Bilete EEA 2011 bune

8/6/2019 Bilete EEA 2011 bune

1/63

[email protected]

BILET DE EXAMEN Nr.1

1. Alimentarea autovehiculului cu energie electricBarem: 1 pct oficiu; 3p: principii de incarcare; 2p: dinamul; 2p: alternatorul; 2p:

avantaje si dezavantaje

Principii de ncrcare

Pentru a alimenta numeroasele sisteme electrice ale unui autovehicul modern estenecesar o mare cantitate de energie electric. Bateria poate suplini aceast cerere de energiedoar pentru un scurt timp. Cnd bateria se descarc, motorul se va opri, iar sistemele electricevor nceta s mai funcioneze.

Pentru a preveni descrcarea bateriei, se folosete un sistem de ncrcare care ssatisfac nevoile diferitelor sisteme i s menin bateria n stare ncrcat. Aceasta asigurcnd motorul este n staionare, consumuri electrice rezonabile pentru o perioad de timp,

perioad care depinde de capacitatea bateriei. Deoarece o baterie cu o capacitate mai mare

nseamn o greutate mai mare, bateria modern trebuie s fie ct mai mic cu putin. Acestlucru se poate realiza prin perfecionarea sistemelor de ncrcare.Odat cu modernizarea autovehiculelor, au aprut din ce n ce mai multe dispozitive i

sisteme acionate electric, pe care sistemul de ncrcare trebuie s le alimenteze. De aceea,generatorul modern trebuie optimizat, adic proiectat i realizat ct mai eficient i mai uor. Lanceputul anilor 60 aceste cerine au forat fabricanii s schimbe dinamul cu alternatorul care,avnd deosebite avantaje, s-a dovedit soluia modern care este folosit pn n prezent.

Fig.1 CaracteristicileI(n) ale dinamului i a alternatorului

n fig. 1 sunt prezentate caracteristicileI(n) ale dinamului i a alternatorului. Se observc avantajele alternatorului sunt date de turaia mai mic la care ncepe s ncarce bateria i delipsa colectorului care este o surs de probleme care reduc fiabilitatea generatorului.

Sistemele de ncrcare:O t.e.m poate fi generat prin inducie electromagnetic la micarea unui conductor

ntr-un cmp magnetic. Ambele aparate, alternator sau dinamul, genereaz curent alternativ in fiecare caz este nevoie de un redresor pentru a produce curentul continuu necesar pentruncrcarea bateriei. Redresorul dinamului este mecanic (colectorul) iar cel al alternatorului estecu semiconductoare.

Diferena principal dintre cele 2 tipuri de generatoare este dat de prile mobile saufixe, i anume:

Dinamul cmpul magnetic este fix i conductorul este n micare;

1


2/63

Alternatorul conductorul este fix i cmpul magnestic este n micare;

Fig.2. Principalele componente ale ambelor tipuri de sisteme de ncrcare.

a. Alternatorul; b. Dinamul.

Dinamul: n principal dinamul este alctuit dintr-o bobin conductoare care e rotit

ntr-un flux magnetic. Bobina e fixat n jurul unui miez din fier moale la captul cruia estemontat o roat de curea antrenat de o alt roat acionat de arborele motorului termic. Deiunele dinamuri folosesc magnei permaneni pentru a produce fluxul magnetic, majoritateadinamurilor autovehiculelor folosesc electromagnei, deoarece puterea acestor magnei poatescdea n timp i reduce puterea dinamului.

Redresarea curentului alternativ ntr-un sistem cu dinam este realizat de un comutator o parte cilindric, realizat din segmente de alam - colectorul, care e fixat la un capt alrotorului i dou perii de carbon care freac colectorul pentru a colecta curentul: o perie econectat la mas i cealalt la bornele principalele (marcate n circuit cu D);

Multe dinamuri, aa ca cel din fig.1b, au un terminal mic situat adiacent principalului

terminal. Un capt al bobinei aflat n cmpul magnetic este conectat la acest mic terminal, iarcellalt capt al bobinei e conectat la carcas.Schema circuitului a unui dinam, este prezentat n fig. 2b.

2


3/63

Regulatorul de tensiune al dinamului este realizat ntr-o cutie care e montat la distande dinam. Acesta are ca element final un releu electromagnetic care permite curentului scircule dinspre dinam spre baterie, dar nu invers. Astfel se mpiedic curentul s circuledinspre baterie spre dinam cnd dinamul nu funcioneaz sau cnd tensiunea dinamului estemai sczut dect cea a bateriei. Un releu defect va permite dinamului s acioneze ca motoriar dac aceast lucru apare frecvent, va produce n scurt timp nroirea cablurilor.

Regulatorul controleaz activitatea dinamului pentru a regla tensiunea de ncrcare abateriei. De asemenea, el previne deteriorarea dinamului, n mod special n cazul unei vitezede rotaie prea mari, limitnd tensiunea de ncrcare la nivelul de siguran.

Cnd bateria este ncrcat complet, tensiunea ei este de 14,4 V, aadar reglndregulatorul aa nct s limiteze ncrcarea la cifra respectiv, este prevenit suprancrcareaacesteia.

Dup pornirea motorului termic, energia electric este produs de dinam, aa c estenecesar reglarea tensiunii dinamului dac echipamentul electric al vehiculului, fixat sacioneze la o tensiune de 12V, nu este defect.

Reglarea de tensiune este obinut folosind contactele releului pentru a ntrerupecurentul de excitaie. Aceste contacte vibreaz la o cot aproximativ constant i controleaz

curentul variind durata relativ de conectare pe o perioad a unui ciclu de conectare. Adesea seinstaleaz dou regulatoare, unul de tensiune iar cellalt de curent.

AlternatorulPrincipiul unui alternator e prezentat simplificat n fig.2a. Arborele are fixat pe el un

magnet cu 4 poli, care se nvrte n interiorul unui stator n jurul cruia este nfurat obobin. Galvanometrul arat sensul i valoarea curentului. Rotirea magnetului genereaz ofor electromotoare n bobin deoarece polii N i S se prezint alternativ pentru stator,curentul produs va fi curent alternativ. Tensiunea crete o dat cu viteza de rotire, dar cnd ratade schimbare a curentului atinge o anumit valoare, inducia proprie va ntrzia cretereacurentului odat cu creterea vitezei. Atand o alt bobin n poziia prezentat la fig.1.b, se

obin dou noduri de producere independente, aa cum arat graficul forei electromotoare.Bobina B a statorului ne d o mrime de ieire defazat cu 45 fa de cea a bobinei A. Aceastaeste o tensiune bifazat. n mod asemntor dac mai adugm o a treia bobin C, i toate treisunt aranjate n jurul unui magnet cu mai muli poli, se obine o tensiune de ieire trifazat.

Datorit creterii numrului de poli magnetici, fiecare ciclu va fi mai scurt, aadar orotire a arborelui va produce un mare numr de cicluri de curent alternativ. Redresareacurentului este realizat cu diode semiconductoare. O singur diod, aa cum arat fig.6.6.

produce o redresare monoalternan, neeficient. O metod superioar este redresarea n punte,vezi fig.6.7. Aranjarea diodelor asigur faptul c fluxul de curent n orice direcie e canalizatspre diodele necesare pentru a oferi un flux de curent unidirecional prin baterie, n cazulnostru o redresare complet a curentului.

Deasemenea, diodele servesc i unui alt scop, ele previn schimbarea sensului curentuluidin baterie spre alternator cnd tensiunea bateriei e mai mare dect cea produs de alternator.Se previne astfel necesitatea unei ntreruperi a circuitului de ncrcare (ca la dinam).Controlul tensiunii de ieire e necesar pentru a preveni o depire a nivelului maxim, acestlucru ar putea cauza suprancrcarea bateriei i ar putea distruge dispozitivele electrice din altecircuite. Se poate folosi pentru excitaie un electromagnet n locul unui magnet permanent.Curentul de excitaie este reglat de regulatorul de tensiune. Unele sisteme folosesc un regulatorelectromagnetic montat n exteriorul alternatorului, acesta avnd contacte vibratoriiasemntoare celor folosite n cazul unui dinam. Azi, cele folosite alternatoare sunt cele curegulatoare electronice, acestea reglnd tensiunea la 14.2V 0.2V.

Avantajele unui alternator, comparat cu un generator de tip comutator (dinam), sunturmtoarele:1. Tensiune mai mare : prile rotative sunt mai mari , aa c e permis o vitez de rotaie mai

mare. Aceast vitez este obinut folosind o roat de antrenare a alternatorului cu

3


4/63

diametru mic. Mrirea tensiuni la o vitez mic a motorului este important cnd vehicululeste implicat n trafic.

2. Greutate mai mic i compactitae: caracteristicile constructive i randamentul mbuntitpermit ca la un gabarit mic s se furnizeze energia necesar.

3. ntreinere redus: curentul continuu nu este produs printr-un comutator cu perii i cdereade tensiune datorat uzurii periilor i murdririi suprafeei colectorului este eliminat.

4. Controlul mai precis al tensiunii de ieire: folosirea unui regulator favorizeaz reducereancrcarea corect. Aceasta permite folosirea bateriilor ce nu necesit ntreinere i altesisteme electronice care ar putea fi distruse de altfel, de un voltaj excesiv.

5. Nu necesit releu de ntrerupere a curentului la schimbarea sensului acestuia: diodeleredresoare realizeaz i acest necesitate.

Multiplele avantaje ale acestui tip de generator au fost puse n eviden nc din anii1960, multe din vehiculele de atunci fiind dotate cu alternator. Dei exist diferite proiecte demodernizare a sistemului, principiul de baz este asemntor.

Fig. 2 Schema desfurat a unui alternator

Figura 2 prezint schema desfurat a unui alternator tipic. Acest alternator este omain n trei faze, cu 12 poli, care ncorporeaz un redresor i un stabilizator microelectronic.Carcasa alternatorului este din aliaj de aluminiu. Ea conine:

- Rotorul, cu polii magnetici;- Statorul, cu nfurarea alternati;- Un redresor pentru a transforma curentul alternativ n curent continuu;- Un stabilizator de tensiune;

2. Senzori piezoelectriciBarem: 1 pct oficiu; 3p: principiul de funcionare; 4p: schema de principiu; 2p:avantaje, unde se utilizeaz

Accelerometru

4


5/63

Un accelerometru piezoelectric este o mas seismic, folosind un cristal piezoelectricpentru a converti fora masei datorit acceleraiei ntr-un semnal electric de ieire. Cristalul nuacioneaz numai ca traductor, dar i ca suspensie arcuit a masei. Figura 2.43 arat unaccelerometru tipic sau un senzor de lovire folosit la vehicule. Cristalul este nglobat ntrecorpul senzorului i masa seismic i este compresat de un pivot.

Forele de acceleraie ce acioneaz pe masa seismic cauzeaz variaii n volumulcompresiilor cristalului i de aici, genereaz tensiunea piezoelectric. Oscilaiile masei nu suntamortizate , cu excepia rigiditii cristalului. Aceasta nseamn c senzorul va avea ofrecven de o foarte mare rezonan, dar de asemenea, va fi la o foarte mare frecven(50kHz). Frecvena natural sau rezonant a unei ramuri a sistemului masei e dat de:

f=(1/2 ) V [k/m]f frecvena rezonantk ramura constant(foarte mare n acest caz)m masa masei seismice(foarte joas n acest caz)

Senzorul, cnd este folosit de un motor cu senzor de lovire, va detecta de asemenea altevibraii motoare. Acestea sunt inute la minim, doar uitndu-ne la lovituri, cteva gradenainte i dup poziia punctului iniial. Semnalele nedorite sunt filtrate electric. Semnalul

acestui tip de senzor este detectat de un amplificator ncrctor. Sensibilitatea unui senzor delovire, a unui vehicul este de aproape 20 mV/g (g=9, 81 m/s).


