Навигация ГЛОНАСС. Её отличие от системы GPS

Сравнение смартфонов с ГЛОНАСС и GPS

Навигационные спутниковые группировки со временем «вживляются» в гаджеты. Так, в период с 2009 по 2012 годы почти вся личная техника была оснащена GPS. В 2022 году ожидается схожий процесс глобализации отечественной установки.

1. Система ГЛОНАСС
2. Что это такое
3. История развития
4. Область применения
5. ГЛОНАСС в смартфоне
6. Какие мобильные устройства подходят
7. Зачем нужен
8. Как проверить поддержку
9. Как пользоваться – пошаговая инструкция
10. ГЛОНАСС или GPS
11. Сходства и отличия
12. Достоинства и недостатки
13. Какая система лучше — как выбрать
14. Принцип работы
15. Без сим-карты
16. Без интернет-подключения
17. Есть ли другие навигационные системы
18. Нормативные и законодательные требования
19. Выводы

Система ГЛОНАСС

Отечественная система-аналог знаменитого GPS постепенно набирает обороты. Установку начинают массово внедрять в автотранспорт и персональную технику.

Что это такое

ГЛОНАСС – это аббревиатура, означающая «ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система». Установку начали разрабатывать в годы гонки вооружений с США, поэтому можно смело утверждать, что ГЛОНАСС – это ответ системе GPS.

История развития

Система берет свое начало в СССР. Изначально планировалось создание установки мониторинга и навигации исключительно для целей военной отрасли. В 1982 году был запущен первый спутник модели ГЛОНАСС. К 1992 году установка состояла из 12 спутников, система была введена в эксплуатацию.

К середине 90-х годов установка перестала функционировать. На остановку работы повлияли такие факторы, как распад СССР, поломка спутников, находящихся на орбите, недостаток финансирования. В итоге к началу нового века вся сеть состояла из шести аппаратов.

В 2001 году стартовала программа «Глобальная навигационная система». В рамках проекта предполагалось полное восстановление и использование сети в России в 2007 году. Сроки соблюсти не удалось, но цель была достигнута, хоть и с небольшим опозданием: к 2011 году было запущено 24 основных спутника и несколько резервных.

Полноценная работа установки была восстановлена к 2015 году.

Количество спутников ГЛОНАСС на орбите

Область применения

Применение ГЛОНАСС можно разбить на две больших группы:

1. Гражданское использование. Заключается в отслеживании нахождения объектов, навигации в населенных пунктах. Приемники также встраивают в машины в составе противоугонных систем, установок оперативной реакции на ДТП и контроля транспорта.
2. Военное применение. Подразумевает разветвленную систему навигации, наведения высокоточного оружия и управления самолетами-беспилотниками.

ГЛОНАСС в смартфоне

О том, что такое ГЛОНАСС в телефоне и как им пользоваться, не написано напрямую в инструкции к мобильному устройству. В руководстве может быть информация о том, что смартфон поддерживает отечественную систему, но что это значит и как ее активировать, не объясняется. Если разобраться, что такое ГЛОНАСС в смартфоне, можно выгодно использовать преимущества своего гаджета.

Какие мобильные устройства подходят

Многие модели смартфонов поддерживают отечественную систему. К наиболее знаменитым компаниям, использующим ГЛОНАСС, относятся:

• Samsung;
• Yota;
• Apple;
• Xiaomi.

С ГЛОНАСС работают гаджеты как на платформе Андроид, так и на IOS. Цена на смартфон с ГЛОНАСС и GPS может быть несколько выше, чем стоимость устройства с поддержкой одной системы. Тем не менее, согласно отзывам покупателей, приобретение оправдывает потраченные деньги. Прежде чем купить гаджет, надо уточнить поддержку системы.

ГЛОНАСС в смартфоне

Зачем нужен

ГЛОНАСС в мобильных гаджетах выступает в качестве поддержки или замены GPS. Как правило, работа системы осуществляется через приложения навигации или специальное программное обеспечение. Главная функция системы в телефоне – определение расположения приемника в пространстве, навигация и прокладка маршрута.

Как проверить поддержку

Существует три способа проверки, поддерживает ли телефон ГЛОНАСС:

1. Поиск в меню. Зайти в раздел «Настройки» / «Системы навигации». Обычно во вкладке отдельными пунктами обозначены ГЛОНАСС и GPS.
2. Проверка параметров телефона. Если узнать о поддержке системы нужно до покупки в интернет-магазине, то можно посмотреть в технических характеристиках устройства.
3. Программная проверка. Достаточно только скачать специальную программу и начать проверку – ГЛОНАСС отмечается российским флагом, а GPS – американским.

Как пользоваться – пошаговая инструкция

Для работы с ГЛОНАСС в телефоне не нужно предпринимать никаких специфичных действий – модуль приема сигнала активизируется автоматически при использовании навигационных приложений. Пошаговая инструкция будет выглядеть следующим образом:

1. Загрузите приложение с картами. В Play Market и AppStore довольно много бесплатных навигационных вариантов. Самые популярные из них – Google maps и Яндекс.Карты.
2. Пройдите процедуру регистрации. На данном этапе программа может запросить адрес электронной почты и имя.

Затем приложение автоматически найдет приемник на карте. Из этой точки можно будет проложить маршрут в любое место, часто с выбором средства передвижения: на машине, пешком или общественным транспортом.

Google Maps

ГЛОНАСС или GPS

Смартфоны с хорошей навигацией GPS и ГЛОНАСС могут заменить автомобильный навигатор. Большая часть современных гаджетов снабжается чипами с поддержкой обеих систем. Такое сочетание удобно более надежной работой и широким покрытием. Смартфон с мощным GPS и ГЛОНАСС применяется как для навигации в городах, так и во время отдыха на природе.

Сходства и отличия

В системах наблюдаются следующие сходства:

1. Комплектация. Для функционирования обеих установок нужны такие элементы, как наземные антенны, космические аппараты и приемники.
2. Принцип действия. Обе системы работают за счет локации спутников и определения расстояния приемника от них как от стабильных точек в системе координат.
3. Назначение. Обе установки предназначены как для военного, так и для гражданского использования.

Отличия установок наглядно представлены в таблице.

Достоинства и недостатки

Преимущества отечественной установки:

1. Качество работы в высоких широтах. Из-за наклона спутников система лучше определяет положение объектов сверху и снизу земного шара.
2. Широкое назначение. Систему ЭРА-ГЛОНАСС устанавливают в автомобили и используют не только для навигации, но и для контроля транспорта и оперативной реакции на ДТП.

В то же время к недостаткам ГЛОНАСС относят:

1. Малое покрытие. Система охватывает всего 2/3 мира.
2. Короткий срок службы спутников. Из-за энергоемкого метода кодировки космические аппараты работают меньше и чаще выходят из строя.

Установка GPS обладает следующими преимуществами:

1. Обширное покрытие. Система покрывает всю планету, лучше всего работая в центральных широтах.
2. За счет большего количества спутников установка обеспечивает более точную локацию.

Главный недостаток GPS – слабый сигнал в высоких широтах.

Орбиты спутников GPS и GLONASS

Какая система лучше — как выбрать

Работа каждой из установок зависит от района использования и качества сигнала, поэтому при выборе системы нужно опираться на следующие факторы:

1. Постоянное местонахождение. GPS лучше работает в центральных широтах, тогда как ГЛОНАСС – в высоких.
2. Стабильность сигнала мобильной связи, интернета. Чем лучше связь – тем лучше будет работать система.

На заметку. К счастью, если речь идет о современных гаджетах, то выбирать установку не приходится. Телефоны и планшеты выпускаются с поддержкой ГЛОНАСС и GPS. Несмотря на то что системы создавались как соперничающие проекты, они отлично дополняют друг друга.

Принцип работы

Для работы навигационной установки нужны три элемента:

1. Спутники.
2. Наземные антенны.
3. Приемники.

Процесс работы выглядит следующим образом:

1. Спутник отправляет сигнал наземной антенне. Так как станция неподвижна, то космический аппарат может определить свое местонахождение относительно нее.
2. Устройство отправляет сигналы на Землю с указанием точки своего размещения и времени отправки сообщения.
3. Приемник получает сообщения от спутников, определяя свое расположение относительно них.

Для точного установления положения объекта в системе трех координат (широта, долгота, высота над уровнем моря) нужны сигналы, по крайней мере, с четырех космических устройств. Идеальное расположение спутников – один прямо над приемником, остальные три равномерно распределены по линии горизонта.

Атмосфера может искажать сигналы. Чтобы избежать погрешностей навигации, используют наземные станции: спутник отправляет сообщение на антенну с информацией о своем положении и времени отправки сигнала.

Принцип действия системы слежения

Так как станция неподвижна, а космический аппарат всегда движется по одной и той же орбите, то система заранее знает, сколько времени нужно для отправки сообщения. Если оно приходит с опозданием, то атмосфера создает помехи. Информация о неполадках рассылается на все станции и спутники, работающие в области атмосферных погрешностей.

Иначе выглядит принцип работы системы ЭРА-ГЛОНАСС. Первые три буквы названия означают «Экстренное Реагирование на Аварии». Устройство монтируют в автотранспорт. Действие установки выглядит следующим образом:

1. При ДТП срабатывают автоматические датчики удара. Если их нет, то водитель должен нажать на тревожную кнопку внутри салона.
2. Сигнал о возможной аварии уходит в колл-центр по мобильной связи. Устройство само выбирает сеть с лучшими показателями связи, выдвигая свое сообщение в приоритет.
3. Оператор проверяет информацию. Работник колл-центра связывается с водителем в голосовом режиме.
4. Если на звонок не последовало ответа, или водитель подтвердил аварию, то сигнал передается в службы экстренного реагирования. Помимо данных о расположении машины, система отправляет информацию о возможном количестве пассажиров, пристегнутых ремнях безопасности и виде топлива.

ЭРА-ГЛОНАСС

Справка. На случай отключения основного питания автомобиля ЭРА снабжается мощным резервным аккумулятором.

Без сим-карты

Работа почти всех элементов системы невозможна без сим-карты. На GSM-операторах завязана передача данных о местонахождении трекеров, маячков, терминалов и навигаторов. Если сигнала временно нет, то данные о расположении устройства сохраняются в его памяти и позже все равно передаются по мобильной сети.

Единственный доступный вариант – использование программ навигации через персональный компьютер или ноутбук, расположение которого определяется по IP-адресу.

Без интернет-подключения

Существует несколько навигационных оффлайн-приложений. Принцип их действия прост – карты сохраняются в памяти заранее, поэтому их загрузка не требуется. Смартфон с GPS и ГЛОНАСС навигатором без интернета должен обладать хорошей памятью – такие программы сильно ее забивают. Еще один недостаток приложений – их нужно часто обновлять.

Есть ли другие навигационные системы

Помимо ГЛОНАСС и GPS, существует еще несколько спутниковых группировок навигации:

1. Галилео. Разработка Европейского космического агентства. Состоит из 26 спутников, расположенных на высоте порядка 23 000 км. Установка предназначена для работы на территории стран Евросоюза, объединена с системой GPS.
2. Бэйдоу. Локальная китайская навигационная система. Включает в себя 48 космических аппаратов. Перспектива развития – объединение с ГЛОНАСС.
3. IRNSS. Спутниковая группировка, действующая на территории Индии и граничащих с ней земель. Состоит всего из четырех устройств, находящихся на высоте 36 000 км. Назначение установки не только в навигации, но и в ликвидации последствий катастроф.
4. QZSS. Японский проект навигационной системы, включающий в себя один спутник. Постепенно планируется запуск еще трех аппаратов. Установка рассчитана на применение в странах Азии. Проект совмещает такие функции, как навигация, контроль общественного транспорта и туристический справочник.

