مقاله بررسی كنترل الكترونیكی موتور دیزل (EDC)

توضیحات :

مقاله بررسی كنترل الكترونیكی موتور دیزل (EDC) در 37 صفحه ورد قابل ویرایش

شرایط فنی

امروزه، در ورای پیشرفت‌هائی كه در زمینه‌ی تزریق سوخت موتور دیزل صورت گرفته، كاهش مصرف سوخت و افزایش در توان و گشتاور، فاكتورهای بسیار مهمی به شمار می‌آیند. در گذشته، اهمیت این فاكتورها موجب استفاده‌ی بیشتر از موتورهای دیزل با تزریق مستقیم (DI) بوده است. در مقام مقایسه با موتورهای دیزل با پیش محفظه و یا مجهز به محفظه‌ی گردابی، كه به نام موتورهای با تزریق غیر مستقیم (IDI) معروفند، موتورهای با تزریق مستقیم دارای فشار تزریق بیشتری هستند. این امر منجر به اختلاط بهتر سوخت- هوا گشته و احتراق در ان كاملتر صورت می‌گیرد. در موتورهای با تزریق مستقیم، با توجه به این واقعیت كه اختلاط بهتر انجام می‌شود و به علت عدم وجود پیش محفظه و یا محفظه گردابی، هیچ گونه تلفات ناشی از سریز سوخت وجود ندارد و نسبت به موتورهای با تزریق غیر مستقیم، مصرف سوخت 15-10 درصد كاهش می‌یابد.

علاوه بر این، موتورهای مدرن امروزی بیشتر در معرض مقررات سخت مربوط به گاز اگزوز و صدا هستند. این امر باعث شده است كه از سیستم تزریق سوخت موتور دیزل، انتظارات بیشتری مطرح شود، از جمله:

- فشارهای بالا در تزریق سوخت،

- منحنی بنیادی‌تری از آهنگ سوخت‌دهی،

- شروع تزریق متغیر،

- تزریق پیلوتی،

- سازگاری مقدار سوخت تزریقی، فشار تقویت یافته، و كمیت سوخت تزریقی در یك مرحله‌ی كاری معین،

- كمیت سوخت راه‌انداز وابسته به درجه‌ی حرارت،

- كنترل دور آرام مستقل از بار وارده بر موتور،

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

- به كارگیری چرخش دوباره‌ی گاز اگزوز، EGR با كنترل خودكار،

- كاهش در تولرانس‌ها و افزایش در دقت، در تمام طول عمر مفید وسیله‌ی نقلیه.

گاورنرهای مكانیكی متداول (وزنه‌های گریز از مركز) با به كارگیری چندین وسیله‌ی اضافه‌شده، شرایط متنوع در حین كار را ثبت می‌كنند تا تشكیل مخلوط با كیفیت بالا تضمین شود. بنابراین، این نوع گاورنرها به یك كنترل ساده‌ی دستی در موتور محدود می‌شوند، در صورتی كه عمل كننده‌های مهم و متنوعی وجود دارند كه امكان ثبت آن‌ها توسط این وسائل وجود ندارد و یا اگر هم ثبت شوند، سرعت كار مطلوب نخواهد بود.

مرور كلی سیستم

در سال‌های گذشته، به علت افزایش، چشم‌گیر در توان محاسبه‌ای میكروكنترلرهای موجود در بازار، تبعیت كنترل الكترونیكی دیزل (EDC) از مقررات و شرایطی را كه پیشتر یادآور شدیم را ممكن ساخته است.

برخلاف خودروهای دیزلی مجهز به پمپ‌های انژكتور ردیفی یا آسیابی متداول، راننده‌ی یك وسیله‌ی نقلیه كنترل شده توسط EDC نمی‌تواند هیچ گونه اثر مستقیم روی پمپ انژكتور داشته باشد، به عنوان مثال كنترل مقدار سوخت تزریقی كه به طور متداول به وسیله‌ی پدال گاز و یا سیم گاز انجام می‌شود، در اینجا حاصل متغیرهای عمل كننده‌ی متنوعی از جمله وضعیت كاری، داده‌های توسط راننده، آلاینده‌های گاز اگزوز و نظائر آن است.

