docBilelektronik - på en forståelig måde! Del 2
download 
Report Transcription
Bilelektronik - på en forståelig måde! Del 2
Belysning Elektriske komponenter Elektronik Termokontrol Salgssupport Teknisk service Fra idé til succes Bilelektronik på en forståelig måde! Del 2 Ideer til biler Elektronik - din fremtid? Mængden af elektronik i bilen vokser fortsat – det skønnes, at den i 2010 vil udgøre ca. 30 % af den samlede materialeværdi. Dette er på den ene side en stor chance, men på den anden side gør den stadig mere komplekse teknologi det svært at følge med i den tekniske udvikling. Her vil Hella gerne hjælpe dig. Vore elektronikeksperter har derfor samlet et udvalg af vigtige informationer om emnet bilelektronik. Vi håber, at dette materiale kan give dig interessante og nyttige informationer i dit daglige arbejde. Bankesensorer Tomgangsregulator Sensorer, tryk i indsugningsrør (MAP-sensor) Sensorer, hastighed, gearkasse Sensorer, hastighed, vejstrækninger Følere, slid på bremsebelægninger Sensorer, gasspjældets stilling Sensorer, hjulomdrejningstal (ABS-sensor) Sensorer, kølevæsketemperatur Lambdasonder Følere, motorolie-/kølevæskeniveau Impulsgivere, krumtapakselsensorer, knastakselposition Sensorer, indsugningslufttemperatur/udendørstemperatur/ kabinetemperatur Luftmassemåler 2 Indholdsoversigt Generelle informationer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 Indholdsoversigt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Udstødningstilbageføringssystemet . . . . . . . . . . . . . . .4 EDC – elektronisk dieselregulering . . . . . . . . . . . . . . 12 Sekundærluftsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Elektronisk stabilitetsprogram (ESP) . . . . . . . . . . . . . 28 Notater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 - 39 3 Udstødningstilbageføringssystemet De stadig strengere love har gjort det nødvendigt at sænke udstødningsemissionerne yderligere. Dette gælder både diesel- og benzinmotorer. Ved hjælp af den såkaldte udstødningstilbageføring sænkes mængden af nitrogenoxider i udstødningen. For benzinmotorer reduceres også brændstofforbruget ved dellast. Hvilken indflydelse har udstødningstilbageføringen på forbrændingen? Ved høje forbrændingstemperaturer opstår der nitrogenoxider i motorens forbrændingskammer. Ved at tilbageføre en del af udstødningsgassen til den friske indsugningsluft sænkes forbrændingstemperaturen i forbrændingskammeret. På grund af den lavere forbrændingstemperatur forhindres dannelsen af nitrogenoxider. Størrelsen af udstødningstilbageføringsprocenten ved diesel- og benzinmotorer tydeliggøres af den efterfølgende tabel. Diesel Benzin Benzin (direkte indsprøjtning) Udstødningstilbageføringsprocent 50 % 20 % (maks.) Udstødningsgastemperatur, Op til 50 % (alt efter motor, homogen eller lagdelt ladning) 450 °C 650 °C 450 °C til 650 °C når EGR-systemet er aktivt 4 Hvorfor benyttes et Nitrogenoxid- og Nitrogenoxid- og Nitrogenoxid- og EGR-system? støjreduktion forbrugsreduktion forbrugsreduktion Hvordan sker udstødningstilbageføringen? Der skelnes mellem to typer udstødningstilbageføring: Den "indre" og den "ydre" udstødningstilbageføring. Ved den indre udstødningstilbageføring blandes udstødningsgassen og den friske blanding inden i forbrændingskammeret. Dette opnås ved alle firtaktsmotorer ved hjælp af indsugnings- og udstødningsventilens ventiloverlapning. Betinget af konstruktionen er udstødningstilbageføringsprocenten meget lav og kan kun påvirkes i begrænset omfang. Først ved udviklingen af den variable ventilstyring blev det - afhængigt af belastning og omdrejningstal - muligt at påvirke tilbageføringsprocenten aktivt. EGR-system 1 Styreenhed 2 EGR-ventil 3 Temperatursensor 4 Elektropneumatisk tryktransducer 5 Lambdasonde 6 Katalysator Den ydre udstødningstilbageføring sker via en ekstra forbindelse mellem udstødningsmanifold/-rør og indsugningsmanifold og EGR-ventil. De første systemer blev styret via en tallerkenventil, der blev åbnet eller lukket ved hjælp af en vakuumdåse (pneumatisk drev). Herunder fungerede indsugningsrørtrykket som styrende størrelse for vakuumdåsen. Dermed var tallerkenventilens stilling afhængig af motorens driftstilstand. For at få større indflydelse på udstødningstilbageføringsprocenten blev der monteret pneumatiske kontra- og trykbegrænsningsventiler samt forsinkelsesventiler. Nogle systemer tager også hensyn til udstødningsmodtrykket som reguleringstryk for vakuumdåsen. I nogle driftstilstande frakobles udstødningstilbageføringen helt. Dette muliggøres ved at montere elektriske omskiftningsventiler i styrekredsen. På trods af disse påvirkningsmuligheder var systemet altid afhængigt af motorens belastningstilstand og det dermed forbundne undertryk i indsugningsrøret til styring af vakuumdåsen. For at opfylde de krav, der stilles af moderne motorer, og opnå uafhængighed af undertrykket i indsugningsrøret, blev der udviklet elektriske drev til udstødningstilbageføringsventilerne. Samtidig blev der integreret sensorer, der registrerer ventilstillingen. 5 Udstødningstilbageføringssystemet Elektrisk EGR-ventil Komponenter i et udstødningstilbageføringssystem Denne udvikling muliggjorde en præcis regulering med korte indstillingstider. Ud over stepmotorer, løfte- og drejemagneter anvendes i dag også jævnstrømsmotorer som elektrisk drev. Også den egentlige reguleringsventil er ændret i tidens løb. Ud over nåle- og tallerkenventiler med forskellige størrelser og dimensioner anvendes nu også drejeventiler og klapventiler. Udstødningstilbageføringsventil: Udstødningstilbageføringsventilen er systemets vigtigste komponent. Den er forbindelsesleddet mellem udstødningsrøret og indsugningskanalen. Alt efter aktivering frigiver den ventilåbningen og lader udstødningsgas strømme ind i indsugningsmanifolden. Udstødningstilbageføringsventilen findes i forskellige udførelser: Udførelse med en eller to membraner med og uden positionstilbagemelding eller temperaturføler og naturligvis elektrisk styret. Positionstilbagemelding betyder, at der på udstødningstilbageføringsventilen er monteret et potentiometer, der sender signaler til styreenheden om ventilens stilling. Dette muliggør en nøjagtig registrering af den tilbageførte udstødningsmængde i enhver belastningstilstand. En evt. påmonteret temperaturføler tjener til udstødningstilbageføringsventilens selvdiagnose. Indbygget EGR-ventil Tryktransducer: Tryktransducere har til opgave at styre det nødvendige undertryk for udstødningstilbageføringsventilen. De tilpasser undertrykket til motorens aktuelle belastningstilstand for at overholde en nøje fastlagt tilbageføringsprocent. De aktiveres mekanisk eller elektrisk. Tryktransducer Termoventiler: De har en opgave, der minder om tryktransducerens, men arbejder temperaturafhængigt. Tryktransducere og termoventiler kan også kombineres. 