načítání...
nákupní košík
Košík

je prázdný
a
b

Kniha: Elektronika a elektrotechnika motorových vozidel - Pavel Štěrba

Elektronika a elektrotechnika  motorových vozidel
-15%
sleva

Kniha: Elektronika a elektrotechnika motorových vozidel
Autor:

Kniha obsahuje podrobné informace o elektronických systémech a elektrických spotřebičích v osobních vozidlech s benzínovými i naftovými motory a popisuje funkci všech zařízení, ... (celý popis)
Kniha teď bohužel není dostupná.

»hlídat dostupnost


hodnoceni - 66.6%hodnoceni - 66.6%hodnoceni - 66.6%hodnoceni - 66.6%hodnoceni - 66.6% 80%   celkové hodnocení
1 hodnocení + 0 recenzí

Specifikace
Nakladatelství: Computer press
Médium / forma: Tištěná kniha
Rok vydání: 2013-10-23
Počet stran: 192
Rozměr: 210 x 285 mm
Úprava: 191 stran : ilustrace
Vydání: 1. vyd.
Vazba: brožovaná lepená
ISBN: 9788026402718
EAN: 9788026402718
Ukázka: » zobrazit ukázku
Popis

Kniha obsahuje podrobné informace o elektronických systémech a elektrických spotřebičích v osobních vozidlech s benzínovými i naftovými motory a popisuje funkci všech zařízení, řídících jednotek, akčních členů a jejich vzájemnou interakci, možnosti řízení, kalibrace, přeprogramování i regulace. Naleznete zde také popis snímačů a analýzu jejich signálů, praktické návody na kontrolní měření, testy, diagnostiku i kontrolu jednotlivých spotřebičů, postupy pro opravu některých poruch svépomocí, chybové kódy a operace s pamětí závad. Z obsahu knihy: - podrobný popis všech elektronických systémů ve vozidle - princip regulace a způsob ovládání akčních členů - řízení motorů, seřizování a nastavování vybraných systémů - činnost korekčních řídicích jednotek - přenosy informací ve vozidlech a analýza získaných dat - emulátor signálu lambda sondy a tachografu - systémy ovlivňující jízdu vozidla - přenos informací z vozidla do počítače - paměť závad a její mazání - diagnostika VAG – vybrané funkce - struktura chybových kódů OBD - hledání a odstraňování závad v elektroinstalaci - lambda sonda – funkce, zapojení a testování - režim využití plného výkonu motoru - měření elektrických veličin - elektroinstalace, elektrické okruhy a spotřebiče - alarmy, imobilizéry, autorádia a palubní přístroje - podrobný rejstřík, nákresy a ilustrační fotografie - význam často používaných zkratek (seřizování, diagnostika závad a chybové kódy OBD)

Předmětná hesla
Související tituly dle názvu:
Automobily (6) - Elektrotechnika motorových vozidel II. Automobily (6) - Elektrotechnika motorových vozidel II.
Jan Zdenek, Ždánský Bronislav, Kubát Jinrich
Cena: 432 Kč
Automobily VI Automobily VI
Jan Zdeněk Ing., Ždánský Bronislav Ing., Kubát Jindřich PaeDr.
Cena: 296 Kč
Příručka pro řidiče a opraváře automobilů III. díl 4. vydání Příručka pro řidiče a opraváře automobilů III. díl 4. vydání
Horejš Karel, Motejl Vladimír
Cena: 278 Kč
Elektrotechnika a elektronika Elektrotechnika a elektronika
Hammer Miloš
Cena: 85 Kč
Zákazníci kupující knihu "Elektronika a elektrotechnika motorových vozidel" mají také často zájem o tyto tituly:
Recenze a komentáře k titulu
Zatím žádné recenze.


Ukázka / obsah
Přepis ukázky

Základní pojmy z autoelektroniky

63

Základní pojmy z autoelektroniky

Mezi základní kameny elektroniky v motorových vozidlech

patří jednotlivé řídící jednotky (motoru, brzd,převodovky, retardéru, dveří, ...) a jejich vzájemná interakce,která se dnes uskutečňuje pomocí palubních počítačových

sítí. Možnosti řízení a regulací jsou dnes tak rozsáhlé, že

pouhým přehráním software v příslušné řídící jednotcediametrálně změníme nejen funkci odpovídajícího celku, tj.

motoru, převodovky ale můžeme ovlivnit i chování a jízdní

vlastnosti celého vozidla. Většina výrobců tak dnes i bez

vědomí majitelů vozidel při pravidelném servisu měnísoftwarová nastavení klíčových celků a ovlivňují tak funkce

celého vozidla.

Softwarové změny jsou často diagnosticky obtížnězjistitelné, jinými slovy, není problém přeprogramovat řídící

jednotku motoru tak, že vozidlo nebude plnit emisní limity

a přitom při pravidelném kontrolním měření technik nezjistí

žádné odlišnosti. Současně vznikají systémy palubnídiagnostiky, kdy řídící jednotky kontrolují samy sebe, ruku

v ruce s tím však přicházejí na trh i systémy třetích stran,

jejichž úkolem je naopak systém palubní diagnostikyparalyzovat. Časem si tak budeme jistě klást otázkyprincipiálního charakteru, například „Je to, co navenek vypadá jako

digitální tachograf opravdu pravým digitálním tachografem

nebo jen jeho věrnou imitací, která simuluje potřebnéfunkce podle potřeby majitele vozidla?“. To je zatím sicehudba budoucnosti, nezodpovězenou otázkou však zůstává,

jak je vzdálená...

