7/21/2019 Sistem de control

1/8

2. Principii

Scopul unui sistem de control: mentine parametrii unui motor intr-un anumit interval

specificat1. Sensul care trebuie acordat expresiei parametrii unui motor este larg. De

exemplu, prin parametrii unui motor putem intelege:

turatia motorului (cind se discuta de controlul stabilitatii motorului la functionarea

la mers in gol)

avansul la declansarea scinteii (cind se discuta de controlul functionarii motorului

la limita de detonatie)

avansul la in!ectia de motorina (cind in ca"ul unui motor diesel se discuta despre

limitarea "gomotului)

nivelul unei anumite emisii poluante (sau a unui set de emisii poluante)

cuplul sau puterea efectiva

etc

#n structura unui sistem de control pot fi individuate intotdeauna trei componente:

Senzorul(sen"orii) $ este cel care obtine informatii asupra variabilei controlate.

Modulul de control (elementul de calcul) $ %alculea"a parametrii actiunii de

control pe ba"a informatiilor primite de la sen"or (sen"ori).

Elementul comandat(actuator) $ primeste comanda de la procesor si intervine

asupra marimii controlate.

&bs. 'otiunea de modul de contol sugerea"a imaginea unui sistem electronic. nali"ind

din punct de vedere istoric evolutia sistemelor de control, vom constata ca primele erau

totalmente mecanice. ste suficient sa ne gindim la un regulator centrifugal. Cursul de

1 #ntr-un limba! mai putin ermetic putem spune ca un sistem de control asigura buna functionare amotorului.

*

M o d u l u l d e c o n t r o l p r i m e s t e

i n f o r m a t i a d e l a s e n " o r s i

s t a b i l e s t e m o m e n t u l a c t i v a r i i

i n ! e c t o r u l u i

# n ! e c t o r u l ( a c t u a t o r u l ) p r i m e s t e

c o m a n d a d e l a m o d u l i n ! e c t i n d

d o " a d e c o m b u s t i b i l c o n f o r m

d e c i " i i l o r a c e s t u i a

S e n z o r u l ( d e t i p i n d u c t iv , in a c e s t

c a " ) d e t e r m i n a p o " i t i a u n g + i u l a r a

a a r b o r e l u i c o t i t

7/21/2019 Sistem de control

2/8

fata se axeaza pe studiul sistemelor actuale, in care prezenta cel putin a unui

modul de control (electronic) este absolut necesara.

roiectarea unui sistem de control presupune o cunoastere aprofundata a functinarii

sistemului respectiv. #n practica putem aplica solutii standard care, desi nu ne absolvade necesitatea cunoasterii sistemului controlat, pot facilita semnificativ reali"area

controlului.

%ea mai comuna metoda o constituie reali"area unui controler #D ( $ proportinal, # $

integral, D $ derivativ). cest tip contine toate cele trei componente care permit

reali"area unui control eficient:

Termenul proportional caracteri"ea"a vite"a de raspuns: o constanta de

proportionalitate cu valoare mare poate diminua timpul de raspuns, dar in acelasi timpaccentuea"a caracterul instabil al sistemului.

Termenul integral elimina posibilitatea de eroare in conditii stationare.

Termenul deriatiasigura adaptarea rapida a semnalului de control la o sc+imbare

rapida a erorii. cest termen are un rol de amorti"are a semnalului de control.

2.!. Cerinte impuse sistemelor de control

o reali"area functiei de control pentru care a fost proiectat

o posibilitatea de comunicare cu alte sisteme $ permite integrarea acestuia cu

celelalte sisteme ale ve+iculului

o diagno"a $ sistemul de control trebuie sa posede o interfata prin care sa fie

posibila efectuarea diagno"ei fie prin conectarea unor sisteme speciale, fie direct

prin comunicarea re"ultatelor catre un tablou de control montat la bordul

ve+iculului.

2.2. Controlul in bucla desc"isa si inc"isa

xista doua modalitati de control esentiale:

# bucla desc"isa (open loop)$

# bucla inc"isa (close loop).

/

7/21/2019 Sistem de control

3/8

entru a clarifica diferenta intre ele vom lua drept exemplu o situatie care nu apartine

cimpului motoristic, dar care prin simplitatea ei poate reali"a o imagine sugestiva:

sistemul de incal"ire a unei incaperi.

resupunem ca avem o incapere incal"ita cu a!utorul unui radiator. Debitul de apa calda

ce trece prin acest radiator este reglat cu a!utorul unui robinet actionat de catre unservomotor. %u cit desc+iderea robinetului este mai mare cu atit fluxul de caldura trimis

in incapere este mai mare, temperatura crescind.

#n conditiile utili"arii unui sistem de control in bucla desc"isa sistemul de control

memorea"a o curba temperatura$f(po"itie robinet). Dorim o anumita temperatura,

setam sistemul de control pe o anumita valoare, iar acesta va comanda po"itia

robinetului. De remarcat ca sistemul de control nu are nici o informatie asuprare"ultatului actiunii sale, el nu controlea"a daca actiunea sa a condus intr-adevar catre

valoarea dorita de temperatura. Daca de exemplu noi adaugam o alta sursa de caldura

in camera, sistemul va lucra total necorespun"ator, debitind un flux de caldura superior

necesarului.

#n conditiile folosirii unui sistem in bucla inc"isaregla!ul se va face tot pe ba"a unei

caracteristici, dar sistemul va fi intotdeauna informat 0asupra a ceea ce se petrece0 prin

intermediul unui sen"or de temperatura. Daca, de exemplu temperatura obtinuta (prin

respectarea caracteristicii) este superioara valorii dorite sistemul va corecta situatia prin

inc+iderea robinetului.

#n acest ca", un factor perturbator (adaugarea unei surse suplimentare de caldura) nu

va determina aparitia unor deci"ii gresite din partea sistemului de control.

Diferenta esentiala intre cele doua sisteme consta in compararea permanenta intre

aloarea dorita a parametrului si aloarea obtinuta, comparatie care de poate face

doar daca sistemul are un feedbac asupra evolutiei fenomenului (in ca"ul nostru,

valoarea furni"ata de sen"orul de temperatura).

2

7/21/2019 Sistem de control

4/8

e ba"a semnalelor de turatie si sarcina controlerul calculea"a valoarea impusa a

avansului, in ba"a unei +arti stocata in memoria sa. omentul declansarii scinteii

(intreruperii circuitului primar) este stabilit pe ba"a unei informatii de po"itie a arboreluicotit (ec+ivalenta po"itiei pe ciclul motor). #nformatia este livrata de un sen"or (sau

3

% o n t r o l e r

S i s t e m u lc o n t r o l a t

i e $ i - m c

% o m p a r a t o r

c t u a t o r

S e n " o r m

Sc+ema generala a unui sistem de control in bucla inc+isa

i $ valoarea impusa a parametrului controlatc $ valoarea semnalului de controlm $ valoarea masurata a parametrului controlate $ eroare calculata pe ba"a diferentei dintre valoarea impusa si cea masurata (dintre ceea ce am doritsi ceea ce s-a obtinut)

% o n t r o l e r S i s t e m u l

c o n t r o l a ti c

c t u a t o r

Sc+ema generala a unui sistem de control in bucla inc+isa

i $ valoarea impusa a parametrului controlatc $ valoarea semnalului de control

% a l c u l

a v a n s

s c i n t e i e

o d u l

e l e c t r o n i c

( r u p t o r )

t u r a t i e

s a r c i n a

i c

s e m n a l p o " i t i e a r b o r e c o t i t

Diagrama de principiu a unui sistem de control al avansului la declansarea scinteii in bucladesc+isa

7/21/2019 Sistem de control

5/8

sen"ori) plasat la nivelul volantului arborelui cotit sau4si la nivelul axului cu came.

Se observa ca nu exista nici un semnal de feedbac care sa informe"e controlerul

asupra corectitudinii avansului efectiv.

Sc+ema anterioara este specifica unui sistem de aprindere de generatie mai vec+e, fara

limitarea avansului in conditiile aparitiei detonatiei. Sistemele de acest tip nu puteaudiminua avansul in conditii de detonatie. Singura posibilitate de regla! putea fi efectuata

de catre conducator. De exemplu daca motorul era alimentat cu o ben"ina cu cifra

octanica mai mica, conducatorul avea posibilitatea diminuarii avansului pe intreaga

pla!a de functionare prin intermediul unui s5itc+ de la bord.

tentie: este un regla! 0static0 care afectea"a intreaga pla!a de functionare, reducind

avansul c+iar si in punctele in care probabil nu este necesar.

Sistemele mai noi au o corectie automata a avansului prin intermediul unei bucle deregla!. Deci de!a ele se plasea"a in sfera unor sisteme de control in bucla inc+isa.

doua figura ilustrea"a un astfel de sistem. odulul de control (*) calculea"a avansul

pe ba"a semnalelor de la sen"orii 1 si 6. 7aloarea calculata (semnalul de control) este

ulterior corectata in conditiile aparitiei detonatiei sesi"ata de catre accelerometrul 2

plasat pe blocul motor.

8n exemplu clasic de control in bucla inc+isa il constituie regla!ul do"ei de combustibil

in!ectate pentru mentinerea unei anumite valori a coeficientului de do"a! (regla!

lambda). igura alaturata pre"inta un astfel de control pentru un S cu in!ectie directa.

9

6

1

2

*

/

Diagrama de principiu a unui sistem de control al avansului la declansarea scinteii in bucla desc+isa

7/21/2019 Sistem de control

6/8

&bs. Sc+ema este incompleta, fiind retinute doar citeva elemente care pot repre"enta

(intr-o maniera simplificata) controlul cu bucla inc+isa.

odulul de control stabileste o valoare intiala (impusa) a do"ei de combustibil in!ectate

pe ba"a semnalelor de turatie si sarcina. Semnalul de comanda (c) este repre"entat de

timpul de activare a bobinei in!ectorului. ucla de control se inc+ide prin semnalulfurni"at de sonda lambda. odululul de comanda corectea"a in permanenta timpul de

in!ectie (do"a de combustibil) in functie de vaoarea impusa (i) care depinde de sarcina

si turatie si de semnalul dat de sonda lambda.

2.%. Tipuri de senzori

Parametru Tipul senzorului &bseratii

resiunea ie"oelectric sau cu

membrana

Sint masurate presiunile in: sistemul de

admisie, rampa de alimentare cu combustibil

(ca"ul motoarelor diesel common rail).

De asemenea pot fi masurate presiunile

amonte4aval pe filtrul de particule in scopul de

terminarii caderii de presiune. ceasta

informatie poate fi folosita drept indicator pentu

gradul de colmatare al filtrului. 7iitoarele

;

1

6

i

c

m

o d u l d e

c o n t r o l

Sc+ema unui sistem de control in bucla inc+isa pentru in!ectia de combustibil

7/21/2019 Sistem de control

7/8

sisteme de control vor include probabil si

sisteme de monitori"are a presiunii din camera

de ardere. #n pre"ent utili"area unor astfel de

traductoare este limitate din considerente

legate de cost4fiabilitate.

7/21/2019 Sistem de control

8/8

1. Sen"ori (inductivi) pentru determinarea ridicarii acului in!ectorului $ utili"ati ca o

masura indirecta a avansului la in!ectie

6. Sen"ori de ioni"are $ pe anumite motoare prototip bu!ia (dupa declansarea

scinteii) este folosita ca sonda de ioni"are, in acest mod fiind posibila

diagnosticarea procesului de ardere

1@