بدین معنی كه یك سیستم ایمنی پیشرفته‌ای باید به كار برده شود تا خطاها و ایرادات را تشخیص دهد و به نسبت شدت و حدت، راه‌كارهای مناسب برای رفع آن‌ها را ارائه دهد (به عنوان مثال: محدودیت گشتاور، یا راندن اظطراری خودرو در گستره‌ی دور آرام (رساندن خودرو به كارگاه). سیستم EDC هم چنین امكان تبادل بین مقادیر به دست آمده در این سیستم با مقادیر حاصل از سایر سیستم‌های الكترونیكی در خودرو به وجود آید (به عنوان مثال با سیستم كنترل كشش (TCS) و كنترل الكترونیكی تعویض دنده.) بدین ترتیب، این سیستم می‌تواند با كل سیستم خودرو ادغام شود.

پردازش داده‌های EDC

سیگنال‌های ورودی

حس‌گرها همراه با عمل كننده‌ها، وسیله ارتباطی بین خودرو و واحد پردازش داده‌های آن هستند. سیگنال‌های حاصل از حس گرها، از طریق مدار الكتریكی محافظ و اگر لازم باشد از طریق مبدل‌های سیگنال و آمپلی‌فایرها، وارد یك واحد و یا واحدهای متعدد كنترل الكترونیكی (ECU) می‌شوند.

- سیگنال‌های ورودی پیوسته (مثال: اطلاعات حاصل از حس‌گرهای پیوسته مربوط به مقدار هوای مكیده شده توسط موتور، درجه حرارت هوای ورودی و حرارت خود موتور، ولتاژ باطری و نظائر آن‌ها) به وسیله مبدل پیوسته/ گسسته در ریز پردازنده ECU، به مقادیر گسسته تبدیل می‌شوند.

- سیگنال‌های ورودی گسسته (مثال: سیگنال‌های كلید قطع و وصل، یا سیگنال حس‌گر گسسته از قبیل پالس‌های سرعت دورانی از حس‌گر Hall می‌توانند به طور مستقیم توسط ریزپردازنده‌ها پردازش می‌شوند.

- به منظور از بین بردن پالس‌های تداخل كننده، سیگنال‌های پالسی شكل كه از حس‌گرهای القائی دریافت می‌شوند و حاوی اطلاعاتی مانند دور موتور و علامت تنظیم موتور هستند، توسط مدار ویژه‌ای در ECU بهبود یافته و به موج مربعی تبدیل می‌شوند.

اصلاح سیگنال، بسته به میزان پیچیدگی داخلی حس‌گر، به طور كامل و یا نسبی در داخل حس‌گر می تواند انجام شود. شرایط كاری كه در نقطه‌ی نصب پیش می‌آید تعیین كننده‌ی میزان بارگذاری حس‌گر است.

اصلاح سیگنال

مدار محافظ برای محدود ساختن سیگنال‌های ورودی در حد حداكثر ولتاژ از پیش تعیین شده به كار می‌رود. سیگنال اصلی با استفاده از صافی، تقریباً به طور كامل از وجود سیگنال‌های تداخلی آزاد شده و سپس تقویت می‌یابد تا بتواند با ولتاژ ورودی واحد ECU متناسب باشد.

پردازش سیگنال در ECU

ریزپردازنده‌های ECU غالباً سیگنال‌های ورودی را به صورت گسسته (Digital) پردازش می‌نمایند و به همین جهت نیاز به یك برنامه‌ی خاصی است. این برنامه در حافظه ROM و یا Flash- EPROM ذخیره می‌شود.