Veškeré elektronické celky mohou bezchybněpracovat pouze tehdy, pokud mají k dispozici odpovídajícísignály z potřebných snímačů. Proto se budeme v následujících

kapitolách zabývat nejen vlastními řídícími jednotkami

a jejich regulačními algoritmy, ale budeme věnovatpozornost též elektrickým signálům, možnostem jejichvzorkování a analýze. Zmíníme se i o vybraných typech snímačů,

jejich vlastnostech a vhodnosti použití pro konkrétnípodmínky. Část naší pozornosti budeme věnovat téžproblematice měření a analýzy získaných signálů.

Analogové a digitální signály

Průběhy fyzikálních veličin jsou od přírody analogové. Jako

analogový průběh (analogový signál) označujeme přitom

takový, který mezi dvěma krajními stavy (např. minimem

a maximem) může nabývat nekonečného množstvíhodnot. Oproti tomu digitalizovaný signál může nabývatpouze konečného počtu hodnot. Množství těchto mezilehlých

hodnot je přitom závislé na způsobu digitalizace reálného

signálu. Rozdíly mezi signály vidíme na připojeném grafu.

Při digitalizaci signálu musíme vždy vědět, jaký jepožadovaný rozsah vstupu nebo výstupu a s jakou přesností

potřebujeme rozlišit změny, které v jeho průběhunastanou. Toto rozlišení defi nujeme počtem bitů, na které je

signál převodníkem rozložen. V praxi používáme nejčastěji

následující rozlišení:

Počet bitů Počet úrovní

8 255

12 4095

16 65535

32 4294967295

V praxi to tedy znamená, že pokud budeme snímat

například napětí 0..5 Voltů v rozlišení 8 bitů, budenejmenší rozlišitelná změna 5/255 tj. 0.019 V, což může být pro

řadu účelů plně dostačující přesnost snímání.

Snímejme však jinou veličinu – otáčky motoru.

Představme si motocyklový motor, pracující v rozsahu

do 20000 min

-1

. V tomto případě bychom při 8 bitovém

rozlišení obdrželi přesnost snímání otáček 78 min

-1

, což

je např. pro účely regulace volnoběžných otáček, které

máme udržovat v rozmezí 100 min

-1

přesnost naprosto

nedostačující.

Při požadavku regulace 100 min

-1

potřebujemesnímat s přesností alespoň 10 min

-1

, což znamená použít

preciznější digitalizaci – místo 8-bitové tedy aplikujeme16-

-bitovou. Při ní již obdržíme rozlišení 0.3 min

-1

, což je již

přesnost naprosto vyhovující.

Můžete se samozřejmě zeptat, proč automatickynealikujeme vysoké bitové rozlišení. Odpověď je v tomtopříadě poměrně prostá – použití vysokých rozlišení klade

v následném zpracování signálu vyšší nároky na kapacitu

paměti, výpočetní čas, přenos dat po sběrnicích a s tím

Analogový a digitalizovaný průběh. Při digitalizaci se vždy

část původní vypovídací hodnoty nenávratně ztratí.


ELEKTRONIKA A ELEKTROTECHNIKA VOZIDEL

64

související rychlost zpracování. Nakonec se vše projeví

i v cenách zařízení.

Digitální přenosy a TTL logika

Elektronické číslicové obvody jsou standardizovány tak,

aby pracovaly se signály v rozmezí 0 až 5 Volt.Současně s tím však digitální technika rozlišuje principiálněpouze 2 základní stavy – „zapnuto“ a „vypnuto“, neboli tzv.

logickou jedničku a logickou nulu (binární číslicovásoustava). Pomocí posloupnosti „0“ a „1“ potom můžeme vyjádřit

jakoukoli hodnotu. Uveďme si malý příklad:

Decimální vyjádření Binární vyjádření

0 0000

1 0001

20010

30011

40100

50101

10 1010

Elektricky vyjadřujeme logickou „1“ napětím v rozmezí

2.0–5.0 V, logickou „0“ potom napětím v rozmezí 0.0–0.8

V. Úroveň napětí mezi 0.8 až 2.0 V patří do tzv. zakázané

oblasti, při níž není chování elektronických členů definováno.

Převod analogové veličiny na binární vyjádření má

za úkol tzv. Analogově-Digitální (AD) převodník. Opačný

úkol, tj. z digitálního signálu vytvořit analogový signál např.

pro ovládání servomotoru škrtící klapky nebo výfukovépřívěry zajišťuje Digitálně-Analogový (DA) převodník.

K přenosu digitálního signálu slouží tzv. sběrnice.

Popišme si ukázku přenosu po jednoduchédvouvodičové sběrnici (viz obr.):

Na vstupu mějme analogovou veličinu, např.napětí, dosahující úrovně v našem případě 12 V. Totonapětí je 8-bitovým převodníkem převedeno do binární formy.

Bude-li pro zjednodušení rozsah snímání do 255 Voltů,

obdržíme na výstupu z převodníku hodnotu „00001100“.

Tuto hodnotu nyní musíme vyjádřit elektricky. Toprovedeme pomocí periodických změn napětí sběrnice, které bude

v našem případě nabývat v defi novaných časovýchintervalech (tzv. taktu sběrnice) hodnot „0 V – 0 V – 0 V – 0 V – 5

V – 5 V – 0 V – 0 V“.

