По электронным системам управления двигателем

По электронным системам управления двигателем

Специальности: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт

ОП.11 «Электрические и электронные системы автомобильного транспорта»

Руководитель д.т.н. ______________________________ С.К.Корабельников

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Автомобили и тракторы»

СПб Государственного аграрного университета

к.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Техническая эксплуатация

и ремонт автомобилей» Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета

Методические указания составлены с учётом требований ФГОС третьего поколения и предлагают подробное описание организации проведения лабораторных работ. Указания предназначены студентам, осваивающим специальность 190631 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», 190631.01 «Автомеханик», 190103 «Автомобиле- и тракторостроение» в средних профессиональных образовательных учреждениях.

Разработка может быть использована не только с целью расширения представлений студентов о эксплуатации электрических систем автомобиля, совершенствования их знаний и формирования профессиональных компетенций, но и при повышении квалификации специалистов по ремонту электрооборудования автомобиля и специалистов-диагностов электронных систем автомобиля.

Курс «Электрические и электронные системы автомобильного транспорта», представляет собой специализированный курс, необходимый для практической деятельности специалистов по специальностям 190631 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», 190631.01 «Автомеханик», 190103 «Автомобиле- и тракторостроение».

Дисциплина «Электрические и электронные системы автомобильного транспорта» рассматривает общие вопросы и сведения об электрооборудовании транспортных средств, связанные с назначением, устройством, принципами действия электронных устройств и узлов автомобиля. В состав курса входят такие разделы как “Система энергоснабжения”, “Система пуска двигателя”, “Система зажигания”, “Вспомогательное электрооборудование”, «Системы управления автоматики транспортных средств» и «Контроль параметров работы и исправности узлов и систем транспортных средств».

Необходимость введения курса «Электрические и электронные системы автомобильного транспорта» обусловлена тем, что все современные транспортные средства используют электронное управление работой систем и узлов двигателя и других устройств.

Введение Цель и задачи лабораторных работ

Усложнение конструкции автомобиля привело к необходимости внедрения компьютерных технологий. Ужесточение экологических требований, совершенствование систем безопасности, появление систем предупреждения об аварийной ситуации вызвало необходимость появления новых принципов взаимодействия этих систем и способов диагностирования. В связи с этим значительно повысились требования к результатам освоения основной профессиональной образовательной программы по специальности 190631 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта».

Отзывы работодателей об уровне подготовки выпускников колледжа показали необходимость обучения студентов работе с диагностическим оборудованием, предназначенным не только для работы в мультимарочных сервисах, но и оборудованием дилерского уровня для конкретных автомобильных марок.

Учитывая повышенные требования к профессиональной компетентности выпускников колледжа, преподаватели существенно расширили спектр проводимых лабораторных работ на высокотехнологичном оборудовании, применяемом в настоящее время на станциях технического обслуживания автомобилей.

Методические указания к лабораторным работам являются результатом развития системы проведения лабораторных работ в колледже и позволяют студентам проявить большую самостоятельность, а, следовательно, возможность лучшего усвоения ими навыков диагностики электронных систем автомобиля. Использование нового современного диагностического оборудования, несомненно, расширяет знания студентов, позволяет выработать универсальный алгоритм действий при поиске различных неисправностей систем автомобиля.

Целью настоящего курса, «Электрические и электронные системы автомобильного транспорта», является изучение основ электроники и общих вопросов автомобильного электрооборудования, принципов работы и конструкций электронных узлов автомобиля, методики расчета типовых узлов и устройств, их унификации и взаимозаменяемости; технологии и схем электрообеспечения производства при технической эксплуатации, методов ресурсосбережения.

ПК 1.1 Организовывать и проводить работы по техническому обслуживанию и ремонту автотранспорта.

ПК 1.2 Осуществлять технический контроль при хранении, эксплуатации и ремонте автотранспортных средств.

ПК 1.3 Разрабатывать технологические процессы ремонта узлов и деталей.

Основной задачей курса является научить студента разбираться в принципах работы электронных узлов и систем, методах их диагностики, проектирования и ремонта.

«Исследование работы системы управления двигателем с микропроцессорной системой зажигания с «Холостой искрой».

Специальности: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт

ОП.11 «Электрические и электронные системы автомобильного транспорта»

- устройство бесконтактная системы зажигания (30 мин);

- принцип работы бесконтактная системы зажигания (20 мин);

- изучение схемы бесконтактная системы зажигания (30 мин);

- Заполнение бланка-отчета и защита работы (10 мин).

