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

Majoritatea vehiculelor folosesc injecţia ca metodã alimentare a motorului cu carburant. O presiune corectã în sistemul de injecţie este esenţialã pentru operarea corespunzãtoare a motorului, de fapt, multe probleme legate de proasta funcţionare a motorului se datoreazã presiunii scãzute în sistemul de injecţie. Aceste probleme pot varia de la performanţe scãzute, pornire greoaie sau oprirea motorului în mers. Cele trei elemente importante ale sistemului de injecţie sunt pompa de presiune, necesarã pentru a furniza combustibilul, filtrul şi regulatorul de presiune, ce ajusteazã presiune combustibilului în funcţie de încãrcarea motorului.
Majoritatea vehiculelor au un orificiu de testare a presiunii combustibilului undeva pe conducta de alimentare, Fig. 1.
Gãsiţi acel orificiu, deşurubaţi capacul şi puneţi în locul lui manometrul de presiune, Fig. 2.
ATENŢIE! În acest moment motorul trebuie sã fie oprit.
Dupã ataşarea manometrului puneţi contactul. Presiune afişatã pe manometru trebuie sã fie în jurul valorii presiunii de sistem a autovehiculului testat. Dacã nu ştiţi aceastã presiune consultaţi un manual de specialitate. Sunt permise mici variaţii ale presiunii recomandate de constructor.
ATENŢIE! Presiunea indicatã de manometru nu trebuie sã varieze, ar trebui sã indice o valoare constantã.
Urmãtorul pas este pornirea motorului. Presiune ar trebui sã rãmânã neschimbatã (la relanti). În timp ce urmãriţi manometrul acceleraţi scurt motorul. Presiunea ar trebui sã creascã cu aproximativ 5 psi sau 0.35 bari. Dacã nu se întâmpla acest lucru înseamnã cã regulatorul de presiune nu funcţioneazã. În schimb, dacã valoarea indicatã de manometru este mai micã în momentul accelerãrii acest lucru înseamnã cã filtrul este înfundat sau pompa de presiune cedeazã.
Testarea regulatorului de presiune.
Dupã cum am mai spus, regulatorul de presiune este folosit pentru a alimenta cantitatea corectã de combustibil motorului. Defectarea acestor componente se traduce prin faptul cã motorul este alimentat cu mai mult combustibil decât are nevoie.
Prima etapã în verificarea regulatorului este sã deconectaţi returul de la regulator, cu motorul oprit. Pe conducta de retur nu trebuie sã fie combustibil!

Continuarea in nr. 2/2009 al revistei Autotehnica

Partea întâi a acestei serii a subliniat avantajele folosirii osciloscopului în defavoarea unui voltmetru digital, şi cum aceste avantaje pot fi exploatate în timpul unor proceduri de diagnozã. În partea a doua a acestei serii vom vedea cum sã setãm osciloscopul corect pentru a maximiza eficienţa acestuia.

Setarea Scãrilor de Voltaj

Pe un osciloscop, valoarea voltajului este afişatã pe axa verticalã iar timpul pe axa orizontalã. Scara voltajului este selectatã asemãnãtor cu selectarea scãrii unui voltmetru şi poate fi reglatã sã afişeze voltajul într-o valoare mai micã sau mai mare a timpului, în funcţie de componenta diagnosticatã. Dacã scara selectatã este prea mare, tiparul va fi afişat cu o înãlţime foarte micã; pe când o scarã prea micã va afişa numai o porţiune a tiparului, o parte din acesta “ieşind” practic din afişajul osciloscopului. În mod normal, nu conteazã dacã selectaţi o scarã a voltajului prea micã, atât timp cât voltajul semnalului nu este mai mare decât cel pe care îl poate suportã instrumentul. Pe unele osciloscoape, scara voltajului reprezintã voltajul total pe care acestea îl pot afişa, de ex. 20 volţi. Alternativ, ecranul va fi marcat de diviziuni şi scara va putea fi mãsuratã în volţi pe diviziunea, ceea ce înseamnã cã fiecare diviziune verticalã reprezintã o porţiune din voltajul total. În cazul exemplificat mai sus, unde scara totalã este de 20 volţi, atunci când 4 diviziuni sunt marcate pe display, scara selectatã ar trebui sã fie 5 volţi pe diviziune, însumând în total 20 volţi. Unele osciloscoape afişeazã atât scãrile cât şi valorile digitale pentru vârful şi media voltajului.