Na druhém konci vodičů bude přijímací zařízení, které

bude signál dále zpracovávat. Toto zařízení musí„poslouchat“ na sběrnici přesně ve stejných časových intervalech,

aby správně detekovalo vyslanou hodnotu.

Zamyslíme-li se nad tímto typem přenosu, vidíme, že je

poměrně časově náročný. Pokud bychom jej potřebovali

zrychlit, máme dvě základní možnosti:

• zrychlit frekvenci přenosu – ta je však limitovánapoužitým vedením (konstrukce, délka) a rychlostmi všech

zařízení na sběrnici

• přenést všech 8 hodnot najednou – v tomto případě

však potřebujeme ne 2 vodiče, ale 9 vodičů (8xsignál, 1x kostra). V tuto chvíli jsme dospěli k tzv. 8-bitové

sběrnici. Použijeme-li ještě více vodičů, získáme např.

16 či 32-bitovou sběrnici.

Rychlost přenosu vyjadřujeme v tzv. Baudech(zkratka Bd). 1 Baud představuje 1 přenesený bit za 1 sekundu

(někdy též označujeme „bps“).

Principy regulací

Potřebujeme-li při řízení regulovat velikost nějakéveličiny, např. průtoku, vyhřívání apod., máme v principu dvě

základní možnosti, jak ji provést.

Analogová regulace

Při tomto přístupu využíváme přímé závislostiregulované veličiny na ovládacím signálu. Jako příklad si uveďme

Přenos digitálního signálu po jednoduché sběrnici.

Na ukázce je přenášený 1 Byte (8 bitů).

Přenos signálu po 8-bitové sběrnici. Na jeden takt jepřeneseno vždy všech 8 bitů najednou, jedná se o tzv.paralelní přenos.


Základní pojmy z autoelektroniky

65

regulaci vyhřívání. Teplota topného tělíska bude jistězávislá na napětí, jakým jej budeme napájet. Při malém napětí

bude topný výkon také malý a výsledná teplota nízká,zatímco při vyšším napětí bude topný výkon velký a výslednáteplota také vysoká.

Pulsní regulace

Při tomto přístupu aplikujeme pouze 2 základní stavy

ANO a NE, resp. ZAPNUTO a VYPNUTO (OTEVŘENO

a ZAVŘENO), které vhodně často střídáme. Uveďme-li si

opět příklad pro regulaci vyhřívání topného tělíska.Napájet jej budeme vždy maximálním napětím, které budeme

v periodických intervalech vypínat. Budeme-li potřebovat

malý topný výkon, bude perioda zapnutí krátká, naopak při

požadavku velkého výkonu může dojít i ke stavu, kdy bude

napájení zapnuté nepřetržitě.

Při pulsní regulaci by se nám mohlo zdát, že průběh

výsledné veličiny bude také pulsující. Ve skutečnosti však

můžeme pulsace potlačit natolik, že budou z fyzikálního

hlediska zanedbatelné. Uveďme si opět příklad na regulaci

topného tělíska. Při malé frekvenci změn napájecíhonapětí budou změny teplot poměrně velké, zatímco při velké

frekvenci budou téměř zanedbatelné. Velikost maximální

frekvence je potom zpravidla daná mechanickými limity

ovládacího členu a v praxi může dosahovat i stovek Hz.

V praxi dnes většinou používáme pulsní regulace,především z důvodu exaktnosti, shodnosti seriové výroby

a často i rychlosti regulace.

Způsoby ovládání akčních členů

Při řízení motorů či podvozků máme řadu možností jakovládat akční členy. Pojďme se podívat na některé z nich:

a) buzení zapalovacích členů

V současné době používáme nejčastějibezrozdělovačové systémy, kdy každý válec nebo dvojice válců má svůj

Analogová regulace teploty, malý a velký výkon. Při malém

výkonu (dole) je napájecí napětí sníženo, při velkémvýkonu (nahoře) je vyšší.

Pulsní regulace teploty, malý a velký výkon. Napájecínapětí je vždy stejně velké. Při malém výkonu (nahoře) jevypínáno v delších intervalech, při velkém výkonu (dole) se

intervaly vypínání zkracují.

Průběh výsledné veličiny při malé a velké frekvenciovládacího členu. Použití malé frekvence (nahoře) má zanásledek velké odchylky vůči cílové hodnotě, zatímco při

dostatečně velké frekvenci (dole) můžeme dosáhnout

zanedbatelné pulzace.

Třívodičové (a) a dvouvodičové (b) zapojení zapalovacích

členů.


ELEKTRONIKA A ELEKTROTECHNIKA VOZIDEL

66

zapalovací člen. Odmyslíme-li si vnitřní zapojení tohotočlenu, dojdeme často k následujícím zapojením:

• Třívodičové zapojení – obsahuje napájení, kostru

a ovládací (signálový) vodič. Řídící jednotka posílásignálovým vodičem pouze zapalovací impulsy (logika

5V). Výhodou tohoto řešení je, že řídící systém nemusí

obsahovat koncové výkonové členy.

• Dvouvodičové zapojení – v tomto případě jezapalovací člen jedním vývodem trvale napájen palubnímnapětím (+12 V) a druhý vývod je řídící jednotkou periodicky

uzemňován. V okamžiku rozpojení uzemněnípřeskočí jiskra. Část silových obvodů obsahuje vlastní řídící

jednotka.

b) ovládání vstřikovačů

Způsob ovládání vstřikovačů paliva je prakticky jednotný.