6 Forekommende fejl og årsager På grund af de store belastninger er EGR-ventilen nok den største fejlkilde. På grund af olietåge og sod fra udstødningsgassen tilsodes ventilen, og ventilåbningens tværsnit bliver efterhånden mindre for til sidst at lukkes helt. Derfor falder den tilbageførte udstødningsgasmængde kontinuerligt, hvilket afspejles i udstødningsreaktionen. Den store varmebelastning fremmer processen yderligere. Også slangesystemet til undertrykket er ofte årsag til fejl. På grund af utætheder går det nødvendige undertryk til EGRventilen tabt, og ventilen åbner ikke længere. En EGR-ventil, der ikke fungerer rigtigt på grund af manglende undertryk, kan naturligvis også skyldes en defekt tryktransducer eller en termoventil, der ikke arbejder korrekt. Der er forskellige muligheder for at kontrollere udstødningstilbageføringssystemet. De er afhængige af, om systemet er i stand til at udføre selvdiagnose eller ej. Systemer, der ikke er i stand til at udføre selvdiagnose, kan kontrolleres med et multimeter, en håndbetjent vakuumpumpe og et digitalt termometer. Før man tager fat på ressourcekrævende kontroller, skal der foretages en visuel kontrol af alle systemrelevante komponenter. Det betyder følgende: ■ Er alle vakuumforbindelser tætte, tilsluttet rigtigt og ført uden knæk? ■ Er alle elektriske tilslutninger på tryktransduceren og omskifteren udført rigtigt? Er kablerne i orden? ■ Er der utætheder på EGR-ventilen eller de tilsluttede ledninger? Hvis der ikke konstateres mangler ved den visuelle kontrol, skal systemet kontrolleres ved hjælp af yderligere test og målinger. Kontrol af undertrykstyrede EGR-ventiler på benzinmotorer: Ved kontrol af undertrykstyrede EGR-ventiler gælder følgende fremgangsmåde: Ventiler med én membran Træk vakuumforbindelsen af, mens motoren er standset og tilslut den håndbetjente vakuumpumpe. Skab et undertryk på ca. 300 mbar. Hvis ventilen er i orden, må trykket ikke falde i løbet af 5 minutter. Gentag kontrollen med igangsat, driftsvarm motor. Ved en trykforskel på ca. 300 mbar skal tomgangen forringes, eller motoren skal gå i stå. Er ventilen udstyret med en temperaturføler, kan denne også kontrolleres. Afmonter i så fald temperaturføleren og mål modstanden. De omtrentlige modstandsværdier ved de enkelte temperaturer er angivet i følgende tabel: Temperatur 20 °C 70 °C 100 °C Modstand > 1000 k Ω 160–280 k Ω 60–120 k Ω 7 Udstødningstilbageføringssystemet EGR-ventiler på dieselmotorer Brug en varmluftpistol eller varmt vand til opvarmningen. Kontrollér temperaturen med et digitalt termometer for at sammenligne de målte værdier med de nominelle værdier. Ventiler med to membraner Ventiler med sideværts forskudte undertrykstilslutninger åbnes kun via én tilslutning. Disse kan være placeret over hinanden eller forskudt sideværts i ét niveau. Ventiler, hvis undertrykstilslutninger er placeret over hinanden, arbejder i to trin. Via den øverste tilslutning åbnes ventilen delvist, og via den nederste tilslutning åbnes den helt. Ventiler med sideværts forskudte undertrykstilslutninger åbnes kun via én tilslutning. Tilslutningerne er kendetegnet ved hjælp af en farvemærkning. Følgende kombinationer kan forekomme: ■ Sort og brun ■ Rød og brun ■ Rød og blå Vakuumforsyningen tilsluttes på tilslutningen mærket med rødt eller sort. Tæthedskontrollerne sker på de samme betingelser som ved ventiler med én membran, men skal udføres på begge vakuumtilslutninger. For at kontrollere ventilens vakuumforsyning kan den håndbetjente vakuumpumpe bruges som manometer. Den sluttes til EGR-ventilens forsyningsledning. Ved igangsat motor vises det forhåndenværende undertryk. Ved ventiler med tilslutningerne placeret over hinanden skal den håndbetjente vakuumpumpe tilsluttes den nederste tilslutningsstuds, og ved tilslutninger placeret med sideværts forskydning sluttes den til den røde eller sorte tilslutningsstuds. Tæthedskontrol af en EGR-ventil 8 EGR-ventiler på dieselmotorer kan kontrolleres på samme måde som ved benzinmotorer. Ved standset motor skal der med den håndbetjente vakuumpumpe frembringes et undertryk på ca. 500 mbar. Undertrykket skal holdes i 5 minutter og må ikke falde. Der kan også foretages en visuel kontrol. Skab i så fald igen et undertryk med den håndbetjente vakuumpumpe via undertrykstilslutningen. Hold øje med ventilstammen (forbindelse mellem membran og ventil) gennem åbningerne. Den skal bevæge sig jævnt med aktiveringen af den håndbetjente vakuumpumpe. Kontrol af tryktransducere, omskiftningsventiler og termoventiler EGR-ventiler med potentiometer Nogle EGR-ventiler har et potentiometer til ventilens positionstilbagemelding. Kontrollen af EGR-ventilen sker som beskrevet ovenfor. Ved kontrol af potentiometeret bruges følgende fremgangsmåde: Træk det 3-polede stik af og mål med et multimeter den samlede modstand på potentiometerets ben 2 og ben 3. Den målte værdi skal ligge mellem 1500 Ω og 2500 Ω. For at måle slæbebanens modstand skal multimeteret sluttes til ben 1 og ben 2. Åbn ventilen langsomt med den håndbetjente vakuumpumpe. Den målte værdi begynder at stige ved ca. 700 Ω og stiger indtil 2500 Ω. Kontrol af mekaniske tryktransducere: Ved denne kontrol benyttes den håndbetjente vakuumpumpe ikke til at skabe et undertryk, men anvendes som manometer. Træk undertryksslangen fra tryktransduceren til EGR-ventilen af på tryktransduceren og tilslut vakuumpumpen. Start motoren og bevæg tryktransducerens stangsystem langsomt. Visningen på vakuumpumpens manometer skal bevæge sig tilsvarende. Kontrol af elektropneumatiske tryktransducere: Også her bruges den håndbetjente vakuumpumpe som manometer. Tilslutningen til den elektropneumatiske tryktransducer udføres igen på undertrykstilslutningen, som fører til EGR-ventilen. Start motoren og træk stikket af tryktransducerens elektriske tilslutning. Det viste undertryk på manometeret må ikke overstige 60 mbar. Sæt stikket på igen og forøg motorens omdrejningstal. Den viste værdi på manometeret skal stige samtidig. Kontrol af en tryktransducer For at kontrollere modstanden i tryktransducerens vikling skal det elektriske tilslutningsstik trækkes af igen, og et multimeter tilsluttes til de to tilslutningsben. Modstandsværdien skal ligge mellem 4 Ω og 20 Ω. 9 Udstødningstilbageføringssystemet For at kontrollere aktiveringen af tryktransduceren skal multimeteret sluttes til stikkets tilslutninger, og den viste spændingsværdi iagttages. Denne skal også ændres i takt med ændringen af motorens omdrejningstal. Modstandsmåling på tryktransducer Kontrol af elektriske tryktransducere: Kontrollen af elektriske tryktransducere er identisk med kontrollen af elektriske omskiftningsventiler. Kontrol af elektriske omskiftningsventiler: Elektriske omskiftningsventiler har tre undertrykstilslutninger. Hvis kun to af tilslutningerne benyttes, skal den tredje tilslutning forsynes med en lukkekappe, som ikke må tætne. For kontrol kan man med den håndbetjente vakuumpumpe foretage en gennemgangskontrol på omskiftningsventilens udgangsstudser. Herunder skal vakuumpumpen tilsluttes til en udgangsstuds. Kan der skabes et undertryk, skal omskiftningsventilen forsynes med spænding. Vigtigt: Hvis tilslutningernes polaritet (+ og -) er fastsat på omskiftningsventilen, må der ikke byttes om på plus og minus. Når omskiftningsventilen er påført spænding, skal den skifte, og det frembragte undertryk nedbringes. Gentag kontrollen med den anden tilslutning. Kontrol af termoventiler For kontrol af termoventiler skal undertryksslangerne trækkes af. Slut den håndbetjente vakuumpumpe til midtertilslutningen. Ved kold motor må termoventilen ikke have gennemgang. Har motoren driftstemperatur, skal ventilen åbne gennemgangen. For at være uafhængig af motortemperaturen kan termoventilen afmonteres og opvarmes i et vandbad eller med varm luft. Herunder skal temperaturen hele tiden overvåges for at finde frem til skiftepunkterne. 10 Alle her anførte testværdier er cirka-angivelser. For at få præcise angivelser skal der foreligge bilspecifikke ledningsdiagrammer og testværdier. EGR-systemer, der kan diagnosticeres, kan kontrolleres med et egnet diagnoseapparat. Herunder er kontroldybden af det anvendte apparat og af systemet, der skal kontrolleres, igen afgørende. Dels er det kun muligt at udlæse fejlhukommelsen, dels kan man dog også udlæse måleværdiblokke og udføre en aktuatortest. Kontrol med et diagnoseapparat EGR-dataliste EGR-aktuatortest I den forbindelse er det vigtigt, at der også kontrolleres komponenter, der kun har indirekte indflydelse på EGR-systemet – f.eks. luftmassemåleren eller motortemperaturføleren. Får styreenheden en forkert værdi fra luftmassemåleren, sker der også en forkert beregning af den mængde udstødningsgas, der skal tilbageføres. Dette kan medføre en forringelse af udstødningsværdierne og massive motorgangsproblemer. Ved elektriske EGR-ventiler er det muligt, at der ikke vises fejl under diagnosen, og at en aktuatortest heller ikke giver oplysning om problemer. I så fald er det muligt, at ventilen er meget snavset, og at ventilåbningen ikke længere frigiver det af styreenheden krævede tværsnit. Det er derfor tilrådeligt at afmontere EGR-ventilen og kontrollere den for tilsmudsning. 