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 بهره گیری‌ي بيشتر از موتورهاي ديزل با تزريق مستقيم (DI) بوده می باشد. 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 آن كاملتر صورت مي‌گيرد. در موتورهاي با تزريق مستقيم، با در نظر داشتن اين واقعيت كه اختلاط بهتر انجام مي‌گردد و به علت عدم وجود پيش محفظه و يا محفظه گردابي، هيچ گونه تلفات ناشي از سرريز سوخت وجود ندارد و نسبت به موتورهاي با تزريق غير مستقيم، مصرف سوخت 15-10 درصد كاهش مي‌يابد.

نکته مهم : برای بهره گیری از متن کامل پژوهش یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و پژوهش دانشگاهی در رشته های مختلف می باشد که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

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

– 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 در نظر داشتن 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 گردد. بنابراين، اين نوع گاورنرها به يك كنترل ساده‌ي دستي در موتور محدود مي‌شوند، در صورتي كه اقدام 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 می باشد.

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 گونه متداول به وسيله‌ي پدال گاز و يا سيم گاز انجام مي‌گردد، در اينجا حاصل متغيرهاي اقدام كننده‌ي متنوعي مانند وضعيت كاري، داده‌هاي توسط راننده، آلاينده‌هاي گاز اگزوز و نظائر آن می باشد.

بدين معني كه يك سيستم ايمني پيشرفته‌اي بايد به كار برده گردد 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 اضطراري 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 گردد.

پردازش داده‌هاي EDC

سيگنال‌هاي ورودي

حس‌گرها همراه با اقدام 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 (شكل 1):

– 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 گونه مستقيم توسط ريزپردازنده‌ها پردازش مي‌شوند.

– به مقصود از بين بردن پالس‌هاي تداخل كننده، سيگنال‌هاي پالسي شكل كه از حس‌گرهاي القائي دريافت مي‌شوند و حاوي اطلاعاتي مانند دور موتور و علامت تنظيم موتور هستند، توسط مدار ويژه‌اي در ECU بهبود يافته و به موج مربعي تبديل مي‌شوند.

اصلاح سيگنال، بسته به ميزان پيچيدگي داخلي حس‌گر، به گونه كامل و يا نسبي در داخل حس‌گر مي تواند انجام گردد. شرايط كاري كه در نقطه‌ي نصب پيش مي‌آيد تعيين كننده‌ي ميزان بارگذاري حس‌گر می باشد.

اصلاح سيگنال

مدار محافظ براي محدود ساختن سيگنال‌هاي ورودي در حد حداكثر ولتاژ از پيش تعيين شده به كار مي‌رود. سيگنال اصلي با بهره گیری از صافي، تقريباً به گونه كامل از وجود سيگنال‌هاي تداخلي آزاد شده و سپس تقويت مي‌يابد تا بتواند با ولتاژ ورودي واحد ECU متناسب باشد.

 

 

شكل 1- فرآورش سيگنال در ECU

 پردازش سيگنال در ECU

ريزپردازنده‌هاي ECU (شكل 1) غالباً سيگنال‌هاي ورودي را به صورت گسسته (Digital) پردازش مي‌نمايند و به همين جهت نياز به يك برنامه‌ي خاصي می باشد. اين برنامه در حافظه ROM و يا Flash- EPROM ذخيره مي‌گردد.

علاوه بر اين، منحني‌هاي مشخصه موتور و اطلاعات مربوط به مديريت موتور نيز در حافظه‌ي Flash- EPROM    ذخيره مي‌شوند. داده‌هاي تثبيت كننده، اطلاعات مربوط به كاليبراسيون و ساخت، هم‌چنين داده‌هاي مربوط به خطاها ايرادات كه در حين كار ممكن می باشد پيش آيند، همگي در يك حافظه‌ي غير فرّ‌ار خواندن/ نوشتن EEPROM ذخيره مي‌شوند.

با وجود تنوع بسيار وسيع در انواع موتورها و ادوات، انواع ECU داراي يك كد «نوع» هستند. با بهره گیری از اين كد، نقشه‌هائي كه براي يك كار خاص در يك كارخانه و يا تعميرگاه لازم می باشد، از ميان نقشه‌هاي ذخيره شده در EEPROM انتخاب مي‌شوند.

ساير متغيرهاي ECU طوري طراحي مي‌شوند كه در پايان توليد وسيله‌ي نقليه، سري كامل داده‌ها بتوانند در داخل Flash- EPROM برنامه‌ريزي شوند. اين كار موجب كاهش تنوع در ECU مورد احتياج كارخانجات وسائط نقليه مي‌گردد.

