cilindro. L'assenza di condensazione del carburante aumenta la stabilità e la coppia del motore, soprattutto ai bassi e medi regimi, dove è più necessaria. Se l'aumento della potenza massima quando si passa il motore all'iniezione di carburante è solitamente di circa il 10%, l'aumento della coppia a bassi e medi regimi può raggiungere il 15 ... 20%. Naturalmente, un tale aumento delle prestazioni di guida dell'auto può essere ottenuto "sulla fronte", aumentando il volume di lavoro del motore di circa 20 ... spese. L'uso di sistemi di iniezione distribuiti offre un'altra opportunità per ridurre il consumo di carburante, interrompendo l'alimentazione di carburante ad alcuni cilindri per caricare il resto in misura maggiore. L'opportunità di una tale soluzione è dovuta al fatto che a basso carico l'efficienza di un motore a combustione interna si riduce drasticamente non solo a causa di perdite meccaniche, ma anche a causa di un ciclo di funzionamento non ottimale. L'aumento dell'efficienza dei cilindri carichi compensa più che le perdite meccaniche nei cilindri spenti, quindi l'efficienza a bassi carichi può essere aumentata del 25 ... 30%, specialmente sui motori multicilindrici. Una tecnica simile - saltare alternativamente i cicli di iniezione - è ampiamente utilizzata anche sulle auto multicilindriche giapponesi e americane. Esiste un'altra applicazione del metodo di salto del ciclo: il raffreddamento dei cilindri "scollegati" con aria aspirata, che consente di mantenere le prestazioni del motore e raggiungere la destinazione anche dopo una completa perdita di liquido di raffreddamento (motore GMC North Star, ecc.). L'uso dell'elettronica garantisce un controllo ottimale non solo del motore, ma anche del telaio del veicolo. In primo luogo, si tratta di noti sistemi di frenata antibloccaggio, che nella maggior parte dei casi consentono di mantenere la controllabilità dell'auto durante le frenate di emergenza, fornendo contemporaneamente lo spazio di frenata più breve possibile. In secondo luogo, una funzione loro vicina è svolta dai sistemi antiscivolo, che sono diventati molto rilevanti in relazione alla diffusione dei veicoli a trazione anteriore, in cui la controllabilità si perde quando le ruote motrici slittano o si bloccano. Poiché le ruote anteriori vengono scaricate durante l'accelerazione della vettura (motivo per cui tutte le auto da corsa e prestigiose che devono avere una buona dinamica di accelerazione sono comunque progettate con una trazione posteriore ("Daimler-Benz", "BMW"), oppure tutte le ruote ("Audi A8"), al fine di evitare la perdita di controllo e prevenire un'eccessiva usura degli pneumatici, è altamente auspicabile avere un'auto a trazione anteriore insieme all'antibloccaggio e al controllo della trazione. Con l'aiuto di dispositivi elettronici, anche l'antagonismo tra i cambi con cambio automatico e manuale viene attenuato. Ricordiamo che il classico cambio automatico per garantire una commutazione fluida richiede l'utilizzo di un costoso e ingombrante convertitore di coppia, che presenta anche grosse perdite meccaniche (bassa efficienza). Il cambio con cambio manuale è strutturalmente molto più semplice, compatto, economico e affidabile. È vero, è meno comodo da usare. Il sistema integrato di controllo del motore e della trasmissione automatizza il processo di cambio marcia senza l'uso di convertitori di coppia e frizioni aggiuntive, controllando automaticamente la frizione e la velocità del motore, mantenendo tutti i vantaggi operativi dei cambi automatici (convenienza) e manuali (affidabilità, basso costo, basse perdite energetiche). Inoltre, il controllo elettronico elimina virtualmente il rischio di danni dovuti a una manipolazione errata. Una tale trasmissione non differisce nel costo di produzione da una trasmissione manuale e le sue funzioni di controllo sono solitamente integrate in un sistema integrato di controllo del motore e della trasmissione. Recentemente sono stati costruiti algoritmi di cambio marcia per adattarsi allo stile di guida di un particolare proprietario, per