Спутниковые системы

Все перечисленные системы работают, но все еще находятся на стадии развития.

Нормативные и законодательные требования

Работа навигационных спутниковых систем регламентирована следующими нормативными актами:

Выводы

Гаджеты с поддержкой двух систем навигации сегодня более популярны на рынке. Особенно устройства ценят любители отдыха на природе и путешественники. Яркий пример такого аппарата – туристический противоударный смартфон с GPS и ГЛОНАСС, защищенный от влаги и загрязнений Torex S18.

Похожие телефоны выпускаются специально для туризма или экстремальных видов отдыха. Поддержка двух систем обеспечивает навигацию в любой точке земного шара.

Экспериментальная Радиотехническая Лаборатория

В чем отличия ГЛОНАСС и GPS?

Что такое ГЛОНАСС?

Что такое GPS?

В чем отличия ГЛОНАСС и GPS?

Проведем небольшой обзор этих двух систем.

ГЛОНАСС и GPS – это системы глобального спутникового позиционирования, которые позволяют определить точные координаты в трех измерениях любого объекта на поверхности (или вблизи поверхности) Земли. На данный момент это две основные и работающие системы в мире. Какие же у них различия и что общего?

Что такое GPS?

В английском языке аббревиатура GPS обозначает «Global Positioning System» и переводится как «глобальная система позиционирования» – американская спутниковая система навигации, разработанная по заказу Министерства обороны США.

Что такое ГЛОНАСС?

Аббревиатура ГЛОНАСС расшифровывается как «ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система» — сначала советская, а затем российская спутниковая система навигации, разработанная по заказу Министерства обороны СССР.

Когда появилась идея спутниковой навигации?

Спутниковая навигация в виде идеи зародилась еще в те времена, когда СССР запустил в космос первый искусственный спутник Земли, т.е. в тысяча девятьсот пятидесятые годы. Наблюдая и изучая сигналы, исходящие от этого спутника ученые обнаружили, что используя их особым образом и зная координаты спутника можно с большой точностью определять свои координаты. После этого открытия военные ведомства США и СССР принялись вести разработки в области создания глобальной навигационной спутниковой системы.

Система GPS

Первый тестовый спутник системы GPS был выведен на орбиту Соединенными Штатами лишь через 20 лет после появления идеи спутниковой навигации, в 1974 году. Еще через 20 лет система GPS была доукомплектована необходимым количеством спутников (24 штуки) и в таком виде была принята на вооружение. После этого стало возможным использование системы GPS в военных целях для точного наведения ракет на наземные и воздушные цели.

Система ГЛОНАСС

Советский Союз свой первый спутник ГЛОНАСС вывел на орбиту лишь в 1982 году, но уже в декабре 1995 года система ГЛОНАСС была доведена до полного штатного количества из 24 спутников.

Официально, обе системы навигации (GPS в США, ГЛОНАСС в РФ) были приняты в эксплуатацию в 1993 году!

К сожалению, в дальнейшем финансирование системы ГЛОНАСС прекратилось и в 2001 году на орбите в рабочем состоянии осталось лишь шесть спутников. В 2001 году в России была принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система». Согласно этой программе к концу 2009 года система ГЛОНАСС должна была быть полностью укомплектована 24 спутниками и функционировать в полноценном штатном состоянии.

Что общего в системах GPS и ГЛОНАСС?

Несмотря на то, что изначально системы навигации разрабатывались для военных целей, в наше время GPS и ГЛОНАСС активно используются в мирных целях. Область применения спутниковых систем постоянно расширяется, а технологии стремительно развиваются. Уже повсюду, в обычных магазинах продаются навигаторы для автомобилей, для людей, для животных, приемники сигналов GPS встраивают в мобильные телефоны, КПК. Любой человек может видеть свое местонахождение на карте, скорость передвижения, легко и быстро прокладывать маршруты и находить на карте необходимые адреса, или, установив приемники спутниковых систем навигации на другие подвижные объекты, следить за всеми передвижениями этих объектов.

Принцип измерения координат российской системы ГЛОНАСС аналогичен американской системе GPS.

Чем отличаются ГЛОНАСС и GPS?

Главным отличием двух систем спутниковой навигации является государственная принадлежность. Причем условия получения сигналов системы GPS не являются на 100% гарантированными и полностью зависят от политики министерства обороны США.

В техническом смысле основным отличием ГЛОНАСС от GPS является то, что спутники ГЛОНАСС в своем движении по орбите не синхронизированы с вращением Земли. Это обеспечивает им большую стабильность и не требует корректировок в течение всего срока эксплуатации каждого спутника. Тем не менее, спутники ГЛОНАСС имеют гораздо более короткий срок службы.

СНОВА В ПРОДАЖЕ:

Саморез пломбировочный с отверстием.

Система ГЛОНАСС что это и как работает

Что такое ГЛОНАСС сегодня знают многие. Но как именно работает эта система, для чего она предназначена и что необходимо для ее эффективного использования, часто остается «за скобками».

Расценивать систему ГЛОНАСС просто как систему спутниковой навигации — значит, предельно упрощать ее функционал. Сегодня она может использоваться не только военными (как это было изначально задумано), но и владельцами коммерческих предприятий, а также рядовыми автолюбителями.

Что такое ГЛОНАСС и как работает система?

ГЛОНАСС – это российская разработка, которая обеспечивает точное позиционирование объекта в пространстве с минимальной погрешностью. Для определения координат используется специальное оборудование, которое при поддержке наземной инфраструктуры связывается с сетью спутников, выведенных на околоземную орбиту.

Принцип работы системы:

• На объект, координаты которого необходимо определить, устанавливается приемно-передающее устройство – терминал.
• Для позиционирования терминал подает запрос на спутники. Чем больше спутников ответят на запрос (в идеале – не менее 4), тем точнее будут определены координаты.
• Ответный сигнал поступает в терминал, программный комплекс которого анализирует время задержки для разных спутников. На основе анализа ответной информации определяются координаты объекта, на котором установлено приемное оборудование.

При постоянной работе терминала (т.е. регулярной отправке запросов и анализе ответов) система ГЛОНАСС может определять не только положение, но и скорость движения объекта. При движении точность позиционирования снижается, но все равно остается достаточной для того, чтобы навигационное оборудования могло выполнить привязку координат объекта к электронной карте местности и построить маршрут.

Сравнение с основным аналогом — системой GPS

Дать полный ответ на вопрос «Что такое ГЛОНАСС?» невозможно без сравнения его с «ближайшим конкурентом» — системой глобального позиционирования GPS. Работы над обеими системами начались в СССР и США примерно в одно время – в начале 80х годов прошлого века. После того как спутниковая навигация вышла из-под полного контроля военных и стала применяться в коммерческих целях, ГЛОНАСС и GPS развивались по достаточно схожим сценариям.

Обе системы работают на базе группировок из 24 спутников на геостационарных орбитах. Но есть у них и отличия:

• Российские спутники двигаются в 3 плоскостях (соответственно, 8 аппаратов на одну орбиту).
• У спутников GPS выделено 4 орбиты по 6 аппаратов в каждой.
• Погрешность позиционирования у GPS несколько ниже, но обе системы достаточно точно определяют координаты.
• Основное преимущество GPS — практически 100% покрытие территории земного шара. ГЛОНАСС полностью покрывает территорию РФ, но за пределами Российской Федерации есть участки, в которых сигнал от спутников очень слабый или полностью отсутствует.
• Также есть нюансы технического характера: сервис из США использует кодировку CDMA, российский — более сложную и потому более энергоемкую кодировку FDMA. Из-за этого срок эксплуатации спутников ГЛОНАСС сокращается, так что возникает потребность в более частом выводе техники на орбиту.

Сложно говорить об однозначном преимуществе одной из двух описанных навигационных систем. Тем более что чаще всего оборудование для удаленного позиционирования делают комбинированным: оно может работать как со спутниками GPS, так и с аппаратурой ГЛОНАСС.

Сфера применения

Аппаратура и программное обеспечение, которое дает возможность определять местонахождение объекта с помощью спутниковой сети, может решать несколько задач.

Основная функция, которую выполняют бытовые терминалы ГЛОНАСС — глобальная навигация для транспорта. Такое оборудование представляет собой усовершенствованную карту: координаты, определённые терминалом, накладываются на план местности и показывают оптимальное направление движения к заданному пункту.

Кроме этого оборудование может использоваться:

• В системах мониторинга транспорта. Предприятия, вынужденные отслеживать движение множества транспортных средств (автобусы для перевозки пассажиров, грузовики) по регулярным или нерегулярным маршрутам, получает возможность в любом момент увидеть, где находится та или иная машина. Для этого автомобили оснащаются ГЛОНАСС-терминалами, которые подключаются к программному обеспечению.

Кроме непосредственного отслеживания перемещения техники диспетчер получает возможность контролировать соблюдение скоростного режима, режима труда/отдыха шофера, сохранности груза в холодильных отсеках рефрижераторов, уровня горючего в баках/цистернах. Для решения этих задач может устанавливаться дополнительное оборудование, которое подключается к разъемам терминала.

• В беспилотных автомобилях. Для беспилотников спутниковая система навигации наряду с сенсорами, которые считывают параметры окружения – основные управляющие элементы. Такое оборудование уже производится и проходит испытания — в том числе на трассах РФ. Эксперты прогнозируют рост доли беспилотной техники на дорогах уже в ближайшем будущем.
• В противоугонных системах. ГЛОНАСС-трекер, скрытно установленный в машине, может подать сигнал тревоги, если координаты автомобиля изменяться без ведома хозяина. Кроме того, оборудование может периодически посылать сообщения с указанием местонахождения авто – это облегчит владельцу или представителям правоохранительных органов поиск украденной машины.

ГЛОНАСС для контроля транспорта

Если в сегменте систем навигации для водителей GPS традиционно остается более популярным, то ГЛОНАСС занимает более выгодную нишу в коммерческом сегменте. Связано это с активным развитием систем удаленного мониторинга транспорта.

Такие системы традиционно включают сеть ГЛОНАСС-терминалов, установленных на технике, и диспетчерское программное обеспечение. Внедрение мониторинга предусматривает его интеграцией с логистической схемой предприятия.

Основная задача – координация работы транспортного департамента и отслеживание движения автомобилей, перевозящих пассажиров или грузы, в режиме реального времени. Координаты каждой машины определяются по спутнику с установленным интервалом и накладываются на карту, потому диспетчер или руководитель департамента получает максимально объективную и оперативную информацию.

Кроме этого, мониторинг транспорта может использоваться для:

• Повышения уровня дисциплины. Навигационный терминал отслеживает движение машины по маршруту, исключая нецелевое использование техники и простои. Любая незапланированная остановка или отклонение от маршрута должны быть мотивированы водителем, причем связаться с ним диспетчер может сразу при обнаружении нарушения.
• Повышения безопасности движения и снижения аварийности. Система ГЛОНАСС дает возможность контролировать скорость движения, сигнализируя диспетчеру о превышении скорости. Кроме того, мониторинг позволяет отслеживать переработку для соблюдения режима труда и отдыха. Это не только снижает риск аварий из-за переутомления, но и гарантирует отсутствие штрафов при проверке показаний тахографа.
• Контроль уровня горючего. Установка датчиков уровня топлива с подключением их к терминалу практически полностью исключает возможность хищения ГСМ.

