Autodijagnostika i digitalna kontrola rada motora kod automobila

Autodijagnostika i digitalna kontrola rada motora kod automobila

Posted on Posted in Autoelektronika
Facebooktwittergoogle_plusredditpinterest

Kada pogledate sam naziv članka , većina pomisli ovo je i suviše komplikovano i brzo odustane, ali varaju se. I veoma komplikovane stvari kada se objasne na jedan prost i razumljiv način postaju i te kako jasne i jednostavne. Sretali ste se u školi i studijama sa raznim učiteljima, nastavnicima i profesorima koji imaju znanje ali ne umeju da ga prenesu pa i one proste stvari zakomlikuju. Za razliku od njih postojao je i onaj mali broj koji imaju znanje nekih komplikovanih sistema koje kada vam ih predstave postaju jasni i zanimljivi svima. Ja sam takve profesore nazivao genijima jer poseduju znanje koje je u potpunosti zaokruženo u nekoj oblasti – poznaju i razumeju svaku sitnicu.

Po uzoru na ovakve profesore pokušaću da vam objasnim taj ’’BAUK’’ u automobilima – ELEKTRONIKU AUTOMOBILA – na jedan prost način . Služiću se metodom postepenosti pa je poželjno da ispratite sve naredne članake iz oblasti AUTO ELEKTRONIKE.

PRETPLATA NA OVAJ BLOG JE POTPUNO BESPLATNA SAMO SE REGISTRUJTE I DOBIJAJTE OBAVEŠTENJA O NOVIM ČLANCIMA.

Sistem digitalne kontrole motora je složen sistem ali kako bi ga bolje razumeli podelićemo ga na nekoliko zasebnih podsistema koji se u nekim delovima rada i preklapaju:

  1. PODSISTEM KONTROLE GORIVA
  2. PODSISTEM ELEKTRONSKE KONTROLE PALJENJA
  3. PODSISTEM EGR KONTROLE

Da vas nebih zbunio moramo razgraničiti da je AUTO ELEKTRONIKA širi pojam od SISTEMA DIGITALNE KONTROLE MOTORA. Sam naziv DIGITALNA KONTROLA MOTORA nam govori da se ona odnosi na rad samog motora a isključuje druge elektronske delove i sisteme u automobilu (ABS, električni podizači, signalizacija , stabilizacija u vožnji , ….).

Da bi počeli sa objašnjavanjem rada pojedinih podsistema moramo se osvrnuti na šemu digitalne kontrole motora.

Sema sistema digitalne kontrole motora
Sema sistema digitalne kontrole motora

Glavni deo u automobilu koji sve podsisteme i delove povezuje u jednu skladnu celinu je glavni računar ili kontrolor. On u svom sklopu sadrži i ulazno izlazni podsistem koje ima ulogu da analogne singale sa senzora (elektronskih davača) pretvara u digitalni signal koji prima glavni računar automobila. Kao i personalni računar i računar automobila ima svoju ROM i RAM memoriju. ROM memorija mu se sastoji od fabrički ubačenih tablica koje služe da se dobijeni signal uporedi i na osnovu dobijen vrednosti odgovarajući signal pošalje prema određenom elektronskom delu automobila. Ali pre nego što se prosledi digitalni signal dobijen poređenjem sa tabelom mora se prebaciti u analogni signal. Samo analogni signal elektronski delovi automobila mogu da razumeju.

Verovatno postoje ljudi koji se nisu sretali sa elektronikom do sada. Zbog njih ću ukratko objasniti značenje dititalnog i analognog signala kako bi mogli da nastave dalje praćenje.

Digitalni signal je skup jedinica i nula koji predstavljaju određenu vrednost, npr:

01110100 01110101 11110010 01011100 – 32 bita ili 4 Bajta

Današnji računari na automobilima su obično 32-bitni i imaju brzinu od nekoliko stotina MHz ali razvojem auto industrije i povećanjem broja operacija koje moraju da obavljaju zahtevaju  se računari sa boljim i boljim performansama.

