Úvodní přednáška 1. Jan Koprnický. TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Transkript

1 Jan Koprnický TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/ řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

2 Úvod řízení a měření 2 / 60 Informace Vyučující Jan Koprnický: jan.koprnicky@tul.cz tel: 3290 Podmínky udělení zápočtu Laboratoř LESV ( ) Vypracované a odevzdané úlohy z LESV do (v elektronické formě) Zpracované a odprezentované úkoly osobní i skupinové Kontrolní test (min. 60 %) Laboratoře VÚTS ( ) Laboratorní úlohy... Po splnění zadání z LESV a VÚTS uděluje zápočet J. Koprnický Učební pomůcky Odborná literatura Internet

3 Obsah předmětu v laboratoři LESV Seznámení s elektrovýzbrojí automobilů Výkonové členy Zdroje energie Elektronika Snímače Praktická cvičení Zkušenost s diagnostikou vozu Elektrická měření na některých částech vozu Úvodní přednáška 1 Úvod řízení a měření 3 / 60

4 Úvod řízení a měření 4 / 60 Plán výuky 1 Úvodní přednáška 2 Elektrická instalace 3 Zdroje el. energie 4 Elektrická zařízení (spotřebiče) 5 Elektronické systémy I (řídicí jednotky, sběrnice, snímače, diagnostika) 6 Elektronické systémy II (řídicí systémy) 7 Hybridní vozy a elektrovozy

5 Obsah první části prednášky Úvodní přednáška 1 Úvod řízení a měření 5 / 60 1 Představení laboratoře Elektrovýzbroj vozu Škoda Superb 1,9 TDI první generace Panel elektrovýzbroje vozu Řídicí systémy vozu Diagnostika vozu Simulace signálů snímačů Řízení CAN sběrnice pomocí systému CANoe Spalovací motor Škoda Octavia II 1,6 MPI Fyzický model motoru Vývoj řídicí jednotky spalovacího motoru

6 Obsah druhé části prednášky Úvodní přednáška 1 Úvod řízení a měření 6 / 60 2 Elektrovýzbroj vozidel Současná vozidla Normy a předpisy Využití elektrovýzbroje ve vozidle Rozdělení elektrických zařízení Historický vývoj

7 Poslední čast úlohy a samostatné práce Úvodní přednáška 1 Úvod řízení a měření 7 / 60 3 Úlohy 4 Samostatné práce

8 Představení laboratoře řízení a měření 8 / 60 Elektrovýzbroj vozu Škoda Superb 1,9 TDI 1 1 Představení laboratoře Elektrovýzbroj vozu Škoda Superb 1,9 TDI první generace Panel elektrovýzbroje vozu Řídicí systémy vozu Diagnostika vozu Simulace signálů snímačů Řízení CAN sběrnice pomocí systému CANoe Spalovací motor Škoda Octavia II 1,6 MPI Fyzický model motoru Vývoj řídicí jednotky spalovacího motoru 1 TurboDiesel Injection

9 Představení laboratoře řízení a měření 9 / 60 Vývoj našeho vozu Na začátku byl plně funkční vůz Pravostranné řízení Motor 1,9 l TDI Verze B5 Až 24 řídicích jednotek (Současný Superb (B6) 32 ŘJ), 19 na CAN

10 Představení laboratoře řízení a měření 10 / 60 Vývoj našeho vozu

11 Představení laboratoře řízení a měření 11 / 60 Vývoj našeho vozu

12 Představení laboratoře řízení a měření 12 / 60 Vývoj našeho vozu

13 Představení laboratoře řízení a měření 13 / 60 Vývoj našeho vozu

14 Představení laboratoře řízení a měření 14 / 60 Řídicí jednotky vozu Řídicí jednotky ve vozidle navigačního systému J503 dveří spolujezdce J387 elektricky ovládaného střešního okna J245 zadních pravých dveří J389 pomoci při parkování J446 obsluhy telefonu (interface-box) J412 autorádio R zesilovač R12 Climatronic J255 CD-měnič R41 airbagu J234 xenonové výbojky vpravo J344 SP46 nastavení sklonu světlometů J431 zadních levých dveří J388 automatické převodovky J217 dveří řidiče J386 ABS/ESP J104 dopravního hlášení (TMC-Box) J559 centrální řídicí jednotka komfortní elektriky J393 elektricky ovládané sedačky s pamětí J136 xenonové výbojky vlevo J343 ventilátoru dochlazování J293 motoru J... panelu přístrojů J285