11 EDC – elektronisk dieselregulering EDC – elektronisk dieselregulering I takt med dieselmotorernes udvikling kunne den mekaniske styring ikke længere leve op til de krav, som det tekniske fremskridt stillede til den. Stadigt strengere udstødningsstandarder og ønsket om et lavere forbrug og en højere ydelse nødvendiggjorde udviklingen af en elektronisk styring til dieselmotorer. I 1986 blev den første EDC (Electronic Diesel Control) introduceret. I dag er EDC en fast bestanddel af moderne højtryks-dieselindsprøjtningssystemer. Uden EDC ville det være umuligt at realisere komfortable, effektive dieselindsprøjtningssystemer. Hvordan fungerer EDC? I princippet kan systemet sammenlignes med et indsprøjtningssystem på benzinmotorer. EDC kan inddeles i tre delområder: ■ Sensorer ■ Styreenhed ■ Aktuatorer Sensorerne: Sensorerne registrerer alle faktiske og nominelle tilstande. Det betyder, at f.eks. motortemperaturen og brændstoftrykket registreres som faktiske værdier, men også som nominelle værdier som f.eks. gaspedalstillingen. Sensorerne registrerer driftsbetingelserne og transformerer fysiske eller kemiske målestørrelser til elektriske signaler, som de videregiver til styreenheden. På grund af de høje krav til sensorerne er de i tidens løb blevet stadigt mindre og mere effektive. De traditionelle sensorer er som regel enkeltkomponenter, der leverer et analogt signal til styreenheden, hvor det viderebearbejdes. Nye sensorer i EDC indeholder signalbehandling, en analog-digital-omformer og i mange tilfælde også analyseelektronik. Signaloverførslen til styreenheden forløber digitalt. Dette indebærer mange fordele: ■ ■ ■ ■ 12 Sensorerne kan registrere mindre måleværdier Overførslen til styreenheden er fejlsikker Styreenhedens computerkapacitet kan reduceres Sensorerne kan arbejde sammen med databussen, og deres informationer kan udnyttes flere gange. De forskellige sensorer: Omdrejningstalsensorer Omdrejningstalsensorerne registrerer afhængigt af indsprøjtningssystemet omdrejningstal og stillinger for forskellige roterende aksler. Den vigtigste sensor er motoromdrejningstalsensoren. Den registrerer motoromdrejningstallet og krumtapakslens stilling. Omdrejningstalsensoren er som regel en induktiv sensor (passiv sensor). Den består af en jernkerne omviklet med en spole, og den er forbundet med en permamagnet. Når impulshjulet roterer, sker der en ændring i den magnetiske strøm i spolen, hvorved der induceres en sinusformet spænding. Frekvensen og amplitudehøjden er proportionale med motoromdrejningstallet. Ved at ændre tandafstanden på impulshjulet kan signalet ændres og give information om krumtapakslens stilling. Nogle bilproducenter anvender også aktive sensorer. Disse sensorer arbejder efter hallgiverprincippet. I stedet for tænderne sidder der et magnetpolpar (skiftevis en nord- og sydpol) på impulshjulet. Også her dannes referencemærket i forhold til krumtapakslens stilling ud fra en ændring af afstanden. I modsætning til den induktive sensor danner hallsensoren et firkantsignal, hvis frekvens ligeledes er proportional med omdrejningstallet. Knastakselsensor Oplysningen om knastakslens stilling er ligeledes nødvendig for motorstarten. Styreenheden behøver information om, hvilken cylinder der netop befinder sig i kompressionstakten. Knastakslens stilling registreres af en hallsensor, der aftaster et eller flere referencemærker på knastakslen. Deraf dannes et firkantsignal, der sendes til styreenheden. Ved pumpe-dyse-systemer er der på knastakselhjulet en tand med tilsvarende afstand for hver cylinder. For at kunne henføre tænderne til en cylinder placeres i forskellige afstande et referencemærke til de enkelte tænder (ikke til den fjerde cylinder). På grundlag af tidsforskydningen mellem de to firkantsignaler kan styreenheden henføre signalerne til de enkelte cylindere. Luftmassemåler For at kunne bestemme den nøjagtige indsprøjtningsmængde og udstødningstilbageføringsprocent kræver styreenheden information om den indsugede luftmasse. Luftmassen måles af luftmassemåleren, der er monteret i indsugningsrøret. 13 EDC – elektronisk dieselregulering Temperatursensorer Temperatursensorerne er som regel udformet som NTC-modstande. Det betyder, at der i huset sidder en målemodstand af et halvledermateriale med en negativ temperaturkoefficient (NTC). Ved lave temperaturer har de en høj modstand, der aftager med stigende temperatur. Motortemperatursensoren er monteret i motorens kølevæskekredsløb. Den registrerer kølevæsketemperaturen, der er et vejledende udtryk for motortemperaturen. Styreenheden skal bruge motortemperaturen som korrektionsværdi til beregning af indsprøjtningsmængden. Brændstoftemperatursensoren er monteret på brændstofsystemets lavtryksside. Den registrerer brændstoffets temperatur. Brændstoffets massefylde ændres i takt med temperaturen. Styreenheden skal bruge motortemperaturen til at beregne indsprøjtningsstarten og indsprøjtningsmængden nøjagtigt. Via temperatursensorens måleværdi styres ligeledes kølingen af brændstoffet, der er en mulighed ved nogle motorer. Lufttemperatursensoren registrerer temperaturen i den indsugede luft. Indsugningslufttemperatursensoren kan være monteret som separat sensor i indsugningskanalen, eller den er integreret i tryksensoren for indsugningsrøret. Som det er tilfældet med brændstoffet, ændres også luftens massefylde ved en temperaturændring. Informationen om indsugningslufttemperaturens værdi bruges af styreenheden til at korrigere ladetrykreguleringen. Tryksensorer I huset for tryksensoren sidder analyseelektronikken og en målecelle. I denne målecelle sidder der en membran, som indkapsler et referencetrykkammer, hvorpå der er anbragt fire strækmodstande i brokobling. To af disse strækmodstande fungerer som målemodstande og befinder sig i midten af membranen. De to andre modstande er anbragt yderst på membranen og fungerer som referencemodstande til temperaturkompensation. Hvis membranen ændrer form på grund af det påvirkende tryk, ændres målemodstandenes ledeevne og dermed også målespændingen. Denne målespænding behandles af analyseelektronikken og sendes videre til motorstyreenheden. Ladetryksensoren måler trykket i indsugningsrøret mellem turboladeren og motoren. Ladetrykket måles ikke i forhold til det omgivende tryk, men i forhold til et referencetryk i sensoren. Sensoren sender informationen om ladetrykket til styreenheden. I karakteristikken for ladetrykreguleringen sammenlignes de nominelle og de faktiske værdier, og ladetrykket tilpasses motorens behov via ladetryksbegrænsningen. 