Inleiding Motormanagment. 7BSO Autotechnieken Module Motormanagement

Transcriptie

1 Inleiding Motormanagment 7BSO Autotechnieken Module Motormanagement

2 Het motormanagmentsysteem MOTRONIC genoemd gebaseerd op digitale electronica: 0 en 1 heden nieuwe eisen aan wagens: groot vermogen, gering brandstofverbruik en minimum aan schadelijke uitstootgassen MOTRONIC-systeem realiseert deze tegenstrijdige eisen

3 Inleiding (2) hedendaagse technologie van digitale electronica en geavanceerde, supersnelle microprocessor-technologie maakt de realisatie van deze 3 belangrijke eisen mogelijk injectie en ontstekingsregeling in 1 regeleenheid!! aan de hand van kenvelden in ROM geheugen

4 Belangrijkste aansturingen Inspuiting Ontsteking = beide actuatoren genoemd Sensoren worden gemeenschappelijk gebruikt en verwerkt door MOTRONIC Op basis hiervan wordt de INSPUITING en ONTSTEKING geregeld/berekend.

5 Evolutie vermogen Moderne koppel- en vermogencurves overschrijden de carburatiemodellen Injectiesysteem: 10% vermogenswinst ten opzichte van carburatiesystemen Koppelcurve moderne Audi 1.6 FSI motor

6 Evolutie verbruik/rendement Optimale mengselsamenstelling: 14kg lucht op 1kg benzine. Lambda(λ)-waarde: Lambda(λ) = Werkelijk toegevoegde luchtmassa(kg) Theoretisch benodigde luchtmassa(kg) Lambda 1 -> correct mengsel voor optimale prestatie/verbuik verhouding

7 Evolutie emissies/uitlaatgas

8 Inleiding verbranding van ottomotoren is nooit ideaal industrie tracht wagens zo zuinig en proper mogelijk te maken = minimaliseren van SCHADELIJKE UITSTOOTGASSEN en VERBRUIK

9 EURO emissie standaarden De EURO-III eisen zijn milieumaatregelen, waarbij de uitstoot per kilometer aan banden wordt gelegd. Hieronder een overzicht van de EURO invoeringen: 1992 EURO-I 1996 EURO-II 2000 EURO-III+ EOBD-benzine 2003 EURO-III+ EOBD-diesel/autoga 2005 EURO-IV:roet en NOx 2008 EURO-V

10 emissie-waarden

11 Controle uitlaatgassen op de werkplaats mengsel van lucht en benzine volgens de stoichiometrische mengselverhouding ideaal: enkel CO2 en H20 Realiteit is nooit ideaal: schadelijke uitstootproducten

12 Soorten uitlaatgassen Koolstofmonoxide (CO) Koolstofdioxide (CO 2 ) onverbrande koolwaterstoffen/benzine(ch) Stikstofoxiden (NOx) Zuurstof (O 2 )...

13 Koolstofmonoxide (CO) Koolstofmonoxide(CO) is een reuk- en kleurloos gas. CO ontstaat bij een onvolledige verbranding van een rijk mengsel door een gebrek aan zuurstof. Bij inademen van CO ontstaat een zuurstoftekort in de rode bloedlichaampjes. Het CO-gehalte in de uitlaatgassen wordt aangegeven in volumeprocenten(vol %). Voor injectiemotoren zonder katalysator zijn waarden van 0,5 tot 2,5 vol% CO gebruikelijk. Voor motoren met geregelde driewegkatalysator zijn waarden van 0,2 tot 0,5 vol% CO in de praktijk gangbaar.

14 Koolwaterstoffen (HC) Koolwaterstof is de brandstof. Door de bedwelmende werking van HC kunnen irritaties ontstaan aan de ogen, neus en slijmvliezen. Sommige zijn kankerverwekkend (bv. Benzeen) Bij een goed mengsel en motorconditie is deze waarde zeer laag.

15 Stikstofoxiden (NOx) Door de hoge verbrandingstemperaturen in de hoge compressie ontstaat stikstofoxide. De vorming van NOx is zeer afhankelijk De vorming van NOx is zeer afhankelijk van de belasting van de motor. NOx is medeverantwoordelijk voor de vorming van zure regen.

16 Koolstofdioxide (CO2) Elke mens en dier produceert CO2. We kennen koolstofdioxide ook als belletjes in een glas frisdrank of bier. Nadeel is dat koolstofdioxide bijdraagt aan het broeikaseffect. Hoe meer CO2 tijdens een verbranding ontstaat des te beter de kwaliteit van de verbranding Denkvraagje: Waarom is het CO2 gehalte na de katalysator hoger dan voor de katalysator?

17 Zuurstof (O2) Zuurstof is een vereiste voor een verbranding. Zuurstof is natuurlijk niet giftig en de lucht bevat hier ongeveer 20% van. Bij een goed mengsel en motorconditie is deze waarde zeer laag. Is deze waarde hoog, kan dit duiden op: valse lucht lekke uitlaat kapotte vacuümslangetjes etc.