Setarea Scãrii Timpului

Este de asemenea posibil sã ajustaţi scara timpului pentru a vã servi ca mai bine în diagnozã. Scara timpului selectatã, de ex. 100ms, determinã intervalul de timp în care variaţia tensiunii doriţi sã fie afişat pe display, de la stânga la dreapta. Valorile disponibile pot fi afişate fie în timp pe diviziune sau în timp total, similar cu valorile voltajului. Scãri tipice ale timpului pot varia de la câteva microsecunde (a milioana parte dintr-o secundã) pânã la câteva secunde pe diviziune sau scară totalã.

Urme/tipare

Atunci când nu se face nici o conexiune la un circuit, urma afişatã trebuie sã fie o linie dreaptã indicând zero volţi. Uneori acesta linie nu este dreaptã, de obicei datoritã interferenţelor cu iluminatul camerei, etc. Interferenţele nu reprezintã în mod obişnuit o problemã atunci când se testeazã un circuit pentru cã firele sunt conectate eficient de circuit în sine. Unele osciloscoape pot afişa mai mult de o urmã în acelaşi timp, fiecare putând fi poziţionatã dupã voie pe ecran. O scarã diferitã de voltaj poate fi selectatã pentru fiecare urmã, dar scara timpului va fi aceiaşi pentru toate urmele afişate. Acest lucru permite compararea semnalelor în timp real, atât ca sincronizare cât şi ca voltaj şi formã a tiparului.

Continuarea in numarul 11-12 al Revistei AutoTehnica

Toba de eşapament…cilindru din tablã, material izolator în interior, scoate zgomot..oare?!?
Ca orice altã componentã ce echipeazã automobilele în ziua de azi, şi toba de eşapament primeşte o atenţie sporitã. Datoritã ei un Aston Martin are sunetul pe care îl are, sunet ce poate fi auzit de la 3 kilometri distanţã şi care vã va face câinele sã fugã speriat în cuşcã. Tot datoritã ei, condusul în regim de croazierã este relaxant dar în acelaşi timp acceleraţiile puternice sunt simţite sonor. Zgomotul motorului a fost, este şi va fi întotdeauna asociat cu stilul de condus si performantele automobilului, cel puţin atât vreme cât vom mai avea maşini propulsate de motoare cu combustie internã, când vom trece pe electrice probabil vom înregistra zgomotul unei maşini de Formula 1 pe un CD şi îl vom ascultã pentru a avea senzaţia cã ne aflãm în spatele volanului.
Revenind la ale noastre, sperãm prin acest articol sã explicãm în detaliu rolul şi modul de funcţionare al tobei de eşapament.