علاوه بر این، منحنی‌های مشخصه موتور و اطلاعات مربوط به مدیریت موتور نیز در حافظه‌ی Flash- EPROM ذخیره می‌شوند. داده‌های تثبیت كننده، اطلاعات مربوط به كالیبراسیون و ساخت، هم‌چنین داده‌های مربوط به خطاها ایرادات كه در حین كار ممكن است پیش آیند، همگی در یك حافظه‌ی غیر فرار خواندن/ نوشتن EEPROM ذخیره می‌شوند.

با وجود تنوع بسیار وسیع در انواع موتورها و ادوات، انواع ECU دارای یك كد «نوع» هستند. با استفاده از این كد، نقشه‌هائی كه برای یك كار خاص در یك كارخانه و یا تعمیرگاه لازم است، از میان نقشه‌های ذخیره شده در EEPROM انتخاب می‌شوند.

سایر متغیرهای ECU طوری طراحی می‌شوند كه در پایان تولید وسیله‌ی نقلیه، سری كامل داده‌ها بتوانند در داخل Flash- EPROM برنامه‌ریزی شوند. این كار موجب كاهش تنوع در ECU مورد احتیاج كارخانجات وسائط نقلیه می‌شود.

یك RAM فرار جهت ذخیره‌ی داده‌های متغیر (مثل داده‌های محاسبه‌ای و مقادیر سیگنال)، مورد نیاز است. و برای درست عمل كردن این RAM نیاز به یك انرژی دائمی می‌باشد. به عبارت دیگر، در صورتی كه سویچ برق خودرو قطع شود و یا اتصال باطری از خودرو جدا گردد، ECU خاموش شده، تمامی اطلاعات ذخیره شده از بین می‌رود. در این حالت كمیت‌های سازگاری (مقادیری كه در رابطه با شرایط عمومی موتور و وسیله‌ی نقلیه شناخته شده‌اند) پس از روشن شدن ECU باید دوباره نصب شوند. برای جلوگیری از این امر، مقادیر سازگاری به جای RAM در یك EEPROM ذخیره می‌شوند.

سیگنال‌های خروجی

ریزپردازنده‌ها با سیگنال‌های خروجی خود بخش‌های خروجی را به كار می‌اندازند. به طور معمول این بخش‌ها برای ارتباط مستقیم با عمل كننده‌ها دارای قدرت كافی هستند. به كار افتادن هر كدام از عمل كننده‌ها در رابطه با تعریف یك سیستم خاصی می‌باشد. این بخش‌های خروجی در مقابل هر گونه اتصال كوتاه به زمین یا به ولتاژ باطری و یا در مقابل صدمات ناشی از اضافه بار محافظت شده‌اند. اشكالات نخست توسط بخش‌های خروجی تشخیص داده شده، پس از آن، به ریز پردازنده گزارش می‌شود وضعیت مشابه در مدارات باز خازن نیز تعبیه شده است.

علاوه بر این، تعدادی از سیگنال‌های خروجی از طریق وسیله ارتباطی به سایر سیستم‌های موجود در وسیله‌ی نقلیه منتقل می‌شوند.

عمل كننده سولنوئیدی

همان‌طور كه در پمپ انژكتور ردیفی مجهز به گاورنر مكانیكی ملاحظه شد، مقدار سوخت تزریقی متناسب با وضعیت قرار گرفتن شانه‌ی كنترل و دور موتور می‌باشد. عمل‌كننده‌ی سولنوئیدی به طور مستقیم به پمپ وصل است و حركت خطی آن‌ می‌تواند شانه را تغییر دهد. وقتی جریان برق از سولنوئید قطع می‌شود، یك فنر به شانه‌ی كنترل در جهت «خاموش» نیرو وارد می‌كند كه موجب قطع شدن جریان سوخت به موتور می‌شود. ولی وقتی سولنوئید انرژی‌دار شد، نیروئی در جهت مخالف نیروی فنر شانه وارد می‌سازد. با افزایش این نیرو كه همراه با افزایش جریان برق در سولنوئید است، مقدار سوخت تزریقی در موتور بیشتر می‌شود. بدین معنی كه حركت شانه، به نسبت جریان برق، بطور پیوسته تغییر می‌یابد، و مقدار سوخت تزریقی را بین مقادیر صفر و حداكثر تنظیم می‌كند.

