1

UNIVERSITATEA DIN PITEŞTI FACULTATEA DE MECANICĂ ŞI TEHNOLOGIE

Conf. dr. ing. Florin ŞERNAN

MECATRONICA AUTOMOBILELOR

2002

2

CUPRINS

1 INTRODUCERE ........................................................................................................................ 4

2 ASPECTE PRIVIND STUDIUL SISTEMELOR DE CONTROL ALE AUTOMOBILULUI FOLOSIND PRINCIPIILE SISTEMELOR AUTOMATE..................... 6

2.1 REGIMURI DE ECHILIBRU STAŢIONAR................................................................................. 6 2.2 REGIMURI DINAMICE SAU TRANZITORII ............................................................................. 6 2.3 PROPRIETĂŢILE SISTEMELOR AUTOMATE DINAMICE. ..................................................... 10 2.4 SISTEMELE DINAMICE CU STRUCTURĂ DESCHISĂ. ........................................................... 11 2.4.1 SISTEMELE CU COMANDĂ AUTOMATĂ ........................................................................... 11 2.4.2 SISTEME CU COMPENSARE AUTOMATĂ. ......................................................................... 12 2.5 SISTEME DINAMICE CU STRUCTURĂ ÎNCHISĂ. .................................................................. 12

3 STRATEGII DE CONTROL A MOTORULUI.................................................................... 14

3.1 CONTROLUL MOTORULUI.......................................................................................... 15 3.2 STRUCTURI CLASICE DE CONTROL ........................................................................ 16 3.3 STRUCTURI DE CONTROL ÎN BUCLĂ ÎNCHISĂ ..................................................... 19 3.4 STRUCTURI EVOLUATE DE CONTROL.................................................................... 22

4 CONTROLUL TRANSMISIEI............................................................................................... 27

4.1 AMBREIAJUL PILOTAT ELECTRONIC..................................................................... 28 4.1.1 SISTEMUL "SERVOTRONIC"............................................................................................ 28 4.1.2 SISTEMUL "AUTOSHIFT" ................................................................................................ 29 4.1.3 SISTEMUL “SELECTRONIC” ............................................................................................ 30 4.2 COMANDA ELECTRONICĂ A CUTIILOR DE VITEZĂ (ETC – ELECTRONIC TRANSMISSION CONTROL)............................................................................................................. 31

5 SISTEMUL AUTOMAT DE CONTROL AL VITEZEI DE CROAZIERĂ CCS - (CRUISE CONTROL SYSTEM) ................................................................................................. 34

5.1 PRINCIPIUL SISTEMELOR DE CONTROL A VITEZEI ........................................................... 34 5.1.1 SISTEM DE CONTROL AL VITEZEI DE DEPLASARE CU SERVOMECANISM ELECTRIC SERVOASISTAT PNEUMATIC.............................................................................................................. 34 5.1.2 SISTEM DE CONTROL AL VITEZEI CU MECANISM CU REDUCTOR PLANETAR ŞI ACŢIONARE CU MOTOR ELECTRIC ........................................................................................................................ 36 5.2 SISTEM AUTOMAT DE OPRIRE-PORNIRE A MOTORULUI LA INTERSECŢIILE SEMAFORIZATE URBANE ....................................................................... 36

6 MĂSURAREA MĂRIMILOR CARE CONSTITUIE PARAMETRI DE CONTROL..... 38

6.1 MĂSURAREA VITEZEI DE DEPLASARE................................................................................ 38 6.2 MĂSURAREA POZIŢIEI CLAPETEI....................................................................................... 39

3

6.2.1 MĂSURAREA POZIŢIEI CLAPETEI LA MOTOARELE CU CARBURATOR FOLOSIND TRADUCTOR INDUCTIV ..................................................................................................................... 39 6.2.2 MĂSURAREA POZIŢIEI CLAPETEI LA MOTOARELE CU INJECŢIE DE COMBUSTIBIL.......... 41 6.3 MĂSURAREA TURAŢIEI MOTORULUI ................................................................................. 42 6.4 MĂSURAREA RAPORTULUI CINEMATIC AL TRANSMISIEI................................................. 44 6.4.1 BLOCUL NUMERIC .......................................................................................................... 45 6.4.2 BLOCUL ANALOGIC ........................................................................................................ 46 6.4.3 INTERCONECTAREA CU BLOCUL ELECTRONIC CENTRAL ............................................... 46

7 BIBLIOGRAFIE ...................................................................................................................... 48

4

1 INTRODUCERE

În timp, în raport cu nivelul atins de dezvoltarea tehnologică şi a posibilităţilor de utilizare la fabricarea automobilelor, se folosesc metode din ce în ce mai complexe de proiectare, analiză, sinteză şi simulare a fenomenelor, mecanismelor, subansamblurilor şi ansamblurilor automobilelor, parcurgându-se mai multe etape utilizând facilităţile oferite de tehnicile moderne, care au la bază calculatoarele numerice, pentru:

- efectuarea calculelor; - analiza funcţiilor ce definesc comportarea şi evoluţia unor fenomene specifice

domeniilor studiate; - măsurarea şi stocarea valorilor unor mărimi ce evoluează în timpul funcţionării; - simularea funcţionării unor mecanisme şi subansambluri din ce în ce mai

complexe; - crearea unor modele virtuale ale unor echipamente fizice pe care se studiază

diverşi parametri; - simularea în timp real a funcţionării unor subansambluri sau ansambluri etc. Funcţionarea automobilelor şi sistemelor acestora este controlată în cea mai mare

pare de conducător prin intermediul elementelor de comandă având la dispoziţie câteva informaţii preluate de la aparatura de bord în ceea ce priveşte:

- valorile unor parametri funcţionali ai motorului (viteza de deplasare, turaţia, temperatura, presiunea uleiului din sistemul de ungere);

- depăşirea valorilor unor parametri critici; - starea de funcţionare a unor sisteme auxiliare, etc. Conducerea automobilului este un proces continuu deoarece presupune intervenţia

permanentă a conducătorului asupra sistemelor acestuia pentru: - realizarea vitezelor şi acceleraţiilor de deplasare dorite; - pornirea, frânarea şi oprirea în condiţii variate; - asigurarea corelării caracteristicilor mecanice ale motorului cu caracteristica

necesară de tracţiune (în cazul dotării automobilului cu cutie de viteze cu reglare în trepte a rapoartelor de transmitere, neautomată);

- menţinerea automobilului pe calea de rulare în deplină siguranţă de circulaţie; - comanda funcţionării unor sisteme auxiliare de semnalizare, iluminare,

climatizare, speciale etc. Desigur, în special la automobilele moderne, unele din sistemele acestora

funcţionează în mod automat conducătorul având sarcina doar a stabilirii unor parametri globali ai unor regimuri de lucru.

Desfăşurarea activităţii de conducere în ceea ce priveşte conlucrarea dintre conducător şi automobil, sub permanenta influenţă a mediului prin caracteristicile lui complexe şi de multe ori imprevizibile, este un proces deosebit de complex imposibil de modelat analitic sau simulat în totalitate. Abordarea, însă, a studierii parametrilor şi performanţelor unor subansambluri sau subsisteme, cu scopul creşterii indicilor de calitate şi economicitate, poate fi făcută dispunând de mijloace şi metode moderne de cercetare cum sunt calculatoarele numerice dotate cu programe din ce în ce mai performante.

Modelarea sistemelor fizice în care se desfăşoară procese de transformări energetice, modificări ale valorilor mărimilor mecanice etc., presupune utilizarea unor algoritmi adecvaţi relativ simpli dar, în cazul în care procesele se desfăşoară sub controlul factorului uman, intervin elemente care nu pot fi simulate, într-o măsură mai mare sau mai mică, decât prin sisteme automate. În consecinţă, metoda de studiu a circuitelor de reglare ale

5

automobilelor, privite prin prisma teoriei sistemelor automate, permite apropierea condiţiilor propuse prin proiectare de condiţiile reale de funcţionare.

Folosirea tehnicilor moderne de cercetarea si proiectare, prin utilizarea sistemelor de calcul dotate cu programe concepute de firme specializate în elaborarea de software prezintă, faţă de modelarea clasică, mai multe avantaje ca:

- flexibilitate în modelarea proceselor datorită facilităţilor oferite de programarea la nivel obiect şi nu la nivel de linie de comandă;

- numărul foarte mare şi diversificat de obiecte predefinite; - posibilitate definirii unor obiecte cu caracteristici speciale; - simplitate în definirea sau modificarea funcţiilor de transfer ale blocurilor obiect; - simplitate în corelarea programului cu baze de date în care se află valori

determinate experimental sau calculate anterior; - simplitate în modificarea unor parametri care caracterizează procesele studiate; - degrevarea de realizarea algoritmilor matematici complicaţi în favoarea concentrării

atenţiei asupra interpretării fenomenelor studiate; - redarea numerică şi grafică a valorilor mărimilor ce caracterizează evoluţia

proceselor; - timp foarte mic pentru elaborarea programelor ceea ce dă posibilitate studierii

unui număr mare de variante.

6

2 ASPECTE PRIVIND STUDIUL SISTEMELOR DE CONTROL ALE AUTOMOBILULUI FOLOSIND PRINCIPIILE

SISTEMELOR AUTOMATE

Pentru dezvoltarea de sisteme de control a parametrilor: viteză, turaţie, sarcină se consideră automobilul ca un sistem dinamic în ansamblul căruia se evidenţiază fenomene fizice care implică transformări şi transferări de masă şi energie. Descrierea cantitativă a proceselor presupune evidenţierea unor mărimi caracteristice şi stabilirea legăturilor cauzale dintre ele care determină evoluţia lor în timp.

Funcţionarea sistemelor automate este caracterizată de schimbul de energie sub influenţa unor parametri predefiniţi asupra cărora poate să intervină factorul uman. Controlul funcţionării sistemelor automate se realizează prin semnale ca mărimi fizice ce transmit informaţii.

Caracteristica fizică ce se modifică în dependenţă de informaţie (în accepţiunea teoriei sistemelor) se numeşte parametru informaţional. Aşadar, legătura dintre subsistemele automobilului şi dintre acestea şi factorul uman se realizează prin modificarea caracteristicilor fizice sub influenţa semnalelor care poartă informaţia deci, sub acţiunea parametrilor informaţionali.

În funcţionarea automobilului în ansamblu cât şi în funcţionarea subansamblurilor acestuia, care pot fi considerate , la rândul lor, ca sisteme ce fac transfer de energie între ele şi, între ele şi automobilul ca ansamblu; se disting două tipuri de regimuri: regimuri de echilibru staţionar şi regimuri dinamice sau tranzitorii.

2.1 REGIMURI DE ECHILIBRU STAŢIONAR

În aceste regimuri sunt îndeplinite condiţiile de bilanţ energetic pe ansamblu, ce pot fi exprimate prin relaţia:

ei QQ = (2.1) adică, energia intrată în sistem este egală cu energia eliberată de sistem. Această situaţie se întâlneşte în cazul deplasării automobilului în regim stabilizat când viteza este constantă în condiţiile în care rezistentele la înaintare sunt constante.

2.2 REGIMURI DINAMICE SAU TRANZITORII

Sunt regimuri în care, datorită fenomenelor de acumulare şi consum interne, relaţia (2.1) nu mai este respectată, adică

0; ≠−≠ eiei QQQQ (2.2) Închiderea dinamică a bilanţului se realizează acum prin variaţia unui set de mărimi

unic determinate care descriu fenomenele de acumulare sau consum ce au loc în funcţionare, acceptate ca denumire de mărimi de stare.

Pentru o singură mărime de stare, relaţia (2.2) se scrie

dtdxxQQx ei =−=

..; (2.3)

unde .x este derivata în raport cu timpul a mărimii x. În regimurile staţionare mărimile de

stare sunt constante deci:

0.=x (2.4)

În regimurile tranzitorii mărimile de stare variază, deci:

7

0.≠x (2.5)

Din relaţia (2.3) rezultă că fenomenele de acumulare (sau consum) au loc atâta timp cât 0≠− ei QQ pentru că:

( ) ( ) ( ) σdQQxtxt

ei∫ −+=0

0 (2.6)

Din relaţia (2.4) rezultă că dacă: .constQQQ ei =−=∆ (2.7)

atunci procesul de acumulare sau de consum nu ar înceta niciodată, adică: ( ) ( ) tQxtx ⋅∆+= 0 (2.8)

ecuaţie care caracterizează procesele fără echilibrare. Majoritatea proceselor au însă o proprietate de autoechilibrare, astfel încât ecuaţia (2.3) se scrie sub forma

0,.

>∆+=−+= aQaxQQaxx ei (2.9) Soluţia ecuaţiei (2.9) este formată din două componente

( ) ( ) ( )txtxtx ll += (2.10) unde ( )txl este componenta liberă, ce caracterizează regimul tranzitoriu, ( )tx f este componenta forţată, ce caracterizează regimul forţat.

Componenta liberă ( )txl este soluţia ecuaţiei omogene

axx =.