14 Sensoren for omgivende tryk (højdeføler) registrerer det omgivende tryk. Da dette varierer afhængigt af højden over havet, benytter styreenheden værdien til at korrigere ladetrykreguleringen og udstødningstilbageføringssystemet. Sensoren for omgivende tryk er ofte integreret i styreenheden, men kan også være monteret i motorrummet som en separat sensor. Brændstofsensoren registrerer brændstoftrykket. Her er der to anvendelser: Brændstofsensoren i lavtryksområdet, f.eks. i brændstoffilteret. Derved kan tilsmudsningen af brændstoffilteret overvåges. Den anden anvendelse er overvågningen af brændstoftrykket på højtrykssiden. I common rail-systemet anvendes railtryksensoren her. Nålebevægelsessensor Nålebevægelsessensoren registrerer indsprøjtningsdysens faktiske åbningstidspunkt. Styreenheden behøver denne information for at sammenligne indsprøjtningsstarten med dataene fra karakteristikken, så indsprøjtningen altid finder sted på det rigtige tidspunkt. Nålebevægelsessensoren består af en trykbolt, der er omgivet af en magnetspole. Når trykbolten aktiveres mekanisk, ved at dysenålen åbnes, ændres magnetfeltet i magnetspolen. I spolen, som styreenheden forsyner med en konstant spænding, ændrer den aktuelle spænding sig også. På baggrund af den tidsmæssige forsinkelse mellem informationen fra nålebevægelsessensoren og omdrejningstalsensorens ØD-signal kan styreenheden beregne den reelle indsprøjtningsstart. Speedersensor (pedalværdigiver) Speedersensoren registrerer speederens stilling. Dette kan ske ved en måling af speederens vandring eller vinkel. Speedersensoren kan være monteret direkte ved speederen (speedermodul) eller i motorrummet. I det tilfælde er den forbundet med speederen via en wire. Der findes forskellige typer af speedersensorer. Nogle arbejder med et potentiometer, der afgiver forskellige spændinger til styreenheden, hvor de sammenlignes med en karakteristik. På baggrund af karakteristikken beregner styreenheden speederstillingen. Berøringsfrie sensorer har i stedet for potentiometeret en hallgiver, der er fast installeret. På speederen sidder en magnet, der ændrer position afhængigt af speederstillingen. Signalet, der opstår derved, forstærkes og videresendes som spændingssignal til styreenheden. Disse berøringsfrie sensorer har den fordel, at de ikke er udsat for slitage. I speedersensoren er tomgangskontakten integreret, og i biler med automatgear er også kickdown-kontakten integreret. 15 EDC – elektronisk dieselregulering Bremsekontakt Bremsekontakten er placeret på pedalkonsollen og er som regel kombineret med stoplyskontakten. Den giver styreenheden et signal, når der trædes på bremsepedalen. Styreenheden reducerer så motorydelsen for at forhindre, at der gives gas og bremses samtidig. Koblingspedalkontakt Koblingskontakten er også monteret på pedalkonsollen. Den giver styreenheden information, når der trædes på koblingspedalen. Når styreenheden modtager informationen, at koblingspedalen er trådt ned, reducerer den kortvarigt indsprøjtningsmængden for at fremme et „blødt“ gearskifte. Airconditionanlæg EDC-styreenheden får et signal, der fortæller, om airconditionanlægget er tændt eller slukket. Denne information er nødvendig for at kunne hæve tomgangsomdrejningstallet, når airconditionanlægget er tændt. Derved undgås, at tomgangsomdrejningstallet falder, når kompressorkoblingen går i indgreb. Hastighedssignal Informationen om den aktuelle hastighed skal EDC-styreenheden bruge til styringen af kølerventilatoren (kølerventilatorens efterløb) til dæmpning af rusken under gearskiftet og til et eventuelt hastighedsreguleringssystem. Hastighedsreguleringssystem Fra hastighedsreguleringssystemet modtager EDC-styreenheden informationer om, om systemet er koblet til eller fra, om føreren accelererer, decelererer eller forsøger at holde samme hastighed. 16 EDC-styreenheden I EDC-styreenheden forarbejdes alle informationer, der leveres af sensorerne, og derfra overføres de til aktuatorerne som styresignaler. Selve styreenheden, en printplade med alle elektroniske komponenter, monteres i et metalhus. Sensorerne og aktuatorerne tilsluttes via en mangepolet stikforbindelse. De nødvendige effektkomponenter til direkte aktivering af aktuatorerne installeres på kølelegemer i metalhuset for at bortlede den opstående varme. Ved konstruktionen skal der også tages højde for andre krav. Disse krav vedrører omgivelsestemperaturen, den mekaniske belastning og fugtigheden. Lige så vigtige forhold er ufølsomhed over for elektromagnetiske forstyrrelser og begrænsning af udsendelsen af højfrekvente støjsignaler. Styreenheden skal arbejde problemfrit ved temperaturer fra –40 °C til ca. +120 °C. For at styreenheden udsender de rigtige aktiveringssignaler til aktuatorerne i alle motorens driftstilstande, skal styreenheden være tidstro. Dette kræver stor computerkraft og effektiv regnestruktur. 17 EDC – elektronisk dieselregulering Sensorernes indgangssignaler når frem til styreenheden i forskellig form. De ledes derfor via beskyttelsesbestykninger og om nødvendigt via forstærkere og signalomsættere og behandles så direkte af mikroprocessoren. Analoge signaler f.eks. fra motor- og indsugningslufttemperatur, den indsugede luftmængde, batterispændingen, lambdasonden osv. omformes af en A/D-omformer til digitale værdier i mikroprocessoren. For at forhindre støjimpulser behandles signaler af induktive sensorer (f.eks. omdrejningstalsregistrering og referencemærkesensor) i en kredsløbskomponent. For at kunne behandle indgangssignaler skal mikroprocessoren bruge et program. Dette program gemmes i et læselager (ROM eller EPROM). I dette læselager er også de nødvendige motorspecifikke karakteristiske felter og kurver til motorstyringen gemt. For at realisere funktionen af nogle bilspecifikke udstyrs- eller motorvarianter foretages en variantkodning af bilproducenten eller værkstedet. Dette er nødvendigt, hvis styreenheden udskiftes som reservedel, eller hvis enkelte sensorer eller aktuatorer udskiftes. For at holde antallet af forskellige styreenheder hos bilproducenten så lille som muligt venter man ved nogle enhedstyper med at indlæse alle poster i EPROM til slutningen af produktionen (EOL = End Of Line programmering). Ud over ROM eller EPROM skal der også bruges et skrive-/læselager (RAM). Det har til opgave at lagre kalkulationsværdier, tilpasningsværdier og eventuelle fejl, der forekommer i hele systemet, så de kan udlæses med et diagnoseapparat. Dette RAM-lager kræver en permanent strømforsyning. Hvis strømforsyningen afbrydes, f.eks. ved at afmontere batteriet, går de lagrede data tabt. I så fald skal styreenheden beregne alle tilpasningsværdier på ny. For at undgå tab af variable værdier foretages lagringen ved nogle apparattyper i et EPROM i stedet for et RAM. Signaludlæsningen til aktivering af aktuatorerne sker via sluttrin. Mikroprocessoren styrer disse sluttrin, der har tilstrækkelig effekt til direkte tilslutning af de enkelte aktuatorer. Disse sluttrin er beskyttede, så de ikke kan ødelægges af kortslutninger mod stel og batterispænding eller ved elektrisk overbelastning. Ved hjælp af selvdiagnosen er det på nogle sluttrin muligt at registrere eventuelle fejl og om nødvendigt frakoble udgangen. Disse fejl lagres så i RAM og kan udlæses på værkstedet med et diagnoseapparat. 18 Aktuatorer Aktuatorerne udfører de kommandoer, som styreenheden har beregnet. Det betyder, at de omsætter elektriske signaler fra styreenheden til fysiske størrelser. De vigtigste aktuatorer er magnetventilerne til regulering af tryk, mængde og indsprøjtningsstart. Her findes diverse forskelle afhængigt af indsprøjtningssystemet (pumpe-dyse, common rail). Yderligere aktuatorer er de elektropneumatiske tryktransducere. Ved hjælp af en vakuumdåse, der reguleres med vakuum af en elektromagnetisk ventil, omsættes EDC-styreenhedens elektriske signaler til en mekanisk regulering. Der er følgende elektropneumatiske tryktransducere: Udstødningstilbageføringsventilen Udstødningstilbageføringsventilen regulerer den mængde udstødningsgas, der tilføres indsugningsluften. Ladetrykaktuatoren Ladetrykaktuatoren regulerer ladetrykket. Dette kan foregå ved at åbne og lukke en bypassventil eller i en turbolader med variabel turbinegeometri ved at ændre ledeskovlenes vinkel. 