Clasa a XI-a BModulul II Sisteme electrice si electronice ale autovehiculelor rutiere

Lectia: SISTEME NECONVENTIONALE DE PROPULSIE SI COMBUSTIBILI ALTERNATIVI PENTRU AUTOMOBILE

Data 11.03.2020

Majoritatea covarsitoare a sistemelor de propulsie pentru automobile, la nivel mondial, este reprezentata de motoarele cu ardere interna, care utilizeaza benzina si motorina cu rol de combustibil. Un dezavantaj major al acestui tip de combustibili il reprezinta emisiile poluante rezultate in urma arderii, emisii care au efect nociv asupra oamenilor si a mediului inconjurator. Pe langa aceste solutii de propulsie, in industria automobilelor, exista si sisteme de propulsie alternative, unele dintre ele utilizand si combustibili neconventionali. Cercetarile efectuate pentru aceste tipuri de sisteme de propulsie si combustibili, au la baza pe de-o parte, dorinta si necesitatea de a reduce emisiile poluante (CO, HC, NOx, particule) si cu efect de sera (CO2) ale automobilelor, iar pe de alta parte, reducerea dependentei de combustibilii conventionali (benzina si motorina). Sistemele de propulsie alternativa sunt reprezentate de propulsoarele hibride (termic + electric), de cele complet electrice si de sistemele cu pila de combustie. De asemenea, combustibilii alternativi, neconventionali sunt reprezentati de: gazul petrolier lichefiat (en: LPG), gazul natural comprimat (en: CNG), etanol (E85), biodiesel si hidrogen.

Automobilele cu propulsie hibrida

Propulsoarele hibride (motor termic + motor electric) combina avantajele ambelor motoare, termic si electric si pot fi proiectate astfel incat sa atinga diferite obiective: consum redus de combustibil (ex. Toyota Prius) sau performante dinamice ridicate (Porsche 911 GT3 Hibrid).  Un automobil cu sistem de propulsie hibrid pastreaza si chiar extinde autonomia unui automobil clasic cu propulsor termic. În cazul unui automobil hibrid, motorul termic este proiectat sa functioneze optim, din punct de vedere al consumului. De asemenea, energia cinetica din timpul franarii automobilului (energie mecanica) este recuperata (energie electrica) si stocata in baterii (energie chimica), pentru o utilizare ulterioara.

Pentru acceleratii puternice ale automobilului motorul electric poate asista motorul termic pe durate scurte de timp. De asemenea, la plecarea de pe loc a automobilului, propulsia este pur electrica, iar in timpul stationarii automobilului motorul termic este oprit, pentru a evita consumul inutil de combustibil in timpul functionarii la regim de mers in gol (ralanti).

Principalul dezavantaj al automobilelor hibride este dat de pretul ridicat, mult peste nivelul unui automobil conventional cu performante de consum si dinamice similare.

Automobilele cu pile de combustie

Cu toate ca sunt inca in stadiu experimental, automobilele cu pile de combustie, pe baza de hidrogen, au potentialul de a revolutiona industria automobilelor. Utilizarea pilelor de combustie reduc emisiile poluante ale automobilelor la zero, singurele produse rezultate in urma reactiilor chimice fiind energia electrica si apa(H2O).

Automobilele cu pile de combustie sunt propulsate tot de motoarele electrice. Diferenta fata de automobilele electrice consta in sursa energiei electrice. In cazul pilelor de combustie cu hidrogen, energia electrica este produsa printr-un procedeu chimic de combinare a hidrogenului (H2) cu oxigenul (O2).

Hidrogenul necesar producerii energiei electrice poate fi stocat, sub presiune, pe automobil, sau poate fi produs, tot la bordul automobilului, cu ajutorul unor reformatoare utilizand metanol, gaz natural sau chiar benzina. Dezavantajul utilizarii unui reformator, in locul hidrogenului pur, consta in randamentul mai scazut, datorita introducerii unei reactii chimice in plus pentru obtinerea hidrogenului.

Principalele dezavantaje ale acestor tehnologii sunt metodele de obtinere ale hidrogenului pur si modul de stocare al acestuia la bordul automobilului.

Automobilele electrice

Automobilele electrice (ex. Nissan Leaf) sunt propulsate de motoare electrice, alimentate cu energie electrica stocata in baterii. O particularitate a motoarelor electrice, utilizate pentru propulsia automobilelor, este data de faptul ca acestea pot functiona si in regim de generator. Astfel, in timpul franarii sau a coborarii unor pante lungi, automobilele electrice produc energie electrica care este inmagazinata in baterii.

Avantajul automobilelor electrice consta in lipsa emisiilor poluante, functionarea silentioasa si costul de intretinere mai redus. Toate aceste avantaje sunt umbrite de o serie de dezavantaje: pretul ridicat (in principal datorita bateriei), autonomia redusa si durata mare de incarcare a bateriilor.

Tesla Roadster - automobil electric performant

”Epoca de piatră s-a terminat nu datorită lipsei de piatră. Epoca petrolului se v-a încheia nu datorită lipsei petrolului...” Sheikh Yamani, fost ministru al Arabiei Saudite

    Este o certitudine că automobilele cu propulsie alternativă (hibridă, electrică) vor înlocui încet încet clasicele motoare termice, fie că sunt pe benzină sau diesel. Momentan, pentru majoritatea potențialilor clienți, un automobil electric nu este o soluție, deoarece, în comparație cu un automobil cu motor termic, are un preț de achiziție mare, autonomie scăzută iar infrastructura de alimentare cu energie electrică, în majoritatea statelor, este slab dezvoltată sau chiar inexistentă.

Foto: Logo Tesla MotorsSursa: mycarquest.blogspot.com

    Totuși un constructor de automobile electrice, Tesla Motors, a reușit să promoveze automobilul electric cu succes. Compania este numită după inventatorul, inginerul și fizicianul Nikola Tesla. Acesta a adus contribuții importante în domeniul electromagnetismului și la dezvoltarea motoarelor electrice cu curent alternativ.

Foto: Tesla RoadsterSursa: Tesla Motors

    Primul model comercializat de Tesla Motors se numește Tesla Roadster și este un automobil sport, cu două locuri, propulsat de un motor electric. Performanțele acestui automobil electric sunt demne de invidiat și de ce nu, o referință pentru următoarele modele de automobile electrice. Autonomia automobilului este de 394 km cu o singură încărcare a bateriei. Accelerația de la 0 la 100 km/h se face în 3.9 secunde (3.7 secunde pentru varianta Roadster Sport) iar viteza maximă este de 201 km/h. Din punct de vedere al performațelor dinamice Tesla Roadster poate fi comparat cu automobilele sport cu tradiție, în unele cazuri având rezultate mai bune.

Foto: Tesla roadster – componente principale (1 – bateria, 2 – electronica de comandă, 3 – motorul electric, 4 – transmisia.)

Sursa: Tesla Motors

    Performanțele dinamice excepționale sunt rezultatul grupului moto-propulsor electric combinat cu un șasiu de aluminiu plus o caroserie de fibră de carbon. Din punct de vedere al organizării generale motorul cu transmisia este montată pe puntea spate, în timp ce bateria este montată central în scopul optimizării distribuției maselor pe punți.

Foto: Motorul electric de la Tesla RoadsterSursa: Tesla Roadster

Motorul este de inducție, trifazat, cu curent alternativ, având tensiunea de alimentare de 375 V iar răcirea fiind cu aer. Este foarte compact și optimizat pentru a minimiza pierderile prin căldură. Pentru alimentarea motorului se utilizează conductorii pe bază de cupru astfel rezistențele electrice sunt minimizate. Controlul motorului este făcut prin intermediul modulului electronic de putere (PEM) care, pe lângă controlul turației, monitorizează și regimul termic al motorului. În cazul în care temperatura motorului atinge temperaturi foarte înalte cuplul motorului este limitat. Masa motorului se încadrează sub valoarea de 38 kg.

Foto Caracteristicile de cuplu și putere ale Tesla Roadster

Sursa: Tesla Motors

Specificațiile tehnice ale motorului

Parametrii \ Model Roadster Roadster Sport(1)

Cuplu motor maxim [Nm] 370 400

Turația de cuplu maxim [rot/min] 0 – 5400 0 - 5100

Puterea maximă [CP] 288 288

Turația de putere maximă [rot/min] 5000 - 6000 4400 - 6000

Turația maximă a motorului [rot/min] 14000 14000

(1) versiunea Sport a modelului Roadster

Transmisia, produsă de Borg Warner, conține o singură treaptă de viteze, cu raportul fix de 2.65, plus diferențialul care are raportul de demultiplicare de 3.12. Astfel raportul total de demultiplicare al transmisiei este de 8.28. Schimbarea direcției de mers a automobilului nu se face utilizând o treaptă de viteză ci doar prin schimbarea sensului de rotație al motorului electric. Viteza maximă care poate fi obținută la mersul înapoi este limitată electronic la 24 km/h. Transmisia mai conține și o pompă de ulei integrată, uleiul fiind utilizat pentru lubrifiere și un radiator de ulei care are rolul de a disipa căldura rezultată în urma frecărilor.

Designul inițial al transmisiei prevedea o cutie de viteze cu două trepte, fabricată de Magna Internațional. Datorită problemelor de fiabilitate s-a renunțat la acestă soluție și s-a adoptat un raport unic. Cu toate acestea performanțele dinamice au fost îmbunătățite prin optimizarea controlului motorului electric și al regimului termic. În locul selectorului de viteze conducătorul auto are la dispoziție patru butoane pentru modurile: Park (parcare), Reverse (mers înapoi), Neutral (neutru) și Drive (condus).

Bateria este de tipul Li-ion ce conține 6831 de celule dispuse în 11 straturi conectate în serie. Încărcarea de la o sursă de energie de 240 V și 70 A durează aproximativ 3.5 ore. Durata de viată a bateriei este estimată la 7 ani sau 161000 km. Autonomia automobilului, cu bateria încărcată complet, este de 394 km după ciclul EPA combinat (urban și autostradă). Capacitatea bateriei este de 53 kWh, energie electrică ce poate fi furnizată la o tensiune de 375 V. Masa bateriei este de 450 kg, ceea ce reprezintă 36% din masa totală a automobilului.

Modulul electronic de comandă este „creierul” automobilului, ce conține electronica de putere și software-ul de control. În acest modul compact se face conversia din curent continuu (furnizat de baterie) în curent alternativ (consumat de motorul electric), se controlează domeniul de funcționare al mașinii electrice (motor – în regim de tracțiune, generator – în regim de frînare) și se monitorizează starea de încărcare a bateriei.

Caroseria și șasiul pentru Tesla Roadster este construit în colaborare cu Lotus, proiectul fiind bazat pe modelul Lotus Elise. Panourile caroseriei sunt fabricate pe bază de fibră de carbon ceea ce îi conferă o rigiditate ridicată și o masă scăzută în același timp. Din punct de vedere al dimensiunilor și al masei Tesla Roadster se încadrează în clasa automobilelor sport cu două locuri.

Lungime [mm] 3940

Lățime (cu oglinzi) [mm] 1852

Înălțime [mm] 1126

Ampatament [mm]2352

Ecartament față [mm] 1466

Ecartament spate [mm] 1499

Masa proprie [kg] 1235

Prețul de bază, de aproximativ 110000 $, face ca Tesla Roadster să se încadreze în clasa automobilelor exotice. În prezent sunt vândute mai mult de 1850 în 31 de țări. Cu toate că prețul este „piperat” Tesla Roadster este un automobil care merită măcar condus dacă nu achiziționat.

Clasa a XI-a BModulul II Sisteme electrice si electronice ale autovehiculelor rutiere

Lectia: COMBUSTIBILI ALTERNATIVI PENTRU AUTOMOBILEPILA ELECTRICA DE COMBUSTIE

Data 12.03.2020 (2 ore)

Automobilele cu gaz petrolier lichefiat

Gazul petrolier lichefiat (GPL) este un combustibil fosil care poate fi folosit pe motoarele termice ale automobilelor. Majoritatea automobilelor care functioneaza cu GPL sunt bi-combustibil deoarece utilizeaza si un alt combustibil, de obicei benzina. Aceste automobile au sisteme de stocare, alimentare si injectie specifice pentru cei doi combustibili.

Principalele avantaje ale utilizarii gazului petrolier lichefiat pentru motoarele termice sunt: emisii poluante mai reduse si pretul de cost mai mic. Dezavantajele utilizarii GPL-ului sunt necesitatea unor sisteme aditionale de stocare si alimentare pe automobil, precum si consumul specific mai mare al motorului.

Automobilele cu etanol (flex-fuel)

Motoarele clasice pe benzina pot fi adaptate sa functioneze si cu etanol in anumite proportii. Un automobil flex fuel poate functiona cu benzina, etanol in proportie de 15% (E15) sau in proportie de 85% (E85). Aceste motoare folosesc acelasi sistem de stocare, alimentare si injectie, indiferent de compozitia combustibilului.

Printre avantajele unui automobil flex fuel se regasesc: obtinerea combustibilului (etanol) din culturi agricole (porumb, trestie de zahar), emisii poluante mai scazute si aproximativ acelasi cost de productie cu cel al unui automobil pe benzina. Dezavantajele sunt consumul mai mare de combustibil si dificultati la pornirea la rece in cazul utilizarii predominante a etanolului (E85).

Pila electrica de combustie. Elemente constructive si functionare Hidrogenul poate fi utilizat direct pe automobil prin ardere în motorul termic al acestuia sau indirect, prin alimentarea cu hidrogen și oxigen a unei pile de combustibil care generează curentul electric necesar alimentării unui motor electric de tracţiune. Cea mai răspândită este soluţia de utilizare a hidrogenului în pila de combustibil, fiind agreată de tot mai mulţi fabricanţi de automobile. Hidrogenul pur necesar pilei de combustie pentru producerea energiei electrice este livrat și păstrat sub presiune în butelii.

Pilele de combustie sunt dispozitive de conversie electrochimică ce produc energie electrică utilizând drept combustibil hidrogen sau alţi compuși ce-l conţin, cum sunt metanul, biogazul etc., iar drept oxidant oxigenul, liber sau cel preluat din aerul atmosferic. În pile are loc un proces de sinteză, o reacţie de combinare a hidrogenului cu oxigenul, în urma căreia se produce energie electrică, apă și se degajă căldură. Energia în exces, nefolosită pentru propulsie, sau cea recuperată în timpul frânării este înmagazinată în baterii (în general de tip Li-Ion). În premieră absolută, Mercedes GLC F-Cell (disponibil din 2017) permite și încărcarea acumulatorilor la priză, SUV-ul german devenind primul plug-in de serie din lume alimentat cu hidrogen. Se elimină astfel anxietatea referitoare la autonomie, care depindea până acum exclusiv de rețelele limitate de stații de alimentare cu hidrogen, doar 21 de stații fiind funcționale în prezent, în Germania, spre exemplu.

