Acceleraţia Controlată Electronic – explicată pe îndelete

Producătorii încearcă de 19 ani să elimine cablurile de pe maşini!

Cum a început

Totul a început cu introducerea Acceleraţie Controlată Electronic (Electronic Throttle Control ETC) de către germanii de la BMW pe seria 7 în anul 1988.

BMW a numit-o pe atunci EML, abrevierea în limba germană a acceleraţiei controlate electronic. Sistemul de care vorbim permite clapetei de acceleraţie fluture să fie acţionată de către un motor electric, eliminând astfel nevoie unui cablu Bowden între pedala de accelerare şi clapeta de acceleraţie.

Sistemul a devenit extrem de popular printre toţi producătorii de vehicule deoarece permite acestora instalarea sistemului ESP (Enhanced Stability Programme – Controlul Electronic al Stabilităţii). ESP face uneori referire la sistemul de control al stabilităţii şi al tracţiunii (Dynamic Stability Traction Control – DSTC). Este sistemul pe care prezentatorii de la Top Gear îl decuplează imediat ce urca în maşină.

Cum funcţionează

ESP funcţionează prin aplicarea independeta a frânei pe fiecare roată, pentru a aduce vehiculul pe linia impusă de direcţie, preluând în acelaşi timp controlul clapetei de acceleraţie. ETC permite de asemenea adăugarea altor sisteme pe vehicul, precum Pilotul Automat (Cruise Control) de exemplu.

Dacă v-a trecut prin cap că, fără Acceleraţia Controlată Electronic nu puteţi avea pe maşină ESP, Pilot Automat Dinamic sau Control Electronic al Tracţiunii, aveţi dreptate.

Să vedem care sunt componentele sistemului:

Pedala de acceleraţie

Din motive de siguranţă, pedala de acceleraţie conţine doi senzori de poziţie. Sunt contacte glisante, potenţiometre montate pe pedală. Tensiunea de ieşire a fiecărui senzor este monitorizată constant de către unitatea electronică de control a motorului.

Numai atunci când tensiunile de ieşire sunt prezente şi identice pentru ambii senzori, unitatea de control va interveni să modifice poziţia clapetei de accelerare. Dacă unul din cei doi senzori se defectează, un cod de eroare va fi înregistrat şi indicatorul luminos MIL se va aprinde.

Acceleraţia va continua să funcţioneze, dar se va simţi o oarecare întârziere între impulsul dat de şofer şi reacţia autoturismului la acesta. Dacă ambii senzori se defectează, în prima parte autovehiculul reacţionează la fel, în sensul că va înregistra un cod de eroare şi va indica şoferului prezenţa unui defect prin aprinderea martorului luminos MIL, însă asemănările se opresc aici. Pentru ca vehiculul să poată fi condus, o funcţie de siguranţă este prezentă, care, creşte turaţia de relanti până undeva sub 3000 rpm şi o menţine indiferent de impulsurile date de şofer. În acest fel se poate ajunge cu vehiculul până la service pentru a fi remediat defectul.

Comutatoarele pedalei de frână

Din nou, din motive de siguranţă, două comutatoare sunt folosite. Semnalele de la acestea sunt folosite de unitatea de control pentru a dezactiva pilotul automat, dacă acesta este montat şi pentru a închide instantaneu clapeta de acceleraţie în cazul apăsării pedalei de frână.

Dacă unul din comutatoare cedează, unitatea de control va dezactiva şi scoate din uz sistemul pilot automat. Mai mult, dacă un senzor al pedalei de acceleraţie este de asemenea identificat ca fiind defect, turaţia motorului va fi ţinută constantă (ca şi în cazul anterior modifică turaţia relantiului la un nivel ce face posibilă folosirea autovehiculului) şi nu va fi influenţată de poziţia pedalei de acceleraţie.

Comutatorul pedalei de ambreiaj

Semnalul de la comutatorul pedalei de ambreiaj permite unităţii electronice de control să identifice momentul când ambreiajul este apăsat. Acceleraţia este atunci închisă instant şi pilotul automat, dacă este montat si activat, decuplat.

Potenţiometrul clapetei de acceleraţie

Potenţiometrul de unghi al clapetei de acceleraţie acţionează ca un senzor control şi permite unităţii de control să verifice dacă motorul ce acţionează clapeta funcţionează corespunzător. De asemenea, verifica dacă clapeta de acceleraţie este poziţionată exact acolo unde unitatea de control îi cere să fie.