- Дополнительный источник постоянного тока 12 – 14 В, 12 А.

4 Рекомендации студентам по выполнению лабораторной работы

Выполнение работы предусматривает теоретическую и практическую части. Выполнение практической части предполагает наличие у студентов знаний о проведении работ по проверке технического состояния приборов батарейной системы зажигания».

а) В теоретической части лабораторной работы под руководством преподавателя студенты:

3) изучают назначение и принцип действия оборудования, особенности его подключения;

4) знакомятся с нормативной и учебной литературой

5)изучают устройство и принцип батарейной системы зажигания автомобиля;

6) в процессе изучения литературы заполняют бланк-отчёт необходимыми нормативными значениями.

б) В практической части лабораторной работы под контролем преподавателя студенты:

в) После заполнения бланка отчёта о лабораторной работе студенты:

1) делают заключение о техническом состоянии стартера;

4.2 Последовательность и технология выполнения работы

«Проверка технического состояния системы управления двигателем с микропроцессорной независимой системой зажигания»

Специальности: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт

- устройство электронной системы зажигания с

- принцип работы электронной системы зажигания с холостой искрой (20 мин);

- изучение схемы электронной системы зажигания с холостой искрой

- Заполнение бланка-отчета и защита работы (10 мин).

- Дополнительный источник постоянного тока 12 – 14 В, 12 А.

4 Рекомендации студентам по выполнению лабораторной работы

Выполнение работы предусматривает теоретическую и практическую части. Выполнение практической части предполагает наличие у студентов знаний о проведении работ по проверка технического состояния приборов батарейной системы зажигания».

а) В теоретической части лабораторной работы под руководством преподавателя студенты:

3) изучают назначение и принцип действия оборудования, особенности его подключения;

4) знакомятся с нормативной и учебной литературой

5)изучают устройство и принцип батарейной системы зажигания автомобиля;

6) в процессе изучения литературы заполняют бланк-отчёт необходимыми нормативными значениями.

б) В практической части лабораторной работы под контролем преподавателя студенты:

в) После заполнения бланка отчёта о лабораторной работе студенты:

1) делают заключение о техническом состоянии системы зажигания;

«Исследование работы датчиков температуры»

Специальности: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт

ОП.11 «Электрические и электронные системы автомобильного транспорта»

1 Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории.

2 Работа в лаборатории, связанная с исследованием характеристик датчика температуры на специализированной лабораторной установке.

3 Обработка и анализ полученной в лаборатории информации, оформление отчета по проделанной работе.

2.1 Экспериментально определить вольтамперную характеристику датчика температуры ТМ 106. Для этого необходимо собрать электромонтажную схему в соответствии с рисунком 3.1

Изменяя напряжение на выходе ИПН от 0 до 15 В через рить напряжения на измерительном резисторе R 1 U_R ₁ и ке U _Д. По напряжению U_R ₁ рассчитать ток датчика:

2.2 Экспериментально определить градуировочные характеристи-ки датчиков ТМ 106 и 405.213 R _Д (t °) в диапазоне температур t °= (20 – 100)°С.Для этого необходимо собрать схему в соответствии с рисунком 2.Измерения электрических сопротивлений датчиков производить через 5°С изменения температуры. Результаты измерений занести в таблицу бланка отчетности

В процессе эксперимента зафиксировать температуру срабатывания датчика-сигнализатора ТМ 108.

2.3 Повторить измерения в соответствии с п. 2.1 для температуры t °= 90°С.Результаты измерений занести в табл. 1.2.

2.4 Выключить электрическое питание стенда, измерительных приборов и проанализировать полученные результаты измерения.

«Исследование датчиков массового расхода воздуха»

Специальности: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт

ОП.11 «Электрические и электронные системы автомобильного транспорта»

1 Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории;

2 Работа в лаборатории, связанная с исследованием характеристик датчиков на специализированной лабораторной установке;

3 Обработка и анализ полученной в лаборатории информации, оформление отчета по проделанной работе;

2.1 Подключить датчики и источники питания к передней панели стенда, как показано в соответствии с рисунком 1. Электрические переключатели на панели должны находиться в разомкнутом состоянии.

Подключить вольтметры к выходным разъемам датчиков ДMPB 1 и ДMPB 3 и частотомер к выходу формирователя импульсов F.