(2.11) şi este de forma

( ) atl eCtx ⋅= (2.12)

unde C este constantă de integrare. Componenta forţată ( )tx f se determină prin metoda variaţiei constantei. Se

consideră ( ) ( ) at

f ettx ⋅β (2.13) unde ( )tβ este o funcţie ce urmează să fie determinată astfel ca ( )tx f să satisfacă ecuaţia (2.9). Înlocuind (2.13) în (2.9) după efectuarea calculelor rezultă

( ) ( )

( ) ( ) ( ) atei

tta

f

ei

ta

eaQ

aQdQQetx

dQQet

∆+

∆−=−=

−=

∫

∫

−

−

σ

σβ

σ

σ

0

0 (2.14)

unde termenul constant ( )aQ /∆− descrie regimul staţionar (permanent), iar termenul variabil ( ) ateaQ /∆ corespunde unei componente tranzitorii care se amortizează asimptotic (a<0). Înlocuind (2.12) şi (2.14) în (2.10) se obţine

( ) ( ) ( ) σσ dQQeeCtx ei

ttaat −+⋅= ∫ −

0

(2.15)

Din condiţia iniţială se determină constanta C ( ) Cxxt === 00;0 (2.16)

Dacă ∆Q=const., soluţia (2.15) a ecuaţiei (2.9) poate fi scrisă

( ) ats e

aQx

aQtx ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ∆

++∆

−= 0 (2.17)

8

( ) ( ) ( ) attps e

aQxtx

aQtxtx ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ∆

+=∆

−== 0; (2.18)

unde: ( ) ( )txtx ps = este componenta permanentă a răspunsului forţat, de aceeaşi formă cu mărimea de intrare (în acest caz regimul permanent este un regim staţionar); ( )txt este componenta tranzitorie formată din termenul atex ⋅0 corespunzător condiţiilor iniţiale nenule şi din termenul variabil ( ) ateaQ ⋅∆ / al răspunsului forţat determinat de mărimea de intrare ( ) Qtu ∆= .

Evoluţiile descrise de relaţiile (2.8) şi (2.9) sunt reprezentate în fig. 2.1. Din ecuaţia (2.9) se obţine pentru regimul staţionar

0=−+ ei QQax (2.19) care are o semnificaţie remarcabilă, arătând că regimul staţionar corespunde unor transferuri energetice diferite

( )0; <−= aaxQQ ei (2.20) Se constată că, cu cât mărimea acumulării x este mai scăzută consumul este mai

redus. Conducerea fenomenelor şi proceselor are ca obiectiv principal menţinerea unor

valori prescrise sau nominale ale variabilelor de stare, valori ce descriu funcţionarea procesului la parametri nominali

nxx = (2.21) Înlocuind relaţia (2.21) în relaţia (2.20) se obţine:

nei xaQQ ⋅−= (2.22) relaţie ce explicitează funcţionarea procesului în regim staţionar la parametri nominali.

Din ecuaţia (2.9) a regimului tranzitoriu se pune în evidenţă caracterul perturbator al variaţiilor mărimilor de ieşire eQ asupra constanţei regimurilor staţionare. Variaţiile mărimilor eQ trebuie compensate printr-o modificare adecvată a mărimilor de intrare iQ

astfel încât restabilirea regimurilor staţionare ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ = 0

.x să corespundă condiţiei de calitate

(2.21).

Figura 2.1 Reprezentarea grafică a comportării sistemelor fără şi cu autoechilibrare

9

Modificarea mărimii iQ se realizează prin intermediul semnalului de comandă (u) care modifică un parametru al acesteia (debit, presiune, curent etc.). Deci:

ubQi ⋅= (2.23) unde u este mărimea de comandă , b este un factor de proporţionalitate.

Afectarea mărimii de ieşire eQ de către factorul perturbator se evidenţiază prin relaţia

PeQe ⋅−= (2.24) unde v este mărimea perturbatoare, considerată de semn opus mărimii eQ tocmai pentru a evidenţia efectul perturbator al acestuia; e este un factor de proporţionalitate.

Calitatea proceselor de reglare se apreciază printr-un set de mărimi notate cu z şi numite mărimi de calitate, care sunt dependente de mărimile de stare sau se identifică cu acestea. Astfel se poate scrie:

z=d·x (2.25) în care d este factor de proporţionalitate.

Pentru funcţionarea la parametri nominali z=zn (2.26)

unde zn este valoarea nominală a mărimii de calitate. Aprecierea calităţii se face, de obicei, prin efectuarea de măsurări asupra proceselor. Mărimea măsurată (v) este dependentă de starea x prin relaţia

v = cx (2.27) În relaţiile (2.21) şi (2.22), în (2.7) şi adăugând relaţiile (2.25) şi (2.27) se obţine

cxvePbvaxx =++=.

(2.28) Aceste relaţii exprimă interpretarea sistemică elementară a procesului considerat.

Relaţiilor (2.28) li se poate asocia reprezentarea schematică din fig. 2.2 în care se evidenţiază mărimile introduse. Prin săgeţi se indică sensul lanţului cauzal, deci sensul transmiterii informaţiilor. Mărimile u şi P determină variaţiile mărimilor măsurate (de ieşire) v .

De obicei mărimile de comandă (u) nu intervin direct asupra procesului, ci prin intermediul unor dispozitive numite elemente de execuţie ale căror mărimi de ieşire se numesc mărimi de execuţie notate cu m . Valorile mărimilor măsurate se obţin prin intermediul traductoarelor şi aparatelor de măsurare.

În cazul conducerii automobilului, elaborarea mărimii de comandă (u) presupune prelucrarea după un anumit algoritm a unei mărimi (semnal) de eroare (ε), corespunzător diferenţei dintre valoarea dorită (impusă) a vitezei (v*) şi valoarea obţinută (v) a acestei mărimi, fig. 2.3.

Figura 2.2 Simbolizarea interpretării relaţiilor (2.28): u - mărime de comandă; v - mărime de ieşire; P - mărime perturbatoare

10

În cazul conducerii manuale funcţiile de comparare între valorile dorite v* şi valorile reale v , şi de prelucrare a semnalului de eroare (de decizie) sunt îndeplinite de operatorul uman care urmăreşte evoluţia proceselor.

Problema conducerii unui proces constă deci, în elaborarea şi aplicarea mărimilor de comandă u, pe baza cunoaşterii obiectivului conducerii (a mărimilor de calitate zn ) şi a mărimilor măsurate v.

Datorită acţiunii mărimilor perturbatoare, conducerea unui proces nu poate înceta decât odată cu oprirea acestuia. Acţiunea de conducere a procesului are un caracter permanent.

Subsistemele automobilului, ca şi automobilul în ansamblu ca sistem (noţiunea de sistem este relativă, o parte a unui sistem numit subsistem poate fi la rândul lui un sistem; aceeaşi realitate fizică poate conţine unul sau mai multe sisteme distincte), sunt sisteme dinamice neliniare, cu parametri concentraţi sau distribuiţi, dinamice invariabile sau variabile în timp.

2.3 PROPRIETĂŢILE SISTEMELOR AUTOMATE DINAMICE.

Sistemele automobilului au proprietăţile fundamentale ale sistemelor automate dinamice:

- observabilitatea adică, pe baza cunoaşterii intrării ( ) Ω∈tω şi a ieşirii ( ) Γ=tγ se poate determina starea ( ) Xtx ∈ ;

- controlabilitatea adică, există comenzi care realizează tranziţia stării x(t) din orice stare iniţială x(t1) în orice stare finală x(t2) în intervalul de timp [t1,t2] . În sens fizic, existenţa unei cauze (variaţie a mărimii de intrare) determină o reacţie a sistemului (variaţie a mărimii de ieşire);

- stabilitatea reprezintă proprietatea unui sistem, care fiind perturbat dintr-o stare de echilibru staţionar, revine după dispariţia cauzei în aceeaşi stare de echilibru, în mod natural;

- adaptabilitatea adică, dacă se poate evidenţia în interiorul sistemului o variabilă α care admite pentru t∈T o variaţie conform unei legi impuse η1;

- identificabilitatea adică, dacă se poate evidenţia în interiorul sistemului o variabilă β, măsurabilă pentru t∈T, numită variabilă de identificare care conform unui criteriu η2, să ofere o imagine asupra proprietăţilor sale interne, respectiv structurii şi parametrilor săi;

- structurabilitatea care constituie o condiţie a existenţei sistemelor. Pentru a evidenţia o structură, un sistem dinamic este discretizat într-un ansamblu de părţi numite

Figura 2.3. Structura sistemului de conducere a automobilului cu scopul realizării unor viteze de deplasare impuse: v* - viteza impusă; ε - semnalul de eroare; u - mărimea de comandă; m - mărimea de execuţie; v - viteza realizată; EC - echipament de comparare; PSE - Echipament de prelucrare a semnalului de eroare; M - motorul; T - transmisia.

11

elemente sau subsisteme legate funcţional astfel încât să respecte tranziţia cauzală intrare-ieşire: ω→γ .

În baza proprietăţii de structurabilitate, sistemele se pot descompune şi compune în şi din subsisteme.

După structură se întâlnesc la automobile două grupe de sisteme dinamice: a) sisteme cu structură deschisă; b) sisteme cu structură închisă .

2.4 SISTEMELE DINAMICE CU STRUCTURĂ DESCHISĂ.

Aceste sisteme sunt constituite prin reunirea de elemente de bază cuplate funcţional astfel ca mărimea de intrare a oricărui element să nu fie influenţată de mărimea sa de ieşire, direct sau indirect. Din această categorie fac parte:

- sisteme cu comandă automată; - sisteme cu compensare automată.

2.4.1 Sistemele cu comandă automată Aceste sisteme sunt cele care reacţionează numai la modificările mărimii de intrare.

Ca exemplu poate fi considerat autovehiculul în ansamblu, asupra căruia se intervine printr-o mărime de comandă x1 , (deschiderea clapetei) pentru a se impune o valoare dorită vitezei de deplasare v, (fig.2.4).

Acest sistem are o structură deschisă pentru că mărimea de ieşire nu influenţează în nici un fel mărimea de intrare în oricare din elementele sistemului.

Automobilul dispune de mai multe subsisteme înseriate (fig.2.5):

Figura 2.4. Sistem cu comandă automată în structură deschisă: x1 - mărime de comandă; v - mărime obiectiv (impusă); P - mărime perturbatoare.

Figura 2.5. Subsistemele principale ale automobilului cuplate într-un sistem cu structură deschisă: S1 - subsistem condus, puntea motoare, S2 - subsistem de comandă a motorului; S3 - subsistemul motor; S4 - subsistemul de adaptare a caracteristicilor, transmisia.

12

- subsistemul condus, transmisia principală şi roţile motoare S1 ; - subsistemul de comandă, mecanismul de control a puterii dezvoltată de motor S2 ; - subsistemul motor care generează energia de deplasare S3 ; - subsistemul schimbător de viteze S4, care realizează adaptarea caracteristicii

motorului la caracteristica dinamică de deplasare a autovehiculului. De obicei subsistemul S1 este definit şi se doreşte realizarea unei tranziţii x1→v care

să satisfacă anumite performanţe dinamice. Pentru realizarea acestor tranziţii se adaugă subsistemele S2 şi S3 care comandă subsistemul S1 astfel ca ansamblul să aibă comportarea dorită.

Asupra subsistemelor S1 şi S2 acţionează şi alte mărimi exterioare (P) care au de obicei un caracter perturbator.

2.4.2 Sisteme cu compensare automată. Acestea funcţionează pe principiul compensării efectului nedorit al mărimilor

perturbatoare. Pentru eliminarea sau diminuarea efectului perturbaţiilor asupra mărimii de ieşire se introduce un subsistem astfel încât mărimea de execuţie (fig.2.5) să depindă şi de perturbaţia P. De exemplu, dacă la modelul descris anterior perturbaţia P este variaţia rezistenţelor la înaintare se introduce subsistemul S5 (regulator) care, prin mărimea de ieşire, modifică parametri de funcţionare ai motorului astfel încât mărimea de execuţie să depindă şi de perturbaţia P.

Sistemul obţinut este tot cu structură deschisă deoarece nu există nici un element la care mărimea de intrare să depindă de mărimea de ieşire direct sau indirect.

2.5 SISTEME DINAMICE CU STRUCTURĂ ÎNCHISĂ.

Sistemele dinamice cu structură închisă conţin cel puţin un subsistem la care mărimea sa de intrare este influenţată de mărimea de ieşire direct sau indirect. Structura cea mai simplă a acestor sisteme, fig. 2.6, cuprinde următoarele subsisteme: subsistemul

principal (condus) S1 care asigură o anumită dependenţă a mărimii de ieşire y de mărimea de execuţie m; subsistemul secundar (de reacţie) S2 asigură reacţia inversă (feed-back), prin care se transmit informaţii despre evoluţia mărimii de ieşire la subsistemul S3 ; subsistemul decizional S3 asigură o decizie asupra tipului şi modului de variaţie a mărimii de execuţie m, pentru a se realiza tranziţia intrare-ieşire dorită. Acest subsistem utilizează un algoritm în care mărimea de intrare u şi de reacţie yr au un rol important.