Conceptul de Bazã

Motoarele cu combustie internã sunt echipate cu tobã de eşapament pentru a amortiza zgomotul generat de procesul de combustie. Un val de înaltã presiune este generat de combustie în cilindrii motorului care se propagã prin ţeava de eşapament. Acest val de înaltã presiune se repetã cu o frecvenţã definitã de f=(turaţia motorului x numãrul de cilindrii)/120 pentru un motor în patru timpi. Frecvenţa sunetului diferã. Mãsurãtori efectuate pe un motor Continental 0-200 evidenţiazã faptul cã majoritatea pluşurilor se aflã în aria 0-600Hz. Tobele de eşapament sunt concepute pentru a atenua nivelul sonor la aceste frecvenţe. În general, undele sonore ce se propagã prin ţeavã pot fi atenuate folosind o tobã de eşapament disipativã sau reactivã.
O tobã de eşapament disipativã foloseşte materiale ce izoleazã fonic pentru a prelua energia de la unda sonorã. Amortizoarele reactive, ce sunt des folosite în aplicaţiile automotive, reflectã undele sonore înapoi cãtre sursã şi previn astfel propagarea acestora prin ţeavã. Design-ul amortizoarelor reactive este bazat fie pe principiul rezonanţei Helmholtz fie pe principiul camerei de expansiune.
În cazul design-ul bazat pe rezonanţa Helmholtz, o camerã de rezonanţã este ataşatã tobei de eşapament. La o frecvenţã staticã camera va rezona şi undele sonore din toba de eşapament sunt redirecţionate înapoi cãtre sursã. Însã, frecvenţa nu este întotdeauna staticã iar în cazul în care frecvenţa nu este cea pentru care a fost calculat volumul camerei, aceasta nu va diminua semnificativ volumul sonor. Putem trage concluzia cã acest model de tobe de eşapament este adresat numai unei anumite frecvenţe ale undelor sonore, deci îşi fac cel mai bine treaba numai la o anumitã turaţie a motorului. În unele cazuri, acest model de tobã are mai multe camere de rezonanţã, una pentru o anumitã categorie de frecvenţe, astfel cã pe o plajã cât mai mare de turaţii zgomotul este atenuat.
Tobele de eşapament cu camerã de expansiune reflectã undele sonore prin modificarea bruscã a diametrului ţevii ce parcurge toba. Nu au puterea de atenuare a sunetului asemãnãtoare modelelor Helmholtz, însã frecventele la care camerã de expansiunea îşi face treaba sunt mult mai rãspândite. Unele tobe de eşapament cu camerã de expansiune sunt echipate cu materiale absorbante de zgomot pentru ajuta la îmbunãtãţirea atenuãrii frecvenţelor înalte.
În ambele cazuri prezentate mai sus, lungimea ţevii ce iese din tobã reprezintã un factor foarte important. Ţeava în sine se comportã ca o camerã de rezonanţã. Caracteristicile de atenuare ale tobei de eşapament sunt modificate dacã nu se foloseşte o ţeavã la evacuarea gazelor scãzând astfel mult din performanţe.
De asemenea, viteza de evacuare a gazelor joacã un rol importanta în performanţele tobei. Putem da exemple în care zgomotul este redus de la 35db la 6-10dB atunci când viteza de evacuare a gazelor este crescutã de la zero la 230 ft/sec (aprox. 70m/sec). În general, motoarele diesel, de ex., prezintã o vitezã de evacuare a gazelor de 164ft/sec (aprox. 50m/sec) pânã la 390 ft/sec (aprox. 120m/sec). Efectul vitezei este legat de interacţiunea sunetului turbulenţei şi de acest lucru depinde design-ul interior al tobei de eşapament.

Procedura de Fabricare

Se începe prin specificare frecvenţei rezonanţei şi nivelul de atenuare dorit. Ulterior se calculeazã volumul camerei şi suprafaţa de deschidere (conectare) dintre ţeavã de eşapament şi camerã. În final un material se foloseşte pentru a acoperi deschiderile, material ce trebuie sã prezinte o anumitã rezistenţã la trecere a gazelor pentru a oferi amortizarea corectã. Introducând ţeava finalã de evacuare se îmbunãtãţesc suplimentar performanţele tobei de eşapament.

Design-ul Tipic al Tobelor de Eşapament

Douã tobe de eşapament reactive tipice sunt prezentate în Figurã 1 şi Figura 2. Primul design (Fig. 1) este frecvent ales datoritã preţului mai scãzut dar şi presiunii scãzute din toba finalã. Al doilea, oferã o atenuare sporitã a zgomotului şi este modelul recomandat majoritatea producãtorilor. Însã, datoritã faptului cã nu existã o legãturã directã între ţeava de intrare si cea de ieşire, acest model este supus unor presiuni mai mare în tobã, presiuni ce pot afecta performantele motorului, evacuarea gazelor fãcându-se mai greoi.
Din punct de vedere acustic, tobã prezentatã în Fig. 1 are mai multe camere ce sunt conectate la teava de eşapament prin orificii ilustrate în centrul tubului. Atunci când existã gaze în mişcare prin teava de eşapament, un curent vertical este creat de fiecare orificiu ce leagã teava de camerã iar acest lucru are un efect semnificativ asupra circulaţiei gazelor. În Fig. 2 design-ul diferã radical prin faptul cã nu existã o legãturã directã între cele douã ţevi, viteza gazelor fiind redusã, fapt de conduce la reducerea vortexurilor create, vortexuri de pun probleme design-ului prezentat în Fig. 1.
Presiunea maximã permisã pentru un motor Continental 0-150 sau Lycoming 540 este de 1 psi (aproximativ 0.068 bari). Tobe de eşapament ca cea prezentatã în Fig. 1 genereazã minim de presiune, în timp ce modele asemãnãtoare ce cel prezentat în Fig. 2 prezintã valori mãsurate de 1.4±0.2 psi (0.096±0.013 bari).