1. Combustia motorului termicBarem: 1 pct oficiu; 3p: schema si principiul de funcionare al carburatorului; 3p:schema si principiul de funcionare al injectiei, variante; 3p: comparatie intre cele douasisteme

Carburatorul

Carburatorul a fost conceput pentru a furniza motorului combustibil i aer amestecate

n proporii adecvate.

5


6/63

n condiii ideale, raportul aer/combustibil este 15:1. Aceast proporie este numitraportul chimic corect, deoarece, atunci cnd amestecul de aer i combustibil este aprins, ardecomplet i formeaz dioxid de carbon ( 2CO ) i ap.

Atunci cnd motorul este alimentat cu un amestec mai bogat, cu un raport de 12:1,consumul de combustibil crete. De asemenea, sunt evacuate din motor i alte gaze, care nusunt de dorit.

Poluarea atmosferei are loc ntr-o mai mic msur atunci cnd motorul este alimentatcu un amestec mai srac, de exemplu 17:1. Chiar dac amestecurile mai srace sunt maieconomice, puterea motorului nu crete. n consecin, un amestec mai srac este mai greu deaprins, iar posibilitatea ca acesta s detoneze (s dea rateuri) este mai mare, i din moment cearde mai ncet, va supranclzi motorul.

Avnd n vedere toate aceste probleme legate de amestecul srac n combustibil,utilizarea acestuia nu este benefic. Cu toate acestea, motivul pentru care este nc folosit estenevoia motoarelor de a se conforma regulilor privind poluarea i economia de combultibilexistente n lume. Deschiderea clapetei de acceleraie necesar pentru a menine viteza derelanti este esenial n special cnd motorul este rece i uleiul este gros. O modificare adeschiderii clapetei de acceleraie sau o variaie a sarcinii motorului va duce la oprirea

motorului sau la accelerarea acestuia, de aceea este dificil de reglat o anumit poziie a clapeteide acceleraie care s fac fa tuturor situaiilor.Carburatoarele cu soc constant necesita un sistem de compensare pentru a preveni ca

amestecul aer benzina sa devin prea bogat pe msur ce sarcina motorului creste. Pe msurce standardele au devenit mai stricte cu privire la emisii si economicitate mpreun cu nevoia

funcionrii perfecte a carburatorului, realizarea unui control electronic este o soluie atractiva.Alternativa este folosirea unei injectii de benzina dar ecst sistem este in general mai scump.

In majoritatea carburatoarelor electronice, aranjamentul de baza seamana cu un carburatorsimple, avand in plus o ajustare finala a raportului aer-benzina dictata de E.C.U. Iesirea E.C.U.

controleaza un sistem de masurare separat; aceasta suplimenteaza combustibilul oferit desisetmul de baza si ofera un raport aer-benzina potrivit conditiilor masurate de diferitetraductoare. Sistemul general de senzori semnaleaz viteza motorului si ncrcarea, in pluscarburatoarele electrice au traductoare ce msoar si alte variabile importante care afecteazcerinele de raport aer-benzina.

Injectia de benzina

Sistemul electronic de control al injectiei pe benzina ofera mentinerea precisa araportului aer-combustibil pentru a se potrivi in limite largi conditiilor sub care un motorfunctioneaza. Sensibilitatea unui sistem de control electronic ofera putere mare motorului catsi economie mentinand in acelasi timp gaze de evacuare putine.

Sistemele de injecie de benzina pot fi mprite in doua grupe mari injecie multipunct injectoare pentru fiecare cilindru

6


7/63

injecie mono-punct un singur injector ce injecteaz combustibil in sistemul de admisiein acelai loc folosit de carburator.

Sistemele de injecie multipunct au un injector pe cilindru montat sa ofere un jet decombustibil in galeria de admisie intr-un punct situat imediat in apropierea intrrii in cilindru.Injecia combustibilului in acest punct asigura ca fiecare cilindru primete partea lui ntreagde benzina, deci fiecare cilindru obine putere de ieire egala.

Suprapunerea momentului de admisie a cilindrilor adiaceni alimentai prin carburator poateduce la fenomenul prin care unii cilindrii ar putea prelua din amestecul carburant ce trebuiasa revin altor cilindrii. Acest dezavantaj al influentelor dintre admisii este minimizat de unsistem de injecie multipunct, deci se obine un motor cu o funcionare mai rotunda. Dinnefericire sistemul multipunct este mai scump decat un sistem care utilizeaza fie uncarburator fie o injectie monopunct.

Injectia de benzina are loc in galeria de admisie. In mod normal jetul de benzina este orientatdirect sore supapa de admisie dup cum se vede mai jos.Acest jet este produs cu o presiune de circa 2bari ce este ori temporizata ori continua. Primametoda ofer un jet intermitent de la injectoare care se deschid cel puin odat pe ciclu pecnd metoda continua ofer un jet constant de combustibil intr-o cantitate proporionalcantitii de aer ce intra in motor .Sistemele multipunct sunt controlate ori mecanic ori electronic. Primele folosesc un sistemmecanic pentru a masura aerul si combustibilul ,pe cand al doilea sistem masoara, mentine siinjecteaza combustibilul electronic.Cele mai multe sisteme mecanice moderne necesita o forma de control electronic pentru aface sistemul sensibil la schimbrile de temperatura si presiune, deci au nevoie, mpreun cucontrolul electronic al pompei de combustibil de modificri fata de tipurile existente naintecare erau complet mecanice.

Sisteme electronice .Primul sistem complet electronic a fost introdus de Bendics in SUA in 1950. In 1967 ounitate similara a fost proiectata de Bosch si introdusa intr-un autoturism Volkswagen. Deatunci injecia electronica a devenit un sistem obinuit pentru multe maini de lux si sport.

Finnd plasat intre produsele cu evacuare curata sistemul electronic este acum folosit pe piatamasinilor obisnuite.Sunt folosite diferite tipuri de sisteme complet electronice. Principala diferanta dintre

ele este modul in care curgerea aerului este masurata; cele doua sisteme principale sunt:- cu masurarea indirecta a curgerii aerului folosind presiunea- cu masurarea directa a curgerii aerului.

Siteme cu masurarea indirecta a debitului de combustibil.Acest sistem foloseste senzorul de presiune absoluta (MAP) in galeria de admisie ce masoaradepresiune in acel loc. Semnalul de la senzorul MAP este trecut prin E.C.U. si duprelaionarea cu datele obinute de alt senzor E.C.U deschide injectorul pentru un timp stabilit;

acesta este proporional cu cantitatea de aer primita de motor.

7


8/63

Bosch D-Jetronic acesta este un bun exemplu al unui sistem cu masuarea indirecta acurgerii aerului (d-druck=presiune).In acest aranjament cantitatea de aer admisa in motor depinde de presiunea din galeria deadmisie si de deschiderea clapetei de acceleraie. Aceste doua variabile sunt msurate de unsenzor MAP si respectiv un comutator pentru poziia clapetei de acceleraie.Sistemul electric de control are doua obligaii: da momentul nceperii injeciei si determina catde mult injectorul trebuie sa stea deschis. Timpul deschierii injectorului determina cantitateade benzina care se va amesteca cu aer, deci pe msur ce durata creste odat cu vitezamotorului , sau ncrcarea cantitatea creste.

nceputul injectrii este dat fie de un contact din distribuitor sau de un senzor situat inapropierea ventilatorului. Pentru motoare cu 6 cilindri injectoarele sunt operate in grupe decatre trei adica trei injectoare injecteaza in acelasi timp.

Sisteme cu masurarea directa a debitului de aer.Sistemele care folosesc acest principiu folosesc un injector acionat de o bobina; acesta are un

timp de deschidere variabil pentru a se potrivi vitezei motorului si condiiilor de ncrcarea motorului.

Bosch L-Jetronic acesta a fost unul din primele proiectate sa foloseasca masurarea directa acurgerii aerului. In acest caz (L-Luft=aer)

8


9/63

Msurarea curgerii aerului este obinut prin :- prin o paleta sau clapeta- un fir ncins

Fig 11.11 de mai jos arata aranjamentul unui sistem similar cu Bosch L-jetronic.Presiunea combustibilului, produsa de o pompa controlata electric este meninut constanta la3 bari de un regulator de presiune. Injectoarele sunt acionate odat pentru fiecare rotaie a axeicu came iar lungimea pulsului de deschidere este calculat de E.C.U. din semnalele oferite demsurtorul de flux de aer, comutatorul de poziie a clapetei de acceleraie si senzorul de

temperatura de pe blocul motor.In timpul pornirii la rece sau a condiiilor de nclzire ungerea cu ulei rece produce o rezistentamare, si pentru a compensa asta o supapa de aer suplimentara permite unei mici cantiti de aers treac de clapeta de acceleraie. Acesta aciune este similara regulatorului de turaie pentrumersul in gol la rece de la carburator.Curgerea aerului in motor este neregulata si cauzeaza pulsatii care fac dificila masurareacurgerii cu precizie de catre senzorul de curgere. Pentru a minimiza aceast problem galeriade admisie la sistemele cu injecie de combustibil au incorporata o camera de aer. Un volumulde circa 0.8-1.2 din capacitatea motorului este normal suficient pentru a amortiza pulsaiile si auniformiza curgerea aerului.

2. Senzori cu rezisten variabilBarem: 1 pct oficiu; 3p: principiul de funcionare; 3p: schema de principiu; 3p: avantaje,unde se utilizeaz

9


10/63

Rezistena variabilCele mai bune 2 exemple de aplicaii ale vehiculelor pentru senzorii rezistenei

variabile sunt poziia senzorului supapei de reglaj, artat n figura 2.41 i senzorul tiprabatabil al fluxului, artat n figura 2.42. Senzorii condensatoarelor sunt folosii s msoareschimbrile mici; senzorii variabili ai rezistenei msoar n general schimbrile mari. Aceastase datoreaz n mare parte lipsei sensibilitii, datorit construciei rezistenei. Poziiasenzorului regulatorului(supapei de reglaj) este un drept-nainte poteniometru. Cnd estealimentat cu o tensiune constant (5V), tensiunea de la contactul tergtorului va fi

proporional cu poziia regulatorului. n multe cazuri, regulatorul poteniometric este folositpentru a indica schimbarea poziiei regulatorului. Aceast informaie este folosit, de exemplu,cnd implementm acceleraia mbogit sau invers, suprareglarea combustibilului redus.Senzorul pentru aer, funcioneaz msurnd fora excitat pe clap, de aerul ce trece prin ea. O

bobin calibrat ndoit elastic(arcuit) exercit o for numeric ce acioneaz asupra clapei,astfel nct micarea clapei este proporional cu volumul de aer ce trece prin senzor. Pentru areduce fluctuaiile produse de mersul induciilor individuale, clapa de compensaie esteconectat la senzorul clapei. Fluctuaiile, n consecin, afecteaz ambele clape i sunt anulate.

Orice deranjament datorat aprinderii, este de asemenea minimizat de acest proiect. Materialulrezistiv folosit pentru urme este un amestec de metal ceramic care este ars ntr-un vas ceramicla o temperatur foarte nalt. Cursorul poteniometrului este calibrat astfel nct tensiunea deieire s fie proporional cu cantitatea de aer indus.


