Elektronika samochodowa (Kod: ES1C )

Transkrypt

1 Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu Elektronika samochodowa (Kod: ES1C ) Temat: Przepływomierze powietrza Opracował: dr inż. Wojciech Wojtkowski 3 lutego 2017

2 1 Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia laboratoryjnego jest poznanie zasady działania oraz metod diagnostyki różnych typów przepływomierzy powietrza, stosowanych w pojazdach samochodowych. Zakres ćwiczenia obejmuje: poznanie w praktyce budowy różnych typów samochodowych przepływomierzy powietrza, diagnostykę przepływomierzy klapkowych z układów L-Jetronic, diagnostykę przepływomierzy masowych typu HFM oraz drutowych, diagnostykę elementów pomocniczych (czujniki ciśnienia, temperatury), zdejmowanie charakterystyki przepływomierzy masowych typu HFM. Szczegółowy zakres ćwiczenia ustala prowadzący i podaje studentom w trakcie zajęć. Ćwiczenie realizowane jest w ciągu 3 godzin lekcyjnych (jedno spotkanie 3 godzinne). 2 Wstęp Samochodowe przepływomierze powietrza są stosowane w nowoczesnych (stan na rok 2017) układach sterowania silnikami spalinowymi do pomiaru stopnia napełnienia cylindrów powietrzem. Informacja ta jest niezbędna do optymalnego dozowania paliwa za pośrednictwem elektronicznie sterowanego wtrysku paliwa. Przepływomierz powietrza jest umieszczony w kolektorze dolotowym silnika. Gdy silnik zasysa powietrze, przepływa ono przez kolektor dolotowy i przez gardziel pomiarową przepływomierza powietrza. W starszych rozwiązaniach, nie było możliwości rozróżnienia przepływu wstecznego, co jest możliwe i stosowane dzisiaj. Dzięki temu, dokładność pomiarowa obecnych przepływomierzy znacząco wzrosła i sterowanie silnikiem jest bardziej zoptymalizowane. To z kolei przekłada się na zwiększenie osiągów silnika przy jednoczesnych korzyściach, takich jak zmniejszenie zużycia paliwa (większa sprawność) oraz zmniejszenie emisji szkodliwych składników spalin. 3 Przepływomierz klapkowy W trakcie zajęć laboratoryjnych testowane są różnego typu przepływomierze klapkowe. Budowa i zasada działania oraz wyposażenie w elementy pomocnicze jest podane w Przepływomierze powietrza 1 z 10

3 materiałach wykładowych. Diagnostyka przepływomierzy klapkowych w trakcie ćwiczenia przebiega z wykorzystaniem metody oscyloskopowej oraz przy pomocy multimetru. Przekrój przykładowego przepływomierza klapkowego jest przedstawiony na rysunku 8. Przesłona spiętrzająca (4) jest zamocowana na osi potencjometru (niewidocznego na rysunku). Na tej samej osi jest jeszcze zamocowana przesłona tłumiąca (1). Wychylenie przesłony spiętrzającej jest uzależnione od przepływu powietrza w kolektorze dolotowym. Wraz ze zmianą położenia przesłony zmianie ulega położenie suwaka potencjometru pomiarowego. Przepływomierz klapkowy jest stosowany w układach typu L-Jetronic oraz M-Motronic, przy czym w systemach uproszczonych typu Mono - Motronic, przepływomierza powietrza się nie stosuje. 4 Przepływomierz masowy Testowany jest przepływomierz masowy powietrza z warstwowym elementem oporowym (rys. 1). Aby możliwa była diagnostyka tego przepływomierza należy najpierw go zasilić podłączając dwa napięcia 5 V (napięcie referencyjne) oraz 12 V (napięcie zasilające) zgodnie ze schematem przedstawionym na ilustracji 3. Regulacja przepływu powietrza odbywa się za pomocą regulacji obrotów wentylatora zasilającego kanał dolotowy przepływomierza. Badanie termistora (1 rys. 3) należy przeprowadzić z wykorzystaniem laboratoryjnej komory termicznej. Parametry przepływomierzy HFM badanych w laboratorium zostały zestawione na rysunku 2. Przepływomierze serii HFM5 posiadają odpowiednio wyprofilowany kanał pomiarowy, który pozwala na wyeliminowanie z wyniku pomiaru wpływu przepływów wstecznych. Przekrój przepływomierza z rodziny HFM5 jest widoczny na ilustracji Przebieg ćwiczenia W trakcie realizacji ćwiczenia, prowadzone będą badania różnych samochodowych przepływomierzy powietrza.studenci przed rozpoczęciem zajęć, otrzymują do badań wybrane przez prowadzącego przepływomierze. Możliwe będzie m.in.: przeprowadzenie diagnostyki przepływomierza klapkowego, przeprowadzenie diagnostyki przepływomierza drutowego, przeprowadzenie diagnostyki przepływomierza HFM, zdejmowanie charakterystyki przepływomierza HFM. Przepływomierze powietrza 2 z 10