Подключить кабель питания воздухозаборного насоса к выходу лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа). Установить на выходе трансформатора минимальное напряжение, для чего ручку регули-ровки ЛАТРа повернуть против часовой стрелки до упора.

2.2 Подключить блоки питания, измерительные приборы и ЛАТР

Поворачивать ручку регулировки выходного напряжения ЛАТРа до тех пор, пока на выходе ДMPB 1 не установится напряжение

2.3 Изменяя напряжение U _вых1 от 2 до 3 В и затем обратно от 3

до 2 В, измерить значения U _вых3 и f _вых2 при U _вых1 = 2,2 В и U _вых1 = 2,6 В. Эксперимент повторить 10 раз

2.4 Выключить питание стенда, измерительных приборов и про-анализировать полученные результаты измерений.

Специальности: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт

ОП.11 «Электрические и электронные системы автомобильного транспорта»

1.Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории.

2. Работа в лаборатории, связанная с исследованием характеристик датчика на специализированной лабораторной установке.

3. Обработка и анализ полученной в лаборатории информации, оформление отчета по проделанной работе.

3.2. Детально ознакомиться с устройством лабораторного стенда и органами его управления.

3.3. Подключить осциллограф к выходным клеммам датчика дето-

3.4. Установить ручку реостата в среднее положение и подключить лабораторный стенд к источнику напряжения постоянного тока U = 110 В.

3.5. Изменяя сопротивление реостата от минимального значения до максимального, наблюдать по осциллографу за изменением фор-мы, амплитуды и частоты выходного напряжения датчика детонации. Для двух значений сопротивления реостата (по указанию преподава-теля) зарисовать осциллограммы выходного напряжения датчика с приведением масштаба по амплитуде и времени.

3.6. Выключить питание стенда и проанализировать полученные результаты измерений.

«Исследование датчиков концентрации кислорода»

Специальности: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт

ОП.11 «Электрические и электронные системы автомобильного транспорта»

Жесткие экологические нормы давно узаконили применение на автомобилях каталитических нейтрализаторов (в обиходе – катализаторы) – устройств, способствующих снижению содержания вредных веществ в выхлопных газах. Катализатор вещь хорошая, но эффективно работает лишь при определенных условиях. Без постоянного контроля состава топливно-воздушной смеси обеспечить катализаторам «долголетие» невозможно – вот тут и приходит на помощь датчик кислорода, он же О2-датчик, он же лямбда зонд (ЛЗ).

Название датчика происходит от греческой буквы l (лямбда), которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. При оптимальном составе этой смеси, когда на 14,7 части воздуха приходится 1 часть топлива, l равна 1 (график 1). «Окно» эффективной работы катализатора очень узкое: l=1±0,01. Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с электронным (дискретным) впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда-зонда.

Избыток воздуха в смеси измеряется весьма оригинальным способом – путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода (О2). Поэтому лямбда зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска топлива (ЭБУ), а тот в свою очередь оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры топлива. На некоторых современных моделях автомобилей имеется еще один лямбда-зонд. Расположен он на выходе катализатора. Этим достигается большая точность приготовления смеси и контролируется эффективность работы катализатора (рис. 1).

График 1. Зависимость мощности двигателя (P) и расхода топлива (Q) от коэффициента избытка воздуха (l) Полное сгорание и максимальная мощность достигается при l=1.

Рис. 1. Схема l-коррекции с одним и двумя датчиками кислорода двигателя 1 – впускной коллектор; 2 – двигатель; 3 – блок управления двигателем; 4 – топливная форсунка; 5 – основной лямбда-зонд; 6 – дополнительный лямбда-зонд; 7 – каталитический нейтрализатор.

Принцип работы Лямбда-зонд действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх нее напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов «дышит» выхлопными газами, а второй – воздухом из атмосферы (рис.2). Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до температуры 300 – 400оС. Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.

При пуске и прогреве холодного двигателя управление впрыском топлива осуществляется без участия этого датчика, а коррекция состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам других датчиков (положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, числа оборотов коленвала и др.). Особенностью циркониевого лямбда-зонда является то, что при малых отклонениях состава смеси от идеального (0,97 Ј l Ј 1,03) напряжение на его выходе изменяется скачком в интервале 0,1 - 0,9 В (график 2).