Continuarea in numarul 11-12 al Revistei AutoTehnica

- Începeţi întotdeauna cu începutul.
- Nu presupuneţi nimic, conduce la neefectuarea unor teste. Atunci când la sfârşitul parcurgerii unei anumite linii de investigaţie veţi avea în continuare codul de eroare afişat, vã veţi pune semne de întrebare asupra acelor teste pe care nu le-aţi efectuat.
- Abordaţi fiecare problemã individual. Pentru cã ieri problema unei slabe funcţionãri a reprezentat-o o scurgere de aer, acest lucru nu are absolut nici o importanţã pentru faptul cã azi autovehiculul funcţioneazã prost.
- Abordarea celei mai cunoscute cauze a problemei este în regulã, dar fiţi pregãtiţi pentru o altã metodã sau cale de diagnosticare dacã s-a dovedit cã problema este din altã cauzã decât cea consideratã iniţial. Acest gen de diagnozã poate fi cel mai bun prieten sau cel mai aprig duşman.
- Dacã suspectaţi cã o componentã a cedat, atunci v-aş recomanda sã dovediţi acest lucru fãrã urmã de îndoialã, testând acea componentã în cât mai multe moduri cu putinţã.
- Sunt momente când este mai eficient sã alcãtuiţi un plan de acţiune eliminând cauzele imposibile ale defecţiunii decât cele posibile.
- De nenumãrate ori am luat o pauzã de 5 minute sã mã îndepãrtez de problemã pentru a revitaliza procesul de abordare logicã. Întoarcerea cu o abordare nouã poate face diferenţa.
- Dacã o anumitã rutã de diagnosticare nu oferã rezultatele dorite, poate fi totuşi un succes, acum ştiţi ce nu cauzeazã problema. Mergeţi mai departe.
- Procesul de gândire trebuie sã fie logic şi metodic.
- Faceţi-vã temele. Pregãtirea este un factor esenţial în orice diagnozã.
- Nu totul se reduce la gãsirea problemei în fix 60 de secunde. Dacã se iveşte posibilitatea şi sunteţi pregãtiţi, investigaţi puţin referitor la problemã, cu urmãtoarea ocazie când veţi avea un autoturism cu aceiaşi problemã veţi aborda diagnosticarea în deplinã cunoştinţã de cauzã.
- Întotdeauna priviţi problema din punctul de vedere al ECU-ului. Ce trebuie sã vadã? Ce vede de nu îi convine? Cum face diferenţa dintre o condiţie şi cealaltã?
- Nu vã puneţi toate speranţele în aparatul de diagnosticare, detectare şi remedierea problemelor electrice încep cu DTC dar nu ar trebui niciodatã sã se termine cu acestea. Aflaţi codul şi apoi folosiţi un osciloscop.
- Osciloscopul este un instrument ce trebuie sã îl deprinzi sã îl foloseşti singur, indiferent la ce nivel te afli. Atunci când poţi vedea eroarea înţelegi clar circuitul şi eroarea acestuia. Dacã sunteţi la început de drum în folosirea osciloscopului, staţi liniştiţi, nu este nici o greşealã pe care o puteţi face şi care sã nu fi fost fãcutã deja de cei mai experimentaţi.
- Ţineţi minte, cel mai eficient instrument pe care îl posedaţi suntei chiar voi! Având în apropiere cel mai bun instrument de scanare, calculatoare performante şi osciloscoape puternice; sunã bine dar acestea nu vor gãsi şi nici nu vor remedia problema. Nu judec niciodatã competenţa cuiva dupã mãrimea dulapului cu scule sau dupã ce este înãuntru.
- Nu sunteţi angajat ca maşina de memorie, nu este nimic rãu în a scrie descoperiri/sfaturi folositoare pe o hârtie. Personal, mâzgãlitul în sine mã ajutã sã ţin minte anumite lucruri.
- Remediati imediat cum gãsiţi. Nu recomand sã mergeţi mai departe cu diagnoza dacã aţi dovedit cã o componentã trebuie înlocuitã. Faceţi un sumar dupã investigaţie nu în timpul acesteia.

Team-Lux, companie ce coopereazã cu Ibeo şi Sick, a luat parte la competiţia numitã “Darpa Urban Challenge 2007” pentru prima oarã. Reyultatul este o metodã interesantã de a integra atât senzorii cât şi software-ul de specialitate într-un sistem de asistare ce poate conduce autonom un autovehicul. Soluţia acestei competiţii este robotul-vehicul Lux.

1. Introducere

În 2004 s-a organizat pentru prima oarã “Darpa Urban Challenge”. La a 3-a ediţie unsprezece echipe au luat startul pe 3 noiembrie 2007 în încercarea de a arãta lumii vehiculul lor complet autonom. Team-Lux din Woodstock, Maryland (SUA) a ajuns în semifinale. Ceea ce face aceastã cursã specialã este faptul cã toţi concurenţii (în persoana vehiculelor autonome) trebuie sã navigheze un traseu de 60 de mile (100 km) complet autonome în şase ore, fãrã ca la bordul lor sã se afle vreo persoanã sau sã fie comandate prin telecomandã. Pentru prima oarã, cursã din 2007 a avut loc pe teritoriu SUA, mai exact într-un oraş din aceastã ţarã, deci în condiţii de trafic urban obişnuite. Competiţia este susţinutã de Defense Advanced Research Projects Agency (Agenţia de Cercetare a Proiectelor de Apãrare – Darpa), organizaţia centralã de cercetare a Departamentului de Apãrare a Statelor Unite.

2. Tehnologia Scanãrii Laser

Vehiculul robot Tem-Lux, Figura 1, este bazat pe modelul VW Passat B6 echipat cu un motor de 2 litri TDI ce dezvoltã 103 kW (138 cp). Una din modificãrile interioare majore o reprezintã cele trei scanere laser ca mijloace primare de percepere a mediului înconjurãtor Figura 2. Una din ţintele echipelor este sã demonstreze cã deplasarea autonomã este posibilã doar cu ajutorul scanerelor laser. Pentru a detecta obstacole, dar şi marcajele benzilor, limitele şoselei dar şi alte vehicule, trei scanere lasere de mare rezoluţie sunt integrate caroseria vehiculului, oferindui acestuia o vedere de 360°, Figura 3. Douã sunt integrate în barã faţã, ceea ce permite un câmp vizual de pânã la 220°. Pentru observarea suprafeţei din spatele vehiculului, un al treilea scaner este integrat în barã spate cu un câmp vizual de aproximativ 150°. În plus, pentru control autonom, maşina a fost dotatã cu direcţie electronicã, frâne electronice şi actuatori electronici ai cutiei de viteze. Toţi senzorii şi actuatorii sunt complet integraţi în vehicul, ceea ce reprezintã un mare avantaj din punct de vedere al siguranţei, aspectul, sau mai bine zis limitele fizice ale maşinii rãmânând aceleaşi ca la un model normal. Ecolocatia precisã este una din funcţiile cheie ale deplasãrii autonome.
Vehiculul foloseşte trei senzori pentru localizare:
- Date rezultate din mãsurarea cu scanerele laser: informaţiile folosite pentru determinarea mişcãrii proprii. Obiectele staţionare sunt folosite pentru a calcula Δx, Δy şi ΔΨ, Figura 4.
- Datele GPS: un sistem GPS RTK este folosit pentru poziţionarea globalã precisã.
- Datele vehiculului: informaţii primite de la senzorii on board sunt procesate pentru a determina mişcarea localã a acestuia.
Pentru Darpa Urban Challenge, Team-Lux a folosit cele mai noi prototipuri de scanere laser, Figura 5. Raza de acţiune 100% sigurã a acestor scanere este de 200 de metri, cu toate cã alte obiecte cu grad mare de reflexie pot fi observate cu mult peste aceastã razã. În total, o scanare poate cuprinde 15.520 de aşa numite puncte de scanare. Fiecare laser scaneazã simultan în patru plane, aşa cum este prezentat în Figurã 6. Folosind data de la toate planele de scanare, atât înclinarea vehiculului cât şi panta şoselei pot fi compensate de software fãrã a se pierde urmãrirea obiectelor de interes. Fiecare scaner este montat în spatele unui plastic protector, dar pe care mizeria, praful sau zãpadã se pot depune în timpul operãrii. În acest caz, tehnologia Multi-Eco permite senzorului sã funcţioneze corespunzãtor chiar dacã acest plastic protector este foarte murdar, vizibilitatea prin el fiind aproape redusã la zero.
Scanerele laser mãsoarã pânã la patru distante consecutive cu fiecare undã laser. Aceastã tehnologie permite senzorului sã funcţioneze în parametrii normali chiar şi pe ploaie, ninsoare sau ceaţã. Fiecare punct de scanare este analizat de algoritmi de procesare, ca rezultat, fiecare punct de scanare este marcat în funcţie de sursa de provenienţa. Sursele se clasificã astfel:
- Obiecte;
- Marcajele benzilor;
- Suprafaţa;
- Praf;
- Ploaie şi zãpadã.

3. Procesarea datelor în urma scanãrii

Procesarea datelor scanate este efectuatã în mai multe etape. Sistemul de procesare a semnalului extrage punctele de scanare din mai multe surse înainte de funcţiile de rang înalt, cum ar fi urmãrirea obiectelor. În timpul procesãrii semnalului, rezultatul scanãrii este împãrţit în trei grupe: obiecte, teren (inclusiv marcajul benzilor) şi distorsionãri (inclusiv ploaie şi zãpada). Urmãtoarele etape de procesare pot decide ce informaţii prezintã interes pentru ce tip de sarcinã. Cu toate cã scanerele laser au capabilitãţi de procesare încorporate, toate vehiculele participante la Darpa Urban Challenge sunt dotate cu douã unitãţi electronice de procesare (ECU-uri). Dupã procesare, toate informaţiile de nivel înalt sunt trimise cãtre un al doilea ECU pentru o procesare ulterioarã. Pentru aceastã competiţie ECU-urile au fost îmbunãtãţite cu procesoare de 1.8 GHz. Urmãtorul pas presupune izolarea datelor scanate în aşa numite segmente. Fiecare din aceste segmente aparţin unui obiect, şi nici un segment nu conţine date decât despre un singur obiect. Fiecare segment are proprietãţi de bazã ca dimensiune şi poziţie. Pe baza acestor informaţii, date referitoare la mişcare sunt generate în pasul urmãtor.

4. Urmãrirea obiectelor

Urmãrirea obiectelor stã la baza procesãrii datelor reieşite din scanare. Se preia segmentul ca semnal de intrare şi se genereazã obiectul simulat. Obiectele sunt entitãţi virtuale ce sunt urmãrite de la scanare la scanare. Ca rezultat, un obiect scanat corespunde cu un obiect “real”, precum pietoni, maşini sau semne rutiere. Prin urmãrirea obiectelor de la o scanare la alta, parametrii dinamici precum viteza şi acceleraţia pot fi calculaţi pentru fiecare obiect. Aceşti parametrii devin mai exacţi cu cât obiectul este urmãrit un timp mai îndelungat. De unul singur, sistemul de urmãrire a obiectelor nu poate determina decât mişcarea relativã a acestora. Alte procesoare determinã de exemplu centrul de greutate sau conturul. Pentru Darpa Urban Challenge 2007, sistemul de urmãrire al centrului de greutate a fost ales deoarece este o sursã sigurã de informaţii despre obiecte ce necesitã o putere de procesare scãzutã.

Continuarea in nr. 6 al revistei AutoTehnica