Diagnosticarea Sistemelor de Alimentare [PDF]

Zitiervorschau

DIAGNOSTICAREA SISTEMELOR DE ALIMENTARE MAS 1. Fundamentare teoretică Diagnosticarea globala a sistemului de alimentare al MAS se poate realiza: a) prin analiza compoziției gazelor de evacuare: - consumul de combustibil; - compoziția gazelor de evacuare. b) pe elemente ale sistemelor de alimentare ale MAS cu injecție de benzină. Deoarece rezultatele acestor investigații pot fi influențate și de factori externi, paraziți, în prealabil se recomandă efectuarea următoarelor operațiuni pregătitoare: verificarea etanșeității camerelor de ardere, verificarea sistemului de aprindere, verificarea sistemului de alimentare cu electricitate, încălzirea motorului la regimul termic normal. În cadrul acestui laborator se prezintă diagnosticarea: - pompei de benzină și a regulatorului de presiune; - injectoarelor de benzină; - traductorului de debit de aer; - senzorului de oxigen (sonda lambda); - reactorului catalitic; - senzorului de detonație;

2. Aparatura folosită – Metode de verificare Pentru efectuarea acestui tip de diagnosticare se utilizează aparate clasice ca de exemplu: manometru, aparate de măsură a mărimilor electrice, osciloscop, lampă stroboscopică, turometru, vas gradat etc. Aceste instrumente sunt incluse în standul de verificare de la Bosch: FSA 740 (figura 1b). Acest stand cuprinde un soft care, prin intermediul instrumentelor de măsurare, afișează rezultate. Motorul pe care se realizează testele este de producție marca BMW 318is (fig. 1a).

a) b) Fig. 1. a) Motorul BMW 318is utilizat la diagnosticarea sistemelor de alimentare mas; b) Standul FSA utilizat la diagnosticarea componentelor de pe MAS

3. Modul de lucru 3.1. Diagnosticarea pompei de benzină și a regulatorului de presiune În sistemul de alimentare există partea din amontele camerei de ardere sau a motorului, numită tur, respectiv partea din aval, numită retur. Valoarea presiunii din turul sistemului de alimentare este în strânsă legătură cu valoare debitului din returul sistemului. Pentru măsurarea presiunii pe tur se poate: - monta un manometru prin utilizarea unui teu la furtunul de la ștuțul rezervorului de combustibil; - monta direct un manometru la valva rampei comune de combustibil; Domeniul de variație al presiunii manometrului poate fi mai mic de 6 bari. Cu cât domeniul este mai mare, cu atât precizia de citire este mai mică. Măsurări: Se măsoară presiunea hidraulică din sistemul de alimentare la m.î.g. Aceasta ar trebui să fie de aproximativ 2,5 bari. Se oscilează poziția clapetei de accelerație (se crește turația motorului), brusc până la turații de 3000-3500 min-1. Se observă că presiunea din manometru crește până la 3-3,5 bari. Această creștere se datorează diferenței de presiune din traseul aerului înainte de clapeta de accelerație (presiune atmosferică 1 bar) și după clapeta de accelerație, în galeria de admisie, unde există depresiune (la valori de 0,5 bari). Valoarea depresiunii din colector crește, producând închiderea supapei regulator de presiune din rampa comună și, implicit, creșterea presiunii din rampa comună. De asemenea, prin deconectarea regulatorului de presiune de la colectorul de admisie (de la sursa de depresiune), se poate observa o creștere a presiunii din turul sistemului de alimentare, acesta modificându-și poziția în starea închis. Aceasta poate constitui și o metodă de diagnosticare a regulatorului de presiune. Prin măsurarea debitului: Se deconectează furtunul din returul sistemului de alimentare de la ștuțul rezervorului, și se introduce într-un vas gradat (un bidon de 2l). Odată cu pornirea motorului și cu momentul de începere a refulării combustibilului în vasul gradat, se pornește un cronometru, care se oprește când cantitatea de combustibil refulată ajunge la 2l. Astfel, se determină debitul pentru 4 situații: - m.î.g.; - mers în gol accelerat constant la o turație între 3000-3500 min-1; - m.î.g. cu regulatorul de presiune decuplat; - mers în gol accelerat la o tur de 3500 min-1 cu regulatorul de presiune decuplat. Concluzii: La decuplarea regulatorului de presiune, presiunea din turul sistemului de alimentare crește, iar debitul din retur scade. Cu motorul oprit se procedează în prealabil la depresurizarea instalației care se realizează astfel: se extrage furtunul care conectează regulatorul de presiune cu galeria de admisiune și se cuplează la regulator o pompă de vid manuală; acționând această pompă,