19 EDC – elektronisk dieselregulering Reguleringsspjældet Reguleringsspjældet har til formål at optimere udstødningstilbageføringen. I det nederste omdrejningstals- og belastningsområde nedbringer det overtrykket i indsugningsrøret og gør det lettere for den tilbageførte udstødningsgas at strømme ind i forbrændingskammeret. Hvirvelaktuatoren Hvirvelaktuatoren påvirker indsugningsluftens roterende bevægelse. Ved en forøgelse af hvirvelbevægelsen ved lave omdrejningstal og en svagere hvirvelbevægelse ved højere omdrejningstal opnås en bedre blanding af indsugningsluft og brændstof i forbrændingskammeret. Dette fører til en bedre forbrænding. Spjældet i indsugningsrøret Spjældet i indsugningsrøret lukkes, når motoren standses. Det stopper frisklufttilførslen og bevirker på den måde, at motoren standser „blødt“. Flere opgaver og komponenter, der varetages og aktiveres af styreenheden: Forglødeanlæg Styreenheden styrer forglødeanlægget via et ekstra forgløderelæ eller en ekstra forglødestyreenhed. Brændstofkøling Brændstofkølingen styres ligeledes af et ekstra relæ. Kølerventilator Kølerventilatoren aktiveres afhængigt af kølevæsketemperaturen. Også ventilatorens efterløb reguleres afhængigt af belastningstilstanden i den sidste kørecyklus. Ekstravarmer Ekstravarmeren aktiveres afhængigt af generatorbelastningen. Airconditionanlæg For at udnytte den fulde motorydelse ved fuld belastning frakobles klimakompressoren ved for høje motortemperaturer og i nøddriftsprogrammet for at skåne motoren. 20 Kontrollamper Når der er opstået en fejl, aktiveres motorkontrollampen. Forglødekontrollampen aktiveres ved behov. Desuden sender styreenheden signaler til omdrejningstælleren og/eller multifunktionsdisplayet. Den indeholder kommunikationsinterfaces til bilens andre systemer og til diagnose. Diagnose og fejlfinding Diagnosen og fejlfindingen i et EDC-system adskiller sig ikke længere fra fremgangsmåden ved motorstyringssystemer til benzinmotorer. Også her er et egnet diagnoseapparat foreløbig uundværligt. Ud over diagnoseapparatet bør der også forefindes et multimeter, eller endnu bedre et oscilloskop, hvis disse ikke er integrerede i diagnoseapparatet. Kontroldybden afhænger også ved EDC af de diagnosefunktioner, som bilproducenten har frigivet og af de muligheder, producenten af diagnoseapparatet gør tilgængelige. Udlæsning af fejlhukommelsen Det første trin ved diagnosen bør være udlæsning af fejlhukommelsen i styreenheden. Takket være muligheden for selvdiagnose gemmes de fejl, der er forekommet. De gemte fejlkoder kan til dels indeholde yderligere informationer. Der tilføjes oplysninger, om fejlen forekommer periodisk eller er til stede permanent. Også informationer som „kortslutning/ledningsbrud“ eller „signal defekt“ kan følge med fejlkoden. 21 EDC – elektronisk dieselregulering Udlæsning af måleværdiblokke Vær opmærksom på, at en meddelelse i fejlhukommelsen altid omfatter alle den berørte sensors/aktuators komponenter. Det betyder, at fejlen også kan ligge i ledningsføringen, stikket eller evt. skyldes en mekanisk beskadigelse. Ved en udlæsning af måleværdiblokkene (forespørgsel på faktiske værdier) kan man få vist sensorsignalerne, der er forarbejdet i styreenheden. Også her skal man være opmærksom på, at der kun kan siges noget præcist om mulige fejl på grundlag af de faktiske værdier. Derfor er det nødvendigt, at også de krævede nominelle værdier foreligger, så mulige fejl kan konkluderes ud fra en sammenligning mellem de nominelle og de faktiske værdier. Hvis disse nominelle værdier ikke er gemt i diagnoseapparatet, kræves flere informationssystemer eller oplysninger fra bilproducenten. Udlæsning af måleværdiblokkene er særlig egnet til at finde fejl, der ikke gemmes i fejlhukommelsen. Et klassisk eksempel på dette er luftmassemåleren. Ved en sammenligning af nominelle og faktiske værdier under en prøvekørsel kan man afgøre, om de målte værdier svarer til det krævede. 22 Aktuatortest Ved hjælp af aktuatortesten giver diagnoseapparatet mulighed for på en enkel måde at kontrollere aktuatorerne. Under testen aktiveres aktuatorerne en efter en af styreenheden. Ved at høre, se eller føle kan man konstatere, om aktuatoren reagerer på signalet og udfører sin funktion. Aktuatortesten kan også benyttes til at kontrollere styreenhedens signal, kablerne og stikforbindelserne. Til det formål bør et multimeter eller et oscilloskop være tilsluttet aktuatoren under aktuatortesten. Hvis det målte signal er i orden, kan man gå ud fra, at kabler og stikforbindelser er i orden. Aktuatoren skal derpå kontrolleres for elektriske eller mekaniske beskadigelser. Hvis aktiveringssignalet mangler eller er dårligt, skal stikforbindelserne og kablerne kontrolleres. Også her er køretøjsspecifikke oplysninger såsom ledningsdiagrammer og måleværdier påkrævede. For at udføre en sikker fejldiagnose er det vigtigt at kende det motorsystem nøjagtigt, der skal diagnosticeres. Ikke alle fejl, der forekommer, har nødvendigvis en elektronisk årsag. Der er altid mulighed for, at fejl i mekanikken, f.eks. dårlig kompression eller defekte indsprøjtningsdyser forårsager fejl, der fører en på vildspor under fejlfindingen. En velfungerende mekanik udgør altid en grundlæggende forudsætning. Derfor anbefales det hele tiden at videreuddanne sig på kurser både i emnet indsprøjtningssystemer og i omgangen med diagnose- og måleapparater. Kun hvis man forstår alle sammenhængene og ved, hvilke følgevirkninger de målte sensorværdier og aktuatorernes stillinger har for hele systemet, kan man udføre en sikker fejldiagnose. Diverse fagbøger er her også en hjælp til at tilegne sig viden om indsprøjtningssystemer og måleteknikker. 23 Sekundærluftsystem Hvorfor bruges et sekundærluftsystem? Ved hjælp af dette system sænkes kulbrinte- og CO-værdierne yderligere i koldstartsfasen, hvor katalysatoren endnu ikke er aktiv. Ved benzinmotorer, der arbejder støkiometrisk, opnås ved hjælp af trevejskatalysatorer en konverteringsgrad på over 90 procent. Under koldstarten dannes i gennemsnit op til 80 procent af emissionerne i en kørecyklus. Men da katalysatoren først begynder at fungere effektivt fra en temperatur på ca. 300 – 350 °C, skal der i tidsrummet indtil da iværksættes andre virkningsfulde foranstaltninger for at sænke emissionerne. Her kommer sekundærluftsystemet ind i billedet. Under forudsætning af, at der er tilstrækkelig restilt til stede i udstødningssystemet, og at temperaturen er høj nok, reagerer HC og CO videre i en efterreaktion til CO2 og H2O. For at der kan være tilstrækkelig ilt til stede til reaktionen i koldstartfasen, hvor blandingen er meget fed, tilføres der ekstra luft til udstødningsstrømmen. På biler, der er udstyret med trevejs-katalysator og lambdaregulering, frakobles sekundærluftsystemet efter ca. 100 sekunder. Som følge af den varme, der opstår ved efterreaktionen, opnår katalysatoren hurtigt arbejdstemperaturen. Sekundærluften kan tilføres aktivt eller passivt. Ved det passive system udnyttes tryksvingningerne i udstødningssystemet. På grund af det undertryk, der opstår i udstødningsrøret på grund af strømningshastigheden, suges ekstraluften ind via en taktventil. I det aktive system blæses sekundærluften ind af en pumpe. Dette system giver en bedre styring. 24 Det aktive sekundærluftsystems opbygning og funktion Det aktive sekundærluftsystem består i reglen af en elektrisk pumpe, aktiveringsrelæet, en pneumatisk styreventil og en kombiventil. Motorstyreenheden overtager styringen af systemet. Mens systemet arbejder, tilkobler motorstyreenheden den elektriske pumpe via aktiveringsrelæet. Samtidig aktiveres den pneumatiske styreventil. Denne åbnes og lader undertrykket i indsugningsmanifolden virke på kombiventilen. På grund af undertrykket åbnes kombiventilen, og den ekstraluft, som pumpen giver, pumpes bag udstødningsventilerne og ind i udstødningsrøret. Så snart lambdareguleringen bliver aktiv, kobles sekundærluftsystemet fra. Motorstyreenheden deaktiverer den elektriske pumpe og den pneumatiske styreventil. Kombiventilen lukkes ligeledes og forhindrer på den måde, at der trænger varm udstødningsgas frem til den elektriske pumpe, som ville kunne beskadiges derved. Fejlsymptomer ved svigtende sekundærluftsystem På grund af den manglende „efterforbrænding“ er udstødningsværdierne højere under koldstarts- og varmkøringsfasen. Katalysatoren når først sin arbejdstemperatur senere. Sekundærluftsystemer, der er omfattet af motorstyreenhedens selvdiagnose, bevirker i tilfælde af fejl, at motorkontrollampen lyser. Årsager til svigtende sekundærluftsystem En hyppig årsag til svigt er en defekt pumpe. På grund af indtrængende fugt beskadiges pumpen, der efterhånden sætter sig fast. Manglende stelforbindelse og spændingsforsyning kan dog også være grunden til, at pumpen svigter. Tilstoppede eller utætte forbindelser medfører ligeledes en fejlfunktion i systemet. Aktiverings- og kombiventilen virker ikke som følge af blokering, beskadigelser eller manglende aktivering. Fejlfinding og diagnosearbejder på sekundærluftsystemet Som ved alle andre fejlfindings- og diagnosearbejder bør man begynde med en visuel kontrol og en akustisk kontrol. Ved den akustiske kontrol kan man høre den elektriske pumpe, når motoren går i tomgang i kold tilstand. Også efter at motoren er standset, kan udløbsstøjen fra pumpen høres tydeligt. Ved den visuelle kontrol bør alle komponenter kontrolleres for beskadigelser. Rør- og slangeforbindelser kræver i den anledning særlig opmærksomhed. De skal være tilsluttet komponenterne rigtigt og må ikke udvise tegn på gnavning. De må heller ikke have knæk eller være blokerede på grund af for skarpe bøjninger. Også sikringerne skal være på plads og i orden og skal kontrolleres for beskadigelser. Hvis der ikke konstateres nogen fejl ved disse kontroller, kan man tage et egnet diagnoseapparat i anvendelse til den fortsatte diagnose. Det er en grundlæggende forudsætning, at systemet er forberedt til diagnose fra bilproducentens side. 25 Sekundærluftsystem Eventuelt gemte fejl kan udlæses af fejlhukommelsen og afhjælpes. Hvis der ikke er gemt fejl i fejlhukommelsen, kan den elektriske pumpe tilkobles ved hjælp af aktuatortesten. Ved denne kontrol afprøves samtidig aktiveringsrelæets funktion. Også aktiveringen af styreventilen kan kontrolleres ved en aktuatortest. Styreventilens funktion kan også kontrolleres uden et diagnoseapparat. Det gøres ved først at trække vakuumslangen af, der fører til kombiventilen. Start derefter den kolde motor. Ved styreventilens studs skal der kunne mærkes et undertryk (der kanogså tilsluttes en vakuumpumpe), så snart sekundærluftpumpen begynderat køre. Hvis der ikke mærkes et undertryk, kan aktiveringen af styreventilen kontrolleres med et multimeter. Er denne i orden, kan der være tale om en defekt styreventil. Kombiventilens funktion kan også kontrolleres ved hjælp af en vakuumpumpe. Det gøres ved at trække vakuumslangen på kombiventilen af og slutte vakuumpumpen til ventilen. 26 Tag nu slangen fra sekundærluftpumpen til kombiventilen af ved pumpen. Pust med et let tryk i slangen (brug ikke trykluft). Kombiventilen skal være lukket. Sæt vakuum til kombiventilen og pust i slangen igen. Kombiventilen skal nu være åben. Hvis kombiventilen ikke åbner sig eller er permanent åben, er ventilen defekt. Ved alle diagnose- og kontrolarbejder skal bilproducentens angivelser så vidt muligt følges. Der kan fra producent til producent være forskellige angivelser og kontrolmetoder at tage hensyn til. 27 Elektronisk stabilitetsprogram (ESP) Det elektroniske stabilitetsprogram er efterhånden standardudstyr i mange bilmodeller. Med det voksende antal biler, der er udstyret med ESP, stiger naturligvis også forekomsten af fejl og behovet for værkstedsreparationer. Vi vil her forklare systemets og de enkelte komponenters funktion og mulighederne for diagnose. ESP's opgave ESP har til opgave at forhindre sideværts udbrud ved kørsel i sving eller i kritiske situationer, f.eks. undvigemanøvrer (elg-testen). Systemet griber ind i bremsesystemet, motor- og gearstyringen og holder bilen i dens bane. Det er dog vigtigt at have i baghovedet, at de fysiske grænser ikke kan sættes ud af kraft. Så snart disse grænser overskrides, kan selv ikke ESP-systemet forhindre, at bilen forlader den tiltænkte bane. Funktionsmåde Hvad sker der, når ESP er aktivt? For at ESP bliver aktivt, skal der foreligge en kritisk køresituation. En kritisk situation erkendes som følger: Systemet har brug for to grundlæggende informationer for at erkende en kritisk køresituation: For det første førerens ønske og for det andet hvor køretøjet kører hen. Hvis disse to informationer er i strid med hinanden, dvs. køretøjet kører ikke derhen, hvor føreren styrer, opfatter ESP en kritisk køresituation. Dette kan forekomme ved under- eller overstyring. Hvis et køretøj understyres, vil et målrettet indgreb i bremsesystemet og motorstyringen kompensere for tendensen til understyring. Det bageste hjul inderst i kurven vil da blive bremset. Hvis situationen er, at køretøjet er overstyret og har tendens til at slingre, modvirkes dette med et målrettet bremseindgreb på det forreste hjul yderst i kurven. I det følgende vil vi informere om sensorerne og aktuatorerne i systemet. Man skal holde sig for øje, at der hos de forskellige bilproducenter er forskelle med hensyn til bestemte funktioner eller opbygning. Vi begrænser os her til det system, som f.eks. er monteret i en VW Passat, årgang 97. 28 ESP-systemets opbygning Sensorer Aktorer Styreenhed Styreenheden ESP-styreenheden er ved dette system ikke forbundet med hydraulikenheden. Den er monteret på forvæggen i forreste højre fodrum. Styreenheden består af en meget effektiv computer. For at opnå den størst mulige sikkerhed består systemet af to computere, der anvender samme software og har hver sin spændingsforsyning og diagnoseinterface. Alle informationer forarbejdes parallelt, og computerne overvåger hinanden. Styreenheden er tilmed ansvarlig for styringen af ABS/ASR og EDS. Alle systemer er forenet i én styreenhed. Styrevinkelsensor Styrevinkelsensoren måler vinklen på ratudslaget og videregiver informationen til styreenheden. Styrevinkelsensoren er monteret på ratstammen. Hvordan fungerer styrevinkelsensoren? Den arbejder efter samme princip som en fotocelle. En kodningsskive med to ringe i form af en hulmaske, en absolut-ring og en inkremental-ring, sættes over en lyskilde, der befinder sig mellem de to ringe. To optiske sensorer er ligeledes placeret over lyskilden. 