1. Echipamentele auxiliare ale autovehicululuiBarem: 1 pct oficiu; 2p: enumerare; 3p: descrierea sistemelor; 4p: schemeexplicative la fiecare

Sistemul HUD ( Head-Up Display)

10


11/63

Sistemul HUD furnizeaz oferului informaii cum ar fi viteza de deplasare cu ajutorulimaginilor virtuale care sunt proiectate in fata oferului pe parbriz. Avantajul este ca timpul demicare al ochilor oferului se micsoreaza considerabil, spre deosebire de panoul cuinstrumente convenional, permitandu-i acestuia sa se concentreze asupra drumului. Este maiuor pentru ofer sa se concentreze asupra acestui tip de afiaj deoarece distanta dintre ochiiacestuia si imaginea proiectata pe parbriz este mai mare.

Sistemul de sigurana Pre-Crash

Fig.52. Sistemul HUD

Oglinda concava

Oglinda plana

Parbriz

Indicator

Fig.53.Funcionarea sistemului HUD

11


12/63

Sistemul de sigurana Pre-Crash identifica obstacole care nu pot fi evitate si cu fraciuni desecunda nainte de coliziune actioneaza automat centurile de sigurana si sistemul de frnare

pentru a reduce viteza vehiculului.

Sistemul este alctuit din trei componente: Radarul Unitatea electronica de control a sistemului Pre-Crash Unitatea electronica de control a centurilor de sigurana

Radarul are rolul de a detecta vehiculele si obstacolele di fata. Unitatea electronica decontrol a sistemului Pre-Crash are rolul de a determina daca vehiculul va lovi obstacolul siapoi de a trimite semnale referitoare la distanta si viteza relativa obstacolului ctre unitateaelectronica de control a centurilor de sigurana si ctre sistemul de frnare. Unitatea electronica

de contro a centurilor de sigurana are rolul de a tensiona centurile in funcie de semnaleleprimite de le unitatea de control Pre-Crash.

Senzor de ploaie

Sistemul de frnare

Radar

Unitate electronica decontrol

Unitatea de control acenturilor de sigurana

Centura desigurana

Fig.54. Sistemul de sigurana Pre-Crash

Fig.55. Radar

12


13/63

Senzorul de ploaie actioneaza automat stergatoarele, in cazul autovehiculelor decapotabile esteacionat si sistemul de acoperire, daca ncepe sa ploua sau daca este umezeala pe parbriz. In

caz de ploaie intervalul de acionare al stergatoarelor este reglat in funcie de cantitatea de apa.Diode emitatoare de lumina, aflate in interiorul senzorului, emit unde de lumina infraroiecare este reflectata de suprafaa exterioara a parbrizului napoi spre senzor unde este msuratacu ajutorul fotodiodelor. Daca ntreaga cantitate de lumina infraroie se ntoarce napoi lafotodiode atunci parbrizul este uscat. O pelicula sau un strop de apa ntrerupe lumina emisa.

Sistem de asistare pentru pstrarea benzii de circulaie

Acest sistem detecteaz marcajele benzii pe drum si actioneaza direct asupra direciei dedeplasare a autovehiculului cu scopul de al menine intre marcajele benzii pe care circula.Cnd sistemul detecteaz o deplasare a autovehiculului in afara marcajelor benzii, avertizeazoferul att vizual cat si acustic, in timp ce un motor electric actioneaza direct asupra direcieicu scopul de a preveni parasirea benzii.

Sistemul este compus din patru elemente: Unitate electronica de control al direciei;

Senzorul vizual ; Motorul electric; Unitatea electronica de control al motorului electric.

Fig.56. Senzor de ploaie

Unitate electronicade control al direciei

Senzor vizual

Motor electric Unitate electronica decontrol a motorului

electric

Fig.57. Componenta sistemului

13


14/63

Senzorul vizual are rolul de a detecta forma si poziia marcajelor benzii pe care se circula.

Unitatea electronica de control a direciei calculeaz, pe baza informaiilor primite de lasenzorul vizual, momentul necesar redresrii autovehiculului, iar apoi sa trimite semnale decomanda ctre unitatea electronica de control a motorului electric. Deasemenea unitateaelectronica de control al direciei determina daca este nevoie ca oferul sa fie avertizat acusticsi vizual.

Senzorului vizual ii este ataata o camera care fotografiaz marcajele benzii. Pe bazafotografiilor, senzorul calculeaz poziia si forma marcajelor si trimite informaii ctre unitateaelectronica de control al direciei. Senzorul regleaz camera de fotografiat astfel ca procesul derecunoatere a marcajelor sa fie cat mai uor si precis.

Sistemul de frnare electromecanic (brake by wire)

Sistemul de frnare electromecanic inlocuieste sistemul convenional de frnare hidrauliceliminnd problemele de construcie, intretinere si protecia mediului, asociate cu sistemul defrnare hidraulic. Deoarece nu exista un sistem de rezerva hidraulic funcionarea corecta asistemului de frnare electromecanic este critica, fiind nevoie si de o sursa de energie fiabila.

Sistemul de frnare electromecanic se bazeaz pe controlul electronic al unui motorelectric, incorporat in etrier, care actioneaza asupra plcutelor de frna. Controlul electronic al

Fig.59. Etrier acionat electromecanic

14

Fig.58. Senzorul vizual


15/63

etrierului este realizat cu ajutorul unor semnale transmise de ctre un senzor incorporat inpedala de frna. Microcontrolere la fiecare roata sunt conectate la un microcontroler centralcare poate ntrerupe semnalul dintre pedala si etrier. Forta de frnare necesara la cele patru rotieste calculata pe baza informaiilor primite de la diferii senzori asociai cu sistemul de frnare.Unitatea electronica de control primete informaii de la senzori de viteza, montai la fiecareroata, si pe baza acestor informaii calculeaz coretia forei de frnare pe care apoi o aplicasistemului de frnare. Acest sistem inbunatateste eficienta frnarii cat si stabilitateaautovehiculului.

Servo-direcia electromecanica

Servo-direcia electromecanica, ca si servo-direcia clasica, are rolul de a reduce efortuldepus de ofer pentru a controla autovehiculul. Unitatea electronica de control al servo-direciei calculeaz puterea necesara pentru a asista oferul, in concordanta cu deciziileacestuia in ceea ce privete direcia de deplasare a autovehiculului si viteza de deplasare aacestuia. Puterea necesara este calculata pe baza informaiilor primite de la numeroi senzori

pentru unghiul de rotaie si momentul de torsiune di volan si de la rotile de direcie. Rolul de areduce efortul depus de ofer este ndeplinit de un motor electric care este comandat deunitatea electronica de control. Spre deosebire de servo-direcia hidraulica, la care pompahidraulica functioneaza continuu, la servo-direcia electromecanica motorul electric esteacionat numai atunci cnd este necesar, ceea ce nseamn ca consumul de combustibil esteredus.

Cheia inteligenta

Motor electric

Unitateelectronicade control

Fig.60.Servodirecia electromecanica

15


16/63

Cu cheia inteligenta si sistemul electronic de acces, oferul poate intra in autovehicul si poate sa porneasc motorul fara a scoate cheia din buzunar. Cheia este recunoscuta cndoferul se afla la aproximativ un metru si jumtate de automobil cu ajutorul unui senzor aflat in

portiera si un generator de impulsuri radio aflat in carcasa cheii. Portiera este deblocata

automat atunci cnd este acionat mnerul de deschidere a acesteia. Deasemenea acest sistemdeblocheaz electronic volanul si sistemul de aprindere al combustibilului fara a introducecheia in contact. Cu condiia ca oferul sa aib cheia asupra lui in interiorul automobilului,motorul poate fi pornit doar prin apsarea unui buton de pornire. Cheia inteligenta poate fifolosita si ca o cheie convenionala pentru a deschide portierele si a porni motorul. La

parasirea automobilului este suficienta doar apsarea unui buton de pe carcasa cheii pentru aactiva sistemul central de blocare al automobilului.

2. Servomotoare liniareBarem: 1 pct oficiu; 2p: principiul de funcionare; 3p: scheme de principiu; 2p:

variante ; 2p: avantaje, unde se utilizeaz

Servomotoarele transmit micarea; ele produc micare mecanic cnd sunt comandatede un semnal electric. Exist dou tipuri de servomototoare electrice: liniar i rotativ.

Majoritatea componentelor automobilului necesit o for de acionare liniar, adic ofor care mic dispozitivul n linie dreapt. Aceasta micare poate fi produs de un :solenoidliniar sau un motor liniar

Servomotorul liniarUn servomotor liniar este un simplu solenoid. Acesta este format dintr-o bobin care

are o nfurare din fir de Cu subire este emailat pentru a izola spirele una de cealalt. Oarmatur sau plonjor din Fe moale, de diametru suficient s permit micarea axial, aluneca n

bobin cnd nfaurarea este alimentat Pentru a readuce plonjorul cnd curentul este oprit esteutilizat de obicei un arc.

Cnd solenoidul este alimentat perioade lungi, consumul de curent este redus prinfolosirea a dou nfasurri: o nfurare de nchidere i o nfurare de meninere. nchizndntreruptorul, alimentm cu curent ambele nfurri pn cnd plonjorul ajunge aproape desfritul cursei. n acest punct o pereche de contacte este deschis pentru a deconecta de lacircuit nfurarea de nchidere de putere; aceasta las bobina de meninere s retrag plonjoruln poziie.

O micare liniar n ambele direcii poate fi produs folosind 2 nfurri A i B, legatecu capetele la mas (fig.28.).

Fig.62. Cheia inteligentaFig.61.Sistemul de blocare a

automobilului

16


17/63

Cnd B este alimentat plonjorul se mic spre dreapta iar cnd nfsurarea A estealimentat plonjorul este returnat. Solenoidele cu nfurare dubl sunt utilizate n sistemele denchidere centralizat a uilor.

Un solenoid poate produce o for mare i oferi o funcionare rapid dar are dezavantajul c,cursa este limitat la aproximativ 8 mm Aceast limitare rezult pentru c fora pe plonjor este

proporional cu ptratul distanei dintre plonjor i piesa polar.Ca rezultat al acestui fapt, forascade considerabil cnd ntrefierul crete.

Fig.28

Deseori plonjorul solenoidului este conectat la un bra de extensie sau prghie pentru a-l face potrivit pentru aplicaie.

17


18/63

Motorul liniar.La prima vedere acesta pare asemntor cu un solenoid; diferena este c motorul liniar

de c.c. utilizeaz un magnet permanent puternic pentru a crete aciunea magnetic. inndseama de aceasta, este realizat o for aproape constant pe ntreaga curs.

Exist dou tipuri principale ale motorului liniar-bobin mobil-magnet mobil.

Motorul liniar cu bobin mobilAceasta are un magnet fix n jurul cruia este o armtur circulara cu o nfurare

bobinat. Cnd nfasurarea este alimentat armtura este fie mpins sau atras, depinznd dedirecia curentului.

Motorul liniar cu magnet mobilAcest tip de motor are bobina staionar i un magnet mobil pentru a asigura fora de

acionare.Ca i mai nainte.direcia micarii este controlat prin polaritatea sursei. Cursa este

limitat la jumatate din lungimea magnetului.Se utilizeaz dou nfurri bobinate n direcii opuse. n acest caz o nfurare micmagnetul ntr-o direcie i cealaltp mic magnetul n cealalt direcie. Acest sistem cu dounfurri elimina necesitatea modificrii polaritaii.


