Paralelní měření fyzikálních veličin

Operační program Rozvoj lidských zdrojů Opatření 3.1 Paralelní měření fyzikálních veličin Vypracoval: Ing. Zdeněk Pospíšil 1

Anotace Tento výukový materiál (učební texty) s názvem Paralelní měření fyzikálních veličin byl zpracován jako studijní pomůcka-studijní podklad v rámci Operačního programu Rozvoj lidských zdrojů Opatření 3.1 realizovaného v Střední odborné škole Otrokovice pro potřeby školení. Práce je zaměřena na řešení problematiky související s využitím moderních osciloskopů v autodiagnostice 2

Prohlášení Prohlašuji, že jsme tuto práci vypracoval samostatně, s využitím poznatků získaných studiem odborných publikací, článků, absolvovaných odborných stáží a exkurzí ve firmách a studiem citované literatury. VOtrokovicích dne 28. února 2007 Zpracovali: Zdeněk Pospíšil 3

Obsah Anotace 2 Prohlášení 3 Úvod, seznámení spalivovými systémy 5 Lambda sonda 14 Snímač otáček motoru 18 Snímač teploty 24 Spínač polohy škrtící klapky 27 Potenciometr škrtící klapky 28 Snímač tlaku v sání 30 Měřič hmotnosti nasávaného vzduchu 35 Měření primárního napětí 29 Měření sekundárního napětí 44 Vstřikovací ventil 51 Nastavovač škrtící klapky 55 Testy 63 Evaluační dotazník 68 Seznam použité literatůry 71 Seznam použitých obrázků 71 4

Vyskytne-li se v systému řízení motoru závada, bývá to obvykle způsobeno: závadou v napájení nesprávnými nebo chybějícími údaji ze snímačů chybou řídící jednotky poruchou akčních členů problémem v propojení komponent Základním vstupním údajem pro řízení palivového systému a zapalování je údaj o zatížení motoru (otáčky motoru) a údaj měřiče množství vzduchu. Údaje dalších snímačů korigují dobu vstřiku paliva a hodnotu předstihu zapalování, určené z hlavních údajů. 5

Bosch Motronic Charakteristické pro tento systém je sdružení veškeré elektroniky v jedné řídící jednotce. Systémy Motronic řídí zapalování i vstřikování a je rozšířeno další řídící a regulační funkce: regulace volnoběžných otáček lambda regulůace odvzdušnění palivové nádrže regulace klepání motoru recirkulace výfukových plynů případně další funkce: regulace plnícího tlaku turbodmychadla řízení délky sacího potrubí regulace volnoběžných otáček 6

Bosch Motronic Provozní data nutné pro řízení jsou získávána ze snímačů: -zapalování zapnuto/vypnuto -snímač detonačního -nastavení vačkového hřídele hoření -rychlost vozidla - činnost převodovky -napětí akumulátoru -teplota motoru -teplota nasávaného vzduchu -množství nasávaného vzduchu -otáčky motoru -úhel natočení škrtící klapky 7

Systém řízení motoru Bosch Motronic M3 Vícebodové vstřikování s bezrozdělovačovým zapalováním 8

Systém řízení motoru Bosch Motronic ML 9

Systém řízení motoru Bosch Common Rail 10

Bosch Common Rail U vstřikování nafty s tlakovým zásobníkem Common Rail je odděleno vytváření tlaku a vstřikování. Palivo je stlačeno ve vysokotlakém čerpadle nezávisle na otáčkách motoru a vstřikovaném množství paliva a vstřikováno elektrohydraulickým ventilem. Okamžik vstřiku a vstřikované množství paliva jsou vypočítávány elektronickou řídící jednotkou a množství je dáno jeho tlakem a dobou otevření vstřikovacích ventilů. Tlak paliva je 160 Mpa a vyšší a mění se v závislosti na zatížení motoru. Datové pole pro regulaci tlaku ve vysokotlakém zásobníku 11