Что такое ЭРА ГЛОНАСС?

Система определения координат с помощь спутников ГЛОНАСС может решать и еще одну задачу – экстренное оповещение об аварии. Для этого в машину устанавливается терминал ЭРА-ГЛОНАСС (УВЭОС) с SIM-картой для работы в мобильной сети, и «тревожная кнопка» для вызова диспетчера.

Если машина оборудуется ЭРА-ГЛОНАСС при производстве или поставке в РФ, то кроме терминала с кнопкой вызова в нее устанавливаются также датчики, реагирующие на повреждения и автоматически подающие сигнал тревоги при ударе или перевороте.

Основная задача системы — оповестить экстренные службы (ДПС ГИБДД, МЧС, Скорую Помощь) о ДТП, передав им координаты места аварии и базовые сведения о машине и пассажирах. При этом сигнал о произошедшем принимает диспетчер колл-центра, он же передает полученные сведения спасательным службам.

Особенности работы экстренного информирования

• Сигнал тревоги может быть активирован автоматически (сработал датчик удара/переворота) или в ручном режиме (водитель либо кто-то из пассажиров нажал кнопку).
• После того как сигнал поступит в колл-центр, диспетчер связывается с машиной в голосовом режиме (конструкция терминала включает динамик и микрофон). Это необходимо для исключения ложных вызовов или случайных срабатываний кнопки «SOS».
• Если ответ не был получен, или водитель подтвердил факт ДТП, информация передается спасательным службам.

Автоматическая работа системы минимизирует время между аварией и прибытием помощи на место происшествия. Это значительно снижает смертность на дорогах, потому что у Скорой Помощи и спасателей появляется больше времени на оказание квалифицированной помощи.

Надежность системы очень высока: терминалы снабжаются автономными источниками питания, и даже при обесточивании бортовой сети во время аварии они сохраняют работоспособность в течение минимум нескольких часов. Этого вполне хватает для определения координат, а также для связи с колл-центром.

SIM-карта, установленная в терминале, обеспечивает устойчивую связь с диспетчером везде, где есть покрытие мобильной сети. Для обеспечения надежной связи приборы комплектуются эффективными антеннами для сотовой связи и спутников ГЛОНАСС. Обычно при хорошем качестве сигнала данные передаются по GPRS (используется 3G модем), при проблемах со связью терминала может отправлять служебные SMS с основной информацией для экстренных служб.

И сам сеанс связи с диспетчером, и вызов помощи путем активации экстренного информирования спасательных служб полностью бесплатны.

Какие данные собирает ?

УВЭОС обязательны к установке для всех автомобилей, которые выпускаются в обращение на территорию РФ. Но если новые машины оснащаются терминалами, тревожными кнопками и датчиками на производстве, то при импорте техники владелец обязан за свой счет установить ЭРА-ГЛОНАСС, иначе эксплуатировать машину в РФ будет невозможно.

Один из аргументов против оборудования автомобиля ЭРА-ГЛОНАСС – возможное отслеживание перемещения техники по спутниковой сети (т.е. незаконная передача личных данных спецслужбам) или прослушка салона. На практике же в терминалах не реализована функция трекинга, потому без ведома владельца отследить движение машины нельзя.

По информации производителей, терминал собирает и передает только такие данные:

• Координаты места аварии.
• Скорость на момент аварии.
• Тип срабатывания сигнала тревоги (датчик удара/переворота, принудительный вызов).
• Данные о машине: номер, марку, тип двигателя (бензин/дизель).
• Количество пристегнутых ремней безопасности.

Также службам спасения передается информация, полученная диспетчером при разговоре с водителем.

Сегодня ГЛОНАСС — это не просто навигатор, который позволит не потеряться на незнакомых дорогах. Возможности спутникового позиционирования куда шире, и воспользоваться ими может как рядовой автовладелец, так и руководитель коммерческого предприятия с обширным парком автомобилей.

Технология глобальной спутниковой навигации: какие бывают системы, параметры и функции

В этой статье мы расскажем про глобальные системы позиционирования, разработанные в США, России, ЕС и Китае; объясним, как поддержка технологий глобальной спутниковой навигации реализована в электронных устройствах, а также опишем ключевые и дополнительные функции современных навигационных приемников.

Система GPS (Global Positioning System) создавалась для применения в военных целях. Она начала работать в конце 80-х — начале 90-х годов, однако до 2000 года искусственные ограничения на определение местоположения существенно сдерживали ее возможности использования в гражданских целях.

После отмены ограничений на точность определения координат ошибка снизилась со 100 до 20 м (в последних поколениях GPS-приёмников при идеальных условиях ошибка не превышает 2 м). Такие условия позволили использовать систему для широкого круга общих и специальных задач:

• Определение точного местоположения
• Навигация, движение по маршруту с привязкой к карте на основании реального местоположения
• Синхронизация времени

Орбиты спутников системы GPS. Пример видимости спутников из одной из точек на поверхности Земли. Visible sat — это число спутников, видимых над горизонтом наблюдателя в идеальных условиях (чистое поле).

ГЛОНАСС

Российский аналог GPS — ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) — была развёрнута в 1995 году, но в связи с недостаточным финансированием и малым сроком службы спутников она не получила широкого распространения. Вторым рождением системы можно считать 2001 год, когда была принята целевая программа ее развития, благодаря которой ГЛОНАСС возобновил полноценную работу в 2010 году.

Сегодня на орбите работают 24 спутника ГЛОНАСС, они охватывают навигационным сигналом весь земной шар.
Новейшие потребительские устройства используют GPS и ГЛОНАСС как взаимодополняющие системы, подключаясь к ближайшим найденным спутникам, это значительно увеличивает скорость и точность их работы.

Пример: aвтомобильное GPS/ГЛОНАСС-навигационно-связное устройство на базе ОС Android, разработанное командой Promwad по заказу российского конструкторского бюро. Реализована поддержка GSM/GPRS/3G. Устройство автоматически обновляет информацию о дорожной обстановке в режиме реального времени и предлагает водителю оптимальный маршрут с учётом загруженности дорог.

Сейчас на стадии разработки находятся еще две спутниковые системы: европейская Galileo и китайская Compass.

Galileo

Галилео — совместный проект Европейского союза и Европейского космического агентства, анонсированный в 2002 году. Изначально рассчитывали, что уже в 2010 году в рамках этой системы на средней околоземной орбите будут работать 30 спутников. Но этот план не был реализован. Сейчас предположительной датой начала эксплуатации Galileo считается 2014 год. Однако ожидается, что полнофункциональное использование системы начнется не ранее 2022 года.

Compass

Это следующая ступень развития китайской региональной навигационной системы Beidou, которая была введена в эксплуатацию после запуска 10 спутников в конце 2011 года. Сейчас она обеспечивает покрытие в границах Азии и Тихоокеанского региона, но, как ожидается, к 2022 году система станет глобальной.

Сравнение орбит спутниковых навигационных систем GPS, ГЛОНАСС, Galileo и Compass (средняя околоземная орбита — MEO) с орбитами Международной космической станции (МКС), телескопа Хаббл и серии спутников Иридиум (Iridium) на низкой орбите, а также геостационарной орбиты и номинального размера Земли.

Поддержка ГНСС

Поддержка технологи глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в электронных устройствах реализуется на базе навигационных приемников, которые могут быть выполнены в различных вариантах:

• Smart Antenna — модуль, состоящий из керамической антенны и навигационного приемника. Преимущества: компактность, не требует согласования, удешевляет разработку за счет сокращения сроков.
• MCM (Multi Chip Module) — чип, включающий все компоненты навигационного приемника.
• OEM — экранированная плата, включающая ВЧ интерфейсный процессор и процессор частот основной полосы (RF-frontend + baseband), SAW-фильтры и обвязку. Это наиболее популярное решение на данный момент.

Навигационный модуль подключается к микроконтроллеру или системе на кристалле по интерфейсу UART/RS-232 или USB.

Ключевые параметры навигационных приемников

Прежде чем навигационный приемник сможет выдавать информацию о местоположении, он должен обладать тремя наборами данных:

1. Сигналы от спутников
2. Альманах — информация о приблизительных параметрах орбит всех спутников, а также данные для калибровки часов и характеристики ионосферы
3. Эфемериды — точные параметров орбит и часов каждого спутника

Характеристика TTFF показывает сколько времени требуется приемнику на поиск сигналов от спутников и определение местоположения. Если приёмник новый, или был выключен на протяжении длительного периода, или был перевезен на большое расстояние с момента последнего включения, время до получения набора необходимых данных и определения места увеличивается.

Производители приемников используют различные методы уменьшения TTFF, включая скачивание и сохранения альманаха и эфемерид по беспроводным сетям передачи данных (т.н. метод Assisted GPS или A-GPS), это быстрее чем извлечение этих данных из сигналов ГНСС.

Холодный старт описывает ситуацию, когда приемнику нужно получение всей информации для определения места. Это может занять до 12 минут.

Теплый старт описывает ситуацию, когда у приемника есть почти вся необходимая информация в памяти, и он определит место в течении минуты.

Одним из ключевых параметров навигационных модулей в мобильных устройствах является энергопотребление. В зависимости от режима работы модуль потребляет различное количество энергии. Фаза поиска спутников (TTFF) характеризуется большим, а слежение меньшим энергопотреблением. Также производители реализуют различные схемы уменьшения энергопотребления, например, путем периодического перевода модуля в режим сна.

Как правило, все модули выдают данные по текстовому протоколу NMEA-0183, но кроме указанного текстового протокола каждый производитель имеет свой собственный двоичный протокол (Binary), который позволяет изменять конфигурацию модуля под конкретное использование либо получать доступ к дополнительному функционалу, а также доступ к сырым измерениям. Двоичный протокол удобен для использования на микроконтроллерах, т.к. при этом нет необходимости выполнять преобразование из текста в двоичные данные, тем самым экономя программную память путем исключения библиотеки работы со строками и времени на преобразование.

Стандарт NMEA-2000 — это развитие протокола NMEA-0183. В качестве физического уровня в NMEA-2000 используется CAN-шина, которая была выбрана в виду большей защищенности по сравнению с RS-232. С точки зрения протокола передачи данныхNMEA-2000 существенно отличается от своего предшественника, т.к. использует двоичный протокол, базирующийся на стандарте SAE J1939.

Частота обновления данных о местоположении и скорости всех модулей составляет 1 Гц, но при необходимости ее можно поднять до 5 или 10 Гц.

В зависимости от области применения модуль можно сконфигурировать под определенные динамические характеристики, которые он должен отслеживать (например, максимальное ускорение объекта). Это позволяет использовать оптимальный алгоритм и улучшать качество измерений.

Для выполнения навигационной задачи модуль должен одновременно принимать сигналы от нескольких спутников, т.е. иметь несколько приемных каналов. На сегодняшний день это число лежит в диапазоне от 12 до 88.

Точность определения местоположения по GPS составляет в среднем 15 м, она обусловлена используемым неточным сигналом, влиянием атмосферы на распространение радиосигнала, качеством кварцевых генераторов в приемниках и пр. Но с помощью корректирующих методов возможно улучшить точность определения местоположения. Эта технология называется Differential GPS. Существует два метода коррекции: наземный и спутниковый DGPS.