Analogni signal je difinsan određenom vrednosti napona, jačine struje, pritiska ili neke druge vrednosti, npr:

13,6 V  ili 25 mA  ili  15 Bara ili ……..

Analogni signal je slabijeg kvaliteta jer lako može izmeniti vrednost usled određenih smetnji u automobilu dok je digitalni signal dosta otporni i lakše je izvoditi različite operacije sa njim. Zbog navedenog pored glavnog računara teži se da se i drugi elektronski delovi automobila digitalizuju i rade samo sa digitalnim signalima.

Ako bi uporedili glavni računar automobila sa personalnim ili kućnim računarima mogli bi zaključiti da su kućni računari mnogo bolji, ali ako uporedimo broj funkcija koje obavljaju doćićemo do sasvim drugačijeg zaključka. Mnogo manje operacija obavlja računar na automobilu ali i radi pod dosta težim uslovima.

UKRATKO:

  1. SVI PODACI OD SENZORA U AUTOMOBILU ŠALJU SE U GLAVNI RAČUNAR
  2. RAČUNAR IH OBRAĐUJE UPOREĐUJUĆI SA TABELAMA U SVOJOJ ROM MEMORIJI
  3. U ZAVISNOSTI OD USLOVA U KOJIMA RADI AUTOMOBIL I POTREBA VOZAČA (komanda vozača) RAČUNAR DAJE KOMANDU ODREĐENOM ELEKTRONSKOM DELU AUTOMOBILA
  4. ELEKTRONSKI DEO AUTOMOBILA REAGUJE NA SINGAL RAČUNARA I IZVRŠAVA DOBIJENU KOMANDU

Navedene radnje se izvršavaju nekoliko stotina pa i hiljada puta u sekundi.

PODSISTEM KONTROLE GORIVA

Da bi što bolje razumeli ovaj podsistem kontrole motora automobila , takođe ga moramo razložiti na pojedine modove (kategorije rada motora) ili uslove rada u kojima se on razlikuje i zahteva posebne podprograme.

Za današnje automobile imamo sedam različitih modova rada motora koji utiču na kontrolu goriva:

  1. Paljenje motora automobila
  2. Zagrevanje motora automobila
  3. Proces otvorenog upravljanja automobila
  4. Proces zatvorenog upravaljanja automobila
  5. Zasićenje ubrzavanjem
  6. Osiromašenje usporavanjem
  7. Kontrola broja obrtaja u praznom hodu

Koji su to senzori (davači signala) koji nam daju podatke o stanju motora i omogućavaju nam da razlikujemo u kom od navedenih sedam modova se trenutno nalazi motor:

  • Protokomer (MAF),
Protokomer
Protokomer
  • Senzori na izduvnoj grani (lambda sonde),
  • Senzor radilice,
Senzor radilice
Senzor radilice
  • Senzor bregaste,
Senzor bregaste osovine
Senzor bregaste osovine
  • Temperatura rashladne tečnosti,
Senzor temperature
Senzor temperature
  • Ugaona pozicija leptir gasa,
Senzor ugaone pozicije leptir gasa
Senzor ugaone pozicije leptir gasa
  • Temperatura usisne grane (obicno se nalazi u sklopu protokomera),
  • ………. (noviji automobili imaju sve vise senzora a sve u cilju dobijanja boljih podataka o radu motora , njegovoj stabilizaciji i ekonomičnosti )

Karakteristike pojedinih modova rada motora:

  1. Paljenje motora automobila
    1. Hladan motor,
    2. Gorivo ne sagoreva upotpunosti jer se pretvara u krupnije kapljice,
    3. Potrebno je odrediti tačan odnos goriva i vazduha koji će se u tim uslovima zapaliti,
    4. Podatci koji su bitni u ovom trenutku dobijaju se od protokomera, senzora temperature rashladne tečnosti , senzora radilice i senzora bregaste,
    5. Odmah nakon paljenja računar se prebacuje u mod zagravanja.
  2. Zagrevanje motora automobila
    1. Potrebna bogatija smeša vazduh-gorivo ali u direktnoj zavisnosti od temperature motora,
    2. Smesa je siromasnija kako se motor zagrejava,
    3. Zagađivanje okoline je još uvek povećano,
    4. Podatci koji su bitni u ovom trenutku dobijaju se od protokomera, senzora temperature rashladne tečnosti , senzora radilice i senzora bregaste,
    5. Motor podiže temperaturu i prelazi u mod otvorenog upravljanja.
  3. Proces otvorenog upravljanja automobila
    1. EGR ventil otvoren i nesagorelo gorivo se vraća u cilindar,
    2. Kako motor dolazi do radne temperature tako je sve manje nesagorelog goriva koje se vraća u cilindre,
    3. Podatci koji su bitni u ovom trenutku dobijaju se od protokomera, senzora temperature rashladne tečnosti , senzora radilice, senzora bregaste i lambda sondi,
    4. Motor postiže radnu temperaturu i stabilizuje rad uz kontrolu izduvnih gasova i potrošnju goriva – prelazi u u mod zatvorenog upravljanja.
  4. Proces zatvorenog upravaljanja automobila
    1. EGR ventil je zatvoren,
    2. Rad motora je stabilizovan,
    3. Konstantno se vrši kontrola potrošnje goriva i izduvnih gasova,
    4. Podatci koji su bitni u ovom trenutku dobijaju se od protokomera, senzora temperature rashladne tečnosti , senzora radilice, senzora bregaste i lambda sondi.
  5. Zasićenje ubrzavanjem
    1. Vozač pritiska papučicu gasa a glavni računar to detektuje preko senzora pozicije leptir gasa
    2. Kontrola izduvnih gasova i potrošnje goriva se stavlja u drugi plan
    3. Motor dobija obogaćeniju smešu kako bi imao zahtevani obrtni moment prilikom ubrzavanja
  6. Osiromašenje usporavanjem
    1. Vozač pusta papučicu gasa a glavni računar to detektuje preko senzora pozicije leptir gasa
    2. Kontrola izduvnih gasova i potrošnje goriva se nastavlja
    3. Motor dobija siromašniju smešu kako bi imao zahtevani obrtni moment prilikom usporavanja
  7. Kontrola broja obrtaja u praznom hodu
    1. Kontrola broja obrtaja u praznom hodu uvedena je kako bi se izbeglo gašenje motora
    2. Zahteva se sto manja potrošnja goriva , odnostno što manji broj obrtaja ali pod uslovom da je motor automobila stabilan u radu

 

Drugi podsistem kontrole rada motora je  ELEKTRONSKA KONTROLA PALJENJA.

Osnovna uloga ovog podsistema je da upali smešu goriva i vazduha u pravom trenutku a u zavisnosti od moda rada motora , parametara koje dobijamo od senzora i zahteva vozača.

Kod starih automobila sa benzinskim motorima zastupljeno je paljenje mehaničkog tipa sa ravodnom kapom , rukom , visokonaponskim kalemom i svećicama. Momenat paljenja je zavisio samo od položaja klipa datog cilindra. Klipovi su preko radilice i zupčastog kaiša (kod nekih i lančanika) bili u direktnoj vezi sa osovinom na koju je bila povezana razvodna ruka i kapa. Ovaj vid paljenja ima dosta nedostataka u pogledu iskprišćenja goriva, zagađenja okoline i performansiji motora.

Današnji sistemi paljenja sa digitalnom kontrolom su potisnuli tradicionalne sisteme paljenja. Viskonaponski kalem sa razvodnom rukom i razvodnom kapom zamenjen  je višestrukim kalemovima . U ovim sistemima obično postoje kalemovi koji su zaduženi za paljenje smeše u dva cilindra , pa kod četvorocilidarskih motora imamo jedan par kalemova.

Senzori koji su bitni u podsistemu elektronske kontrole paljenja se preklapaju sa senzorima u podsistemu elektronske kontrole goriva:

  • protokomer
  • senzor radilice i senzor bregaste osovine
  • senzor temperature rashladne tečnosti
  • senzor pozicije leptir gasa
  • senzor EGR ventila , …..

Kako bi prosto objasnili funkcionisanje podsistema elektronske kontrole paljenja smeše goriva i vazduha moramo znati da nije uvek idealno paljenje smeše kada je klip u gornjoj mrtvoj tački. Idealno paljenje se pomera i u jednu i u drugu stranu od gornje mrtve tačke klipa a u zavisnosti od parametara koje dobijamo od navedenih senzora. Nekada je dobro upaliti smešu pre stizanja klipa u gornju mrtvu tačku da bi sagorevanje smeše bilo potpunije (duže traje ) a sve u cilju dobijanja boljih performansi motora i manje štetnih izduvnih gasova automobila. Dok u drugim uslovima radi dobijanja većeg obrtnog momenta, pri većim brzinama, paljenje je pomereno posle gornje mrtve tačke.

Okvirni princip funkcionisanja ovog podsistema je isti kao kod podsistema kontrole goriva. Dobijene analogne podatke od senzora, koje smo naveli, ulazno-izlazni sistem pretvara u digitalne i kao takve ih predaje glavnom računaru na obradu. Analizirajući dobijene podatke sa tabelama u ROM memoriji dobija izlazne podatke koje vraća u ulazno-izlazni sistem. Podaci se pretvaraju u analogni signal koji se šalje prema određenom izvršnom elektronskom elementu ( dizne, višestruki kalemovi, EGR vetil, ….)

 

Treći podsistem digitalne kontrole motora je EGR KONTROLA

EGR KONTROLA ili kontrola izduvnih gasova je u današnje vreme izuzetno bitan podsistem digitalne kontrole motora koji je zadužen za očuvanje životne sredine, odnosno da utiče na smanjenje emisije štetnih gasova.

egr-sistem

Prilikom rada motora u normalnim uslovima u cilindrima motora se razvija temperatura i do 3000 F . Što je veća temperatura motora i cilinadara to je veća mogućnost da izduvni gasovi sadrže emisiju NOx . Regulacijom EGR kontrole , malu količinu izduvnih gasova šaljemo u cilindre da zameni normalan vazduh. Tim postižemo manju temperaturu sagorevanja odnosno manju emisiju NOx.

Vremenom je ceo ovaj podsistem pretrpeo znatne izmene pa pored osnovne uloge ima ulogu u smanjenju potrošnje goriva tako što će nesagorelo gorivo vratiti u usisnu granu na dodatno iskorišćavanje.

Kako pronaći EGR ventil ?

Osnovni deo cele EGR kontrole je kanal ili cev koja povezuje izduvnu i usisnu granu. Pronalaskom ove cevi lako dolazimo i do EGR ventila koji se kontroliše elektronski dobijajući komande od glavnog računara . Glavni računar šalje komande za otvaranje ili zatvaranje ventila na osnovu podataka koje dobija od lambda sondi i razlike pritiska na usisnoj i izduvnoj grani. Do standarda EURO 3 samo benzinski motori su imali lambda sonde a od standarda EURO 4 neizostavni su element i dizel motora. Danas se ugrađuju dve sonde , jedna pre a jedna posle katalizatora.

EGR ventil je otvoren uvek prilikom paljenja motora, kod hladnog motora (zagrevanje motora), prazanog hoda, ubrzanja i prilikom rada motora na visokom obrtnom momentu. Prilikom paljenja i zagrevanja motora veliki je procenat nesagorelog goriva koje dodatno iskorišćavamo vraćanjem u usisnu granu a takođe i poboljšavamo zagrevanje motora. Kako se motor zagreva ventil se polako zatvara. Rad EGR ventila nije isti kod oto motora i dizel motora.

egr-ventil

Simptomi neispravnosi EGR ventila:

  • usled čađi može doći do zaglavaljivanja u određenom položaju a u odnosu na taj položaj simptomi su različiti,
  • ako je u otvorenom položaju, kod benzinaca izaziva loš rada na leru a kod dizelaša smanjenje snage i crn dim iz auspuha
  • ako je zatvoren, kod dizelaša izaziva nepravilan rada koji se ogleda pojačanim lupanjem a kod benzinaca povećava potrošnju