1. Sistemul de pornire al autovehiculului

Barem: 1 pct oficiu; 2p: cerinele sistemului de pornire; 3p: principiul defuncionare; 4p: schema de principiu

6.1 Cerinele sistemului de pornire6.1.1. Pornirea motorului

Un motor cu ardere interna necesita urmatoarele elemente pentru a porni si a continua safunctioneze :

1 un amestec de combustibil;2 comprimarea amestecului;3 o forma de aprindere;4 viteza minima de pornire de cca. 100 de rotatii pe minut.

Pentru a atinge viteza minima de pornire electromotorul trebuie ales astfel nct s se incont de o serie de factori:

valoarea tensiunii electrice a sistemului de pornire;

18


19/63

cea mai joasa temperatura posibila (temperatura limita de pornire) care face saporneasca motorul;

rezistenta de rupere a aderenei motorului, adic lucrul mecanic cerut de turatiamotorului la temperatura lui limita de pornire (incluzand lucrul mecanic initial);

caracteristicile bateriei; caderea de tensiune intre baterie si electromotor;

electromotorul sa anunte raportul angrenajului; caracteristicile electromotorului; viteza minima de rupere a aderenei motorului la temperatura limita de pornire.

Echipamentul de pornire este compus din: Demaror Echipamentul de aprindere al combustibilului

Demarorul constituie principalul element al sistemului de pornire. El se compune dintr-unmotor de curent continuu si un dispozitiv de cuplare. Alimentarea se face de la baterie prinintermediul unui releu dispus separat sau direct pe demaror.Demarorul cuprinde trei subansamble

principale: motorul electric de curent continuu, mecanismul de cuplare, macanismulelectromagnetic de comanda.

Demarorul trebuie sa ndeplineasc urmtoarele condiii: Asigurarea turaiei si cuplului de pornire pentru cele mai grele condiii Funcionarea sigura pe un domeniu cat mai larg de temperatura Decuplarea automata dup pornirea motorului

Demarorul trebuie sa prezinte gabarit redus, greutate redusa, fiabilitate buna si o intretinere catmai simpla

Statorul este dispus intr-o carcasa confecionata din eava de otel sau tabla stanata.Constructiv statorul poate fi prevzut cu excitaie cu magnei permaneni sau cu excitaieelectromagnetica formata din poli si infasurari de excitaie.

Rotorul cuprinde un arbore executat din otel de calitate capabil sa reziste la solicitrimecanice repetate

Fig.17. Demarorul

19


20/63

Pe acesta se dispune un pachet de tole stanate din tabla cu grosimea de cca. 1 mm, prevzutela exterior cu crestaturi in care se monteaz infsurarea rotorica. In cazul crestaturilor deschise,infasurarile se introduc separat, dup care crestaturile se nchid parial prin sertizare, iar incazul celor semideschise infasurarile se introduc axial simultan. Infasurarile sunt confecionatedin bare de cupru de seciune circulara sau dreptunghilara.

Colectorul este confecionat din lamele de cupru sau alama prevzute cu proeminente(stegulee) intre care se fixeaz capetele infasurarii rotorice. In contact cu lamelele colectoruluisa afla periile, ghidate intr-un suport port-perii, care sunt de tip metal-grafit.

In figura de mai jos se prezint construcia unui demaror cu excitaie cu magneipermaneni si cu reductor planetar (amplificator de cuplu).

2. Senzori termiciBarem: 1 pct oficiu; 2p: tipuri de senzori; 2p: diagrame; 3p: scheme de principiu;2p: avantaje, unde se utilizeaz

Conductoricirculari Conductori

dreptunghiulari

Fig.20. Conductorii infasurarirotorice

Colector

Fig.19. Rotorul

Fig.21.Construcia demarorului cu excitaie cu magneipermaneni si cu reductor planetar

20


21/63

1.4. Senzori de temperaturPe automobile sunt utilizai mai muli senzori de temperatur. Astfel se msoar:

-Temperatura motorului pentru aprindere, masurarea combustibilului iinstrumentaie-Temperatura mediului pentru conducerea n siguranta-Temperatura de evacuare pentru masurarea combustibilului

Majoritatea senzorilor de temperatur utilizeaz un termistor sau un termocuplu.

Senzor cu termistorn mod normal acest tip conine a teac (bulb) din alam, care este n contact cu

substana pe care o msoar. Bulbul conine un termistor.Principiul de funcionare se bazeaz pe creterea rezistenei metalelor la creterea

temperaturii. Termistoarele se spune ca au un coeficient de temperatur pozitiv(p.t.c.).O capsul facut dintr-un material semiconductor are o rezisten care descrete cu

temperatura. Aceste materiale au un coeficient negativ de temperatura(n.t.c.).Figura 24 prezint construcia i variaia rezistenei cu temperatura a unui senzor tipic

instalat n blocul motor pentru a masura temperatura lichidului de rcire.Termistorul este adesea utilizat ntr-un circuit electronic pentru a proteja dispozitivele

semiconductoare cnd componentele de circuit sunt rcite. El compenseaz temperatura pentrua menine funcionarea circuitului stabil.

Senzor cu termocuplu

Termistorul este excelent pentru masurarea temperaturilor pn la 200C. Peste aceastatemperatura este utilizat de obicei un termocuplu.

Principiul unui termocuplu este prezentat tot n fig.24.El conine dou fire de materiale diferite sudate mpreun i conectate la un

galvanometru. Cnd sudura fierbinte este ncalzit, este generat o t.e.m. care este nregistratde galvanometru. Peste o temperatur dat, care depinde de metalele utilizate (250C pentruCu-Fe), curentul crete cu creterea diferenei de temperatura dintre captul cald i cel rece alfirelor. Indicaia temperaturii se face gradnd corespunzator galvanometrul.

Acest efect a fost descoperit de Seebeck n 1822. El a aratat cum sunt obinui curenitermoelectrici dintr-o pereche de metale cnd conexiunile lor sunt inute la temperaturi diferite.

Un termocuplu poate fi realizat prin folosirea a dou metale: antimoniu, fier, zinc,plumb, cupru i platin. Curentul va circula de la primul la al doilea.

21


22/63

n prezent sunt utilizate pentru un termocuplu alte metode i aliaje, de exemplu aliajelenichel-crom/nichel-aluminiu sunt utilizate pentru un tip obinuit de termocuplu. Acest tip este

potrivit pentru o plaj de temperatur 0-1100C ca n sistemul de evacuare al unui motor.

Masurarea temperaturii gazului evacuat este necesar cnd este utilizat un senzor deoxigen.

TermocupleDac dou metale diferite sunt unite, efectul termoelectric cunoscut ca efect Seebeck,

ia loc dac o singur jonciune este la o temperatur mai ridicat ca cealalt. Aceasta este bazasezonului cunoscut ca termocuplu. Dac un contor este conectat n circuit, precum n figura2.34(ii), atunci se va nregistra o schimbare de temperatur. Notai c termocuplul msoar odiferen n temperatur, care este T1-T2. Pentru a menine sistemul stabil, temperatura T1trebuie tiut. Figura 2.34(iii) arat un circuit n care, dac conexiunile aparatului sunt laaceeai temperatur, atunci cele dou voltmetre produse la aceste jonciuni, se vor anula.

Circuitele jonciunii reci compensate, pot fi fcute s compenseze schimbrile temperaturii T1.Aceasta presupune folosirea unui circuit termistor. Termocuplele sunt folosite n generalpentru msurarea temperaturilor nalte. Un termocuplu, combinaie din 70% platin i 30%rodiu ntr-o jonciune cu 94% platin i 6% rodiu, este cunoscut ca termocuplu tip B i are ofolositoare serie de la 0 la 1500C.

22


23/63


1. Echipamentul de iluminat i semnalizareBarem: 1 pct oficiu; 3p: sistemul de iluminat al autovehiculelor; 3p: scheme deconectare; 3p: tipuri de lampi

Sistemul de iluminat al autovehiculelor

Sistemul de iluminat este necesar unui autovehicul deoarece permite soferului sa vada

i sa fie vazut de ceilalti soferi in conditii de vizibilitate redusa sau intuneric.Sistemul de iluminat contine urmatoarele circuite pentru: Lampi de pozitie si lampi asezate in spatele autovehicului pentru iluminatul placutei de

inmatriculare, a cabinei si iluminatul instrumentelor de bord; Faruri care pot lumina cu faza lunga si faza scurta pentru a preveni orbirea soferilor care

circula din sens opus; Lampi de ceata din spatele autovehicolului pentru a feri spatele masinii de accidente in

cazul unei vizibilitati reduse; Lampi auxiliare incluzand lampi pentru identificare de la distanta si lampi de ceata

pozitionate si proiectate astfel incat sa reduca lumina reflectata de ceata; Lampi de mers inapoi folosite pentru iluminatul drumului si avertizarea celorlalati soferi ca

autovehiculul merge inapoi; Lampi de frana pentru avertizarea soferilor din urma ca autovehiculul franeaza; Lampi de interior si montate n u pentru avertizarea deschideri acesteia; Lumini de semnalizare n bord pentru avertizarea soferului de buna functionare sau

defectul unei componente a autovehiculului;

Conectarea circuitelor

Pentru o iluminare avantajoasa (maxim i sigur) lampile sunt conectate in paralel.Acest aranjament ofera mai multe cai de curent astfel incat intreruperea unui circuit va afecta

numai ramura respectiva, celelalte ramuri functionand normal. Majoritatea autovehiculelorfolosesc un sistem de iluminat cu cale de intoarcere pe la masa (rol de borna negativa) sinecesita mai putine cabluri electrice fata de cazul cand se foloseste un sistem cu doua cabluri

23


24/63

izolate.Acest sistem foloseste caroseria autovehiculului pe post de masa . n acest caztrebuiesc realizate conexiuni bune intre cabluri si caroserie.

Schemele circuitelor de iluminare sunt trasate fie in forma pozitionala fie in formacompacta. Prima schem arata pozitia relativa a fiecarei componente in cadrul autovehiculului.Aceasta schem este dificil de citit in localizarea diferitelor conexiuni sau componente si maidificila in a urmari o anumita portiune de circuit. Pentru a uura aceasta problema anumitifabricanti de autovehicule folosesc scheme speciale pentru a reprezenta anumite parti dincircuit.

n fig.1 este reprezentat un circuit simplu prin cele doua metode.Circuitul paralel are lampi controlate de 3 intrerupatoare:

Intr.1-comaand lampile de pozitie si cele din spate si asigura alimentarea cu energieIntr.2-comand farurile si alimenteaza cu energieIntr.3-distribuie curentul la faruri fie la becul de faza lunga fie la cel de faza scurta

Circuitul din fig.2 contine n plus: Intrerupatorul pentru lampile de semnalizare-fata. Acest intrerupator permitesoferului sa semnalizeze celorlalti soferi in timpul zilei fara sa foloseascaintrerupatoarele principale pentru faruri. Acioneaz la atingere i semnalizeaz ct

este acionat, revenirea se face cu arc. Lmpi de faz lung. Exist semanlizarea aprinderii lmpilor la bord. Esteindicat ca farurile sa nu fie folosite atunci cand motorul si autovehiculul suntoprite. Acest lucru este realizat prin folosirea intrerupatorului de aprindere pentrualimentarea farurilor. Adesea lmpile sunt alimentate printr-un releu pentru areduce curentul de sarcina de pe intrerupator. Lampile auxiliare de faz scurt. Acestea lampi pentru distanta mare suntfolosite cand farurile sunt comutate pe faza lunga, dar ele trebuiesc observate candcelelalte vehicule se apropie. Aceasta este obtinuta prin conectarea lampilorauxiliare la ramura pentru faza lunga . Cum puterea consumata de aceste lampi esteconsiderabila incarcarea cumutatoarelor de lumini este redusa prin folosirea unui

releu care controleaza aceste lampi. Lampi de ceata-fa. Pe timp de ceata farurile provoaca orbirea soferuluidatorita reflectiei luminii. Aceste lampi pot fi folosite in locul farurilor si trebuiescconectate la circuitul de alimentare al lampilor de pozitie. Lampi de ceata spate. Sunt lampi de veghe de intensitate mare si se folosesc inconditii de vizibilitate redusa. Pentru a preveni folosirea abuziva a acestoraalimentarea se face fie de la faza scurta fie de la lampile de ceata din fata . Existaun martor de bord care va indica functionarea acestora.

