استفاده از کنترلرهای دیجیتالی در سیستم های مکانیکی

فهرست مطالب
عنوان                                         صفحه
1-فصل اول : كنترل موتور ..............................................................................  1
1-1-اهداف سيستم هاي كنترل ........................................................................  1
2-1-موتورهاي احتراق جرقه اي ......................................................................  3
3-1-موتورهاي احتراق تراكمي .......................................................................  9
2-فصل دوم ...............................................................................................  90
1-2-مقدمه ................................................................................................  90
2-2-مباني ترمزگيري خودروها .....................................................................  90
3-2-سيستم هاي ضدقفل ............................................................................. 105
4-2-سيستم هاي آينده ترمزگيري خودروها ...................................................  118
 
فصل اول كنترل موتور خودرو

1-1-اهداف سيستمهاي كنترل موتور الكترونيكي
سيستم كنترل موتور الكترونيكي شامل دستگاههاي دريافت كننده ايست كه به طور مداوم موقعيت هاي كاري موتور را ارزيابي مي كنند، يك واحد كنترل الكترونيكي(Ecu) {است} كه جداول داده ها و محاسبات كاربردي در ورودي دريافت كننده ( حسگرSensor) را ارزيابي مي كند و خروجي را براي دستگاههاي راه انداز معين مي كند.
اين دستگاههاي راه انداز توسط Ecu فرمان مي گيرند تا در پاسخ به ورودي حسگر، عملي را انجام دهند.
هدف استفاده از يك سيستم كنترل موتور الكترونيكي اين است كه موارد زير تامين شود: دقت مورد نياز و سازگاري به منظور كمتر كردن آلودگي خروجي و كم كردن مصرف سوخت، بهينه كردن قابليت حركت براي همه موقعيت هاي كاري، كم كردن آلودگي تبخيري، و تشخيص دادن سيستم وقتي كه بد عمل مي كند.
براي اينكه در سيستم كنترل، اين اهداف را شاهد باشيم، يك مدت زمان توسعه شايان توجهي براي هر موتور وكارايي وسيله نقليه مورد نياز است. مقدار قابل توجهي از توسعه براي يك موتور نصب شده روي دينامومتر، تحت موقعيت هاي كنترل شده، مصرف شود. اطلاعات جمع آوري شده براي توسعه جداول داده هاي Ecu مفيد است. مقدار قابل توجهي از تلاش هاي توسعه هم لازم است كه در يك موتور نصب شده در وسيله نقليه انجام شود.
وبالاخره، تعيين كردن رخ دادهاي جداول داده ها در طول تست وسيله نقليه لازم است.

1-1-1-آلودگي هاي خروجي
اجزاء خروجي:
خروجي موتور شامل محصولات احتراق مخلوط هوا و سوخت است.
سوخت مخلوطي از تركيبات شيميايي يا به اصطلاح هيدروكربن ها(HC) مي‌باشد. تركيبات سوختهاي گوناگون، تركيبي از هيدروژن و كربن مي باشد. تحت يك واكنش كامل احتراق، هيروكربن ها در يك واكنش حرارتي با اكسيژن هوا تركيب مي شوند و ديوكسيدكربن (O2) و آب تشكيل مي شود.
متاسفانه احتراق كامل رخ نمي دهد و علاوه بر CO2 وH2O ، مونوكسيد كربن(CO)، اكسيدهاي نيتروژن(NOX) و هيدروكربن ها(HC)، به عنوان نتيجه واكنش احتراق درخروجي به وجود خواهند آمد. افزودني ها و ناخالصي ها هم به مقدار كمي در الودگي شركت مي كنند مثل اكسيدهاي روي، هالوژن هاي روي و اكسيدهاي گوگرد، در موتورهاي احتراق تراكمي ( ديزل)، همچنين مقدار محسوسي از دوده ( به صورت ذره) به وجود مي آيد.
قوانين دولتي مقدار مجازHC,NOx,CO انتشار يافته در يك خروجي وسيله نقليه را تنظيم كرده است.
درموتور ديزل هم مقدار ذرات منتشر شده تنظيم شده است.

موتورهاي احتراق جرقه اي:
نسبت هوا به سوخت: بيشترين تاثير روي فرايند احتراق و درنتيجه روي آلودگي هاي خروجي، نسبت جرم هوا به سوخت است. نسبت اختلاط هوا به سوخت، براي بهينه كردن جرقه و احتراق، بايد در يك رنج معيني واقع شود براي يك موتور احتراق جرقه اي، نسبت جرم براي احتراق كامل سوخت 7و1:14 است يعني 14.7kg هوا و 1kg سوخت اين نسبت به نسبت استوكيومتريك معروف است. در اصطلاح حجمي 000/10 ليتر هوا، تقريباً به 1 ليتر سوخت نياز دارد. نسبت هوا به سوخت اغلب تحت اصطلاح، فاكتور هواي اضافه كه به   معروف است، شرح داده مي شود .  به انحراف مقدار واقعي نسبت هوا به سوخت از نسبت مورد نياز تئوري آن اشاره دارد:
 
 : در نسبت استوكيومتري
  : براي يك مخلوط با هواي اضافي ( سوخت ضعيف)
  : براي يك مخلوط با هواي ناكافي ( سوخت غني)
تاثير نسبت هوا به سوخت بر آلودگي ها عبارتست از موارد زير:
آلودگي هاي مونوكسيدكربن (CO) :
در رنج كاري غني ( )، با يك مقدار افزايش سوخت، آلودگي هاي CO تقريباً به
طور خطي زياد مي شود، در رنج ضعيف ( ) آلودگي هاي CO در پايين ترين سطح مي باشند. در موتوري كه رد شرايط كاري   است، آلودگي هاي CO مي تواند تحت تاثير توزيع سيلندر باشند.
اگر چه بعضي از سيلندرها در شرايط غني و بعضي ديگر در شرايط ضعيف عمل مي‌كنند ولي در نهايت مجموع   آنها به يك مي رسد. ولي انتشار CO آنها بيشتر از سيلندرهايي است كه در   عمل مي كنند.
آلودگيهاي هيدروكربن ها(HC) :
همانند آلودگي هاي CO، آلودگي هاي HC با افزايش مقدار سوخت، زياد مي شود. كمترين انتشار HC در 1.2 الي 1.1‌  رخ مي دهد. درنسبت هاي هوا به سوخت خيلي ضعيف، آلودگي هاي HC به علت پايين بودن شرايط احتراق بهينه و درنتيجه سوخت محترق نشده، افزايش مي يابد. يعني ناقص ترين حالت احتراق كه براي بازدهي موتور مطلوب نمي باشد.
آلودگي هاي اكسيدهاي نيتروژن يا ناكس ها(NOx) :
تاثير نسبت هوا به سوخت روي انتشار NOx در قسمت غني استوكيومتري، برخلاف HC وCO است. هر قدر كه حجم هوا زياد مي شودن حجم اكسيژن بيشتر و در نتيجه NOx بيشتري خواهيم داشت. درسمت ضعيف استوكيومتري انتشار NOx كاهش مي يابد به اين خاطر كه در دماي پايين تر محفظه احتراق، NOx كاهش مي يابد. ماكسيمم انتشارNOx در 1.1 الي 1.05 =   رخ مي دهد.
تبديل كننده هاي واسطه اي (catalgtic) مبدل واسطه اي يا بسترهاي كاتاليستي:
براي كاهش دادن غلظت آلودگي گاز خروجي، يك مبدل واسطه اي در خروجي سيستم نصب شده است. واكنش هاي شيميايي كه در مبدل رخ مي دهد، آلودگي هاي خروجي را به كم ضررترين اجزاء تبديل مي كند. معمول ترين مبدل هايي كه درموتورهاي اشتغال جرقه اي استفاده مي شود، مبدل سه مسيره (TWC) مي باشد.
همانطور كه از اسمش بر مي آيد، به طور هم زمان غلظت سه گاز خروجي تنظيم شده، HC,CO,NOx ، را كاهش مي دهد. كاتاليست، واكنش هايي را توسعه مي دهد ( ايجاد مي كند) كه HC,CO را اكسيد كرده و به CO2 ،H2O تبديل مي كند، و همچنين آلودگي هاي NOx را با تبديل به N2 كم مي كند.