Systém řízení motoru Bosh Motronic M 3.8.2 (Škoda Octavia 1.8 20V) 12

Řídící systém Bosch Motronic M 3.8.2 13

Kontrola snímačů Lambda sonda 14

Lambda sonda Pro dodržení optimálního složení směsi, které je důležité pro činnost trojčinného katalyzátoru, jsou vstřikovací systémy vybaveny kyslíkovou lambda sondou. Ta hlásí řídicí jednotce, formou napěťového signálu, informaci o okamžitém složení směsi, a tím umožňuje řídící jednotce provést regulaci směsi na stechiometrický poměr ( λ = 1). Součinitel lambda se při regulaci pohybuje v rozmezí 0.95 1.05. Toto rozmezí je určitou nevýhodou a proto se používá širokopásmová lambda sonda. 15

Průběh napětí lambda sondy 16

Průběh napětí při zahřívání lambda sondy 17

Snímač otáček - indukční 18

Snímač otáček indukční Na klikovém hřídeli je ozubený kotouč z feromagnetického materiálu s místem pro 60 zubů, přičemž jsou dva zuby vynechány. Snímač sestává z trvalého magnetu a cívky. Procházející hrany zubů pod snímačem mění v něm magnetický tok a indukuje se střídavé napětí 19

Snímač otáček - indukční Průběh napětí 20

Snímač otáček - Hallův klikového hřídele vačkového hřídele 21

Snímač otáček - Hallův Řídící jednotka obvykle kromě vstřikování řídí i zapalování. Potom musí být informována nejen o otáčkách motoru, ale i o poloze klikového hřídele. To umožníhallův snímač otáček a polohy klikového hřídele. Obvykle je umístěn na skříni převodovky v prostoru nad setrvačníkem, při snímání pouze otáček na konci vačkového hřídele. Snímač reaguje na hrany drážky, která je vyfrézovaná v setrvačníku, nebo na drážky v přidaném kotouči. Řídící hrany drážky na setrvačníku vyvolají při každé otáčce dva napěťové impulsy v odstupu 54 natočení klikového hřídele. Snímač je umístěn tak, že impulsy jsou vydávány 60 a 6 před HÚ a jsou vedeny do řídící jednotky k dalšímu zpracování. Hallovy snímače využívají Hallův jev: působí-li magnetické pole na polovodič, kterým protéká proud, soustředí se částice s elektrickým nábojem na jedné straně průřezu polovodiče. Nepůsobí-li magnetické pole, jsou nabité částice rozptýleny v průřezu polovodiče rovnoměrně. Měříme-li napětí na stranách polovodiče napříč ke směru průtoku proudu, potom při působení magnetického pole naměříme napětí kolem 1 V, nepůsobí-li magnetické pole, bude toto napětí nulové. Bude-li magnetické pole působit střídavě, vznikne obdélníkový napěťový signál s amplitudou 1 mv. 22

Snímač otáček - Hallův Průběh napětí 23

Snímače teploty Závislost odporu snímače na teplotě 24

Snímače teploty Nejčastěji se používají odporové snímače teploty s negativním termickým koeficientem NTC čidla. V těchto snímačích je měřící prvek z polovodičového materiálu, jehož elektrický odpor s rostoucí teplotou klesá (1-3 kω při 20 C, 0,1-0,3 kω při 80-90 C). Méně často se používají odporové snímače teploty s pozitivním termickým koeficientem (PTC- čidla), kde naopak se vzrůstající teplotou odpor měřícího prvku roste. 25

Snímače teploty Kontrola snímače teploty NTC 26

Spínač polohy škrtící klapky Kontrola spínače se provádí měřením odporu spínače při dvou sepnutích a rozepnutí 27

Potenciometr škrtící klapky 28

Potenciometr škrtící klapky Průběh napětí na potenciometru škrtící klapky 29

Snímač tlaku v sání Měří tlak v sacím potrubí, který je použit jako měřič množství nasávaného vzduchu. Odporová vrstva vlivem stlačení mění odpor, ten se měří formou změny napětí. 30

Snímač tlaku v sání - napěťový Volnoběh 31

Snímač tlaku v sání - napěťový Plný plyn 32

Snímač tlaku v sání - frekvenční Volnoběh 33

Snímač tlaku v sání - frekvenční Zkreslený průběh 34

Měřič hmotnosti nasávaného vzduchu 35

Měřič hmotnosti nasávaného vzduchu Měřiče hmotnosti nasávaného vzduchu pracují na různých principech (měřící klapka s mechanickým převodem, měřící klapka s potenciometrem, měřič se žhaveným měřícím elementem, měřič s vířivým tělesem, měřič úhlu pootočení škrtící klapky), tento měřič pracuje na principu měření podtlaku v sacím potrubí. Elektrický signál o podtlaku poskytuje tzv. MAP senzor. Je pneumaticky (hadicí) spojen se sacím potrubím, nebo je přímo umístěn v sacím potrubí. Měřící prvek MAP senzoru je tvořen piezoelektrickými prvky, na které tlačí membrána. Membrána je prohýbána pod tlakem. Výstupní napětí MAP senzoru je proto úměrné podtlaku v sacím potrubí. Senzor má můstkové zapojení a je napájen napětím z řídící jednotky. Je-li motor v klidu má MAP senzor toto napětí, při běhu motoru napětí klesne přibližně na 1,5 V. 36

Měřič hmotnosti nasávaného vzduchu 37

Měřič hmotnosti nasávaného vzduchu 38

Měření primárního napětí Nejjednodušší a nejstarší zapalovací systém je systém který obsahuje cívku, rozvdělovač a kondenzátor. Tyto tři komponenty plus zdroj napájecího napětí stačí k dostatečně vysokému napětí pro přeskok jiskry mezi elektrodami zapalovací svíčky. Okamžik zapálení jiskry je odvozen od vačky přerušovače, jejíž pohyb je odvozen od otáčení vačkového hřídele. Předstih zážehu je měněn pomocí podtlakového a odstředivého regulátoru. Dalším vývojovým systémem zapalování je tranzistorové zapalování. Jestliže u zapalování s přerušovačem plnil funkci spínání primáru cívky kontakt přerušovače, potom u tranzistorového zapalování přebírá tuto úlohu tranzistorová zapalovací jednotka v součinnosti s Hallovým snímačem v rozdělovači. Spínání primárního okruhu je zde provedeno bezkontaktním spínačem tranzistorem, okamžik zážehu je určen Hallovým snímačem polohy klikového hřídele a podtlakovým a odstředivým regulátorem předstihu. 39

Měření primárního napětí Protože regulace pomocí podtlakového a odstředivého regulátoru má četné nevýhody, u elektronického systému zapalování regulaci předstihu přebírá elektronika. Z mechanického rozdělovače tak odpadá podtlaková a odstředivá regulace a rozdělovač plní funkci pouhého mechanického přepínače vysokého napětí od cívky k jednotlivým svíčkám. Základní otáčkový signál, z něhož se vychází při výpočtu okamžiku zážehu, je získáván ze snímače otáček kliky nebo vačky. Plně elektronické zapalování je takový zapalovací systém u něhož elektronika nahradila poslední zbývající mechanickou součást zapalovacího systému rozdělovač. V cizí literatuře je tento systém označován zkratkou VEZ, DIS, RUV. Zkratkou EFS se v německé literatuře označuje druhé v praxi používané provedení bezrozdělovačového zapalování, v anglické literatuře se můžeme setkat se zkratkou COP, znamenající cívka na svíčce, což je nejrozšířenější varianta jednojiskrové cívky. 40

Měření primárního napětí Bateriové zapalování T zapalovací cívka, C kondenzátor, B - baterie 41

Měření primárního napětí 42

Měření primárního napětí 43

Měření sekundárního napěti 44

Měření sekundárního napětí 45

Měření sekundárního napětí 46

Měření sekundárního napětí 47

Měření sekundárního napětí 48

Zapalování 49

Zapalování 50

Měření vstřikovacího ventilu 51

Měření vstřikovacího ventilu 52

Měření vstřikovacího ventilu 53

Měření vstřikovacího ventilu 54

Měření krokového motorku nastavovače škrtící klapky 55

Měření krokového motorku nastavovače škrtící klapky 56

Měření krokového motorku nastavovače škrtící klapky 57

Měření nastavovače volnoběhu se stejnosměrným motorkem 58

Měření nastavovače volnoběhu s bimetalem 59

Měření elektromagnetického nastavovače volnoběhu 60

Měření elektromagnetického nastavovače volnoběhu 61

Použitá literatura: Jan, Z Ždánský, B.: Automobily 4 Příslušenství, Nakladatelství Avid spol s r. o. Brno, 2005 Časopisy: Autoexpert, Vydavatelství Autopress, s. r. o., ročníky 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 Autoservis, Univer s. r. o. Turnov, ročníky 2004, 2005, 2006 Jičínský, Š.: Osciloskop a jeho využití vautoopravárenské praxi, Nakladatelství Grada Publishing, a. s., Praha, 2006 Použité obrázky: Obrázky jsou vzaty z použité literatury a internetu, slaskavým svolením autorů. 62

Vyhledávané adresy použité pro zpracování projektu Vyhledávané adresy použité pro zpracování projektu: http://www.meteor.cz/ http://aa.bosch.cz/ http://aa.bosch.cz/automobilova-diagnostika/katalog-ke-stazeni.html http://aa.bosch.cz/automobilova-diagnostika/katalog-ke-stazeni.html http://aa.bosch.cz/skoleni/typy-skoleni.html http://aa.bosch.cz/skoleni/terminy-skoleni.html http://aa.bosch.cz/servisni-moduly/servisni-moduly.html http://aa.bosch.cz/casopis-formule-bosch/casopis-formule- Bosch.html http://aa.bosch.cz/casopis-formule-bosch/casopis-formule- Bosch.html 63

Test 1. Jaký je systémový tlak u vstřikování Mono-Motronic? a) 2,5 bar b) 1 bar c) 4.7 bar 2. Čidla a snímače měří: a) většinou se jedná o měření neelektrických veličin b) většinou se jedná o přímé měření neelektrických veličin c) většinou se jedná o měření elektrických veličin 3. Jaká je definice čidla? a) čidlo je nejjednodušší provedení snímače, jehož signál se neupravuje b) čidlo je jednoduchý snímač s upraveným signálem c) čidlo je snímač s převodem analogového signálu na digitální 64

4. Lambda-sonda reaguje: na přítomnost množství O 2 ve výfukových plynech na přítomnost množství CO ve výfukových plynech na přítomnost nespáleného paliva ve výfukových plynech 5. V jakém rozsahu se pohybuje napětí napěťové lambda-sondy? a) 5 8 V b) 12 15 V c) 0,1 0,9 V 6. Druhy lambda-sondy: a) napěťová, odporová, širokopásmová b) napěťová, indukční, frekvenční c) indukční, frekvenční, tlaková 7. Počet zubů indukčního snímače otáček je: a) 60 b) 58 c) 1 65

8. Hallův snímač otáček je: napájený elektrickým proudem vyhřívaný nenapájený alektrickým proudem 9. Snímače teploty pracují na principu: změny kapacity s teplotou změny odporu s teplotou změny napětí s teplotou 10. Výstupní hodnotou potenciometru škrtící klapky je: a) hodnota odporu b) hodnota proudu c) hodnota napětí 11. Na velikost zapalovacího napětí má vliv: a) vzdálenost elektrod svíčky, předstih b) vzdálenost elektrod svíčky, předstih, komprese, chudá/bohatá směs c) vzdálenost elektrod svíčky, předstih, rychlost jízdy Správné odpovědi: 1 b), 2 a), 3 a), 4 a), 5 c), 6 a), 7 b), 8 a), 9 b), 10 c), 11 b) 66

