1.
WPROWADZENIE
Aktuatoryka - (ang. actuator - urządzenie uruchamiające, nastawnik) aktoryka, jest dziedziną mechatroniki pojazdów zajmującą się budową i sterowaniem urządzeń wykona w-czych, realizujących zadania ruchowe i siłowe eliminując tym samym bezpośredni udział czł o-wieka w sterowaniu. Współczesne pojazdy samochodowe wyposażone w sterowniki silnika, trakcji, bezpieczeństwai komfortu muszą być wyposażone w urządzenia wykonawcze. Sterow-niki mikroprocesorowe sterowSterow-niki elektroniczne jednostki sterujące pojazdów sterują i reg u-lują, między innymi:
geometrią kolektora dolotowego;
Rys. 1. Fragment instalacji z aktoryką samochodu BMW, gdzie: B1- czujnik temperatury silnika, B2 - przepływomierz powietrza z czujnikiem temperatury zasysanego powietrza, B3 - czujnik prędkości obrotowej silnika, E1 - rozdzielacz zapłonu 6-cyl., S1 - przełącznik przepustnicy, T1 - cewka zapłonowa, X1 - złącze diagnostyczne, Y1 - zawór biegu jał
o-wego, Y2 - zawór regeneracji filtra z węglem aktywnym, Y3 - wtryskiwacze, K1 - przekaźnik główny
Rys. 2. Fragment instalacji z aktoryką samochodu VW, gdzie: B1 - Map-sensor, B4 - zespół przepustnicy elektronicznej,
. . Zawór powietrza dodatkowego
Zadaniem zaworu jest dostarczenie dodatkowej ilości powietrza podczas rozruchu
zim-nego silnika. Zawór powietrza dodatkowego stosowany jest w starszych systemach wtrysku. Jest
to zawór elektromechaniczny z przesuwnąprzesłoną. Zmiana położenia przesłony realizowana
jest podgrzewanym elektrycznie bimetalem - rys. 3. Zawór mocowany jest do korpusu silnika pojazdu. W stanie zimnym kanał jest otwarty. W miarę nagrzewania silnika przesłona stopniowo przymyka prześwit kanału obejściowego zespołu przepustnicy, aż do całkowitego zamknięcia. Zawór pozostaje zamknięty do czasu, aż temperatura silnika obniży się.
Rys. 3. Termobimetalowy zawór powietrza dodatkowego
. . Zawór biegu jałowego elektromagnetyczny obrotowy 2-przewodowy
Zawór regulacji prędkości obrotowej biegu jałowego stosowany jest m.in. w układach
serii Motronic. Umiejscowiony jest w kanale obejściowym zespołu przepustnicy. Jest to
2-przewodowy zawór elektromagnetyczny sterowany elektronicznie z obrotowym rdzeniem
za-wierającym jedno uzwojenie - rys. 4. Sterownik silnika podając ujemny sygnał o zmiennym
współczynniku wypełnienia na uzwojenie, powoduje obrót przesłony, pokonując siłę sprężyny
powrotnej. Powoduje to zwiększenie prędkości obrotowej silnika. Brak sygnału, np. w trybie
awaryjnym, oznacza powrót przesłony do pozycji przymkniętej, a tym samym zmniejszenie
prędkości obrotowej biegu jałowego silnika. Zamknięcie zaworu następuje przy około 35% a
otwarcie przy około % współczynnika wypełnienia sygnału zasilającego uzwojenie
Rys. 4. Zawór biegu jałowego elektromagnetyczny obrotowy 2-przewodowy
. . Zawór biegu jałowego magnetoelektryczny obrotowy 3-przewodowy
Zawór służy do regulacji prędkości obrotowej biegu jałowego. Umiejscowiony jest w
kanale obejściowym zespołu przepustnicy. Jest to 3-przewodowy zawierający dwa uzwojenia
zawór magnetoelektryczny z rdzeniem obrotowym sterowany elektronicznie - rys. 5. Uzwojenia
te powodują, pod wpływem zasilania ich napięciami o różnicowym współczynniku wypełnienia
zmianę położenia wektora wypadkowego pola magnetycznego rdzenia obrotowego. Kierunek
wektora pola magnetycznego rdzenia dążąc do pokrycia się z wektorem pola magnesu stałego
stojana zaworu, tworzy moment obrotowy powodujący obrót przesłony do pozycji wynikającej z
Rys. 5. Zawór biegu jałowego magnetoelektryczny obrotowy 3-przewodowy
1.4. Zawór regeneracji zbiornika z węglem aktywnym
Jest to zawór elektromagnetyczny, który po załączeniu silnika i jego nagrzaniu otwierany
jest przez sterownik silnika, powodując przepływ węglowodorów zezbiornika z węglem
aktyw-nym do kolektora dolotowego za przepustnicę powodując regenerację filtra - rys. 6.