Din această grupă fac parte sistemele cu schema bloc din fig. 2.7 în care subsistemele S3 realizează o comparare liniar-aditivă între o variabilă v*

1, dependentă de v*, şi vr

Figura 2.6. Sistem dinamic cu structură închisă: S1 - subsistem condus; S2 - subsistem de reacţie; S3 - subsistem de decizie.

13

dependentă de mărimea de ieşire v, de forma v*1 + vr apoi, pe baza unui algoritm, se obţine

mărimea de execuţie m . Dacă rvv −= *

1ε , sistemul este cu reacţie inversă negativă sau sistem cu reglare automată. Mărimea ε este numită abatere sau eroare. Dacă:

vv

vvsivv r

−=

==*

**1 ;

ε (2.29)

reprezintă efectiv abaterea dintre valoarea impusă (de referinţă) şi valoarea reală a mărimii reglate.

Pentru dezvoltarea sistemelor, cu care să se efectueze de controlul parametrilor automobilului, se pot structura subansambluri bazate pe principiul sistemelor dinamice cu compensare liniar-adaptivă între variabile. În figura 2.7 se prezintă schema unui astfel de sistem în care mărimea de intrare v* (variabila prescrisă) viteza obiectiv, care reprezintă viteza de deplasare a automobilului impusă de tipul deplasării, este aplicată la intrare urmând ca restul proceselor de funcţionare: controlul deschiderii clapetei, selectarea treptei, frânarea, acţionarea ambreiajului să se desfăşoare în regim automat. Sistemul va conţine mai multe bucle de acest tip, cu comparare liniar-adaptivă, în module care constituie subansambluri ale automobilului.

Figura 2.7. Principiul sistemelor automate cu compensare liniar-adaptivă între variabile, utilizat la modelarea controlului vitezei automobilului

14

3 STRATEGII DE CONTROL AL MOTORULUI

Controlul electronic al procesului de schimbare al rapoartelor de transmitere în cazul unui autoturism echipat cu cutie de viteze mecanică în trepte pretinde pe de o parte controlul dispozitivelor de acţionare a cutie de viteze, a ambreiajului şi a motorului (la nivelul pedalei de acceleraţie cel puţin), iar pe de altă parte, controlul strategiei de trecere de la un raport de transmitere la altul.

În cazul folosirii pe autoturism a unui m.a.s. modern având funcţii controlate electronic (injecţie de benzină cu comandă electronică, distribuţie adaptivă comandată electronic, etc.), cei mai mulţi fabricanţi îşi pun problema controlului electronic "integrat" al grupului motor-transmisie (grupul propulsor), şi a elaborării strategiei optimizării funcţionale a controlului electronic, pe baza unor criterii.

O strategie care să răspundă unor criterii de economicitate, depoluare, dinamicitate, stilul şi cerinţele şoferului, dar cu mijloacele tehnice la îndemână, într-o aplicaţie de schimbare automată a treptelor cutiei de viteze cu 4+1 trepte care echipează un autoturism clasic este dezvoltată în cele ce urmează.

Motorul cu aprindere prin scânteie de 1,3 litri, patru cilindri în linie alimentat prin carburator dispune de un dispozitiv de control al poziţiei obturatorului care acţionează pe durata trecerii între treptele cutiei de viteze şi controlează turaţia de mers în gol pe durata încălzirii motorului. Ambreiajul este de tip monodisc cu frecare uscată şi arc diafragmă.

Sistemele moderne de control ale motorului au la bază o arhitectură de control a momentului motor şi pot fi echipate cu un bloc electronic de control propriu sau instalate direct pe motor.

Sistemele moderne de control ale transmisiei se bazează pe identificarea cerinţelor şoferului şi adaptarea modului de schimbare a treptelor de viteze, fiind realizate fie cu bloc de control propriu, fie instalate direct pe cutia de viteze.

Comunicaţia între sistemul de control al motorului şi cel al transmisiei are drept scop reducerea emisiilor poluante (în faza de încălzire a reactorului catalitic) şi de a proteja cutia de viteze împotriva unor suprasolicitări.

Scopul sistemelor de control integrat al grupului propulsor este depistarea unui optim global al grupului care să înlocuiască optimizarea în parte a motorului şi separat a transmisiei.

Această abordare a condus la o structură ierarhică ce include un meta-controler şi secţiuni subordonate pentru motor şi transmisie, ca în cazul sistemelor integrate promovate de firma Siemens.

Avantajele meta-controlerului constau în faptul că el dispune de o mare flexibilitate în adaptarea unor optimizări dinamice între antipozii ce se manifestă în cazul autoturismelor echipate cu motoare de putere redusă, maniabilitate redusă datorită rezervei reduse de putere pe de o parte şi necesitatea de a funcţiona cu consum cât mai redus de combustibil, pe de altă parte. Aceste avantaje sunt posibile datorită concepţiei meta-controlerului care nu foloseşte control strict dedicat unei funcţii a motorului (exemplu, bazat nu numai pe controlul poziţiei obturatorului şi pe cel al presiunii de supraalimentare ci şi pe alte funcţii care pot fi specifice chiar unui m.a.c.). Pedala de acceleraţie rămâne în orice împrejurare simbolul cerinţelor şoferului, şi împreună cu alţi parametri măsurabili ai motorului (turaţia, temperatura) poate de măsura valorii momentului efectiv al motorului, pentru a rămâne la idea controlului motorului prin valoarea momentului motor.

În practică sunt folosite diferite criterii de interpretare a poziţiei şi a cursei pedalei de acceleraţie, în corelaţie şi cu condiţiile de deplasare a automobilului, iar constrângerile date de realizarea fizică a unor interfaţări dedicate unui tip de dispozitiv de comandă conduc tot

15

la folosirea în final a unui semnal de ieşire tot de tip "moment motor". Soluţia propusă este ca valorificarea semnalelor de intrare ce ar determina semnalul de ieşire tip "moment motor" să se facă printr-un procedeu multi-criterial, o bună metodă de realizare fiind utilizarea logicii Fuzzy.

Specialiştii atrag atenţia în privinţa unor constrângeri în interpretarea valorii momentului la roata motoare, care constau în faptul că momentul motorului are limite absolute şi în necesitatea folosirii unui traductor al cursei pedalei de acceleraţie cu sensibilitate egală pe întreaga cursă şi fără zone moarte. Un alt factor limitativ în aprecierea momentului la roată îl poate constitui însăşi tipul de transmisie; de exemplu, în cazul folosirii unei cutii de viteze în trepte cu schimbare automată, pe durata schimbării treptelor au loc întreruperi de moment, iar o creştere a momentului de intrare după efectuarea schimbării ar cauza o deteriorare a confortului procesului de schimbare.

De aici rezultă necesitatea folosirii valorii momentului motor şi a poziţiei pedalei de acceleraţie care în anumite împrejurări suferă unele corecţii.

Se prezintă în continuare abordarea secţiunilor de control pentru motor şi pentru transmisie.

3.1 CONTROLUL MOTORULUI

Metodica controlului funcţionării motorului prin momentul său pretinde analiza tuturor factorilor cu influenţă asupra momentului motor. O schemă logică a secţiunii de control a unui m.a.s. este prezentată în figura 3.1.

Din această schemă se desprind condiţiile de proiectare a interfeţei cu meta-controlerul asupra:

- acţionării obturatorului şi vitezei lui de acţionare; - modularizării cilindreei; - întreruperii alimentării cilindrilor în timpul deceleraţiilor. Interfaţa este astfel proiectată încât să poată fi comod calibrată (etalonare simplă şi

coordonarea momentului motor să se efectueze cu evitarea posibilităţilor de interferenţă a diferitelor porţi şi căi de intrare).

Deosebit de importantă este asigurarea priorităţilor semnalelor de intrare. Momentul motor necesar autopropulsării va fi rezultatul ponderării flexibile a tuturor

factorilor de intrare (proporţia încărcăturii proaspete, unghiul de avans la aprindere, dozajul) în concordanţă şi cu restricţiile specifice ale motorului.

Momentul instantaneu calculat este furnizat ca semnal de reacţie în buclă închisă meta-controlerului.

Pentru verificarea concordanţei valorilor calculate ale momentului instantaneu, cu cele reale, (calibrare), se poate folosit un traductor de cuplu instalat pe autoturism. Instalaţia de măsurare a momentului motor se bazează pe măsurarea reacţiunilor în punctele de suspendare a grupului propulsor pe autoturism

16

3.2 STRUCTURI CLASICE DE CONTROL

O analiză eficientă a performanţelor motoarelor trebuie să aibă în vedere modul în care este structurat sistemul de control al alimentării cu combustibil şi al aprinderii. Dacă până de curând controlul era practic asigurat de sisteme de reglaj mecanice (cu toate limitările lor specifice), în ultima perioadă se remarcă o dezvoltare spectaculoasă a sistemelor electronice.

Pentru a studia modalităţile de perfecţionare în continuare a sistemelor electronice de control al injecţiei de benzină şi al aprinderii sunt necesare o sistematizare şi o analiză comparativă a soluţiilor existente.

Figura 3.1. Schema bloc a sistemului de control al motorului

17

O primă structură - bloc de motor cu aprindere prin scânteie este prezentată în fig.3.2.

Acest tip caracterizează motoarele cu carburator, sistemele de injecţie . mecanică şi injecţia electronică de benzină fără control în buclă închisă λ şi de control al detonaţiei. Mărimile specifice ce apar sunt următoarele: s - sarcină; n - turaţie; a - avans la aprindere; d - dozaj carburant; p - factori poluanţi (gaze de evacuare); v - vibraţii (specifice detonaţiei); i1…im - parametri interni; e1 ... en - parametri externi; ce - mărimi de corecţie a influenţei parametrilor externi; ci - mărimi de corecţie a influenţei parametrilor interni.

Dacă ne referim la controlul electronic existent în prezent, conform încadrării enunţate iniţial, pentru fig. 3.2 în regim stabilizat şi condiţii standard de funcţionare avansul am= fa(s,n) şi dozajul dm=fd (s,n) pot fi considerate ca fiind memorate sub forma unor matrice, A respectiv D, având dimensiunile s1×n1 şi respectiv s2×n2

121

22221

11211

111

1

1

...............

...

...

snnn

s

s

aaa

aaaaaa

A =

221

22221

11211

111

2

2

...............

...

...

snnn

s

s

ddd

dddddd

D = (3.1)

Mărimile sunt cuantificate, respectând condiţiile: aij şi dij ∈N. Mărimile de control ce acţionează asupra motorului, notate ac şi dc, rezultă pe baza relaţiilor analitice:

dmc

amc

UddUaa⋅=⋅= ,

(3.2)

unde Ua şi Ud sunt mărimi unitare specifice blocului de control, astfel încât ac şi dc sunt din punct de vedere dimensional mărimi echivalente avansului la aprindere, respectiv dozei de benzină.

Pentru un regim staţionar, dar pentru alte valori ale parametrilor determinaţi de factorii interni şi externi, apare necesitatea aplicării unor corecţii. Uzând de acelaşi formalism matematic, aceste corecţii pot fi exprimate (în cazul când acestea au un caracter aditiv) prin două matrice de corecţie Ca şi Cd:

Figura 3.2. Schema bloc a unei structuri clasice de control al motorului

18

121

22221

11211

111

1

1

...............

...

...

snnn

s

s

a

cacaca

cacacacacaca

C =

221

22221

11211

111

2

2

...............

...

...

snnn

s

s

d

cdcdcd

cdcdcdcdcdcd

C = (3.3)

Aceste matrice de corecţie vor fi utilizate pentru prelucrarea mărimilor memorate A,

respectiv D. Generarea mărimilor de control folosite va fi realizată de relaţii similare cazului precedent, în care însă apar matricele; Af pentru avansul la aprindere, respectiv Df pentru doza de benzină.

Af=A+Ca, Df=D+Cd (3.4) deci

( ) ( ) UcddUcaa dmfaamf ⋅+=⋅+= , Valorile elementelor din matricele de corecţie apar ca funcţii de tipul:

( )( )nmcda

nmcaa

eeeiiinsfceeeiiinsfc

...,,,,...,,,,,;...,,,,...,,,,,

2121

2121

==

(3.5)

Dacă se doreşte o corecţie de bună calitate, parametrii ce descriu factorii interni şi cei externi se cuantifică într-un anumit număr de trepte, alese din considerente practice. Fie q acest număr. Apar, prin urmare, Nc combinaţii posibile ale parametrilor, unde

( )pn

pnqc CN ++= (3.6)

Aşadar, apare un necesar de memorie pentru corecţia avansului la aprindere de Na locaţii, iar pentru corecţia dozajului, de Nd locaţii, unde:

( ) ( )pn

pnqdpn

pnqa CsnNCsnN ++

++ ⋅⋅=⋅⋅= 2211 ; (3.7)

Având în vedere valorile practice ale capacităţilor de memorie (caracteristicile standard statice) - pentru avans n1⋅s1, respectiv pentru dozaj n2,s2, - rezultă necesităţi de memorie extrem de mari.