Grupul Schaeffler bagă în producţia de seria primul sistem hidraulic de control complet variabil al supapelor. O componentă esenţială a viitoarelor motoare.

Dezvoltat în colaborare între Fiat Powertrain şi Grupul Schaeffler, şi produs de Schaeffler sistemul de control a supapelor UniAir va intra în producţia de serie pe Alfa MiTo 1.4 MultiAir. Compacta Alfa Romeo este primul vehicul al grupului Fiat ce va fi echipat cu noua tehnologie inovativă. Sistemul permite reducerea consumului de carburant şi a emisiilor CO2 cu până la 25 de procente. De asemenea sunt evidente îmbunătăţirile pornirii la rece, comportamentului acceleraţiei şi cuplului. În timpul perioadei de încălzire a motorului, de exemplu, emisiile de hidrocarbon (HC) sunt cu până la 40 de procente mai scăzute iar emisiile de oxid de nitrogen (NOx) scad cu până la 60 %. În acelaşi timp, UniAir creşte plăcerea de a conduce – datorită puterii crescute, cuplului mai mare şi răspunsului optimizat al motorului.

Sistemul UniAir vine în primul rând ca răspuns la normele de poluare din ce în ce mai stricte impuse de UE şi SUA. Sistemul oferă o opţiune atractivă datorită adaptabilităţii pe motoarele existente. Fiat a profitat deja de acest lucru: Sistemul UniAir este folosit atât pe motoarele mici în patru cilindrii cât şi pe cele în doi. Mai mult, pe lângă motoarele pe benzină, sistemul va fi de asemenea disponibil şi pe motoarele diesel.

Dezvoltat pentru producţia de serie, sistem UniAir este botezat MultiAir de către Fiat. Acest nume urmează stilul seriei sistemelor diesel de injecţie directă MultiJet CommonRail, care a fost de asemenea iniţializat de Fiat. UniAir/MultiAir este bazat pe o invenţie a Centro Ricerche Fiat (CRC – Centrul de Cercetări Fiat). În 2001, Grupul Schaeffler a preluat licenţa sistemului şi a dezvoltat-o. În 2003, primul prototip funcţional a ieşit pe porţile centrului din Herzogenaurach. Următorul prototip a fost realizat doi ani mai târziu. Varianta finală a fost fabricată în 2007, iar construcţia halei de asamblare a început în 2008. Din mai 2009, sistemul MultiAir a fost fabricat în serie pentru Fiat, sau Alfa Romeo. “Intrarea sistemului hidraulic de control complet variabil al supapelor în producţia de serie a implicat eforturi mecanice, hidraulice şi de software de control a supapelor considerabile” a explicat Michael Haas, Director Advanced Engineering and Business Development. Aceste aspecte au fost tratate de o echipă de 45 de specialişti.

Sistemul UniAir este acţionat de came, electrohidraulic. Controlul complet variabil al supapelor poate fi folosit atât pe motoarele pe benzină cât şi cele diesel, şi este posibil datorită sistemului deja existent de recirculare a uleiului. UniAir permite controlul supapelor cu ajutorul software-ului pe toată plaja de turaţii a motorului pe benzină.

Mai mult, pentru prima oară, UniAir/MultiAir permite nu numai variaţia deschiderii supapei, ci şi numărul de deschideri pe ciclu, în momente diferite. “Sistemul UniAir reprezintă începutul unei noi ere a distribuţiei variabile şi astfel şi a producerii de motoare eco-friendly şi dinamice în acelaşi timp”, afirmă Dr. Peter Pleus, Vice Preşedinte Executiv al Schaeffler Group Automotive.

Tehnologia MultiAir – cum funcţionează?

Principiul de operare al sistemului, aplicat supapelor de admisie este următorul: un piston, acţionat de cama mecanică admisie, este conectat supapei de admisie printr-o cameră hidraulică, cameră hidraulică controlată de o valvă solenoid închis/deschis.

În momentul în care valva solenoid este închisă, uleiul din camera hidraulică se comportă ca un corp solid, transmiţând supapei de admisie perioadele de ridicare impuse de cama mecanică. Atunci când valva solenoid este deschisă, camera hidraulică şi supapa de admisie sunt decuplate; supapele de admisie nu urmează cama de admisie şi se închid sub acţiunea arcului supapei. Ultima parte a închiderii supapei, dacă îmi permiteţi, este controlată de o frână hidraulică, frână ce acţionează ca un amortizor, astfel încât supapa să nu se lovească foarte tare de zona de închidere.