non parlare del fatto che ci sono sempre diverse modalità standard tra cui scegliere (alta velocità, urbano, economico, ecc.). Un ruolo altrettanto importante in un'auto moderna è svolto dai sistemi di sicurezza elettronici. È consuetudine suddividerlo in attivo (prevenzione degli infortuni) e passivo (riduzione della gravità delle loro conseguenze). Per quanto riguarda la sicurezza attiva, viene fornita migliorando la dinamica di accelerazione e frenata della vettura, nonché aumentando la stabilità in curva massimizzando la carreggiata e abbassando il baricentro (questo è chiaramente visibile se confrontiamo la sagoma di auto nazionali ed estere auto di una classe simile, come VAZ-2108 e Volkswagen "Golf III" o "Golf IV") in combinazione con un sistema di controllo elettronico delle sospensioni. Sulle auto costose, a volte viene utilizzato un sistema radar per prevenire collisioni e collisioni frontali (mantenendo una distanza), ma non salva da un tronco o da un buco nell'asfalto. Per ridurre la probabilità di collisioni, vengono utilizzate le luci dei freni superiori (del salone), visibili a grande distanza. Questo non bastava, quindi è stato sviluppato un sistema con un canale radio ricetrasmettitore che accende automaticamente l'indicatore in caso di frenata di emergenza o incidente davanti all'auto. Attualmente, questo sistema, che ha ricevuto la medaglia d'oro della mostra delle invenzioni di Bruxelles, è in fase di finalizzazione con successiva standardizzazione nei paesi più sviluppati. Le dinamiche di accelerazione sono migliorate, prima di tutto, dall'introduzione dell'iniezione elettronica del carburante e dei sistemi di controllo della trasmissione (un microprocessore può cambiare marcia molto più velocemente e con maggiore precisione di una persona; di conseguenza, l'auto accelera) e sulla trazione anteriore veicoli, anche migliorando la composizione della gomma e il disegno del battistrada ruote, freno - l'uso di sistemi di frenatura antibloccaggio che impediscono l'eccessivo slittamento delle ruote rispetto alla strada, che consente di ottenere la massima forza frenante possibile e, nella maggior parte dei casi , mantenere la controllabilità del veicolo anche durante le frenate di emergenza. Un certo contributo all'aumento della sicurezza attiva è dato dal servocomando dello sterzo con rapporto di trasmissione e risposta dello sterzo variabili: per garantire una rotazione uniforme delle ruote ad alta velocità, è necessario un angolo di sterzata maggiore rispetto a una bassa velocità. A volte viene introdotto un dispositivo aggiuntivo per evitare che le ruote vengano strappate dalla forza laterale. Ciò elimina virtualmente il rischio di slittamento durante le curve strette ad alta velocità. Tutti questi vantaggi, tuttavia, rimangono solo finché il servosistema funziona correttamente .... La sicurezza passiva è aumentata sia con misure costruttive (aumentando il corso di deformazione delle parti del corpo schiacciate rafforzando l'interno, sostituendo un volante convenzionale con uno di sicurezza), sia introducendo dispositivi elettronici che attivano gli airbag e un meccanismo di tensionamento della cintura. A proposito, la diffusa introduzione dell'elettronica nelle auto negli Stati Uniti è iniziata proprio dopo che, a cavallo tra gli anni '60 e '70, il Congresso ha approvato una legge sull'installazione obbligatoria di sistemi che bloccano l'avviamento del motore fino a quando le cinture di sicurezza non vengono allacciate i due sedili anteriori... Al giorno d'oggi, di norma, viene utilizzato un sistema di controllo integrato per cinture e airbag. Il sensore al suo interno è un accelerometro uniassiale (o biassiale quando si utilizzano gli airbag laterali), molto spesso a semiconduttore (Fig. 2), un'unità di controllo con dispositivi di soglia e una serie di squib, alcuni dei quali, quando attivati, agiscono sul giranti che stringono le cinghie (Fig. 3) e riempiono parzialmente gli airbag. L'attivazione degli squib del meccanismo di tensionamento della cintura viene solitamente impostata un po 'prima del momento dell'attivazione degli airbag.
