Upload
dangminh
View
237
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
1
DIAGNOZOWANIE SILNIKÓW O ZI
Budowa układu zasilania silnika o ZI
Budowa układów wtrysku bezpo�redniego
W odró�nieniu do silników z wtryskiem po�rednim, układ zasilania silników GDI zawiera dwie pompy i dwa regulatory ci�nienia. Pierwszy zestaw pompa–regulator odnosi si� do niskoci�nieniowego układu paliwowego, który dostarcza paliwo do drugiego, wysokoci�nieniowego zestawu pompa–regulator. Układ wtryskowy uzupełnia szyna paliwowa i wtryskiwacze.
2
Schemat układu wtryskowego silników z wysokoci�nieniowym wtryskiem benzyny
Wygl�d elementów układu wtryskowego HPDI firmy Siemens
W przeciwie�stwie do wtryskiwaczy montowanych w kolektorze dolotowym, w przypadku bezpo�redniego wtrysku benzyny wtryskiwacze montowane s� w głowicy cylindra. W celu uzyskania odporno�ci na zderzenia oraz zapewnienia trwało�ci monta�u, szyny paliwowe wykonuje si� z metalu, podobnie jak zł�czki i pozostałe elementy hydrauliczne. Po zamontowaniu listwy zasilaj�cej na głowicy, poło�enie wtryskiwaczy jest niezmienne (zdeterminowane konstrukcj� silnika). Powoduje to w konsekwencji szereg trudno�ci monta�owych i testowych. Podczas projektowania układu dolotowego, układu paliwowego oraz głowicy silnika nadrz�dnym celem jest maksymalne konstrukcyjne zintegrowanie tych systemów tak, aby uzyska� mo�liwie zwart� konstrukcj� silnika. W zwi�zku z tym stosuje si� nieskomplikowane kształty elementów oraz minimalizuje liczb� zł�czek
3
Schemat układu wtryskowego silnika Mitsubishi GDI
Szyna paliwowa systemu wtrysku HPDI firmy Siemens
4
Diagnozowanie układu paliwowego
Nieprawidłowa regulacja lub zły stan techniczny ga�nika
a. Sprawdzi� i wyregulowa�: - pr�dko�� obrotow� biegu jałowego, skład mieszanki na tej pr�dko�ci, - poziom paliwa w komorze pływakowej, - działanie ci�gła i przepustnic ssania; (czy s� całkowicie otwarte przy opuszczonej d�wigience steruj�cej na tunelu), - dysze paliwowe (czy s� oryginalne i nie rozkalibrowane), - dysze powietrzne, - działanie pompki przy�pieszaj�cej b. Sprawdzi� pływak ga�nika (czy nie jest nieszczelny, p�kni�ty itp.). Pływak uszkodzony wymieni�. c. Sprawdzi� zaworek iglicowy dopływu paliwa do komory pływakowej i jego gniazdo. Zaworek zu�yty i nieszczelny wymieni�. d. Sprawdzi� mocowanie ga�nika do kolektora ss�cego. Uszkodzon� uszczelk�, podkładk� wymieni� na nowe. e. Sprawdzi� luz promieniowy przepustnic. Przy nadmiernym luzie dokona� naprawy. f. Sprawdzi� mocowanie pompy paliwa. Uszkodzon� izolacj�, podkładk� wymieni� na now�.
Nieszczelne przewody paliwowe
a. Sprawdzi� stan wszystkich przewodów układu paliwowego. Przewody pop�kane i nieszczelne wymieni� b. Sprawdzi� mocowanie przewodów układu paliwowego za pomoc� opasek zaciskowych, które powinny by� na wszystkich kró�cach ga�nika, pompy paliwa itp.
Niesprawna, uszkodzona pompa paliwa
Sprawdzi� stan techniczny elementów pompy. Sprawdzi� ci�nienie tłoczenia pompy i jej wydatek. Uszkodzone cz��ci pompy wymieni�
Zanieczyszczony wkład filtru powietrza
Sprawdzi� stan wkładu. Wkład zanieczyszczony wymieni� na nowy
5
Kontrola układu zasilania przy zastosowaniu analizy składu spalin
Skład spalin emitowanych przez silnik zale�y od czynników konstrukcyjnych,
eksploatacyjnych, stanu technicznego i nastaw regulacyjnych silnika. Spalanie
mieszanek paliwowych o ró�nym składzie daje w efekcie ró�ny skład spalin.