Vstřikovače jsou jedním vývodem trvale napájeny palubním

napětím (+12 V) a druhý vývod řídící jednotka periodicky

uzemňuje. V okamžiku jeho uzemnění se vstřikovač otevře

a začne jím protékat palivo.

c) ovládání podtlakových ventilů

Při potřebě ovládat pomocí podtlaku nějaký člen (např.

EGR ventil) přistupujeme k pulsnímu buzení ovládacího

ventilu stanoveným napětím. Tak máme zajištěno, že i při

kolísání velikosti palubního napětí a rozptylu přesnostivýroby ovládacího ventilu bude proporce otevření stále stejná

a rychlost regulace velká.

Pokud bychom ovládali ventil změnou velikostinapájecího napětí, nezajistili bychom stále stejnou velikostotevření, krom toho se budeme potýkat s hysterezí otevírání

tohoto ventilu, která při pulsním buzení vymizí.

d) ovládání volnoběžných ventilů

Při ovládání obtokových ventilů, kterými regulujeme průtok

volnoběžného vzduchu do sání motoru při zavřené škrtící

klapce, použijeme stejný princip, jako v předchozímpříadě. Získáme tak velkou rychlost regulace aopakovatelnost nastavení.

Druhy regulačních algoritmů

Ať již použijeme jakýkoli princip ovládání nějakéhoregulačního členu např. topného tělesa, průtokového ventilu,

či ventilu vstřikujícího palivo apod., budeme řešit otázku,

jak hodně budeme muset topit, otevírat ventil či vstřikovat

palivo, abychom dosáhli žádaného cíle, kterým může být

udržení určité teploty, průtoku kapaliny či bohatosti směsi.

Pro ilustraci uvažujme například způsob regulace výšky

hladiny v nádobě s vodou na stanovené hodnotě. K tomu

můžeme využít některé z následujících algoritmů, resp.

jejich kombinací:

Proporcionální

Princip proporcionální regulace (P-regulace) spočívá v tom,

že velikost průtoku vody přitékající do nádoby bude úměrná

Ovládání podtlakových ventilů (např. EGR ventil). 1 –ventil fyzicky otevírající průtok média, 2 – podtlaková komora,

3 – zdroj podtlaku (sací potrubí, vývěva apod.), 4 –elektromagnetický ovládací ventil, reguluje pouze velikostpodtlaku v podtlakové komoře.

Ovládání volnoběžných ventilů. a) velké otevření, b) malé

otevření.

Velikost otevření ventilu v čase v závislosti na velikosti

poklesu hladiny při P-regulaci.


Základní pojmy z autoelektroniky

67

vzdálenosti aktuální výšky hladiny od teoretické hodnoty.

Závislost otevření ventilu ovládajícího přítok vody donádoby vidíme na připojeném grafu. Nevýhodou této regulace

je fakt, že s její pomocí nejsme schopni dosáhnout cílové

hodnoty (výšky hladiny); buďto se jí po uplynutí velmidlouhé doby přiblížíme nebo kolem ní budeme oscilovat.

Matematicky můžeme tento přístup vyjádřit jako

kde X představuje odchylku od cílové hodnoty, k je velikost

proporce a Y je v našem případě velikost otevření ventilu

regulujícího přítok do nádoby.

Integrální

Při integrální regulaci (I-regulaci) budeme stanovovat

v závislosti na vzdálenosti aktuální výšky hladiny odteoretické hodnoty nikoli velikost otevření ventilu,ovládajícího přítok vody, ale rychlost jeho otevírání resp. uzavírání.

Závislost vidíme opět na připojeném grafu.

Při matematickém vyjádření obdržíme

kde f(X) představuje funkci velikosti otevření ventilupřítoku do nádoby, která může být obecně závislá na velikosti

odchylky od cílové hodnoty a čase, T je doba regulace a Y

je v našem případě velikost otevření ventilu regulujícíhopřítok do nádoby v daném čase.

Derivační

Poslední variantou odezvy na odchylku od požadovaného

stavu je tzv. derivační regulace (D-regulace). Zde bychom

v našem modelovém případě stanovili velikost otevřeníventilu, ovládajícího přítok vody na rychlosti poklesu hladiny.

Matematicky obdobně obdržíme

kde X představuje funkci závislosti velikosti odchylky

od cílové hodnoty na čase Y je opět v našem případěvelikost otevření ventilu regulujícího přítok do nádoby.

PI-regulace

Tento přístup se při řízení motorů (např. lambdaregulace, řízení volnoběžných otáček apod.) používá nejčastěji

a představuje kombinaci prvních dvou metod. Je to zdůvodu jeho rychlosti a schopnosti úplně vyregulovatpřípadnou odchylku.

Matematicky potom můžeme PI regulaci vyjádřit jako

Velikost otevření ventilu v čase v závislosti na velikosti

poklesu hladiny při I-regulaci.

Velikost otevření ventilu v čase v závislosti na velikosti

poklesu hladiny při D-regulaci.

Velikost otevření ventilu v čase v závislosti na velikosti

poklesu hladiny při PI-regulaci. Jedná se o superpozici P

a I regulace.


ELEKTRONIKA A ELEKTROTECHNIKA VOZIDEL

68

Řízení motorů

Systémy řízení motorů představují základní kámenelektroniky v motorovém vozidle. Postupem vývoje již ovšem

nejsou obvykle schopny pracovat samostatně, neboť jsou

zaintegrovány do elektronických systémů celéhovozidla a pro správnou funkci vyžadují vzájemnou kooperaci

s řadou z nich. Tato vzájemná kooperace se dnesuskutečňuje pomocí palubních datových sítí, tzv. multiplexů,zpravidla typu CAN-BUS.

