پروژه بررسي كنترل الكترونيكي موتور ديزل (EDC)

مقاله بررسي كنترل الكترونيكي موتور ديزل (EDC)در 37 صفحه ورد قابل ويرايش

كنترل الكترونيكي موتور ديزل (EDC)

شرايط فني

امروزه، در وراي پيشرفت‌هائي كه در زمينه‌ي تزريق سوخت موتور ديزل صورت گرفته، كاهش مصرف سوخت و افزايش در توان و گشتاور، فاكتورهاي بسيار مهمي به شمار مي‌آيند. در گذشته، اهميت اين فاكتورها موجب استفاده‌ي بيشتر از موتورهاي ديزل با تزريق مستقيم (DI) بوده است. در مقام مقايسه با موتورهاي ديزل با پيش محفظه و يا مجهز به محفظه‌ي گردابي، كه به نام موتورهاي با تزريق غير مستقيم (IDI) معروفند، موتورهاي با تزريق مستقيم داراي فشار تزريق بيشتري هستند. اين امر منجر به اختلاط بهتر سوخت- هوا گشته و احتراق در ان كاملتر صورت مي‌گيرد. در موتورهاي با تزريق مستقيم، با توجه به اين واقعيت كه اختلاط بهتر انجام مي‌شود و به علت عدم وجود پيش محفظه و يا محفظه گردابي، هيچ گونه تلفات ناشي از سريز سوخت وجود ندارد و نسبت به موتورهاي با تزريق غير مستقيم، مصرف سوخت 15-10 درصد كاهش مي‌يابد.

علاوه بر اين، موتورهاي مدرن امروزي بيشتر در معرض مقررات سخت مربوط به گاز اگزوز و صدا هستند. اين امر باعث شده است كه از سيستم تزريق سوخت موتور ديزل، انتظارات بيشتري مطرح شود، از جمله:

- فشارهاي بالا در تزريق سوخت،

- منحني بنيادي‌تري از آهنگ سوخت‌دهي،

- شروع تزريق متغير،

- تزريق پيلوتي،

- سازگاري مقدار سوخت تزريقي، فشار تقويت يافته، و كميت سوخت تزريقي در يك مرحله‌ي كاري معين،

- كميت سوخت راه‌انداز وابسته به درجه‌ي حرارت،

- كنترل دور آرام مستقل از بار وارده بر موتور،

- تنظيم سرعت مطلوب با توجه به مصرف سوخت و بازده،

- به كارگيري چرخش دوباره‌ي گاز اگزوز، EGR با كنترل خودكار،

- كاهش در تولرانس‌ها و افزايش در دقت، در تمام طول عمر مفيد وسيله‌ي نقليه.

گاورنرهاي مكانيكي متداول (وزنه‌هاي گريز از مركز) با به كارگيري چندين وسيله‌ي اضافه‌شده، شرايط متنوع در حين كار را ثبت مي‌كنند تا تشكيل مخلوط با كيفيت بالا تضمين شود. بنابراين، اين نوع گاورنرها به يك كنترل ساده‌ي دستي در موتور محدود مي‌شوند، در صورتي كه عمل كننده‌هاي مهم و متنوعي وجود دارند كه امكان ثبت آن‌ها توسط اين وسائل وجود ندارد و يا اگر هم ثبت شوند، سرعت كار مطلوب نخواهد بود.

مرور كلي سيستم

در سال‌هاي گذشته، به علت افزايش، چشم‌گير در توان محاسبه‌اي ميكروكنترلرهاي موجود در بازار، تبعيت كنترل الكترونيكي ديزل (EDC) از مقررات و شرايطي را كه پيشتر يادآور شديم را ممكن ساخته است.

برخلاف خودروهاي ديزلي مجهز به پمپ‌هاي انژكتور رديفي يا آسيابي متداول، راننده‌ي يك وسيله‌ي نقليه كنترل شده توسط EDC نمي‌تواند هيچ گونه اثر مستقيم روي پمپ انژكتور داشته باشد، به عنوان مثال كنترل مقدار سوخت تزريقي كه به طور متداول به وسيله‌ي پدال گاز و يا سيم گاز انجام مي‌شود، در اينجا حاصل متغيرهاي عمل كننده‌ي متنوعي از جمله وضعيت كاري، داده‌هاي توسط راننده، آلاينده‌هاي گاز اگزوز و نظائر آن است.

بدين معني كه يك سيستم ايمني پيشرفته‌اي بايد به كار برده شود تا خطاها و ايرادات را تشخيص دهد و به نسبت شدت و حدت، راه‌كارهاي مناسب براي رفع آن‌ها را ارائه دهد (به عنوان مثال: محدوديت گشتاور، يا راندن اظطراري خودرو در گستره‌ي دور آرام (رساندن خودرو به كارگاه). سيستم EDC هم چنين امكان تبادل بين مقادير به دست آمده در اين سيستم با مقادير حاصل از ساير سيستم‌هاي الكترونيكي در خودرو به وجود آيد (به عنوان مثال با سيستم كنترل كشش (TCS) و كنترل الكترونيكي تعويض دنده.) بدين ترتيب، اين سيستم مي‌تواند با كل سيستم خودرو ادغام شود.