مقدار سوخت تزریقی

مقدار سوخت تزریقی، بر روی مشخصات راه‌اندازی موتور، دور آرام، توان موتور، قابلیت رانندگی و نیز روی ذرات خروجی از اگزوز تاثیر زیادی دارد. در راستای همین اثرات می‌باشد كه در ECU نقشه‌هائی به صورت نقشه‌های رایانه‌ای برای راه‌اندازی موتور،دور آرام، وضعیت تمام- بار، مشخصه پدال گاز، محدودیت دود، و مشخصه‌ی پمپ انژكتور آماده می‌شود.



وضعیتی كه شانه در آن قرار گرفته در واقع تعیین كننده مقدار سوخت تزریقی است. روش‌های استاندارد تنظیم كه در گاورنرهای مكانیكی RQ و RQV متداول است، می‌تواند برای بهبود هدایت خودرو به كار برده شود. راننده گشتاور و یا دور مورد لزوم موتور را به وسیله‌ی یك پتانسیومتر تعیین می‌كند و با استفاده از آن، وضعیت پدال گاز تعیین می‌شود. با استفاده از اطلاعات نقشه‌های ذخیره شده و نیز كمیت‌های حقیقی كه از حس‌گرها دریافت می‌شود، ECU مقدار سوخت لازم، و یا به عبارت دیگر موقعیت لازم در حركت شانه را محاسبه می‌كند. این موقعیت محاسبه شده‌ی شانه، به عنوان یك متغیر مرجع برای انجام كنترل خودكار به كار می‌رود. ECU به عنوان یك كنترل كننده‌ی وضعیت عمل می‌كند و وضعیت واقعی شانه، در نتیجه، تغییرات سیستم كنترل را ثبت می‌كند. كنترل كننده‌ی وضعیت (ECU) این اطمینان را ایجاد می‌كند كه شانه به سرعت و به طور صحیح در وضعیت جدید خود قرار گرفته است.

دور آرام

دور آرام موتور برای یك مقدار از پیش تعیین شده، جدای از مقدار بار وارده، تنظیم می‌گردد. اگر لازم باشد، این تنظیم می‌تواند از طریق دستگاه كنترل سرعت خودرو (وسیله‌ای برای انتخاب سرعت دلخواه و تثبیت آن) واقع در روی پانل انجام شود.

دور متوسط

با فعال ساختن یك وسیله‌ی كنترل دور میانه، می‌توان قدرت اضافی لازم برای كاراندازی ماشین‌هائی مثل بالابرها را تامین كرد. این كنترل كننده، دور موتور را بدون توجه به بار وارده در حد معینی حفظ می‌كند. وسیله مزبور، وقتی موتور در جا كار می‌كند، توسط تنظیم كننده‌ی سرعت خودرو در پانل كنترل به كار می‌افتد. با به كارگیری یك كلید در پانل خودرو و با استفاده از اطلاعات ذخیره شده، می‌توان دور موتور را در یك حدی به طور ثابت نگاه داشت. علاوه بر این، با استفاده از تنظیم كننده سرعت پیش‌روی خودرو، می‌توان سرعت‌های دلخواه را از پیش انتخاب كرد.

سرعت پیش‌روی خودرو

به منظور كنترل سرعت پیش‌روی، تنظیم كننده سرعت پیش‌روی خودرو سیگنال دریافتی از مسافت سنج و یا از حس‌گر سرعت را ارزیابی می‌كند. این سیگنال با سرعت از پیش تعیین شده مقایسه گشته، و برای محدود كردن دور موتور به كار می‌رود.