Il funzionamento di questo sistema consente di scendere con paura, graffi o contusioni in caso di collisione frontale con un ostacolo fisso a una velocità di 50 km / h (standard CE), e talvolta anche di più - fino a 80 km / h. A velocità superiori a 80 km / h, l'accelerazione sperimentata da una persona al momento dell'estinzione dell'energia di movimento lungo il percorso è di circa 0,7 ... peso anche in assenza di danni esterni. Parlando di sistemi elettronici di sicurezza, vale la pena citare anche un semplice ma utilissimo dispositivo per monitorare lo stato di salute delle lampade di segnalazione e dei cablaggi. Il principio del suo funzionamento è che una piccola corrente passa attraverso le lampade e il cablaggio con l'accensione inserita, il che non fa accendere le lampade, ma consente di diagnosticare un cortocircuito, un circuito aperto e le condizioni della lampada - al fine della vita utile, la resistenza del filamento aumenta leggermente, il che funge da avvertimento anticipato per il conducente . Recentemente, una certa popolarità, almeno su vetture di classe superiore alla media, ha iniziato ad acquisire l'uso del controllo elettronico dei parametri delle sospensioni: rigidità e coefficiente di smorzamento degli ammortizzatori e variazioni dell'altezza da terra. Tale sospensione viene spesso definita attiva, anche se in realtà si tratta solo di un adattamento relativamente lento dei parametri della sospensione alle condizioni stradali, ovvero è più corretto considerarla adattiva o semi-attiva. Un sistema di sospensione veramente attivo, in senso stretto, dovrebbe, con l'aiuto di un potente servosistema, seguire ogni urto e smorzare gli urti anche nel momento in cui si verificano, come accade su navi comode e molte navi da guerra ("stabilizzatori rotanti"). In Europa e forse anche nel mondo, il leader nella "costruzione di sospensioni" è Citroen, che ha utilizzato a lungo e con successo le sospensioni più avanzate - idropneumatiche - in combinazione con il controllo elettronico dei loro parametri. Mitsubishi sembra essere il leader tra le aziende giapponesi. Gli americani, con ottime strade e un limite di velocità di 55 miglia nella maggior parte degli stati, preferiscono soluzioni più tradizionali - maggiori dimensioni e, quindi, momento d'inerzia della carrozzeria, abbinate a ruote di grande diametro e sospensioni morbide, in cui i sistemi elettronici solitamente controllare solo il fattore di smorzamento. L'utilizzo di dispositivi elettronici ha inoltre consentito di migliorare alcuni dispositivi tradizionali, primi tra tutti gli azionamenti elettrici (tergicristallo, alzacristalli elettrici, regolazione sedili, ecc.), i dispositivi di illuminazione e segnalazione. Tradizionalmente, nella tecnologia automobilistica, vengono utilizzati motori elettrici collettori, che presentano tre svantaggi principali: durata di servizio limitata, affidabilità insufficiente (tendenza a rimanere bloccati) e interferenze radio. Questi inconvenienti sono dovuti all'uso di contatti striscianti nel collettore. Lo sviluppo dell'elettronica ha portato al fatto che i motori senza contatto (brushless, brushless) sono diventati competitivi in termini di prezzo con quelli tradizionali, superandoli in termini di affidabilità, producibilità e capacità di regolazione. L'ampia gamma di opzioni di controllo consente di semplificare la cinematica di numerosi dispositivi, come un tergicristallo, in cui è possibile utilizzare l'inversione elettrica anziché l'inversione meccanica. Pertanto, attualmente, quasi tutte le principali case automobilistiche stanno gradualmente sostituendo i motori dei collettori nelle loro auto con quelli senza contatto, che hanno anche il vantaggio che le loro unità di controllo possono avere un'interfaccia per il controllo diretto da un microprocessore. Per quanto riguarda i dispositivi di illuminazione, l'introduzione di lampade a scarica ad alogenuri metallici, che stanno guadagnando popolarità, sarebbe semplicemente impossibile senza l'utilizzo