В наземных методах коррекции наземные станции дифференциальных поправок постоянно сверяют свое заведомо известное местоположение и сигналы от навигационных спутников. На базе этой информации вычисляются корректирующие величины, которые могут быть переданы с помощью УКВ- или ДВ-передатчика на мобильные DGPS-приемники в формате RTCM. На основании полученной информации потребитель может корректировать процесс определения собственного местоположения. Точность этого метода составляет 1—3 метра и зависит от расстояния до передатчика корректирующей информации и качества сигнала.

Спутниковые методы, такие как система WAAS (Wide Area Augmentation System), доступная в Северной Америке, и система EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System), доступная в Европе, шлют корректирующие данные с геостационарных спутников, таким образом достигается большая область приема, чем при наземных методах.

Спутниковые системы дифференциальной коррекции (SBAS — Space Based Augmentation Systems) позволяют улучшить точность, надежность и доступность навигационной системы за счет интеграции внешних данных в процессе расчета

Демонстрация принципа работы системы WAAS (Wide Area Augmentation System) на территории США

Одним из основных параметров, влияющих на точность определения местоположения и стабильность приема является чувствительность. Она, как правило, определяется качеством малошумящего усилителя на входе приемника и сложностью реализованных алгоритмов цифровой обработки. Типовые значения современных приемников лежат в диапазоне 143 дБм для поиска и 160 дБм для слежения.

Кроме определения местоположения ГНСС предоставляют информацию о точном времени. Как правило, все приемники имеют выход PPS (pulse per second, импульсов в секунду) — секундная метка (1 Гц), которая точно синхронизирована с временной шкалой UTC.

Дополнительные функции навигационных устройств

Счисление пути. На основе информации о направлении движения и пройденном пути (предоставляется дополнительными датчиками) приемник может рассчитывать свои координаты при отсутствии сигналов от спутников (например, в туннелях, на подземных стоянках и в плотной городской застройке).

Некоторые модули имеют возможность напрямую подключать флэш-память (например, по SPI) к модулю для записи трека c необходимой периодичностью. Эта функция позволяет отказаться от использования отдельного микроконтроллера, либо она может быть полезной для минимизации энергопотребления (т.е. система на кристалле может находиться в состоянии сна).

На этом поверхностный обзор технологий глобальной спутниковой навигации завершен. Спасибо за внимание. Примеры реализованных проектов на базе этих ГЛОНАСС и GPS можно посмотреть на странице разработок компании Promwad.

Развитие системы впрыска: от Евро-1 до Евро-5

Развитие системы впрыска: от Евро-1 до Евро-5

Как появилась система впрыска

Эпоха карбюраторных двигателей продолжалась бы долго, если не ужесточение требований к экологичности. Автомобильный парк в мире вырос настолько, что в любой стране проблема снижения выбросов отработавших газов в окружающую среду стала общенациональной, а для ее решения потребовалось вмешательство государства.

До 1993 года в Европе действовали стандарты токсичности, в которые свободно укладывались карбюраторные двигатели. В 1993 году в Европе были приняты жесткие требования к токсичности, названные Евро-1 (цифра 1 символизирует первый шаг на пути к экологически чистым двигателям). Наряду с резким ограничением содержания вредных веществ в выхлопных газах появилось ограничение по испарениям топлива из систем автомобиля. При этом автомобиль должен был укладываться в требования стандарта в течение первых 80 000 км пробега.

Из всех вариантов решения проблемы снижения вредных выбросов самым эффективным оказалось использование каталитического нейтрализатора, в котором в результате химической реакции с кислородом в присутствии катализатора углеводороды СН, оксид углерода СО и окислы азота NOx превращаются в воду H2О, двуокись углерода СО2 и азот N2. Особенность нейтрализатора заключается в том, что для эффективной борьбы со всеми тремя вредными компонентами топливо должно подаваться в цилиндр в строгой пропорции с воздухом.

Механический карбюратор оказался не в состоянии обеспечивать точную дозировку топлива, и на смену пришел электронный карбюратор. Механический впрыск сменил впрыск электронный: центральный и распределенный (многоточечный). Неотъемлемой частью систем с нейтрализатором стал датчик кислорода (лямбда-зонд). Для борьбы с испарениями топлива на автомобиль установили систему улавливания паров бензина.

В 1996 году появился новый стандарт токсичности — Евро-2, более жесткий по сравнению с предыдущим. Единственной системой, которая позволяла укладываться в эти требования с большим запасом, была система с распределенным впрыском топлива. Эра карбюраторов завершилась.

Следующий шаг — Евро-3 — был сделан в 2000 году. Ужесточение норм токсичности в этом стандарте дополняется требованием постоянного контроля работоспособности основных компонентов системы, неисправность которых приводит к увеличению вредных выбросов. Контроллеру была поставлена дополнительная задача — проверять правильность работы системы и информировать водителя о неисправностях.

В 2005 году все автопроизводители Европы начинают выпуск автомобилей, удовлетворяющих нормам Евро-4. Для выполнения требований по экологичности и улучшению потребительских качеств автомобиля:

• совершенствуются алгоритмы управления двигателем, катализатор переносится ближе к двигателю или снабжается специальным подогревателем,
• используется система рециркуляции отработавших газов,
• добавляется система подачи вторичного воздуха,
• увеличивается число клапанов на цилиндр,
• впускные трубы становятся изменяемой длины,
• фазы газораспределения меняются в зависимости от режима работы двигателя,
• впрыск топлива осуществляется непосредственно в цилиндр,
• намечается тенденция к переходу на комбинированные силовые установки,
• проводятся активные работы в области альтернативных источников энергии.

В настоящее время в Европе действуют еще более жесткие экологические нормы Евро-5. Но прогресс не стоит на месте и в ближайшее время должны появиться еще более жесткие нормы Евро-6. Как предполагается, это случиться не ранее 2018 года.

Прогресс не остановить и мы будем ездить на экологичных автомобилях. Они становятся сложнее, но автолюбители не задумываясь как устроен автомобиль. Так впрыск топлива надо рассматривать как продукт, созданный для упрощения пользования машиной.

Развитие систем впрыска топлива ч.1

C тех пор как в 1885 г. появилась первая система впрыска топлива во впускной трубопровод, примененная на стационарном промышленном двигателе, в области сисстем впрыска топлива происходят постоянные изменения. В 1925 г. на авиационном двигателе был установлен беспоплавковый карбюратор со встроенным механизмом впрыска. В 1930 г. на гоночном мотоцикле появилась электроуправляемая система впрыска. Наконец в 1951 г. на фирме Bosch для автомобилей Gutbrod Superior 600 и Goliaih GP700E был разработан механический топливный насос. Это были первые легковые автомобили, оборудованные системой непосредственного впрыска топлива Такой же системой механическим рядным топливным насосом был оснащен легендарный Mercedes 300 SL.
Пройдя через различные стадии разработок систем впрыска топлива во впускной трубопровод (которые будут описаны ниже), конструкторы в настоящее время снова обратились к применению систем с непосредственным впрыском топлива

Общие сведения о системе Система впрыска топлива, управляемая давлением во впускном тракте, появилась в Германии в 1967 г. на автомобиле Volkswagen 1600 LE, став первой системой с электронным блоком управления. Датчик давления измеряет давление во
впускном трубопроводе и передает эти данные блоку управления как параметр, отображащий уровень нагрузки двигателя.
Электронный блок управления 1 (рис. 1) получает сигналы о давлении во впускном трубопроводе, значениях температуры поступающего воздуха и охлаждающей жидкости либо головки блока цилиндров, положении дроссельной заслонки, процессе пуска, а также частоте вращения коленчатого вала двигателя и моменте начала впрыскивания. Блок управления обрабатывает эти данные и посылает сигналы в виде электрических импульсов форсункам 2. Блок управления связан с электрическими устройствами системы через многоконтактный разъем и жгут проводов. В блоке управления содержится около 300 деталей, из которых примерно 70 являются полупроводниковы ми элементами.

Рис. 1
1. Электронный блок управления
2. Форсунка
3. Датчик давления
4. Температурный датчик охлаждающей жидкости
5. Термовыключатель/термореле
6. Пусковая форсунка
7. Топливный насос
8. Топливный фильтр
9. Регулятор давления топлива
10. Клапан дополнтельного воздуха
11. Датчик положения дроссельной заслонки
12. Датчик-распределитель зажигани
13. Датчик темпера туры всасываемого воздуха

Форсунки 2 впрыскивают топливо во впускной трубопровод перед каждым цилиндром. Датчик давления 3 передает блоку управления данные о нагрузке двигателя. Температурные датчики 4 и 13 сообщают блоку управления информацию о температуре, соответственно, охлаждающей жидкости и воздуха. Термовыключатель или термореле 5 во время пуска двигателя открывает пусковую форсунку 6 с электромагнитным управлением, которая впрыскивает во впускной трубопровод дополнительное количество топлива. Топливный насос 7 подает к форсункам топливо, предварительно очищенное топливным фильтром 8. Регулятор давления топлива 9 поддерживает постоянное давление в топливопроводе. Клапан дополнительного воздуха 10 обеспечивает подачу дополнительного воздуха во время прогрева двигателя. Датчик положения дроссельной заслонки 11 передает на блок управления сигналы о режимах холостого хода, ускорения н полной нагрузки. В датчике-распределителе зажигания 12 находятся контакты цепи управления срабатыванием форсунок — от них на блок управления поступают сигналы о начале впрыскивания топлива и частоте вращения коленчатого вала.

Разработанная фирмой Bosch система D-Jetronic представляет собой впрысковую систему, работа которой зависит преимущественно от давления во впускном трубопроводе и частоты вращения коленчатого вала. Учитывая, что перед дроссельной заслонкой во впускном трубопроводе давление равно атмосферному, за дроссельной заслонкой при работающем двигателе регистрируется пониженное давление, изменяемое в зависимости от положения заслонки. Это пониженное давление во впускном трубопроводе является показателем нагрузки двигателя. Информация о давлении во впускном трубопроводе поступает от датчика давления. Поэтому вся система называется «управляемой давлением» или D-Jetronic (от немецкого Drucksensor — датчик давления).

Начало впрыскивания топлива

Специальные контакты датчика-распределителя зажигания определяют — в соответствии с углом поворота распределительного вала — подачу импульса для срабатывания форсунок (рис. 2). Эти контакты, расположенные в датчике-распределителе зажигания под центробежным регулятором опережения зажигания, замыкаются под действием кулачка на валике привода датчика-распределителя. Кроме того, по интервалам импульсов, формируемых этими контактами, блок управления определяет частоту вращения коленчатого вала, которая используется для расчета продолжительности впрыскивания топлива.

Рис. 2
1. Вакуумный регулятор опережения зажигания диафрагменного типа
2. Контакты цепи управления срабатыванием форсунки
3. Ротор
4. Контакты прерывателя распределителя зажигания
5. Центробежный регулятор
6. Кулачок на валике привода датчика распределителя

Продолжительность впрыскивания топлива

Продолжительность впрыскиван и я топлива определяется, главным образом, двумя факторами: нагрузкой двигателя и частотой вращения коленчатого вала, Эта информация на блок управления поступает от датчика давления и контактов цепи управления срабатыванием форсунок в датчике-распределителе.

Принципиально в работе системы слеующее: начало впрыскивания топлива определяется замыканием контактов цепи управления срабатыванием форсунок в датчике-распределителе зажигания; продолжительность впрыскивания и, тем самым, количество подаваемого топлива определяется данными датчика давления через электронное реле в блоке управления В течение времени подачи импульсов группа клапанов впрыска находится в открытом положении (рис.3).