15 Představení laboratoře řízení a měření 15 / 60 Blokové schéma zapojení ŘJ vozu na CAN sběrnice Systém CAN-BUS vedení W CAN-BUS hnacího ústrojí motoru J248 snímač úhlu natočení volantu G85 Gateway ABS/ESP J104 automatické převodovky J217 airbagu J234 vedení K navigačního systému J503 obsluhy telefonu (interface-box) J412 multifunkčního volantu J453 autorádio R CAN-BUS info CAN-BUS komfort centrální řídicí jednotka komfortní elektriky J393 Climatronic J255 pomoci při parkování J446 elektricky ovládané sedačky s pamětí J136 CAN-BUS komfort dveří řidiče J386 dveří spolujezdce J387 zadních levých dveří J388 zadních pravých dveří J389

16 Představení laboratoře řízení a měření 16 / 60 Diagnostika vozu Zprovoznění elektroniky vozu Diagnostický systém Diag4t společnosti e4t

17 Řídicí jednotky a signály z okolí Snímače, čidla a akční členy motoru Úvodní přednáška 1 Představení laboratoře řízení a měření 17 / 60 Příklad řídicí jednotky motoru a příslušenství.

18 Představení laboratoře řízení a měření 18 / 60 Simulace signálů snímačů Proč? Odpojený motor Kola se netočí Neprší na čelní sklo... Náhrada reálných signálů ze snímačů Zprovoznění elektroniky vozu

19 Představení laboratoře řízení a měření 19 / 60 Řízení CAN sběrnice pomocí systému CANoe ŘJ napojené na CAN sběrnici Systém CANoe Simulace řídicích signálů a ŘJ na CAN sběrnici Sledování CAN sběrnice Zásah do řízení toku dat na sběrnici

20 Představení laboratoře řízení a měření 20 / 60 Řízení spalovacího motoru Škoda Octavia II 1,6 MPI 1 Představení laboratoře Elektrovýzbroj vozu Škoda Superb 1,9 TDI první generace Panel elektrovýzbroje vozu Řídicí systémy vozu Diagnostika vozu Simulace signálů snímačů Řízení CAN sběrnice pomocí systému CANoe Spalovací motor Škoda Octavia II 1,6 MPI Fyzický model motoru Vývoj řídicí jednotky spalovacího motoru

21 Představení laboratoře řízení a měření 21 / 60 Vývoj vozu Na začátku byl plně funkční vůz

22 Spalovací motor Škoda Octavia II 1,6 MPI Úvodní přednáška 1 Představení laboratoře řízení a měření 22 / 60

23 Spalovací motor Škoda Octavia II 1,6 MPI Úvodní přednáška 1 Představení laboratoře řízení a měření 23 / 60

24 Spalovací motor Škoda Octavia II 1,6 MPI Úvodní přednáška 1 Představení laboratoře řízení a měření 24 / 60

25 Vývoj řídicí jednotky spalovacího motoru Úvodní přednáška 1 Představení laboratoře řízení a měření 25 / 60 Zpracování signálů z čidel a snímačů na motoru Ovládání akčních členů na motoru Tvorba algoritmu řízení Jednoduchý pracovní režim (volnoběh)

26 Přehled systému motoru Snímače, čidla a akční členy benzínového motoru Úvodní přednáška 1 Představení laboratoře řízení a měření 26 / 60

27 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 27 / 60 Obsah 2 Elektrovýzbroj vozidel Současná vozidla Normy a předpisy Využití elektrovýzbroje ve vozidle Rozdělení elektrických zařízení Historický vývoj

28 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 28 / 60 Současná vozidla Pozn. Soustava zařízení s různými funkcemi Typické mechatronické zařízení Vysoké nároky na: Bezpečnost Spolehlivost Robustnost Hospodárnost Jízdní pohodlí Elektrická a elektronická zařízení jsou nepostradatelnou součástí Kategorie vozidel M, N, O, L, T, S, R (Odlišnost od skupin řidičského oprávnění) Nutno si uvědomit, že existují i jiné automob. než jen osobní.