di centraline elettroniche per esse. I principali vantaggi delle lampade ad alogenuri metallici rispetto alle lampade ad incandescenza sono le dimensioni notevolmente ridotte dell'area luminosa, che consente di ridurre le dimensioni dei riflettori dei fari mantenendo la qualità della focalizzazione del fascio, per ottenere una migliore efficienza (maggiore resa luminosa a parità di consumo energetico), caratteristiche spettrali e di luminosità stabili, indipendentemente dal grado di rarefazione della batteria e durata. Un altro sistema elettronico che migliora la sicurezza di guida è il correttore di posizione dei fari, che fornisce un'illuminazione costante della strada durante la guida su strade sconnesse o tortuose, indipendentemente dal carico e dalla posizione del corpo, in quest'ultimo caso monitora il volante. Inoltre, il correttore riduce l'effetto abbagliante dei fari sui conducenti dei veicoli in arrivo. Le luci di segnalazione su molte auto americane sono state recentemente realizzate sulla base di blocchi LED ultra luminosi. Sono più economiche, più piccole e più affidabili delle tradizionali lampade ad incandescenza, soprattutto in modalità lampeggiante, forniscono una maggiore luminosità e colori più puri (meglio visibili durante il giorno). La luminosità dei LED è più facile da modificare a seconda della luce ambientale. Anche i segnali sonori non passano inosservati: le tradizionali trombe elettromagnetiche a contatto vengono sostituite da quelle elettrodinamiche e piezoelettriche senza contatto con amplificatori elettronici e unità di controllo appropriati. L'avvento dei processori di segnale digitale e la graduale riduzione dei prezzi di questi dispositivi hanno portato alla creazione di sistemi attivi di soppressione del rumore a bassa frequenza all'interno dell'auto. L'essenza dell'idea è quella di alimentare in cabina attraverso gli altoparlanti dei segnali del sistema audio integrato che sono rumore antifase. In questo caso, i segnali di rumore si compensano reciprocamente. In pratica, a causa delle proprietà ondulatorie del suono, l'effetto desiderato può essere ottenuto solo a una frequenza inferiore a 200 ... 300 Hz e la riduzione del rumore non supera 8 ... 15 dB. Sembrerebbe poco, ma, dato che la lotta al rumore a bassa frequenza per altri versi è inefficace, un tale sistema elettronico fa risparmiare 10...25 kg di fonoassorbente Dynamat o altro materiale per nulla economico. L'introduzione diffusa del controllo elettronico con l'approccio tradizionale comporta una forte complicazione del cablaggio elettrico e, di conseguenza, un aumento della complessità della sua posa e della probabilità di errori durante la manutenzione durante il funzionamento. L'abbondanza di cavi minacciava di trasformare l'auto in un "armadio elettrico" su ruote. Alla ricerca di una soluzione a questo problema, le case automobilistiche si sono rivolte all'esperienza dell'aviazione: un tempo la massa dei cavi elettrici raggiungeva il 30% del peso delle apparecchiature elettriche degli aeromobili e tendeva ad aumentare ulteriormente. Il problema è stato risolto introducendo sistemi del tipo "linea comune con trasmissione seriale", in cui la maggior parte dei dispositivi elettronici sono collegati tra loro in parallelo utilizzando un'interfaccia comune a tre fili e le informazioni vengono scambiate tra loro sugli stessi fili, ma separate nel tempo, allo stesso modo delle reti di computer Ethernet. Soluzioni simili chiamate cablaggio multiplex iniziarono ad essere utilizzate nell'industria automobilistica all'inizio degli anni '90. Inizialmente, come al solito, c'era una "guerra di standard", che includeva J1850 (SAE), CAN (Controller Area Network), CarLink, VAN, A-bus, ecc. Ad oggi, lo standard CAN, sviluppato congiuntamente da Bosch, ha ricevuto il maggior riconoscimento e Motorola. Fornisce una velocità di trasferimento fino a 1 Mbps e consente di utilizzare sia fili di rame che fibre ottiche per la trasmissione delle informazioni. Autore: S. Ageev, Mosca
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