Кроме циркониевых, существуют кислородные датчики на основе двуокиси титана (TiO2). При изменении содержания кислорода (О2) в отработавших газах они изменяют свое объемное сопротивление. Генерировать ЭДС титановые датчики не могут; они конструктивно сложны и дороже циркониевых, поэтому, несмотря на применение в некоторых автомобилях (Nissan, BMW, Jaguar), широкого распространения не получили.

Для повышения чувствительности лямбда-зондов при пониженных температурах и после запуска холодного двигателя используют принудительный подогрев. Нагревательный элемент (НЭ) расположен внутри керамического тела датчика и подключается к электросети автомобиля (рис. 3).

График 2. Зависимость напряжений лямбда-зонда от коэффициента избытка воздуха (l) при температуре датчика 500-800оС

А – условная точка средних показаний (Uвых» 0,5 В, при l=1,0). (Обогащение смеси (уменьшение О2 в выхлопе). Обеднение смеси (увеличение О2 в выхлопе).

Рис. 3. Конструкция датчика кислорода с подогревателем

1 – керамическое основание; 2, 8 – контакты НЭ; 3 – нагревательный элемент (НЭ); 4 – твердый электролит ZrO2 с напыленными платиновыми электродами; 5 – защитный кожух с прорезями; 6 – металлический корпус с резьбой крепления; 7 – уплотнительное кольцо; 9 – выводы датчика.

В этом случае ЭБУ начинает работать по усредненным параметрам, записанным в его памяти: при этом состав образующейся топливно-воздушной смеси будет отличаться от идеального. В результате появится повышенный расход топлива, неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, увеличение содержания СО в отработавших газах, снижение динамических характеристик, но машина при этом остается на ходу. В некоторых моделях автомобилей ЭБУ реагирует на отказ лямбда-зонда очень серьезно и начинает так рьяно увеличивать количество подаваемого в цилиндры топлива, что запас горючего в баке «тает» на глазах, из трубы валит черный дым, СО «зашкаливает», а двигатель «тупеет» и на ближайшую СТО вам, скорее всего, придется добираться на буксире.

Перечень возможных неисправностей лямбда зонда достаточно большой и некоторые из них (потеря чувствительности, уменьшение быстродействия) самодиагностикой автомобиля не фиксируются. Поэтому окончательное решение о замене датчика можно принять только после его тщательной проверки, которую лучше всего поручить специалистам. Следует особо отметить, что попытки замены неисправного лямбда-зонда имитатором ни к чему не приведут – ЭБУ не распознает «чужие» сигналы, и не использует их для коррекции состава приготавливаемой горючей смеси, т.е. попросту «игнорирует».

При сгоревшем или отключенном лямбда зонде содержание СО в выхлопе возрастает на порядок: от 0,1 – 0,3% до 3 – 7% и уменьшить его значение не всегда удается, т. к. запаса хода винта качества смеси может не хватить. В автомобилях, система l-коррекции которых имеет два кислородных датчика, дело обстоит еще сложнее. В случае отказа второго лямбда-зонда (или «пробивки» секции катализатора) добиться нормальной работы двигателя практически невозможно.

Вообще универсальный лямбда зонд bosch – наиболее уязвимый датчик автомобиля с системой впрыска. Его ресурс составляет 40 – 80 тыс. км в зависимости от условий эксплуатации и исправности двигателя. Плохое состояние маслосъемных колец, попадание антифриза в цилиндры и выпускные трубопроводы, обогащенная топливно-воздушная смесь, сбои в системе зажигания сильно сокращают срок его службы. Применение этилированного бензина категорически недопустимо – свинец «отравляет» платиновые электроды лямбда зонда за несколько бесконтрольных заправок.

Рис. 2. Схема лямбда зонда bosch на основе диоксида циркония, расположенного в выхлопной трубе

1 – твердый электролит ZrO2; 2, 3 – наружный и внутренний электроды; 4 – контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; 6 – выхлопная труба.

Рис. 4. Контактные выводы наиболее распространенных циркониевых лямбда-зондов

а – без подогревателя; б, с – с подогревателем.

* цвет вывода может отличаться от указанного.

по электронным системам управления двигателем

Специальности: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт

ОП.11 «Электрические и электронные системы автомобильного транспорта»

Руководитель д.т.н. ______________________________ С.К.Корабельников

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Автомобили и тракторы»

СПб Государственного аграрного университета

к.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Техническая эксплуатация

и ремонт автомобилей» Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: