مقاله بررسی کنترل الکترونیکی موتور دیزل (EDC)در 37 صفحه ورد قابل ویرایش

کنترل الکترونیکی موتور دیزل (EDC)

شرایط فنی

امروزه، در ورای پیشرفت‌هائی که در زمینه‌ی تزریق سوخت موتور دیزل صورت گرفته، کاهش مصرف سوخت و افزایش در توان و گشتاور، فاکتورهای بسیار مهمی به شمار می‌آیند. در گذشته، اهمیت این فاکتورها 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، که 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 کاملتر صورت می‌گیرد. در موتورهای با تزریق مستقیم، با توجه به این واقعیت که 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 کاهش می‌یابد.

علاوه بر این، موتورهای مدرن امروزی بیشتر در معرض مقررات سخت مربوط به گاز اگزوز و صدا هستند. این امر باعث شده است که 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 کمیت سوخت تزریقی در یک مرحله‌ی کاری معین،

- کمیت سوخت راه‌انداز وابسته به درجه‌ی حرارت،

- کنترل دور آرام مستقل از بار وارده بر موتور،

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

- به کارگیری چرخش دوباره‌ی گاز اگزوز، EGR با کنترل خودکار،

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

گاورنرهای مکانیکی متداول (وزنه‌های گریز از مرکز) با به کارگیری چندین وسیله‌ی اضافه‌شده، شرایط متنوع در حین کار را ثبت می‌کنند تا تشکیل مخلوط با کیفیت بالا تضمین شود. بنابراین، این نوع گاورنرها به یک کنترل ساده‌ی دستی در موتور محدود می‌شوند، در صورتی که عمل کننده‌های مهم و متنوعی وجود دارند که امکان ثبت آن‌ها توسط این وسائل وجود ندارد و یا اگر هم ثبت شوند، سرعت کار مطلوب نخواهد بود.

مرور کلی سیستم

در سال‌های گذشته، به علت افزایش، چشم‌گیر در توان محاسبه‌ای میکروکنترلرهای موجود در بازار، تبعیت کنترل الکترونیکی دیزل (EDC) از مقررات و شرایطی را که پیشتر یادآور شدیم را ممکن ساخته است.

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

بدین معنی که یک سیستم ایمنی پیشرفته‌ای باید به کار برده شود تا خطاها و ایرادات را تشخیص دهد و به نسبت شدت و حدت، راه‌کارهای مناسب برای رفع آن‌ها را ارائه دهد (به عنوان مثال: محدودیت گشتاور، یا راندن اظطراری خودرو در گستره‌ی دور آرام (رساندن خودرو به کارگاه). سیستم EDC هم چنین امکان تبادل بین مقادیر به دست آمده در این سیستم با مقادیر حاصل از سایر سیستم‌های الکترونیکی در خودرو به وجود آید (به عنوان مثال با سیستم کنترل کشش (TCS) و کنترل الکترونیکی تعویض دنده.) بدین ترتیب، این سیستم می‌تواند با کل سیستم خودرو ادغام شود.

پردازش داده‌های EDC

سیگنال‌های ورودی

حس‌گرها همراه با عمل کننده‌ها، وسیله ارتباطی بین خودرو و واحد پردازش داده‌های آن هستند. سیگنال‌های حاصل از حس گرها، از طریق مدار الکتریکی محافظ و اگر لازم باشد از طریق مبدل‌های سیگنال و آمپلی‌فایرها، وارد یک واحد و یا واحدهای متعدد کنترل الکترونیکی (ECU) می‌شوند.

- سیگنال‌های ورودی پیوسته (مثال: اطلاعات حاصل از حس‌گرهای پیوسته مربوط به مقدار هوای مکیده 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 کلید قطع و وصل، یا سیگنال حس‌گر گسسته از قبیل پالس‌های سرعت دورانی از حس‌گر Hall می‌توانند به طور مستقیم توسط ریزپردازنده‌ها پردازش می‌شوند.

عمل کننده سولنوئیدی

همان‌طور که در پمپ انژکتور ردیفی مجهز به گاورنر مکانیکی ملاحظه شد، مقدار سوخت تزریقی متناسب با وضعیت قرار گرفتن شانه‌ی کنترل و دور موتور می‌باشد. عمل‌کننده‌ی سولنوئیدی به طور مستقیم به پمپ وصل است و حرکت خطی آن‌ می‌تواند شانه را تغییر دهد. وقتی جریان برق از سولنوئید قطع می‌شود، یک فنر به شانه‌ی کنترل در جهت «خاموش» نیرو وارد می‌کند که 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 که همراه با افزایش جریان برق در سولنوئید است، مقدار سوخت تزریقی در موتور بیشتر می‌شود. بدین معنی که حرکت شانه، به نسبت جریان برق، بطور پیوسته تغییر می‌یابد، و مقدار سوخت تزریقی را بین مقادیر صفر و حداکثر تنظیم می‌کند.

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 که در ECU نقشه‌هائی به صورت نقشه‌های رایانه‌ای برای راه‌اندازی موتور،دور آرام، وضعیت تمام- بار، مشخصه پدال گاز، محدودیت دود، و مشخصه‌ی پمپ انژکتور آماده می‌شود.

وضعیتی که شانه در آن قرار گرفته در واقع تعیین کننده مقدار سوخت تزریقی است. روش‌های استاندارد تنظیم که در گاورنرهای مکانیکی RQ و RQV متداول است، می‌تواند برای بهبود هدایت خودرو به کار برده شود. راننده گشتاور و یا دور مورد لزوم موتور را به وسیله‌ی یک پتانسیومتر تعیین می‌کند و با استفاده از آن، وضعیت پدال گاز تعیین می‌شود. با استفاده از اطلاعات نقشه‌های ذخیره شده و نیز کمیت‌های حقیقی که از حس‌گرها دریافت می‌شود، ECU مقدار سوخت لازم، و یا به عبارت دیگر موقعیت لازم در حرکت شانه را محاسبه می‌کند. این موقعیت محاسبه شده‌ی شانه، به عنوان یک متغیر مرجع برای انجام کنترل خودکار به کار می‌رود. ECU به عنوان یک کنترل کننده‌ی وضعیت عمل می‌کند و وضعیت واقعی شانه، در نتیجه، تغییرات سیستم کنترل را ثبت می‌کند. کنترل کننده‌ی وضعیت (ECU) این اطمینان را ایجاد می‌کند که شانه به سرعت و به طور صحیح در وضعیت جدید خود قرار گرفته است.