regulatorul deschide conducta de retur prin care combustibilul din conducta centrală se descarcă înapoi în rezervor. Se cuplează la conducta centrală de combustibil un manometru cu domeniul de măsură 0 – 5 bar și cu contactul la aprindere pus, fără a acționa demarorul, se deschide manual clapeta traductorului de aer. În acest fel se închide contactul debitmetrului de aer care pune sub tensiune pompa de alimentare. La sistemele cu traductor cu fir cald sau peliculă caldă nu se efectuează această manevră. Din acest moment presiunea din conducta centrală de combustibil trebuie să crească ajungând până la valoarea prevăzută de constructor situată, de regulă, în domeniul 2,4 – 2,75 bar. După stabilizarea presiunii se pornește motorul, imediat după aceasta presiunea scăzând până la valoarea caracteristică funcționării la mers încet în gol situată de obicei în intervalul 1,9 – 2,2 bar.

10 11 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Fig.2 Elementele de reglare a sistemului de alimentare 1- rezervor de combustibil; 2 – sorb; 3 – pompă de alimentare; 4 – supapa de presiune constantă a pompei 3; 5 - filtru de combustibil; 6 – conductă de retur; 7 – injector de combustibil; 8 – rampa centrală de combustibil; 9 – regulator de presiune; 10 – conductă de prelevare a depresiunii din admisie; 11 – clapeta de accelerație În cazul în care presiunea este mai mică decât cea prescrisă de constructor sau decât valorile mai sus menționate se va verifica traseul dintre pompă și conducta centrală de combustibil care ar putea să prezinte strangulări. O verificare simplă constă în compararea presiunii la ieșirea din pompa de alimentare cu aceea din conducta centrală de combustibil. Un defect posibil îl poate constitui colmatarea filtrului de benzină, caz în care va fi înlocuit cu unul nou. Dacă se constată că și la ieșirea din pompa de benzină presiunea este redusă, se va verifica sorbul de benzină din rezervor. În cazul în care acesta este curat înseamnă că pompa de benzină prezintă uzuri excesive sau că supapa de presiune constantă din pompă nu este etanșă. O altă cauză a presiunii prea mici o poate constitui înmuierea sau ruperea arcului regulatorului de presiune 9.

Dacă presiunea a fost mai mare decât cea normală, defectul se situează la conducta de retur care poate fi obturată, la regulatorul de presiune sau la furtunul de legătură al acestuia cu galeria de admisiune, furtun care poate fi strangulat. În cazul în care presiunea din conducta centrală de combustibil rămâne nulă, după ce s-a procedat la comanda pornirii pompei, se vor verifica conexiunile pompei la sursa de curent (întreruperi în cablurile de alimentare, contacte oxidate). 3.2. Diagnosticarea injectoarelor de benzină O prima verificare simpla consta în auscultarea injectoarelor cu ajutorul stetoscopului. La regimul de mers încet în gol sunetele produse vor trebui sa fie clare, distincte, uniforme ca intensitate și identice ca tonalitate și frecvență pentru toate injectoarele aceluiași motor. Modificări ale sunetului apar atunci când se produc blocaje ale acului modificări ale elasticității arcului injectorului sau deteriorări ale bobinei de acționare. Dacă starea conexiunilor și a conductorilor electrici este bună se măsoară rezistența înfășurării bobinei injectorului care trebuie să fie 13-20  pentru sistemele cu injectoare de rezistență ridicată (injecție indirectă), respectiv 1,5-3  pentru injectoarele cu rezistență joasă (injecție directă). Verificarea părții mecanice a injectorului se face cu un injector martor activat în locul celui cercetat: dacă acesta funcționează normal înseamnă că acul, sediul sau corpul injectorului motorului sunt defecte. O verificare eficientă și rapidă a injectorului se poate realiza prin analiza curbei de variație a tensiunii și intensității curentului de alimentare a injectorului. Aceasta se realizează prin conectarea cleștelui inductiv și a cablurilor de tensiune la mufa de conectarea a unui injector, astfel cum se prezintă în figura 3.