Evaluační dotazník Vážení učitelé/učitelky, vyplněním tohoto dotazníku nám můžete pomoci získat objektivní pohled na spokojenost proškolovaných pedagogů v tomto modulu a následně zlepšit obsah modulu se zřetelem na požadavky pedagogů. Odpovědi, které uvedete jsou zcela anonymní, snažte se tedy prosím odpovídat co možná nejupřímněji. Děkujeme. 67

1. Doporučil/a byste absolvování toto modulu (školení) i dalším pedagogům vyučujícím odborný předmět podobného zaměření? 2. Pokuste se zhodnotit programovou náplň semináře z hlediska využití získaných znalostí během vašeho studia: plně odpovídající - spíše odpovídající - neumím posoudit - spíše neodpovídající - naprosto neodpovídající 3. Pokuste se zhodnotit znalosti a orientaci vyučující/ho v daném oboru: velmi dobré - spíše dobré - neumím posoudit - spíše slabé - velmi slabé 4. Pokuste se zhodnotit pedagogické kvality vyučující/ho (schopnost vysvětlit a prověřit látku, dostupnost v případě konzultací, vystupování apod.) velmi dobré - spíše dobré - neumím posoudit - spíše slabé - velmi slabé 5. Pokuste se zhodnotit literaturu a materiály využívané ve výuce z hlediska vhodnosti jejich výběru, dostupnosti apod. velmi vhodné - spíše vhodné - neumím posoudit - spíše nevhodné - zcela nevhodné 6. Cíl výuky se mi jevil Velmi mlhavý 1 2 3 4 5 jasně formulovaný (zakroužkujte příslušný stupeň hodnocení) 68

7. Hodinová dotace školení byla přiměřená nevím souhlasím zcela souhlasím nesouhlasím velmi nesouhlasím 8. Musel(a) jste se připravovat i doma, abyste školení zvládl(a) nevím souhlasím zcela souhlasím nesouhlasím velmi nesouhlasím Jak hodnotíte školící středisko 9. Organizace školení Vám vyhovovala nevím souhlasím zcela souhlasím nesouhlasím velmi nesouhlasím 10. S prací školicího střediska jste byl(a) spokojen(a) nevím souhlasím zcela souhlasím nesouhlasím velmi nesouhlasím 11. Materiály ke školení byly kvalitní nevím souhlasím zcela souhlasím nesouhlasím velmi nesouhlasím 12. Školení jste se účastnil(a) dobrovolně, zvolil(a) jste si jej sám(sama) nevím souhlasím zcela souhlasím nesouhlasím velmi nesouhlasím Jaké vědomosti a dovednosti z oblasti diagnostiky (název probíraného tématu) by dle Vašeho názoru měly být doplněny a rozvíjeny v přímé návaznosti na právě absolvovaný modul? 69

Jak hodnotíte lektora? 13. Lektor prokázal kvalitní a odbornou připravenost Velmi slabý 1 2 3 4 5 velmi připravený (zakroužkujte příslušný stupeň hodnocení) 14. Lektor podal srozumitelný výklad probírané látky Velmi slabý 1 2 3 4 5 velmi připravený (zakroužkujte příslušný stupeň hodnocení) 15. Lektor byl ochotný, zodpovídal položené dotazy Velmi slabý 1 2 3 4 5 velmi připravený (zakroužkujte příslušný stupeň hodnocení) 16. Výklad lektora se mi jevil Nudný chaotický nenázorný hlasově nezřetelný 70

Děkuji Vám za pozornost. 71