MANAGEMETUL MOTORULUI TERMIC PE BENZINA

In cadrul acestei lucrari de laborator se studiaza functionarea unui motor n patru timpi,cu un singur cilindru prin intermediul caruia se pot aplica notiunile teoretice legate de senzori si managementul motorului invatate anterior.De asemenea prin intermediul programului FIRE se poate controla partea de management a sistemului de aprindere si alimentare.

Descriere generala a aplicatiei software

Fereastra principala a aplicatiei Connect Fire este divizata in mai multe zone:

- Partea stanga a ferestrei Informatia din aceasta zona depinde de alegerea facuta in casuta de selectare principala din centrul ferestrei, putand fi:

o Harti de control; Primele patru optiuni din casuta de selectare reprezinta harti de control care pot fi editate.

o Diagrama putere/viteza sau cuplu/viteza; Ultima optiune din casuta de selectare va permite crearea unei diagrame putere/viteza sau cuplu/viteza.

Butoanele din dreapta casutei de selectare permit urmatoarele functii:

o SALVAREA hartilor sau diagramelor editate intr-un fisier. Pentru aceasta se foloseste butonul save si se specifica numele fisierului.

o INCARCAREA unei harti sau a unei diagrame prin deschiderea unui fisier. Pentru aceasta se foloseste butonul open dupa care se alege fisierul dorit.

o TIPARIREA unei harti sau a unei diagrame la imprimanta implicita instalata in sistem. Pentru aceasta se utilizeaza butonulprint.

In partea dreapta a ferestrei

o Sectiunea FRANA - brake

o Sectiunea regim de control - control mode

o Sectiunea valori curente - current values

Hartile de control (sau de memorie)

Cele patru harti explicate in sectiunea Sistemul de control al motorului pot fi selectate cu ajutorul casutei de selectare. Un poligon rosu arata care din cele 4 functii z determina operatia curenta a sistemului de control, atunci cand se alege regimul de control pe baza de harti, maps.

Atunci cand o harta este incarcata din memoria unitatii de control, axele sistemului de coordonate arata valorile si unitatile de masura corespunzatoare.

Modul de lucru Editare -edit mode

Hartile de memorie ale unitatii de control pot fi editate in mers. Pentru a edita o harta sunt disponibile patru moduri. In fiecare dintre aceste moduri valoarea z a hartii selectate poate fi incrementata sau decrementata cu ajutorul tastelor + si respectiv -. Pentru modificarea marimii z in pasi mai mari se utilizeaza tasta Ctrl impreuna cu tastele + si -.

Optiuni posibile:

1. Editare punct - point Un cursor de culoare rosie marcheaza pozitia curenta de editare de pe harta. Pentru

selectarea altor puncte se folosesc tastele tip sageata de pe tastatura. In modul de editare punct, pozitia curenta de editare (x,y,z) este afisata pe axele corespunzatoare.

2. Editare coloana - column O linie rosie marcheaza coloana selectata pentru editare - corespunzatoare unei valori y=constant. Prin utilizarea tastelor sageata stanga si dreapta se selecteaza o alta coloana.

3. Editare linie - row O linie rosie marcheaza linia selectata pentru editare - corespunzatoare unei valori x=constant. Prin utilizarea tastelor sageata sus si jos se selecteaza o alta linie.

4. Editare arie - area In acest mod de editare se poate selecta o parte a hartii cu ajutorul unui mouse,facandu-se click pe zona in cauza.

Nota: Selectarea unor zone mari de pe harta poate duce la o functionare incetinita a aplicatiei.

Diagrame Putere/Viteza si Cuplu/Viteza

Prin selectarea optiunii diagrama putere/viteza - Power/speed diagram - cu ajutorul casutei de selectare, se realiza diagrame proprii. Valoarea curenta este aratata pe diagrama prin intermediul unui cursor. Pentru editarea diagrameise utilizeaza butonul clear pentru a sterge diagrama si butonul add pentru a adauga inca un punct pe diagrama (valoarea curenta).