Измерительная система датчика давлегия (рис. 4) установлена в герметичном металлическом корпусе, соединенном со впускным трубопроводом двигателя (рис. 5)

Рис. 4
1. Мембрана
2. Анероидная коробка
3. Анероидная коробка
4. Листовая пружина
5. Обмотка катушки
6. Якорь
7. Сердечник
8. Ограничитель частичной нагрузки
9. Ограничитель полной нагрузки
10. Клапан

Рис. 5
ро — атмосферное давление
Pj — давление во впускном трубопроводе
1. Дроссельная заслонка
2. Температурный датчик
3. Датчик давления

В датчике давления имеются две анероидных коробки (сильфоны) (рис. 4, поз. 2, 3), сдвигающие якорь 6 относительно обмотки катушки 5. С увеличением нагрузки, связанным с повышением давления во впускном трубопроводе, анероидные коробки сжимаются и якорь еще глубже втягивается в катушку, в результате чего изменяется ее индуктивность.

Таким образом, этот датчик преобразовывает пневматический импульс в электрический сигнал. Индуктивный элемент в датчике давления связан с электронным задатчиком времени в блоке управления. Блок управления определяет продолжительность электрических импульсов для управления работой форсунок. Тем самым продолжительность впрыскивания топлива напрямую зависит от давления во впускном трубопроводе. При закрытой дроссельной заслонке давление во впускном трубопроводе низкое. Анероидиые коробки сжаты не так сильно, и якорь выходит из катушки (рис. 6). Индуктивность катушки при этом снижается, импульсы становятся
короче и форсунки впрыскивают меньше топлива.

Рис. 6
Основная функция:
анероидные коробки
2 и 3 расширены
1. Мембрана
2. Анероидная коробка
3. Анероидная коробка
4. Листовая пружина
5. Обмогка катушки
6. Якорь
7. Сердечник
8. Ограничитель частичной нагрузки
9. Ограничитель полной нагрузки
р0 — атмосферное давление
рг — давление во впуокном трубопроводе

Корректировка в соответствии с условиями работы двигателя

Режим полной нагрузки на режиме частичной нагрузки двигателя топливо дозируется таким образом, чтобы расход топлива и доля не сгоревших компонентов ОГ были как можно более низкими. На режиме полной нагрузки,

пап роти в, количество впрыскиваемого топлива определяется требованием получения максимальной мощности, т. с. при полной нагрузке необходимо впрыскивание дополнительных порций топлива. Данные по обогащению смеси на режиме полной нагрузки поступают от датчика давления. Индуктивность катушки изменяется при перемещении якоря, вызванного расширением или сжатием анероидных коробок. На режиме частичной нагрузки (рис. 7) атмосферное давление ро превышает давление во впускном трубопроводе рг Вследствие этого мембрана контактирует с ограничителем частичной нагрузки. На якорь воздействуют только анероидные коробки.

Рис. 7
Основная функция:
анероидные коробки 2 и 3 слегка сжаты.
Дополнительная функция:
мембрана контактирует с ограничителем частичной нагрузки ро атмосферное давление рх давление во впускном трубопроводе

На режиме полной нагрузки (рис. 8) давление во впускном трубопроводе примерно равно атмосферному. В этом случае листовая пружина в состоянии прижать мембрану к ограничителю полной нагрузки. Это дополнительно смещает анероидные коробки, сигнализируя блоку управления о режиме полной нагрузки. В системах впрыска, которые должны удовлетворять более строгим нормам по ограничению токсичности ОГ, обогащение смеси па режиме полной нагрузки создается дополнительными контактами на датчике положения дроссельной заслонки. 11о этой причине для такого обогащения смеси действие мембраны в датчике давления не требуется.

Рис. 8
Основная функция:
анероидные коробки 2 и 3 сжаты:
Дополнительная функция:
мембрана контактирует с ограничителем полной нагрузки ро — атмосферное давление рх — давление во впускном трубопроводе Коррекция но высоте над уровнем моря В системах с обогащением смеси на режиме полной нагрузки с помощью датчика положения дроссельной заслонки в датчике давления вместо двойных анероидных коробок имеется одна закрытая анероидная коробка и одна открытая, т.е. сообщающаяся с атмосферой. Тем самым учитывается не только давление во впускном трубопроводе, но и разница между атмосферным давлением и давлением во впускном трубопроводе. На практике это означает, что на режиме частичной нагрузки достигается значительно лучшая коррекция работы двигателя в зависимости от высоты над уровнем моря.

Обзор систем впрыска топлива

Просмотров: 3505
Задача впрысковых или карбюраторных систем подачи топлива состоит в дозировании рабочей смеси, наиболее оптимальной для каждого режима работы двигателя.

Системы впрыска топлива, особенно с электронным управлением, значительно более, чем карбюраторы, подходят для соблюдения жестких требований к подготовке смеси. Дополнительно они создают преимущества в отношении расхода топлива, динамических свойств и выходной мощности двигателя. Требования все более строгих нормативов привели к тому, что на автомобилях впрыск окончательно вытеснил карбюраторы.

До сих пор почти исключительно применялись системы, в которых образование смеси происходило за пределами камеры сгорания (впрыск во впускной трубоипровод). Системы с внутренним смесеобразованием, т. е. с впрыском непосредственно в камеру сгорания (непосредственный впрыск) в лучшей мере обеспечивают дальнейшее снижение расхода топлива, а потому преобретают все большее значение.

Системы впрыска топлива с внешним смесеобразованием отличаются тем, что рабочая смесь образуется за пределами камеры сгорания, т. е. во впускном трубопроводе. Такие системы постоянно развивались, с тем чтобы соответствовать растущим требованиям.
Сегодня получают развитие только электронное-управляемые системы многоточечного впрыска топлива.

Системы многоточечного впрыска топлива

В таких системах (рис. 1) каждый цилиндр имеет свою форсунку, впрыскивающую топливо непосредственно на впускной кланан этого цилиндра (Multi Point Injection — многоточечный впрыск). Системы многоточечного впрыска топлива создают идеальные условия для выполнения всех необходимых требований к системе подготовки смеси.

Рис.1
1. Топливо
2. Воздух
3. Дроссельная заслонка
4. Впускной трубопровод
5. Форсунки
6. Двигатель

Механическая система впрыска топлива

В механической системе впрыска топлива К-Jetronic масса впрыскиваемого топлива определяется дозирующим топливораспределительным устройством, от которого топливо направляется к форсунке, открывающейся при определенном давлении и после этого постоянно (без перерывов) впрыскивающей топливо.

Комбинированная электронно-механическая система впрыска топлива

Такая система КЕ-Jetronic базируется на механической системе K-Jetronic, которая дополнена электронным блоком, управляющим режимом работы насоса и форсунок с дозирующим топливораспределительным устройством. Благодаря этому осуществляется более точное управление впрыскиванием топлива в соответствии с меняющимися рабочими режимами двигателя.

Электронные системы впрыска топлива

Электронноуправляемые системы впрыска обеспечивают впрыскивание топлива в прерывистом режиме через форсунки с электромагнитным управлением. Масса впрыскиваемого топлива определяется временем работы (открытия) форсунки (для заданного падения давления в форсунке).

Примеры: системы L-Jetronic, LH-Jetronic и Motronic как интегрированная система управления двигателем (М-Моtгоniс, МЕ-Моtronie).

Система впрыска топлива через одну форсунку (одноточечный или центральный впрыск)

В такой системе (рис. 2) топливо периодически впрыскивается во впускной трубопровод одной форсункой с электромагиитным при водом, расположеной во впускном трубопроводе перед дроссельной заслонкой (Single Point Injection — одноточечный впрыск). Системы одноточечного (центрального) впрыска топлива производства фирмы Bosch получили названия Mono-Jetronic и Mono-Motronic.

Рис. 2
1. Подача топлива
2. Поступление воздуха
3. Дроссельная заслонка
4. Впускной трубопровод
5. Форсунка
6. Двигатель

В системах непосредственного впрыска ьтопливо впрыскивается форсунками с электромагнитным управлением, размещенными в каждом цилиндре, непосредственно в камеру сгорания (рис. 3). Образование смеси в камере сгорания позволяет двигателю работать двумя совершенно разными способами. В условиях гомогенной смеси она распределена по своему составу однородно по всей камере сгорания, как и при внешнем смесеобразовании, — все количество находящейся в камере сгорания свежей смеси принимает участие в процессе сгорания. Поэтому такой режим используется, когда необходимо получение высокого крутящего момента. В условиях послойного распределения смеси она должна быть горючей только непосредственно возле свечей зажигания. В остальном объеме камеры сгорания находятся свежая смесь и остаточные ОГ без следов пестревшего топлива. Тем самым, на режимах холостого хода и частичной нагрузки создается, в общем, весьма бедная смесь, что обеспечивает снижение расхода топлива. Для управления двигателем с непосредственным впрыском используется система МЕD- Моtronic

Рис. 3
1. Подача топлива
2. Поступление воздуха
3. Электронно-управяемая дроссельная заслонка EGAS)
4. Впускной трубопровод
5. Форсунки
6. Двигатель

История разработки систем смесеобразования.

Проблема образования горючей смеси появилась еще во времена, когда разрабатывались первые ДВС. В частности, от ее решения, а также от работоспособности механизма зажигания зависела вообще возможность работы такого двигателя.
В общих чертах карбюратор был создан еще в XVIII веке. Тогда проводились опыты с целью получить такие испарения жидких материалов, которые бы позволили улучшить работу отопительных и осветительных устройств.
Идею испарять жидкость для работы дивигателя впервые предложил в 1795 г. Роберт Стрит. Для этого он использовал скипидар или дегтярное масло. Сэмюэль Морей и Эскин Азар в 1825 г. создали двухцилиндровый двигатель, сконструировав для него первый корбюратор, который был запатентован в Великобритании под номером 5402. До того времени подробные системы смесеобразования работали по преимуществу на скипидаре или керосине.

Все изменилось в 1833 г., когда профессору химии Эйлхарду Мичерлиху из берлина удалось с помощью термокресинга расщепить бензойную кислоту, В результате реакции он получил так называемый «этилен Фарадея», который назвал бензолом, ставшим предшественником современного бензина.
Первый бензиновый карбюратор был сконструирован Уильямом Барнеттом, получившим в 1838 г. за это изобретение патент под номером 7615.
Такие разработки в те годы представляли собой фитильный (рис. 1) либо испарительный (рис. 2) карбюраторы. Первый корбюратор, примененный в автомобиле, был фитильным. Фитиль впитывал топливо примерно так же, как в керосиновой лампе. Этот фитиль находился в потоке всасываемого воздуха, благодаря чему происходило смешивание воздуха и топлива. В испарительном карбюраторе топливо подогревалось ОГ двигателя, в результате чего на поверхности топлива образовывался слой топливных паров, которые, попадая в воздушный поток, смешивались с воздухом до образования необходимой рабочей смеси.

Извилистым путём развития

В Российской Федерации действуют экологические нормы, эквивалентные европейским Евро-2. Переход отечественных заводов на производство автомобилей, удовлетворяющих данным требованиям, ознаменовался важным событием — наша страна распрощалась со старым добрым карбюратором. На мену ему пришла система впрыска топлива.

ТНВД фирмы BOSH для 12-цилиндрового авиамотора 1940 года

Однако впрыск бензина как способ подачи топлива известен давно. Конструкторы начали использовать его еще в первой половине прошлого года. Только те системы впрыска предназначались не для автомобильных моторов, а авиационных.

Вспомним, до начала реактивной эры, на летательных аппаратах за редким исключением применяли поршневые бензиновые двигатели. Более того, многие автомобильные фирмы тогда брались за производство авиамоторов. Достаточно вспомнить такие имена, как Rolls-Royce, Renault, Mercedes-Benz.

В техническом плане авиамоторы значительно опережали автомобильные, и поэтому многие конструктивные решения, ныне широко известные, появились именно на них. В их числе оказался и впрыск.

Фирма Bosch внесла большой вклад в развитие систем топливоподачи, предназначенных для автомобильной техники, и в этом деле по праву считается одним из мировых лидеров, но первый опыт по созданию инжекторных систем подачи бензина она получила именно в авиамоторостроении. Производство топливных насосов высокого давления (ТНВД ) для авиации немецкая компания начала в 1937 году.

Несмотря на поражение Германии во Второй мировой войне, накопленные знания не пропали даром. В послевоенный период они пригодились автопроизводителям. Тогда немецкие автомобилисты предпочитали дешевые транспортные средства, среди которых было немало микролитражек с двухтактными двигателями. Эти автомобили действительно были не дорогими, однако чрезмерно прожорливыми, и при этом их динамические характеристики оставляли желать лучшего — много ли «лошадей » снимешь с небольшого рабочего объема мотора.

Улучшить ситуацию попробовали с помощью системы впрыска топлива фирмы Bosch. И получили положительный результат. У автомобилей Gutbrod Superior 600 и Goliath 700 GP (цифры в индексах моделей указывают на рабочий объем в см3) на 20% возросла максимальная мощность, и на такую же величину снизился расход топлива. В 1952 году новые микролитражки поступили в продажу. Они стали первыми в мире серийными автомобилями с бензиновыми двигателями, оснащенными инжекторными системами топливоподачи.
Это был успех, правда не дешевый.

Но как показал дальнейший ход событий, даже он не од смог спасти двухтактные моторы. Через несколько лет автостроители повсеместно отказались от «двухтактников » и перешли на четырехтактные конструкции.

А первый «четырехтактник » системой впрыска бензина оснастила фирма Mercedes-Benz. И здесь пригодился авиационный опыт — данная компания была одним из основных поставщиков моторов для люфтваффе. В 1954 году появилось спортивное купе Mercedes 300 SL с шестицилиндровым «движком », имевшим рабочий объем 3 л и максимальную мощность 215 л.с. Топливную аппаратуру поставила все та же фирма Bosch.

В этих ранних конструкциях впрыска ТНВД подавал бензин к форсункам, установленным непосредственно в цилиндрах, что и определило его название — «непосредственный ».

Этапное событие в эволюции систем топливоподачи бензиновых двигателей произошло в 1967 году — автомобилистам предложили приобрести Volkswagen 1600E. Буква Е в индексе модели появилась неспроста. Она свидетельствовала о том, что на данном автомобиле нашла применение новейшая разработка фирмы Bosch — система впрыска топлива D-Jetronic. Новинка обеспечивала существенную экономию бензина и трехкратное снижение содержания оксида углерода в отработавших газах.
Ключевыми элементами D-Jetronic стали форсунки, содержащие встроенные электромагнитные клапаны, и электронный аналоговый блок управления (контроллер ), выполненный на транзисторах. Причем форсунки находились вне цилиндров и располагались так, чтобы впрыскиваемое топливо поступало в область впускных клапанов, где мелкие капельки бензина быстро испарялись. Система топливоподачи также включала электробензонасос, перепускной клапан, несколько различных датчиков и некоторые другие компоненты.

Перенос форсунок из цилиндров во впускной коллектор позволил значительно снизить давление впрыска и тем самым избавиться от дорогостоящего и ненадежного ТНВД. В результате удалось повысить надежность системы, увеличить ее ресурс, а цена для покупателей перестала быть пугающей.
Электробензонасос под давлением 2 бара подавал топливо к электромагнитным форсункам, которые при подаче на них от контроллера управляющего напряжения открывались и распыляли бензин. Так как давление топлива при помощи перепускного клапана поддерживалось постоянным, то его количество определялось только длительностью открытого состояния форсунки, т.е. длительностью управляющего импульса. Блок управления формировал команды в зависимости от нагрузки, частоты вращения и температуры двигателя.
Технические решения, примененные в немецкой новинке, оказались столь удачными, что в течение нескольких десятилетий определяли направление развития систем топливоподачи. Дальнейшее совершенствование впрыска длительное время носило эволюционный характер. Ввели новые датчики, добавили антитоксичные устройства, объединили системы топливоподачи и зажигания. Алгоритм управления постоянно усложнялся, не оставалась без изменения и технология изготовления компонентов.
Особенно быстрыми темпами прогрессировали контроллеры. На смену аналоговым пришли цифровые, а затем — и микропроцессорные. Последние функционируют в соответствии с заложенными в них программами, в то время как предыдущие блоки управления работали в зависимости от взаимного соединения составляющих их электронных компонентов. В свою очередь у микропроцессорных контроллеров быстродействие и объем памяти постоянно возрастали, так что ныне сложность реализуемого алгоритма ограничивается только способностями разработчиков.
Все эти улучшения фирма Bosch постепенно внедряла в производство. При этом обозначения систем менялись. Название Jetronic относится только к устройствам топливоподачи, а объединенную систему, осуществляющую впрыск бензина и его зажигание, стали именовать Motronic.
Разработки немецкой фирмы хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации и стали эталонными. На них ориентировались другие компании, создавая свои собственные конструкции.

Продолжения не имели

Однако у D-Jetronic нашлись и противники. Они считали электронные устройства ненадежными и предпочитали им чисто механические. А с мнением потребителей не считаться нельзя. И для них фирмой Bosch в 1973 году была создана система топливоподачи K-Jetronic.
В ней основным элементом стал дозатор-распределитель, соединенный с механическим датчиком потока воздуха. Топливо к дозатору-распределителю подавалось лектробензонасосом, а от него поступало к форсункам, установленным во впускных каналах. Дальнейшее улучшение механического впрыска стало возможным благодаря… электронике (KE -Jetronic, 1982 год), но при этом его главное преимущество, т.е. отсутствие электроники, оказалось потерянным. Поэтому в новые разработки он уже не закладывался.

Система управления двигателя фирмы Siemens (конец 80-х годов)

Замена карбюратора на электронную систему впрыска требовала значительной переделки двигателя, да и цена заметно подскакивала. Поэтому была предложена другая конструкция, которая содержала только одну форсунку, обеспечивающую топливом все цилиндры. Она получила название центральный (или одноточечный) впрыск. При этом предыдущий вариант стали именовать распределенным (или многоточечным).
Центральный впрыск разработала фирма Bosch, которая начала производство Mono-Jetronic в 1986 году. Затем появился Mono-Motronic, а позднее — Motronic MA.

Особенностью одноточечного впрыска является то, что его блок топливоподачи устанавливают на место карбюратора с минимальными переделками. Форсунку располагают над дроссельной заслонкой, которая имеет повышенную частоту срабатывания и увеличенную подачу топлива. Давление впрыска — примерно 1 бар.

К сожалению, один из основных недостатков карбюратора, а именно невозможность равномерно распределять топливо по цилиндрам, сохраняется и здесь. Поэтому на двигателях уровня Евро-3 и выше центральный впрыск уже не использовали.

Возврат к старому

В конце 80-х годов прошлого века у моторостроителей начались тяжелые времена — экологическое законодательство многих стран стало планомерно ужесточаться. Кроме того, расход топлива для покупателей превратился в один из основных эксплуатационных показателей. Стало ясно — необходимы новые идеи, новые технические решения. И они нашлись. Вернее – вспомнили о забытых старых. Форсунки снова вернули в цилиндры. Естественно, понадобились и ТНВД, но это уже не страшно – конструкторы научились делать их надежными.

Форсунка EV 10 системы центрального впрыска фирмы BOSCH

Форсунка EV 4A системы распределительного впрыска фирмы BOSCH

Возврат форсунок на первоначальное место в сочетании с электронным управлением позволил успешно реализовать другую старую идею -послойного смесеобразования. В данном случае топливовоздушная смесь внутри цилиндра должна быть неоднородной — по мере удаления от свечи зажигания она меняется от стехиометрической до практически чистого воздуха около стенок цилиндра. При этом обеспечивается ее надежное воспламенение, а тепловые потери уменьшаются. Кроме того, повышается детонационная стойкость, значит, можно увеличить степень сжатия или перейти на более дешевый низкооктановый бензин. Но и это еще не все. Возрастает расход воздуха, а это требует большего открытия дроссельной заслонки, что в свою очередь снижает насосные потери.

Пьезофорсунки DI-Motronic второго поколения BOSCH для автомобиля Mercedes CLS 350 CGl

Компоненты системы DI Motronic второго поколения фирмы BOSCH

Форсунки высокого давления имеют повышенное быстродействие, что позволяет получить малое время впрыска, особенно на холостом ходу, когда оно составляет менее 0,5 мс. Это в 5 раз меньше, чем у обычных форсунок для подачи топлива во впускные каналы. Бензин хорошо распыляется, его капли имеют размер в среднем менее 20 мкм, т.е. в 5 раз меньше, чем при традиционном впрыске. Кроме того, форсунки обеспечивают необходимую форму факела распыла. Состав смеси измеряется широкодиапазонным лямбда-зондом LSU, установленным перед каталитическим нейтрализатором.

Система управления DI-Motronic обеспечивает работу двигателя в трех режимах: с послойным смесеобразованием, на стехиометрической и обогащенной смесях. В первом случае коэффициент избытка воздуха может изменяться от 1,5 до 3, впрыск бензина происходит незадолго до момента зажигания в такте сжатия. Экономия топлива на холостом ходу, по данным фирмы Bosch, может достигать 40% по сравнению с обычной инжекторной системой.

С ростом нагрузки подача топлива увеличивается, а коэффициент избытка воздуха уменьшается. При определенной нагрузке происходит переход на стехиометрический состав. Теперь впрыск происходит рано, во время такта впуска, что позволяет хорошо перемешать смесь. При этом на 5% обеспечивается рост крутящего момента. Третий режим работы двигателя рассмотрим чуть позднее.

Применение DI-Motronic в среднем позволяет получить экономию топлива до 15% при измерении по европейскому ездовому циклу.
Кроме плюсов электронный непосредственный впрыск имеет и минусы. Одной из проблем является нейтрализация отработавших газов. При работе на сильно обедненной смеси получается мало угарного газа и несгоревших углеводородов, зато много оксидов азота, при этом эффективность обычного трехкомпонентного каталитического нейтрализатора резко падает.

Выход из создавшейся ситуации нашелся следующий. Во-первых, рециркуляция отработавших газов позволила снизить количество возникающих оксидов азота примерно на 70%. А во-вторых, применили дополнительный накопительный каталитический нейтрализатор, который на своей поверхности удерживает оксиды азота в виде нитратов. Однако емкость такого нейтрализатора ограничена. Когда он заполняется, необходима его регенерация (очистка ). Для этого и предназначен третий (обогащенный ) режим работы двигателя с коэффициентом избытка воздуха 0,8.

Последние достижения

В прошлом году фирма Bosch начала выпуск топливной аппаратуры DI-Motronic второго поколения. В ней применяют компактный ТНВД HDP5 и два типа форсунок — электромагнитная HDEV5 c улучшенным распылением или пьезоэлектрическая HDEV4. Давление впрыска достигает 200 бар. Впервые новая аппаратура была установлена на Mercedes CLS 350 CGI.

