استفاده از كنترلرهای دیجیتالی در سیستم های مكانیكی

دسته: مکانیک
بازدید: 183 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 1450 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 115

نسبت هوا به سوخت بیشترین تاثیر روی فرایند احتراق و درنتیجه روی آلودگی های خروجی، نسبت جرم هوا به سوخت است نسبت اختلاط هوا به سوخت، برای بهینه كردن جرقه و احتراق، باید در یك رنج معینی واقع شود برای یك موتور احتراق جرقه ای، نسبت جرم برای احتراق كامل سوخت 7و114 است یعنی 147kg هوا و 1kg سوخت این نسبت به نسبت استوكیومتریك معروف است در اصطلاح حجمی 00010

قیمت فایل فقط 7,900 تومان

استفاده از كنترلرهای دیجیتالی در سیستم های مكانیكی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

1-فصل اول : كنترل موتور ..............................................................................  1

1-1-اهداف سیستم های كنترل ........................................................................  1

2-1-موتورهای احتراق جرقه ای ......................................................................  3

3-1-موتورهای احتراق تراكمی .......................................................................  9

2-فصل دوم ...............................................................................................  90

1-2-مقدمه ................................................................................................  90

2-2-مبانی ترمزگیری خودروها .....................................................................  90

3-2-سیستم های ضدقفل ............................................................................. 105

4-2-سیستم های آینده ترمزگیری خودروها ...................................................  118

فصل اول كنترل موتور خودرو

1-1-اهداف سیستمهای كنترل موتور الكترونیكی

سیستم كنترل موتور الكترونیكی شامل دستگاههای دریافت كننده ایست كه به طور مداوم موقعیت های كاری موتور را ارزیابی می كنند، یك واحد كنترل الكترونیكی(Ecu) {است} كه جداول داده ها و محاسبات كاربردی در ورودی دریافت كننده ( حسگرSensor) را ارزیابی می كند و خروجی را برای دستگاههای راه انداز معین می كند.

این دستگاههای راه انداز توسط Ecu فرمان می گیرند تا در پاسخ به ورودی حسگر، عملی را انجام دهند.

هدف استفاده از یك سیستم كنترل موتور الكترونیكی این است كه موارد زیر تامین شود: دقت مورد نیاز و سازگاری به منظور كمتر كردن آلودگی خروجی و كم كردن مصرف سوخت، بهینه كردن قابلیت حركت برای همه موقعیت های كاری، كم كردن آلودگی تبخیری، و تشخیص دادن سیستم وقتی كه بد عمل می كند.

برای اینكه در سیستم كنترل، این اهداف را شاهد باشیم، یك مدت زمان توسعه شایان توجهی برای هر موتور وكارایی وسیله نقلیه مورد نیاز است. مقدار قابل توجهی از توسعه برای یك موتور نصب شده روی دینامومتر، تحت موقعیت های كنترل شده، مصرف شود. اطلاعات جمع آوری شده برای توسعه جداول داده های Ecu مفید است. مقدار قابل توجهی از تلاش های توسعه هم لازم است كه در یك موتور نصب شده در وسیله نقلیه انجام شود.

وبالاخره، تعیین كردن رخ دادهای جداول داده ها در طول تست وسیله نقلیه لازم است.

1-1-1-آلودگی های خروجی

اجزاء خروجی:

خروجی موتور شامل محصولات احتراق مخلوط هوا و سوخت است.

سوخت مخلوطی از تركیبات شیمیایی یا به اصطلاح هیدروكربن ها(HC) می‌باشد. تركیبات سوختهای گوناگون، تركیبی از هیدروژن و كربن می باشد. تحت یك واكنش كامل احتراق، هیروكربن ها در یك واكنش حرارتی با اكسیژن هوا تركیب می شوند و دیوكسیدكربن (O₂) و آب تشكیل می شود.

متاسفانه احتراق كامل رخ نمی دهد و علاوه بر CO₂ وH₂O ، مونوكسید كربن(CO)، اكسیدهای نیتروژن(NO_X) و هیدروكربن ها(HC)، به عنوان نتیجه واكنش احتراق درخروجی به وجود خواهند آمد. افزودنی ها و ناخالصی ها هم به مقدار كمی در الودگی شركت می كنند مثل اكسیدهای روی، هالوژن های روی و اكسیدهای گوگرد، در موتورهای احتراق تراكمی ( دیزل)، همچنین مقدار محسوسی از دوده ( به صورت ذره) به وجود می آید.

قوانین دولتی مقدار مجازHC,NO_x,CO انتشار یافته در یك خروجی وسیله نقلیه را تنظیم كرده است.

درموتور دیزل هم مقدار ذرات منتشر شده تنظیم شده است.

موتورهای احتراق جرقه ای:

نسبت هوا به سوخت: بیشترین تاثیر روی فرایند احتراق و درنتیجه روی آلودگی های خروجی، نسبت جرم هوا به سوخت است. نسبت اختلاط هوا به سوخت، برای بهینه كردن جرقه و احتراق، باید در یك رنج معینی واقع شود برای یك موتور احتراق جرقه ای، نسبت جرم برای احتراق كامل سوخت 7و1:14 است یعنی 14.7kg هوا و 1kg سوخت این نسبت به نسبت استوكیومتریك معروف است. در اصطلاح حجمی 000/10 لیتر هوا، تقریباً به 1 لیتر سوخت نیاز دارد. نسبت هوا به سوخت اغلب تحت اصطلاح، فاكتور هوای اضافه كه به  معروف است، شرح داده می شود . به انحراف مقدار واقعی نسبت هوا به سوخت از نسبت مورد نیاز تئوری آن اشاره دارد:

مقدار هوای تأمین شده (14.7برای بنزین) مقدار مورد نیاز تئوری

: در نسبت استوكیومتری

 : برای یك مخلوط با هوای اضافی ( سوخت ضعیف)

 : برای یك مخلوط با هوای ناكافی ( سوخت غنی)

تاثیر نسبت هوا به سوخت بر آلودگی ها عبارتست از موارد زیر:

آلودگی های مونوكسیدكربن (CO) :

در رنج كاری غنی ()، با یك مقدار افزایش سوخت، آلودگی های CO تقریباً به

طور خطی زیاد می شود، در رنج ضعیف () آلودگی های CO در پایین ترین سطح می باشند. در موتوری كه رد شرایط كاری  است، آلودگی های CO می تواند تحت تاثیر توزیع سیلندر باشند.

اگر چه بعضی از سیلندرها در شرایط غنی و بعضی دیگر در شرایط ضعیف عمل می‌كنند ولی در نهایت مجموع  آنها به یك می رسد. ولی انتشار CO آنها بیشتر از سیلندرهایی است كه در  عمل می كنند.

آلودگیهای هیدروكربن ها(HC) :

همانند آلودگی های CO، آلودگی های HC با افزایش مقدار سوخت، زیاد می شود. كمترین انتشار HC در 1.2 الی 1.1‌ رخ می دهد. درنسبت های هوا به سوخت خیلی ضعیف، آلودگی های HC به علت پایین بودن شرایط احتراق بهینه و درنتیجه سوخت محترق نشده، افزایش می یابد. یعنی ناقص ترین حالت احتراق كه برای بازدهی موتور مطلوب نمی باشد.

آلودگی های اكسیدهای نیتروژن یا ناكس ها(NO_x) :

تاثیر نسبت هوا به سوخت روی انتشار NO_x در قسمت غنی استوكیومتری، برخلاف HC وCO است. هر قدر كه حجم هوا زیاد می شودن حجم اكسیژن بیشتر و در نتیجه NO_x بیشتری خواهیم داشت. درسمت ضعیف استوكیومتری انتشار NO_x كاهش می یابد به این خاطر كه در دمای پایین تر محفظه احتراق، NO_x كاهش می یابد. ماكسیمم انتشارNO_x در 1.1 الی 1.05 =  رخ می دهد.

تبدیل كننده های واسطه ای (catalgtic) مبدل واسطه ای یا بسترهای كاتالیستی:

برای كاهش دادن غلظت آلودگی گاز خروجی، یك مبدل واسطه ای در خروجی سیستم نصب شده است. واكنش های شیمیایی كه در مبدل رخ می دهد، آلودگی های خروجی را به كم ضررترین اجزاء تبدیل می كند. معمول ترین مبدل هایی كه درموتورهای اشتغال جرقه ای استفاده می شود، مبدل سه مسیره (TWC) می باشد.

همانطور كه از اسمش بر می آید، به طور هم زمان غلظت سه گاز خروجی تنظیم شده، HC,CO,NO_x ، را كاهش می دهد. كاتالیست، واكنش هایی را توسعه می دهد ( ایجاد می كند) كه HC,CO را اكسید كرده و به CO₂ ،H₂O تبدیل می كند، و همچنین آلودگی های NO_x را با تبدیل به N₂ كم می كند.

در كاتالیست واكنش های شیمیایی واقعی، كه رخ می دهند، عبارتند از:

2CO +O₂-2CO₂

2C₂H₆ + 7O₂-4CO₂+6H₂O

2NO+2CO- N₂+2CO₂

به این واكنشها، تبدیلات كاهش آلودگی می گویند.

نكته مهم: به منظور اینكه مبدل واسطه ای یا بیشترین كاردهی برای تبدیل همه این سه گاز (HC,CO,NO_x) كار كند، متوسط نسبت هوا به سوخت باید كمتر از 1 درصد استوكیومتری بماند. این رنج كاری كوچك به نام پنجره  یا پنجره مبدل واسطه ای معروف است (Catalytic Converter Window) شكل 1-1. نمودار  بر حسب آلودگی های خروجی قبل و بعد از مبدل واسطه ای می باشد. توسط مبدل واسطه ای بالای 90 درصد از گازهای خروجی به كم ضررترین اجزا تبدیل می شوند. برای ماندن در داخل پنجره مبدل واسطه ای، نسبت هوا به سوخت توسط كنترل سوخت حلقه بسته لاندا كنترل می شود. كه این قسمتی از سیستم كنترل موتور الكترونیكی است. عنصر كلیدی در این سیستم، حسگر  است. این حسگر در خروجی سیستم ه بالای مبدل واسطه ای نسب شده است و به حجم اكسیژن در گاز خروجی واكنش نشان می دهد. حجم اكسیژن به اندازه هوای اضافی درگازهای خروجی ( یا كمبود هوا) می باشد. شرح مفصلی از سیستم كنترل حلقه بسته  
در بخش 1-1 آمده است.

تنظیم جرقه:

تنظیم جرقه اینطور صورت می پذیرد كه قبل از رسیدن میل لنگ به نقطه مرگ بالا (TDC) كه در آن احتراق جرقه ای رخ بدهد. تنظیم احتراق مخلوط هوا به سوخت تاثیر قطعی روی آلودگی های خروجی دارد.

تاثیر تنظیم احتراق روی آلودگی های خروجی:

انتشار CO تقریباً كاملاً مستقل از تنظیم احتراق است و در درجه اول تابع نسبت هوا به سوخت است. عموماً در بیشتر احتراق هایی كه دارای آوانس بیشتری هستند ( جلوتر جرقه می زنند) آلودگی های HC بیشتراست. واكنش هایی كه در محفظه احتراق انجام می‌شود، ادامه پیدا می كنند تا سوپاپ خروجی باز شود، كه در این حالت باقی مانده هیدروكربنها، خارج می شوند. با تنظیم كردن ( به صورت) آوانس به دلیل دماهای پایین تر خروجی، این واكنش های بعدی به سرعت رخ نخواهند داد.

با افزایش زمان آوانس، دماهای محفظه احتراق افزایش پیدا می كند. افزایش دما باعث افزایش در انتشار NO_x ، صرفنظر از نسبت هوا به سوخت، خواهد شد. برای بدست آوردن تنظیم احتراق بهینه برای آلودگی های خروجی، كنترل دقیقی ازتنظیم احتراق لازم است. لازم است تنظیم احتراق متناسب با نسبت هوا به سوخت صورت گیرد چون كه روی آلودگی های خروجی، به همان مقدار كه روی مصرف سوخت و قابلیت حركت تاثیر دارد، اثر معادلی دارد. تنظیم احتراق عموماً توسط ECU كنترل می شود. كنترل تنظیم احتراق مفصلاً در بخش 1-2-1 بحث شده است.

باز گردش (Recirculation) گاز خروجی (Exauste Gas Recirculation)(EGR)

باز گردش گاز خروجی (EGR) روشی برای كاهش دادن آلودگی های اكسید نیتروژن است. بخشی از گاز خروجی به محفظه احتراق باز گردش می شود( بر می گردد). گاز خروجی، گاز بی اثری ( بی جان- ضعیف ) است كه در محفظه احتراق پیك دما را پایین می‌آورد. بسته به مقدار EGR آلودگی های NO_x تا بالای 60 درصد می تواند كاهش پیدا كند. اگر چه در سطوح بالای EGR ، افزایشی در آلودگی HC رخ خواهد داد. مقداری از EGR داخلی به علت قیچی (overlap) سوپاپ های ورودی و خروجی رخ می دهد. كمیت‌های مقادیر اضافی توسط یك سیستم زنجیره ای جداگانه، از منیوفولد(Manyfuld) تا منیوفولد ورودی تامین می شوند. مقدار جریان EGR به سیستم ورودی، توسط شیرهای پنوماتیك یا الكترونیك اندازه گیری می شود. سوپاپ EGR  توسط ECU كنترل می شود. ماكسیمم جریان EGR به خاطر افزایش در آلودگی های HC ، مصرف سوخت و ناهمواری موتور، محدود شده است. مبحث كنترل كردن EGR مفصلا در بخش 1-2-1 بحث شده است.

موتورهای احتراق تراكمی ( دیزل):

یك مقدار تفاوت كلیدی بین موتور SI ( احتراق جرقه ای) و CI ( احتراق تراكمی) وجود دارد.

موتور CI از فشار و دمای بالا، به جای جرقه برای احتراق مخلوط قابل سوختن هوا و سوخت استفاده می كند. برای رسیدن به این منظور، نسبت فشار موتورCI در رنج 1:21 است، تقریباً در مقابل نسبت 1: 10 برای موتورهای SI در موتورهای CI سوخت مستقیماً داخل سیلندر، نزدیك نقطه تراكم بالا تزریق ( پاشش) می شود.

بنابراین، اختلاط سوخت و هوا درون سیلندر رخ می دهد.

جهت دریافت فایل استفاده از كنترلرهای دیجیتالی در سیستم های مكانیكی لطفا آن را خریداری نمایید

قیمت فایل فقط 7,900 تومان

برچسب ها : استفاده از كنترلرهای دیجیتالی در سیستم های مكانیكی , طرح توجیهی استفاده از كنترلرهای دیجیتالی در سیستم های مكانیكی , دانلود استفاده از كنترلرهای دیجیتالی در سیستم های مكانیكی , مکانیک , تاثیر تنظیم احتراق روی آلودگی های خروجی , موتورهای احتراق تراكمی ( دیزل) , موتورهای احتراق تراكمی , آلودگی های اكسیدهای نیتروژن یا ناكس ها(NOx) , آلودگی های مونوكسیدكربن