18 Gevolg van opwarming van de Aarde

19 Schadelijke uitstoot (1)

20 Schadelijke uitstoot (2)

21 Lambda-waarde (λ) Dit is een getal, dat zo dicht mogelijk tegen de 1 aan dient te liggen, wat aangeeft dat de juiste verhouding brandstof/lucht is gebruikt. Voor de brandstof benzine betekent het getal 1:14,7 14,7 kg lucht op 1kg benzine. Dit proces speelt zich dus af in de motor. Hieronder zie je het verband tussen het lambdagetal en het ontstaan van de gevaarlijke stoffen.

22 Closed-loop systeem aan de hand van Lambda-sonde lambda-sonde geeft feed-back over mengsel (arm/rijk) regelkring uit kenveld maar met lambda-correctie als motor op bedrijfstemperatuur is

23 Uitlaatgasnabehandeling

24 De katalysator: 3-weg katalysator katalyse: versnelllen van een scheikundige proces door toevoegen van een bepaalde stof zonder dat die stof zelf verandert oxidatie- en reductiekatalysatoren NOx-katalysatoren

25 oxidatie en reductie oxidatie: waarbij een stof (HC en CO) zich verbindt met zuurstof: zuurstof toevoegen! Hiervoor is een iets armer mengsel nodig. (λ = 1,005) -> voor HC en CO (platina= katalysator) reductie: waarbij aan een stof (NOx) zuurstof wordt onttrokken: zuurstof wegnemen! Hiervoor is een iets rijker mengsel nodig. (λ = 0,995) -> voor NOx (rhodium = katalysator) Lambda-regeling voorziet pendelend signaal rijk/arm voor reductie/oxidatie werkt enkel als de katalysator op temperatuur is (>400 graden Celsius)

26 soorten dragersystemen keramische monolieten (honinggraad) keramische kralen (losse delen) bedekt met edelmetalen zoals platina en rhodium

27 De katalytische laag Platina en rhodium stimuleert de omzetting van schadelijke naar nie- schadelijke uitstoot 2CO > 2CO2 2C2H6+7O2 -> 4CO2 + 6H20 2NO+2CO -> N2 + 2CO2

28 Katalysator werking

29 Katalysatorwerking Efficientie van katalysator vaststellen Opnamecapaciteit voor zuurstof neemt af door vervuiling of veroudering Vergelijking van lambda-signalen voor en achter katalysator goed: achter katalysator hoge spanning (rijk; geen zuurstof meer aanwezig) slecht: achter katalysator vergelijkbaar spanningssignaal als voor de katalysator ( pendelend signaal

30 Katalysator introductie en specifieke kenmerken ongeregelde katalysator (voor 93) geregelde katalysator (na 93): met lambdaregeling voor optimaal gebruik van de katalysator

31

32 Herhaling 4 takt-principe benzinemotor(1) start van de 4-takt cyclus Let op cilinder, kleppen, piston, uitlaat-/ inlaatkanaal, ontsteking, injectie en aandrijving

33 Herhaling 4 takt-principe benzinemotor(2) Inlaatslag Lucht-benzine mengsel wordt aangezogen via blauwe rechtse kanaal piston gaat naar beneden

34 Herhaling 4 takt-principe benzinemotor(3) Compressieslag Lucht-benzine mengsel wordt samengeperst

35 Herhaling 4 takt-principe benzinemotor(4) ONTSTEKING Samengedrukte Luchtbenzinemengsel wordt ontstoken door bougie

36 Herhaling 4 takt-principe benzinemotor(5) Arbeidslag Mengsel ontbrandt/explodeert en duwt de piston naar beneden =AANDRIJVING

37 Herhaling 4 takt-principe benzinemotor(6) Uitlaatslag Verbrande uitlaatgassen worden afgevoerd (eventueel via katalysator)

38 Animatie 4-takt cyclus 4-takt animatie

39 CONCLUSIE 4-TAKT cyclus Voor een optimaal rendement van de motor: NAUWKEURIGE INSPUITHOEVEELHEID NAUWKEURIG ONTSTEKINGSTIJDSTIP NOODZAKELIJK!!! Nauwkeurige bepaling van de bedrijfsomstandigheden is hiervoor vereist: met SENSOREN.

40 Voordeel MOTRONIC Met het moderne MOTRONIC motormanagmentsysteem Zeer nauwkeurige aansturing van zowel INSPUITING als ONTSTEKING mogelijk Laag brandstofverbruik, hoger rendement, betere prestaties, minder schadelijke uitstoot

41

42

43 Algemeen principe: Sensoren->regeleenheid->actuator

44

45 Overzicht SENSOREN nemen de condities op waarin de wagen zich bevindt: De bedrijfsomstandigheden en geeft deze signalen door aan de regeleenheid REGELEENHEID verwerkt deze gegevens en stuurt op basis hiervan de actuatoren ACTUATOREN (ontsteking, injectie,...)

46 Kenveld injectie

47 Kenveld Ontsteking

48

49

50

51