Valorile ce s-ar înscrie în aceste memorii ar impune un număr extrem de mare de rezultate experimentale, obţinute prin probe de stand, uneori în condiţii extrem de dificil de realizat (combinaţii posibil să apară practic, dar foarte dificil de menţinut pe durata unor experimente în mediu artificial).

Prin urmare, pe baza acestor principii de control pentru toate regimurile staţionare posibile, mărimile finale utilizate pentru controlul motorului asf şi dsf au forma:

( )

( )11

2121

11

2121

...,,2,1,...,,2,1

,...,,,,...,,,,,;...,,2,1,...,,2,1

,...,,,,...,,,,,

sjni

eeeiiinsddsjni

eeeiiinsaa

nmsfsf

nmsfsf

ijij

ijij

==

===

=

(3.8)

în regim staţionar şi condiţii standard de funcţionare nu apar diferenţe notabile între performanţele realizate de aceste sisteme. Deosebirile sunt dictate practic numai de dispersia tehnologică de realizare a motorului şi a blocului de control (în limitele de 3% la motoarele cu carburator şi 1% la motoarele cu injecţie). Analiza chimică a gazelor de evacuare nu evidenţiază deosebiri notabile, iar tendinţa de detonaţie pentru reglaje iniţiale corecte este eliminată.

Analiza efectuată se poate aplica şi în cazul regulatoarelor mecanice (analogice), considerând un anumit pas de cuantificare a caracteristicilor, folosind un anumit criteriu, cum ar fi, de exemplu, unul ce ţine seama de erorile tehnologice de realizare.

19

Schema din fig. 3.2 corespunde unui sistem în buclă deschisă; o reacţie negativă (de stabilizare a sistemului) poate fi considerată totuşi dacă se ţine seama de reglajele (manuale) periodice efectuate, însă, din afara sistemului, de operatorul uman (cum ar fi reglarea amestecului, a avansului iniţial la aprindere). Evident că reglajele periodice îmbunătăţesc performanţele, dar acestea sunt, strict vorbind, de conjunctură. Deriva performanţelor se va înscrie în limitele tehnologice de realizare a elementelor.

În ceea ce priveşte analiza regimurilor staţionare la care însă apar abateri ale parametrilor de stare faţă de condiţiile standard se pot evidenţia anumite corecţii ce se pot realiza după factorii interni sau externi (cu ajutorul semnalelor ci şi ce din fig. 3.2). Evident, acurateţea corecţiilor va fi mult mai bună la sistemele electronice (de injecţie sau carburator electronic), graţie posibilităţilor mult mai mari de prelucrare a semnalelor electrice furnizate de traductoare. Prelucrarea semnalelor şi adaptarea sistemului vor fi asigurate pe baza unor algoritmi adecvaţi şi de o complexitate corespunzătoare situaţiei. Sistemele pur mecanice au posibilităţi mult mai reduse din cauza lipsei de flexibilitate a structurilor (se poate exemplifica cu şocul automat cu lamelă bimetalică ce asigură o îmbogăţire a amestecului la pornire, dar de o manieră aproximativă, prin exces).

Criteriile pe baza cărora se determină caracteristicile statice implementate în memoria sistemelor sunt:

a. pentru dozaj: - economicitatea; - economicitatea şi reducerea poluării; - reducerea poluării; - reducerea poluării şi economicitatea. b. pentru avansul la aprindere: - evitarea detonaţiei; - reducerea poluării; - putere maximă (pentru un dozaj dat). Menţinerea performanţelor iniţiale se face în aceste cazuri pe seama reglajelor

periodice. Se poate deduce din aceste observaţii că principalul neajuns al structurii din fig. 3.2

este lipsa unor bucle de reacţie negativă cu efect stabilizator. Din acest motiv s-au elaborat alte structuri de control care să includă în buclele de reacţie negative informaţii despre dozaj (parametrul λ) şi avans la aprindere (prezenţa detonaţiei).

3.3 STRUCTURI DE CONTROL ÎN BUCLĂ ÎNCHISĂ

Prezenţa buclelor de reacţie negativă permite menţinerea, în mod automat, a performanţelor motoarelor în limitele tehnologice asigurate de sistem pe toată durata de (bună) funcţionare. Problema buclelor de reacţie a fost formulată cu acuitate o dată cu schimbarea priorităţilor la formarea amestecului (dozaj) de la economicitate către reducerea poluării. Realizarea dozajului cu o eroare maximă de 1% faţă de amestecul stoichiometric constituie o condiţie obligatorie pentru funcţionarea eficientă a convertorului catalitic cu trei căi. Un sistem în buclă deschisă nu poate realiza practic (atât din considerente tehnice, cât şi economice) o astfel de performanţă. Din punctul de vedere al reglării avansului la aprindere criteriul de optimizare, respectiv de stabilizare a răspunsului îl constituie funcţionarea la limita de detonaţie, când randamentul motorului atinge un maxim.

Pentru creşterea performanţelor motoarelor s-a trecut la o structură de control de tipul celei prezentate în fig. 3.3.

20

Evident că aceste structuri nu pot fi realizate decât cu sisteme electronice de control (cu injecţie sau carburator electronic). Faţă de structura din fig. 3.2 mai apar semnalele: λ - semnal despre dozaj (furnizat de sonda Lambda); z - semnal de la senzorul de detonaţie.

Superioritatea în regim staţionar a structurii din fig. 3.3 faţă de cea din fig. 3.2 se evidenţiază în primul rând când apar abateri ale parametrilor de stare faţă de valorile ce corespund condiţiilor standard de funcţionare. Ca urmare a schimbării parametrilor de stare se va modifica şi răspunsul sistemului (motorului), modificările fiind puse în evidenţă de senzorii λ şi de detonaţie. Semnalele de la aceşti senzori, fiind incluse în bucle de reacţie negativă, vor determina variaţii compensatoare, de semn contrar, care să asigure revenirea mărimilor a şi d la valori care să satisfacă criteriile de funcţionare (dozaj cu λ = 1 ± 1% şi avans corespunzător funcţionării la limita de detonaţie). Modificarea mărimilor de control din sistem se face discret, practic prin incrementări şi decrementări ale mărimilor a şi d, ceea ce are ca efect variaţii prin trepte de valoare Ua, respectiv Ud ale avansului la aprindere şi ale dozajului. Pentru a facilita sarcina menţinerii condiţiilor de bună funcţionare, corecţiile pot acţiona direct în memoria cartogramelor caracteristice, modificând valorile existente în sensul de a le apropia cât mai mult de valorile reale necesare. Se realizează practic o structură de sistem adaptiv, ce relaxează „efortul" buclelor de reacţie. În regim staţionar un sistem adaptiv de acest tip va converge către valorile reale necesare, evoluând în limitele erorilor de cuantificare (± 1/2 Ua, ± 1/2 Ud ).

Există posibilitatea de a desprinde următoarele concluzii din analiza regimurilor staţionare:

a. în regim staţionar de funcţionare a motorului şi condiţii standard de funcţionare nu se pot pune practic în evidenţă deosebiri esenţiale între structuri şi, în cadrul structurilor, între soluţiile tehnologice

b. în regim staţionar de funcţionare a motorului şi în condiţii de funcţionare stabile, dar descrise de parametri cu valori ce se abat de la condiţiile standard, sistemele cu reacţie sunt superioare, datorită efectului stabilizator al reacţiei negative.

La funcţionarea în regim dinamic (tranzitoriu), pentru mărimile reglate avans la aprindere, respectiv dozaj, apar dependenţe complexe, descrise de ecuaţii diferenţiale.

Chiar dacă ţinem seama că variaţiile se manifestă în jurul unor valori bine determinate şi în aceste condiţii liniarizăm ecuaţiile, apare ca evident faptul că simularea la stand şi memorarea tuturor valorilor pentru avans la aprindere şi dozaj corespunzătoare tuturor tipurilor de dependenţe ce pot apărea este (tehnic) practic imposibilă, iar economic extrem de costisitoare. Ca urmare, sistemele actuale se bazează pe anumite simplificări:

Figura 3.3. Schema bloc a unui sistem de control al motorului în buclă închisă

21

reducerea ordinului de dependenţă, eliminarea unor variabile, care în final vor permite totuşi încadrarea erorilor dinamice între anumite limite şi la un nivel rezonabil de cost şi complexitate.

Îmbunătăţirea răspunsului dinamic elimină din start soluţiile mecanice, bazate pe regulatoare lente (de exemplu, regulatorul centrifugal ce are caracteristică integratoare) şi cu precizie scăzută.

O caracteristică specifică motoarelor cu injecţie intermitentă este aceea că timpul apare ca o mărime cuantificată (alimentarea prin acţionarea injectoarelor şi aprinderea se fac la anumite momente de timp, urmate de pauze). Această caracteristică poate fi exploatată în mod corespunzător prin utilizarea regulatoarelor electronice. Acestea asigură viteze de răspuns ridicate. Problema este ca, în timpul dintre două comenzi succesive, blocul de comandă să poată determina valorile mărimilor de comandă cu erori dinamice cât mai reduse; în aceste condiţii apar evidente trăsăturile unui reglaj dinamic ideal:

- timpul de răspuns egal cu pauza dintre două comenzi succesive; - erorile dinamice de fixare a avansului şi dozajului în limitele erorii de cuantificare

(± 1/2 Ua, ± 1/2 Ud). Compararea răspunsului dinamic al diferitelor variante de motoare evidenţiază clar

superioritatea injecţiei de benzină multipunct, discontinuă şi cu bucle de reacţie negative. Buclele de reacţie asigură stabilizarea valorilor de regim staţionar şi prin aceasta

reducerea erorilor dinamice (cel puţin în faza iniţială a regimului tranzitoriu). Afirmaţia are un grad înalt de valabilitate practică, întrucât motorul funcţionează în cea mai mare parte a timpului în regim cvasistaţionar. Totuşi, erorile dinamice nu vor putea fi menţinute mult timp în limitele erorilor de cuantificare, deoarece mecanismul reacţiei lucrează cu mărimi cuantificate, putând varia mărimile reglate cu cel mult o treaptă de cuantificare la o cuantă de timp. La modificări rapide apar erori de neurmărire. La sfârşitul procesului tranzitoriu motorul va trece într-un nou regim stabilizat, pentru care reacţia va asigura convergenţa mărimilor de control spre mărimile ideale.

Asigurând minimizarea erorilor iniţiale de regim staţionar, sistemele adaptive vor avea şi un răspuns dinamic bun. Totuşi, vor apărea abateri de la condiţiile impuse unui răspuns dinamic ideal, având în vedere că funcţionarea sistemelor adaptive se bazează pe un algoritm validat în principal prin repetabilitatea unui anumit răspuns. Aceasta impune un anumit număr de cuante de timp, deci o anumită întârziere a răspunsului.

Aşa după cum s-a precizat, reducerea nivelului de poluare a gazelor de evacuare fixează extrem de restrictiv dozajul la valoarea λ = 1 ± 1%. În regim staţionar controlul λ în buclă închisă realizează (relativ) uşor această condiţie. În aceste situaţii convertorul catalitic are eficienţă maximă şi nivelul poluării este minim.

Prin urmare, utilizând convertor catalitic, reducerea în continuare a nivelului poluării se poate face numai prin îmbunătăţirea răspunsului dinamic. Problema este deci de maxim interes, cu atât mai mult cu cât motoarele funcţionează mai mult în regim dinamic în cazul circulaţiei în oraşe, unde se pune şi problema poluării. Apare chiar un concurs de împrejurări nefavorabil, poluarea crescând cu numărul de automobile, iar numărul mare de automobile impunând un regim dinamic de funcţionare mai pronunţat al motoarelor, datorită dificultăţilor din trafic. Deci, îmbunătăţirea răspunsului dinamic impune o altă concepţie de sistem, care în esenţă trebuie să permită anticiparea comportării la modificarea condiţiilor de funcţionare.

Necesitatea în creştere de menţinere a parametrilor funcţionali în interiorul unor limite rezonabile a impus realizarea unui volum semnificativ de cercetări în domeniul sistemelor de control în timp real.

22

Majoritatea aplicaţiilor de timp real implică elemente şi sarcini specifice în ceea ce priveşte traductoarele, elementele de interfaţă şi arhitecturile, precum şi algoritmii şi programele.

Controlul computerizat de timp real al proceselor implică următoarele cerinţe: - menţinerea sistemului între anumite limite prestabilite; - mijloace de control efectiv în condiţii critice sau în prezenţa erorilor. Din acest

punct de vedere, controlul vehiculelor rutiere este o aplicaţie de timp real de o complexitate extrem de ridicată.

3.4 STRUCTURI EVOLUATE DE CONTROL

Vehiculele cu motor aflate în funcţionare sunt puternic dependente de mediul înconjurător (condiţii meteo şi de trafic, conducător, sisteme de comunicaţii etc.) şi prin urmare controlul lor trebuie realizat, pe de o parte, pe baza câtorva parametri previzibili (sau estimaţi), iar, pe de altă parte, pe baza unor condiţii imprevizibile sau întâmplătoare privind traficul, vremea, erorile operatorului, hazardul.

Decizia finală a controlerului trebuie să fie (în mod ideal) de tip uman; de exemplu: acţiunile controlerului trebuie să depindă de structura lui internă, de informaţiile externe, de experienţa dobândită anterior şi de antrenament.

Un motor cu ardere internă, acţionând un vehicul, în mişcare, impune o unitate centrala de control, capabilă să furnizeze parametrii de operare pentru funcţionare optimală a motorului, în combinaţie cu o interacţiune rezonabilă cu mediul înconjurător.

Un controler pe bază de reguli trebuie să permită sistemului: - să interacţioneze cu mediul înconjurător; - să schimbe anumiţi parametri interni ca urmare a interacţiunilor; - să răspundă în mod diferenţiat mediului înconjurător datorită acestor schimbări. Aceste aşa-numite „controlere cu învăţare" sunt capabile să se auto organizeze, de

exemplu: au capacitatea să-şi schimbe parametrii interni încât să achiziţioneze noi cunoştinţe, cunoştinţa fiind privită ca un corp de date-obiect conectate, organizate într-o formă reprezentativă (de exemplu reguli) ce pot fi executate sau aplicate în anumite scopuri.

Acţionând într-un cadru corespunzător de reguli, un astfel de controler poate lua cea mai bună decizie, cu cea mai mică întârziere posibilă.

Figura 3.4. Schema bloc a unui sistem pentru generarea bazei de date

23

Etajul supervizat de antrenare a unui astfel de sistem impune prezenţa unui „profesor", care intervine în mod succesiv şi operează corecţii de structură. De asemenea, necesită mijloace de generare a informaţiilor pentru „profesor".

Achiziţia de cunoştinţe pentru instruirea controlerelor de timp real necesită explorarea sistemelor complexe, interacţionând în mod permanent.

Schema-bloc a unui sistem experimental pentru generarea bazei de date la motoare cu injecţie de benzină este prezentată în fig. 3.4.

De asemenea, modelarea teoretică pe calculator necesită în mod uzual încercări experimentale practice, recurgându-se la analiza experimentală a sistemului.

Simularea condiţiilor de mediu convenţional pentru astfel de motoare impune un stand experimental controlat de calculator, permiţând controlul pentru:

- sarcina motorului (frână electromagnetică, dispozitiv de control al poziţiei clapetei de acceleraţie, circuite de adaptare);

- turaţia motorului; - injecţia de benzină (controlere pentru injecţie, circuite driver, injectoare pentru

benzină); - aprindere (timer de control al aprindere, etaj de ieşire, traductor şi circuite pentru

aprindere pe avans zero β0, traductor pentru avans maxim βmax, bobină de inducţie, distribuitor de înaltă tensiune).

Achiziţia datelor primare a fost realizată cu ajutorul traductoarelor specifice, proiectate pentru a da informaţii asupra unor parametri cum ar fi:

- turaţia motorului; - poziţia clapetei de acceleraţie; - unghiul de avans la aprindere (traductor βmax); - dozajul aer/benzină (senzor lambda); - punctul mort interior (traductor β0); - fazele de lucru ale motorului; - temperatură (aer, lichid de răcire, benzină, gaze de evacuare etc.); - presiune (în galeria de admisie, benzină etc.). Circulaţia informaţiilor şi procesarea locală sunt realizate de un microcalculator

prevăzut cu interfeţe specifice. Un nivel mai înalt de achiziţie al informaţiilor, de la un sistem mobil (cum ar fi

automobile în mers în mediu real), este de asemenea posibil, utilizând o interfaţă de comunicaţii radio de înaltă frecvenţă cu calculatorul, aceasta permiţând o corecţie de fineţe a datelor.

Dezvoltarea acestor interfeţe specifice impune de asemenea dezvoltarea de software utilizator:

- programe de achiziţie; - programe de comandă-control; - programe de supraveghere a parametrilor; - programe de extragere a regulilor la prelucrarea datelor experimentale. Utilizând acest sistem, se pot studia diferite tipuri de interacţiuni stimuli-răspuns,

obţinând ca urmare o bază de date de prim nivel. Aceste date generează un potenţial de informaţii, utilizabil pentru a emite deducţii

previzibile despre comportarea ulterioară a sistemului în zonele neexplorate ale lumii înconjurătoare reale în transformare.

Această complexitate înaltă precum şi restricţiile în abordarea analitică a unor astfel de sisteme reale justifică dezvoltarea controlerelor cu învăţare de reguli.

Structura-bloc a motorului cu control evoluat pe bază de reguli este prezentată în fig.3.5.

24

Se observă, în principal, înlocuirea grupului - bloc de control memorie cartograme caracteristice din fig. 3.2 - cu un controler pe bază de reguli.

Informaţia înmagazinată iniţial în memoria acestui controler se referă la o

caracteristică tipică a motorului din gama respectivă. Informaţiile au fost obţinute în prealabil pe baza unor probe la un stand de încercări specializat. Controlerul poate „învăţa" în faza de probe de stand cu atât mai mult cu cât i se oferă mai multe situaţii de funcţionare distincte. Din acest punct de vedere apare ca necesară efectuarea de probe la standul climatic. Oricum, sistemul nu poate fi antrenat pentru toate situaţiile posibile în care va fi pus în cazul funcţionării reale.

Având în vedere faptul că răspunsul sistemului este cu atât mai corect cu cât a „învăţat" mai mult, rezultă că o cantitate mare de informaţii obţinute în probe de stand reprezintă o sursă de performanţe potenţiale. Aceste cunoştinţe dobândite prin antrenare vor acoperi un anumit domeniu, în interiorul căruia răspunsul sistemului va fi, în sensul criteriilor folosite pentru control, corect. în afara acestui domeniu răspunsul sistemului va avea un grad de corectitudine cu atât mai ridicat, cu cât condiţiile de funcţionare sunt mai apropiate de domeniul explorat anterior.

Odată trecut prin puncte exterioare domeniului explorat anterior, controlerul va dobândi noi informaţii, va extrage reguli specifice şi îşi va extinde graniţele domeniului, constituindu-şi astfel un potenţial de control mai ridicat. în acest mod se va reduce în mod constant diferenţa dintre motorul real şi modelul său, construit pe bază de reguli. Cu cât sistemul de procesare va fi mai puternic şi mai rapid, cu atât modelul va fi mai exact şi mai apropiat în timp de obiectul modelării.

Având în vedere că motorul va avea o anumită evoluţie în timp a caracteristicilor sale dictată de uzură, calitatea carburantului, a lubrifianţilor, condiţii de mediu şi de exploatare, controlerul pe bază de reguli se va apropia de caracteristica reală a motorului de la un moment dat, urmărind modificările. O calitate suplimentare a unui astfel de sistem, pe baza capacităţii de anticipare, poate fi şi diagnoza motorului, evitându-se astfel defecte majore, cu efecte secundare neplăcute. Astfel, se vor putea înlocui anumite componente ce se vor deteriora într-un viitor previzibil, înainte ca acest fapt să se producă, dar şi la un moment justificat din punct de vedere economic (pe baza unui criteriu de eficienţă). Rezultă deci şi o posibilă optimizare pe criterii economice a exploatării motorului, fapt ce nu este deloc de neglijat.

Figura 3.5. Schema bloc a sistemului de control al motorului pe bază de reguli

25

Problemele de optimizare ale controlerelor pentru motoare trebuie privite într-un context mai larg, de dezvoltare a echipamentelor electronice de control pentru automobile Aceste echipamente devin din ce în ce mai complexe, necesitând tehnologii avansate şi concepţii noi în materie de testare

O altă cale de a îmbunătăţi performanţele motorului ţine seama că, de fapt, un motor cu aprindere prin scânteie este format dintr-un anumit număr de cilindri, a căror comportare nu poate fi identică în condiţii reale. Diferenţele care apar sunt datorate limitelor tehnologice de realizare a elementelor ce concură la construcţia fiecărui cilindru. Abaterile tehnologice vor conduce la anumite deosebiri în ceea ce priveşte raportul de compresie, ungerea, etc. De asemenea, condiţiile de funcţionare, din punctul de vedere al factorilor interni sau externi, nu sunt identice.

Această caracteristică poate fi foarte bine exemplificată prin condiţiile de răcire diferite ale cilindrilor. Astfel, pentru un motor cu patru cilindri în linie cilindrii de pe capete (/ şi 4) vor fi mai bine răciţi decât cilindrii din interior (2 şi 3). în acest fel, pentru cilindrii 1 şi 4 se poate folosi un avans la aprindere mai mare, fără apariţia detonaţiei. De asemenea, controlul unic, prin analiza gazelor din colectorul de evacuare, asigură un răspuns aproximativ. Datorită condiţiilor de funcţionare diferite şi a îmbătrânirii cilindrilor şi a componentelor de alimentare se poate ajunge în situaţia în care un cilindru să polueze cu CO (funcţionând cu amestec bogat), iar altul cu NOx (funcţionând cu amestec sărac), semnalul de la sonda unică λ, nereuşind să reechilibreze dozajul.

În aceste condiţii, este evident că soluţia o reprezintă utilizarea câte unui circuit de control pe fiecare cilindru. Se poate vorbi şi de o comportare globală a motorului, fără ca aceasta să fie constituită din simpla însumare a efectelor produse de cilindrii săi.

Din acest mod de abordare a problemei rezultă că se pot extrage anumite reguli de funcţionare a motorului, ca rezultat al funcţionării cilindrilor, fără a considera modul propriu de reglare a mărimilor de control la fiecare dintre aceştia. Se poate astfel imagina o structură de control pe două niveluri:

- pe primul nivel; controlere pe baza de reguli pentru procesele ce au loc la nivelul fiecărui cilindru;

- pe al doilea nivel (superior); un controler pe bază de reguli ce coordonează motorul, privit ca un ansamblu de cilindri.

Structura-bloc a unui astfel de sistem de control este ilustrată în fig. 3.6.

Figura 3.6. Schema bloc a sistemului de control al motorului pentru fiecare cilindru

26

O astfel de structură ar putea asigura o anumită ierahizare a informaţiilor (regulilor). Astfel, regulile cu grad înalt de generalizare se vor implementa pe nivelul al doilea, determinând individualizarea cilindrilor în ansamblul reprezentat de motor, în timp ce regulile cu grad înalt de specificitate se vor implementa pe primul nivel, asigurând optimizarea performanţelor fiecărui cilindru în parte.

Se va putea asigura o sporire a vitezei de lucru globale, regulile generale fiind procesate simultan pentru toţi cilindrii, eliminând suprapunerile. Timpul astfel disponibilizat poate fi utilizat pentru executarea unor algoritmi specifici mai complecşi.

Evident că diagnoza cu un astfel de sistem de control va fi mai precisă, individualizând defectele la nivelul cilindrului.

Deşi este mai complex, deci mai scump, încă insuficient conturat din punct de vedere teoretic, un astfel de sistem va putea asigura, într-o perspectivă relativ apropiată, optimizarea atât a exploatării, cât şi a întreţinerii motoarelor, la un nivel de eficienţă şi subtiliate ce poate determina efecte tehnico-economice remarcabile.

27

4 CONTROLUL TRANSMISIEI

În prezent se folosesc drept parametri fizici de bază de intrare în blocul electronic care coordonează procesul schimbării automate a treptelor de viteze, momentul motor instantaneu şi turaţia motorului.

Controlul va consta în compararea valorilor instantanee a celor doi parametri cu valorile ideale stocate într-o memorie şi pe baza diferenţelor calculate, se determină comenzile de corecţie, către dispozitivele de acţionare a ambreiajului, mecanismului de schimbare a treptelor de viteze şi pedalei de acceleraţie (fig.4.1).

Materializarea avantajelor acestei scheme de control constă în scurtarea duratei

procesului de schimbare a treptelor de viteze, cu păstrarea durabilităţii organelor

Figura 4.1. Schema bloc a sistemului de control al transmisiei

Figura 4.2

28

transmisiei (prin minimizarea solicitărilor mecanice pe durata procesului schimbării). Tendinţa de a realiza autoturismul "trei litri", (autoturismul cu consum de 3l/100 km)

în Europa, va dezvolta programe noi şi soluţii revoluţionare în controlul grupului propulsor. Se caută cea mai convenabilă combinaţie între consumul de combustibil, siguranţa deplasării şi depoluare, fără a neglija stilul de conducere al şoferului.

Din figura 4.2 reiese faptul că pentru un m.a.c. de autoturism, funcţionarea motorului cu putere constantă la turaţii joase, aduce importante economii în raport cu stilul ce conducere care realizează funcţionarea motorului la consum orar constant, indiferent de punctul de plecare 1 sau 2. La putere mai redusă (punctul 2 situat pe curba de putere mai redusă), diferenţa de consum este importantă însă numai la valori foarte reduse ale turaţiei motorului (∆n2<∆n1), ceea ce înseamnă că rezerva de putere este foarte redusă (acceleraţii de valori reduse). Depăşirea acestei deficienţe constă în creşterea elasticităţii şi adaptabilităţii motorului (coborârea turaţiei de moment maxim şi creşterea momentului maxim în raport cu momentul nominal) prin folosirea injecţiei de benzină, cumulat cu controlul electronic al procesului de schimbare a treptelor de viteze, cu păstrarea unei rezerve limitate de putere care să garanteze siguranţa deplasării.

Dacă motorul este echipat cu sistemele de modularizare a cilindreei şi a întreruperii alimentării pe durata deceleraţiilor, presiunea medie efectivă va fi menţinută la valori constant ridicate şi în cazul când puterea reclamată de rezistenţele exterioare de înaintare au scăzut, iar randamentul efectiv al cilindrilor activi va rămâne la valori ridicate, acest control al momentului motor prin modularizare fiind mai eficace decât un control al injecţiei de benzină, atât din punct de vedere al poluării cât şi al economicităţii, mai ales în regimurile sarcinilor parţiale.

Procedeul schimbării treptelor de viteze poate fi subordonat acţiunii de modularizare a cilindreei motorului, pentru a menţine o rezervă de putere adecvată cilindreei totale sau a celei reduse la jumătate, în conjunctură şi cu maniera de conducere sportiv/dinamic.

4.1 AMBREIAJUL PILOTAT ELECTRONIC

4.1.1 Sistemul "Servotronic" Cuplarea sau decuplarea unei trepte de viteze în timpul mersului necesită manevrarea

pedalei de ambreiaj, ce realizează întreruperea fluxului de putere între motor şi cutia de viteze. Schimbarea automată, sub sarcină, poate fi realizată prin intermediul hidro-ambreiajelor asistate electronic. Sistemul informatic al automobilului este responsabil de momentul, durata şi oportunitatea schimbării de treaptă. Aceste sisteme computerizate au posibilitatea de a fi programate de utilizator, opţional, pentru un anumit regim de schimbare a treptei (deplasare cu consum minim, deplasare în regim de croazieră, sau în regim sportiv). în figura 1.93 se pot urmări părţile componente ale unui sistem cu ambreiaj mecanic, asistat numeric. Trecerea fluxului de putere de la motor la transmisie este comandată de unitatea centrală 6 ce măsoară, prin senzorii de turaţie motor 2, viteza deplasare 7, şi senzorii de poziţie a pedalelor de acceleraţie 8 şi ambreiaj 9, oportunitatea schimbării de treaptă. Odată validată această comandă, de la unitatea centrală 6 se generează un semnal către actuatorul 5 pentru întreruperea fuxului de putere de la motorul 1 către cutia de viteze 4.

29

4.1.2 Sistemul "Autoshift" Sistemul de schimbare automată a treptelor de viteza sub sarcină, în cutia de viteze

sincronizată (ZF - Autoshift) (fig. 4.4), este asistat electronic de unitatea centrală numerică) 3. în baza semnalelor de intrare primite prin intermediul senzorilor din sistem (captorii inductivi de turaţie 6 - montaţi înainte şi după convertizorul hidraulic 12, senzorul de poziţie al pedalei de acceleraţie - cu indicatorul de sarcină şi contactul "kick down" de apăsare totală a pedalei) şi a comenzilor date de conducătorul vehiculului prin acţionarea tastaturii 2, calculatorul comandă angajarea treptei optime în cutia mecanică de viteze prin intermediul servomecanismelor electro-pneumatice 17, 18, 24, 25. Informarea conducătorului asupra execuţiei comenzilor date, se realizează cu ajutorul indicatoarelor 13, 15, 16. Aceste sisteme (întâlnite şi la noi în ţară pe autobuzele Skoda) sunt utilizate, mai mult pe automobilele cu capacitate medie sau mare de transport.

Figura 4.3. Principiul comenzii automate a ambreiajului

30

4.1.3 Sistemul “Selectronic” În timpul conducerii în regim urban, în condiţiile unui trafic aglomerat, comanda

ambreiajului devine pentru conducătorul auto un factor ce minimizează confortul deplasării. Dacă ambreiajele cu convertizor (tip "Autoshift") au rezolvat problema pentru vehiculele medii şi grele, variaţia rapidă a regimurilor de viteză impuse de deplasarea unui autoturism de clasă medie şi mare aduce în scenă necesitatea unui control riguros al patinării ambreiajului mecanic, dispus în faţa transmisiei sub flux de putere. Introducerea unui ambreiaj de tip electromagnetic (fig.4.5) a cărui cuplare-decuplare-alunecare poate fi comandată electric prin intermediul unor dispozitive de putere şi a semnalelor generate de unitatea centrală, aduce un plus de confort în conducere.

Această variantă combinată - a unui raport variabil generat de transmisia hidrostatică (alcătuită din turboambreiajul 2, pompa de ulei 5 şi centrala hidraulică 4) asociat cu ambreiajul electromagnetic 3 - se întâlneşte pe berlinele de lux ale gamei Fiat (Y10) şi poartă denumirea de “Selectronic” (fig.4.5). Semnalele de intrare în centrala electronică de comandă 1 sunt: a-turaţia motor, b-viteză de deplasare, c-poziţionare pedală acceleraţie, d-poziţionare levier schimbare treaptă.

Figura 4.4 Principiul schimbării automate a treptelor “Autoshift” 1. Afişor raport angajat în cutia de viteze; 2. Claviatura de selecţie a treptei; 3. Unitate centrală de

comandă; 4. Contact general; 5. Bloc intrare comandă hidro-ambreiaj; 6. Senzori inductivi; 7. Traseu electric de la acceleratorul electronic la calculator; 8. Pedală de acceleraţie cu senzor de sarcină şi "Kick-down"; 9. Supapă de descărcare; 10. Rezervor aer comprimat; 11. Filtru aer comprimat; 12. Ambreiaj hidraulic (cu convertizor); 13.Indicator mers înapoi; 14.Bloc comandă mers înapoi; 15.lndicator de confirmare cuplare treaptă; 16.Indicator punct mort; 17. Supapă principală pentru schimbarea treaptă; 18.Bloc central acţionare supape electrice; 19.Indicatorcuplare reductor; 20.Bloc supape electrice schimbare raport (3/4; 7/8); 21.Bloc supape electrice schimbare raport (1/2; 5/6); 22.Indicator funcţionare relee de comandă; 23.Turometru electronic; 24.Supapă electrică; 25.Supapă electrică acţionare reductor.

31

Comenzile de ieşire ale calculatorului 1 sunt către: e-centrala hidraulică 4, ce modulează presiunea primară şi secundară în convertizorul hidraulic 2, şi f-către ambreiajul electromagnetic. Tot la centrala hidraulică 4 vin şi semnalele de la senzorul de poziţionare a obturatorului (pedalei de acceleraţie) g. Prin dublul control continuu (asupra ambreiajului şi asupra convertizorului) se asigură o ţinută de drum impecabilă autoturismului chiar şi în condiţii grele de trafic.

4.2 COMANDA ELECTRONICĂ A CUTIILOR DE VITEZĂ (ETC – ELECTRONIC TRANSMISSION CONTROL)

Sistemele mecanice de schimbare a treptei în cutia de viteză au un grad limitat de posibilităţi de control. Adăugarea, în paralel cu varianta clasică, a unor sisteme electronice dedicate de control şi asistare a schimbării de treaptă a constituit un pas înainte în gestionarea şi optimizarea electronică a "sistemului automobil". Avantajele controlului integrat al transmisiei sunt:

- posibilităţi de implementare a unor algoritmi de deplasare cu consum minim; - posibilităţi de selectare a regimului de deplasare (economic, normal sau sportiv); - creşterea duratei de viaţă a subansamblurilor transmisiei prin evitarea regimurilor ce duc la distrugerea acestora; - creşterea raţiei de schimbare a treptei şi evitarea unor acceleraţii prelungite înainte de acestea; - flexibilitatea agregatului oferă constructorilor posibilitatea echipării mai multor modele de vehicul, cu parametri dinamici diferiţi, cu aceeaşi cutie de viteze. Un astfel de sistem este prezentat în figura 4.6.

Figura 4.5. Principiul sistemului “Selectronic”

32

Unitatea centrală 1 primeşte semnale de la următoarele traductoare şi comutatori: a-turaţia motorului (pentru analiza oportunităţii schimbării în directă corelaţie cu

semnalele "g"); b-presiunea din galeria de admisiune (ca măsură a sarcinii motorului); c-senzorul de apăsare totală a pedalei de acceleraţie ("kick-down" ce iniţiază

secvenţa de trecere la o treaptă inferioară); d-traductorul de poziţie al pedalei de acceleraţie (cu efect asupra analizei încărcării

motorului împreună cu semnalul generat "b şi c"); e-butonul de selecţie al regimului de deplasare (economic, normal sportiv); f-selectorul de treaptă (ce permite alegerea sensului de mers şi treapta de viteze

dorită); g-turaţia arborelui de ieşire din cutia de viteze;

h- temperatura uleiului din cutie (ce permite realizarea unor cuplări silenţioase chiar înainte ca uleiul de ungere să atingă 80°Celsius).

În urma analizei acestor semnale, centrala de guvernare 1 intervine în transmisie prin următoarele unităţi: A- comenzile progresive de schimbare a treptei "I-V" pentru actuatoarele de tip supapă electromagnetică ce acţionează levierele de schimb treaptă; B- semnale către unitatea de guvernare a aprinderii motorului în vederea reducerii unghiului de avans la aprindere.

Corecţia avansului la apariţia semnalului de identificare a acţionării pedalei de ambreiaj este realizată de unitatea digitală, centrală, comună motor - transmisie, în felul următor:

Semnalul provenit de la un întrerupător fără reţinere ON-OFF ce identifică apăsarea pedalei de ambreiaj este necesar unităţii de control a aprinderii (A.E.I.) în cazul în care schimbarea treptei de viteză se face cu intervenţie asupra unghiului de avans al motorului. Acest semnal, folosit în cazul integrării sistemice şi ca semnal principal de intrare pentru unitatea de comandă electronică a schimbării automate a treptei în cutia de viteză (fig.4.8), are rolul, în cazul AEI, de a reduce aproape la jumătate momentul motorului, pe durata schimbării treptei, prin intermediul unghiului de avans la aprindere (tig.4.8 c).

Această intervenţie asupra variaţiei acceleraţiei automobilului (fig. 4.8 a,b) are ca efect o atenuare sensibilă a oscilaţiilor acceleraţiei, respectiv a şocului de schimbare a treptei din cutia de viteze atât la schimbarea în sus cât şi în jos.

Figura 4.6. Comanda electronică a cutiilor de viteze

33

Firma Volkswagen a dezvoltat sistemul Digifant II care reduce avansul automat funcţie de schimbarea de sarcină a motorului, pentru 3 stări distincte: variaţie mică, medie şi mare a sarcinii. Reducerea unghiului de avans poate ajunge până la 35° RAC astfel încât scânteia poate să apară chiar şi la 5° RAC după PMS. După reducerea maximă, revenirea la avansul optim (fig.4.8 a) se face în paşi mari (7-10 °RAC) apoi avansul se măreşte rapid cu câte 2° RAC. Acest reglaj duce la o dinamicitate crescută a autovehiculului. Poziţionarea schimbătorului de viteză a evoluat de asemenea; variantele în care acţionarea levierului mecanic pentru schimbarea treptei era condiţionată de apăsarea pe pedala de ambreiaj au intrat deja în istorie, schimbătoarele dispuse pe volanul autoturismului intrând în producţie de serie prin varianta Tiptronic a firmei Porsche.

Figura 4.7. Momentul motor în funcţie de unghiul de avans

Figura 4.8. a. Schimbarea treptei de la mic la mare; b. Schimbarea treptei de la mare la mic; c. Reducerea avansului

34

5 SISTEMUL AUTOMAT DE CONTROL AL VITEZEI DE CROAZIERĂ CCS - (CRUISE CONTROL SYSTEM)

5.1 PRINCIPIUL SISTEMELOR DE CONTROL A VITEZEI

Sistemele automate de menţinere a vitezei de deplasare (fig.5.1) au apărut din nevoia conducătorului de a renunţa la apăsarea pedalei de acceleraţie în condiţiile deplasării pe autostradă. Dacă sunt luate în considerare condiţiile de funcţionare în timp real ale sistemului (guvernat numeric) motor-automobil rezultă imediat că programul sistemului de reglare a controlului digital al vitezei de croazieră trebuie structurat, din proiectare, pe diferite nivele de prioritate ale funcţiilor realizate. Există mai multe variante ale sistemelor de acest tip (Cruise Control) elementul distinctiv fiind sistemul de execuţie (dispozitivul ce realizează acţiunea asupra cablului de acceleraţie).

5.1.1 Sistem de control al vitezei de deplasare cu servomecanism electric servoasistat pneumatic

În figura 5.2 este prezentată schema unui astfel de sistem ce include o unitate electronică de calcul UC, un bloc de conversie al semnalelor de intrare (de la traductoarele de turaţie a roţii TV, de la pedala de frână FR şi ambreiaj AMB, turaţie arbore motor VM deplasare element de execuţie ES-ACT).

Tot la unitatea centrală ajung comenzile date de conducătorul auto (SET- de setare a vitezei dorite; MENTIN - de menţinere a vitezei setate anterior, după o frânare sau accelerare; ON/OFF de angajare sau deconectare a sistemului Cruise control). Comenzile de la unitatea centrală sunt iniţiate către înfăşurările electrice ale actuatorului ACT, servoasistat pneumatic.

Părţile componente ale sistemului de control numeric al vitezei de deplasare sunt: - TV, traductorul inductiv de turaţie montat rigid pe caroserie (ce sesizează trecerea

unui plot metalic (sau a unui magnet) montat pe arborele cardanic în cazul transmisiei spate (sau a două ploturi metalice sau magneţi solidari cu axa planetară faţă - în cazul transmisiei faţă -) cu rol în determinarea vitezei instantanee a vehiculului;

Figura 5.1. Principiul sistemului de menţinere a vitezei de deplasare 1.Panou de control; 2.Traductor de viteză; 3.Servomecanism de acţionare a clapetei; 4.Unitate de control UC; 5.Senzor pedală frână; 6.Senzor pedală ambreiaj.

35

- ON/Off, întrerupător de tip la pedala de frână FR, (şi ambreiaj AMBR - ce poate lipsi la vehiculele cu tracţiune automată) cu rol în sistarea operării asupra vitezei de deplasare în momentul acţionării acesteia de către conducătorul auto;

- VM, traductor de inducţie plasat pe fişa bobinei de inducţie (sau a cilindrului nr. 1) la MAS, sau pe arborele de antrenare al pompei de injecţie (MAC) cu rol în informarea unităţii centrale asupra turaţiei motorului şi prevenirea supraturării acestuia;

- ES, traductor de cursă inductiv, optic sau Hall (montat pe ansamblul actuator -ACT), pentru informarea unităţii centrale asupra poziţiei pedalei de acceleraţie şi închiderea buclei de reglaj;

- CONTR, panoul de control ce conţine setul de instrucţiuni aflat la interfaţă cu conducătorul auto, instrucţiuni de tipul: ON/OFF (sistem activat / dezactivat);

- SET, (setarea de către conducătorul auto a vitezei de croazieră dorită pentru deplasarea autovehiculului);

- MENTIN (menţinerea valorii dorite în cazul în care s-au efectuat de curând manevre de frânare (acţionarea pedalei şi senzorului FR, sau schimbarea treptei de viteză prin cuplarea pedalei de ambreiaj AMBR);

- EV, electrovalva cu acţiune asupra circuitului de servoasistare vacuumatică cu rol în dezangajarea imediată a sistemului de menţinere a vitezei de deplasare la manevre prioritare (de tip frână, schimbare treaptă);

- ACT servomecanism (actuator) (fig.5.2) pentru comanda poziţiei pedalei de acceleraţie, (ce conţine un circuit de servoasistare vacuumatică a forţei de tracţiune asupra pedalei şi două înfăşurări electrice una de putere - pentru manevrarea şi schimbarea poziţiei cablului de acceleraţie şi una de menţinere -);

- UC, unitatea centrală de guvernare a vitezei de croazieră (ce asigură controlul activ al menţinerii acestui parametru în limitele alese de conducătorul auto);

- STOP, comutatorul de lumini frână (utilizat în scopul dezactivării sistemului de control numeric al vitezei de deplasare).

Figura 5.2. Schema bloc a sistemului de control a vitezei cu comandă electrică şi acţionare hidraulică

36

La viteze mai mari de 50 km/h şi după acţionarea comutatorului de pornire al sistemului (ON) se angajează sistemul. La viteza dorită se apasă butonul SET din bord şi se ridică piciorul de pe pedala de acceleraţie. Din acest moment viteza este memorată de calculator şi sistemul o va menţine în limita dorită ± 5km/h.. Viteza poate fi mărită prin apăsarea pedalei de acceleraţie, dar după accelerare ea va reveni la valoarea setată anterior, dacă între timp, conducătorul nu a ales altă viteză de croazieră. Pentru micşorarea vitezei se apasă pedala de frână şi se setează noua viteză prin butonul SET. Dezangajarea sistemului se realizează la oprirea motorului, la acţionarea butonului ON/OFF sau frânei.

5.1.2 Sistem de control al vitezei cu mecanism cu reductor planetar şi acţionare cu motor electric

În varianta mecanismului ce acţionează clapeta de acceleraţie (MAS), sau pârghia pompei de injecţie (MAC), cu acţionare cu motor electric este nevoie de un reductor cu raport mare de transmisie pentru a prelua cuplul de rotire al clapetei şi de asemenea de implementarea unei comenzi adecvate a acestuia pentru manevrarea obturatorului în ambele sensuri.

În figura 5.3 este prezentată varianta constructivă a acestui mecanism de acţionare.

Reductorul planetar 1 este cel care (alături de primul raport de demultiplicare) măreşte mult cuplul necesar pentru rotirea clapetei de acceleraţie. Două comutatoare 3 şi 4 semnalizează unităţii centrale regimurile de ralanti (pedala neacţionată) sau de sarcină maximă sau "Kick down" (accelerare bruscă).

În componenţa actuatorului este inclus şi ambreiajul electromagnetic 5. În rest, sistemul este identic cu varianta anterioară şi dispune (fără controlul pneumatic) de aceleaşi componente ca în figura 5.1.

Funcţionarea se iniţializează prin butonul ON din panoul de control. în acest moment cuplajul electromagnetic angajează în angrenare componentele reductorului planetar şi mişcarea clapetei de acceleraţie 6 este monitorizată electronic. Dezangajarea rapidă a sistemului CCS se realizează în această variantă prin întreruperea alimentării cuplajului electromagnetic (la varianta pneumatică se anula acţiunea servomecanismului pneumatic prin punerea în legătură cu atmosfera a membranei acestuia la acţionarea servovalvei EV).

5.2 SISTEM AUTOMAT DE OPRIRE-PORNIRE A MOTORULUI LA INTERSECŢIILE SEMAFORIZATE URBANE

Un sistem electronic complet nou şi care nu are doar rolul de a semnaliza parametrii de funcţionare optimă a automobilului ci (datorită unor secvenţe automate executate de dispozitivele componente) de intervenţie în oprirea / pornirea automată a motorului este

Figura 5.3. Servomecanism cu mecanism planetar şi acţionare electrică

37

sistemul denumit CITY-MATIC promovat de firma FIAT pe variantele de cilindree mică cu destinaţie urbană. Acest sistem a fost studiat şi implementat pentru a micşora consumul de combustibil şi emisia de noxe în timpul frecventelor opriri la intersecţiile semaforizate din oraşe.

Aceasta înseamnă implementarea unui algoritm de control şi comandă a opririi motorul termic al autoturismului în staţionare şi pornirea automată a acestuia în momentul în care conducătorul acţionează ambreiajul pentru a cupla o treaptă în cutia de viteze (pentru deplasare). Sistemul este prezentat în figura 5.4. Pentru activarea acestei opţiuni se apasă tasta 7 (un întrerupător cu reţinere) în urma căreia avertizorul încorporat în tastă începe să clipească, confirmând comanda "START'.

În condiţiile în care levierul schimbătorului de viteze este adus în poziţia "punct mort" (senzorul 11 de punct mort activat) cu pedala de ambreiaj neacţionată, sistemul comandă, cu o temporizare de ordinul zecilor de secunde, oprirea motorului (prin dezactivarea injecţiei sau a electrovalvei ce controlează secţiunea de combustibil a carburatorului pentru menţinerea turaţiei de ralanti).

La acţionarea ambreiajului, senzorul de pedală 12 este dezactivat, senzorul 13 activat şi la introducerea într-o treaptă a cutiei de viteză (senzorul 11 dezactivat) sistemul City-matic (prin unitatea centrală 1) comandă cuplarea demarorului 9 şi intrarea în funcţiune a aprinderii 10, fără a fi nevoie de acţionarea cheii de contact (contact general 3)

Figura 5.4. Principiul sistemului CITY-MATIC

38

6 MĂSURAREA MĂRIMILOR CARE CONSTITUIE PARAMETRI DE CONTROL

6.1 MĂSURAREA VITEZEI DE DEPLASARE

Viteza de deplasare a automobilului se poate măsura utilizând o gamă largă de metode şi mijloace. Aici se propune un traductor inductiv de tip activ având ca mărime de intrare variaţia câmpului magnetic obţinută de la magnetul rotitor al vitezometrului. Senzorul traductorului este o bobină al cărui miez magnetic îl constituie şurubul de fixare al acesteia pe carcasa aparatelor de bord, (fig. 6.1).

Tensiunea electromotoare indusă în bobină are valoare foarte mică mai ales la viteze

mici de deplasare a automobilului, când viteza de variaţie a fluxului magnetic este redusă. Amplificarea semnalului obţinut la bornele bobinei se realizează într-un amplificator, (fig. 6.2), realizat cu primul amplificator operaţional al circuitului LM358N. Datorită configurării primului etaj ca amplificator diferenţial, amplificarea fiind foarte mare, a fost necesară realizarea unui histerezis global (R5) pentru a elimina impulsurile parazite.

Figura 6.1. Amplasarea bobinei traductorului de viteză

Figura 6.2. Amplificatorul şi formatorul de semnal al traductorului de viteză.

39

Semnalul amplificat este aplicat la intrarea formatorului cu histerezis (R4) prin intermediul unui circuit de diferenţiere (R6,C1) urmat de o integrare cu constantă foarte mică (C2) pentru a reduce într-o oarecare măsură viteza de creştere pe fronturi.

Abordarea modernă a controlului grupului de propulsie a automobilului constă în tratarea motorului şi a cutiei de viteze ca un agregat comun. Controlul coordonat al funcţionării motorului şi transmisiei permite realizarea celor mai bune condiţii de autopropulsare, ţinând seama şi de comenzile şoferului, pentru o viteză oarecare de deplasare.

6.2 MĂSURAREA POZIŢIEI CLAPETEI

Automobilele dotate cu sisteme speciale pentru menţinerea automată a vitezei stabilizate (TEMPOMAT) cu comandă electronică, cele la care schimbătorul de viteze mecanic în trepte este acţionat automat, ca şi cele la care se efectuează controlul electronic al forţelor de tracţiune dezvoltate la roţile motoare, folosesc traductoare pentru stabilirea poziţiei obturatorului sau a cremalierei pompei de injecţie.

6.2.1 Măsurarea poziţiei clapetei la motoarele cu carburator folosind traductor inductiv

În cazul când motorul nu este dotat cu sistem de măsurare a poziţiei clapetei se poate utiliza un traductor inductiv care, asigură o măsurare cu precizie ridicată, semnalul este proporţional cu poziţia unghiulară şi are o construcţie robustă neavând în componenţă senzori cu contacte mecanice alunecătoare.

Deplasarea unghiulară a clapetei este regăsită la pârghia pompei de accelerare a carburatorului şi este transformată în mişcare rectilinie prin intermediul piesei 7 (fig.6.3) prevăzută cu un taler din aluminiu. Poziţia “S” a talerului (fig.6.4) faţă de bobina oscilatorului este proporţională cu poziţia unghiulară a clapetei.

Figura 6.3. Traductorul inductiv al clapetei 1-carcasa traductorului; 2-arc conic; 3-cablaj ; 4-capac filetat; 5-distanţier; 6-disc izolator; 7-taler cu tijă; 8-bobină; 9-miezzul din ferită al bobinei; 10-capacul pompei de accelerare; 11-şuruburi de fixare.

40

Oscilatorul format din tranzistorul T, bobinele L1 şi L2 şi componentele aferente (fig.6.4) generează un semnal sinusoidal cu amplitudine proporţională cu poziţia talerului faţă de bobine. Semnalul sinusoidal este redresat cu dioda D1, integrat cu grupul R5, C2 şi aplicat unui amplificator operaţional IC1 cu amplificare reglabilă.

Tensiunea obţinută la ieşire U= Uo + kS are două componente: - Uo obţinută pentru poziţia de mers în gol a clapetei; - kS, pentru un unghi de rotire diferit de zero.

Astfel, valoarea tensiunii de ieşire U este de 0,5 volţi pentru poziţia clapetei corespunzătoare mersului în gol a motorului şi de 8,5 volţi pentru deschiderea maximă.

Ansamblul traductor este fixat pe capacul pompei de accelerare, într-o carcasă etanşă din aluminiu.

Semnalul obţinut de la traductor se aplică unui convertor tensiune/frecvenţă (fig.6.5) la ieşirea căruia se obţine un semnal în impulsuri (TTL) cu frecvenţa proporţională cu poziţia unghiulară a clapetei.

Deoarece traductorul necesită alimentare diferenţială, +15 volţi şi –15 volţi, se foloseşte o sursă în comutaţie care are un randament ridicat şi dimensiuni reduse asigurând o bună stabilizare a tensiunilor de ieşire (fig.6.6).

Figura 6.4. Schema electrică a oscilatorului şi amplificatorului

Figura 6.5. Schema de ansamblu T.I. - traductorul inductiv; C U/F – convertor tensiune/frecvenţă; S A.– sursa de alimentare.

41

6.2.2 Măsurarea poziţiei clapetei la motoarele cu injecţie de combustibil Traductorul, de tip potenţiometru, este antrenat de arborele clapetei şi rotit sincron cu

aceasta. Tensiunea de ieşire, proporţională cu unghiul de deschidere al clapetei, este transmisă unităţii centrale de prelucrare.

Pentru a obţine o precizie ridicată a convertirii mărimii mecanice, deplasare unghiulară, în mărime electrică, se realizează două potenţiometre pe acelaşi suport care sunt acţionate simultan, figura 6.7.

Figura 6.6. Schema electrică a sursei de alimentare, ±15V.

Figura 6.7. Traductorul poziţiei clapetei: 1-arborele clapetei; 2-rezistorul pistei 1; 3-rezistorul pistei 2; 4-cursor; 5-conector electric.

42

Schema electrică a traductorului potenţiometric se prezintă în figura 6.8.

6.3 MĂSURAREA TURAŢIEI MOTORULUI

Măsurarea şi conversia în mărimi electrice a turaţiei motorului se realizează cu traductoare, în general inductive, ale căror semnale sunt utilizate pentru controlul mai multor parametri de funcţionare ai subsistemelor automobilului.

Realizarea ciclului de funcţionare a motorului este determinată strict de deplasarea şi poziţia la anumite momente a pistoanelor în cilindri. Legătura cinematică dintre componentele mecanismului motor permite identificarea poziţiei instantanee a pistoanelor prin utilizarea unor senzori de poziţie unghiulară a arborelui motor. În acest scop se utilizează, de regulă, traductoare inductive care, au o construcţie simplă (fig. 6.9), sunt sigure în funcţionare pentru temperaturi cuprinse în intervalul -40÷+150°C iar semnalul generat este relativ uşor de prelucrat în ECU.

Figura 6.8. Circuitul electric al traductorului clapetei: UM- tensiunea de ieşire; R2-reziatorul pistei 1; R2-rezistorul pistei 2; R3, R4, R5- rezistoare de calibrare; 1-clapeta.

Figura 6.9 Construcţia traductorului inductiv. 1-magnet permanent;2-carcasa traductorului; 3-suportul de prindere a traductorului; 4-miez feromagnetic; 5-bobină din conductor de cupru.

43

Constructiv, traductorul este alcătuit dintr-o bobină prevăzută cu un miez din fier moale, un magnet permanent şi carcasa şi cablul electric pentru conectarea la blocul electronic.

Principiul de funcţionare constă în modificarea fluxului magnetic care, intersectează spirele bobine, atunci când în apropierea miezului trec dinţii discului cu crestături montat solidar cu arborele cotit. Variaţiile câmpului magnetic determină inducerea unei tensiuni electromotoare în bobină la bornele căreia se obţin impulsuri pentru fiecare pereche dinte-gol al discului, figura 4.10b. Amplitudinea semnalului este disponibilă pentru turaţia minimă a motorului de 20 rot/min.

În circuitele unităţii electronice, semnalul de la traductor este amplificat şi transformat în impulsuri dreptunghiulare cu amplitudine constantă fiind apoi transmis circuitului de generare a întreruperilor al calculatorului. Acesta, în baza programului şi semnalelor primite de la celelalte traductoare, calculează toate mărimile dependente de poziţia arborelui cotit, şi anume:

- turaţia; - poziţia la punctul mort interior (p.m.i) a pistonului primului cilindru (prin

analizarea impulsului mai lung generat de lipsa unui dinte a discului, 6 fig.6.9); - avansul unghiului de aprindere;

şi, ţinând seama de numărul de cilindri ai motorului, de faptul că ciclul motor pentru fiecare cilindru se desfăşoară pe durata a două rotaţii complete ale arborelui motor, generează impulsuri de comandă a aprinderii şi transmite comenzi programului pentru controlul alimentării şi detonaţiei iar prin interfaţa CAN, blocurilor electronice ale celorlalte sisteme.

Utilizarea, în locul traductorului inductiv, a unui senzor Hall simplifică procesul de prelucrare a semnalului deoarece acesta dispune de circuite proprii de formare a impulsurilor (fig. 6.10c).

Traductoare similare se folosesc şi pentru sistemele de control a frânării şi tracţiunii. În figura 6.11 sunt redate influenţele, turaţiei şi distanţei dintre traductor şi discul cu

fante asupra, asupra tensiunii efective de ieşire. Domeniul mare de variaţie al acesteia implică prelucrarea ei în circuitul electronic de intrare al ECU. Într-o primă etapă tensiunea este limitată la o valoare constantă, pentru protejarea componentelor circuitului, apoi semnalul este transformat în impulsuri dreptunghiulare cu amplitudine constantă.

Figura 6.10 Forma semnalului la ieşirea traductoarelor de turaţie a-impulsurile de aprindere la cilindrul 1; b-semnalul de ieşire al traductorului

inductiv; b-semnalul de ieşire în cazul traductorului Hall.

44

6.4 MĂSURAREA RAPORTULUI CINEMATIC AL TRANSMISIEI

Funcţionarea motorului la regimuri optime, pentru toate condiţiile de deplasare, presupune utilizarea unei transmisii cu variaţie continuă a raportului cinematic într-o gamă care să asigure un consum specific de combustibil şi uzura minime în regim de trafic interurban şi posibilităţi ridicate de demaraj în condiţii de trafic intens.

Adaptarea momentului motor care are o gamă de variaţie redusă la momentul rezistent, care se modifică într-o gamă foarte largă, necesită utilizarea unei cutii de viteze cu caracteristici dependente de performanţele motorului şi de totalitatea parametrilor dinamici ai automobilului în ansamblu.

În general cutiile de viteze cu variaţie continuă a raportului de transmitere (CVT) au posibilitatea modificării, între anumite limite, a parametrilor unităţii de reglare şi control cu scopul adaptării la mai multe variante de automobile precum şi cu scopul readucerii la parametrii iniţiali în urma reparaţiilor.

Pentru verificarea corectitudinii funcţionării se impune măsurarea raportului de transmitere instantaneu în condiţii de exploatare ceea ce necesita un aparat care să asigure această posibilitate.

Figura 6.11.Caracteristica de ieşire a traductorului inductiv a-tensiunea de ieşire în funcţie de turaţie pentru distanţa constantă, faţă de disc, de 0,8mm; b-tensiunea de ieşire în funcţie de distanţa faţă de disc pentru turaţia constantă de 30rot/min.

Figura 6.12. Schema bloc şi de principiu a sistemului de măsurare a raportului cinematic instantaneu al transmisie

45

6.4.1 Blocul numeric Principiul dispozitivului (fig.1) constă în măsurarea turaţiilor arborilor de intrare ( )1n

şi de ieşire ( )2n folosind traductoarele T1 şi T2 apoi, în blocul electronic se realizează prelucrarea semnalelor pentru determinarea valorii raportului cinematic.

Blocul electronic numeric (fig.6.13), realizat cu circuite integrate CMOS, nu conţine circuite de împărţire numerică ci o logică bazată pe schema din fig.4.16.

Numărătorul N1 compus din circuitele U3 U4 şi U5 numără în sens direct (prin incrementare) impulsurile provenite de la traductorul T1 asociat arborelui de intrare în CVT. Numărătorul N2, compus din circuitele U1 şi U2, numără în sens invers (prin decrementare) impulsurile provenite de la traductorul T2, asociat arborelui de ieşire din CVT, pornind de la valoarea programată din comutatoarele decadice codificate binar KPD1, pentru cifra mai puţin semnificativă, şi KPD2, pentru cifra cea mai semnificativă.

Când numărătorul N2 ajunge la valoarea zero conţinutul numărătorului N1 este transferat la afişaj fiind memorat în decodoarele U6, U7 şi U8 apoi N1 este adus la zero permiţând reluarea ciclului. Valoarea anterioară a conţinutului N1 este afişată pe toată durata ciclului în desfăşurare. Rezultă astfel că raportul cinematic al CVT este măsurat prin numărarea impulsurilor provenite de la traductorul T1 pe durata sosirii de la traductorul T2 a N'2 impulsuri unde N'2 este numărul programat din comutatoarele KPD1 şi KPD2.

Deşi simplă soluţia adoptată permite un mare grad de flexibilitate în ceea ce priveşte valoarea maximă a raportului cinematic şi a numărului de impulsuri pe rotaţie date de T1 şi T2.

Figura 6.13. Schema electrică a blocului de prelucrare numerică

RESET

LOAD

2

1

T2100uH

T1100uH

1234

5

KPD2

1234

1

KPD1

S9

U9A

TP6

+V

V112V

abcdefg.

V+

DISP2

abcdefg.

V+

DISP1

abcdefg.

V+

DISP3

4543D3D2D1D0LDBIPH g

fedcba

U6

4543D3D2D1D0LDBIPH g

fedcba

U7

40192CPUCPDPLMRD3D2D1D0

TCUTCD

Q3Q2Q1Q0

U5

40192CPUCPDPLMRD3D2D1D0

TCUTCD

Q3Q2Q1Q0

U3

4543D3D2D1D0LDBIPH g

fedcba

U8

40192CPUCPDPLMRD3D2D1D0

TCUTCD

Q3Q2Q1Q0

U4

40192CPUCPDPLMRD3D2D1D0

TCUTCD

Q3Q2Q1Q0

U2

40192CPUCPDPLMRD3D2D1D0

TCUTCD

Q3Q2Q1Q0

U1

TP5

TP4

TP3

TP2

TP1

+V

V212V

46

Prin corelarea numărului de impulsuri pe rotaţie cu valoarea divizorului N2 se poate stabilii numărul de zecimale cu care să fie afişat rezultatul.

În figura 4.14 sunt redate oscilogramele din diferite puncte ale circuitului de unde rezulta sincronizarea semnalelor pe durata unui ciclu pentru un raport cinematic i = 5,1.

6.4.2 Blocul analogic Traductoarele folosite sunt de tip inductiv cu reluctanţă variabilă iar semnalele date

de acestea sunt prelucrate în blocuri analogice identice a căror schemă este redată în figura 6.15.

6.4.3 Interconectarea cu blocul electronic central Conectarea în vederea prelucrării semnalelor se poate realiza prin portul paralel al

BEC unde se conectează ieşirile circuitelor U3, U4 şi U5 precum şi semnalul LOAD. Valoarea raportului cinematic este preluată în codul BCD sincronizată de semnalul LOAD.

Figura 6.14. Corelarea semnalelor în blocul de prelucrare numerică.

Figura 6.15. Schema electrică a blocului de amplificare şi prelucrare a semnalelor traductoarelor

TP6

TP5

TP4

TP3

TP2

TP1

88084080076072068064060056052048044040036032028024020016012080400

47

Figura 6.16. Schema logică de funcţionare a blocului electronic numeric

48

7 BIBLIOGRAFIE

1. Ciolan, Gh. Preda, I. Pereş, Gh. Cutii de viteze pentru automobile Editura

Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1998. 2. Cristea D. -Teza de doctorat Cercetări în privinţa utilizării unei transmisii

mecaniceautomatizate pe autoturismele Dacia, Univ. "Transilvania" Braşov, 1993; 3. Cristea D., Tabacu I., ş.a. –Determinarea momentului motor şi a randamentului

transmisiei la probele pe cale, Sesiunea CAR '74, Piteşti; 4. Cristea D., Tabacu I. -AN ECONOMICAL MODE CAR OPERATION OVER

URBAN TRAFFIC, CONAT '96, 13-15 November 1996, Braşov, România; 5. Cristea D., Tabacu I., ş.a. -CARS ELECTRONIC POWER TRAIN

MANAGEMENT, ISATA 6th Europeean Congress, 2-4 July 97, Cernobbio, Italia; 6. Dimitriu, Laurenţiu, ş.a., Sisteme electronice de control pentru automobile Injecţia

de benzină şi aprinderea, Editura Militară, Buc. 1995; 7. Graf F., Treinies S. -INTEGRATED POWERTRAIN MANAGEMENT, ISATA

6th Europeean Congress, 2-4 July 97, Cernobbio, Italia; 8. Loffler J. -A MULTICRITERIA OPTIMIZATION STRATEGY FOR

COORDINATED POWERTRAIN CONTROL, ISATA 6th Europeean Congress, 2-4 July 97, Cernobbio, Italia;

9. Manea, Laurenţiu-Claudiu; Manea, Adriana-Teodora, Mecatronica automobilului modern, Ed. Matrix-Rom, Buc. 2000;

10. Râpeanu, R. ş.a. Circutie integrate analogice, Editura tehnică, Bucureşti, 1983; 11.Schoggl P.,s.a., -ASPECTS FOR FUTURE VEHICLE DRIVETRAIN

CONTROLS, -EAEC 6th Europeean Congress July 97, Orbassano, Italia. 12. Şerban, Florin, Studiul sistemelor de reglare ale autovehiculelor în vederea

creşterii economicităţii şi dinamicităţii acestora, -Teza de doctorat, Univ. Transilvania Braşov, 1999;

13. Tabacu, I. Transmisii mecanice pentru autoturisme Editura Tehnică, Bucureşti, 1999.