Implementace algoritmů vlastní diagnostiky někdy může

svádět mechaniky k slepému využívání diagnostických

přístrojů, čtení paměti závad a zapomínání nafundamentální pravidla fyziky, mechaniky a elektrotechniky. Výsledkem

jsou tak někdy bezradní mechanici, nespokojení majitelé

vozidel a chybně fungující motory.

Pokusme se tedy poodhalit roušku tajemství aseznamme se s tím, co má vlastně řídicí systém motoru za úkoly,

co od něj můžeme očekávat a co nikoli.

Řídicí jednotka motoru, různé provedení.

Typy řídících jednotek

V praxi se můžeme setkat s několika základními typy

řídících jednotek motorů. Pokusme se definovat jejich

rozdělení a v následujících kapitolách se seznámíme

s jejich funkcemi.

Druh řídící

jednotky

Charakteristika, použití

Primární Základní řídící jednotka, která na základě vstupních parametrů (otáčky, poloha plynu, tlaky, teploty)

komplexně zajišťuje řízení motoru (dodávka paliva, zážeh, doplňkové funkce). Do této skupiny patří

všechny řídící jednotky montované v prvovýrobě.

Korekční Tyto řídící jednotky neumí samostatně řídit motor ani jiný celek, ke své funkci potřebují primární řídící

jednotku. Připojují se na výstup z primární řídící jednotky a korigují signály, které tato jednotka vysílá.

Umožňují tak korigovat např. dodávku paliva nebo předstih zážehu. Do této skupiny patří různétuningové jednotky typu PowerCommander, PowerBox a celá řada řídících jednotek pro LPG/CNG.

Mystifi kační Tyto řídící jednotky se, na rozdíl od předchozího případu, připojují na vstup primární řídící jednotky

popř. přímo na sběrnici CAN-BUS a ovlivňují signály ze snímačů nebo jiných jednotek. Tyto modifikované signály (údaje o teplotách, tlacích apod.) potom předávají do primární řídící jednotky, která se

potom podle toho chová.

Speciální skupinou jsou jednotky, které mají za úkol obelstít různé kontrolní algoritmy, kdy některá

část vozidla cíleně nepracuje správně, ale je z různých důvodů žádoucí, aby tuto informaci o chybné

funkci zbytek elektronických zařízení ve vozidle neobdržel (podsouvání idealizovaných průběhůsignálů do OBD, podsouvání signálů a informací pocházejících za běžných okolností z tachografu, ačkoli

tachograf je fyzicky vymontován apod.)

Řízení motorů

69

Korekční a mystifi kační jednotky tvoří v některýchpřípadech jeden konstrukční celek, jedná se většinou ododatečně montovaná chiptuningová zařízení. S některými

z nich se seznámíme později.

Řízení motorů primární

jednotkou

Architektura řídící jednotky

Podíváme-li se na blokové uspořádání, máme řídícíjednotku standardně složenu z následujících celků:

• procesor – „srdce“ celé řídící jednotky. Vykonávápředepsané operace, řídí běh celé jednotky.

• paměť – obsahuje data pro řízení motoru. Paměťmůžeme dále dělit na následující druhy:

• ROM – tzv. trvalá paměť, obsahuje data nebo algoritmy

již z výroby, která nelze přepsat. Vyznačuje se poměrně

dlouhou přístupovou dobou, proto se informace v níuložené často kopírují po zapnutí napájení do paměti RAM

• RAM – tzv. operační paměť. Informace v ní uložené lze

kdykoliv přepsat. Vyznačuje se velmi krátkou doboupřístupu a též tím, že po ztrátě napájení se data v níuložená nenávratně ztratí.

• PROM – tzv. programovatelná paměť (jednou). Do této

paměti můžeme jedenkrát uložit požadovaná data, poté

se paměť chová již jako ROM. Pokud bychompotřebovali změnit uložená data, musíme paměť vyhodit apoužít novou.

• EPROM – programovatelná paměť s externímvýmazem. Do této paměti můžeme data jedenkrát uložit,

poté zde zůstanou i po vypnutí napájení. Jejich výmaz

lze provést jedině pomocí UV záření, poté je možno ji

opět naprogramovat.

• EEPROM – přepisovatelná paměť, která sizachovává naprogramovaná data i po vypnutí napájení. Data je

možno bez externího zásahu kdykoli přepsat čivymazat. Doba přepisu je však poměrně dlouhá, proto se

nehodí na běžné operace (na ty je tu paměť RAM), ale

pouze na uchování dat před vypnutím zařízení. Během

zápisu dat zároveň nesmí dojít k výpadku napájení,

může dojít k poškození paměti.

• Sběrnice – zajišťuje přenos dat mezi pamětí,procesorem, vstupními a výstupními obvody.

• Vstupní a výstupní obvody – jsou osazeny DA a AD

převodníky, popřípadě výkonovými ovládacími členy,

spínajícími velké proudy. Pomocí těchto obvodů se

informace ze snímačů dostanou do řídících algoritmů

a naopak, např. informace o velikosti dávky paliva se

převedou na impuls pro otevření vstřikovačů.