Fig. 3 Conectarea cleștelui inductiv și a cablurilor de citire a tensiunii la mufa injectorului Durata deschiderii injectorului este comandată de unitatea electronică de control (ECU) în funcție de valorile semnalelor primite de aceasta de la senzorii montați pe motor. Durata de deschidere este mărită la pornirea la rece a motorului, pe parcursul procesului de încălzire a sa și în timpul demarajelor automobilului. Din punct de vedere electric injectorul este o bobină alimentată cu o tensiune constantă pe durata funcționării motorului, conectarea la masă realizându-se de către ECU prin intermediul unui tranzistor. Când conectarea la masă este întreruptă, la bornele injectorului este indus un vârf de tensiune de până la 60V (figura 4). Valoarea acestui vârf poate fi limitată până la aproximativ 35V atunci când ECU este prevăzută cu o diodă Zenner. La o funcționare corectă a acestei

diode plafonarea vârfului de tensiune este evidențiată printr-o formă dreptunghiulară a semnalului. Lipsa acestei forme dreptunghiulare a vârfului semnalului indică existența unei defecțiuni la nivelul bobinei injectorului. Dacă ECU nu este prevăzută cu o diodă Zenner, vârful semnalului este ascuțit și va avea o valoare de minim 60V atunci când injectorul este într-o stare bună.

Fig.4 Variația tensiunii și a curentului la deschiderea injectorului Semnalul de tensiune se măsoară între firul de comandă al injectorului și masa automobilului. Pe acest semnal se poate vizualiza foarte clar timpul în care injectorul primește comanda de la ECU pentru a se deschide. Acest timp îl vom numi în continuare "timp aparent de injecție". Cu ajutorul acestui semnal poate fi urmărită buna funcționare a ECU la diverse regimuri după cum a fost descris anterior. Din păcate acest semnal nu oferă nici o informație despre starea injectorului, el fiind exclusiv un semnal de comandă. Prin vizualizarea si măsurarea semnalului de curent se pot obține informații importante referitor la buna funcționare a injectorului. Datorită faptului că deschiderea acului injectorului se realizează cu ajutorul unei bobine va rezulta o întârziere între momentul comandării deschiderii injectorului si deschiderea efectiva a acestuia. Aceasta se datorează timpului necesar ajungerii curentului ce străbate bobina la o valoare suficientă ca forță generată de bobina să poată învinge forța arcului. Acest timp îl vom numi "timp de întârziere la deschiderea injectorului" (necesar pentru ajungerea curentului la valoarea Id). Acest timp depinde de caracteristicile bobinei și ale injectorului, atât mecanice cât și electrice și nu depinde de regimul de funcționare al motorului. În momentul deschiderii injectorului, datorită deplasării acului injectorului în interiorul bobinei, inductanța acesteia se modifică și implicit și curba de variație a curentului va fi alta. Rezulta astfel ca momentul deschiderii efective a injectorului poate fi vizualizat ca un punct de inflexiune pe curba de curent. Revenind la graficul de tensiune inițial, rezultă că timpul aparent de injecție se împarte în doua subintervale distincte: timp de întârziere (de reacție a bobinei) si timp de injecție efectiv. Poziționarea diferită a punctului de inflexiune oferă informații importante despre starea injectorului, astfel un timp de deschidere mărit implică un injector parțial gripat, un timp de deschidere prea mic arata o decalibrare a arcului, iar absenta punctului de inflexiune indica faptul ca acel injector nu s-a deschis, deși a primit comanda. Ca o orientare generală, durata de excitare a bobinei injectorului cu motorul cald funcționând la ralanti este de 2,5 ms în cazul injecției simultane, respectiv 3,5 ms la injecția secvențială.

Curba intensității curentului (aceea albastră care pornește de la 0 în figură) indică două zone pe perioada de acționare a injectorului. Prima parte realizează forța electromagnetică de ridicare a acului și durează, așa cum reiese din figură, aproximativ 1,5 ms – de la -3,6 până la - 2,1 ms; această etapă corespunde timpului de reacție al bobinei. Celelalte 2 ms reprezintă timpul în care injectorul este deschis. 3.3. Verificarea traductorului de debit de aer În cazul traductorului cu clapetă (montat pe standul de simulare electrică) se verifică continuitatea rezistenței potențiometrului pe tot parcursul cursei între poziția "închis" și cea de deschidere maximă. Rezistența trebuie să se modifice continuu, fără ezitări sau salturi atunci când clapeta este acționată manual. Se verifică de asemenea contactele care comandă pornirea pompei de alimentare. Când clapeta debitmetrului este închisă ele trebuie să fie deschise, la bornele lor acționând tensiunea bateriei. Când clapeta începe să se deschidă contactele se închid iar căderea de tensiune pe contacte trebuie să fie de maxim 0,1V. O valoare mai mare indică contact oxidat sau străpuns. Pentru diagnosticarea debitmetrului masic cu fir cald, se utilizează meniul „Depistare erori” a softului ESItronic, în care se apelează funcția SIS/CAS din sistemul motorului (motronic). Această funcție prezintă documentația necesară evaluării valorilor parametrilor de diagnosticare, sau a valorilor semnalelor electrice pe componente. Se poate intra în „tabel erori” (corespunzătoare erorilor citite prin interfața OBD), de unde se găsesc codurile de eroare. P0001 corespunde MAF (mass air flow). Deschizând explicațiile, se observă că mufa de conectare a Debitmetrului masic are 4 contacte, și că tensiunea dintre ele, în cazul unei funcționări corecte, trebuie să varieze între: - între contactele 2 și 4: la conectarea aprinderii, fără acționarea demarorului, trebuie să existe o tensiune de 0,1 V; - între contactele 2 și 4: la turație de ralanti, cu motorul cald, trebuie să fie o tensiune de aproximativ 0,8 V; - între contactele 1 și 3: la conectarea aprinderii, fără acționarea demarorului, trebuie să fie o tensiune de 10 … 15 V; Se accelerează în gol motorul pentru 1-2 s și se urmărește evoluția în timp a tensiunii la bornele traductorului. MAS-urile moderne sunt prevăzute cu dispozitive de amortizare la închiderea clapetei de accelerație. La aceste motoare curba descendentă este mai puțin abruptă decât ramura ascendentă a semnalului. La începutul procesului de accelerare se înregistrează un prim vârf de tensiune în jur de 4V, urmat de o reducere a tensiunii după care aceasta crește din nou mai lent stabilizându-se la o valoare apropiată de primul maxim (Figura 5).