29 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 29 / 60 Mechatronický systém Kombinace různých systémů Elektronický Hydraulický Mechanický Pneumatický mechanika elektronika Př.: Elektrohydraulický systém ABS Elektromechanický spouštěč Hydraulický posilovač řízení Hydropneumatické pérování hydraulika pneumatika

30 Rozdělení vozidel do kategorií Úvodní přednáška 1 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 30 / 60 Příloha zákona 56/2001 Sb. o podmínkách provozu vozidel na pozemních komunikacích Příloha 18 zákona 341/2002 Sb. o schvalování technické způsobilosti vozidel Kategorie L motorová vozidla zpravidla s méně než čtyřmi koly Kategorie M motorová vozidla, která mají nejméně čtyři kola a používají se pro dopravu osob Kategorie N motorová vozidla, která mají nejméně čtyři kola a používají se pro dopravu nákladů Kategorie O přípojná vozidla Kategorie T traktory zemědělské nebo lesnické Kategorie S pracovní stroje Kategorie R ostatní vozidla, která nelze zařadit do výše uvedených kategorií

31 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 31 / 60 Elektrovýzbroj vozidla I Řídí se zákonem 341/2002 Sb. o schvalování technické způsobilosti vozidel Normami ČSN 30 Silniční vozidla Normami ČSN 35, 36 Elektrotechnika Elektrická výstroj, všeobecně Elektrická zařízení motorových vozidel Zkouška elektrického a světelného zařízení motorového vozidla Zapalovací soustava Spouštěče, dynama, elektromotorky Světlomety a svítilny

32 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 32 / 60 Elektrovýzbroj vozidla II Pojistky, spínače, spojení a svorkovnice Vysokonapěťové součástky Stěrače, houkačky a přerušovače Odrušovací součástky Měřicí přístroje, všeobecně Elektrické měřicí přístroje Žárovky Výbojky a zářivky Součásti, patice, objímky světelných zdrojů Vnitřní a venkovní osvětlení Terminologie svítidel a předřadníku Elektrická svítidla Elektrické sirény Primární články a baterie

33 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 33 / 60 Elektrovýzbroj vozidla III Pozn Akumulátory Navigační a bezpečnostní systémy... Většina těchto norem byla zrušena bez náhrady. Platí interní normy výrobců vycházejících z předpisů EHK.

34 Homologace podle ustanovení EHK Zkušebny v ČR provádějící homologaci Úvodní přednáška 1 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 34 / 60 Pět zkušeben různého rozsahu pověření ke schvalování Elektrotechnický zkušební ústav Ústav pro výzkum motorových vozidel (TÜV) Ústav silniční a městské dopravy Institut gumárenské technologie a testování Státní zkušebna zemědělských, potravinářských a lesnických strojů Homologace podle ustanovení EHK Evropské hospodářské komise OSN (ČR má přiděleno Německo, E1 Francie, E2... ), E8 Slovensko, E27 Platné předpisy jsou ve vyhlášce č. 341/2002 Sb.

35 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 35 / 60 Elektrovýzbroj vozidla Dále si zodpovíme následující otázky: 1 Jak jsou využívána elektrická zařízení ve voze? 2 Kde bylo poprvé nasazeno v automobilu elektrické zařízení? 3 Je možné si nyní představit vůz bez elektřiny?