4 Rysunek 1: Przepływomierz masowy typu HFM 5 [4] Rysunek 2: Parametry przepływomierzy masowych z rodziny HFM 5 [4] Przepływomierze powietrza 3 z 10

5 Rysunek 3: Uproszczony schemat przepływomierza typu HFM 5 (numery wyjść / wejść odpowiadają numerom złącza) [4] Po otrzymaniu przepływomierza do badań, należy narysować schematy pomiarowe, które przed wykorzystaniem powinny być zatwierdzone przez prowadzącego zajęcia. Aby prawidłowo zaprojektować układy pomiarowe, można posłużyć się materiałami wykładowymi dotyczącymi przepływomierzy powietrza. 6 Zagadnienia do przygotowania Przed przystąpieniem do realizacji zajęć, studenci powinni zapoznać się z budową i zasadą działania samochodowych przepływomierzy powietrza, a w szczególności z budową: przepływomierza klapkowego objętościowego, przepływomierza masowego, drutowego, przepływomierza masowego, warstwowego. Należy także przypomnieć (korzystając np. z materiałów wykładowych) metody diagnostyki poszczególnych rodzajów przepływomierzy. Przepływomierze powietrza 4 z 10

6 Rysunek 4: Budowa przepływomierza HFM 5 [4] 7 Wymagania BHP Warunkiem przystąpienia do ćwiczenia jest zapoznanie się z instrukcją stanowiskową BHP stosowaną w Laboratorium. Instrukcja ta powinna być przedstawiona studentom podczas pierwszych zajęć laboratoryjnych i dostępna do wglądu w Laboratorium. Tekst instrukcji stanowiskowej obowiązującej w Laboratorium WE48 znajduje się w pliku instrstan-lab48.pdf. Dodatkowo przed włączeniem stanowiska należy zwrócić uwagę, aby wylot powietrza z badanego przepływomierza skierować w stronę gdzie nikt nie będzie przebywać podczas pomiarów. 8 Wymogi odnośnie sprawozdania z realizacji ćwiczenia Sprawozdanie powinno zawierać: stronę tytułową (zgodnie z obowiązującym wzorem), zakres ćwiczenia, Przepływomierze powietrza 5 z 10

7 Rysunek 5: Przykładowe charakterystyki wyjściowe przepływomierzy z rodziny HFM 5 [4] opis stanowiska laboratoryjnego, zastosowanych modułów, dokładny schemat połączeń, opis przebiegu ćwiczenia z wyszczególnieniem wykonywanych czynności, wyniki w formie tabel, oscylogramów, wykreślone charakterystyki, analizę wyników, podsumowanie, uwagi oraz wnioski. Na ocenę sprawozdania będą miały wpływ następujące elementy: zgodność zawartości z instrukcją, wnioski i uwagi, terminowość i ogólna estetyka. Sprawozdanie powinno być wykonane i oddane na zakończenie ćwiczenia, najpóźniej na zajęciach następnych. Sprawozdania oddane później niż na następnych zajęciach będą oceniane niżej. Przepływomierze powietrza 6 z 10

8 Rysunek 6: Charakterystyka rezystancyjna termistora w przepływomierzach HFM 5 [4] Rysunek 7: Położenie przepływomierza klapkowego w przewodzie dolotowym systemu L- Jetronic [5] Przepływomierze powietrza 7 z 10

9 Rysunek 8: Przekrój przepływomierza klapkowego [5] Rysunek 9: Położenie przepływomierza klapkowego w przewodzie dolotowym systemu L- Jetronic [5] Przepływomierze powietrza 8 z 10

10 Rysunek 10: Przekrój przepływomierza HFM5 Przepływomierze powietrza 9 z 10

11 Bibliografia [1] Materiały z wykładu Elektronika Samochodowa (układy wtryskowe, przepływomierze powietrza budowa i diagnostyka ) [2] Herner A., Riehl Hans-Jürgen: Elektrotechnika i Elektronika w pojazdach samochodowych, WKŁ, Warszawa 2003 (budowa przepływomierzy) [3] Dokumentacja techniczna z programu [ESI]tronic Bosch (schematy instalacji, opisy diagnostyki). [4] Dokumentacja przepływomierzy masowych powietrza serii HFM 5: Hot-film air-mass meter, Type HFM 5 firmy Bosch. [5] Gasoline Fuel-Injection System L-Jetronic, Engine management for spark-ignition engines, Bosch 1996 r. [6] Czujniki w pojazdach samochodowych, informator techniczny Bosch, 2002 r. 10