Fig. 5 Variația semnalului de tensiune la contactele debitmetrului de aer cu fir cald la accelerarea în gol a motorului

3.4. Senzorul de oxigen (sonda lambda) În prezent există două tipuri de astfel de senzori: cel cu dioxid de zirconiu ZrO2 şi cel cu banda largă (pentru amestecuri sărace, utilizat la MAS cu injecție directa de benzină). Traductorul cu dioxid de zirconiu este un traductor activ, generator de tensiune. La o funcționare normală tensiunea generată de el oscilează între 0,3 ... 0,8V sub forma unui semnal cvasisinusoidal. Ramura ascendentă este mai abruptă decât cea descendentă (figura 6).

Fig. 6 Curba de variație a tensiunii la bornele senzorului de oxigen cu ZrO2 Senzorul de oxigen pentru bandă largă este un senzor pasiv, el modelând o tensiune care i se aplică. Semnalul nu se mai aseamănă cu o sinusoidă, el fiind asemănător mai mult cu o înșiruire de semnale de tip treaptă (figura 7). Amplitudinea sa oscilează între 0,5 ... 4V, iar frecvența este de aproximativ 1Hz.

Fig. 7 Curba de variație a tensiunii la bornele senzorului de oxigen pentru bandă largă de dozaje 3.5. Diagnosticarea reactorului catalitic Poate fi verificat dacă motorul este prevăzut cu doi senzori de oxigen, unul în amontele și cel de-al doilea în avalul său.

Fig. 8 Diagnosticarea reactorului catalitic prin măsurarea semnalelor traductoarelor de oxigen montate în amonte și în aval

Îmbătrânirea sau îmbâcsirea unui traductor de oxigen pot duce la o deplasare a curbelor de tensiune generate de traductorul din amonte (Figura 9).

Fig. 9 Evidențierea poziției semnalului generat de un traductor de oxigen defect 3.6. Diagnosticarea senzorului de detonație Senzorul de detonație este un traductor piezo-electric de vibrații care generează un semnal cu frecvența de aproximativ 15Hz și amplitudinea maximă de 4 – 5V (Figura 10).

Fig. 10 Semnalul emis de senzorul de detonație Pentru verificarea senzorului de detonație, acesta se demontează de pe motor și se lovește cu o cheie mică. Semnalul generat de senzor trebuie să prezinte aspectul celui din figura mai sus indicată. 4. Cerințe referat Se prezintă prin tabele, figuri și text şi se comentează valorile măsurătorilor realizate. Cerințele de editare sunt următoarele: 1. Prima pagină cu numele, prenumele, grupa, subgrupa și titlul temei (0,5 pcte); 2. Aspect: textul scris în Times New Roman (0,5 pcte) cu mărimea de 12 (0,5 pcte), formatul paginii să fie A4 cu margini de 2,5 cm la stânga și 1 cm la dreapta (0,5 pcte);

3. Conținut (8 pcte); 4. Trimise pe adresa de email [email protected] / [email protected] până cel târziu sâmbăta (pentru cei care au laborator luni) sau duminica (pentru cei care au laborator marți) ora 23:59 dinaintea următorului laborator; 5. Titlul fișierului și subiectul mail-ului vor fi de forma: DIAG_840xy_Nume_Prenume_Lz.docx (sau pdf). (unde x este numărul aferent grupei, y este litera corespunzătoare subgrupei, iar z este numărul laboratorului).