Испытания автомобильной электроники

ИСПЫТАНИЯ 
АВТОМОБИЛЬНОЙ 
ЭЛЕКТРОНИКИ

В.А. НАБОКИХ

Допущено 
УМО вузов РФ по образованию 
в области транспортных машин 
и транспортно-технологических комплексов 
в качестве учебника для студентов вузов, 
обучающихся по специальности 
23.03.02 «Наземные транспортно-технологические средства»

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНИК

УДК 621.3(075.8)
ББК 32.85я73
 
Н14

Набоких В.А.
Н14  
Испытания автомобильной электроники : учебник / В.А. Набоких. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 296 с. — (Высшее образование: 
Бакалавриат). — DOI 10.12737/22769.

ISBN 978-5-16-012285-4 (print)
ISBN 978-5-16-105169-6 (online)
В учебнике обобщены, систематизированы и подробно изложены методы и особенности испытаний автомобильной электроники, получившей широкое распространение и применяющейся в том числе на автомобилях малого и среднего классов.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.
Учебник предназначен для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по специальности 23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы». Также он может быть полезен студентам, обучающимся по специальности 14.06.07 «Электрооборудование автомобилей 
и тракторов» направления подготовки 14.06.00 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», преподавателям, специалистам автотранспортных предприятий и автолюбителям.

УДК 621.3(075.8)
ББК 32.85я73

А в т о р:
Набоких В.А., кандидат технических наук, профессор

Р е ц е н з е н т ы:
Малеев Р.А., кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильная электроника» Московского государственного машиностроительного университета (МАМИ);
Фещенко А.И., кандидат технических наук, профессор кафедры «Электротехника и электрооборудование автомобилей» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ)

ISBN 978-5-16-012285-4 (print)
ISBN 978-5-16-105169-6 (online)
© Набоких В.А., 2017

Введение

Системы электроники и автоматики, используемые в автомобилях, во многом определяют экологию окружающей среды, экономию топлива, безопасность дорожного движения и повышение 
управляемости и комфортабельности автомобилей, поэтому они 
являются наиболее важным и приоритетным направлением совершенствования автомобилей.
Намечается тенденция к широкому применению в автомобилях 
персональных компьютеров, обеспечивающих связь через Интернет, что позволяет выполнять распорядительные и финансовые 
функции во время поездок.
На перспективных и концептуальных автомобилях в настоящее 
время широко применяются двигатели внутреннего сгорания 
(ДВС), работающие на альтернативных топливах (аммиак, водород, 
спирты, синтетические топлива, сжиженный и сжатый газы). Экспериментально исследуются возможности топливных элементов 
(электротехнических устройств, непосредственно преобразующих 
химическую энергию топлива в электрическую энергию). Для обеспечения надлежащего качества автомобильных электронных изделий и систем (АЭ) применяются новые материалы и технологии 
производства.
Многие фирмы работают над созданием и внедрением автомобилей с комбинированными силовыми установками (гибридами), 
обеспечивающими совместную работу ДВС и силовых тяговых 
электроприводов, источников энергии, способных запасать электроэнергию за счет энергии торможения автомобиля в молекулярных накопителях энергии (супер-конденсаторах) и маховиках.
К основным целям испытаний изделий АЭ относятся:
 
• экспериментальное подтверждение теоретических гипотез, расчетов, показателей качества и надежности автоэлектроники при 
работе в условиях, близких к эксплуатационным режимам;
 
• контроль условий производства, требований конструкторской 
и технологической технической документации и соблюдения 
технологической дисциплины;
 
• устранение дефектов, выявленных в процессе производства 
и эксплуатации;

• обнаружение скрытых дефектов материалов и комплектующих 
изделий, не обнаруженных при существующих методах технического контроля;
 
• обнаружение отклонений от конструкции или технологии;
 
• определение резервов повышения качества и надежности разрабатываемого или модернизируемого изделия.
Результаты испытаний в виде количественных показателей качества и надежности изделий и систем АЭ позволяют выявить 
в процессе производства конкретные отступления от технологической или конструкторской документации и конкретных виновников снижения требуемого уровня качества, разработать мероприятия по совершенствованию методов и средств технического 
контроля продукции или технологического процесса и производственного оборудования. Для повышения качества и надежности 
производимой продукции разрабатывают специальные методы, режимы и средства испытаний для выявления скрытых дефектов. 
Такие испытания называют тренировками, например, термотоковая тренировка, электротренировка, тренировка термоциклами. 
Режимы тренировок выбирают таким образом, чтобы не вырабатывался ресурс испытываемых образцов изделий или систем, но при 
этом воспроизводились отказы, характерные для начала эксплуатации в процессе освоения новых изделий.
Качество изделий и систем АЭ определяется показателями или 
критериями качества. К показателям качества относятся параметры 
изделий, их габаритные размеры, масса, стоимость, надежность, 
что, в свою очередь, определяется совокупностью конструктивных, 
схемотехнических, технологических и эксплуатационных факторов. 
Следовательно, под качеством понимается степень совершенствования изделий в соответствии с требованиями потребителя и возможностями производителя. Важнейшим показателем качества является конкурентная способность изделий и систем АЭ, что определяется темпами разработки и совершенствования конструкции, 
технологией производства, надежностью, способностью к самодиагностике и приспособляемостью к внешней диагностике в процессе эксплуатации.
Для обеспечения конкурентной способности и выполнения постоянно растущих требований к безопасности дорожного движения, снижению токсичности отработавших газов ДВС и повышению комфортабельности автомобилей широко внедряются прогрессивные изделия электронной техники (ИЭТ) с высокой 
степенью интеграции (микропроцессорная техника и планарные 
технологии). Большое влияние на развитие конструкций АЭ оказы

вают международные нормы, разработанные в рамках Европейской 
Экономической Комиссии при ООН по безопасности и токсичности «Евро-3, 4, 5 и 6».
Под испытаниями понимают экспериментальное определение 
количественных и качественных характеристик и свойств объекта 
испытаний при его функционировании в процессе воздействия 
на него внешних и внутренних дестабилизирующих факторов, 
а также при моделировании объекта и внешних дестабилизирующих воздействий. Основное назначение испытаний заключается 
в получении эмпирических данных для проектирования изделия 
или системы, установлении соответствия изделия проектным требованиям, определении предельного состояния изделия и контроле 
условий производства и соблюдения технологической дисциплины.
Под техническим контролем понимают проверку соответствия 
объекта производства установленным техническим требованиям 
и контроль качества его количественных и качественных характеристик.
Любой контроль сводится к получению первичной информации, 
а также вторичной информации в виде сопоставления первичной 
информации с установленными требованиями, нормами или критериями.
Объектом технического контроля являются продукция или технологический процесс ее изготовления. На стадии разработки изделий и систем АЭ под техническим контролем понимают проверку 
соответствия опытного образца техническому заданию, а конструкторской и технологической документации — правилам оформления 
по единой системе контроля документации (ЕСКД). Контроль 
на этапе производства называют производственным, а на этапе эксплуатации — эксплуатационным.
Производственный контроль охватывает качество, комплектность, маркировку, упаковку изготавливаемых изделий и систем 
АЭ, количество предъявляемой продукции и состояние производственных процессов.
Эксплуатационный контроль заключается в проверке соблюдения правил и требований эксплуатационной документации.
Указанные выше назначения испытаний изделий и систем АЭ 
зависят от вида изделия, его целевого назначения, места установки 
на транспортном средстве и условий эксплуатации.
Результаты испытаний используются в системе качества заводапроизводителя, которая является неотъемлемой частью общей 
системы управления научной, производственной и хозяйственной 
деятельностью любого предприятия.