یك مجموعه چهار كلیدی در پانل كنترل جهت راه‌اندازی و یا از كار انداختن تنظیم كننده و ثبت كننده سرعت پیش‌روی خودرو به كار می‌رود:

1- افزایش سرعت و انتخاب (ذخیره)؛ وقتی كلید مربوطه زده می‌شود، خودرو شتاب بر می‌دارد. سرعت خودرو در لحظه‌ای كه كلید خاموش می‌شود به عنوان یك سرعت مرجع برای خودرو ذخیره می‌شود (سرعت انتخاب شده).

2- كاهش سرعت و انتخاب (ذخیره)؛ وقتی دكمه مربوطه زده شود، شتاب خودرو گرفته می‌شود. در این‌جا نیز سرعت خودرو در لحظه‌ای كه دكمه رها می‌شود به عنوان سرعت تعیین شده برای خودرو ذخیره می‌شود (سرعت انتخاب شده).

3- فعال نمودن دوباره؛ وقتی این دكمه رده می‌شود، سرعت خودرو با آخرین سرعتی كه انتخاب شده و در حافظه ذخیره گشته است مطابقت پیدا می‌كند.

4- دكمه خاموش؛ با زدن این دكمه دستگاه كنترل سرعت خودرو به طور كلی از كار می‌افتد.

دیگر وظایف

وظایف ترمز موتور (اگزوز)

وقتی ترمز موتور (یا ترمز اگزوز) به كار می‌افتد، مقدار سوخت تحویلی در حد صفر و یا در حد دور آرام می‌رسد. برای این كار ECU سیگنال دریافتی از دكمه مربوط به ترمز موتور را پردازش می كند.

حفاظت در مقابل داغ شدن

به محض آن‌كه درجه‌ی حرارت خنك كننده از حد تعیین شده تجاوز كند، حداكثر گشتاور موتور كاهش می‌یابد.

ممانعت از روشن شدن موتور در سرازیری.

هنگامی كه EDC خاموش است، یك فنر برگشتی، شانه را در وضعیت خاموش قرار می‌دهد. این عمل مانع از روشن شدن ناخواسته‌ی موتور می‌گردد. به عنوان مثال، خودروی كه در جاده شیب‌دار متوقف شده و خود به خود حركت می‌كند.

خاموش كن كلیدی موتور

امروزه خاموش كردن موتور به وسیله كلید راه‌انداز، جایگزین خاموش كن مكانیكی كه قبلاً متداول بود، گشته است. كلید راه‌انداز جریان برق را از خاموش كن الكتریكی (ELAB) و نیز از عمل كننده سولنوئیدی شانه قطع كرده و با این عمل جریان سوخت را به موتور می‌بندد.

وسیله‌ ارتباطی

می‌توان به وسیله‌ی یك خط سیگنال مقادیر مربوط به EDC را (به عنوان مثال: مقدار سوخت تزریقی، موقعیت پدال گاز) به سایر سیستم‌های موجود در خودرو مثل تعویض دنده منتقل نمود. این سیستم‌ها می‌توانند به وسیله‌ی یك مدار جداگانه مقدار سوخت تزریقی را بین دور آرام و وضعیت تمام- بار تعیین كنند. سازگاری با TCS (كنترل كشش) امكان‌پذیر است.

کلمات کلیدی : تحقیق بررسی كنترل الكترونیكی موتور دیزل (EDC);پژوهش بررسی كنترل الكترونیكی موتور دیزل (EDC);مقاله بررسی كنترل الكترونیكی موتور دیزل (EDC);دانلود تحقیق بررسی كنترل الكترونیكی موتور دیزل (EDC);بررسی كنترل الكترونیكی موتور دیزل (EDC);كنترل الكترونیكی; موتور دیزل ;EDC