29 Elektronisk stabilitetsprogram (ESP) Returring med slæbering til førerairbaggen Når rattet drejes, og der falder lys gennem åbningerne i hulmaskerne og på de optiske sensorer, opstår der en spænding i disse. På grund af hulmaskernes forskellige form dannes forskellige spændingssekvenser. På inkremental-ringens side dannes et ensartet signal, mens der opstår et uregelmæssigt signal på absolut-ringens side. Ved en sammenligning af de to signaler kan styreenheden beregne, hvor langt rattet er drejet. Desuden har drejevinkelsensoren et tælleværk, der tæller de hele ratomdrejninger. Dette er nødvendigt, da vinkelsensorerne i reglen kun registrerer vinkler op til 360°, men hvor rattet kan drejes +/- 720° (fire hele omdrejninger). På undersiden af styrevinkelsensoren sidder returringen med slæbering til airbaggen. Lyskilde (a), Kodningsskive (b), Optiske sensorer (c+d) og tælleværk (e) til hele omdrejninger Sideaccelerationssensor 4 2 1 3 1 2 3 4 Permamagnet Fjeder Dæmperplade Hallsensor a= Sideacceleration Sideaccelerationssensorens opgave er at fastslå, hvilke sideværts kræfter der virker og som forsøger at bringe køretøjet ud af sin bane. Den er altid monteret så tæt på bilens tyngdepunkt som muligt. Hvordan fungerer sideaccelerationssensoren? Sideaccelerationssensoren består af en permamagnet, en hallgiver, en dæmperplade og en fjeder. Dæmperen, fjederen og permamagneten danner tilsammen et magnetsystem. Permamagneten, der er forbundet med fjederen, kan svinge frit frem og tilbage over dæmperpladen. Når der virker en sideacceleration på køretøjet, bevæger dæmperpladen sig væk under permamagneten, der på grund af sin masseinerti først udfører denne bevægelse med en vis forsinkelse. På grund af bevægelsen opstår der hvirvelstrømme i dæmperpladen, der opbygger et modfelt til permamagnetens magnetfelt. Den deraf følgende svækkelse af det samlede magnetfelt bevirker en ændring af hallspændingen. Spændingsforandringens styrke er proportional med sideaccelerationens styrke. Det vil sige, at jo stærkere bevægelsen mellem permamagneten og dæmperpladen er, des mere svækkes det samlede magnetfelt, og des mere ændres hallspændingen. Så længe der ikke virker nogen sideacceleration, er hallspændingen konstant. a Faststående plade Kondensatorplade med bevægelig masse K1 Ophæng a K2 C1 C2 Elektrode 30 Faststående plade Rotationshastighedssensor (drejehastighedssensor) Svingningsknude Rotationshastighedssensoren har til opgave at registrere, om køretøjet har tendens til at dreje sig om sin egen højdeakse (rotation). Den er ligeledes monteret så tæt på bilens tyngdepunkt som muligt. Rotationshastighedssensoren er opbygget af en hulcylinder, hvorpå der er placeret otte piezoelektriske elementer. Fire af disse elementer sætter hulcylinderen i en resonanssvingning. De andre fire elementer registrerer, om svingningsknuderne, som de sidder på, ændrer sig. Når der virker et drejningsmoment på hulcylinderen, forskyder svingningsknuderne sig. Forskydningen registreres af piezo-elementerne og videresendes til styreenheden. Denne beregner på grundlag heraf slynghastigheden. 1 Hulcylinder 2 Otte piezoelektriske elementer Kørselsretning Nordpol Holder Lederbaner Sydpol Svingmasse Svingning i lige linje svarende til den tilsluttede vekselspænding Kombineret sensor til sideacceleration og rotationshastighed Drejehastighed Coriolis-acceleration Disse to sensorer er i nyere systemer sammenfattet i ét hus. De er monteret på en printplade og arbejder efter det mikromekaniske princip. Dette indebærer nogle fordele: De optager mindre plads, og de to sensorer er justeret mere præcist i forhold til hinanden. Denne kombinerede sensor adskiller sig i sin opbygning fra de enkelte sensorer. Sideaccelerationssensoren er opbygget som følger: En kondensatorplade med en bevægelig masse er ophængt, så den kan svinge frem og tilbage. Denne bevægelige plade er indfattet af to fast monterede kondensatorplader. Således opstår to kondensatorer (K1 og K2), der er serieforbundet. Ved hjælp af elektroder kan den ladningsmængde (kapacitans C1 og C2) måles, som de to kondensatorer kan optage. I hvile er de målte ladningsmængder i de to kondensatorer ens. Hvis der virker en sideacceleration på sensoren, forskyder den bevægelige plade sig på grund af masseinertien imod accelerationsretningen. Ved denne forskydning ændres afstanden mellem pladerne og dermed kondensatorernes ladningsmængde. Denne ændring af ladningsmængden er målestørrelsen for styreenheden. Rotationshastighedssensoren er placeret på den samme printplade, men rumligt adskilt fra sideaccelerationssensoren. Den er opbygget som følger: En svingbar masse med lederbaner på placeres i en holder i et konstant magnetfelt mellem en nord- og en sydpol. Når der tilføres vekselspænding, begynder den svingbare masse med lederbanerne at svinge i en ret linje i forhold til den tilsluttede vekselspænding. Når der nu kommer en drejebevægelse, ændres den jævne svingbevægelse frem og tilbage som følge af inertien i den svingende masse. 31 Elektronisk stabilitetsprogram (ESP) Som følge af massens ændrede bevægelse i magnetfeltet ændres også den elektriske strøm i lederbanernes. Denne elektriske forandring er mål for drejebevægelsens omfang. For at opnå størst mulig sikkerhed forefindes denne opbygning dobbelt. Sensor for bremsetryk Sensoren for bremsetryk er monteret i hydraulikpumpen til ESP. Den har til opgave at registrere det aktuelle bremsetryk i bremsekredsen for styreenheden. Styreenheden beregner på grundlag af værdierne fra bremsetryksensoren hjulbremsekræfterne, der inddrages i beregningerne, når systemet træder i funktion. Bremsetryksensoren er opbygget af et piezoelektrisk element, som bremsevæskens tryk virker på, samt en analyseelektronik. Ved en trykforandring ændres ladningsfordelingen i det piezoelektriske element. Når elementet er trykløst, er ladningerne jævnt fordelt. Med stigende tryk forskydes ladningerne, og der opstår en spænding. Jo mere trykket stiger, des mere adskilles ladningerne. Spændingen stiger da fortsat. Analyseelektronikken forstærker denne spænding og sender den til styreenheden. ▼ Til-/fra-kontakt til ESPsystemet 32 Skifteventil N225 (a) Højtryksskifteventil N227(b) Tilgangsventil (c) Afgangsventil (d) Hjulbremsecylinder (e) Returpumpe (f) Hydraulikpumpe til køredynamik (g) Bremsekraftforstærker (h) I visse situationer er det hensigtsmæssigt at frakoble ESP-systemet, f.eks. på en effektprøvestand eller ved kørsel med snekæder. Dette gøres muligt for føreren, ved at der er monteret en til-/fra-kontakt. Hvis systemet frakobles på kontakten og ikke tilkobles igen, tilkobles systemet igen automatisk, næste gang motoren startes. ESP-systemet kan ikke frakobles, mens det er aktivt. Det gælder også, når en bestemt hastighed er overskredet. Hydraulikpumpen Ved hjælp af hydraulikpumpen dannes det krævede fortryk på sugesiden af ABS-systemets returpumpe. Returpumpen er ikke i stand til at opbygge det krævede fortryk, når bremsepedalen ikke aktiveres, og der ikke er noget dominerende tryk i systemet. Hydraulikenheden I hydraulikenheden findes skifteventilerne til de enkelte hjulbremser, der er nødvendige til styring af bremsetrykket. Med dem reguleres de tre tryktilstande i hydraulikenheden, der er påkrævede til reguleringen: opbygning af tryk, opretholdelse af tryk, sænkning af tryk. Hjulomdrejningstalsensorerne (ABS-sensor) Hjulomdrejningstalsensorerne registrerer de enkelte hjuls omdrejningstal. På grundlag af disse informationer beregner styreenheden hjulomdrejningshastigheden Bremsepedalkontakten og stoplyskontakten Bremsepedalsensoren registrerer bremsepedalens stilling. Igennem den modtager styreenheden information om, om der trædes på bremsepedalen eller ej. Stoplyskontakten bevirker aktiveringen af stoplygterne. 