Системы качества (СК) предназначены для решения следующих 
основных задач:
 
• достижения и поддержания требуемого потребительским рынком 
качества продукции на мировом уровне при оптимальных затратах на разработку и производство изделий и систем АЭ;
 
• обеспечения уверенности производителя в том, что требуемое 
качество изделий и систем будет достигнуто и станет поддерживаться на заданном уровне;
 
• обеспечения потребителя изделий и систем АЭ уверенностью 
в том, что требования к разрабатываемой продукции, рабочей 
конструкторской и технологической документации на изготавливаемую продукцию будут достигнуты и станут поддерживаться 
на заданном уровне.
При создании СК используют следующие основные принципы:
 
• приоритет требований потребителя, которые реализуются 
и будут полностью реализованы при разработке, изготовлении 
и обеспечении эксплуатации изделий и систем АЭ;
 
• предупреждение проблем снижения уровня качества, а не выявление их после возникновения;
 
• комплексное решение задач по обеспечению, управлению и повышению качества продукции, технологических процессов и материалов на каждой стадии жизненного цикла изделия за счет 
осуществления взаимосвязанных организационно-технических 
мероприятий;
 
• применение экономических методов обеспечения качества с систематическими учетом и анализом затрат на качество, оценкой 
экономической эффективности функционирования элементов 
СК и системы в целом;
 
• обеспечение СК необходимыми людскими, материально-техническими и информационными ресурсами;
 
• ответственность и самоконтроль персонала за качество продукции на каждом этапе работы в сочетании с материальным 
и моральным стимулированием.
Следует отметить, что создание СК производства отвечает международным стандартам ИСО 9000, на базе которых в Российской 
Федерации в дополнение к ГОСТ 40.001–95 «Правила по проведению сертификации систем качества в Российской Федерации» 
принят ряд государственных стандартов, например, ГОСТ Р ИСО 
9003–96 «Системы качества. Модель обеспечения качества при 
контроле и испытаниях готовой продукции».
Предприятия — производители изделий и систем АЭ сертифицируют свои СК на соответствие стандартам ИСО серии 9000, аме

риканским стандартам QS-9000 и европейским стандартам VDA 
6.1, адаптированным к автомобильной промышленности. Следует 
иметь в виду, что стандарты QS-9000 и VDA 6.1 имеют трехуровневую структуру требований к СК, а на первом уровне их неотъемлемой и основной частью являются стандарты ИСО серии 9000. 
Информацию, требуемую для управления качеством выпускаемой 
продукции, получают в результате испытаний изделий в течение 
всего их жизненного цикла.
В учебнике предпринята попытка систематизации информации 
испытаний элементов и систем электроники и автоматики, в том 
числе:
 
• датчиков электронных систем управления;
 
• исполнительных механизмов электронных систем управления;
 
• электронных систем управления бензиновыми и дизельными 
ДВС;
 
• электронных систем обеспечения безопасности водителя и пассажиров;
 
• электронных систем информации о работе агрегатов транспортного средства и условиях дорожного движения, в том числе 
о маршруте движения в городе и на междугородных трассах;
 
• электронных систем климат-контроля и обеспечения комфортных условий обитания в автомобилях;
 
• систем связи электронных систем автомобилей с помощью 
мультиплексных сетей и бортовой диагностики.
Учебник даст студентам и специалистам информацию по испытаниям электронных систем автомобилей последних выпусков или 
эксплуатируемых в настоящее время на дорогах Российской Федерации.

Глава 1 
ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ  
АВТОМОБИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ  
ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ  
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Системы электроники и автоматики, используемые в автомобилях, во многом определяют состояние окружающей среды, 
влияют на экономию топлива, безопасность дорожного движения 
и управляемость и комфортабельность автомобилей, поэтому их 
совершенствование является наиболее важным и приоритетным 
направлением автомобилестроения.
К электронным и автоматическим системам, обеспечивающим 
безопасность дорожного движения, относят:
 
• электронные системы регулировки фар ближнего и дальнего 
света при изменении траектории движения автомобиля;
 
• антиблокировочные и противобуксовочные системы тормозов 
с электронным управлением;
 
• системы блокировки передних и задних дверей, подушки безопасности с электронным управлением;
 
• электромеханические усилители руля с электронным управлением;
 
• комплексные системы безопасности водителя и пассажиров при 
возникновении дорожно-транспортных происшествий (ДТП);
 
• спидостат (автоматическая система поддержания постоянной 
скорости движения автомобиля);
 
• электронные системы управления стеклоочистителями и стеклоомывателями переднего и заднего стекол, фароочистителями 
и фароомывателями, устройствами обдува и обогрева ветрового 
стекла, обогрева заднего стекла и сидений водителя и пассажиров, противоугонными системами.
К системам, влияющим на экологические показатели и экономию топлива автомобилей, относят:
 