24


25/63

Fig.1

Indicator de avarie. Multi fabricanti monteaza un sistem de avertizare pentru a informa soferuldaca luminile functioneaza corect. Adesea indicatorul din bord are forma unei harti schematicea luminilor de pe autovehicul care va indica pozitia si functionarea lor corecta. Suplimentaracestui indicator se monteaza un modul care sesizeaza daca o portiune de circuit absoarbecurentul corespunzator. Cand un circuit este intrerupt modulul aprinde un indicator din bordcare corespunde circuitului defect. Pentru a permite modulului sa supravegheze intregul sistemde iluminat fiecare circuit trebuie sa treaca prin modul, ceea ce duce la complicarea sistemului

si creste numarul de cabluri necesare. Majoritatea afisajelor grafice sunt proiectate sa luminezecomplet pentru cateva secunde dupa aprindere, timp in care modulul testeaza daca sistemul deiluminat functioneaza corect.

1. Tipuri de lampi

Lumina poate fi obtinuta de la un filament incandescent sau de la un tub de sticla cecontine un gaz special parcurs de curent electric.

Lampile fluorescente sunt folosite mai ales in transportul in comun pentru iluminatulinterior si au avantajul ca emit o lumina uniforma pe o arie intinsa, astfel pasagerii au parte de

o iluminare corespunzatoare si eficienta.

Lmpi cu filament

25


26/63

Becul este realizat dintr-un bulb de sticla unde este inclus un filament din tungstenprins de 2 brate de sarma care sunt conectate la niste contacte la captul unei capsule de alama.Detaliile constructive ale unei astfel de lampi sunt date in fig.3.Becurile de putere redusa, ca cele folosite pentru lampile de pozitie sunt de obicei vidate.Vidarea becului este necesara pentru a preveni oxidarea, vaporizarea filamentului; si reduce

pierderea de caldura. Daca becul n-ar fi vidat oxigenul ar duce la depunerea de tungsten pe.suprafata becului si innegrirea lui; de asemenea dupa scurt timp filamentul s-ar arde

Cand becul este alimentat la tensiunea nominala temperatura filamentului ajunge pana

la 02300 C si filamentul produce o lumina alba.La tensiuni mai mici caldura degajata siiluminarea vor fi mai slabe iar la tensiuni mai mari tungstenul se va vaporiza, becul se vainnegri si filamentul se va arde. Filamentele pentru becuri mai puternice (faruri) pot fi realizatesa functioneze la temperaturi mai mari si sa produca cu 40% mai multa lumina prin umplerea

becului la o presiune medie cu un gaz inert cum ar fi argonul. Piererea de caldura de lafilament prin convectie datorita agitatiei gazului poate fi redusa prin rasucirea filametului informa helicoidal.

Bec cu halogen

In timpul functionarii unui bec normal umplut cu gaz, evaporarea filamentului detungsten duce cu timpul la innegrirea becului. Aceasta problema a fost rezolvata prin umplereabecului cu tungsten-halogen, numit si bec quart-halogen, quart-iod sau tungsten-iod. Acest tipde bec ofera performante mult mai bune si un timp indelungat de functionare.

Termenul de halogen se refera la un grup de elemente chimice care contin iod si brom.Cand un halogen se adauga gazului dintr-un bec are loc o reacte chimica care rezolva

problema evaporarii. Tungstenul se mai evapora dar pe masura ce se deplaseaza de lafilamentul fierbinte spre invelisul de sticla el se combina cu halogenul si formeaza un noucompus. Acest compus nou nu se depoziteaza pe sticla invelisului; in schimb miscarea deconvectie il trasporta inapoi in zona gazului fierbinte din jurul filamentului. Aici compusul se

separa si determina tungstenul sa se depoziteze din nou pe filament; particulele de halogenrezultate din descompunere se reintorc in gaz. Acest proces de regenerare previne innegrireabecului si pastreaza filamentul in bune conditii de functionare pentru un timp indelungat.

26


27/63

Pentru realizarea acestui proces trebuie ca becul sa poata functiona la o temperatura agazului de minim 0250 C necesara pentru vaporizarea halogenului; aceasta realizandu-se prinfolosirea unui bec de quartz. Acest material poate rezista la caldura si este suficient de dur

pentru a permite umplerea lui cu gaz la o presiune de cativa bari rezultand un filament mailuminos cu o durata mai lunga de functionare. Fig.4. Un avantaj in plus este a filamentul estemai mic i permite o focalizare mai buna decat la un bec normal.

Proiectantii acestui tip de lampa au depasit aceste probleme prin construirea lampiidintr-o singura piesa care include lentilele si reflectorul cu strat din aluminiu.Cele douafilamente din tungsten pentru faza lunga si faza scurta sunt asezate in puncte precise si intreagalampa este umpluta cu un gaz inert. Deoarece becul nu are un invelis propriu de sticla,tungstenul se depune pe o suprafata mare deci acest tip de far are o durata de viata foarte mare.

Totusi acest tip de far are 2 dezavantaje: - inlocuirea lui este scumpa in cazul in carefilamentul se arde, de asemenea daca lentila se crapa lumina se stinge brusc. In unele tari esteadaugat un ecran de sticla suplimentar pentru aerodinamicitate si pentru protectia lentilelor.

Fig. 9

2. Senzori inductivi

Barem: 1 pct oficiu; 2p: principiul de funcionare; 3p: schema de principiu; 2p:formula cuplului ; 2p: avantaje, unde se utilizeaz

Senzori inductiviSenzorii de tip inductiv sunt folosii mai mult pentru a msura viteza de rotaie i n

unele cazuri poziia unui membru rotativ. Ei lucreaz pe principiul induciei, adic aschimbrii fluxului magnetic care va induce un EMF. Figura 2.35 arat acest principiu i uninstrument tipic folosit ca arbore cotit pe post de senzor. Curentul de ieire este sinusoidal.Amplitudinea acestui semnal depinde de schimbarea fluxului. Aceasta este n mare partedeterminat de proiectarea original: de numrul turaiilor, puterea magneilor i relaia dintresenzor i componenta rotativ. Se mrete turaia. n majoritatea aplicaiilor, frecvena

semnalului este folosit la msurri. Cel mai simplu mod de a converti ieirea dintr-un senzorinductiv la o form folositoare, este s o trecem printr-un circuit trigger Schimitt. Aceastaproduce o amplitudine constant, dar i o frecven variabil.

27


28/63

n unele cazuri ieirea senzorului este folosit s dea drumul unui oscilator i s-lnchid sau s amortizeze oscilaiile. Asemenea circuit este artat n figura 2.35. Oscilatorul

produce o frecven foarte nalt, cam 4 MHz, cnd semnalul senzorului se nchide i sedeschide i apoi, filtrat, produce o und ptratic. Acest sistem este rezistent la interferene.


1. Sistemul de franare ABS

Barem: 1 pct oficiu; 3p: cerintele sistemului; 2p: descrierea sistemului;2p:schema de principiu; 2p: componentele sistemului

Sistemul ABS (Antilock Bracking System), a fost dezoltat pentru mainile deperforman n scopul eliminrii blocrii roilor pe carosabil alunecos. El este adaptabil la toatetipurile de tovehicule.

Blocarea uneia sau a mai multor roi n timpul frnrii are urmtoarele consecine: distana de frnare crete; se pierde controlul direciei; uzura pneurilor va fi anormal.

n aceste condiii evitarea unui accident devine foarte dificil. Decelerarea maxim avehiculului este obinut atunci cnd n sistemul de frnare are loc o conversie maxim deenergie.Aceast conversie a energiei cinetice se realizeaz prin degajare de cldur la discurile i

plcuele de frnare de la etriere. Aceast conversie este mai puin eficient atunci cndanvelopa derapeaz chiar pe drum uscat. Un ofer bun va aciona frna de dou sau trei ori ncaz de derapare dar nu o va apsa pn la blocare. Rezultatele sunt spectaculoase. SistemulABS realizeaz exact acest lucru chiar i pentru un ofer mai puin experimentat. El nu va

permite blocarea roilor chiar dac oferul ine pedala de frn apsat n permanen. Sistemulnu este conceput pentru a conduce repede i a frna scurt ci pentru a fi folosit doar n cazuri deurgen.

Cerinele sistemului ABS sunt urmtoarele: trecerea pe sistemul de frnare clasic n cazul avariei sistemului ABS; meninerea comenzii asupra direciei cnd sistemul ABS este n funciune;

28


29/63

rspuns imediat; folosirea sistemului nu trebuie s produc reacii la pedala de frn. stabilitatea direciei trebuie meninut n orice condiii de drum (chiar cnd o roat este pe

drum uscat i alta pe polei).Sistemele ABS trebuie s fie independente pe fiecare roat; Sistemul trebuie s lucreze la toate regimurile de vitez, de la cea mai joas la cea mai

mare;

Sistemul trebuie s fie capabil s recunoasc acvaplanarea i s reacioneze n consecinsau s frneze la vitez mic pe polei i s menin direcia autovehiculului.Funcionarea corect a sistemului va duce la un compromis ntre aceste cerine. Modul

de funcionare poate fi exemplificat pentru dou cazuri: la adeziune mare i la adeziuneminim.

Descrierea sistemului

Sistemul se compune ditr-un traductor de turaie, un modulator i o unitate de calculformnd o bucl de reglare, bucl care este intercalat n sistemul de frnare existent. Schemasistemului este prezentat n fig 3. Sarcina sistemului este de a compara semnalele de la fiecaresensor montat la roi i de a msura acceleraia sau deceleraia fiecarei roi. Cu aceste date i

tabelele programate anterior n memoria ECU, acesta va comanda presiunea de frnare,individual, la fiecare roat. Bineneles aceste aciuni sunt corelate cu presiunea aplicat deofer pe pedala de frnare. Sistemul mai ia n considerare i ali parametri, cum ar fi:

Presiunea la pedala de frn; Viteza roii; Condiiile de rulare (sarcina vehiculului, starea drumului); Viteza vehiculului; Acelerarea sau decelerarea; Alunecarea (se calculeaz funcie de viteza vehiculului).

Toi aceti parametri considerai de ECU fac ca programul de calcul s fie foarte complex i

s nu admit erori.La aderen maxim:

1. n primul moment dup apsarea frnei sistemul ABS nu intr n funciune;2. Viteza roii depete pragul de referin calculat i sistemul menine presiunea

de frnare la o valoare constant;3. Decelerarea roii scade sub prag (-a) i presiunea de frnare este redus;4. Presiunea de frnare este inut constant i viteza roii va crete;5. Acceleraia roii depete limita maxim (+a) i presiunea de frnare ncepe s

creasc;6. Presiunea de frnare este din nou inut constant ct timp limita (+a) este

depit;7. Presiunea de frnare este crescut n etape pn cnd pragul de vitez a roii

(+a) este depit;8. Presiunea de frnare este sczut iar i apoi pstrat constant cnd (-a) este

atins.

La aderen sczut:

1. La apsarea iniial a frnei sistemul ABS nu intr n funciune;2. Viteza roii depete pragul de referin calculat i sistemul menine presiunea

de frnare la o valoare constant;3. Pe durata acestei faze, o scurt perioad de timp, se urmrete scderea i

meninerea presiunii de frnare. Viteza roii este comparat cu referina i secaut ca s fie mai mic dect pragul de alunecare calculat, altfel presiunea este

29


30/63

redus din nou. Are loc apoi o a doua comparae i reducere a presiunii pentru cadecelerarea roii s scad sub prag (-a).

4. Presiunea de frnare este inut constant pentru ca viteza roii s creasc;5. Se crete gradat cu pai mici presiunea de frnare astfel ca roata s alunece din

nou;6. Presiunea de frnare este sczut urmrind creterea vitezei;7. Presiunea de frnare este inut constant la valoarea calculat;8. Presiunea de frnare este crescut n pai mici urmrind obinerea unei

alunecri minime.Majoritatea oferilor nu pot aprecia unghiul pe care roata l are l are la nceputul

deraprii, deoarece sunt implicai mai muli factori. Aceast problem, combinat cu reaciaoferului n caz de urgen, are ca rezultat deraparea vehicolului. Cnd roata are derapaj, risculde accidente este mare; aceasta deoarece oferul neavnd experien pierde efectiv controluldireciei i durata opririi este mai ndeprtat. Statisticile arat c 10% din accidente se producdin cauza pierderii frnei.

30


31/63

Componentele sistemului ABS

Exist mai multe firme care produc sisteme ABS. Componentele principale ale acestuisistem sunt: senzorii de vitez, partea electronic sau ECU i modulatorul hidraulic.

Senzorii de vitez sunt de tip inductiv i lucreaz mpreun cu o roat dinat montatpe roata autovehiculului. Senzorul este compus dintr-o bobin montat pe magnet permanentprelungit cu un miez magnetic. La deplasarea dinilor roii prin faa senzorului apare un semnalelectric avnd o frecven i o tensiune proporionale cu viteza roii. Rezistena bobinei este decca 1000 ohmi. ECU folosete numai semnalul n frecven dat de traductor. Cablul delegtur cu traductorul trebuie s fie ecranat.

Fig 8. Construcia sistemului ABS

Partea electronic(Electronic Control Unit-ECU) preia informaiile de la senzorii de vitez icalculeaz cea mai bun soluie pentru modulatorul hidraulic. Schema ECU conine doumicroprocesoare care ruleaz n paralel i independent acelai program pentru a se obine ungrad ct mai bun de securitate. n caz de defect sistemul ABS se deconecteaz singur isemnalizeaz aceasta la panoul bord. ECU mai primete semnale i de la un traductor de

poziie aflat n modulator. La pornire ECU i testeaz alimentarea, corespondena dintremicroprocesoare, funcionarea ventilelor, transmiterea datelor, memoria i modul de lucru al

31


32/63

acesteia. Testul dureaz 300 ms. Modulatorul hidraulic (vezi fig.9) are trei poziii de lucru:scderea presiunii, pstrarea presiunii i creterea presiunii.

Fig. 9 Modulatorul hidraulic

Fig.10 Cele trei stri ale modulatorului

n fig.10 sunt prezentate cele trei stri ale modulatorului. Ventilele sunt comandate prin

bobine solenoid de inductan slab pentru a avea o vitez de lucru ct mai mare.Exist i alte sisteme de ABS mai performante dar mai complicate. Unul dintre acesteafolosete pentru creterea presiunii de frnare o pomp cu motor electric. Avantajul acestuisistem este c viteza de rspuns este mult mai mare. n figurile 9 i 10 sunt prezentate cilindrul

principal i o schem a unui astfel de sistem ABS.Schema este realizat cu electroventile clasice dar cu mare vitez de acionare i nu cu

modulator. Frecvena de lucru depete 20 Hz. Comanda electroventilelor este dat de unsystem de calcul specializat i performant.

Cercetrile privind frnarea autovehiculului prevd n viitor un sistem de frnareelectropneumatic numit comercial frnare prin fire. Se prevede o mbuntire cu 10% arandamentelor de frnare (distana de oprire). Marele avantaj const n posibilitatea reglrii

electronice a efortului de frnare pentru a avea o distribuie ideal i astfel timpul de rspuns sse mbunteasc. Acest sistem va constitui o real simplificare i reducere de pre pentrucamioanele articulate. Modulatoarele vor fi montate deasupra roii, comanda dndu-se

progresiv pe cale electric de ctre ECU.O alt problem apare la sistemele ABS conceputepentru autotrenuri de marf unde sarcina este mare i deci i fora necesar pentru frnare vatrebui s fie considerabil i dependent de sarcina pe osie.

2. Senzor cu transformator diferenialBarem: 1 pct oficiu; 2p: principiul de funcionare; 3p: schema de principiu; 2p:schema trafo ; 2p: avantaje, unde se utilizeaz

Senzor cu transformator variabil diferenialConstrucia acestui senzor este similar cu senzorul cu inductant variabil cu

precizarea c sunt folosite dou bobine de ieire n loc de una (fig.6).

32


33/63

Fig.6

Ca i mai inainte, un curent alternativ cu frecvena de ordinul a 10kHz este aplicatbobinei din primar i aceasta induce o tensiune n ambele bobine secundare. Aceste bobinesunt poziionate astfel nct s ofere o tensiune egal cnd miezul este situat central. Bobinndcele dou bobine de ieire n direcii opuse semnalele de ieire se vor anula reciproc cndmiezul este n poziie central n aceast poziie ieirea senzorului va fi zero.

Deplasarea miezului din poziia central determin marirea semnalului de ieire pe obobin n raport cu cealalt, astfel nct diferena dintre cele dou tensiuni ofer un semnal deieire corespunzator distanei pe care a fost deplasat miezul.

Procesarea semnalului, de ctre un demodulator i un filtru, ofer o tensiune de ieirecontinu care este proporional cu presiunea din conducta de admisie.

Acest senzor este de fapt un transformator diferenial.


1. Sistemul de aprindere al autovehicululuiBarem: 1 pct oficiu; 2p: principiul de funcionare; 3p: schema de principiu; 2p:delcoul; 2p: avansul centrifugal

Scopul fundamental al unui sistem de aprindere complet este de a furniza o scnteie ninteriorul unui cilindru. Pentru ca o scnteie s depeasc un interval de aer de 0,6mm pestecondiiile normale atmosferice este cerut o tensiune de 2 pn la 3 kV. Pentru ca o scnteie sdepeasc un interval asemntor n interiorul unui cilindru cu un raport de comprimare de8:1 se cer aproximativ 8kV.

Pentru raporturi de comprimare mai nalte i amestecuri mai slabe, se poate cere otensiune de peste 20kV. Astfel sistemul de aprindere trebuie s transforme tensiunea nominala bateriei de 12V pn la aproximativ 8-20kV i, n plus, trebuie s furnizeze cea mai nalt

33


34/63

tensiune cilindrului corespunztor, la momentul potrivit. Unele sisteme de aprindere vorfurniza peste 40kV bujiilor.

Aprinderea obinuit este predecesoare sistemelor cele mai avansate controlatede electronice. Este bine s menionm totui n aceast etap c operaiafundamental a majoritilor sistemelor de aprindere este foarte asemntoare. Oaprindere cu acumulator este compus din diverse componente i subansambluri,actuala schi i construcie depinde mai ales de motorul cu care sistemul este folosit

Componentele aprinderii tradiionale

Bujia: electrozii pentru ca o scnteie s se produc n cilindru; trebuie s rezistela temperaturi i presiuni foarte nalte

Bobina de aprindere: nmagazineaz energie sub form magnetic i otransmite distribuitorului printr-un conductor de nalt tensiune. Coninenfurri primare i secundare

Contact de aprindere: asigur comanda sistemului de aprindere i este de obiceifolosit pentru a cauza pornirea cu manivel

Rezistena de balast: mai mic n timpul nceperii fazei pentru a cauza o

scnteie puternic. Contribuie la mbuntirea scnteii la viteze mari Ruptori: conecteaz i deconecteaz circuitul de aprindere primar pentru a

ncrca i descrca bobina Condensator: nchide cele mai multe formri ale arcului electric aa cum

ruptorii deschid. Aceasta permite pentru un curent primar de rupere mai mare io mai mare rupere a bobinei de magnetizare ce produce o tensiune de ieire maimare.

Distribuitor de nalt tensiune: trimite scnteia din bobin n fiecare cilindruntr-o succesiune prezent.

Avans centrifugal de: schimb reglarea aprinderii cu viteza motorului. Cu ct

viteza crete cu att reglarea este mai avansat. Avans vacuumatic: schimbarea reglrii depinde de sarcina motorului. nsistemele tradiionale avansul cu vid este cel mai important.

Sistemul primar de aprinderen prezent sunt folosite dou sisteme generatoare de scntei pentru aprindere: sistemul

baterie bobin i sistemul magnetou; ultimul se limiteaz n principal la motoarele mici.

Condiiile aprinderii numrul de scntei necesare, depinde de tipul motorului: motoruln doi timpi cere o scnteie pe cilindru, pentru o rotaie a arborelui, pe cnd cel n patru timpi

are nevoie doar de o scnteie pe cilindru pentru toate rotaiile.n prezent majoritatea sistemelor de aprindere sunt capabile s genereze o tensiune n excesde pn la 28 kV. De asemenea aceast tensiune poate fi produs, dar asta nu nseamn csistemul opereaz tot timpul cu aceast tensiune, ea fiind necesar doar pentru a producescnteia.

Scnteia produs de electrozii bujiei trebuie s aib suficient energie pentru a produce oscanteie de temperatur foarte ridicat i suficient cldur pentru a iniia arderea picturii decombustibil dintre electrozi. Un amestec normal ntr-un motor cald, are nevoie cam de 0,1 mJde energie la o scnteie. Dar aceast valoare trebuie mrit considerabil dac motorul e rece,sau amestecul este mai slab dect amestecul normal.

Durata de producere a scnteii n milisecunde este un indicator al coninutului de

energie al primei scntei, un timp tipic fiind de 1 ms.

34


35/63

Sistemul de aprindere cu bobin acest sistem a fost introdus de C.F. Kettering deDelco n 1908 dar a fost acceptat pe pia ca successor al sistemului magnetou abia n1920.

Circuitele convenionale cu bobin de inducie fig. 5.7 arat principalele detalii aleunui circuit bobin de inducie. Inima sistemului este bobina de aprindere care transformtensiunea joas de 12 V generat de bateria de alimentare, n nalt tensiune, necesar

producerii scnteii la bujii.

Bobina are dou nfurri: una primar i una secundar. nfurarea primarreprezint circuitul de joas tensiune, alimentat de la bateria de alimentare iar secundarulreprezint circuitul de nalt tensiune i are incorporate distribuitorul i bujiile.

Captul nfurrii secundare e legat la pmnt fie printr-o born de joas tensiune ( nmod normal cea negativ ), fie printr-un terminal adiional care e legat print-un cablu exterior,la pmnt.

ntreruperea curentului din primar pentru inducerea pentru naltei tensiuni nnfurarea secundar, se face cu ajutorul unui ntreruptor n momentul n care e nevoie descnteie. Pentru a fi evitat un arc electric, n paralel cu ntreruptorul e legat un condensator.

Cnd ntreruptorul de aprindere i ruptorul sunt nchise, primarul e strbtutde de uncurent de 3 A. Trecerea curentului prin aceast nfurare produce un puternic flux magnetic n

jurul bobinei. La scurt timp, ruptorul e deschis de ctre cam. ntreruperea primarului duce la oscdere brusc a fluxului magnetic n bobin i va produce un flux electromagnetic care va fiindus n secundarul bobinei. Acesta are 60 de nfurri n plus fa de primar, deci aciunea

transformatorului combinat cu efectul de autoinducere de tensiune n primar va ridicavaloarea acesteia pn la valoarea necesar producerii scnteii la bujii.

ntr-un motor cu un singur cilindru, curentul de mare intensitate este transportat printr-un conductor cu izolaie foarte bun direct la bujie, dar cnd sistemul e aplicat unui motor cumai muli cilindrii, este nevoie de un distribuitor care s dirijeze curentul de mare intensitatectre cea mai apropiat bujie. Distribuitorul e un ntreruptor rotativ de nalt tensiune alctuitdintr-un distribuitor i un bra rotor, care se rotete cu aceeai vitez a arborelui camei.

Unitatea ce are ncorporat: distribuitorul, ruptorul i mecanismul automat de avans,este denumit, distribuitor de aprindere.

Mecanismul automat de avans centrifugal setarea timpului optim pentru scnteieeste esenial dac se dorete obinerea de putere maxim i economie de combustibil. Dac

scnteia intervine la un moment nepotrivit n raport cu poziia pistonului, pot aprea efectenedorite ca: supranclzire, strpungere, deteriorarea pistonului i poluarea excesiv.

35


36/63

Aceste probleme pot fi prevenite cnd setarea timpilor de scnteie, permite capresiunea maxim n cilindru s fie atins ntotdeauna cam cu 12 dup compresie.

Un interval de timp optim ar fi ntre producerea scnteii i atingerea presiunii maximen cilindru. Pentru un anumit motor acest timp de ardere e influenat de raportul aer combustibil i de valoarea presiunii de compresie; intervalul urmtor celui considerat optim, einfluenat de deschiderea supapei.

Distribuitorul (Delco)

36


37/63

Cablurile de nalt tensiune n trecut izolaia conductoarelor de cupru era fcut dincauciuc. Mai nou acesta a fost nlocuit cu izolaie din PVC care ofer o mai bun proteciempotriva apei i benzinei dar e mai puin eficient dect cauciucul, la temperaturi ridicate.

2. Senzori de debit cu firBarem: 1 pct oficiu; 2p: principiul de funcionare; 2p: schema de montaj a firului 3p:schema de masura; ; 2p: avantaje

Msurarea masei aerului cu fir de srm fierbinte

37


38/63

O astfel de msuratoare se bazeaz pe efectul de rcire al aerului la trecerea peste osrm nczit. Dac acest fir este nclzit prin trecerea unui curent constant prin el, atuncitemperatura firului va scdea dac este mrit debitul de aer i invers.

n mod asemnator dac o srm ncins este inut la o temperatur constant, atuncimarimea curentului necesar pentru a menine acest temperatur va fi determinat de ctredebitul de aer; cu ct mai mare este debitulde aer cu att mai mare este curentul.

Ambele metode, a curentului constant i a temperaturii constante, utilizeaz mijloaceelectronice pentru a msura temperatura. n general acesta se realizeaz prin folosireavariariaiei rezistenei la modificarea temperaturii.

Sistemul cu fir de srm-incins ine cont de schimbarile produse n densitatea aerului.Aceasta este mportant n particular n cazurile unde automobilul este folosit la diferitealtitudini. Presiunea atmosferic descrete cu altitudinea, deci ntr-o zona situat mult deasupranivelului marii, mas de aer asigurat pentru o deschizatur dat a droselului este redusconsiderabil. Dac nu se ine cont de aceast caracteristic, amestecul bogat primit de motor vacauza o evacuare a gazelor de polure ridicat.

Figura 20a prezint construcia unui sistem de masur cu fir de srm-fierbinte similar

cu cel folosit la sistemil de injecie Bosch LH-Jetronic.Un fir ncins de platin cu diametrul0.07mm, este expus aerului care trece printr-un tub situat n galeria de admisie a aerului.Figura 20b arat c firul este conectat ntr-o punte Wheatstone. Un amplificator de putere(situat unde este plasat i puntea de msur), regleaz curentul furnizat celor patru brate ale

punii. Cnd un semnal arat c puntea este dezechilibrat, amplificatorul ajusteaz curentul dencalzire pentru a reechilibra puntea.

Funcionarea senzorului se bazeaz pe principiul curentului constant. Cnd aerul trecela o vitez constant, curentul furnizat menine firul fierbinte i determina scderea rezisteneiacestuia. Aceast dezechilibrez puntea i ca rezultat determin amplificatorul s creasccurentul de ncalzire pan cnd temperatura i rezistena iniial sunt restabilite. Aceastcretere a curentului de ncalzire provoac o mai mare cadere de tensiune pe R1, deci prin

mrirea acestei cderi(de tensiune) pe un rezistor de precizie plasat la R1 este obinut unsemnal de ieire de la senzor. Semnalul arat curentul de nclzire care este proporional cumasa aerului care curge prin senzor.

Fcnd legatura dintre semnalul senzorului fir de srm fierbinte cu valorile stocatentr-o memorie a E.C.U., calculatorul poate determin cantitatea de combustibil necesar pentrua fi injectat pentru a se obine proporia cerut de aer-combustibil.Orice modificare ntemperatura admisiei aerului determin puntea s devin dezechilibrat. n curentul de aeralturat firului-fierbinte este plasat un fir rezistiv de compensare Rb.

38


39/63

Fig. 20

Variaia rezistenei firului fierbinte este masurat folosind o punte Wheatstone.Alegerea atent a diametrului firului asigur c timpul de raspuns al sistemului la schimbarile

debitului de aer este limitat la cateva milisecunde. Aceast valoare a timpului nlatur problemele provocate de un debit de aer neregulat prin admisie, n special cnd motorulfuncioneaz la vitez scazut sub sarcin maxim.

Temperatura rezistorului de compensare firul rece - acioneaz ca un etalon. nfuncionare amplificatorul menine firul fierbinte la 100C peste temperatura firului rece.

Radiaia cldurii firului este sczut cnd firul devine murdar, deci pentru a evitaaceast problema, E.C.U. este programat s ard murdaria prin ncalzirea firului la otemperatur mai mare decat normal pentru o secund de fiecare dat cnd motorul este oprit.


1. Vehiculul electricBarem: 1 pct oficiu; 2p: principiul de funcionare; 3p: schema de principiu; 2p:

baterii de acumulatoare; 2p: avantaje, dezavantaje, perspective

Automobilul electric EVSunt posibile mai multe configuraii de EV acionat cu variatoare de curent continuu

(VCC) i motoare de curent continuu n funcie de tipul bateriei i tipul sistemului deacionare. Dintre bateriile cunoscute, cele cu plumb, au o tehnologie bine pus la punct i suntacceptate de industria constructoare de automobile. Au marele dezavantaj al puterii specifice

sczute. Pentru comparaie, menionm c dac 1 kg de benzin d aproximativ 1 kWh, la unkg de baterie cu plumb se obin cca. 0.08 kWh. Bateriile cu sulfur de sodiu sunt cele mai

39


40/63

competitive, ajungnd la 0,12-0,2 kWh/kg, dar au un pre deocamdat prea mare (peste 5000DM) necesit tehnologii noi i temperaturi mari de lucru.

Din punct de vedere al motorului, se pot folosi motoare electrice de curent continuu saude curent alternativ. Motorul de curent alternativ, la puteri mari i foarte mari, ofer mai multeavantaje din punct de vedere al reglrii, dar necesit un invertor. Motorul de curent continuu,la puteri medii de cca. 45 kW, este una din soluiile cele mai avantajoase pentru autovehiculemici. Firma Peugeot este n faza de a scoate pe pia un astfel de VE cu motor de curentcontinuu.

Fig. 1.1. Structura EV.

n fig. 1.1 este prezentat o schem bloc general a unui EV. S-a ales un exemplufolosind o baterie cu NaS i un motor de curent continuu cu excitaie separat. Cuplul i vitezamotorului sunt modificate cu variatoare de curent continuu VCC, prin reglarea curentului prinindus i prin excitaie.. Caracteristicile de reglare, curent de excitaie funcie de timp i curentde sarcin funcie de timp, sunt prezentate n fig.1.2.

La acceleraia de la viteza zero, cmpul este meninut constant iar curentul prin induseste limitat la cel cerut. Pe msur ce viteza crete, curentul de cmp este redus, ceea ce vaslbi cmpul din motor, reducnd t.e.m. a indusului. Curentul cerut prin indus poate fi reglat nfuncie de creterea vitezei. n acest mod de lucru motorul trebuie rcit cu aer sau cu un altfluid de rcire. Pentru a crete eficiena sistemului, se folosete frnarea recuperativ carerealizeaz rencrcarea bateriilor. Bateriile sunt conectate n serie pentru a obine o tensiunemai mare, deoarece se prefer motoare cu tensiune mare pentru a reduce curentul la aceeai

putere transferat.Se folosete un sistem de control al ncrcrii bateriei pentru a realiza o ncrcare i o

descrcare optim a bateriei. Anomaliile aprute la ncrcare sau descrcare sunt semnalizateoptic. Convertorul folosit este proiectat cu tranzistori de putere iar comanda lor este data de unmicroprocesor (P). Alimentarea sistemului de control i a anexelor EV este realizat printr-o

baterie convenionala de 12 V cu acid care este ncrcat printr'un convertor CC-CC de labateria principal.

40


41/63

Fig. 1.2. Caracteristicile de reglare ale motorului de c.c. pentru EVa. ic = f(t); b. iS= f(t)

Motoarele electrice au avantajul c pot fi acionate foarte simplu i uor, nu necesit cutii de vitezei au un randament ridicat de peste 90%. Cuplul motor mare le face preferabile motoarelor cuardere. Fiind reversibile pot genera curent electric pentru rencrcarea bateriei de alimentare.Funcionarea lor este lin, fr ocuri i vibraii. Ele sunt folosite n transportul de mas la: trenuri,troleibuze, tramvaie, metrouri, monorai. La aceste vehicule se poate folosi i motorul liniar.Factorul determinant, care a scos electrovehiculul din competiie pentru o perioad de peste 70 deani a fost legat de performanele surselor de alimentare. Acestea au fcut EV greoi i scump nfolosire, iar domeniul su de lucru a fost i este nc limitat de posibilitile de rencrcare a bateriei.Multe din problemele puse de EV n prezent au fost depite dar totui costul utilizrii EV esteaproximativ dublu fa de vehiculele similare cu combustibili fosili.Un alt motiv al interesului sczut pentru EV este durata mare de ncrcare a bateriei electrice i

absena instalaiilor de ncrcare n infrastructur. 1 kWh deplaseaz un autovehicul electric circa6,4 km. ntr-o or de alimentare de la o priz normal bateriile normale cu plumb sau Ni-Cd sencarc cu energia necesar parcurgerii a circa 10 km. Un automobil cu motor termic avnd unrezervor de 45l poate parcurge circa 600 km n 6 ore. Rezult c energia potenial a rezervoruluieste de 600/4 = 93,75 kWh. Rezervorul se umple n 5 minute. Bateria unui EV se ncarc n circa 15ore. n aceste condiii pentru a parcurge 600 de km cu o autonomie de 150 km, este nevoie de 4ncrcri de circa 15 ore, plus 6 ore drumul rezult 66 de ore!Bateriile cele mai moderne sunt cele cu Li-ion sau Li-ion-polimer folosite n mod curent la celularei alte aparate electronice. Tehnologiile moderne promit obinerea de baterii cu viaa lung care se

pot ncrca n timp mai scurt (zeci de minute) i cu o capacitate mare. Odat cu producia de maspreul lor va scdea.

Cea mai modern tehnologie pentru baterii este nanotehnologia. Bateriile bazate pe nanotehnologiipot fi ncrcate la 80% ntr-un minut. Folosind 28 de module de 35 kWh i 386V, s-au parcurs 218km ncrcarea fcndu-se n mai puin de 10 minute. Costul lor ns este prohibit. Managementul

bateriei care se realizeaz electronic cu un computer specializat i prin folosirea ultracapacitorilor carezervor tampon de energie la cerere.Sistemul electric de acionare al EV poate fi cu motoare de curent continuu sau cu motoare de curentalternativ. Motoarele cele mai folosite, n prezent la puteri mici, pn la 30 kW, sunt motoarele dec.c. cu colector i cu excitaie cu magnei permaneni, deoarece fa de cele cu nfurare la aceeai

putere, greutatea cuprului este de circa 10 ori mai mic, iar a rotorului de 2,5 ori.Pn n prezent EV este un automobil pentru ora adaptat pe un automobil cu motor termic, existent.Diferena o constituie greutatea, lipsa emisiilor de gaze nocive i sileniozitatea. Preul lui este ncfoarte mare i numai o producie de mas l poate face competitiv cu preul unui vehicul clasic.ntreinerea unui EV este ns mai uoar i mai ieftin.

41


42/63

Celulele de combustie sunt fragile, sensibile la contaminare i funcioneaz cu hidrogen i alcool saumetan, au un pre mare nc i o greutate care poate ajunge la 25%-50% din greutatea vehiculului.Bateriile i celulele de combustie au o densitate de putere redus n comparaie cu cea a produselor

petroliere.Datorit avantajelor evidente ale EV marile firme constructoare de autovehicule cu motoare termicei-au intensificat cercetrile teoretice i experimentale n acest domeniul, motiv pentru care, nultimii ani, s-au realizat o mulime de prototipuri de automobile i autobuze electrice, iar unele firmeau trecut la producia de serie mic. EV este n atenia tuturor firmelor de construcii de autovehiculei a asociaiilor de protecie a mediului.

Materialele folosite n construcia EV sunt aluminiumul i plasticul iar n viitor se vor folosimateriale produse prin nanotehnologii n ideea reducerii greutii.

Dintre realizrile spectaculoase anunate de constructori se menioneazEliica (Electric Lithium-Ionbattery Car) care atinge viteza maxim de 370 km/h i are autonomie de 200 km. Are 2400 kg i 4locuri. Maina are 8 roi pentru o mai bun aderen la suprafaa drumului. Motoarele sunt montaten cele patru roi din spate avnd o putere de 60kW, totalul puterii motoarelor este de 480 kW. Cele

patru roi din fa asigur direcia. Motoarele electrice asigur o acceleraie de 0,8 G. Frnarea esterecuperativ.

Fig.5. Eliica, sursa: http://en.wikipedia.org/

Firma Tesla Motors a realizat o main sport care accelereaz 0-100 km/h n circa 4 secunde,atingnd 210 km/h. Autonomia este de 400 km la o ncrcare a bateriei li-ion.Honda sper s pun n vnzare automobile electrice sau hibride alimentate cu hidrogen la un prerezonabil n 2018. Bine neles, vnzarea unor astfel de maini presupune existena infrastructurii

speciale pentru a le alimenta.Si alte companii (Daimler-Chrysler i General Motors) au preocupri privind alimentarea cuhidrogen sau celula de combustie. Aceste firme au prototipuri n dezvoltare dar nu se grbesc s lescoat pe pia. Sunt prea scumpe i nu se vor vinde.Honda FCX este un prototip, posibil model de serie n trei sau patru ani. Conceptul FCXdemonstreaz nivelul ridicat de dezvoltare a tehnologiei Honda n ce privete propulsia pe baz decelule de combustibil. Motorul electric este de tip alternativ sincron avnd 95 kW. Celulele decombustie sunt PEFC tip Ballard dnd o putere de 100 kW. Rezervorul de combustibil este pentruhidrogen comprimat la 350 atmosfere i are 171 de litri. Maina atinge 160 km/h.

42
http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_ion_batteryhttp://en.wikipedia.org/wiki/DaimlerChryslerhttp://en.wikipedia.org/wiki/General_Motors_Corporationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:Eliica.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_ion_batteryhttp://en.wikipedia.org/wiki/DaimlerChryslerhttp://en.wikipedia.org/wiki/General_Motors_Corporation


43/63

Fig.7 Honda FCX, sursa: www.honda.com

2. Senzori cu rezisten tensometriciBarem: 1 pct oficiu; 2p: principiul de funcionare; 3p: schema de principiu; 2p:schema de montaj ; 2p: avantaje, unde se utilizeaz

Senzorul cu marc tensiometrica.La deformarea unui material are loc o schimbare a lungimii sale care determin o

modificare a rezistenei. Primele modele de marci tensiometrice aveau un filament fin. nprezent pentru a asigura un senzor ieftin i compact sunt folosite semiconductoare masive.Figura 7 prezint un senzor tip marc tensiometric.

Acesta este construit ntr-un cip pe o plcu de siliciu de aproximativ 3x3mm i ogrosime aproximativ 0.25mm la margini i aproximativ 0.025mm la centru. Acest cip este

plasat ntre dou straturi de dioxid de Si n care se formeaz 4 senzori rezistivi poziionai de-alungul marginilor plcuei de Si. Contactul cu rezistorii este asigurat prin plcute de metallipite la fiecare col al senzorului.

Precizia msurri presiunii necesit o camera de vid, care este realizat prin lipirea uneiplci de Pyrex pe o fa a cipului.

Marca tensiometric este conectat printrun tub de caucic la locul de msurare apresiunii.

Cnd presiunea aerului variaz, cipul de Si se deformeaza. Aceast deformare modificlungimea fiecarui rezistor. Aranjand rezistoarele ntr-un anume mod, dou rezistoare suntamplasate astfel nct sa-i creasc rezistena iar celelalte dou sa-i scad rezistenta n modegal.

43


44/63

Fig. 7

Aceast schimbare de rezisten cauzat de presiune, sau piezo-rezistivitate, estesesizat folosind o punte Wheatstone care va oferi un semnal de ieire proporional cu

presiunea(fig.8).

Fig. 8

Cei patru rezistori din marca tensiometric formeaz cele patru laturi ale punii. Acestaranjament de rezistoare este alimentat cu o tensiune constant i puntea este calibrat, decieste echilibrat cnd marca tensiometric este nedeformat. Cnd presiunea crete, R1 i R4 isimaresc rezistenta i R2 i R3 isi scad rezistena n aceeasi msur. Aceasta dezechilibreaz

puntea i ofer o diferent de potenial la bornele AB care asigur un semnal de ieireproporional cu presiunea.

Folosirea rezistorilor n aceast form compenseaz variaia temperaturii. Orice

cretere de rezistena cauzat de nclzire afecteaz toi rezistorii n mod egal, deci echilibrulpunii este meninut ntr-o gama larg de temperatura.

44


45/63


1. Vehiculul hibridBarem: 1 pct oficiu; 2p: principiul de funcionare; 3p: sistemele utilizate la Honda

Insight; 2p: avantaje dezavantaje; 2p: perspective

2.3. Vehiculul electric hibrid HEV

HEV combin motorul cu combustie interna cu un sistem de acionare cu baterie i motor electric.HEV sunt azi pionierii n dezvoltarea tehnologiei transporturilor. Automobilele hibride reducconsumul de carburani fosili, dependena de import, poluarea mediului i congestionarea traficului.Aceast soluie permite o realimentare rapid i avantajele ecologice oferite de EV. HEV a fost creat

pentru a compensa slaba dezvoltare a tehnologiilor pentru fabricarea bateriilor. Deoarece bateriileactuale permit o autonomie limitat a EV, s-a propus soluia unui generator antrenat de un motor cucombustie intern care s ncarce bateria existent pentru a mri autonomia EV. Emisiile unui motor

cu combustie funcionnd n regim constant sunt minime, ele momentan fiind de o treime saumaximum jumtate din emisiile unui vehicul clasic. Dup circa 20 ani de cercetri se pare c HEVeste soluia optim iar EV rmne pentru aplicaii pe distane scurte. Viitorul va confirma aceastipotez.Fa de vehiculele convenionale HEV are urmtoarele avantaje: scderea emisiilor poluante;reducerea dependenei de combustibilii fosili deoarece pot funciona cu combustibili alternativi; ifolosirea mai eficient a combustibilului; frnarea recuperativ care reduce pierderile de energie; iarmotoarele termice pot fi dimensionate la sarcina medie ceea ce reduce consumul i greutatea EV.Dezavantajele HEV sunt: gabarit mare al sistemului de propulsie care este foarte complex i preulfoarte mare.Sunt posibile dou configuraii de HEV: serie i paralel. n principiu un HEV combin un sistem destocare a energiei, o instalaie de putere (motor termic) i un sistem de propulsie. Pentru stocareaenergiei se folosesc acumulatori i ultracapacitori precum i diverse sisteme mecanice cum ar firoata liber. Motorul poate fi cu scnteie, diesel, o turbin cu gaz sau celule de combustie.Eficiena HEV i emisiile depind de subsistemele folosite. Un HEV cu celul de combustie cuhidrogen va produce numai ap i va avea o eficien mai mare ca un EV alimentat din baterii incrcat de la priz. Un HEV avnd un rezervor de hidrogen sub presiune permite o autonomie de600 km. Eficiena automobilelor de azi funcionnd cu hidrogen este de numai 18-25 %.Energia electric acumulat la HEV este utilizat la nevoie pentru acceleraii, urcri de pante, iaccesorii. Motorul electric este cuplat la roi printr-o transmisie cu reductor mecanic. Rotireamotorului electric n timpul frnrii produce energie electric i astfel energia cinetic este

nmagazinat sub form de energie electric.Motorul termic este dimensionat pentru o putere medie, surplusul necesar la urcarea unor pante saupe autostrad este furnizat de motorul electric.Pentru a crete performanelor HEV se realizeaz folosind soluiile cunoscute de la vehiculeleconvenionale: recuperarea energiei i stocarea ei n baterii folosind frnarea recuperativ; oprireamotorului termic cnd nu este nevoie ( de exemplu la stop pe culoarea roie); folosi

Bilete EEA 2011 bune

Documents

Transcript of Bilete EEA 2011 bune