svítící kontrolka pro docházející olej

Technologie

Mechatronika III: Drátek v oleji a šetrné náklaďáky

11 února 2016   Galerie

Víte, jakým způsobem vaše auto měří hladinu oleje? A že aktivní adaptivní tlumiče zlepšují nejen pohodlí posádky nebo jízdní vlastnosti auta, ale můžou zabránit i ničení silnic a tvoření výmolů?

V předešlých dvou dílech našeho povídání o mechatronice (tady a tady) jsme si s děkanem Strojní fakulty ČVUT Michaelem Valáškem řekli, co obor vlastně znamená, jak vznikl a co obnáší. Dnes si společně s Jaromírem Kejvalem ze společnosti Swell ukážeme dva zajímavé mechatronické příklady z automobilové praxe.

Jaké jsou konkrétní výrobky, s nimiž se v hořické zkušebně setkávají? „Například senzory – snímače měření oleje. Posunuli jsme se od těch nejprimitivnějších u trabantů, kde se měřilo dřevěnou tyčkou (smích), přes snímače ‚nula-jedna‘, které rozsvítily kontrolku, když oleje bylo málo, k chytrým senzorům dneška. Ty měří hladinu oleje v reálném čase. Jedna věc je fyzikální princip, aby to vůbec šlo měřit – auto zatáčí, zrychluje, zpomaluje, jezdí do kopce a z kopce, což má všechno vliv na hladinu oleje. Takže tam je potřeba software, který tohle umí vyhodnocovat a kompenzovat,“ popisuje.

Od tyčky po ultrazuk

Dřív byl senzor a řídicí jednotka zvlášť, dnešní trend je, že je vše implementováno v rámci senzoru, který obsahuje mikrokontroler a mikroprocesor, který svou část kompletně vyhodnocuje a s hlavním počítačem auta pak komunikuje přes základní typy sběrnice jako CAN a podobně.

„Jenže senzory neměří jenom hladinu, ale například u nákladních aut dokáží měřit i kvalitu oleje – obsah vody, znečištění sazemi. Mnohdy jsou velmi zajímavé principy, na kterých jsou založené. Všichni známe plováček, který dává jen onu informaci ‚nula-jedna‘. V posledních letech se používají termoelektrické snímače – jde o drátek namočený v oleji, který se v určitých intervalech nahřeje elektrickým pulsem. Drát pomalu chladne – čím víc je zanořený v oleji, tím chladne rychleji, protože olej má větší tepelnou vodivost než vzduch. A změnou odporu toho drátku se pak vyhodnocuje, jak moc je zanořený,“ popisuje Jaromír jeden z hezkých fyzikálních principů.

V poslední době se ale víc rozmáhá ultrazvukové měření oleje. Čidlo na dně olejové nádrže vyšle ultrazvukový puls, který se odrazí od hladiny a zároveň od nějakého referenčního bodu v dané vzdálenosti, kterou tvoří většinou tělo snímače, ve kterém je zachytávána referenční hladina. Podle časového posunu těchto dvou odrazů se vyhodnotí množství oleje. „To je princip, který je fyzikálně jednodušší, o to ale náročnější na elektroniku. Senzory jsou oproti těm termoelektrickým zase výrazně mechanicky robustnější,“ říká Jaromír.

Jak se řídí tlumiče

Další poutavou a jednoduchou oblastí jsou řízené tlumiče. S tím, jak se vyvíjejí možnosti zpětné vazby u řízení automobilů pomocí nejrůznějších senzorů, vznikají tlumiče schopné měnit hodnotu tlumení. Tedy parametr, který určuje komfort odpružení – čili pohodlí lidí ve vozu; ať už jde o odpružení podvozku osobního auta nebo sedaček náklaďáků či stavebních strojů.

„Tyhle tlumiče dokážou měnit hodnotu tlumení buď v relativně krátkém časovém úseku, nebo téměř ‚on-line‘, s reakční dobou v řádu desítek milisekund. To se pak dá využít na rychlé děje, když například přejedete koleje nebo výmol – auto bleskurychle mění odezvu,“ líčí Jaromír.

Tuhle oblast můžeme rozdělit na dvě skupiny. Jednou je zvyšování komfortu posádky. Druhý zajímavý a málo známý pohled je řízení nastavení tlumičů a jejich adaptability z pohledu sil působících do vozovky: „U osobních aut to je asi legrační, ale u nákladního auta s deseti tunami na nápravu je to už něco jiného. Víme, jak vypadají naše silnice. A při přejezdu jakékoliv nerovnosti tlumič a celý systém odpružení absorbuje nějakou špičku, ale pak to, laicky řečeno, kopne zpátky do silnice. Tak vznikají velké výtluky – začne to malou dírou, která se postupně zvětšuje. A za ní vznikají další a další.“

Méně tankodromů? Šlo by to…

Když se tyto systémy vhodně navrhnou, lze reakční síly, jimiž těžké stroje působí na podklad, významně snížit. Použitím poloaktivních tlumičů lze tohle zatížení zmenšit třeba o deset až patnáct procent. A to není zanedbatelná hodnota. Týká se to nejen poškozování silnic, ale třeba i mostů – na každém konci mostu je dělicí spára, která způsobí vybuzení a puls, jenž se pak vrací do konstrukce mostu. U největších nákladních aut už se tahle technologie začíná pomalu rozšiřovat.

„Když jsem se tomuhle tématu věnoval na škole, byl jsem přesvědčený, že masové nasazení – a s tím zlevnění – této technologie je otázkou pár let,“ neskrývá Jaromír trochu toho rozčarování, „ale pravda je jinde. I do osobních aut adaptivní tlumiče nacházejí cestu pomalu, zákazníci to asi moc nechtějí. Natož do nákladních. Tam je na vině ale asi hlavně legislativa. Výrobci nemají důvod to nabízet. Auto to zdraží, přepravní firmy to moc neocení. Ocenili by to ti, kdo udržují a opravují silnice. Ale musela by být vůle to změnit – dnes se náklaďáky posuzují podle toho, jaké mají statické zatížení na nápravu. Představte si ale, že by se měřila dynamická veličina. Udělá se standardizovaný hrbol nebo díra, přes které auto přejede, a vyhodnotí se dynamické účinky sil působících zpátky do vozovky. Což jsou, jak jsme si řekli, ti skuteční viníci, kteří škodí. Statická váha silnicím zas tak neublíží. No a pak by náklaďáky, které mají adaptivní systém, mohly mít větší statické zatížení náprav, přitom by ale silnice poškozovaly mnohem míň,“ uzavírá naše povídání Jaromír malou odbočkou do říše sci-fi.

, , , , ,



Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Anti SPAM *

Buďme v kontaktu

Sledujte VVAutomotive na síti LinkedIn a na Facebooku – buďte v kontaktu s profesionály z oboru. Odebírejte aktuální informace a rozšiřte komunitu odborníků.

LinkedIn Facebook