36 Využití elektrovýzbroje ve vozidle K dosažení: Zvýšení bezpečnosti prvky aktivní a pasivní Úvodní přednáška 1 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 36 / 60 Zvýšení hospodárnosti snížení spotřeby paliva Zvýšení jízdního komfortu pohodlí, informace, internet, multimedia Zlepšení životního prostředí zmenšení emisí V oblastech: Hnací ústrojí (spouštěč,... ) Komunikace (rádio,... ) Komfort (posilovač, klimatizace,... ) Bezpečnost (osvětlení,... )

37 Rozdělení elektrických zařízení 1 Zdroje elektrického proudu 2 Spouštěcí zařízení 3 Zapalování (u zážehových motorů) Úvodní přednáška 1 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 37 / 60 4 Provozní spotřebiče usnadnění provozu vozidla, zvýšení bezpečnosti 5 Informační a diagnostická zařízení 6 Elektronicky řízené systémy

38 Rozdělení elektrických zařízení I 1 Zdroje elektrického proudu Nezávislé na provozu vozidla Elektrochemické akumulátor Sluneční články Palivové články Závislé na provozu vozidla Dynamo Alternátor Magneto 2 Spouštěcí zařízení Stejnosměrné elektromotory Střídavé 3fázové elektromotory Úvodní přednáška 1 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 38 / 60

39 Rozdělení elektrických zařízení II Úvodní přednáška 1 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 39 / 60 3 Zapalování (u zážehových motorů) Bateriové zapalování Klasické Elektronické Zapalovací magneto 4 Provozní spotřebiče usnadnění provozu vozidla, zvýšení bezpečnosti Osvětlení Světelná a informační zařízení Stírače a ostřikovače Klimatizace

40 Rozdělení elektrických zařízení III Úvodní přednáška 1 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 40 / 60 5 Informační a diagnostická zařízení Informace o činnosti motoru Rychlost vozidla Rozhlas (vnější jednosměrný kom. sys.) Televize (vnější jednosměrný kom. sys.) Telefon (vnější obousměrný kom. sys.) Palubní diagnostické centrum OBD (On Board Diagnostic) 6 Elektronicky řízené systémy Zvýšení bezpečnosti, hospodárnosti jízdy Aktivní podvozek Systém ABS Řízení motoru Zlepšení pohodlí posádky

41 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 41 / 60 Historický vývoj elektrovýzbroje automobilů 1828 první model elektrického vozidla 1860 první pokusy se zapálením směsi paliva a vzduchu elektrickou jiskrou 1887 nízkonapěťové magneto pro stacionární plynový motor 1897 první použití zapalování v motorovém vozidle 1902 zapalovací svíčky a vysokonapěťové magneto 1907 objev žárovky s wolframovým vláknem 1913 startování spalovacího motoru elektrickým spouštěčem zdokonalení parametrů elektrovýzbroje: zdroje proudu, zapalování, spouštěč, stírače, signalizace a osvětlení 1948 vynález tranzistoru (obrat ve vývoji elektrovýzbroje) od 50. let nasazování elektroniky a mikroelektroniky

42 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 42 / 60 První model elektrického vozidla A. Jedlika z roku 1828 (zdroj Wiki)

43 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 43 / 60 První použití magnetického zapalování na tříkolce Dion-Bouton v r (foto Bosch)

44 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 44 / 60 Dynamo pro napájení osvětlení vozidla, typ D, r (foto Bosch)

45 Světlomet, rok 1913 (foto Bosch) Úvodní přednáška 1 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 45 / 60

46 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 46 / 60 Automobilový klakson, rok 1921 (foto Bosch)

47 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 47 / 60 Autorádio s jedním vlnovým rozsahem, r (foto Bosch)

48 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 48 / 60 Porovnání systémů ABS z roku 1978 (vlevo + střed) a 2003 (vpravo) (foto Bosch)

49 Nasazování elektroniky a mikroelektroniky Překážky Elektronická zařízení musí spolehlivě pracovat při: 1 Velkých rozdílech teplot 2 Proměnlivé vlhkosti 3 Vysoké prašnosti 4 Silném působení vibrací Úvodní přednáška 1 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 49 / 60 5 Přítomnosti agresivních plynných a kapalných látek

50 Nasazování elektroniky a mikroelektroniky Historický vývoj Současnost Úvodní přednáška 1 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 50 / 60 Řízení motoru (1967 systém vstřikování Jetronic) Aktivní a pasivní bezpečnost (1978 ABS) Zvýšení komfortu posádky Telematika a multimédia Budoucnost Mechatronická řešení Drive By Wire (Podoba s Fly By Wire, používáno v letectví) Brake By Wire Steer By Wire Propojení vozidla s okolím?