Rys. . Zawór regeneracji zbiornika z węglem aktywnym
1.5. Elektrozawórmodulacji podciśnienia
Jest to zawór elektromagnetyczny stosowany w układach EGR do sterowania zaworem
syste-mu wysyłając impulsy o określonym współczynniku wypełnienia do cewki elektromagnesu
za-woru wytwarza wibracje rdzenia elektromagnesu - rys. . Wibracje te w oparciu o wartości c
i-śnienia atmosferycznego i podciśnienia pobieranego np. z serwomechanizmu układu
hamowa-nia modulują na wyjściu zaworu podciśnienie w przedziale 30-600 mm Hg. Przy braku sygnału
ze sterownika na wyjściu zaworu panuje ciśnienie atmosferyczne.
Rys. . Elektrozawór modulacji podciśnienia
1.6. Zespół przepustnicy systemu Mono-Jetronic
W skład zespołu przepustnicy wchodzi:
czujnik położenia przepustnicy- potencjometr omówiony w ćwiczeniu ,
nastawnik przepustnicy z czujnikiem Halla.
Rys. 8. Zespół przepustnicy Mono-Jetronic
1.7. Zespół przepustnicy elektronicznej
Elektroniczny układ sterowania przepustnicą zastępuje mechaniczne cięgno rozpięte pomiędzy pedałem przyspieszenia a osią przepustnicy. Pozwala to regulować prędkość obroto-wą biegu jałowego za pomocą zmian położenia przepustnicy, a nie jak w tradycyjnym układzie poprzez domykanie i otwieranie kanału obejściowego, np. silniczkiem krokowym lub zaworem biegu jałowego. Jednocześnie przepustnica może zostać otwarta niezależnie od położenia pedału przyspieszenia, dzięki czemu zmniejszone zostają straty związane z dławieniem. Elektronicznie sterowana przepustnica umożliwia zarówno automatyczne zmniejszenie, jak i zwiększenie mo-mentu obrotowego bez zwiększania emisji związków toksycznych w spalinach. Zespół sterujący przepustnicą elektroniczną składa się z trzech podstawowych części - rys.9 :
czujnika pedału przyspieszenia,
sterownika,
zespołu sterującego przepustnicy.
Zespól przepustnicy elektronicznej składa się z - rys.10:
korpusu przepustnicy,
napędu przepustnicy - silnik elektryczny wraz przekładnią,
czujników położenia napędu przepustnicy.
Rys. 9. Schemat sterowania przepustnicą elektroniczną
Rys. 10. Budowa przepustnicy elektronicznej
.8. Zespół przepustnicy z nastawnikiem biegu jałowego
Rys. . Budowa przepustnicy z nastawnikiem biegu jałowego
2.
STANOWISKO LABORATORYJNE
Stanowisko
laboratoryjne jest
zbudowane w postaci stelaża, w którym umieszczane sąpanele poszczególnych badanych urządzeń, zasilaczy oraz przyrządów pomiarowych - fot. 1. Każdy panel ma kod identyfikacyjny [ ]. Do dyspozycji jest moduł pomiarowy z miernikiem uniwersalnym, diodowy wskaźnik napięcia, anemometr - miernik przepływu. Dodatkowym przyrządem jest przeciwsobny regulator współczynnika wypełnienia. Do zasilania stanowiska wykorzystuje się transformator bezpieczeństwa i widoczny w prawy dolnym rogu autotransf o-mator obniżający napięcie. Poszczególne panele łączy się ze sobą za pomocą mostków i przew o-dów laboratoryjnych, czerwonych dla bieguna dodatniego wyjść zasilaczy, a czarnego dla masy.
3.
PRZYGOTOWANIE DO ĆWICZENIA
Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy na podstawie materiałów z wykładu oraz literatury przygotować:
a. liczbowe oznaczenia potencjałów w instalacjach samochodowych, jak np. 30 - biegun dodatni akumulatora, 15 - wyjście styku włącznika zapłonu stacyjki .
b. rysunek z przykładowym przekrojem silnika spalinowego i rozmieszczeniem urządzeń
Fot.1. Widok stanowiska laboratoryjnego „Aktoryka”
4.
PRZEBIEG ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest poznanie budowy i zasad działania urządzeń wykonawczych - aktua-torów w pojazdach samochodowych.
4.1.
Poznanie stanowiska laboratoryjnego
i obiektu badań
Przy odłączonym zasilaniu stanowiska należy zapoznać się z elementami stanowiska opisanego w p. 2. Należy zidentyfikować wszystkie urządzenia obsługi stanowiska, szczególnie umiejscowienie włącznika zasilania. Rozpoznać wszystkie znajdujące się na stelażu urządzenia wykonawcze - aktuatory i ich przeznaczenie.
Następnie wykonać połączenia mostkowe wszystkich widocznych na fot. 1. zasilaczy.
4.2.
Spraw
dzanie elektromagnetycznego zaworu biegu jałowego
Podłączyć zacisk WY1 przeciwsobnego regulatora współczynnika wypełnienia do zac i-sku zaworu - rys. 12. Włączyć zasilanie V i nastawić częstotliwość współczynnika wypeł-nia impulsu na wartość (z. Regulując współczynnikiem wypełnienia w pełnym zakresie obserwować stan pracy zaworu. Zanotować spostrzeżenia.