پردازش داده‌هاي EDC

سيگنال‌هاي ورودي

حس‌گرها همراه با عمل كننده‌ها، وسيله ارتباطي بين خودرو و واحد پردازش داده‌هاي آن هستند. سيگنال‌هاي حاصل از حس گرها، از طريق مدار الكتريكي محافظ و اگر لازم باشد از طريق مبدل‌هاي سيگنال و آمپلي‌فايرها، وارد يك واحد و يا واحدهاي متعدد كنترل الكترونيكي (ECU) مي‌شوند.

- سيگنال‌هاي ورودي پيوسته (مثال: اطلاعات حاصل از حس‌گرهاي پيوسته مربوط به مقدار هواي مكيده شده توسط موتور، درجه حرارت هواي ورودي و حرارت خود موتور، ولتاژ باطري و نظائر آن‌ها) به وسيله مبدل پيوسته/ گسسته در ريز پردازنده ECU، به مقادير گسسته تبديل مي‌شوند.

- سيگنال‌هاي ورودي گسسته (مثال: سيگنال‌هاي كليد قطع و وصل، يا سيگنال حس‌گر گسسته از قبيل پالس‌هاي سرعت دوراني از حس‌گر Hall مي‌توانند به طور مستقيم توسط ريزپردازنده‌ها پردازش مي‌شوند.

عمل كننده سولنوئيدي

همان‌طور كه در پمپ انژكتور رديفي مجهز به گاورنر مكانيكي ملاحظه شد، مقدار سوخت تزريقي متناسب با وضعيت قرار گرفتن شانه‌ي كنترل و دور موتور مي‌باشد. عمل‌كننده‌ي سولنوئيدي به طور مستقيم به پمپ وصل است و حركت خطي آن‌ مي‌تواند شانه را تغيير دهد. وقتي جريان برق از سولنوئيد قطع مي‌شود، يك فنر به شانه‌ي كنترل در جهت «خاموش» نيرو وارد مي‌كند كه موجب قطع شدن جريان سوخت به موتور مي‌شود. ولي وقتي سولنوئيد انرژي‌دار شد، نيروئي در جهت مخالف نيروي فنر شانه وارد مي‌سازد. با افزايش اين نيرو كه همراه با افزايش جريان برق در سولنوئيد است، مقدار سوخت تزريقي در موتور بيشتر مي‌شود. بدين معني كه حركت شانه، به نسبت جريان برق، بطور پيوسته تغيير مي‌يابد، و مقدار سوخت تزريقي را بين مقادير صفر و حداكثر تنظيم مي‌كند.

مقدار سوخت تزريقي

مقدار سوخت تزريقي، بر روي مشخصات راه‌اندازي موتور، دور آرام، توان موتور، قابليت رانندگي و نيز روي ذرات خروجي از اگزوز تاثير زيادي دارد. در راستاي همين اثرات مي‌باشد كه در ECU نقشه‌هائي به صورت نقشه‌هاي رايانه‌اي براي راه‌اندازي موتور،دور آرام، وضعيت تمام- بار، مشخصه پدال گاز، محدوديت دود، و مشخصه‌ي پمپ انژكتور آماده مي‌شود.

وضعيتي كه شانه در آن قرار گرفته در واقع تعيين كننده مقدار سوخت تزريقي است. روش‌هاي استاندارد تنظيم كه در گاورنرهاي مكانيكي RQ و RQV متداول است، مي‌تواند براي بهبود هدايت خودرو به كار برده شود. راننده گشتاور و يا دور مورد لزوم موتور را به وسيله‌ي يك پتانسيومتر تعيين مي‌كند و با استفاده از آن، وضعيت پدال گاز تعيين مي‌شود. با استفاده از اطلاعات نقشه‌هاي ذخيره شده و نيز كميت‌هاي حقيقي كه از حس‌گرها دريافت مي‌شود، ECU مقدار سوخت لازم، و يا به عبارت ديگر موقعيت لازم در حركت شانه را محاسبه مي‌كند. اين موقعيت محاسبه شده‌ي شانه، به عنوان يك متغير مرجع براي انجام كنترل خودكار به كار مي‌رود. ECU به عنوان يك كنترل كننده‌ي وضعيت عمل مي‌كند و وضعيت واقعي شانه، در نتيجه، تغييرات سيستم كنترل را ثبت مي‌كند. كنترل كننده‌ي وضعيت (ECU) اين اطمينان را ايجاد مي‌كند كه شانه به سرعت و به طور صحيح در وضعيت جديد خود قرار گرفته است.