Наиболее «продвинутой » системой топливоподачи в настоящее время оснащаются автомобили компании Lexus, являющейся подразделением уже знакомой нам Toyota. Это комбинированный (или двойной) впрыск. Каждый цилиндр двигателя имеет по две форсунки. Одна из них подает бензин во впускной канал, а другая — в цилиндр. В этой разработке японские специалисты сумели объединить преимущества распределенного и непосредственного впрысков. Такая система применяется на V-образном 6-цилиндровом 3,5-литровом двигателе гибридного автомобиля Lexus GS450h.

Работы по дальнейшему совершенствованию бензиновых двигателей интенсивно ведутся во всем мире. На опытных образцах испытывают и доводят до ума новые идеи. Среди них такие, как возврат к «двухтактникам », сочетание в одном моторе двухтактного и четырехтактного циклов (выбор осуществляется в зависимости от режима), создание гибрида дизеля и мотора «Отто ». Последнее направление поиска особенно интересно, им занимаются специалисты Mercedes-Benz.

Упомянутый гибрид (фирменное название DisOtto) потребляет бензин и при полной нагрузке работает как обычный двигатель с искровым зажиганием, однако при малой нагрузке воспламенение топливовоздушной смеси осуществляется за счет сжатия. А новые моторы требуют и новых систем топливоподачи.

И в заключение вспомним, что с 1 января 2008 года в соответствии со специальным техническим регламентом «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих ) веществ» в нашей стране вводят в действие экологические нормы Евро-3. А это повлечет за собой модернизацию систем управления двигателями отечественных автомобилей и некоторое повышение их цены. Однако чистый воздух стоит этих дополнительных затрат.

Статья подготовлена по материалам журнала «Новости авторемонта»

Евро 5 принцип работы дизельного двигателя с системой очистки.

Международные стандарты Европейской Экономической Комиссии ООН (Организации Объединенных Наций) получили определение Евро 5 и Евро 6. Комиссией ООН в Швейцарском городе Женева в 1958 году было подписано Соглашение о стандартизации транспортных средств, а котором были закреплены стандарты и требования к экологической безопасности транспортных средств. Самый первый экостандарт Евро-0 появился в 1988 г. В последствии с каждым новым стандартом ужесточались требования норм к выбросам в атмосферу.

И вот уже с 2015 года в Европейских странах действует очередной эталон Евро-6. Его основной упор сделан на ужесточении требований к дизельным автомобилям. В результате чего, европейские компании, выпускающие грузовики и автобусы (такие как: Mercedes-Benz, Iveco, DAF, MAN, Volvo, Renault, Scania) существенно вложились в разработку новой техники, которая соответствовала нормам Евро-6. Раньше, во время действия стандарта Евро-5 можно было использовать каталитический нейтрализатор или применять схему рециркуляции выхлопных газов (EGR Exhaust Gas Recirculation). После введения эконорм Евро-6 разработчикам пришлось задуматься о том, как собрать воедино оба метода очистки и усовершенствовать выпускные фильтры. Что бы преодолеть возникшую проблему, и привести выхлоп в соответствие экологическим нормам большинство конструкторов внедряли именно эти технологии в совокупности с собственными разработками.

Посмотрим внимательно на каждую систему.

EGR ExhaustGas Recirculation (рециркуляция выхлопных газов).

Основная мысль состоит в том, чтобы в определенный момент времени при работе двигателя подавать часть выработанных газов на вход впускного коллектора. Высокая температура в цилиндрах ДВС вызывает повышенное содержание оксидов азота в выхлопных газов двигателя, при том, что реакцию горения топливной смеси вызывает кислород. Чем выше содержание кислорода в камере сгорания, тем выше температура горения. Добавление в камеру сгорания отработанной смеси, позволяет уменьшить в ней содержание кислорода. Как следствие уменьшается температура горения смеси, и следственно токсичность выхлопа.
EGR может устанавливаться как на дизельные, так и на бензиновые двигатели. Исключения составляют турбированные двигатели. В результате чего выброс NOx уменьшается до 50%. Существуют еще некоторые положительные моменты: замечена более мягкая работа дизеля, выброс сажи снижается на 10%. Из отрицательных моментов выяснилось, что мощность двигателя падает, уменьшается рабочий ресурс фильтра, необходимо более качественное топливо, сильнее загрязняется масло.

На различные модели автомобилей устанавливается электро-пневматическая, пневмо-механическая или электронная система EGR.

Пневмо-механическая система.

Как видно из названия со стороны привода EGR у заслонки находится специальная пружина, а с другой камера с подключенным пневмошлангом. Когда двигатель работает в режиме холостого хода, создаваемого разряжения недостаточно для открытия заслонки. С увеличением оборотов разряжение во впускном коллекторе начинает увеличиваться и клапан немного открывается. При максимальных оборотах клапан открыт полностью.

Электро-пневматическая система.

Основа системы ECU – электронный блок управления с датчиками. На основании показаний датчиков блок управляет электроклапаном, и открывает/закрывает вакуумную систему EGR. Сам клапан имеет только два рабочих положения.

Электронная система.

В системе EGR отсутствует заслонка. Ее роль играют два или три жиклера различного диаметра. Впрыск осуществляется специальными соленоидами управления. Конструктивно может быть расположена заслонка, управляемая шаговым двигателем. Который задает угол открывания.
SCR Selective Catalytic Reduction (селективная каталитическая нейтрализация) с впрыском раствора AdBlue
Принцип работы SCR заключается на впрыске строго определенной дозы раствора реагента AdBlue в струю выхлопных газов, в результате чего под действием катализатора (пентаоксид ванадия) вредоносный оксид азота разлагается на безопасные вещества: азот и водяной пар.
Конструктивно система состоит из пластикого бака с AdBlue. Бак расположен рядом с кабиной грузовика. Раствор AdBlue практически не расширяется при замерзании, что исключает разрыв бака в морозы. Внутри бака предусмотрен подогрев. В магистраль раствор подается под давлением насосом. Вся магистраль подогревается электрически. Система SCR управляет дозировкой впрыска, которая зависит от оборотов двигателя и количества выхлопных газов в определенный момент времени. Перед катализатором находится специальная форсунка, подающая раствор в выхлопной тракт. Катализатор для впрыска AdBlue конструктивно выполнен не из платины (как обычно), а из ванадия. Благодаря чему, в результате реакции с этим металлом нейтрализация оксидов азота происходит наиболее активно. Ваннадий устойчив к парам серы, поэтому двигатели оснащенные с SCR не требовательны к качеству дизельного топлива. В самой системе находятся два фильтра для раствора AdBlue соответственно грубой и тонкой очистки. Они устанавливаются после бака и после насоса соответственно.

Конструкция селективной каталитической нейтрализации имеет некоторые неудобства для владельцев автомобилей:

• необходим монтаж и обслуживание дополнительного оборудования;
• применение AdBlue увеличивает расходы при эксплуатации автомобиля;
• раствор AdBlue имеет склонность замерзать при температуре минус 11 С.

Вариант использования систем EGR и AdBlue в нашей стране

Исторически сложилось, что все новинки внедряются очень мучительно, воспринимаются нами как не особо нужные элементы. И, когда в других странах проводится глобальная война с загрязнением атмосферы, у нас всеми силами стараются отодвинуть неизбежный прогресс.

В строгом соответствии с Техническим регламентом № 609 «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ» начиная с 1 января 2014 года на территории РФ введен стандарт Евро-5. Но Минпромторг временно притормозил действие данного документа. Противники не нашли оснований для внедрения современных международных стандартов.
Конструкцию очистки выхлопных газов сочли слишком сложной и капризной, и не подходящей для Российского потребителя. Ресурс системы EGR в нашей стране составляет всего 50 тыс.км., а, к примеру, на дорогах Европы от 70 до 100 тыс. километров. Основная причина кроется в примесях топлива, загрязняющих систему. Такая взвесь смешиваясь с выхлопом образует смолы, засоряющие заслонки, коллектор, датчики и клапана системы. Поэтому владельцы авто для снижения расходов эксплуатации отключают такую систему.
Система SCR была воспринята отечественным автосообществом еще более отрицательно. Раствор AdBlue оказался требовательным к условиям хранения и эксплуатации. Кроме того многим не понравились дополнительные затраты на регулярное приобретение реагента.
Климатические условия сильно влияют на использование системы. Считается, что реагент AdBlue боится сильных морозов. Однако, если жидкость замерзла при температуре ниже минус 11 градусов по цельсию, то после запуска двигателя достаточно 15 минут, чтобы прогреть достаточное для работы системы количество реагента.
Грамотная эксплуатация и регламентированное профессиональное обслуживание конструкции сможет продлить срок службы системы, и избежать вышесказанных сложностей.
Еще одним порогом для принятия стандартов Евро-5 и Евро-6 является качество двигательного топлива. Согласно статистических данных Россия в мире занимает 44 место по качеству дизельного топлива.
На территории нашей страны официально возможен выпуск и продажа автомобильного топлива в соответствии стандартам Евро-4 и Евро-5. Нефтяники заявляют, что реконструкция перерабатывающих заводов в условиях кризиса не рентабельна. Падение цен на нефть не дает возможности приобрести современное оборудование.

Таким образом в нашей стране еще не полностью закрепился такой стандарт, как Евро-5. А для вступления в силу очередного экологического стандарта необходимы дополнительные капиталовложения и затраты времени. Обращать внимание на экологию у нас, к сожалению еще не привыкли. У нас огромная территория страны, и экологические проблемы считаются неактуальными. Но уже сейчас мегаполисы начинают задыхаться от большого количества машин. Отвергая системы очистки выхлопных газов, мы травим сами себя и окружающую среду. Рано или поздно придется принимать очередной экостандарт, вопрос только во времени.

Видео на тему преимущества стандарта ЕВРО-5

Инъекция молодости: история разработки впрыска ВАЗ

Уже в середине восьмидесятых годов, когда переднеприводные Спутники вовсю сходили с тольяттинского конвейера, инженерам ВАЗа стало ясно, что дальнейшее будущее – однозначно за так называемым впрыском топлива: системой питания, лишенной архаичного карбюратора. Ее разработкой они и занялись – технологическое отставание точно не входило в планы завода.

Не хвастовства ради, а пользы для

Д а и дело тут было отнюдь не в амбициях или желании пустить пыль в глаза потребителю: классическая система питания никак не соответствовала двум важнейшим критериям – стабильности настроек и нормам токсичности. Даже вполне современный по тем временам Солекс нельзя было сравнить с так называемым “инжектором”, ведь он не “умел” готовить одинаково сбалансированную по составу топливно-воздушную смесь при разных условиях работы мотора, да и не отличался особой надежностью, требуя регулярной чистки и настройки. В то время как на Западе негласной нормой считалось хотя бы пять лет и 80 000 км без вмешательства в систему питания, не считая регламентной замены фильтров.

Даже беглый анализ показал, что наивысшей стабильностью характеристик и “чистотой выхлопа” обладает именно система питания с электронным блоком управления двигателем, а не механический или электромеханический инжектор. В мире на тот момент существовало немало разновидностей впрыска, и без должного опыта инженерам было непросто принять решение – на каком же именно варианте остановиться? Однако склонялись они именно к электронному управлению, как наиболее прогрессивному и эффективному.

Перспективную систему питания планировали не только (и не столько) для модернизации еще нестарых автомобилей восьмого семейства, сколько для будущей “десятки”. Её выпуск планировали начать на стыке восьмидесятых и девяностых годов, и оставаться с устаревшим карбюратором было просто нельзя – особенно если учитывать планы нацеливаться на западный рынок, где “инжектор” давно перестал быть диковинкой, а стал обычным явлением на товарных автомобилях.