Toyota Mirai

Având la bază conceptul FCV din 2013, modelul Mirai (automobil de serie cu pilă de combustie pe bază de hidrogen ) a fost lansat pe piață în 2015. Este o berlină cu 4 uşi cu lungimea de 4,890 metri şi greutatea de 1850 kg cu un design futurist atractiv. Urmează să fie comercializat şi în SUA începând cu 2016, la început la nivel de 1.000 de exemplare, în statul California, acesta fiind principalul beneficiar care are o infrastructură de câteva zeci de staţii de distribuţie de hidrogen sub presiune. Mirai este echipat cu 2 rezervoare cu hidrogen comprimat la 700 bar, ce se pot realimenta în 5 minute. Cu cele două butelii se asigură o autonomie cuprinsă de 550 km, în funcţie de tipul de drum parcurs. Preţul în Japonia este de 58.000 USD, iar în Germania de 78.600 euro.

Honda FC-X Clarity Are la bază conceptul FCV de automobil acţionat de un motor electric alimentat de la o pilă de combustie pe bază de hidrogen. Caroseria este o berlină cu 5 locuri, 4 uşi şi hayon care a intrat în producţia de serie în 2008 în Japonia şi are dimensiunile de 4834 x 1847 x 1468 mm şi un ampatament de 2800 mm. Printre celelalte carateristici tehnice amintim: puterea motorului electric 136 CP, masă la gol -1620 kg, autonomie cu 2 butelii – 430 km (rulaj cu un kg de hidrogen-100 km), presiunea hidrogenului în butelii – 700 bari, cuplu motor de 256-300 Nm (0-3000 rpm), timp de reîncărcare a buteliei – 5 minute. Preţul în Japonia este de 50.000 USD. Motor electric 136 CP şi 256-300 Nm Autonomie de 430 km cu 2 butelii de hidrogen.

Mercedes GLC F-Cell

Mercedes GLC F-Cell este primul SUV plug-in de serie animat de un motor electric alimentat cu energie produsă la bord de către pila de combustie pe bază de hidrogen. Surplusul de curent şi energia recuperată în timpul frânării sunt stocate într-o baterie Litiu-ion de 9 kWh, care poate fi încărcată la priză. GLC F-Cell poate rula 50 km 100% electric, autonomia totală fiind de 500 km. Pila de hidrogen este amplasată frontal, în timp ce motorul electric şi bateria sunt localizate deasupra suspensiei spate. Hidrogenul este înmagazinat la presiunea de 700 bar într-un rezervor de 4 kg, montat sub podea, în dreptul banchetei. Baterie Li-Ion 9 kWh, reîncărcabilă la priză Autonomie totală 500 km, electrică 50 km.

O pilă de combustie este un sistem electrochimic care convertește energia chimică în energie electrică.

Combustibilul (sursa de energie) este situat la anod, iar la catod se află oxidantul.

Spre deosebire de baterie, care este un sistem închis, pila consumă combustibilul de la anod prin oxidare electrochimică generând curent electric continuu de joasă tensiune.

Avantajele utilizării sistemelor energetice pe bază de pile de combustie sunt:

produc curent electric continuu la tensiuni scăzute și intensități medii; nu produc poluarea mediului ambiant; funcționează fără vibrații sau zgomote, neavând elemente în mișcare.

O pilă de combustie are un anod, un catod și un electrolit. Ea este alimentată cu un combustibil și cu aer. Oxigenul din aer, necesar arderii combustibilului, este ionizat la catod. Ionii migrează apoi în electrolit pentru a ajunge la anod unde se produce oxidarea combustibilului.

Procesele cinetice ireversibile asociate unei pile de combustie constau într-o serie de reacții redox (de reducere/oxidare). În pilă, combustibilul A, de exemplu hidrogenul, este este adsorbit pe suprafața anodului poros, unde este disociat în ioni și electroni într-un proces de oxidare. Ionii de combustibil migrează prin electrolit la anod la catod, unde se întâlnesc cu electronii (veniți prin circuitul electric exterior) și oxidantul B. Are loc reacția de reducere, rezultând un produs de reacție (apă, dacă combustibilul este hidrogenul).

În timpul funcționării, electrozii nu suferă nicio modificare structurală, ei servind doar ca suport pentru reacție. La anod are loc oxidarea catalitică a hidrogenului atomic, iar la catod reducerea catalitică a oxigenului atomic. Fenomenul de oxidare și reducere catalitică are loc în regim trifazic (gaz—lichid—solid) la suprafața catalizatorului conform reacției globale:

H2 + 1/2 O2 → H2O

Clasa a XI-a BModulul II Sisteme electrice si electronice ale autovehiculelor rutiere

Lectia: SISTEME DE CONTROL ELECTRONIC ALE AUTOMOBILULUI – Prezentare generlă Data 16.03.2020 (1 ora)

Astazi, un automobil poate conferi mai multa stabilitate datorita sistemelor electronice pe care le are. Oricat de atenti ar fi conducatorii auto in timpul deplasarii, nu pot actiona atat de rapid, asa cum o fac aceste mecanisme electronice.Tocmai de aceea, pentru a preveni accidentele, este important ca un automobil sa includa astfel de mecanisme, iar soferii sa stie care sunt acestea si cum functioneaza. Insa, nu toate masinile au aceleasi sisteme electronice si denumirile acestora difera. Despre sistemele electronice ale unui automobil trebuie spus faptul ca au functie de control asupra unor componenete ale unei masini, precum asupra usilor, stergatoarelor, dar si luminilor. Sistemul electronic de control al unei masini cuprinde mai multe subsisteme, iar dintre acestea il mentionam pe cel de control al stabilitatii, asistenta la franare sau controlul tractiunii. De asemenea, denumirile sunt diferite, des intalnite fiind sistemele ABS si ESP. Acestea doua se incadreaza in categoria sigurantei active, fiind cea care ajuta la prevenirea accidentelor.

ESP este acel sistem care previne efectul derapajelor, prin franarea rotilor. Sistemul va garanta stabilitatea automobilului si va mentine directia de rulare in conditii de pierdere a aderentei, problema intalnita destul de des iarna. Acesta cuprinde mai multe subsisteme de mare importanta, precum: ABS (Anti-lock Braking System) controleaza presiunea de franare în circuitele de lichid de frană, astfel incat rotile sa nu se blocheze. Acest sistem este conceput pentru mersul pe drumurile alunecoase, fiind de ajutor pentru soferi intrucat ii ajuta sa faca fata in astfel de situatii. Cu ajutorul sistemului ABS, distanta de franare va fi una mai redusa, intrucat se va evita blocarea rotilor. ESC (Electronic Stability Control) se ocupa de reglarea stabilitatii din mers a autovehiculului. Acesta functioneaza pe baza unor senzori, fiind o tehnica computerizata, iar acestia vor indica diferenta vitezei de rotatie atat a rotilor din fata, cat si a celor din spate. EBD (Electronic Force Brake Distribution), asa cum spune denumirea se refera la distributia electronica a fortei de franare a unei masini. Sistemul determina momentul in care rotile din spate trebuie sa franeze.Intalnit la BMW, ASC, este denumirea data pentru controlul automat al stabilitatii, care regleaza puterea motorului, actionand asupra pedalei de acceleratie.

Sistemul EBS (Electronic Brake System), figura de mai jos, se monteaza pe autocamione si consta in functionarea comuna a sitemelor ABS si ASR, folosind frane electropneumatice. Variabilele de intrare in unitatea de comanda electronica contin informatii privind greutatea care revine fiecarei roti, in orice moment, alunecarea instantanee a rotilor, functionarea franei de incetinire, presiunea in circuitul de franare. Cu aceste informatii centrala electronica decide asupra fortei de franare de care este nevoie la fiecare roata. In cazul defectarii sistemului electronic autocamionul poate fi franat prin sistemul pneumatic clasic de franare.

Sistemul ASC- Automatic Stability Control a carui schema de principiu este prezentata in figura urmatoare foloseste aceiasi captatori de turatie 1 la rotile motoare, ca si sistemul ABS.

In principiu sistemul ASC intervine si regleaza puterea motorului, in functie de informatiile primite de la rotile motoare, actionand asupra pedalei de acceleratie, care are un traductor de pozitie. Sistemul de aprindere Monotronic 5, alaturi de regulatorul electronic 6 al puterii motorului, gestionat de comanda 7 a sistemelor ABS/ASC, asigura optimizarea aprinderii si chiar intreruperea ei, dupa caz.. Informatiile de la rotile automobilului ca si alte diferite semnale de control sunt transmise de ABS la ASC, ambele sisteme , desi montate intr-o singura unitate de control, avand functionare independenta. Alunecarea rotilor, data de diferenta de turatii intre rotile fata-spate sau intre rotile stanga-dreapta, constituie criteriul de de control al stabilitatii. Unitatea de comanda ASC, care este un microprocesor, compara semnalele primite de la roti cu alunecarea optima si cea critica si domeniile de functionare dinamica ale rotilor, care sunt definite ca functii de turatie si acceleratie. In cazul in care limitele critice sunt depasite reglarea puterii motorului se face prin intermediul a trei bucle de control: controlul pedalei de accelerare, intarzierea declansarii scanteii electrice si, in extremis, suprimarea aprinderii.

Controlul automat al stabilitatii ASC este intalnit la toate modelele BMW actuale. Dupa introducerea plina de succes a ASC pentru toate modelele BMW echipate cu motoare pe benzina, s-a realizat acelasi lucru si la modelele BMW cu motoare DIESEL. Prin realizarea unui nou concept de puncte de interventie ale sistemului ASC a aparut posibilitatea de adaptare a sistemului ASC pentru un segment tot mai mare de autoturisme. Sistemul ASC cuprinde si sistemul ABS, iar in cazul seriilor de autoturisme BMW 5 si 7 cuprinde si sistemul Corneving Brake Control-CBC.

Sistemele de reglare a patinarii rotilor motoare sunt realizate pe baza interventiei asupra cuplului motor dezvoltat de motorul autoturismului. Acest lucru se realizeaza prin deconectarea electronica a alimentarii unuia sau mai multor cilindri, dupa caz, actionand asupra pompei de injectie. Astfel s-a eliminat in mod constient actionarea asupra clapetei de acceleratie, iar actionarea se face in combinatie cu actionarea franei, realizandu-se un reglaj optim al stabilitatii si tractiunii.

Integrarea pe scara tot mai larga a sistemelor electronice de control a tractiunii si franarii pe toate automobilele, de orice tip, mai ales in ultimii 15 ani, reprezinta baza pentru dezvoltarea unor sisteme cu functiuni mai complexe, care au rolul de a mari si mai mult confortul de conducere si siguranta in exploatare, mai ales in situatiile critice care pot aparea in timpul deplasarii.

Trebuie mentionate cateva lucruri si despre sistemele electronice de asistenta. Acestea sunt de mai multe feluri, precum: computerul de bord, senzorii de parcare fata/spate, sistemul de parcare automat, dar si cel de monitorizare a presiunii in anvelope. La unele masini se mai intalneste si asistentul electronic pentru faza lunga, indicatorul pentru schimbarea treptei, dar si cele de detectie a automobilelor din unghiul mort.Displayul computerului de bord transmite informatiile referitoare la diverse sisteme ale unei masini. Cel mai des intalnite informatii afisate pe acesta se refera la consum, viteza medie, kilometrii parcursi, etc.Senzorii de parcare fata/spate sunt de mare ajutor, mai ales pentru cei care nu se descurca atat de bine in ceea ce priveste parcatul masinii. Acestia va vor oferi informatii referitoare la distanta pana la obstacolele pe care le poate intampina masina, si nu numai.

Clasa a XI-a BModulul II Sisteme electrice si electronice ale autovehiculelor rutiere

Lectia: CONTROLUL ELECTRONIC AL MOTOARELOR CU ARDERE INTERNA Data 18.03.2020 (2 ore)

A. CONTROLUL ELECTRONIC AL MOTOARELOR CU APRINDERE PRIN SCANTEIE

Unitatea de control a motorului (ECU) este centrul creierului întregii mașini, este alcătuită dintr-un număr mare de conexiuni complexe, cu ajutorul acestui dispozitiv funcțiile tuturor elementelor unității de alimentare sunt controlate și coordonate. Dispozitivele de control instalate pe diverse modele de mașini sunt fabricate din materiale de înaltă calitate; tehnologia înaltă este utilizată la fabricarea lor pentru a asigura asamblarea de înaltă calitate a circuitelor electronice. Dar chiar și ECU-urile de cea mai înaltă calitate sunt predispuse la defecțiuni și au nevoie adesea de remedieri sau reparații urgente.Dispozitiv de control al motorului Proiectarea computerului este împărțită în părți principale:

- unitatea principală, - senzori de monitorizare, - actuatoare de elemente ale motorului.

Controlul electronic include multe elemente speciale:1. Chip.2. Tranzistori.3. Rezistori.4. Condensatoare.

Defecțiunile unității de comandă a motorului duc la dezechilibrul funcționării tuturor sistemelor de vehicule.Scopul unității de control electronic Calculatorul utilizează semnalele transmise de senzori montați pe unitatea de alimentare pentru a regla compoziția și cantitatea de combustibil care intră în motor. În procesul activității sale, modul de funcționare al motorului este setat și doza exactă a amestecurilor de combustibil. Ca urmare a funcționării regulatorului, funcționarea motorului este stabilă atât la rece cât și după încălzire. IMPORTANT de RETINUT ! Pornirea motorului nu este posibilă dacă există o disfuncțiune sau un defect în unitatea de control (ECU- computer) sau dacă semnalele sale de control lipsesc.

Tranzistoarele puternice care fac parte din unitatea de control controlează funcționarea următoarelor actuatoare ale sistemului motor și combustibil:

bobine de aprindere ale sistemului de injecție; supapa de viteza la ralanti; duze electrice; supapa de evacuare a rezervorului; bobine electromagnetice - solenoide; turbocompresoare; sistem de evacuare admisie; recircularea gazelor de eșapament; sistem de răcire.

Un dispozitiv electronic este o parte integrantă a echipamentului de bord al mașinii și este în comunicare constantă cu informații de la senzori despre funcționarea sistemelor funcționale foarte importante:

1. Sistem anti-blocare.

2. Cutie de viteze automată.

3. Sistem de stabilizare.

4. Sistem de securitate auto.

5. Controlul vitezei.

6. Controlul climei.

Principiul funcționării unității de comandă a motorului

Prin utilizarea ECU, cei mai importanți parametri sunt optimizați, adică funcționează cu valori foarte avantajoase:

consum de combustibil;

consum de ulei de motor;

caracteristici de putere;

cuplul care afectează accelerația mașinii;

cantitatea de componente otrăvitoare din eșapament.

Senzorii trimit informații controlerului sub formă de semnale digitale. Modulele de control și de calcul funcționale incluse în software analizează semnalele senzorilor și ajustează funcționarea actuatoarelor. Semnalele de ieșire în timpul procesului de reglare pot face chiar ca motorul diesel să se oprească complet.

Semne de avarie a computerului

Adesea, există situații în care detinatorii sau utilizatorii automobilului se confruntă cu necesitatea de a remedia sa de a repara unitatea de control a motorului. Efectuarea acestui tip de interventii la automobil necesita dispozitive echipamente tehnice adecvate precum si calificare profesionala corespunzatoare. Defecțiuni în funcționarea dispozitivului de control pot aparea si din cauza imperfectiunii contactelor de mufare a senzorilor care monitorizează funcționarea sistemelor de operare ale motorului:

1. Sistem de frânare anti-blocare (controlul frânării vehiculului).2. Unitate de aprindere3. Controlerul injectorului.4. Poziția accelerației5. Temperatura motorului

Deteriorarea mecanică, apa care intră în părțile microcircuitului, încercările eșuate de a repara dispozitivul cu propriile mâini duc, de asemenea, la deteriorarea unității de control electronice. Lipsa de contact cu senzorii apare din cauza lipsei continuitatii circuitelor electrice, ceea ce indică apariția unei defecțiuni interne care trebuie reparate. Semnele lipsei de contact pot include următoarele:

nu se primesc date de la scaner; mesajele conțin parametri incorecte; indicatorul „control” nu se aprinde la aprinderea contactului; lipsa informațiilor privind funcționarea instabilă a motorului.

IMPORTANT DE RETINUT DETECTAREA LA TIMP A DEFECTELOR ȘI REPARAREA UNITĂȚILOR DE CONTROL ELECTRONICE ALE MOTORULUI VOR ÎMPIEDICA OPRIREA FUNCȚIONĂRII SISTEMELOR,

COMPONENTELOR, UNITĂȚILOR AUTOMOBILULUI.Descrierea principalelor cauze ale defecțiunii computeruluiLista celor mai probabile cauze include următorii factori:

1. Microfisuri în circuite și carcasa dispozitivului cauzată de stres mecanic (șoc, vibrații puternice).2. O creștere bruscă a temperaturii, ceea ce duce la supraîncălzirea unității de control a motorului.3. Distrugerea elementelor ECU sub influența coroziunii.4. Pătrunderea umidității în carcasa controlerului datorită depresurizării sale.5. Activități de reparație neprofesionista.6. Utilizarea efectului „preluare de curent pentru pornire ” de la alt automobil atunci când motorul

acestuia este în stare de functionare pentru suplimentarea furnizarii curentului.7. Modificarea poziției conexiunilor terminalului în timpul conectării bateriei.8. Lipsa de conexiune la bus-bus la pornirea demarorului.

Clasa a XI-a BModulul II Sisteme electrice si electronice ale autovehiculelor rutiere

Lectia: CONTROLUL ELECTRONIC AL MOTOARELOR CU ARDERE INTERNA Data 20.03.2020 (2 ore)

B. CAUZELE FUNCȚIONĂRII DEFECTUOASE A UNITĂȚILOR DE COMANDĂ ALE MOTORULUI.

Calculul parametrilor oricăror componente electronice se realizează întotdeauna cu un coeficient mare de siguranță și fiabilitate. Dar probabilitatea disfunctionalitatilor unui ECU nu poate fi calculată cu exactitate, fiind prea mulți factori de influență și diverse condiții de funcționare. Adesea, atunci când se programează unitatea de comandă a motorului (Motronic), sunt permise unele aproximari, ceea ce poate provoca disfunctiuni imprevizibile, de la supraîncălzirea microcontrolerului până la defectarea actuatoarelor. Circumstanțele de mai sus sunt adesea motivul rechemării loturilor de mașini de către producător. 

Simptomele ECU   Lipsa semnalelor de control pentru injectoare, aprindere, pompă de gaz, robinet sau mecanism de ralanti, alte actuatoare.  Lipsa de răspuns la Lambda - reglare, senzor de temperatură, senzor de poziție a clapetei de accelerație etc.  Lipsa comunicării cu instrumentul de diagnostic.  Daune fizice (elemente radio arse, conductoare).  Un diagnostic care stabilește cu abilitate dacă unitatea ECU este defectă și în ce funcție este localizată defectiunea, se poate stabili, de exemplu, într-un service auto prenos cu noi.

Cauzele disfunctiunilor ECU  1. Interferențe necompatibile ale instalatiei electrice a auomobilului cu sisteme adaugate (ex. instalați alarme și/sau alte reparați).  2. Pornirea motorului preluand curent de la un alt automobil cu motorul in stare de functionare.  3. „Re-polaritate” la conectarea bateriei.  4. Scoaterea terminalului bateriei (cablul de masa) în timp ce motorul funcționează.  5. Pornirea demarorului cu un bus de alimentare deconectat;  6. Lovitură de electrod în timpul sudării pe senzori sau cablajul vehiculului.  7. Apă care intră în ECU.  8. Cabluri deschise sau scurtcircuite.  9. Defecțiune a părții de înaltă tensiune a sistemului de aprindere: bobine, fire, distribuitor

Natura avariilor la ECU - vă permite aproape întotdeauna să faceți recomandări privind verificarea diverselor sisteme de motorizare. Acesta este un punct semnificativ, deoarece în cazul în care ECU nu reușește din cauza unei probleme în cablaj sau actuator, o simplă înlocuire a ECU nu poate produce altceva decât două, trei etc. blocuri arse.Deci, algoritmul universal pentru depanarea electricilor motorului este următorul:  1. inspecție vizuală, verificarea celor mai simple motive de bun simț;  2. Scanați ECU, citiți codurile de eroare (dacă este posibil)  3. Inspectarea ECU sau verificarea prin înlocuire (dacă este posibil)  4. verificarea funcțiilor de asigurare a activității ECU;  5. verificarea funcțiilor de performanță ECU Remedierea computerului ECU(creierului) mașinii în sine poate fi finalizată în câteva ore, dar uneori această procedură este întârziată cu câteva zile. Acest lucru trebuie făcut pentru ca în activitatea viitoare să nu mai apară astfel de probleme.

Se recomanda inlocuirea mai multe sigurante cu altele noi, cum ar fi siguranțele pompei de combustibil și aprinderea, ci și cea principală. Releele și bujiile se recomanda a fi inlocute cu unele noi. Este necesar să se acorde atenție funcționării unor senzori. Aceasta se referă în primul rând la accelerație, turatie si pozitie arbore cotit și debit de aer. De asemenea, este o idee bună înlocuirea bobinei de inductie sau modulul de aprindere.

O parte integrantă a mașinilor moderne este considerată unitate electronică de control a motorului. Este conceput pentru a primi informații de la un set de senzori și procesarea ulterioară a acestora. Informațiile procesate primesc un anumit algoritm, cu ajutorul căruia se realizează o acțiune de control pe diverse sisteme motorii. Modulul de control al motorului (ECU) – mod de functionare Utilizarea acestui dispozitiv optimizează eficient parametrii precum puterea, consumul de combustibil, cuplul, substanțele nocive din gazele de eșapament și altele. Proiectarea unității electronice include două tipuri principale de software. Cu ajutorul hardware-ului, diverse componente electronice sunt puse în funcțiune, fiind conduse de un microprocesor. Informațiile de la senzor sunt convertite în semnale digitale. Pentru aceasta se folosește un convertor special. Software-ul include module de calcul funcționale și de control. Procesează semnalele primite și le direcționează către actuatoarele de control. În plus, sunt generate semnale de ieșire care pot fi reglate până la o oprirea completă a motorului.Dacă este necesar, unitatea de control poate fi reprogramată (resoftare). Acest lucru se întâmplă cu modificări semnificative în proiectarea motorului, de exemplu, în timpul reglării. 

Un sistem electronic de control al motorului diesel, ECU, este instalat pe aproape toate motoarele moderne de acest tip, cu diferite sisteme de injecție de combustibil. Un astfel de control electronic este destinat în principal reglării și optimizării funcționării acestora. Astfel, este asigurată funcționarea eficientă a întregului sistem de combustibil, a sistemelor de turbocompresie, de admisie și de evacuare, precum și a sistemelor de răcire și recirculare a gazelor de evacuare. Întregul control electronic este format dintr-o unitate principală ECU, senzori de intrare, precum și actuatoare ale sistemelor motorului. Adesea, mulți șoferi s-ar putea confrunta cu necesitatea de a rezolva o astfel de problemă precum repararea unității electronice de control a motorului. Posibilitatea de a efectua astfel de reparații pe cont propriu este considerată foarte riscantă. De la bun început este important să aflăm exact numele blocului, în cazul în care lipsesc parametrii de ieșire necesari. Dispozitiv utilizat în principal ECU, tradusă ca „unitate de control electronic”. Cu ajutorul său, lucrările sunt efectuate în conformitate cu semnalele de intrare ale senzorilor, care creează semnale de ieșire care controlează actuatoarele.

Cauzele deteriorarii și remedierea unității de control a motorului Remedierea unităților de control electronice ale motorului poate fi necesară în absența unei energii electrice neîntrerupte. În acest caz, este ușor să presupuneți o defecțiune internă care necesită reparații obligatorii. Motivele pot fi:

lipsa schimbului de date cu scanerul și raportarea parametrilor incorecti; lampa de avertizare MIL, „Check”, nu se aprinde la punerea contactului; cu unul dintre elementele defecte se emite o corecție de eroare.

ÎN PLUS, ESTE POSIBIL CA MOTORUL SĂ NU FUNCȚIONEZE CORECT, CU ABATERI, DAR INFORMAȚIILE DESPRE ACEST LUCRU NU SUNT EMISE. Remedierea la timp a unităților de comandă a motorului va ajuta la evitarea multor probleme grave. În mașinile moderne, atât de multe sisteme sunt conectate la acest dispozitiv încât, în cazul unei defecțiuni a unității, funcționarea întregului mecanism sau a componentelor și ansamblurilor sale individuale se poate opri complet. Așadar, găsim vinovatul acestei discuții, a cărei locație poate fi clarificată în manualul de operare al mașinii și vedem că aceasta este în întregime electronică. Cum să găsești o problemă și să o rezolvi într-o astfel de varietate de circuite, tranzistoare și alte elemente mici? Pot fi cel puțin două motive pentru care computerul produce erori sau nu răspunde la citirile unor senzori:

- cablul de conexiune a devenit inutilizabil sau- software-ul a eșuat.