• CAN-Interface – tento obvod představuje též určitou

formu vstupního/výstupního obvodu, ale napočítačové úrovni. Zajišťuje komunikaci řízení motoru s ostatními

elektronickými zařízeními ve vozidle (např. převodovka,

přístrojová deska, apod.)

Řídicí strategie

Hlavními úkoly systému řízení motoru (ECU) jedodávka paliva a zapálení nasáté směsi v souladu smomentálním provozním režimem. Současně provádí ECU obsluhu

periferních zařízení, opět podle požadavků motoru, řidiče

a momentálních provozních podmínek. Pojďme se nyní vžít

do role konstruktéra a projděme si krok za krokem celý,

v našem případě fi ktivní, řídicí systém motoru.

Základní řídicí veličiny

Mezi základní řídicí veličiny, podle kterých budemeprovádět vlastní regulaci, můžeme zařadit:

• otáčky motoru (RPM)

• zatížení motoru

Otáčky motoru nemá smysl jakkoli komentovat, jejich

význam je zřejmý. Ke stanovení jak dodávky paliva, tak

i předstihu zážehu však potřebujeme mimo jiné informaci

o zatížení motoru, kterou můžeme získat několika způsoby:

• snímáním polohy škrticí klapky (TPS)

• snímáním tlaku v sacím potrubí (MAP)

• snímáním průtoku vzduchu do motoru (MAF)

Nejčastěji se využívá snímání tlaku v sacím potrubí,proto jej pro naše další úvahy použijeme také. Pokud bychom

Příklad architektury řídící jednotky. AD –analogovo-digitální převodníky, I/O PORTY – vstupně-výstupní porty, RAM –

operační paměť, ROM – trvalá nepřepisovatelná paměť,

EPROM – trvalá přepisovatelná paměť (za určitýchpodmínek), DA – digitálně-analogové převodníky, RS232 –

komunikační rozhraní po sériové lince, CAN – interface

pro vozidlovou komunikaci prostřednictvím CAN sítě.


ELEKTRONIKA A ELEKTROTECHNIKA VOZIDEL

70

však měli motor vybaven recirkulací výfukových plynů

(EGR), bude výhodnější snímat průtok vzduchu domotoru, neboť v případě otevření recirkulačního ventilu se nám

změní tlak v sacím potrubí, což by nám přinášelo zbytečné

problémy s hledáním řídicích algoritmů a korekcí.

V některých případech se pro řízení využívá kombinace

dvou snímačů reprezentujících zatížení motoru. Pro určitou

oblast, zpravidla částečná zatížení, se aplikuje řízenípomocí map RPM x MAP, v jiné oblasti, zpravidla vyšší zatížení

motoru, potom RPM x TPS. Nevýhodou použití map RPM

x TPS je nutnost aplikace přídavných korekcí např. vpříadě, že se nám bude měnit tlak na vstupu do sání motoru

(náporová sání, proměnné délky sacích potrubí, regulace

teploty nasávaného vzduchu apod.).

Další informací, kterou budeme potřebovat při návrhu

systému řízení motoru je informace o poloze motoru. Tu

můžeme získat v zásadě dvěma způsoby, v praxi sevyužívají oba a závisí na typu řídicího systému, jaký systémzískávání dat jeho autoři zvolili.

a) snímání polohy klikového hřídele

Systém využívá snímače otáček, umístěného na klikovém

hřídeli motoru. Snímač otáček pracuje nejčastěji naprincipu Hallova jevu a snímá jinak pravidelné výřezy nasetrvačníku, kterých je na jednu otáčku např. 8, 16 či 22.

V místě odpovídající úvrati motoru, tzn. místě, kterévezmeme za impuls pro zapálení směsi a pro vstříknutí dávky

paliva budeme mít ovšem jeden výřez odlišný (např. širší,

užší nebo dvojitý). Nevýhodou tohoto řešení je, ženemůžeme realizovat sekvenční vstřikování, ale pouzesimultánní nebo skupinové (např. Škoda Felicia 1.3; systém řízení

Siemens Simos 2).

b) snímání polohy vačkového hřídele v kombinaci

se snímačem otáček klikového hřídele

Systém využívá dvojici snímačů, kde jeden z nich snímá

pravidelné výřezy na setrvačníku pro informaci ootáčkách motoru a druhý snímač snímá polohu motorupomocí snímání polohy vačkového hřídele. Snímání polohy

vačkového hřídele můžeme opět provést např. Hallovým

snímačem, který bude spouštěn výřezy/nálitky narozvodovém kole. Jeden výřez/nálitek bude odlišný (užší,širší) a bude udávat polohu prvního válce motoru. Impulsy

z klikového hřídele v tomto případě využíváme prozapalování, impulsy z vačkového hřídele potom pro vstřikování

paliva buďto přímo nebo v synchronizaci s impulsy zklikového hřídele.

Kromě toho využijeme pro řízení motoru ještě další

vstupní veličiny (teploty, tlaky), o nich se však zmíníme až

na místě.

Stanovení základní dodávky paliva

Základní dodávka paliva je závislá na otáčkách motoru

a jeho zatížení. Zkombinujeme-li tyto veličinydohromady, získáme tzv. palivové mapy. Hodnoty v palivových

mapách mohou nabývat pro každou kombinaci otáček

a zatížení velikosti 0 až 255 (1 Byte) a odpovídají době

otevření vstřikovacího ventilu. Konkrétní data musímezískat na základě řady zkoušek prováděných na motorovém

dynamometru.

Jednotlivé systémy se od sebe liší hustotou těchto

palivových map. Často se používá i nerovnoměrnérozdělení rastru (jak otáčkového tak TPS). V oblasti nižších

otáček, ve kterých je motor častěji provozován, jedělení otáčkového rastru např. po 100 min

-1

. Se zvyšujícími

se otáčkami nám rastr řídne na 200 či 500 min

-1

a při

vysokých otáčkách používáme rastr 1000 min

-1

.Podobná je situace při dělení rastru zatížení (TPS, MAP), kdy

bereme v úvahu fakt, že při malém zatížení (malémotevření škrtící klapky) i malá změna otevření klapky vyvolá

podstatné změny ve výkonu motoru, proto je děleníjemnější, zatímco při otevření blížícímu se 100% se změny

v chování motoru projevují jen málo a tak může býtdělení hrubší. Hardware ECU potom provádí lineární nebo

kvadratickou interpolaci zadaných hodnot pro konkrétní

otáčky a zatížení. Důvod, proč nepoužíváme stále jemné

dělení, je poměrně prostý – úspora paměti ECU. Ukázku

palivové mapy (RPM x MAP) můžete vidět např. napřipojeném obrázku.

Informace o otáčkách a poloze motoru jsou klíčové

pro funkci řídicího systému. Pokud tedy nemůžeme

motor nastartovat, budeme potenciální závaduhledat nejprve zde.

Snímání polohy klikového hřídele – nerovnoměrné dělení

setrvačníku a příklad průběhu signálu.


Řízení motorů

71

Korekce dodávky paliva

Základní dodávka paliva se bude korigovat podle vnějších

vlivů tak, abychom měli zajištěno stálé složení směsi apřiměřený jízdní komfort. Hlavními veličinami budou:

• barometrický tlak

• teplota nasávaného vzduchu

• teplota motoru

• teplota paliva

• napětí palubní sítě/vliv ukostření motoru

Tyto jednotlivé korekce budou obsahovat tabulky,

o kolik % se bude upravovat základní dodávka paliva.Tabulky však nebudou přímo obsahovat jednotlivá %, ale opět

jejich „počítačové“ vyjádření v hodnotách 0 až 255.Vzhledem k tomu, že korekce mohou nabývat kladných izáporných hodnot, bude nulové korekci odpovídat hodnota 128

a ostatní hodnoty budou vztaženy k tomuto středu. Ukázku

korekce vidíme v připojeném obrázku.

Dodávka paliva v přechodových stavech

Motor nám musí bezchybně a přitom ekonomickypracovat nejen při ustáleném režimu, ale i během přechodových

stavů, kterých nalezneme v běžném provozu takřkavětšinu. Vzhledem k tomu, že doposud popsané řízení dodávky

paliva může vykazovat při reálném určitou časovousetrvačnost (např. vlivem regulace tlaku paliva, kondenzace

aerosolu směsi v sacím potrubí apod.), setkali bychom se

při akceleraci s ochuzením a při deceleraci sobohacením směsi. Následné korekce tyto vlastnosti do jisté míry

eliminují.

a) obohacení při akceleraci

Pohyb škrticí klapky snímáme pomocí TPS. Při zvětšení

otevření škrticí klapky systém provede prodloužení doby

otevření vstřikovacích ventilů o hodnotu FUEL

acc

, která se

dále násobí rychlostí otevření škrticí klapky. Tato hodnota

se bude ovšem s každou otáčkou motoru snižovat ohodnotu DFUEL

acc

až k nule.

b) ochuzení při deceleraci

Proběhne analogicky, jako předchozí obohacení přiakceleraci. Pohyb škrticí klapky snímáme pomocí TPS. Přiuzavírání škrticí klapky provede systém zkrácení doby otevření

vstřikovacích ventilů o hodnotu FUEL

dec

, která se bude,

stejně jako při akceleraci, násobit rychlostí otevřeníškrticí klapky. Toto ochuzení se bude s každou otáčkoumotoru snižovat o hodnotu DFUEL

dec

až k nule, kdy již systém

bude pracovat pouze s korigovanou základní dodávkou

paliva.

c) obohacení při prudké akceleraci

Při prudké akceleraci, kdy rychlost otevření škrticí klapky

překročí hodnotu TO

max

, provedeme pro zajištění dobrých

dynamických parametrů motoru silné obohacení směsi.

Velikost tohoto obohacení bude dána proměnnou MFUEL

a úbytky s každou otáčkou motoru do normálního stavu

DMFUEL. Toto obohacení též můžeme mít závislé nateplotě motoru – při studeném motoru z důvodu dobréhokomfortu jízdy bude obohacení větší, při teplém motoru stačí

menší.

Důvod rozdělení obohacení směsi na „běžné“

a prudké akcelerace je poměrně prostý – nutnost

plnění emisních limitů. Při homologačníchemisních testech, jejichž jízdní režim je v Evropských

předpisech velmi mírný, se tak uplatní pouzestrategie „běžných“ akcelerací a vozidlo požadavkům

těchto emisních předpisů vyhoví.

Základní palivová mapa zážehového motoru.

Příklad korekce dodávky paliva s ohledem na teplotunasávaného vzduchu.


ELEKTRONIKA A ELEKTROTECHNIKA VOZIDEL

72

Obohacení při plném výkonu

Při požadavku plného výkonu motoru je žádoucí provést

obohacení směsi, abychom možností motoru využili co

nejvíce. Toto obohacení můžeme provést několikazpůsoby:

1. pomocí již zmíněné základní dodávky paliva, kdy

v oblasti plných zatížení budeme defi novat bohatší

směs (nejčastější případ)

2. pomocí separátní palivové mapy

3. pomocí tabulky procentuálních korekcí, tytokorekce budou otáčkově závislé

První způsob je nejjednodušší, ovšem bude včinnosti vždy, když se režim práce motoru dostane do oblastí,

kdy jsme směs z důvodu předpokladu využití jehoplného výkonu obohatili. Druhý způsob je nejoptimálnější, ale

také nejnáročnější na kapacitu paměti ECU. Třetí způsob

představuje určitý kompromis mezi funkčností a nároky

na paměť.

K oběma posledně zmiňovaným způsobům musíme

ještě defi novat tabulku spínacího prahu, tj. tabulku, v níž

bude pro různá zatížení stanoveno, při jaké polozeškrticí klapky (nikoli podtlaku v sání nebo množstvínasávaného vzduchu) budeme obohacení provádět. Tento

práh budeme mít většinou nastaven na 80% otevření

škrticí klapky, ale není to podmínkou, je možné definovat jiné hodnoty.

Oba poslední způsoby mají jednu výhodu – je možné

je explicitně vypnout, vyžaduje-li to situace. Nechceme tím

přímo narážet na legislativu a zejména na pravidla týkající

se povolených exhalací motorů, ale i s nimi musí návrhář

ECU počítat.

Kalibrace vstřikovačů

Systém řízení motoru musí umožnit tzv. kalibracivstřikovače. Znamená to, že musíme systému řízení poskytnout

informace o nominálním průtoku paliva vstřikovačem. Tyto

informace se do systému běžně vkládají pouze při jeho

vývoji, nicméně se s nimi můžeme setkat např. připřizpůsobování řídící jednotky třetích výrobců pro sportovněupravený motor nebo při výměně původních vstřikovačů za jiný

typ.

Kalibrace se typicky zadává ve tvaru závislosti průtoku

paliva vstřikovačem na napájecím napětí. Napájecínapětí logicky ovlivňuje velikost otevření vstřikovače a pokud

bychom systému řízení neposkytli informace o průběhu

této závislosti, byla by při poklesu palubního napětí(volnoběh s rozsvícenými světly, startovací fáze, vznikpřechodových odporů apod.) dodávka paliva menší než je žádoucí

a při jeho vzrůstu naopak větší.

Kalibrace vstupních veličin

Systém řízení musíme mít vybaven kalibrací vstupních

veličin, resp. kalibrací snímačů. V principu jde o to,sdělit systému elektrický průběh vstupní veličiny a přiřadit jej

číslicovému vyjádření. Fyzický převod potom zajistí ADpřevodník na vstupu řídící jednotky. Kalibrace se provádíjednak při výměně snímače za jiný typ a jednak při některých

dílenských úkonech (např. nastavení TPS).

V praxi nejčastěji kalibrujeme tyto vstupy:

• TPS – systému musíme sdělit napětí na TPS při plně

zavřené a plně otevřené škrtící klapce

• Teplotní snímače – v několika bodech (cca 5–10)přiřadíme odpovídající teplotě hodnotu napětí na snímači

• MAP – pro několik hodnot tlaku opět přiřadímeodpovídající hodnotu napětí (analogový typ) nebo šířku pulsu

(frekvenčněulsní typ)

• l-sonda – stanovíme napětí pro přechod chudý/bohatý

u klasické sondy nebo úplnou charakteristiku v případě

širokopásmové sondy

• RPM snímač – zadáváme počet pulsů na otáčkumotoru spolu s informací o synchronizaci (poloha delšího

pulsu), pokud je použita

• VSS – zadáváme počet pulsů, který snímač vyšla při

určité rychlosti jízdy (např. při 100 km/h) nebovzdálenost, kterou vozidlo ujede na 1 impuls

• Snímač zařazeného rychlostního stupně – rozmanitost

tohoto vstupu je velmi rozsáhlá, neboť můžeme užít

několika způsobů jeho detekce

• při použití potenciometrického snímače v převodovce

budeme postupně řadit jednotlivé stupně a přiřazovat

jim hodnotu napětí na snímači

• při použití karuselového přepínače v převodovcebudeme opět řadit jednotlivé stupně a přiřazovat jednotlivým

logickým vstupům do ECU význam v podobězařazeného stupně

• v případě, že převodovka žádný snímač neobsahuje,

budeme zařazený převodový stupeň určovat z poměru

rychlosti jízdy (VSS) a otáček motoru (RPM). Musíme tak

provést jízdní zkoušku na všechny převodové stupně.

Stanovení okamžiku vstřiku

Abychom mohli komplexně řídit dodávku paliva do motoru,

musíme mít možnost stanovit nejen délku vstřiku (množství

paliva) ale i okamžik vstřiku, abychom zajistili pro všechny

provozní režimy její optimální složení, ať již z hlediska emisí

škodlivin a spotřeby paliva či výkonu motoru. Tato hodnota

se bude měnit v závislosti na otáčkách motoru a jehozatížení a dále může být korigována např. podle teploty motoru

či teploty nasávaného vzduchu.



       
Knihkupectví Knihy.ABZ.cz - online prodej | ABZ Knihy, a.s.
ABZ knihy, a.s.
 
 
 

Knihy.ABZ.cz - knihkupectví online -  © 2004-2018 - ABZ ABZ knihy, a.s. TOPlist