Axa verticala a diagramei poate fi aleasa ca fiind cuplu sau putere prin alegerea uneia din cele doua optiuni posibile din casuta de selectie din coltul diagramei, torque sau respectiv power. Diagrama este convertita in mod automat prin schimbarea axei verticale.

Frana - Brake

Frana poate fi activata sau dezactivata - on sau respectiv off. Atunci cand frana este activata cu ajutorul butonului on, puterea si cuplul motorului vor fi afisate. Se poate regla viteza motorului prin actionarea cursorului engine speed de pe ecran.

Regimul de control - Control Mode

Pentru a porni motorul, sistemul de control trebuie pornit. In prealabil se va porni sursa de alimentare a acestuia de la butonul corespunzator de pe panoul acesteia si se va lansa aplicatia Connect Fire.

Daca butonul maps este activat:

Pompa de combustibil va porni cand se va detecta o viteza a motorului >0, aprinderea trebuie pornita (pentru cel putin 2 secunde) si cheia de aprindere este in pozitia start.

Daca butonul lambda control este activat: timpul de injectie va fi controlat asa cum s-a descris mai sus, la paragraful Sistemul de control al motorului;

Daca butonul lambda control nu este activat: timpul de injectie va fi controlat asa cum s-a descris mai sus, la paragraful Sistemul de control al motorului, cu exceptia faptului ca reglarea in bucla inchisa nu este activa chiar daca motorul este incalzit;

Momentul aprinderii va fi controlat asa cum s-a descris mai sus, la paragraful Sistemul de control al motorului;

Pozitia clapetei de control al regimului de mers in gol va fi modificata asa cum s-a descris mai sus, la paragraful Sistemul de control al motorului.

Daca butonul manual este activat:

pompa de combustibil va fi pornita continuu;

timpul de injectie poate fi modificat prin actionarea cursorului aferent de pe ecran;

momentul aprinderii poate fi modificat prin actionarea cursorului aferent de pe ecran;

pozitia clapetei de control al regimului de mers in gol va fi de 50%.

Valori curente (instantanee)

Valorile curente din zona dreapta-jos a ferestrei (current values) reprezinta valorile instantanee ale parametrilor de control.

NOTA: indicatia senzorului de oxigen corespunde unui amestec saracit daca senzorul nu functioneaza la o temperatura suficient de ridicata; astfel, in perioada de incalzire a motorului indicatia acestuia va corespunde unui amestec saracit chiar daca amestecul este imbogatit!

Erori de comunicatie

In versiunea actuala a aplicatiei software nu se face detectia erorilor de comunicatie. Astfel, daca unitatea de control se deconecteaza, prin lipsa alimentarii de exemplu, programul in curs trebuie intrerupt cu ajutorul tastelor Ctrl-F4, aceasta operatie nefacandu-se imediat ce sunt apasate tastele.

Pentru realizarea practica a acestei lucrari se folosesc urmatoarele componente/echipamente :

-Calculator care detine softul FIRE instalat

-Sursa de tensiune continua (12V/35A)

-Unitate de control a motorului

-Motor termic pe benzina

-Interfata seriala RS 232

-Dispozitiv de evacuare a gazelor

-Conductoare

-Multimetru

Obiectivele vizate in cadrul acestei lucrari :

-Identificarea senzorilor si actuatoarelor ce intra in structura motorului precum si diferenta din punct de vedere constructiv dintre aceste elemente

-Determinarea modului de lucru pentru frana

-Determinarea timpului de injectie in turatie si relanti precum si caracteristica acestuia

-Masurarea presiunii in instalatia de alimentare

Caracteristicile tehnice ale motorului sunt urmatoarele:

-Tipul motorului : Motor pe benzina racit fortat cu aer in 4 timpi cu un singur cilindru

-Capacitate cilindrica : 31cc

-Raportul de compresie 8:1

-Puterea maxima : 1.1 kW (1.5 hp) / 7000 rpm

-Cuplul maxim : 1.64 Nm / 4500 rpm

-Capacitatea rezervorului de combustibil : 0,7 L

-Cantitatea de ulei necesara motorului pentru o buna functionare: 0,1 L

-Rezistenta injectorului : 12-18 ?

Toate echipamentele si dispozitivele electronice existente la nivelul unui autovehicul se impart in trei categorii :

-Senzori

-Unitati de control/calculatoare

-Actuatoare/servomotoare

Sondele si senzorii sunt dispositive electromecanice/electronice care au rolul de a masura anumiti parametrii specifici in functionarea motorului prin modificarea unor marimi caracterisitice proprii .

Ex senzorul de temperatura , senzorul Hall.

Unitatea de control sau calculatoarele de proces sunt echipamente electronice care prelucreaza semnalele primite prin intermediul senzorilor prin compararea acestora cu datele sau caracteristicile stocate in memorie. Ex : Calculatorul necesar functionarii Airbag-ului

Actuatoarele/servomotoarele sunt componente electromecanice care sunt comandate prin intermediul semnalelor existente la iesirea unitatilor de control/calculatoarelor de proces modificand astfel raspunsul motorului. Ex : supapa de mentinere a alimentarii cu motorina , comanda injectoarelor

Fig .

Aplicatie :

Identificati tipul componentelor/echipamentelor electronice/electrice utilizate in constructia motorului din tabelul de mai jos si scrieti categoria din care face parte precum si denumirea fiecaruia

Componenta Denumirea Descriere

Determinari experimentale

Sistemul de control al motorului

Sistemul controleaza timpul de injectie, punctul de aprindere si regimul de functionare in-gol. Pentru aceasta se utilizeaza harti cu cate doi parametri de intrare (x,y) pentru a determina o marime de iesire (z).

Controlul injectiei

Pentru controlul injectiei se folosesc doua harti:

1. Harta timpului de injectie principal (z) in functie de pozitia clapetei de acceleratie (x) si de viteza motorului (y). Aceasta harta trebuie sa corespunda amestecului stoichiometric (lambda=1) la un motor incalzit.

2. Harta pentru corectia injectiei (z) in functie de pozitia clapetei de acceleratie (x) si de temperatura motorului (y). Aceasta harta arata cat combustibil aditional va fi adaugat pentru a realiza amestecuri cu raport aer/combustibil mai mic. Imbogatirea amestecului pe axa z este exprimata in procente din timpul de injectie.

Exemplu: un timp de injectie principal de 5ms si o imbogatire (corectie) de 10% va produce in final o valoare a timpului de injectie de 5.5ms.

Daca corectia este de 0%, motorul va functiona in bucla inchisa: tensiunea de iesire a senzorului de oxigen va determina daca timpul de injectie va fi crescut sau scazut. Marimea si viteza de realizare a acestei corectii nu pot fi editate manual.

Harta de corectie implicita permite functionarea in bucla inchisa numai atunci cand motorul este incalzit. De remarcat ca incrementarea hrii 1 i incrementarea hrii 2, la o anumita pozitie a clapetei de acceleratie, au semnificatii diferite.

Controlul aprinderii

Pentru controlul aprinderii se foloseste o singura harta:

1. Harta punctului (momentului) de aprindere (z) in functie de pozitia clapetei de acceleratie (x) si viteza motorului (y).

Controlul regimului de mers in-gol

Pentru controlul regimului de mers in-gol se utilizeaza o singura harta:

1. Harta reprezinta pozitia clapetei de control a mersului in gol (in procente) (z) in functie de pozitia clapetei de acceleratie (x) si temperatura motorului (y). Harta implicita reprezinta o valoare de 99% atunci cand clapeta de acceleratie este deschisa si o valoare in descrestere pe masura ce clapeta de acceleratie este inchisa si temperatura motorului creste. NOTA: Nu se va mari aceasta valoare peste 99%, deoarece valorile peste 99% au o semnificatie speciala, fara legatura cu pozitia clapetei de control al mersului in gol.

Pentru a preveni SUPRAINCALZIREA franei, aceasta trebuie sa nu fie actionata mai mult de 10% din timpul de functionare, cu durata maxima de actionare de 1 minut. Astfel, dupa utilizarea franei timp de cel mult 1 minut aceasta trebuie dezactivata pentru cel putin 10 minute.