Rys.12. Schemat połączeń do sprawdzenia elektromagnetycznego zaworu biegu jałowego
4.3. Sprawdzanie magnetoelektrycznego
zaworu biegu jałowego
Podłączyć zacisk WY i WY przeciwsobnego regulatora współczynnika wypełnienia do zacisków zaworu - rys. 13. Włączyć zasilanie V i nastawić częstotliwość współczynnika
wypełnia impulsu na wartość (z. Regulując współczynnikiem wypełnienia w pełnym zakr
e-sie obserwować stan pracy zaworu. Zanotować spostrzeżenia.
Powyższe powtórzyć dla częstotliwości mniejszej od (z i większej od (z. Sprawdzić zachowanie się zaworu podczas czyszczenia tj. przy (z i %.
4.4.Spra
wdzanie zaworu regeneracji filtra z węglem aktywnym
Podłączyć zacisk WY i WY przeciwsobnego regulatora współczynnika wypełnienia do zacisków zaworu - rys. 15. Włączyć zasilanie V i nastawić częstotliwość współczynnika
wypełnia impulsu na wartość (z. Regulując współczynnikiem wypełnienia w pełnym zakr
e-sie obserwować stan pracy zaworu. Zanotować spostrzeżenia.
Powyższe powtórzyć dla częstotliwości mniejszej od (z i większej od (z.
Rys. 15. Schemat połączeń do sprawdzeniazaworu regeneracji filtra z węglem aktywnym
4.5. Sprawdzanie elektromagnetycznego zaworu EGR
Podłączyć zacisk WY przeciwsobnego regulatora współczynnika wypełnienia do zaci-sku zaworu - rys. 16. Włączyć zasilanie V i nastawić częstotliwość współczynnika wypeł-nia impulsu na wartość (z. Regulując współczynnikiem wypełnienia w pełnym zakresie obserwować stan pracy zaworu. Zanotować spostrzeżenia.
Rys. 16. Schemat połączeń do sprawdzenia zespołu przepustnicy elektronicznej
4.6. Spra
wdzanie zespołu
przepustnicy elektronicznej
Podłączyć zacisk WY przeciwsobnego regulatora współczynnika wypełnienia do zac i-sków napędu przepustnicy - rys. 17. Podłączyć jeden zacisk potencjometru przepustnicy do miernika uniwersalnego pomiar napięcia , a drugi do diodowego wskaźnika napięcia. Włączyć zasilanie (15) 12V i nastawić częstotliwość współczynnika wypełnia impulsu na wartość (z. Regulując współczynnikiem wypełnienia w pełnym zakresie obserwować stan pracy przepustn i-cy i notować wartości napięć.
4.7.Spra
wdzanie zespołu przepustnicy z nastawnikiem biegu jałowego
Podłączyć zacisk WY przeciwsobnego regulatora współczynnika wypełnienia do zac i-sków napędu przepustnicy - rys. 18. Podłączyć jeden zacisk potencjometru przepustnicy do miernika uniwersalnego pomiar napięcia , a drugi do diodowego wskaźnika napięcia. Włączyć zasilanie (15) 12V i nastawić częstotliwość współczynnika wypełnia impulsu na wartość (z. Regulując współczynnikiem wypełnienia w pełnym zakresie obserwować stan pracy przepustn i-cy i notować wartości napięć: B - cały zakres wychyleń wysterować ręcznie , B - zakres wychyleń dla biegu jałowego.
Zaobserwować chwilę załączenia styku sygnalizacji biegu jałowego S57.
Rys. 18. Schemat połączeń do sprawdzeniazespołu przepustnicy z nastawnikiem biegu jałowego
5.
SPRAWOZDANIE
Sprawozdanie powinno zawierać:
a. obserwacje działania urządzeń wykonawczych; b. wyznaczone z pomiarów parametry i zależności.
LITERATURA
[ 1 ] Dziubiński M., Ocioszyński J., Walusiak S.: Elektrotechnika i elektronika samochodowa. Wydawnictwo Uczelnianie Politechniki Lubelskiej, Lublin, 1999
[ 2 ] Denton T.: Automobile Electrical and Electronic Systems, Elservier, Oxford 2004
[ 3 ] Mikroelektronika w pojazdach samochodowych, z cyklu Informatory techniczne Bosch, Praca zbiorowa. WKiŁ
[ 4 ] Sterowanie silników o zapłonie iskrowym. Układy Motronic,z cyklu Informatory techniczne
Bosch, Praca zbiorowa. WKiŁ
[ 5 ] Sterowanie silników o zapłonie samoczynnym, z cyklu Informatory techniczne Bosch, Pra-ca zbiorowa. WKiŁ
[ 6 ] Opis ćwiczeń "Podzespoły wykonawcze, zawory", "Zespoły przepustnic", Mechatronika,