يك RAM فرار جهت ذخيره‌ي داده‌هاي متغير (مثل داده‌هاي محاسبه‌اي و مقادير سيگنال)، مورد نياز می باشد. و براي درست اقدام كردن اين RAM نياز به يك انرژي دائمي مي‌باشد. به عبارت ديگر، در صورتي كه سويچ برق خودرو قطع گردد و يا اتصال باطري از خودرو جدا گردد، ECU خاموش شده، تمامي اطلاعات ذخيره شده از بين مي‌رود. در اين حالت كميت‌هاي سازگاري (مقاديري كه در ارتباط با شرايط عمومي موتور و وسيله‌ي نقليه شناخته شده‌اند) پس از روشن شدن ECU بايد دوباره نصب شوند. براي جلوگيري از اين امر، مقادير سازگاري به جاي RAM در يك EEPROM ذخيره مي‌شوند.

سيگنال‌هاي خروجي

ريزپردازنده‌ها با سيگنال‌هاي خروجي خود بخش‌هاي خروجي را به كار مي‌اندازند. به گونه معمول اين بخش‌ها براي ارتباط مستقيم با اقدام كننده‌ها داراي قدرت كافي هستند. به كار افتادن هر كدام از اقدام كننده‌ها در ارتباط با تعريف يك سيستم خاصي مي‌باشد. اين بخش‌هاي خروجي پیش روی هر گونه اتصال كوتاه به زمين يا به ولتاژ باطري و يا پیش روی صدمات ناشي از اضافه بار محافظت شده‌اند. اشكالات نخست توسط بخش‌هاي خروجي تشخيص داده شده، پس از آن، به ريز پردازنده گزارش مي‌گردد وضعيت مشابه در مدارات باز خازن نيز تعبيه شده می باشد.

علاوه بر اين، تعدادي از سيگنال‌هاي خروجي از طريق وسيله ارتباطي به ساير سيستم‌هاي موجود در وسيله‌ي نقليه منتقل مي‌شوند.

انتقال داده‌ها به ساير سيستم‌ها

مرور كلي سيستم

افزايش روز افزون بهره گیری از كنترل‌هاي الكترونيكي كنترل خودكار و دستي در خودروها، ايجاب مي‌كند كه تك تك واحدهاي كنترل الكترونيكي ECU با هم ديگر به صورت شبكه در آيند. اين كنترل‌ها عبارتند از:

– كنترل تعويض دنده،

– مديريت كنترل الكترونيكي موتور و يا كنترل پمپ انژكتور،

– سيستم مانع قفل ترمز (ABS)،

– سيستم كنترل كشش (TCS)،

– برنامه‌ي پايداري الكترونيكي (ESP)،

– كنترل گشتاور كششي موتور (MSR)،

– تثبيت كننده‌ي الكترونيكي (EWS)،

– رايانه نصب شده در صفحه داش‌بورد خودرو.

تبادل اطلاعات بين سيستم‌ها، تعداد حس‌گرهاي مورد نياز را كاهش مي‌دهد، و بهره‌بري از تك تك سيستم‌ها را بهبود مي‌بخشد. وسيله ارتباطي سيستم‌هاي ارتباطي كه به گونه خاص براي بهره گیری در خودرو طراحي مي‌شوند مي‌توانند در دو زير گروه طبقه‌بندي شوند:

– وسيله ارتباطي متداول،

– وسيله ارتباطي سريال، (مثل: شبكه‌ي كنترل كننده‌ي منطقه‌اي).

انتقال داده‌ها به روش متداول

انتقال داده‌ها در يك خودرو به روش مرسوم، با اين ويژه‌گي كه براي هر سيگنال يك سيم هادي جداگانه اختصاص مي‌يابد، شناخته مي‌گردد (شكل 2). سيگنال‌هاي دودوئي تنها مي‌توانند به صورت “0” و “1” منتقل شوند (كد دودوئي)، به عنوان مثال، كمپرسور تهويه‌ي مطبوع «روشن» يا «خاموش».

نسبت‌هاي روشن/ خاموش مي‌توانند جهت انتقال پارامترهاي با تغييرات پوسته از قبيل حس‌گر موقعيت پدال گاز به كار طریقه. امروزه، افزايش در تبادل داده‌ها بين اجزاي الكتريكي يك وسيله‌ي نقليه، به ابعادي رسيده می باشد كه ايجاد ارتباط بين آن‌ها از طريق سيم‌كشي‌ها و اتصالات متداول معقول نيست. در حال حاضر، براي كاهش پيچيدگي در سيم‌كشي خودروها هزينه‌هاي چشم‌گيري انجام مي‌گردد و از طرف ديگر، رفته رفته تبادل داده‌ها بين واحدهاي كنترل بيشتر مورد توجه قرار مي‌گيرد.

شكل 2- انتقال داده‌ها به صورت متداول

انتقال داده‌هاي سريال (CAN)

اشكالاتي كه در انتقال داده‌ها توسط وسيله ارتباطي متداول پيش مي‌آيد، مي‌توان به وسيله‌ي به كارگيري سيستم‌هاي باس (خطوط داده‌ها) برطرف گردد. به عنوان مثال، براي CAN، مي‌توان از يك سيستم باس نام برد كه فقط براي بهره گیری در خودروها ساخته شده می باشد. سيگنال‌هائي پيش‌تر از آن‌ها ياد گردید، به شرط آن كه سيستم كنترل الكترونيكي داراي وسيله ارتباطي CAN سريال باشد، مي‌توانند توسط CAN منتقل شوند.

در يك وسيله‌ي نقليه سه بخش عمده جهت كاربرد CAN هست:

– شبكه‌ي ECU،

– وسائل الكترونيكي براي راحتي و سادگي كار،

ارتباطات سيار.

شبكه‌ي ECU

در اين قسمت سيستم‌هاي الكترونيكي از قبيل مديريت موتور يا پمپ انژكتور، سيستم مانع قفل ترمز، سيستم كنترل كشش، كنترل الكترونيكي اهرم تعويض دنده، و برنامه‌ي پايداري الكترونيكي (ESP) و نظائر آن‌ها با همديگر تشكيل يك شبكه را مي‌دهند. واحدهاي كنترل الكترونيكي داراي يك اولويت مساوي بوده، با بهره گیری از يك سيستم باس خطي به هم وصل مي‌شوند (شكل 3). از مزاياي اين سيستم اين می باشد كه اگر ايستگاهي از سيستم از كار بماند، بقيه ايستگاه‌ها به كار خود ادامه داده، به گونه كامل به شبكه دسترسي خواهند داشت. بنابراين، در اين سيستم احتمال از كار افتادن كل سيستم به مراتب كمتر از ساير ترتيب‌هاي منطقي (از قبيل سيستم‌هاي حلقه‌اي و ستاره‌اي) می باشد. در سيستم‌هاي حلقه‌اي و ستاره‌اي، خرابي يك ايستگاه و يا خود ECU موجب از كار افتادن كل سيستم مي‌گردد.

آهنگ انتقال در يك نمونه CAN بين 125 كيلوبيت در ثانيه و 1 مگابيت در ثانيه می باشد (به عنوان مثال: كنترل الكترونيكي (ECU) براي مديريت موتور و پمپ‌، براي كنترل الكترونيكي ديزل (EDC)، در مورد پمپ پيستوني شعاعي، يا به كار بردن 500 كيلوبيت در ثانيه با همديگر ارتباط مستقر مي‌كنند). تبادل اطلاعات بايد به قدري سريع باشد كه سيگنال‌هاي خروجي بتوانند سيگنال‌هاي ورودي را به صورت لحظه‌اي دنبال كنند.

 
شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

شكل 3- سيستم باس خطي

شناسائي بر اساس محتويات

به جاي شناسائي تك تك ايستگاه‌ها، در طرح شناسائي كه توسط CAN به كار مي‌رود، براي هر كدام از پيام‌ها يك برچسب تخصيص داده مي‌گردد. بدين ترتيب هر پيام يك شناسنامه‌ي 11 يا 29 بيتي دارد كه محتويات آن پيام را مي‌شناساند (به عنوان مثال سرعت موتور).

يك ايستگاه معين تنها پيام‌هائي را كه شناسنامه‌ي آن‌ها در ليست پذيرش آن ايستگاه ذخيره شده می باشد مورد پردازش قرار مي‌دهد (صاف كردن پيام‌ها، شكل 4،5) و بقيه‌ي پيامها در نظر گرفته نمي‌شوند.

شناسائي بر اساس محتويات، بدين معني می باشد كه يك سيگنال مي‌تواند به چندين ايستگاه ارسال گردد. حس‌گر فقط بايد سيگنال خودش را به گونه مستقيم (و يا از طريق ECU) به شبكه‌ي باس بفرستد تا در آن شبكه با در نظر داشتن آدرس ايستگاه منتشر گردد. بعلاوه، زیرا اضافه كردن ايستگاه‌هاي جديد به سيستم باس CAN موجود كارآساني می باشد، ادوات بسيار متنوعي را مي‌توان به كار برد.

برای دیدن قسمت های دیگر این پژوهش لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد بهره گیری کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

دسته بندی : برق

دیدگاهتان را بنویسید