6
Metody badania spalin • metoda przewodno�ci cieplnej - wykorzystuje si� ró�nic� w przewodno�ci
cieplnej spalin w zale�no�ci od ich składu. Generalnie, przewodno�� cieplna
ro�nie dla coraz bogatszych mieszanek, co wi��e si� ze wzrostem koncentracji
CO. Odwodnione, ochłodzone i przefiltrowane spaliny zasysa si� do komory
pomiarowej, w której znajduje si� rozgrzany drut platynowy. W zale�no�ci od
własno�ci spalin drut zostaje bardziej lub mniej ochłodzony. W miar� wzrostu
stopnia ochłodzenia, zmniejsza si� jego rezystancja. Pomiar rezystancji
wykonywany jest przez mostek rezystancyjny ze wska�nikiem wychyłowym;
• metoda oparta na pomiarze ciepła reakcji chemicznej - mierzy si� wzrost
temperatury w komorze pomiarowej, który jest wynikiem dopalania CO i H2.
Dopalanie wyst�puje w okolicach rozgrzanego drutu platynowego, który spełnia
rol� katalizatora i jednocze�nie zmienia rezystancj� w zale�no�ci od ilo�ci ciepła
uzyskanego z dopalenia. Pomiar rezystancji wykonywany jest przy pomocy
mostka rezystancyjnego;
• metoda oparta na absorpcji promieniowania podczerwonego - absorpcja pro-
mieniowania podczerwonego przez CO powoduje przyrost temperatury spalin.
Dwie komory: z gazem wzorcowym i ze spalinami s� poddane działaniu
promiennika podczerwieni. Oddzielaj�ca te komory elastyczna przepona
odkształca si� w zale�no�ci od ró�nicy ci�nie�. Pomiar odkształcenia przepony
mo�e by� wykonany przy pomocy elektrycznego przetwornika przemieszczenia
lub napr��enia. Jest to metoda daj�ca najdokładniejsze wyniki.
O działaniu układu zasilania na podstawie analizy spalin mo�na wnioskowa�
tylko wówczas, gdy silnik znajduje si� w dobrym stanie technicznym i jest
rozgrzany.
7
Schemat stanowiska do badania spalin
Wykonanie pomiaru:
1. sprawdzi� stan układu TPC, układu zapłonowego, rozrz�du, parametry pracy
pompy paliwowej;
2. poł�czy� stanowisko pomiarowe wg instrukcji przyrz�du;
3. dokonywa� odczytów dla poszczególnych zakresów pracy ga�nika - w zakresie
działania układu biegu jałowego wskazania analizatora winny si� zawiera� w
granicach 12 - 13, w zakresie �rednich obrotów (układ główny) nast�puje
zubo�enie mieszanki, przy wysokich obrotach analizator wskazuje 14 - 14,5.
Je�eli ga�nik jest wyposa�ony w oszcz�dzacz, przy pełnym otwarciu
przepustnicy wskazanie winno wynosi� ok.13. Przy gwałtownym otwieraniu
przepustnicy działa pompka przyspieszacza, analizator wskazuje wzbogacenie
mieszanki do 6. Podobne wyniki powinno da� wł�czenie urz�dzenia
rozruchowego przy rozgrzanym silniku;
4. przeprowadzi� kontrol� filtra powietrza - w tym celu odczyta� wskazania
analizatora przy �rednich obrotach silnika, wymontowa� filtr powietrza; ró�nica
wskaza� nie powinna przekracza� 0,5 dla filtra
8
Ocena stanu technicznego układu zasilania:
Wyniki pomiarów Diagnoza
Zbyt bogata mieszanka Zbyt wysoki poziom paliwa w komorze
pływakowej; s�czenie pompki
przyspieszacza; dławienie przepływu
powietrza przez filtr; rozkalibrowanie;
nieodpowiednie dysze paliwa;
nieszczelno�ci zaworka pływakowego
w komorze pływakowej
Zbyt uboga mieszanka Nieszczelno�ci w kolektorze
dolotowym; zatkanie dyszy biegu
jałowego; zanieczyszczenie dyszy
głównej
Dławienie si� silnika przy gwałtownym
otwarciu przepustnicy lub zatrzymanie
si� silnika
Nale�y wyregulowa� układ biegu
jałowego
9
Wykrywanie usterek w układzie wtryskowym silnika o zapłonie iskrowym
�
�
Okazuje si�, ze przy pomocy jednego drucika i w miar� sprawnych oczu mo�na w prosty sposób rozpozna� rodzaj usterki w układzie wtryskowym i zapłonowym. Wszystkie benzynowe silniki Astry wyposa�one s� w elektronicznie sterowany wtrysk paliwa. Mikroprocesor w urz�dzeniu steruj�cym rozpoznaje usterki w układzie wtryskowym i zapłonowym, takie jak uszkodzony czujnik, lu�ny wtyk, zerwane poł�czenie, lub zwarcie do masy. Kod usterki jest natychmiast zapami�tany w pami�ci urz�dzenia steruj�cego. W tym samym czasie zapala si� lampka kontrolna (�ółta z rysunkiem silnika) w zestawie wska�ników. Je�eli usterka pojawiła si� tylko jednorazowo, to lampka kontrolna nie zapala si� po ponownym wł�czeniu zapłonu, jednak jej kod pozostaje w pami�ci. Usuni�cie kodu usterki z pami�ci nast�puje po 20 kolejnych prawidłowych uruchomieniach silnika, podczas których dana usterka nie wyst�piła, a tak�e, gdy akumulator pozostawał odł�czony przez dłu�ej ni� 10 sek. Odczytanie kodu usterki jest spraw� bardzo prost�. Przede wszystkim nale�y wył�czy� silnik. Nie wolno jednak odł�cza� akumulatora, poniewa� brak napi�cia przez ponad 10 sekund spowoduje wykasowanie pami�ci z kodami usterek. Nast�pnie nale�y zewrze� odpowiednie styki w zł�czu diagnostycznym (ALDL - ang. Assembly Line Diagnostic Link). W przypadku Astry i Astry Classic zł�cze to znajduje si� w kabinie, z lewej strony w skrzynce z bezpiecznikami, natomiast w Astrze II gniazdo jest zlokalizowane mi�dzy d�wigniami: zmiany biegów i hamulca r�cznego (dost�p po podwa�eniu osłony od strony d�wigni zmiany biegów) W zale�no�ci od modelu, roku produkcji i typu silnika mog� wyst�powa� ró�ne wersje tego zł�cza: 10-pinowe i 16-pinowe. Rozkład wyprowadze� wraz z oznaczeniami znajduje si� na ilustracjach poni�ej.
10
Zł�cze diagnostyczne
10-pinowe Zł�cze diagnostyczne
16-pinowe W celu rozpocz�cia procedury wywoływania kodów usterek nale�y zewrze� piny oznaczone na rysunku kolorem czerownym. W zale�no�ci od zł�cza s� to piny: A i B w gnie�dzie 10-pinowym oraz 5 i 6 w gnie�dzie 16-pinowym. Uwaga! Nie wolno zwiera� ze sob� innych styków, poniewa� grozi to uszkodzeniem jednostki steruj�cej. Nast�pnie nale�y wł�czy� zapłon (ale nie uruchamia� silnika). Kod usterki przekazywany jest przez błyski wcze�niej wspomnianej lampki kontrolnej. Kod jest dwucyfrowy, ale jest powtarzany trzykrotnie na wypadek, gdyby kto� nie zd��ył go odczyta�. Jeden krótki błysk oznacza cyfr� 1, dwa krótkie błyski w odst�pie około 0,5 sekundy - cyfre 2, trzy krótkie błyski w odst�pie około 0,5 sekund - cyfr� 3 itd. Mi�dzy cyframi wyst�puje 1 sekunda przerwy. Po obu cyfrach nast�puj� 3 sekundy przerwy i kod jest powtarzany. Potem znowu 3 sekundy i powtórka. Po nast�pnych 3 sekundach pojawia si� kolejny kod. W pierwszej kolejno�ci zawsze wy�wietlany jest kod 12 (jeden krótki błysk, sekunda przerwy, dwa krótkie błyski w odst�pie pół sekundy - kod jest oczywi�cie powtarzany trzykrotnie w odst�pach trzech sekund), informuj�cy o rozpocz�ciu procedury odczytu pami�ci usterek. Je�li jakie� usterki zostały zapami�tane to s� wy�wietlane w kolejno�ci rosn�cej. Je�li jednak nie było �adnych usterek to wy�wietlany jest ci�gle kod 12. Po zako�czeniu odczytu pami�ci usterek nale�y wył�czy� zapłon i wyj�� drut z gniazda diagnostycznego.
11
Niedomagania układu zasilania silników o zapłonie iskrowym
Do podstawowych zada� stawianych przed urz�dzeniami zasilaj�cymi nale�y
zaliczy� uzyskanie wła�ciwego składu mieszanki paliwowo–powietrznej
zapewniaj�cego wymagane własno�ci silnika oraz odpowiedniego rozkładu
przestrzenno–czasowego składu mieszanki w cylindrze (jednorodnego w
systemach homogenicznych i uwarstwionego w systemach heterogenicznych).