• электронные системы автоматического управления (ЭСАУ) топливоподачей и переключением передач;

• информационные системы (контрольно-измерительные приборы, щитки приборов, электронные щитки приборов), встроенные и выносные системы диагностирования автомобиля 
и электрооборудования в процессе эксплуатации.
К системам, обеспечивающим комфортные условия в транспортном средстве, относят:
 
• системы климат-контроля, отопители и вентиляторы, кондиционеры;
 
• маршрутные компьютеры и компьютизаторы;
 
• спутниковые микропроцессорные системы круиз-контроля.
В настоящее время имеет место тенденция широкого применения на автомобилях персональных компьютеров, обеспечивающих связь через Интернет для выполнения распорядительных 
и финансовых функций во время поездок. Широко применяются:
 
• ДВС, работающие на альтернативных топливах: аммиаке, водороде, спирте, синтетических топливах, сжиженном и сжатом 
газах;
 
• новые материалы и технологии производства изделий АЭ;
 
• топливные элементы (электротехнические устройства, непосредственно преобразующие химическую энергию в электрическую энергию).
Многие фирмы работают над созданием и внедрением автомобилей с комбинированными силовыми установками (гибриды), 
обеспечивающими совместную работу двигателя внутреннего сгорания и силового тягового электропривода колес, источников 
энергии, способных запасать электроэнергию за счет энергии торможения автомобиля в молекулярных накопителях энергии (суперконденсаторы) и маховиках.
Классификация электронных и автоматических систем автомобилей, их основные функции, датчики и исполнительные устройства 
по обеспечению их экономических и экологических показателей 
приведена в табл. 1.1. В данную таблицу также сведены электронные 
и автоматические системы, обеспечивающие безопасность дорожного движения и комфорт в салоне автомобиля.
Увеличение функциональных возможностей электронных и автоматических систем транспортных средств, особенно автомобилей, привело к широкому использованию датчиков для измерения различных параметров окружающей среды, например, в салоне автомобиля, а также определения параметров дорожного 
движения и безопасности водителей и пассажиров, для обеспечения защиты окружающей среды от отработавших газов (ОГ) 
ДВС.

Таблица 1.1

Классификация электронных и автоматических систем управления, влияющих на экологические,  
экономические показатели двигателя и на безопасность дорожного движения автомобиля

Электронная система 
управления
Функции системы  
управления
Исполнительные устройства 
ЭСАУ
Датчики ЭСАУ

Электронные и автоматические системы снижения токсичности ОГ и улучшения экономичности автомобиля

Комплексная система 
управления ДВС (бензиновым, газовым или 
дизельным) и трансмиссией автомобиля

Выбор оптимальной цикловой подачи топлива 
(бензина, газового или дизельного топлива); выбор 
момента впрыскивания 
бензина, газа или дизельного топлива

Электромагнитные форсунки; 
регулятор подачи дополнительного воздуха на всасывании; 
электробензонасос; адсорбер; 
топливный насос высокого  
давления дизельного ДВС;  
топливные форсунки с электроприводом и с пьезоприводом;
нейтрализатор ОГ

Датчик частоты вращения 
коленчатого вала; датчик начала отсчета; датчик частоты 
вращения распределительного вала; датчик температуры воздуха на всасывании 
и охлаждающей жидкости; 
датчик состава смеси 
(лямбда-зонд)

Комплексная система 
управления комбинированной силовой 
установки (гибрид- 
ной), в том числе  
инвертором КЭУ

Выбор режима работы МГ1 
и МГ2 для обеспечения 
тягового режима работы 
и зарядки ВВБ; контроль 
состояния элементов 
системы

Контактор распределения 
энергии; селектор управления;
главное реле; насос системы 
охлаждения инвертора с электроприводом

Датчик положения распределительного вала ДВС; датчик 
положения коленчатого вала;
датчик скорости автомобиля;
выключатель стоп-сигнала;
датчик положения селектора 
управления режимом парковки; выключатель блокировки температуры МГ2; 
датчик частоты вращения 
ротора МГ2;