Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V.2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V.2.11 Diagnostika automobilů Kapitola 1 Snímač otáček motoru Libor Blahuta 30.9.2012
Obsah ÚVOD... 1 1 SNÍMAČ OTÁČEK MOTORU - INDUKTIVNÍ, POLOHA KLIKOVÉ A VAČKOVÉ HŘÍDELE. 2 1.1 TVORBA SIGNÁLU POLOHY KLIKOVÉ HŘÍDELE... 2 1.2 POLOHA VAČKOVÉHO HŘÍDELE.... 3 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 7 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 8
Úvod Výukový materiál Diagnostika automobilů je určený pro studenty 3. a 4. ročníku oboru 39-41-L/01 Autotronik a 3. ročníku oboru 23-68-H/01 Automechanik. Diagnostika automobilů je nejdůležitějším krokem oprav strojů, nebo automobilů k následnému správnému určení závady a jejímu odstranění. Tento materiál je určený k dokonalejšímu zvládnutí výukových celků v předmětech Diagnostika a Opravárenství a diagnostika. V kapitole je popsána funkce snímače otáček a vznik signálu. Tyto snímače udávají polohu klikové a váčkové hřídele pro řídící jednotku motoru. 1
1 Snímač otáček motoru - induktivní, poloha klikové a vačkové hřídele. Poloha pístu jednoho válce je použitá jako měřící veličina pro stanovení bodu zapálení směsi. Písty všech válců jsou přes ojnice spojené s klikovým hřídelem. Jeden snímač na klikovém hřídeli proto udává informaci o poloze pístů ve všech válcích. Rychlost, se kterou se poloha klikového hřídele mění, nazýváme otáčkami a je daná počtem otočení klikové hřídele za minutu. Tato důležitá vstupní veličina je vypočítávaná ze signálu polohy klikové hřídele. I když tento snímač získává primární informace o poloze klikové hřídele, z které řídící jednotka motoru vypočítává signál otáček, tento snímač se v krátkosti nazývá snímač otáček motoru. 1.1 Tvorba signálu polohy klikové hřídele. Na klikové hřídeli je připevněný feromagnetický ozubený kotouč s určitým počtem zubů (podle typu vstřikovacího a zapalovacího systému), přičemž jsou dva zuby vynechané (podle typu vstřikování a zapalování můžou být i čtyři) - zubová mezera. Indukční snímač snímá postupnost těchto zubů a mezer. Snímač se skládá z permanentního magnetu a jádra, z magneticky měkké oceli s měděnou cívkou. Jestliže přecházejí okolo snímače zuby ozubeného kotouče, mění se v něm magnetický tok. Indukuje se střídavé napětí. Induktivní snímač otáček se skládá: 1. Permanentní magnet. 2. Těleso snímače. 3. Blok motoru. 4. Jádro z magneticky měkké ocele. 5. Vinutí cívky. 6. Ozubený kotouč so vztažnou značkou (zubová mezera). 2
Odpor induktivního snímače podle je podle typu vstřikovaní, výrobce systému od 300ohm do 1500ohm. Některé vstřikovací a zapalovací systémy používají dva snímače: Snímač polohy klikové hřídele, otáčky motoru RPM. Snímač polohy vačkové hřídele (např. synchronizace dvou váček) CMP (TDC). Amplituda střídavého napětí se zmenšuje s rostoucí vzdáleností mezi snímačem a ozubeným kotoučem a proud roste co stoupajícími otáčkami. Dostačující amplituda střídavého napětí je k dispozici nejméně od 20 ot./min. Geometrie pólů a zubů musí být navzájem přizpůsobená. Vyhodnocovací obvod v řídící jednotce převádí sinusový signál s velmi rozdílnou amplitudou na pravoúhlé signály s konstantní amplitudou. 1.2 Poloha vačkového hřídele. Váčková hřídel ovládá sací a výfukové ventily motoru. Proti klikové hřídeli se otáčí poloviční rychlostí. Kde se píst ve válci pohybuje do horní úvrati, potom je podle polohy sacích a výfukových ventilů určené, zda se píst nachází ve fázi komprese nebo výfuku. Z klikové hřídele není možné tuto informaci získat. Jestliže je zapalování vybavené mechanickým rozdělovačem, který je poháněný z vačkové hřídele, potom palec rozdělovače vždy ukáže na první válec a řídící jednotka nepotřebuje k zápalu směsi informaci o poloze vačkové hřídele. Pokud jsou systémy vstřikování a zapalování vybavené bezrozdělovačovými zapalovacími systémy např.. DIS a s jednojiskrovými zapalovacími cívkami DI potřebují informaci o poloze vačkového hřídele. Řídící jednotka totiž musí rozhodnout, kterou zapalovací cívku, s příslušnou zapalovací svíčkou má ovládat. 3
Tuto informaci potřebujeme též při sekvenčním vstřikování paliva pro určení správného okamžiku vstříknutí paliva do příslušného válce. Některé typy vstřikovacích a zapalovacích systémů používají dva až tři oddělené snímače: Snímač otáček motoru RPM. Synchronizační snímač 1. CMP(TDC). Synchronizační snímač 2. CMP(TDC). Snímač bývá zhotovený, jak dvou vývodový, nebo tři vývodový (tři vývodový má třetí vývod stínění spojené se zemí řídící jednotky). Tři-vývodový snímač otáček Dvou-vývodový snímač otáček 4
Indukční snímač umístěný v rozdělovači. Rychlost, se kterou se poloha klikové hřídele mění, nazýváme otáčkami a je daná počtem otočení klikové hřídele za minutu. Na snímání tohoto údaje se používá tzv. snímač otáček motoru, který bývá kombinovaný se snímačem pozice vačkové hřídele. Induktivní snímač otáček motoru je generátor střídavého proudu. Snímač je umístěný v tělese rozdělovače. Tento snímač je dvou vývodový, skládá se z: 1. Trvalý magnet. 2. Indukční vinutí s jádrem. 3. Vzduchová mezera s proměnlivou šířkou. 4. Rotor. 5. Kabel s konektorem. Popis. Trvalý magnet, indukční vinutí a rotor tvoří jeden celek. Magnetické jádro induktivního vinutí má tvar kruhové desky a jmenuje se pólová deska. Na venkovní straně pólové desky jsou pólové nástavce statoru. Jsou to vlastně ohnuté výčnělky pod pravým uhlem směrem nahoru. Počet výčnělku se rovná počtu válců motoru. Shodným způsobem má rotor zahnuté výčnělky směrem dolu. Mezi pevnými a pohyblivými pólovými nástavci musí byť vzduchová mezera cca. 0,5 mm. Odpor vinutí cívky se pohybuje cca. 200 Ohm až 5 kohm. Odpor cívky je zvolený výrobcem podle typu vstřikování resp. typu zapalování. 5
Rozdělovač s induktivním snímačem. 1. Trvalý magnet. 2. Induktivní vinutí s jádrem. 3. Vzduchová mezera s proměnnou šířkou. 4. Rotor. 6
2 Doporučená literatura 1. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel I. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 2. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 3. Gscheidle, Rolf a kol. Příručka pro automechanika. Praha : SOBOTÁLES, 2002. ISBN 80-85920-83-2. 7
3 Použitá literatura a zdroje 1. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel I. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 2. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 8