33 Elektronisk stabilitetsprogram (ESP) Kontrollamperne På instrumentpanelet findes tre kontrollamper, der har betydning for ESPsystemet: kontrollampen til ABS, bremsesystemet og ESP/ASR. Via disse kontrollamper vises fejl eller svigt i det enkelte system. Da alle systemerne er afhængige af hinanden, kan fejl eller svigt i ét system forårsage problemer i et andet system. Yderligere informationer ESP-styreenheden er også forbundet med motorstyreenheden og gearstyreenheden (kun ved automatgear) samt med en evt. navigationsstyreenhed. Der udveksles informationer om de enkelte aggregaters driftstilstande. Når ESP-systemet foretager en regulering, sker der også et indgreb i motor- og gearstyringen. Hvad sker der under en ESP-regulering? Under ESP-systemets indgreb sker følgende ting: Styreenheden erkender en kritisk køresituation på grundlag af de overførte værdier fra sensorerne. I hydraulikenheden begynder trykopbygningsprocessen for den eller de nødvendige bremsekredse. Hydraulikpumpen begynder at pumpe bremsevæske fra forrådsbeholderen og ind i bremsekredsen. I hjulbremsecylinderne og returpumpen er bremsetrykket meget hurtigt til rådighed. Returpumpen begynder at pumpe for at øge bremsetrykket yderligere. Når der er opbygget et tilstrækkeligt bremsetryk, holdes det konstant. Tilgangsventilen lukkes, og returpumpen holder op med at pumpe. Da også afgangsventilen stadig er lukket, forbliver trykket konstant. Når der ikke længere er brug for bremsetryk, åbnes afgangsventilen og samtidig skifteventilen. Bremsevæsken kan nu strømme via hovedbremsecylinderen og tilbage i forrådsbeholderen. Da tilgangsventilen fortsat er lukket, kan der ikke strømme mere bremsevæske til, og bremsetrykket falder. Hvilke fejl forekommer i ESP-systemet? Ud over alle mekaniske problemer og utætheder kan elektronikken også svigte. Enkelte sensorer, skifteventiler eller styreenheden kan falde ud. De hyppigste defekter ligger sikkert hos hjulomdrejningstalsensorerne og styrevinkelsensoren. Det er vigtigt at vide, at f.eks. et hjul ude af sporing kan udløse fejl i systemet. 34 Diagnose Hvis ESP-systemet svigter, indikeres dette af den permanent lysende kontrollampe. Før der begyndes med en tidskrævende diagnose, skal der under alle omstændigheder foretages en visuel kontrol. I den forbindelse skal der især holdes øje med utætheder og beskadigelser på komponenter. Hvis den visuelle kontrol ikke afdækker nogen synlige fejl, tages et diagnoseapparat i brug ved den videre kontrol. ESP-systemet kan udføre selvdiagnose. Det betyder, at det registrerer fejl som ledningsbrud, kortslutninger til stel eller plus eller defekter i sensorerne. Disse fejl kan gemmes i og udlæses fra styreenhedens fejlhukommelse. Følgende komponenter er omfattet af selvdiagnosen: styreenheden, sideaccelerationssensoren, rotationshastighedssensoren, bremsetryksensoren, skifte- og højtryksventilerne i hydraulikenheden og hydraulikpumpen. Fejl i til-/fra-kontakten registreres ikke ved selvdiagnosen. Kontroller med diagnoseapparatet Med et egnet diagnoseapparat kan ESP-systemet diagnosticeres. Afhængigt af apparatet er der her et stort antal kontrolmuligheder inklusive en specielt defineret systemtest. Som det første trin skal fejlhukommelsen udlæses. Opståede fejl gemmes her og giver det første fingerpeg om den mulige fejlårsag. Den gemte fejl kan henvise direkte til en defekt komponent (figur, Fejlhukommelse 2) eller til en kortslutning eller et kabelbrud. Således kan reparationsarbejdet udføres målrettet. Hvis der ikke er gemt fejl i fejlhukommelsen, kan bestemte parametre forespørges og analyseres ved hjælp af forespørgslen til faktisk værdi. For at kunne analysere de viste faktiske værdier skal man have den tekniske dokumentation med de nødvendige nominelle værdier, hvis de da ikke er gemt i diagnoseapparatet. Fejl, der er gemt i fejlhukommelsen, vises også under forespørgslen til faktisk værdi. En anden kontrolmulighed er aktuatortesten. Ved denne test kan enkelte komponenter aktiveres igennem diagnoseapparatet, og på den måde kan deres funktion kontrolleres. 35 Elektronisk stabilitetsprogram (ESP) Med de specielt definerede systemkontroller gennemføres en guidet kontrol af de enkelte komponenter. Diagnoseapparatet anviser de enkelte kontroltrin og viser resultaterne af forespørgslerne til faktisk værdi. Også her kan der igen foretages analyser af komponenternes tilstand. Uden et egnet diagnoseapparat er en pålidelig diagnose næsten umulig. Fejlhukommelsen kan ikke udlæses, og den kan heller ikke slettes efter en evt. udført reparation. Af denne grund er et egnet diagnoseapparat nødvendigt. Det er dog muligt at kontrollere enkelte komponenter, f.eks. med multimeter eller oscilloskop. Hertil kræves naturligvis teknisk dokumentation i form af ledningsdiagrammer og nominelle værdier. Kontrol af hjulomdrejningstalsensorer Kontrol med multimeter: modstandsmåling: Afmonter sensorens stikforbindelse og mål den indre modstand på de to tilslutningsben med et ohmmeter. Vigtigt: Foretag kun denne måling, hvis der helt sikkert er tale om en induktiv sensor. En hallsensor ødelægges ved en modstandsmåling. Modstandsværdien skal ligge mellem 800 og 1200 Ω (vær opmærksom på de nominelle værdier). Ved en værdi på 0 Ω er der en kortslutning, og ved uendelig modstand er der en afbrydelse. En stelkortslutningskontrol fra det pågældende tilslutningsben til bilens stel skal give en uendelig modstandsværdi. Spændingskontrol: Tilslut multimeteret til de to tilslutningsben. Multimeterets måleområde skal indstilles til vekselspænding. Drejes hjulet med hånden, frembringer sensoren en vekselspænding på ca. 200 mV. Kontrol med oscilloskopet Med oscilloskopet er det muligt at synliggøre signalet, der frembringes af sensoren, i en grafisk fremstilling. Hertil skal oscilloskopets målekabel tilsluttes til sensorens signalledning, og stelkablet skal tilsluttes til et egnet stelpunkt. Oscilloskopet bør indstilles til 200 mV og 50 ms. Når hjulet drejes, ses – hvis sensoren er intakt – et sinussignal på oscilloskopet. Alt efter hjulomdrejningstallet ændres frekvensen og den afgivne spænding. 36 Kontrol af aktive sensorer Til kontrol af aktive sensorer anbefales det at anvende et kontrolapparat, der er specielt beregnet til formålet. Aktive sensorer har brug for en spændingsforsyning til deres funktion og kan derfor ikke kontrolleres i frakoblet stand. Ved hjælp af kontrolapparatet kan man bestemme udgangsstrømmen, antallet af nord-/sydpoler på encoder-hjulet, et for stort eller lille luftmellemrum og en kortslutning til stel og plus. Kontrol af styreenhedens spændingsforsyning Det er vigtigt, at batterispændingen er i orden, så eventuelle spændingsfald på kablerne/stikkene kan registreres under målingen. Måling af spændings- og stelforsyning på styreenheden Tag stikket ud af styreenheden. Aflæs benkonfigurationen på ledningsdiagrammet, og forbind multimeterets røde målekabel med det pågældende ben og det sorte målekabel med et vilkårligt stelpunkt på bilen. Sørg for, at stelpunktet er rent, og at målepunktet har god kontakt. Tilslutningen til styreenhedsstikket skal foretages meget forsigtigt for at undgå skader på stikkontakterne. Kontrollér med en spændingsmåling, om der er batterispænding. Kontrol af styreenhedens stelforbindelse med en modstandsmåling For at gøre dette skal du igen finde de pågældende stelben på ledningsdiagrammet og tilslutte multimeterets målekabel. Forbind igen det andet målekabel med bilens stelpunkt. Modstandsværdien bør ikke overskride ca. 0,1 Ω (omtrentlig værdi, der kan variere med kabeltværsnittet og længden). Hvad skal man være opmærksom på ved udskiftning af enkelte komponenter? Hvis det er nødvendigt at udskifte styrevinkelsensoren eller styreenheden, skal der efterfølgende foretages en grundindstilling. Også under monteringen af styrevinkelsensoren er det vigtigt, at forhjulet og rattet står i ligeud stilling, og at den nye sensor sidder i midterstilling. Man skal gå meget forsigtigt til værks ved udskiftning af den kombinerede sensor til rotationshastighed og sideacceleration eller de enkelte sensorer. Disse sensorer er meget følsomme. De må kun monteres i den angivne position. De må under ingen omstændigheder udsættes for spændinger eller voldsomt pres fra monteringsskruerne i deres monteringsposition. Det er heller ikke tilladt at ændre monteringsretningen. 37 Notater 38 39 © Hella KGaA Hueck & Co., Lippstadt 9Z2 999 923-306 XX/07.06/0.3 Printed in Germany Import: Hella A/S 6340 Kruså Aabenraavej 13 Telefon 7330 3600 Fax 7330 3650 Ordrefax 7330 3602 http://www.hella.dk e-mail: [email protected] Ideer til biler