Zadanie układu zasilania polega na doprowadzeniu paliwa znajduj�cego si� w
zbiorniku do wn�trza poszczególnych cylindrów silnika. Zale�nie od sposobu
doprowadzania paliwa do cylindrów silnika najogólniej rozró�nia si�:
- zasilanie ga�nikowe
- zasilanie wtryskowe (coraz powszechniej stosowane w silnikach o
zapłonie iskrowym)
Niedomagania układu zasilania paliwem mog� wynika� z najrozmaitszych
niesprawno�ci zasadniczych jego zespołów składowych; czyli:
- zbiornika paliwa
- przewodów paliwowych
- pompy paliwa
- ga�nika
- układu wtryskowego
- układu steruj�cego wtryskiem
- filtrów powietrza
- układu ss�co-wydechowego
Objawy i powody niedomaga� układu zasilania ga�nikowego i wtryskowego
rozró�nia si� zasadniczo i w zwi�zku z tym s� rozpatrywane oddzielnie. Jedyne
przyczyny i objawy usterek zbiorników paliwa, przewodów i filtrów powietrza
ga�nikowych i wtryskowych układów zasilania s� do�� podobne.
12
Ga�nikowy układ zasilania powinien doprowadza� do wn�trza cylindrów silnika
mieszank� paliwa z powietrzem w skali 14,7:1, dostosowuj�c wci�� jej skład
odpowiednio od chwilowych warunków pracy silnika.
Najcz��ciej spotykane niedomagania:
- nieszczelno�� zbiornika paliwa
- zanieczyszczenie zbiornika paliwa
- zanieczyszczenie zaworków (odpowietrznika zbiornika) w pokrywie
wlewu zbiornika
- niedomagania paliwowskazu (bł�dny odczyt poziomu paliwa)
- zanieczyszczenie przewodów paliwa
- zanieczyszczenie filtrów paliwa
- nieszczelno�� przepony paliwa
- nieszczelno�� zaworków pompy paliwa
- uszkodzenie lub p�kni�cie d�wigni nap�du pompy paliwa
- osłabienie lub p�kni�cie spr��yny przepony pompy paliwa
- zbyt silne parowanie paliwa
- zanieczyszczenie filtru siatkowego
- nieszczelno�� kanału powietrza
- nieszczelno�� zaworu iglicowego
- nieszczelny pływak
- zanieczyszczenie dysz ga�nika
- niewła�ciwa regulacja urz�dzenia biegu jałowego
- nieprawidłowe ustawienie zderzaka ograniczaj�cego przymkni�cie
przepustnicy
- nieprawidłowe ustawienie iglicy głównej dyszy paliwa
- nieprawidłowa regulacja pompki przyspieszaj�cej
- zakleszczenie przepustnicy
- niewła�ciwe ustawienie podgrzewacza mieszanki
13
- niedomagania ogranicznika pr�dko�ci maksymalnej silnika
- zanieczyszczenie filtra powietrza
- nieszczelno�� komory pływakowej ga�nika
Naprawa wy�ej wymienionych uszkodze� coraz cz��ciej ogranicza si� tylko
do wymiany uszkodzonych elementów układu zasilania, gdy� naprawa
cz�sto okazuje si� zbyt kosztowna lub po prostu niemo�liwa do wykonania.
W nowoczesnych układach zasilania sterowanych programowo usterki wykrywa
si� testerem cyfrowym a nast�pnie koryguje w miar� wyst�pienia niedomaga�
zmieniaj�c np. k�t wyprzedzenia wtrysku, uruchomienie pompy paliwa przez
przaka�nik, sterowanie przepustnic�, sterowanie dawki paliwa, po przez
wprowadzenie odpowiedniego kodu do sterownika.
Z punktu widzenia ekonomii eksploatacji samochodów najkorzystniej byłoby,
gdyby silnik pracował ze zmiennym współczynnikiem nadmiaru powietrza, tym
wi�kszym im mniejsze jest zapotrzebowanie mocy. Poniewa� wraz ze zubo�eniem
mieszanki po przekroczeniu l» 1,3 wzrasta zagro�enie brakiem palno�ci stref
poło�onych w pobli�u �wiecy zapłonowej, w gr� wchodz� jedynie silniki z
uwarstwieniem mieszanki, w których sumaryczny współczynnik nadmiaru
powietrza w znaczny sposób mo�e przekracza� warto�� l =1,5. Zadawana warto��
współczynnika nadmiaru powietrza zale�y od przyj�tego wska�nika jako�ci.
Zwykle pod uwag� bierze si� poziom toksyczno�ci gazów spalinowych, zu�ycie
paliwa oraz u�yteczny moment obrotowy. Spalanie mieszanek stechiometrycznych
przy równoczesnym u�yciu katalizatora trójdro�nego jest kompromisem
pozwalaj�cym spełni� wymagania w zakresie toksyczno�ci spalin, jednak�e
kosztem zwi�kszonego zu�ycia paliwa, a wi�c zarówno i zwi�kszonej emisji
dwutlenku w�gla i ograniczenia mo�liwych osi�gów silników. Niemo�liwe jest
osi�gni�cie optymalnej warto�ci ka�dego ze wska�ników.
14
Zasadniczym zadaniem, które stawia si� przed systemem sterowania silnika
spalinowego jest automatyzacja pracy silnika. Oznacza to, �e podstawowe
funkcje steruj�ce, które �wiadomie wykonywał operator (kierowca)
przejmowane s� przez sterownik. Pełnej automatyzacji najszybciej doczekało si�
sterowanie zapłonem ze wzgl�du na szczególne wymagania czasowe dotycz�ce
pocz�tku wyładowania elektrycznego w komorze spalania.
Warunki palno�ci mieszanki wymuszaj� odpowiedni skład mieszanki paliwowo-
powietrznej. Wymagania proekologiczne spowodowały, �e funkcje zasilania
silnik w paliwo zostały całkowicie zautomatyzowane (cho� do niedawna
spotykane było r�cznie uruchamiane ci�gno wzbogacania mieszanki podczas
zimnego rozruchu). Regulacja dawki paliwa realizowana jest przez
elektroniczne urz�dzenia wtrysku benzyny.
W ostatnim okresie równie� funkcja regulacji napełniania (doboru masy
powietrza do wymaga� mocy silnika) jest całkowicie przejmowana przez system
sterowania.
Te trzy podstawowe funkcje steruj�ce: sterowanie napełnianiem, sterowanie
wtryskiem oraz sterowanie zapłonem stanowi� niezb�dny element
współczesnych układów sterowania samochodowymi silnikami o zapłonie
iskrowym.
15
Ochrona i diagnostyka Współczesne systemy sterowania silnikami spalinowymi o zapłonie iskrowym
to układy o du�ym stopniu zło�ono�ci. Z jednej strony oznacza to niebezpiecze�
stwo pogorszenia si� niezawodno�ci, spowodowanego rosn�c� liczb� elementów
składowych. Z drugiej jednak strony mo�liwe staje si� autodiagnozowanie
(diagnozowanie prowadzone przez sam sterownik) nie tylko układów
elektronicznych ale i mechanicznych silnika. Procedury diagnostyczne stanowi�
bardzo wa�ny fragment algorytmu sterowania. Wyniki diagnozy przekazywane
s� kierowcy (jako ostrze�enia) oraz urz�dzeniom zewn�trznym (kontrolnym i
warsztatowym). Rozwój algorytmów diagnostycznych wywodzi si� od
pierwszych systemów diagnostyki pokładowej nazwanych OBD I (ang. - On
Board Diagnosis). W systemie tym istniej� procedury sprawdzaj�ce poziom
sygnałów elektrycznych pochodz�cych od czujników pokładowych, warto�ci
parametrów programu sterowania oraz poziom sygnałów elektrycznych układów
wykonawczych. Przeprowadzana jest równie� autokontrola kodu programu
steruj�cego (polegaj�ca na zliczaniu sumy bajtów wchodz�cych w skład pami�ci
stałej sterownika). System alarmuje kierowc� samochodu o wyst�pieniu
pogorszenia si� stanu technicznego pewnych elementów systemu sterowania.
Kryteria okre�laj�ce próg wyst�pienia bł�du ka�dego z elementów ustala na
takim poziomie, �e przekroczenie go jest rejestrowane w systemie
autodiagnostyki jako bł�d w postaci kodu diagnostycznego. Wykrycie bł�du
sygnalizowane jest poprzez zapalenie si� lampki ostrzegawczej, znajduj�cej si�
na kokpicie kierowcy. Przykład działania algorytmu autodiagnostyki opisano w
skrócie poni�ej.
Aby unikn�� przypadkowych alarmów wprowadzono algorytm kwalifikacji
zauwa�onego bł�du jako bł�d przypadkowy, chwilowy lub stały. Ustalono sze��
stanów bł�du (od I do VI) oraz cztery poziomy licznika wyst�pienia bł�du L
(L1, L2, L3, L4). Licznik L jest zwi�kszany lub zmniejszany o 1 w odst�pach
16
czasu Dt w zale�no�ci od tego, czy wykryto bł�d. Po przekroczeniu warto�ci L2
uwa�any jest za bł�d chwilowy, po przekroczeniu warto�ci L4 za bł�d stały.
Stan bł�du przyjmuje wówczas stany odpowiednio III i IV. Lampka kontrolna
zapalana jest dopiero po zakwalifikowaniu bł�du jako stały, jest on wówczas
zapisywany w pami�ci sterownika.
Przebieg czasowy kwalifikacji bł�du jako przypadkowego, chwilowego lub stałego w oparciu o warto�� licznika wyst�pie� bł�du L Poniewa� przed rozruchem program steruj�cy nie jest w stanie wykry� bł�du,
dla bezpiecze�stwa lampka ostrzegawcza jest wł�czona, stan bł�du przyjmuje
stan I. Po udanym uruchomieniu silnika lampka ga�nie, licznik L przyjmuje 0,
stan bł�du ustalany jest jako II. Wykryciu bł�du powoduje przyj�cie stanu bł�du
III. Wzrost warto�ci licznika skutkuje podwy�szaniem klasy bł�du. W celu
eliminowania przypadkowo�ci wprowadzono dwie warto�ci po�rednie licznika
L1 i L3, które s� przypisywane w chwilach, gdy nast�puje zmiana wyniku
poszukiwania bł�du.
17
Schemat przej�cia pomi�dzy stanami wykrycia bł�du pokazuje poni�szy
rysunek.
Schemat przej�cia pomi�dzy stanami wykrycia bł�du Nast�pnym krokiem rozwoju było opracowanie nowej (drugiej) generacji
systemów autodiagnostycznych - systemu nazwanego OBD II. Celem tego
systemu jest stworzenie efektywnych, uniwersalnych metod monitorowania
elektronicznego układu sterowania silnikiem oraz elektronicznego układu
kontroli emisji spalin. Główn� uwag� zwrócono na niebezpiecze�stwo wzrostu
emisji toksycznych składników spalin. W tym celu analizuje si� poprawno��
spalania w kolejnych cyklach silnikowych (wykrywanie tzw. wypadania
zapłonów) czy te� sprawno�� działania katalizatora (wykrywanie braku
tłumienia oscylacji składu spalin opuszczaj�cych katalizator).
18
Nast�pnym krokiem rozwoju jest system trzeciej generacji OBD III, który ma
umo�liwi� automatyczne powiadamianie (drog� radiow�) odpowiednich słu�b o
wyst�pieniu usterki zagra�aj�cej �rodowisku naturalnemu.
Wykorzystuj�c obecno�� mikrokomputerowego sterownika, do systemu sterowania wprowadza si� zadania automatycznej ochrony elementów silnikowych przed zniszczeniem. Jako przykłady mo�na poda� system wykrywania spalania detonacyjnego (ochrona silnika przed negatywnymi skutkami fal detonacyjnych w komorze spalania) lub ochrony katalizatora przed zniszczeniem termicznym (czujnik temperatury spalin). Zapewnienie niezawodnej pracy silnika oznacza równie�, �e elektroniczny moduł steruj�cy powinien, oprócz swoich podstawowych funkcji steruj�cych, mie� mo�liwo�� przesyłania wyników przeprowadzonej kontroli do zewn�trznego urz�dzenia diagnostycznego. Praktycznie ka�dy produkowany obecnie system sterowania silnikiem jest wyposa�ony w specjalny interfejs słu��cy do komunikacji z wyspecjalizowanymi urz�dzeniami diagnostycznymi.
Schemat zada� algorytmu steruj�cego silnikiem z dodaniem zada� autodiagnostyki i ochrony silnika Zastosowanie procedur ochrony i autodiagnostycznych zwi�ksza zakres zada� algorytmu steruj�cego silnikiem. Do poprzedniego schematu dodajemy: sygnały zewn�trzne wymuszaj�ce udost�pnienie informacji o stanie diagnostycznym obiektu, grup� sygnałów wyj�ciowych oznaczon� DIAG (informacje diagnostyczne do lampki ostrzegawczej i warsztatowych urz�dze� zewn�trznych), grup� czujników CzO dostarczaj�cych informacji o chronionych elementach (czujnik spalania stukowego, czujnik temperatury spalin) oraz nowe zadania sterownika - procedury diagnostyczne.
19
Obsługa urz�dze� proekologicznych
Motoryzacja posiada znacz�cy udział w emisji zanieczyszcze�, powstałych
w wyniku spalania i parowania paliw w�glowodorowych. Ocenia si�, �e
ska�enie �rodowiska przez motoryzacj� w krajach wysoko uprzemysłowionych
wynosi od 60% do 80%. Do celu sterowania (minimum zu�ycia paliwa) oraz
ograniczenia niestabilno�ci momentu obrotowego doszły nowe ograniczenia
dotycz�ce poziomu toksyczno�ci spalin samochodowych. W zwi�zku z tym
stosowanych jest wiele rozwi�za� i układów maj�cych na celu obni�enie emisji
toksycznych gazów silnikowych (nazywanych w niniejszym rozdziale
urz�dzeniami proekologicznymi):
• stosowanie katalizatora trójfunkcyjnego wraz ze sterowaniem wtryskiem
paliwa w układzie p�tli zamkni�tej,
• recyrkulacja spalin,
• układ odprowadzania par paliwa,
• układ dodatkowego powietrza.
Najwa�niejszym ze �rodków zmierzaj�cych do obni�enia zawarto�ci zwi�zków
toksycznych w spalinach jest stosowanie układu obejmuj�cego katalizator
trójfunkcyjny oraz jeden lub dwa czujniki st��enia tlenu w spalinach (sondy l).
Ze wzgl�du na ograniczone zdolno�ci utleniaj�co–redukuj�ce katalizatora
istnieje konieczno�� regulacji składu mieszanki wokół warto�ci
stechiometrycznej.
W celu ograniczenia emisji tlenków azotu, spaliny s� kierowane specjalnym
przewodem z kolektora wylotowego do układu dolotowego. Powstał�
mieszanin� gazów składaj�c� si� ze �wie�ego powietrza i spalin moduł steruj�cy
miesza ze zmniejszon� ilo�ci� paliwa dawkowan� przez układ paliwowy
w układzie p�tli zamkni�tej. Zwi�kszanie masy gazu roboczego obni�a
20
temperatur� spalania i powoduje zmniejszenie wydzielania tlenków azotu nawet
o 30%.
Układ odprowadzania par paliwa ma za zadanie odprowadzenie par paliwa
nagromadzonych na lustrem paliwa w zbiorniku do cylindrów, gdzie zostaj�
spalone. Spaliny zasysane do kolektora dolotowego przechodz� przez pojemnik
z w�glem aktywnym. Redukuje si� w ten sposób emisj� w�glowodorów ze
zbiornika paliwa do atmosfery.
Układ powietrza dodatkowego (czasem nazywany układem powietrza wtórnego)
jest uruchamiany na krótki czas podczas rozgrzewania silnika. Za
po�rednictwem tego układu �wie�e powietrze jest wtłaczane bezpo�rednio do
poszczególnych kanałów wylotowych w głowicy silnika, umo�liwiaj�c
utlenianie niespalonych w�glowodorów i tlenku w�gla. Dodatkowa porcja tlenu
(a tym samym wysoka temperatura spalin) powoduje tzw. efekt dopalania.
Podczas trwania tego procesu temperatura spalin nadal wzrasta i podczas fazy
rozgrzewania silnika katalizator szybciej osi�ga temperatur� robocz�. Tym
samym zawarto�� substancji toksycznych w spalinach ulega zmniejszeniu.
Schemat zada� algorytmu steruj�cego silnikiem z dodaniem zadania obni�enia
toksyczno�ci emisji gazów silnikowych (spalin i oparów benzyny)
21
Wy�ej wymienione rozwi�zania i układy kontroli toksyczno�ci spalin stosowane
s� w ró�nych kombinacjach w zale�no�ci od pojemno�ci skokowej silnika lub
stosowanego układu sterowania prac� silnika. Zastosowanie układów maj�cych
na celu obni�enie emisji toksycznych gazów silnikowych rozszerza schemat
zada� algorytmu steruj�cego silnikiem o zadanie sterowania tymi urz�dzeniami
– grup� sygnałów wyj�ciowych oznaczon� TOX (poziom emisji toksycznych
składników spalin), grup� układów wykonawczych UWE (zawór recyrkulacji
spalin, zawór upustu par paliwa ze zbiornika z w�glem aktywowanym, pompa
powietrza dodatkowego oraz zawór powietrza dodatkowego), grup� czujników
CzE dostarczaj�cych informacji ułatwiaj�cych sterowanie urz�dzeniami
proekologicznymi (czujniki składu spalin, czujnik ci�nienia par paliwa) oraz
nowe zadania sterownika – procedury steruj�ce nazwane tu procedurami
ekologicznymi.
Skład mieszaniny palnej okre�lany jest najcz��ciej w oparciu o st��enie tlenu w
spalinach przy pomocy czujnika tlenu – sondy l . Sonda l jest miernikiem składu
mieszanki działaj�cym w sposób po�redni. Elektroda stykaj�ca si� ze spalinami
pokryta jest substancj� katalityczn�, dzi�ki temu w otoczeniu elektrody powstaje
równowaga stechiometryczna. St��enie tlenu w pobli�u elektrody odpowiada
sytuacji, jaka miałaby miejsce w przypadku całkowitego i zupełnego spalenia
paliwa. Czujnik tlenu (sonda l) ma dwie powa�ne wady: długi czas odpowiedzi
na zmian� składu mieszanki poł�czony ze skokow� charakterystyk� oraz
u�rednianie pomiaru dla wszystkich cylindrów.
22
Cyfrowe testery silników
MOT 151
Przeno�ny tester silników zasilany z akumulatora 12 V badanego samochodu. Tester wyposa�ony jest w cztery programy diagnostyczne przeznaczone do testu silnika, pomiarów multimetrowych, testu wtrysku paliwa i analizy spalin. Przy zastosowaniu dodatkowego Diesel-Adaptera mo�na mierzy� dynamiczny pocz�tek tłoczenia i regulacj� wtrysku paliwa w silnikach z zapłonem samoczynnym. Do testem mo�na dodatkowo podł�czy� drukark� protokołow� oraz analizator spalin dzi�ki czemu otrzymuje si� wielofunkcyjny tester do szybkiej kontroli przed i po naprawie.
MOT 240
Przeno�ny tester silników z oscyloskopem cyfrowym zasilany z akumulatora 12 V badanego samochodu. Tester wyposa�ony jest w zespół pomiarowy zintegrowany z ekranem ciekłokrystalicznym, elementami obsługowymi i uchwytem sond pomiarowych. Tester ten ma zastosowanie do wszystkich testów silnika, elektryki i elektroniki samochodowej. Przy u�yciu wbudowanego oscyloskopu cyfrowego mo�na w bardzo łatwy sposób obserwowa� i analizowa� zmiany napi�� w obwodzie pierwotnym i wtórnym układu zapłonowego. Poprzez doł�czenie dodatkowego analizatora spalin otrzymuje si� kompletny system diagnostyczny.
23
MOT 250
Komfortowy tester silników z oscyloskopem cyfrowym składaj�cy si� z zespołu wy�wietlacza i obsługi oraz z zespołu pomiarowego z uchwytem sond pomiarowych. Tester przeznaczony jest do monta�u w specjalnym wózku, w którym mo�na dodatkowo montowa� analizator spalin, drukark� protokołow�, szafk� narz�dziow� i dodatkowe schowki. Po zainstalowaniu dodatkowego komputera PC otrzymuje si� kompletny system informacyjny i system analizy spalin.
Systemy testowania układów z samodiagnoz�
KTS 500
Przeno�ny tester do elektronicznych systemów z samodiagnoz� na bazie komputera PC. Tester KTS 500 mo�na rozbudowa� do pełnego systemu informacyjno-diagnostycznego. Wszystkie informacje wy�wietlane s� na du�ym ekranie ciekłokrystalicznym. Po zainstalowaniu tzw. karty KTS (karty protokołów komunikacyjnych) i specjalistycznych kabli poł�czeniowych mo�liwy jest odczyt danych z elektronicznych sterowników i ich pami�ci bł�dów, wy�wietlanie zmierzonych warto�ci fizycznych, programowanie sterowników, uaktywnianie elementów wykonawczych i sterowanie ró�nymi funkcjami sterowników. Dodatkowo do wykrytych bł�dów mog� by� wy�wietlane miejsca zabudowy elementów, warto�ci kontrolne elementów, schematy elektryczne i inne szczegółowe informacje. Wbudowany do testera KTS 500 multimetr umo�liwia bezpo�rednie wykonywanie pomiarów badanych elementów. Zasilanie testera KTS 500 dost�pne jest poprzez zł�cze diagnostyczne z samochodu, wbudowanego akumulatora lub zewn�trznego zasilacza sieciowego.