Вдобавок на ВАЗе уже тогда в качестве оптимального решения для ВАЗ-2110 рассматривали многоклапанную головку с четырьмя клапанами на каждый цилиндр, а оптимизировать процессы сгорания в таком моторе при наличии обычной системы питания было практически невозможно. В общем, все сводилось к тому, что внедрение впрыска топлива с электронным управлением при запуске следующей модели является одной из основных задач. Причем было решено не только перевести на “инжектор” версии с 16-клапанной головкой, но и оснастить впрыском обычный восьмиклапанный двигатель объемом 1,5 л, известный под индексом ВАЗ-21083.

Не стоит забывать, что в те «золотые» годы экспорт вазовских автомобилей иногда достигал 40% от общего объема выпуска – а это, как известно, доход в виде такой желанной для завода валюты, и грядущее ужесточение экологических норм в Европе для ВАЗа стало бы просто губительным. Не зря ведь экспортные модификации еще с середины восьмидесятых оборудовались системами снижения токсичности отработавших газов – в том числе и с каталитическим нейтрализатором. Впрочем, «кат» был сам по себе не очень эффективен, ведь даже с учетом дополнительной электроники обычный карбюратор получался “слабым звеном” системы по простой причине – он готовил смесь менее точно и стабильно, чем это требовалось.

Совместная работа

Ведущими игроками на рынке разработки систем впрыска в то время были три компании – Bosch, Siemens и General Motors. Предварительные переговоры закончились заключением контракта с GM по простой причине – “джиэм” имел больше опыта и мог предложить максимальный спектр услуг “под ключ”.

Первой впрысковый двигатель 2111 “примерила” Lada Baltic. Компоненты GM выдаёт характерный дизайн ДМРВ между корпусом воздухофильтра и патрубком впуска.

Тип системы питания на Lada Baltic подчеркивал оригинальный шильдик “injection”, расположенный на задней двери слева под надписью “LADA”

Уже в 1993 году GM начал поставки комплектов центрального впрыска (так называемого моноинжектора) для Жигулей и Нивы, а впоследствии – и систем распределённого впрыска для Лады Самары. Увы, по объективным экономическим причинам в непростое для новой страны время за шесть лет удалось поставить на конвейер лишь 115 тысяч комплектов вместо запланированных изначально 540 тысяч.

В тот момент на ВАЗе поняли, что нельзя опираться лишь на одного зарубежного партнера и решили подписать в 1995-м контракт и с фирмой Bosch. Это позволило освоить как разработку, так и производство еще одной системы питания, известной впоследствии, как “бошевская”. Разумеется, работы по принципиально новой системе питания потребовали длительного пребывания в зарубежных командировках ведущих по проекту специалистов ВАЗа, некоторые из которых занимались этой темой в США по три-четыре года подряд.

На ранних «инжекторах» стояли контроллеры GM импортного производства

В ходе работы над “инжектором” на новую систему питания пытались перевести и такие экзотичные модификации, как 1,1-литровый двигатель ВАЗ-21081. Однако впоследствии было принято решение о том, что малокубатурные модификации “трогать” не стоит, и вазовские конструкторы вместе с зарубежными специалистами сосредоточились на моторах объемом 1,5-1,6 л – как жигулевских, так и “зубильных”. А 16-клапанный мотор 2112 должен был стать первым в истории ВАЗа, конструкция которая изначально была “заточена” лишь под электронную систему питания с распределенным впрыском.

Еще в ходе ранних экспериментов над классическими моторами оказалось, что установка каталитического нейтрализатора сильно ухудшает показатели двигателя по мощности и крутящему моменту, поэтому система питания должна была обеспечивать максимальный КПД, чтобы минимизировать “экологические” потери энерговооруженности, неизбежные в любом случае.

На Самаре с так называемой низкой панелью контроллер впрыска разместили на полке под “бардачком”

Система впрыска топлива с электронным управлением была вполне распространенной (но при этом современной) концепцией. Электронный блок управления получал информацию от пары десятков датчиков, на основании которых и строилась коррекция топливно-воздушной смеси, а также остальные параметры – время открытия форсунок, угол опережения зажигания, количество подаваемого в цилиндры воздуха, топлива и так далее. Основную “работу” при этом проделывали несколько важнейших датчиков – например, датчик положения коленчатого вала (без него двигатель вообще не заведется!) и датчик массового расхода воздуха.

Важнейшее преимущество вазовского впрыска, как и большинства подобных систем – “живучесть”. Если не отказал электрический бензонасос или “стратегический” датчик ДПКВ и не сгорел контроллер ЭБУ или модуль зажигания, то система худо-бедно, но будет работать даже при отказе нескольких датчиков, перейдя в аварийный режим и работая по альтернативным алгоритмам управления с использованием неких “усредненных” показателей, зашитых в программу.

Сложности

Датчик массового расхода воздуха – один из самых дорогих компонентов системы питания с распределённым впрыском

Конечно, многое пошло «не так и не туда». Попытки привлечь к производству “оборонку” так и закончились ничем, да и работа в Штатах была закончена еще в 1994 году – до постановки впрыска на конвейер. Кроме впрысковой версии мотора объемом 1,1 л, в итоге так и не удалось освоить 16-клапанную версию Самары, хотя адаптация агрегата 2112 к кузову 21093 была проведена еще на ранних стадиях работы по впрыску. Лишь намного позднее многоклапанный мотор все же встал под капот Самары в заводском исполнении – точнее, “околозаводском”, от компании “Супер-Авто”.

Для поглощения топливных паров предусмотрено специальное устройство – адсорбер

При наличии некоторых версий БК, считывать ошибки и обнулять их на впрысковом двигателе ВАЗ можно прямо с «бортовика»! Разъем OBD-2 так называемой К-линии: именно сюда нужно подключаться для диганостики «вазоинжектора»

Еще в процессе работы в США вазовские конструкторы поняли, что американский подход к настройке некоторых компонентов (в частности, датчика системы детонации) на малолитражном двигателе ВАЗ, да еще в российских реалиях, не совсем оптимален. Именно поэтому вместо «защитной» функции на него возложили активную борьбу с детонацией путём индивидуального управления углами зажигания на основании показателей датчика.

Стандарт Евро 5: что такое экологический класс автомобиля и как его определить, список соответствующих автомобилей

После проведения массы различных тестов стало понятно, что автомобили выбрасывают в окружающую среду слишком много вредных веществ. Поэтому было решено регламентировать нормы выбросов для всех свежевыпущенных автомобилей. Так и появился стандарт ЕВРО.

Среднестатистическая машина расходует в год около 4 тонн кислорода. При этом выбрасывает в атмосферу 800 килограммов угарного газа, 300 килограммов углеродов и около 50 килограммов азота. Это касается только исправных автомобилей, которые не расходуют масло, у которых правильная топливная смесь. Около 30% автомобилей работают неправильно: у них часто встречается переобогащенная топливно-воздушная смесь, а также повышенный расход смазки, которая после сгорания выдувается в атмосферу.

Что такое экологический стандарт Евро 5 и для чего он нужен

Данное понятие делит транспортные средства на классы. Сортировка происходит в зависимости от количества вредных выбросов. Чем больше вреда атмосфере наносит автомобиль, тем ниже его экологический стандарт.

На данный момент существует всего 7 экологических классов:

Таким образом, ЕВРО-5 — это один из самых современных стандартов. Большинство автомобилей на дорогах общего пользования относятся именно к нему. Данный класс регламентирует выбросы вредных веществ в атмосферу:

• СН — до 0,05 г/км;
• CO — до 0,8 г/км;
• NOy — до 0,06 г/км.

Заявленный пробег, в течение которого должны быть соблюдены все нормы, составил 160 тысяч километров. Всё это заставляет производителей искусственно занижать мощность силовых установок, чтобы соответствовать стандарту ЕВРО-5.

Действует ли он в России

С 1 января 2016 года данный стандарт действует на территории Российской Федерации. Теперь все автомобили, ввозимые в РФ, должны соответствовать данному классу. Это относится не только к ввозимым авто, но и к производимым в России транспортным средствам. Теперь импортированный автомобиль с низшим экологическим классом просто не получится оформить на себя.

Влияние экологического класса на автомобильный рынок

Введение экологических стандартов серьезно повлияло на автомобильный рынок. Цена транспортных средств растет с каждым новым классом. Все это объясняется все возрастающей технологичностью автомобилей. Каждое нововведение заставляет производителей придумывать оригинальные инженерные решения, способные снизить количество вредных выбросов.

Более технологичные автомобили, помимо увеличившейся цены, получают более высокую стоимость планового техобслуживания. Например, замена каталитического нейтрализатора, основного помощника в борьбе с вредными выбросами, в среднем стоит 50-90 тысяч рублей у официального дилера.

Серьезно страдают и мощностные характеристики современных моторов. Их душат различными системами, искусственно занижают мощность, делают менее надежными. Например, пыль от катализатора способна серьезно навредить поршневой группе двигателя: оставить там задиры, что неизбежно приведет к капитальному ремонту.

Отличия бензина стандарта Евро 5

Топливо стандарта ЕВРО-5 отличается от своих предшественников более низким содержанием тяжелых металлов, различных примесей. В общем, бензин стандарта ЕВРО-5 при сгорании высвобождает намного меньше вредных веществ. Благодаря этому снижается токсичность выхлопа. Сейчас практически на всех заправках, соблюдающих закон, продается топливо класса Евро-5. Приобретая его, можно быть уверенным в высоком качестве топлива.

Как определить, к какому экологическому классу относится автомобиль

Самым простым методом является изучение свидетельства о регистрации транспортного средства.

Как правило, там указывается экологический класс транспортного средства, увидеть который можно на лицевой стороне СОР.

Также можно посмотреть паспорт транспортного средства. В ПТС указаны практически все технические характеристики автомобиля. Экологический класс может быть указан в строке «дополнительные сведения».

Росстандарт специально создал таблицу, благодаря которой можно определить экологический класс автомобиля. Как ни странно, в российской таблице ничего не сказано об автомобилях отечественного производства. Это связано с тем, что в нашей стране все экологические стандарты вводились с сильным запозданием.

Справочная таблица с информацией о соответствии автомобилей экологическим классам выбросов, в зависимости от их года выпуска и страны происхождения (таблица не дает 100% гарантии)

Одним из самых надежных вариантов является веб-ресурс Росстандарта. Данный сайт поможет определить вам экологический стандарт автомобиля по VIN-коду. Делается это довольно просто. Вин можно найти в паспорте транспортного средства.

После чего вин-код вбивается на сайте. Далее, вам будет представлена вся информация об экологическом классе машины.

Если вам не удалось определить экологический класс, можно обратиться в ГИБДД по вашему региону, где специалисты смогут дать вам точную информацию. Стоит отметить, что все вышеперечисленные методы бесплатны.

Список автомобилей, соответствующих стандарту Евро 5

Практически все автомобили моложе 7 лет отвечают стандарту ЕВРО 5. Список машин, соответствующих вышеуказанному стандарту, представлен ниже:

Список силовых установок, соответствующих стандарту ЕВРО 5. Данная таблица поможет безошибочно определить, отвечает ли мотор требованиям современного класса или нет:

В целом стандарт ЕВРО-5 внес свои коррективы в автомобильную промышленность. С введением данного класса повысилась технологичность силовых установок, а также они стали более экономичными и безопасными для окружающей среды.