Prin controlul valvei solenoid, posibilităţile de ajustare a momentului de deschidere, de închidere, înălţimea de ridicare şi multe alte variabile referitoare la admisie sunt infinit ajustabile, astfel încât admisia este „optimă” de fiecare dată şi la orice turaţie a motorului.

Fig. 1 Pentru a obţine puterea maximă, valva solenoid este închisă astfel supapa se deschide complet urmând cama mecanică.

Fig. 2 Pentru cuplu la turaţii scăzute, valva solenoid este deschisă spre sfârşitul profilului camei, conducând la închiderea timpurie a supapei de admisie. Acest lucru elimină efectul nedorit de reflux şi maximizează masa de aer prinsă din cilindrii.

Fig. 3 În cazul sarcinii parţiale, valva solenoid este deschisă mai devreme cauzând deschiderea parţială a supapelor pentru a controla masa de aer prinsă în cilindrii în funcţie de cuplul necesar. Alternativ, supapele de admisie pot fi parţial deschise prin închiderea valvei solenoid o dată ce acţiunea camei mecanice a început. În acest caz, aerul intră în cilindrii cu o viteză mai mare, iar turbulenţele/curenţii turbionari apăruţi în cilindrii sunt mai mari.

Fig. 4 Ultimele două moduri de acţionare pot fi combinate, generând aşa numitul mod „Multilift”, pentru îmbunătăţirea turbulentelor şi a ratei de combustie atunci când motorul este supus unor sarcini mici.

Beneficiile tehnologiei MultiAir

Putem sumariza beneficiile aduse de această tehnologie după cum urmează:

- Puterea maximă a crescut cu 10% datorită adoptării profilului camei mecanice orientată spre putere;

- Cuplul la turaţii scăzute a crescut cu 15% datorită etapelor de închidere timpurie a supapelor de admisie, lucru ce maximizează masa de aer prinsă în cilindrii;

- Eliminarea pierderilor de pompaj aduce cu sine o reducere de 10% a consumului de carburant şi a emisiilor CO2, atât pentru motoarele aspirate natural cât şi pentru cele turbo;

- Control optim al supapelor în timpul încălzirii motorului realizat prin redeschiderea supapelor de admisie în timpul evacuării, rezultatul fiind reducerea emisiilor cu până la 40% pentru HC/CO şi 60% pentru NOx;

Aplicaţii ale tehnologiei pe motoare în producţie

Aşa cum am mai spus, primul motor ce a beneficiat de această tehnologie este al celor de la Fiat, 1400cc 16V atât aspirat natural cât şi turbo.

Continuarea in nr. 11/2009 al revistei Autotehnica

Din moment ce autovehiculele echipate cu motoare diesel ocupã acum un procent mai mare de 30% din piaţă, este profitabil ca mecanicul sã ştie foarte bine ce se întâmplã în interiorul unui astfel de motor şi sã citeascã corect codurile de eroare şi informaţiile oferite de scaner. Din punct de vedere al scanãrii codurilor de eroare, motorul diesel nu este foarte diferit de cel pe benzinã, ambele motoare având ECU-uri ce sunt capabile sã ofere atât date în timp real cât şi coduri de eroare.
Vehiculele de pasageri antrenate de motoare diesel au avansat foarte rapid în ultimii 25 de ani:
- Sistem 100% mecanic fãrã componente electronice
- Sistem mecanic cu componente electronice minime
- Sistem mecanic cu sincronizare electronicã, turbo, injectoare
- Sistemul Common Rail cu pompã de înaltã presiune şi controlat electronic

ECU-ul primeşte date de la diferiţi senzori şi apoi dã comanda actuatorilor sã efectueze anumite comenzi. Cererea tot mai mare asupra producãtorilor de a se încadra în norme de poluare tot mai severe se traduce prin “computerizarea”, dacã îmi permiteţi, a motorului diesel. Din moment ce sistemul a devenit din ce în ce mai complex, tehnicianul a trebuit şi el sã “evolueze” informându-se mai amãnunţit referitor la diagnosticare şi localizarea defectelor.
Abilitatea de a interpreta codurile de eroare şi informaţiile în timp real este esenţialã pentru o diagnosticare eficientã. Precum şi la motoarele pe benzinã, codul de eroare reprezintã numai începutul procesului de diagnosticare. Unul din cele mai comune coduri întâlnite este acela de defectare al sistemului EGR (Exhaust Gas Recirculation – Sistemul de recirculare al gazelor). Uneori este folositor sã înţelegem ceea ce vede ECU-ul ca şi cod de eroare. De exemplu, datele primite de la senzori nu corespund cu datele introduse în sistem pentru condiţiile de operare. Eroarea poate fi semnalatã pentru cã senzorul nu înregistreazã informaţiile (o schimbare în presiunea de admisie) deschizând astfel supapa EGR. Clientul va preciza simptomele pierderii intermitente a puterii sau o reducere în performanţe. În Figurã 3 puteţi vedea datele prelevate în timpul unui test. Pentru a avea/beneficia de aceste informaţii este important sã se facã un test pe şosea atunci când aceste erori apar şi sã înregistreze tot procesul. Informaţiile prelevate în timp ce motorul este în sarcinã aratã cã masã de aer şi presiunea sunt scãzute, mai scãzute decât ar trebui sã fie în mod normal. Presiunea scãzutã poate fi cauzatã de mai mulţi factori precum depuneri de carbon pe supapa EGR sau o conductã fisuratã ori ruptã. Performanţele nu sunt foarte scãzute însã diferenţa de putere faţã de un motor ce funcţioneazã în parametrii optimi este sesizabilã. Se poate face o comparaţie cu graficele de funcţionare în parametrii normali. Comparând graficele prelevate cu graficele ideale se poate vedea clar cã masã de aer şi presiunea sunt mai scãzute. Nu toţi producãtorii oferã graficele ideale/normale aşa cã este indicat sã adunaţi date de la vehicule ce ştiţi cã funcţioneazã în parametrii normali atunci când aveţi ocazia.

De asemenea este important sã mai luaţi în calcul urmãtoarele lucruri:
- Cartea tehnicã a maşinii (reparaţiile efectuate de-a lungul timpului) şi scopul folosirii autovehiculului.
- Dacã autovehiculul a fost folosit în condiţii de trafic intens (taxi, curse regulate, etc.)

Istoria maşinii este foarte importantã, pentru cã, stupid sau mai puţin stupid, una din cele mai întâlnite cauze de defecţiune este nivelul scãzut de ulei. Acesta poate cauza pierderea totalã sau parţialã a vidului datoritã slabei lubrifiere a pompei. Sistemul trebuie sã fie ermetic pentru a putea crea vid şi a funcţiona în parametrii corespunzãtori, acţionând actuatorii. Autovehiculul în cauzã este de fapt folosit ca taxi şi o rapidã verificare a nivelului uleiului indicã unde ar putea fi problema. Dupã umplerea cu ulei a fost efectuat din nou testul ermetic. Datele înregistrate sunt cu aproape cu 100% mai bune decât cele precendente, un rezultat remarcabil având în vedere “reparaţia” fãcutã, adãugarea a trei litri de ulei. O pompã de vid ce funcţioneazã corect oferã urmãtoarele valori:
- Mai mare de 75.0 k/pas
- Sau 22în/hg

Continuarea in numarul 10 al Revistei AutoTehnica

Rolul vitraliilor auto şi, în particular, al parbrizului s-a definit şi a evoluat continuu odatã cu modificãrile ivite în proiectarea şi exploatarea vehiculelor.
Dacã primele “trãsuri fãrã cai” nici nu luau în calcul existenţa unui ecran de protecţie, lãsând pe seama ocupanţilor utilizarea de mijloace individuale tip “ochelari”, ultimele apariţii în domeniul limuzinelor inteligente atribuie parbrizului o largã paletã de funcţii, pe care le vom trece în revistã în cele ce urmeazã.

Cronologic, prima sarcinã care a fost atribuitã parbrizului a fost şi rãmâne aceea de a proteja ocupanţii împotriva curenţilor de aer al cãror impact a crescut o datã cu vitezele maxime disponibile, dar şi împotriva pãtrunderii de particule nedorite în habitaclu (praf, pietricele, insecte, picãturi de ploaie sau noroi, fulgi de zãpadã, etc.).
Primele parbrize au apãrut pe maşinile de curse ale anilor 1907-1910, ulterior aceastã extravaganţã devenind o opţiune mai mult decât necesarã şi doritã, pe mãsurã ce viteza maximã creştea constant, dincolo de 30 km/h. Forma parbrizului a evoluat destul de rapid, de la o placã dreptunghiularã verticalã din sticlã netratatã cãtre structuri curbe, alungite, cu colţuri generos racordate şi unghiuri de incidenţã tot mai mici, pentru a permite reducerea coeficientului de rezistenţã a aerului (Cx). În acelaşi timp materialul din care se executã parbrizul a pãrãsit domeniul sticlei simple, profitând de inventarea geamului securizat, pentru cã, în deceniul opt al secolului trecut sã ajungã la sticla multistrat, laminatã împreunã cu materiale plastice şi alte substanţe chimice menite sã îmbunãtãţeascã securitatea pasivã, transparentã şi confortul.

Am definit deja, tangenţial, şi al doilea rol important al parbrizului: securizarea pasivã a ocupanţilor vehiculului. Este extrem de important ca, în situaţii uneori aduse la limitã, ocupanţii sã nu pãrãseascã involuntar habitaclul, proiectat astfel încât sã-i protejeze la impact sau rostogolire.
În cazul unui impact frontal, în condiţiile în care ocupanţii nu poartã centuri de siguranţã, am putea analiza urmãtoarele situaţii:
a. Vehicul “antic” cu parbriz din geam netratat,
vertical.
Ocupanţii locurilor din faţã vor pãrãsi, în mod evident habitaclul cu capetele înainte, penetrând parbrizul dinspre interior cãtre exterior, generând cioburi imense tip “pumnal”, care le vor secţiona fioros corpurile. Odatã ieşiţi prin parbriz, ei vor percuta obstacolul lovit, care, dacã este şi acesta un vehicul, va provoca leziuni cu atât mai dezastroase, peste cele deja existente.

Continuarea in numarul 10 al Revistei AutoTehnica

Utilizarea eficientã a osciloscopului este esenţialã pentru ca service-ul Dvs. sã fie competent pe probleme de diagnozã. Aceastã serie de articole va arunca o privire asupra modului de funcţionare şi a caracteristicilor osciloscoapelor, caracteristici ce sunt comune majoritãţii. Tot din aceste articole veţi fi îndrumaţi cum puteţi folosi cel mai eficent aceste aparate.

Calculatoarele montate pe autovehiculele din zilele noastre controleazã tot, de la simpla aprindere a motorului şi alimentare pânã la sisteme mai complexe cum ar fi ABS-ul sau aerul condiţionat. Tehnologia este aplicatã rapid la mai toatã gama de autovehicule a celor mai mari producãtori, în principal, ca rãspuns la normele de poluare tot mai stringente şi a legislaţiilor legate de siguranţã.
Cu aparatele de diagnosticare disponibile, problemele pot fi gãsite mult mai uşor decât în cazul în care nu s-ar folosi acestea. Folosind echipamentul eficient, pe de altã parte, necesitã cel puţin o înţelegere elementarã a modului de funcţionare atât a echipamentului de test cât şi a calculatorului maşinii, modul în care acestea citesc, analizeazã şi controleazã informaţiile şi funcţiile.

Noţiuni de bazã

Unitãţile Electronice de Control (ECU) ale vehiculelor primesc semnale de la diferite surse. Semnalele transmit informaţii despre toate sistemele de pe autovehicul, de la baterii cu voltaj scãzut pânã la ESP, ABS, etc., sisteme ce au senzori capabili sã transmitã informaţii de mii de ori pe secundã. În mod normal, senzorii detecteazã schimbãri fizice în poziţie, presiune sau temperaturã, transformând acesta informaţie în semnale electrice pe care ECU-ul le poate înţelege şi cu care acesta poate lucra. Informaţia primitã de ECU de la fiecare senzor este comparatã, atât cu alte semnale cât şi cu valori programate anterior în memorie. Pe baza acestor comparaţii, ECU-ul produce propriile semnale concepute pentru a controla mişcare fizicã a componentelor. Acest proces poate fi comparat cu şofatul unei maşini. Creierul Dvs. (ECU-ul) primeşte informaţii vizuale, auditive, tactile despre ceea ce se întâmplã în jur. Creierul comparã toate aceste informaţii una cu cealaltã şi cu ce ceea ce ştie despre şofat (memoria), trimiţând semnale sistemului muscular (actuatori), care controleazã viteza, direcţia, treaptã de vitezã, etc. Acest proces se repetã continuu.

Testarea Serialã şi Paralelã

Un aparat de diagnozã prin scanare afişeazã semnalele folosind douã metode distincte – fie prin conectare la portul serial al autovehiculului (mufa de diagnozã), fie prin conectare directã la circuitul electric, cunoscutã sub numele de testare “paralelã”. Osciloscopul este un aparat de mãsurat ce foloseşte metoda testãrii paralele. Datele conectãrii seriale sunt în general furnizare de cãtre ECU şi convertite în informaţii digitale înainte de a fi trimise cãtre mufa de diagnozã. Aceastã informaţie poate fi afişatã pe echipamente, cunoscute uzual ca testere, iar informaţiile sunt referitoare la voltaj, temperaturã, vitezã, etc. în funcţie de tipul de semnal. Informaţiile sunt de obicei afişate sub formã de grafice. Informaţia dobânditã în urma testãrii seriale este folositoare pentru a determina corectitudinea unui semnal prin comparaţie cu multe altele. În unele cazuri, pe de altã parte, procesul în sine de convertire a semnalelor electrice în semnale digitale poate afecta acurateţea valorilor transmise, astfel cã, este indicat a se testa semnalele “la sursã”. Metoda paralelã face exact acest lucru.
Funcţia de scanare a scanerului este foarte bunã pentru a ajuta în indentificarea zonei cu probleme; funcţia osciloscopului este vitalã pentru gãsirea problemei în acea zonã.

Ce face un osciloscop ?

Gândiţi-vã la osciloscop ca la un voltmetru care vã aratã valorile voltajului sub forma unor linii într-un grafic, nu sub forma unor numere pe un ecran. Când un osciloscop mãsoarã semnalele electrice pe un autovehicul, afişeazã voltajul mãsurat într-o anumitã perioadã de timp. Urma semnalului afişatã poate fi descrisã ca o reprezentare graficã a voltajului mãsurat, arãtând atât semnalul prezent cât şi cel trecut. Acest lucru este foarte diferit de mãsurarea voltajului cu un voltmetru, care afişeazã numai o valoare digitalã pe o perioadã scurtã de timp. Dacã semnalul se schimbã foarte repede, un voltmetru va “face media” şi va afişa o valoare undeva între minimul şi maximul valorii voltajului. Dacã semnalul se schimbã foarte lent, voltmetrul va afişa continuu valori diferite, fãcând astfel imposibilã citirea cu acurateţe a semnalului. Numai semnalele statice pot fi mãsurate cu acurateţe de cãtre voltmetru. În toate celelalte cazuri, un osciloscop va fi capabil sã arate schimbãrile în semnal în momentul în care acestea au loc, pe o perioadã de timp. Atunci când schimbãrile se repetã de multe ori într-o perioadã de timp, ca de exemplu semnalele sistemului de injecţie, modelul va fi constant revizuit sau rescris şi va pãrea sã fie aproape static.

Continuarea in numarul 10 al Revistei AutoTehnica

Greutatea, problema existenţială a automobilului. Ca sa mă fac cât mai bine înţeles vă voi da un exemplu, din punctul meu de vedere cel mai elocvent, referitor la cât de importantă este greutatea pentru caracteristicile automobilelor, fie ele caracteristici dinamice, nivel de poluare sau consum. În 1976 Volkswagen a decis să producă în serie Golf GTi MkI 1 după un studiu făcut de divizia sport la Salonul Auto de la Frankfurt 1975 . Pe atunci această maşină era propulsată de un motor de 1600cmc, 8 valve, carburator dublu, ce dezvolta 110 CP. Acesti 110 de căluţi erau de ajuns pentru a propulsa micuţul hachback ce cântărea doar 840 kg, în puţin sub nouă secunde până la 100km/h. Golf-ul GTi din ziua de azi cânăreşte nici mai mult nici mai puţin de 1759 kg. Rezultatul este folosirea unui motor mai puternic, şi anume unul de 2000cmc, supraalimentat pe deasupra ce dezvoltă 200 CP. Dar revenind la greutate…de ce cu aproape o tonă mai mult?! asta în condiţiile in care materialele folosite pe noul Golf sunt mult mai uşoare decât cele folosite pe bunicul lui. Păi să vedem…ABS, EBD, EDC, A/C, MP3, ESP, Airbag, şi lista poate continua plictisitor de mult. Toate aceste sisteme, fie ele de confort fie de siguranţă apasă greu pe osiile automobilului. Din acest motiv motorul trebuie să fie mai puternitc, trebuie să consume mai mult, trebuie să emane mai multe emisii poluante. În concluzie, cu cât auvehiculul va fi mai uşor cu atât va consuma mai puţin şi va fi mai puţin poluant. Una din metodele de reducere a greutăţii autovehicului este prezentată în continuare.

Ranforsarea caroseriei cu inserturi din plastic poate fi obţinutã numai dacã este luatã în considerarea încã de la începutul procesului de design. Pentru a putea proiecta astfel de inserturi de plastic, este absolut necesar sã se priveascã în ansamblu sistemul ce conţine metal, plastic şi spumã. Astfel, în plus faţã de materiale, compania BASF a dezvoltat metode numerice analitice de evaluare a comportamentului acestor componente în cazul unui accident.

1 Introducere

O “componentã” din ce în ce mai importantã în construcţia automobilelor este masa, sau greutatea. Pe de o parte, reducerea greutãţii se traduce prin reducerea consumului de carburant şi a emisiilor CO2. Pe de altã parte, standarde din ce în ce mai ridicate referitoare la siguranţã şi confort stau în cale uşurãrii masei totale a autovehiculelor.
Din aceste motive caroseriile convenţionale fabricate din oţel combinã procedeele de sudare şi lipire, şi care sunt ranforsate local cu plãci de metal, în special la nodurile de asamblare. Potenţialul de scãdere a greutãţii cu ajutorul termoplasticelor, de exemplu Ultramid B3WG6 CR, care e o poliamidã 6 (PA 6) ce contine 30% fibre de sticlã, constã în faptul cã inserturi de plastic ingenios proiectate pot înlocui ranforsarile din metal, care sunt de obicei complexe în formã şi dificil de instalat, Figura 1. Aceastã mãsurã poate îmbunãtãţi comportamentul la vibraţii şi zgomot Noise Vibration Harshness, NVH), acest lucru influenţând direct confortul, în aceiaşi mãsurã, inserturile din plastic pot ajuta la mãrirea gradului de siguranţã, forţând metalul ce le înconjoarã sã se comporte într-un anumit fel în cazul unui accident.

2 Îmbinarea pentru Integrare Eficientã

Crucial pentru folosirea inserturilor din plastic este integrarea acestora în caroserie în procesul de fabricare. Acest lucru poate fi obţinut dacã plasticul turnat prin injecţie este înconjurat într-o manierã prestabilitã de spumã structuralã, cu alte cuvinte, turnându-se deasupra un strat de legãturã. Aspectul important în acest procedeu este determinarea timpilor de rãcire şi solidificare atât a spumei cât şi a plasticului. Astfel, inserturile din plastic sunt pregãtite înainte şi inserate în locurile destinate lor, urmând ca apoi sã fie introdusã spuma. Înainte ca aceasta sã se extindã, spaţiul dintre inserturi şi componentele caroseriei este destul de mare ca toate lichidele de acoperire şi curãţare sã curgã liber. Numai cabina de uscare la o temperaturã de aproximativ 180-200°C spuma se va întãri şi se va extinde într-o manierã controlatã unind astfel plasticul de metal.

3 Privire Generalã asupra Sistemului

Pentru a proiecta astfel de inserturi de plastic, este absolut necesar sã se ia în considerare sistemul ce constã în metal, plastic şi spumã structuralã. Proiectul este creat cu ajutorul analizelor numerice a accidentelor, ce sunt efectuate în totalitate într-un mediu simulat pe calculator. Comportamentul metalelor poate fi descris precis în cazul unui accident, iar acum, datoritã testelor efectuate de BASF, plasticele ranforsate cu fibrã de sticlã pot fi şi ele analizate cu ajutorul simulatoarelor.
Un aspect ce poate ridica probleme, este cum sã se ia în considerare comportamentul deosebit de non-linear al diferitelor spume structurale, cu alte cuvinte, comportamentul zonei de îmbinare în caz de accident. Pentru a fi în mãsurã sã simuleze acest comportament complex, BASF a iniţiat un program de teste împreunã cu Sika Automotive. Compania este specializatã în produse folosite pentru lipire, izolate, antifonare şi ranforsare în industria auto. Testele au fost efectuate folosind o componentã de metal în formã de U, atât cu inserturi de plastic cât şi cu metal folosit ca ranforsare. Printre condiţiile ce au fost variate se numãrã tipul de spumã, tehnica de unire a componentelor, suprafaţa spumei, materialele dar şi fabricare inserturilor de plastic. S-au comparat locurile de introducere a inserturilor, cantitãţile de material inserate dar şi compoziţii bazate pe Ultramid CR. Mai mult, foarte multe mãsurãtori au fost efectuate pe monstre special concepute pentru a se determina proprietãţile spumei la diferite niveluri de încãrcare.
În final, produsele de ranforsare pe bazã de epoxy termo-activa au fost alese. Aceastã spumã îşi poate mãri volumul cu pânã la 200%, iar împreunã cu inserturile Ultramid, poate conduce la o optimizare a rigiditãţii structurale a automobilului şi a comportamentului în caz de accident.

Continuarea in numarul 10 al Revistei AutoTehnica

Din moment ce autovehiculele echipate cu motoare diesel ocupã acum un procent mai mare de 30% din piaţă, este profitabil ca mecanicul sã ştie foarte bine ce se întâmplã în interiorul unui astfel de motor şi sã citeascã corect codurile de eroare şi informaţiile oferite de scaner. Din punct de vedere al scanãrii codurilor de eroare, motorul diesel nu este foarte diferit de cel pe benzinã, ambele motoare având ECU-uri ce sunt capabile sã ofere atât date în timp real cât şi coduri de eroare.

Vehiculele de pasageri antrenate de motoare diesel au avansat foarte rapid în ultimii 25 de ani:

• Sistem 100% mecanic fãrã componente electronice
• Sistem mecanic cu componente electronice minime
• Sistem mecanic cu sincronizare electronicã, turbo, injectoare
• Sistemul Common Rail cu pompã de înaltã presiune şi controlat electronic

ECU-ul primeşte date de la diferiţi senzori şi apoi dã comanda actuatorilor sã efectueze anumite comenzi. Cererea tot mai mare asupra producãtorilor de a se încadra în norme de poluare tot mai severe se traduce prin “computerizarea”, dacã îmi permiteţi, a motorului diesel. Din moment ce sistemul a devenit din ce în ce mai complex, tehnicianul a trebuit şi el sã “evolueze” informându-se mai amãnunţit referitor la diagnosticare şi localizarea defectelor.

Abilitatea de a interpreta codurile de eroare şi informaţiile în timp real este esenţialã pentru o diagnosticare eficientã. Precum şi la motoarele pe benzinã, codul de eroare reprezintã numai începutul procesului de diagnosticare. Unul din cele mai comune coduri întâlnite este acela de defectare al sistemului EGR (Exhaust Gas Recirculation -  Sistemul de recirculare al gazelor). Uneori este folositor sã înţelegem ceea ce vede ECU-ul ca şi cod de eroare. De exemplu, datele primite de la senzori nu corespund cu datele introduse în sistem pentru condiţiile de operare. Eroarea poate fi semnalatã pentru cã senzorul nu înregistreazã informaţiile (o schimbare în presiunea de admisie) deschizând astfel supapa EGR. Clientul va preciza simptomele pierderii intermitente a puterii sau o reducere în performanţe. În Figurã 3 puteţi vedea datele prelevate în timpul unui test. Pentru a avea/beneficia de aceste informaţii este important sã se facã un test pe şosea atunci când aceste erori apar şi sã înregistreze tot procesul. Informaţiile prelevate în timp ce motorul este în sarcinã aratã cã masã de aer şi presiunea sunt scãzute, mai scãzute decât ar trebui sã fie în mod normal. Presiunea scãzutã poate fi cauzatã de mai mulţi factori precum depuneri de carbon pe supapa EGR sau o conductã fisuratã ori ruptã. Performanţele nu sunt foarte scãzute însã diferenţa de putere faţã de un motor ce funcţioneazã în parametrii optimi este sesizabilã. Se poate face o comparaţie cu graficele de funcţionare în parametrii normali. Comparând graficele prelevate cu graficele ideale se poate vedea clar cã masã de aer şi presiunea sunt mai scãzute. Nu toţi producãtorii oferã graficele ideale/normale aşa cã este indicat sã adunaţi date de la vehicule ce ştiţi cã funcţioneazã în parametrii normali atunci când aveţi ocazia.

Continuarea in Revista Auto Tehnica 10/2008