51 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 51 / 60 Budoucnost Pozn. Ať bude technika vozů jakákoli, odpovědnost bude vždy na řidiči. (Vídeňská úmluva o silničním provozu 1968)

52 Elektrovýzbroj vozidel řízení a měření 52 / 60 Polet na FM

53 Úlohy řízení a měření 53 / 60 Úlohy 1 Diagnostika automobilu pomocí DIAG4t Úloha č. 1 2 Měření na sběrnici CAN Úloha č. 2 3 Měření na plně elektronickém zapalování Úloha č. 3 4 Práce s elektrotechnickou dokumentací Úloha č. 4 5 Seznámení se systémem CANoe Úloha č. 5

54 Úlohy řízení a měření 54 / 60 Zpracování úloh Standardní zpracování formou technické zprávy (tabulky, grafy, atd.) Zpracované všechny úlohy (odevzdané v e-formě)

55 Samostatné práce řízení a měření 55 / 60 Samostatné práce I Zadání 1 Otevřené řídicí jednotky hnacího ústrojí 2 Crash Test Dummies 3 Systémy sledování jízdního pruhu 4 Měniče DC/DC a DC/AC v mobilních aplikacích 5 KERS systémy 6 Systémy Car2Car 7 Systém ACC (Adaptive Cruise Control) 8 Elektronické systémy zabezpečení vozidel (imobilizér, atd.) 9 Automobilové černé skříňky (Black Box) 10 Systém ecall 11 Analýza vozu z filmu Já, robot

56 Samostatné práce řízení a měření 56 / 60 Samostatné práce II Zadání 12 Systémy řízení dopravy světelnou signalizací otázka preferencí vozů MHD (princip systému) 13 Problematika nabíjení (resp. rychlonabíjení) elektrovozů Kde by se dala v Liberci postavit dobíjecí stanice a proč? 14 Mobilní radarové systémy 15 Stacionární radarové systémy 16 Antiradary 17 Kamerové systémy ve voze 18 Systémy sledování únavy řidiče 19 Způsoby elektrického vyhřívání vozu a částí vozu 20 Alkohol testery principy, přesnost, spolehlivost 21 Motocyklové airbagy

57 Samostatné práce řízení a měření 57 / 60 Zpracování Zpracování formou prezentace (s poznámkami) Do konce 5. týdne semestru Krátká prezentace (max. 10 min.) První slajd jméno, název tématu a datum řešení Úvod do problému Komerční řešení Případně přehled výrobců Shrnutí Obrázky s odkazem na citaci Odkazy na výrobce Citace ne jen jedna (při Wiki citaci, ověřit zdroje)

58 Konec řízení a měření 58 / 60 Děkuji za pozornost.

59 Literatura řízení a měření 59 / 60 Literatura I Back to the Future Part II Poster Internet Movie Poster Awards Gallery. [online], [2008] [cit ]. URL: to_the_future_part_ii_ver4_xlg.jpg BOSCH: Innovations yesterday and today. [online], [cit ]. URL: innovationsyesterdayandtoday MD ČR: Zkušebny v ČR provádějící homologaci. [online], [cit ]. URL:

60 Literatura řízení a měření 60 / 60 Literatura II Portál veřejné správy ČR: Zákony ČR. [online], [cit ]. URL: Škoda Auto a.s., Mladá Boleslav: Dílenské učební pomůcky. ČNI: Seznam technických norem ČSN. [online], [cit ]. URL: