1

CUPRINS INTRODUCERE ............................................................................................................................. 2

CAPITOLUL 1

ASPECTE PRIVIND STUDIUL SISTEMELOR DE CONTROL ALE

AUTOMOBILULUI FOLOSIND PRINCIPIILE SISTEMELOR AUTOMATE..................... 4

1.1 REGIMURI DE ECHILIBRU STAIONAR...........................................................................4 1.2 REGIMURI DINAMICE SAU TRANZITORII ..................................................................... 4

1.3 PROPRIETILE SISTEMELOR AUTOMATE DINAMICE........................................... 9 1.4 SISTEMELE DINAMICE CU STRUCTUR DESCHIS. ................................................ 10 1.4.1 SISTEMELE CU COMAND AUTOMAT ....................................................................... 10 1.4.2 SISTEME CU COMPENSARE AUTOMAT....................................................................... 11 1.5 SISTEME DINAMICE CU STRUCTUR NCHIS. ........................................................ 12 CAPITOLUL 2

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

2.1 CONTROLUL MOTORULUI................................................................................................ 15

2.2 STRUCTURI CLASICE DE CONTROL ............................................................................. 17

2.3 STRUCTURI DE CONTROL N BUCL NCHIS .......................................................... 21 2.4 STRUCTURI EVOLUATE DE CONTROL.......................................................................... 24

CAPITOLUL 3

CONTROLUL TRANSMISIEI.................................................................................................... 30

3.1 AMBREIAJUL PILOTAT ELECTRONIC........................................................................... 32

3.1.1 SISTEMUL "SERVOTRONIC".............................................................................................. 32

3.1.2 SISTEMUL "AUTOSHIFT" ................................................................................................... 32

3.1.3 SISTEMUL SELECTRONIC .............................................................................................. 33 3.2 COMANDA ELECTRONIC A CUTIILOR DE VITEZ (ETC ELECTRONIC TRANSMISSION CONTROL)...................................................................................................... 35

CAPITOLUL 4

SISTEMUL AUTOMAT DE CONTROL AL VITEZEI DE CROAZIER CCS - (CRUISE CONTROL SYSTEM) .................................................................................................. 39

4.1 PRINCIPIUL SISTEMELOR DE CONTROL A VITEZEI ................................................ 39

4.1.1 SISTEM DE CONTROL AL VITEZEI DE DEPLASARE CU SERVOMECANISM

ELECTRICSERVOASISTAT PNEUMATIC.................................................................................. 39

4.1.2 SISTEM DE CONTROL AL VITEZEI CU MECANISM CU REDUCTOR PLANETAR I ACIONARE CU MOTOR ELECTRIC ......................................................................................... 41 4.2 SISTEM AUTOMAT DE OPRIRE-PORNIRE A MOTORULUI LA

INTERSECIILE SEMAFORIZATE URBANE ....................................................................... 42 CAPITOLUL 5

MSURAREA MRIMILOR CARE CONSTITUIE PARAMETRI DE CONTROL........... 38 5.1 MSURAREA VITEZEI DE DEPLASARE.......................................................................... 38 5.2 MSURAREA POZIIEI CLAPETEI.................................................................................. 44 5.2.1 MSURAREA POZIIEI CLAPETEI LA MOTOARELE CU CARBURATOR FOLOSIND TRADUCTOR INDUCTIV.............................................................................................................. 44

5.2.2 MSURAREA POZIIEI CLAPETEI LA MOTOARELE CU INJECIE DE COMBUSTIBIL................................................................................................................................ 47

5.3 MSURAREA TURAIEI MOTORULUI............................................ 48 5.4 MSURAREA RAPORTULUI CINEMATIC AL TRANSMISIEI.................................... 50 5.4.1 BLOCUL NUMERIC............................................................................................................... 50

5.4.2 BLOCUL ANALOGIC............................................................................................................ 52

5.4.3 INTERCONECTAREA CU BLOCUL ELECTRONIC CENTRAL ...................................... 53

CONCLUZII.....54 BIBLIOGRAFIE ............................................................................................................................ 48

2

INTRODUCERE

n timp, n raport cu nivelul atins de dezvoltarea tehnologic i a posibilitilor de utilizare la

fabricarea automobilelor, se folosesc metode din ce n ce mai complexe de proiectare, analiz,

sintez i simulare a fenomenelor, mecanismelor, subansamblurilor i ansamblurilor automobilelor,

parcurgndu-se mai multe etape utiliznd facilitile oferite de tehnicile moderne, care au la baz

calculatoarele numerice, pentru:

- efectuarea calculelor;

- analiza funciilor ce definesc comportarea i evoluia unor fenomene specifice domeniilor

studiate;

- msurarea i stocarea valorilor unor mrimi ce evolueaz n timpul funcionrii;

- simularea funcionrii unor mecanisme i subansambluri din ce n ce mai complexe;

- crearea unor modele virtuale ale unor echipamente fizice pe care se studiaz diveri

parametri;

- simularea n timp real a funcionrii unor subansambluri sau ansambluri etc.

Funcionarea automobilelor i sistemelor acestora este controlat n cea mai mare pare de

conductor prin intermediul elementelor de comand avnd la dispoziie cteva informaii preluate

de la aparatura de bord n ceea ce privete:

- valorile unor parametri funcionali ai motorului (viteza de deplasare, turaia, temperatura,

presiunea uleiului din sistemul de ungere);

- depirea valorilor unor parametri critici;

- starea de funcionare a unor sisteme auxiliare, etc.

Conducerea automobilului este un proces continuu deoarece presupune intervenia

permanent a conductorului asupra sistemelor acestuia pentru:

- realizarea vitezelor i acceleraiilor de deplasare dorite;

- pornirea, frnarea i oprirea n condiii variate;

- asigurarea corelrii caracteristicilor mecanice ale motorului cu caracteristica necesar de

traciune (n cazul dotrii automobilului cu cutie de viteze cu reglare n trepte a rapoartelor de

transmitere, neautomat);

- meninerea automobilului pe calea de rulare n deplin siguran de circulaie;

- comanda funcionrii unor sisteme auxiliare de semnalizare, iluminare, climatizare,

speciale etc.

3

Desigur, n special la automobilele moderne, unele din sistemele acestora funcioneaz n

mod automat conductorul avnd sarcina doar a stabilirii unor parametri globali ai unor regimuri de

lucru.

Desfurarea activitii de conducere n ceea ce privete conlucrarea dintre conductor i

automobil, sub permanenta influen a mediului prin caracteristicile lui complexe i de multe ori

imprevizibile, este un proces deosebit de complex imposibil de modelat analitic sau simulat n

totalitate. Abordarea, ns, a studierii parametrilor i performanelor unor subansambluri sau

subsisteme, cu scopul creterii indicilor de calitate i economicitate, poate fi fcut dispunnd de

mijloace i metode moderne de cercetare cum sunt calculatoarele numerice dotate cu programe din

ce n ce mai performante.

Modelarea sistemelor fizice n care se desfoar procese de transformri energetice,

modificri ale valorilor mrimilor mecanice etc., presupune utilizarea unor algoritmi adecvai

relativ simpli dar, n cazul n care procesele se desfoar sub controlul factorului uman, intervin

elemente care nu pot fi simulate, ntr-o msur mai mare sau mai mic, dect prin sisteme automate.

n consecin, metoda de studiu a circuitelor de reglare aleautomobilelor, privite prin prisma teoriei

sistemelor automate, permite apropierea condiiilor propuse prin proiectare de condiiile reale de

funcionare.

Folosirea tehnicilor moderne de cercetarea si proiectare, prin utilizarea sistemelor de calcul

dotate cu programe concepute de firme specializate n elaborarea de software prezint, fa de

modelarea clasic, mai multe avantaje ca:

- flexibilitate n modelarea proceselor datorit facilitilor oferite de programarea la nivel

obiect i nu la nivel de linie de comand;

- numrul foarte mare i diversificat de obiecte predefinite;

- posibilitate definirii unor obiecte cu caracteristici speciale;

- simplitate n definirea sau modificarea funciilor de transfer ale blocurilor obiect;

- simplitate n corelarea programului cu baze de date n care se afl valori determinate

experimental sau calculate anterior;

- simplitate n modificarea unor parametri care caracterizeaz procesele studiate;

- degrevarea de realizarea algoritmilor matematici complicai n favoarea concentrrii

ateniei asupra interpretrii fenomenelor studiate;

- redarea numeric i grafic a valorilor mrimilor ce caracterizeaz evoluia proceselor;

- timp foarte mic pentru elaborarea programelor ceea ce d posibilitate studierii unui numr

mare de variante.

4

CAPITOLUL 1

ASPECTE PRIVIND STUDIUL SISTEMELOR DE CONTROL ALE

AUTOMOBILULUI FOLOSIND PRINCIPIILE SISTEMELOR AUTOMATE

Pentru dezvoltarea de sisteme de control a parametrilor: vitez, turaie, sarcin se consider

automobilul ca un sistem dinamic n ansamblul cruia se evideniaz fenomene fizice care implic

transformri i transferri de mas i energie. Descrierea cantitativ a proceselor presupune

evidenierea unor mrimi caracteristice i stabilirea legturilor cauzale dintre ele care determin

evoluia lor n timp.

Funcionarea sistemelor automate este caracterizat de schimbul de energie sub influena

unor parametri predefinii asupra crora poate s intervin factorul uman.

Controlul funcionrii sistemelor automate se realizeaz prin semnale ca mrimi fizice ce

transmit informaii. Caracteristica fizic ce se modific n dependen de informaie (n accepiunea

teoriei sistemelor) se numete parametru informaional. Aadar, legtura dintre subsistemele

automobilului i dintre acestea i factorul uman se realizeaz prin modificarea caracteristicilor fizice

sub influena semnalelor care poart informaia deci, sub aciunea parametrilor informaionali.

n funcionarea automobilului n ansamblu ct i n funcionarea subansamblurilor acestuia,

care pot fi considerate , la rndul lor, ca sisteme ce fac transfer de energie ntre ele i, ntre ele i

automobilul ca ansamblu; se disting dou tipuri de regimuri: regimuri de echilibru staionar i

regimuri dinamice sau tranzitorii.

1.1 REGIMURI DE ECHILIBRU STAIONAR

n aceste regimuri sunt ndeplinite condiiile de bilan energetic pe ansamblu, ce pot fi

exprimate prin relaia:

Qi = Qe (1.1)

adic, energia intrat n sistem este egal cu energia eliberat de sistem. Aceast situaie se

ntlnete n cazul deplasrii automobilului n regim stabilizat cnd viteza este constant n

condiiile n care rezistentele la naintare sunt constante.

1.2 REGIMURI DINAMICE SAU TRANZITORII

Sunt regimuri n care, datorit fenomenelor de acumulare i consum interne, relaia (1.1) nu

mai este respectat, adic:

(1.2)

5

nchiderea dinamic a bilanului se realizeaz acum prin variaia unui set de mrimi unic

determinate care descriu fenomenele de acumulare sau consum ce au loc n funcionare, acceptate

ca denumire de mrimi de stare.

Pentru o singur mrime de stare, relaia (1.2) se scrie:

(1.3)

unde x este derivata n raport cu timpul a mrimii x. n regimurile staionare mrimile de stare sunt

constante deci:

(1.4)

n regimurile tranzitorii mrimile de stare variaz, deci:

(1.5)

Din relaia (1.3) rezult c fenomenele de acumulare (sau consum) au loc atta timp ct Qi-Qe 0

pentru c:

(1.6)

Din relaia (1.4) rezult c dac:

(1.7)

atunci procesul de acumulare sau de consum nu ar nceta niciodat, adic:

(1.8)

ecuaie care caracterizeaz procesele fr echilibrare. Majoritatea proceselor au ns o proprietate de

autoechilibrare, astfel nct ecuaia (1.3) se scrie sub forma:

(1.9)

Soluia ecuaiei (1.9) este format din dou componente:

(1.10)

unde xl(t) este componenta liber, ce caracterizeaz regimul tranzitoriu, xf(t) este componenta

forat, ce caracterizeaz regimul forat.

Componenta liber xl(t) este soluia ecuaiei omogene:

(1.11)

i este de forma:

(1.12)

6

unde C este constant de integrare.

Componenta forat f (t) se determin prin metoda variaiei constantei. Se consider:

(1.13)

unde (t) este o funcie ce urmeaz s fie determinat astfel ca xf(t) s satisfac ecuaia (1.9).

nlocuind (1.13) n (1.9) dup efectuarea calculelor rezult:

(1.14)

unde termenul constant (Q/a) descrie regimul staionar (permanent), iar termenul variabil (Q/

a)eat

corespunde unei componente tranzitorii care se amortizeaz asimptotic (a

7

(1.20)

Fig. 1.1 Reprezentarea grafic a comportrii sistemelor fr i cu autoechilibrare

Se constat c, cu ct mrimea acumulrii x este mai sczut consumul este mai redus.

Conducerea fenomenelor i proceselor are ca obiectiv principal meninerea unor valori

prescrise sau nominale ale variabilelor de stare, valori ce descriu funcionarea procesului la

parametri nominali:

(1.21)

nlocuind relaia (1.21) n relaia (1.20) se obine:

(1.22)

relaie ce expliciteaz funcionarea procesului n regim staionar la parametri nominali.

Din ecuaia (1.9) a regimului tranzitoriu se pune n eviden caracterul perturbator al variaiilor

mrimilor de ieire Qe asupra constanei regimurilor staionare. Variaiile mrimilor Qe trebuie

compensate printr-o modificare adecvat a mrimilor de intrare Qi astfel nct restabilirea

regimurilor staionare s corespund condiiei de calitate (1.21).

Modificarea mrimii Qi se realizeaz prin intermediul semnalului de comand (u) care

modific un parametru al acesteia (debit, presiune, curent etc.). Deci:

(1.23)

unde u este mrimea de comand , b este un factor de proporionalitate.

Afectarea mrimii de ieire Qe de ctre factorul perturbator se evideniaz prin relaia:

(1.24)

unde v este mrimea perturbatoare, considerat de semn opus mrimii Qe tocmai pentru a evidenia

efectul perturbator al acestuia; e este un factor de proporionalitate.

8

Calitatea proceselor de reglare se apreciaz printr-un set de mrimi notate cu z i numite mrimi de

calitate, care sunt dependente de mrimile de stare sau se identific cu acestea. Astfel se poate scrie:

z=dx (1.25)

n care d este factor de proporionalitate.

Pentru funcionarea la parametri nominali:

z=zn (1.26)

unde zn este valoarea nominal a mrimii de calitate.

Aprecierea calitii se face, de obicei, prin efectuarea de msurri asupra proceselor.

Mrimea msurat (v) este dependent de starea x prin relaia:

v = cx (1.27)

n relaiile (1.21) i (1.22), n (1.7) i adugnd relaiile (1.25) i (1.27) se obine:

(1.28)

Aceste relaii exprim interpretarea sistemic elementar a procesului considerat.

Relaiilor (1.28) li se poate asocia reprezentarea schematic din figura 1.2 n care se

evideniaz mrimile introduse. Prin sgei se indic sensul lanului cauzal, deci sensul transmiterii

informaiilor. Mrimile u i P determin variaiile mrimilor msurate (de ieire) v .

Fig. 1.2 Simbolizarea interpretrii relaiilor (1.28): u - mrime de comand; v - mrime de ieire; P - mrime perturbatoare

De obicei mrimile de comand (u) nu intervin direct asupra procesului, ci prin intermediul

unor dispozitive numite elemente de execuie ale cror mrimi de ieire se numesc mrimi de

execuie notate cu m . Valorile mrimilor msurate se obin prin intermediul traductoarelor i

aparatelor de msurare.

n cazul conducerii automobilului, elaborarea mrimii de comand (u) presupune

prelucrarea dup un anumit algoritm a unei mrimi (semnal) de eroare (), corespunztor diferenei

dintre valoarea dorit (impus) a vitezei (v*) i valoarea obinut (v) a acestei mrimi, figura 1.3.

9

n cazul conducerii manuale funciile de comparare ntre valorile dorite v* i valorile reale v , i de

prelucrare a semnalului de eroare (de decizie) sunt ndeplinite de operatorul uman care urmrete

evoluia proceselor.

Fig. 1.3. Structura sistemului de conducere a automobilului cu

scopul realizrii unor viteze de deplasare impuse:

v* - viteza impus; semnalul de eroare; u - mrimea de comand; m - mrimea de execuie; v - viteza realizat; EC

- echipament de comparare; PSE - Echipament de prelucrare a semnalului de eroare; M - motorul; T transmisia

Problema conducerii unui proces const deci, n elaborarea i aplicarea mrimilor de

comand u, pe baza cunoaterii obiectivului conducerii (a mrimilor de calitate zn ) i a mrimilor

msurate v.

Datorit aciunii mrimilor perturbatoare, conducerea unui proces nu poate nceta dect

odat cu oprirea acestuia. Aciunea de conducere a procesului are un caracter permanent.

Subsistemele automobilului, ca i automobilul n ansamblu ca sistem (noiunea de sistem

este relativ, o parte a unui sistem numit subsistem poate fi la rndul lui un sistem; aceeai realitate

fizic poate conine unul sau mai multe sisteme distincte), sunt sisteme dinamice neliniare, cu

parametri concentrai sau distribuii, dinamice invariabile sau variabile n timp.

1.3 PROPRIETILE SISTEMELOR AUTOMATE DINAMICE.

Sistemele automobilului au proprietile fundamentale ale sistemelor automate dinamice:

- observabilitatea adic, pe baza cunoaterii intrrii (t) i a ieirii (t) = se poate

determina starea x(t) X ;

- controlabilitatea adic, exist comenzi care realizeaz tranziia strii x(t) din orice stare

iniial x(t1) n orice stare final x(t2) n intervalul de timp [t1,t2] . n sens fizic, existena unei cauze

(variaie a mrimii de intrare) determin o reacie a sistemului (variaie a mrimii de ieire);

- stabilitatea reprezint proprietatea unui sistem, care fiind perturbat dintr-o stare de

echilibru staionar, revine dup dispariia cauzei n aceeai stare de echilibru, n mod natural;

10

- adaptabilitatea adic, dac se poate evidenia n interiorul sistemului o variabil care

admite pentru tT o variaie conform unei legi impuse 1;

- identificabilitatea adic, dac se poate evidenia n interiorul sistemului o variabil ,

msurabil pentru tT, numit variabil de identificare care conform unui criteriu 2, s ofere o

imagine asupra proprietilor sale interne, respectiv structurii i parametrilor si;

- structurabilitatea care constituie o condiie a existenei sistemelor. Pentru a evidenia o

structur, un sistem dinamic este discretizat ntr-un ansamblu de pri numite elemente sau

subsisteme legate funcional astfel nct s respecte tranziia cauzal intrareieire: .

n baza proprietii de structurabilitate, sistemele se pot descompune i compune n i din

subsisteme.

Dup structur se ntlnesc la automobile dou grupe de sisteme dinamice: a) sisteme cu

structur deschis; b) sisteme cu structur nchis.

1.4 SISTEMELE DINAMICE CU STRUCTUR DESCHIS.

Aceste sisteme sunt constituite prin reunirea de elemente de baz cuplate funcional astfel ca

mrimea de intrare a oricrui element s nu fie influenat de mrimea sa de ieire, direct sau

indirect. Din aceast categorie fac parte:

- sisteme cu comand automat;

- sisteme cu compensare automat.

1.4.1 Sistemele cu comand automat

Aceste sisteme sunt cele care reacioneaz numai la modificrile mrimii de intrare.

Ca exemplu poate fi considerat autovehiculul n ansamblu, asupra cruia se intervine printr-

o mrime de comand x1, (deschiderea clapetei) pentru a se impune o valoare dorit vitezei de

deplasare v, (figura1.4).

Acest sistem are o structur deschis pentru c mrimea de ieire nu influeneaz n nici un

fel mrimea de intrare n oricare din elementele sistemului.

Fig. 1.4. Sistem cu comand automat n structur deschis: x1 - mrime de comand; v - mrime obiectiv (impus); P - mrime perturbatoare.

11

Automobilul dispune de mai multe subsisteme nseriate (figura1.5):

Fig. 1.5. Subsistemele principale ale automobilului cuplate ntr-un sistem cu

structur deschis: S1 - subsistem condus, puntea motoare, S2 - subsistem de comand a motorului;

S3 - subsistemul motor; S4 - subsistemul de adaptare a caracteristicilor, transmisia.

- subsistemul condus, transmisia principal i roile motoare S1 ;

- subsistemul de comand, mecanismul de control a puterii dezvoltat de motor S2 ;

- subsistemul motor care genereaz energia de deplasare S3 ;

- subsistemul schimbtor de viteze S4, care realizeaz adaptarea caracteristicii motorului la

caracteristica dinamic de deplasare a autovehiculului.

De obicei subsistemul S1 este definit i se dorete realizarea unei tranziii x1v care s

satisfac anumite performane dinamice. Pentru realizarea acestor tranziii se adaug subsistemele

S2 i S3 care comand subsistemul S1 astfel ca ansamblul s aib comportarea dorit.

Asupra subsistemelor S1 i S2 acioneaz i alte mrimi exterioare (P) care au de obicei un

caracter perturbator.

1.4.2 Sisteme cu compensare automat.

Acestea funcioneaz pe principiul compensrii efectului nedorit al mrimilor perturbatoare.

Pentru eliminarea sau diminuarea efectului perturbaiilor asupra mrimii de ieire se introduce un

subsistem astfel nct mrimea de execuie (figura 1.5) s depind i de perturbaia P. De exemplu,

dac la modelul descris anterior perturbaia P este variaia rezistenelor la naintare se introduce

subsistemul S5 (regulator) care, prin mrimea de ieire, modific parametri de funcionare ai

motorului astfel nct mrimea de execuie s depind i de perturbaia P.

Sistemul obinut este tot cu structur deschis deoarece nu exist nici un element la care

mrimea de intrare s depind de mrimea de ieire direct sau indirect.

1.5 SISTEME DINAMICE CU STRUCTUR NCHIS.

Sistemele dinamice cu structur nchis conin cel puin un subsistem la care mrimea sa de

intrare este influenat de mrimea de ieire direct sau indirect. Structura cea mai simpl a acestor

sisteme, figura 1.6, cuprinde urmtoarele subsisteme: subsistemul principal (condus) S1 care asigur

12

o anumit dependen a mrimii de ieire y de mrimea de execuie m; subsistemul secundar (de

reacie) S2 asigur reacia invers (feed-back), prin care se transmit informaii despre evoluia

mrimii de ieire la subsistemul S3 ; subsistemul decizional S3 asigur o decizie asupra tipului i

modului de variaie a mrimii de execuie m, pentru a se realiza tranziia intrare-ieire dorit. Acest

subsistem utilizeaz un algoritm n care mrimea de intrare u i de reacie yr au un rol important.

Fig. 1.6. Sistem dinamic cu structur nchis: S1 - subsistem condus; S2 - subsistem de reacie; S3 - subsistem de decizie.

Din aceast grup fac parte sistemele cu schema bloc din figura 1.7 n care subsistemele S3

realizeaz o comparare liniar-aditiv ntre o variabil v*1, dependent de v*, i vr dependent de

mrimea de ieire v, de forma v*1 + vr apoi, pe baza unui algoritm, se obine mrimea de execuie

m.

Dac = v*1 vr , sistemul este cu reacie invers negativ sau sistem cu reglare automat.

Mrimea este numit abatere sau eroare. Dac:

(1.29)

reprezint efectiv abaterea dintre valoarea impus (de referin) i valoarea real a mrimii reglate.

Fig. 1.7. Principiul sistemelor automate cu compensare liniar-adaptiv ntre variabile, utilizat la modelarea controlului vitezei automobilului

13

Pentru dezvoltarea sistemelor, cu care s se efectueze de controlul parametrilor

automobilului, se pot structura subansambluri bazate pe principiul sistemelor dinamice cu

compensare liniar-adaptiv ntre variabile. n figura 1.7 se prezint schema unui astfel de sistem n

care mrimea de intrare v* (variabila prescris) viteza obiectiv, care reprezint viteza de deplasare a

automobilului impus de tipul deplasrii, este aplicat la intrare urmnd ca restul proceselor de

funcionare: controlul deschiderii clapetei, selectarea treptei, frnarea, acionarea ambreiajului s se

desfoare n regim automat. Sistemul va conine mai multe bucle de acest tip, cu comparare liniar-

adaptiv, n module care constituie subansambluri ale automobilului.

14

CAPITOLUL 2

STRATEGII DE CONTROL AL MOTORULUI

Controlul electronic al procesului de schimbare al rapoartelor de transmitere n cazul unui

autoturism echipat cu cutie de viteze mecanic n trepte pretinde pe de o parte controlul

dispozitivelor de acionare a cutie de viteze, a ambreiajului i a motorului (la nivelul pedalei de

acceleraie cel puin), iar pe de alt parte, controlul strategiei de trecere de la un raport de

transmitere la altul.

n cazul folosirii pe autoturism a unui m.a.s. modern avnd funcii controlate electronic

(injecie de benzin cu comand electronic, distribuie adaptiv comandat electronic, etc.), cei mai

muli fabricani i pun problema controlului electronic "integrat" al grupului motor-transmisie

(grupul propulsor), i a elaborrii strategiei optimizrii funcionale a controlului electronic, pe baza

unor criterii.

O strategie care s rspund unor criterii de economicitate, depoluare, dinamicitate, stilul i

cerinele oferului, dar cu mijloacele tehnice la ndemn, ntr-o aplicaie de schimbare automat a

treptelor cutiei de viteze cu 4+1 trepte care echipeaz un autoturism clasic este dezvoltat n cele ce

urmeaz.

Motorul cu aprindere prin scnteie (m.a.s) de 1,3 litri, patru cilindri n linie alimentat prin

carburator dispune de un dispozitiv de control al poziiei obturatorului care acioneaz pe durata

trecerii ntre treptele cutiei de viteze i controleaz turaia de mers n gol pe durata nclzirii

motorului. Ambreiajul este de tip monodisc cu frecare uscat i arc diafragm.

Sistemele moderne de control ale motorului au la baz o arhitectur de control a

momentului motor i pot fi echipate cu un bloc electronic de control propriu sau instalate direct pe

motor.

Sistemele moderne de control ale transmisiei se bazeaz pe identificarea cerinelor oferului

i adaptarea modului de schimbare a treptelor de viteze, fiind realizate fie cu bloc de control

propriu, fie instalate direct pe cutia de viteze.

Comunicaia ntre sistemul de control al motorului i cel al transmisiei are drept scop

reducerea emisiilor poluante (n faza de nclzire a reactorului catalitic) i de a proteja cutia de

viteze mpotriva unor suprasolicitri.

Scopul sistemelor de control integrat al grupului propulsor este depistarea unui optim

global al grupului care s nlocuiasc optimizarea n parte a motorului i separat a transmisiei.

15

Aceast abordare a condus la o structur ierarhic ce include un meta-controler i seciuni

subordonate pentru motor i transmisie, ca n cazul sistemelor integrate promovate de firma

Siemens.

Avantajele meta-controlerului constau n faptul c el dispune de o mare flexibilitate n

adaptarea unor optimizri dinamice ntre antipozii ce se manifest n cazul autoturismelor echipate

cu motoare de putere redus, maniabilitate redus datorit rezervei reduse de putere pe de o parte i

necesitatea de a funciona cu consum ct mai redus de combustibil, pe de alt parte. Aceste avantaje

sunt posibile datorit concepiei metacontrolerului care nu folosete control strict dedicat unei

funcii a motorului (exemplu, bazat nu numai pe controlul poziiei obturatorului i pe cel al presiunii

de supraalimentare ci i pe alte funcii care pot fi specifice chiar unui m.a.c.). Pedala de acceleraie

rmne n orice mprejurare simbolul cerinelor oferului, i mpreun cu ali parametri msurabili

ai motorului (turaia, temperatura) poate de msura valorii momentului efectiv al motorului, pentru

a rmne la idea controlului motorului prin valoarea momentului motor.

n practic sunt folosite diferite criterii de interpretare a poziiei i a cursei pedalei de

acceleraie, n corelaie i cu condiiile de deplasare a automobilului, iar constrngerile date de

realizarea fizic a unor interfari dedicate unui tip de dispozitiv de comand conduc tot la folosirea

n final a unui semnal de ieire tot de tip "moment motor". Soluia propus este ca valorificarea

semnalelor de intrare ce ar determina semnalul de ieire tip "moment motor" s se fac printr-un

procedeu multi-criterial, o bun metod de realizare fiind utilizarea logicii Fuzzy.

Specialitii atrag atenia n privina unor constrngeri n interpretarea valorii momentului la

roata motoare, care constau n faptul c momentul motorului are limite absolute i n necesitatea

folosirii unui traductor al cursei pedalei de acceleraie cu sensibilitate egal pe ntreaga curs i fr

zone moarte. Un alt factor limitativ n aprecierea momentului la roat l poate constitui nsi tipul

de transmisie; de exemplu, n cazul folosirii unei cutii de viteze n trepte cu schimbare automat, pe

durata schimbrii treptelor au loc ntreruperi de moment, iar o cretere a momentului de intrare dup

efectuarea schimbrii ar cauza o deteriorare a confortului procesului de schimbare.

De aici rezult necesitatea folosirii valorii momentului motor i a poziiei pedalei de

acceleraie care n anumite mprejurri sufer unele corecii.

Se prezint n continuare abordarea seciunilor de control pentru motor i pentru transmisie.

2.1 CONTROLUL MOTORULUI

Metodica controlului funcionrii motorului prin momentul su pretinde analiza tuturor

factorilor cu influen asupra momentului motor. O schem logic a seciunii de control a unui

motor este prezentat n figura 2.1.

16

Fig. 2.1. Schema bloc a sistemului de control al motorului

Din aceast schem se desprind condiiile de proiectare a interfeei cu metacontrolerul

asupra:

- acionrii obturatorului i vitezei lui de acionare;

- modularizrii cilindreei;

- ntreruperii alimentrii cilindrilor n timpul deceleraiilor.

17

Interfaa este astfel proiectat nct s poat fi comod calibrat (etalonare simpl i

coordonarea momentului motor s se efectueze cu evitarea posibilitilor de interferen a diferitelor

pori i ci de intrare).

Deosebit de important este asigurarea prioritilor semnalelor de intrare.

Momentul motor necesar autopropulsrii va fi rezultatul ponderrii flexibile a tuturor

factorilor de intrare (proporia ncrcturii proaspete, unghiul de avans la aprindere, dozajul) n

concordan i cu restriciile specifice ale motorului.

Momentul instantaneu calculat este furnizat ca semnal de reacie n bucl nchis meta-

controlerului.

Pentru verificarea concordanei valorilor calculate ale momentului instantaneu, cu cele reale,

(calibrare), se poate folosit un traductor de cuplu instalat pe autoturism.

Instalaia de msurare a momentului motor se bazeaz pe msurarea reaciunilor n punctele

de suspendare a grupului propulsor pe autoturism.

2.2 STRUCTURI CLASICE DE CONTROL

O analiz eficient a performanelor motoarelor trebuie s aib n vedere modul n care este

structurat sistemul de control al alimentrii cu combustibil i al aprinderii. Dac pn de curnd

controlul era practic asigurat de sisteme de reglaj mecanice (cu toate limitrile lor specifice), n

ultima perioad se remarc o dezvoltare spectaculoas a sistemelor electronice.

Pentru a studia modalitile de perfecionare n continuare a sistemelor electronice de control

al injeciei de benzin i al aprinderii sunt necesare o sistematizare i o analiz comparativ a

soluiilor existente.

O prim structur - bloc de motor cu aprindere prin scnteie este prezentat n figura 2.2.

Fig. 2.2. Schema bloc a unei structuri clasice de control al motorului

18

Acest tip caracterizeaz motoarele cu carburator, sistemele de injecie . mecanic i injecia

electronic de benzin fr control n bucl nchis i de control al detonaiei.

Mrimile specifice ce apar sunt urmtoarele: s - sarcin; n - turaie; a - avans la aprindere; d

- dozaj carburant; p - factori poluani (gaze de evacuare); v - vibraii (specifice detonaiei); i1im -

parametri interni; e1 ... en - parametri externi; ce - mrimi de corecie a influenei parametrilor

externi; ci - mrimi de corecie a influenei parametrilor interni.

Dac ne referim la controlul electronic existent n prezent, conform ncadrrii enunate

iniial, pentru figura 2.2 n regim stabilizat i condiii standard de funcionare avansul am= fa(s,n) i

dozajul dm=fd(s,n) pot fi considerate ca fiind memorate sub forma unor matrice, A respectiv D,

avnd dimensiunile s1n1 i respectiv s2n2.

(2.1)

Mrimile sunt cuantificate, respectnd condiiile: aij i dij N. Mrimile de control ce acioneaz

asupra motorului, notate ac i dc, rezult pe baza relaiilor analitice:

(2.2)

unde Ua i Ud sunt mrimi unitare specifice blocului de control, astfel nct ac i dc sunt din punct de

vedere dimensional mrimi echivalente avansului la aprindere, respectiv dozei de benzin.

Pentru un regim staionar, dar pentru alte valori ale parametrilor determinai de factorii

interni i externi, apare necesitatea aplicrii unor corecii. Uznd de acelai formalism matematic,

aceste corecii pot fi exprimate (n cazul cnd acestea au un character aditiv) prin dou matrice de

corecie Ca i Cd:

(2.3)

Aceste matrice de corecie vor fi utilizate pentru prelucrarea mrimilor memorate A,

respectiv D. Generarea mrimilor de control folosite va fi realizat de relaii similare cazului

19

precedent, n care ns apar matricele; Af pentru avansul la aprindere, respectiv Df pentru doza de

benzin.

(2.4)

deci

Valorile elementelor din matricele de corecie apar ca funcii de tipul:

(2.5)

Dac se dorete o corecie de bun calitate, parametrii ce descriu factorii interni i cei

externi se cuantific ntr-un anumit numr de trepte, alese din considerente practice. Fie q acest

numr. Apar, prin urmare, Nc combinaii posibile ale parametrilor, unde:

(2.6)

Aadar, apare un necesar de memorie pentru corecia avansului la aprindere de Na locaii, iar

pentru corecia dozajului, de Nd locaii, unde:

(2.7)

Avnd n vedere valorile practice ale capacitilor de memorie (caracteristicile standard

statice) - pentru avans n1s1, respectiv pentru dozaj n2s2, - rezult necesiti de memorie extrem de

mari.

Valorile ce s-ar nscrie n aceste memorii ar impune un numr extrem de mare de rezultate

experimentale, obinute prin probe de stand, uneori n condiii extrem de dificil de realizat

(combinaii posibil s apar practic, dar foarte dificil de meninut pe durata unor experimente n

mediu artificial).

Prin urmare, pe baza acestor principii de control pentru toate regimurile staionare posibile,

mrimile finale utilizate pentru controlul motorului asf i dsf au forma:

(2.8)

n regim staionar i condiii standard de funcionare nu apar diferene notabile ntre performanele

realizate de aceste sisteme. Deosebirile sunt dictate practic numai de dispersia tehnologic de

realizare a motorului i a blocului de control (n limitele de 3% la motoarele cu carburator i 1% la

20

motoarele cu injecie). Analiza chimic a gazelor de evacuare nu evideniaz deosebiri notabile, iar

tendina de detonaie pentru reglaje iniiale corecte este eliminat.

Analiza efectuat se poate aplica i n cazul regulatoarelor mecanice (analogice),

considernd un anumit pas de cuantificare a caracteristicilor, folosind un anumit criteriu, cum ar fi,

de exemplu, unul ce ine seama de erorile tehnologice de realizare.

Schema din figura 2.2 corespunde unui sistem n bucl deschis; o reacie negativ (de

stabilizare a sistemului) poate fi considerat totui dac se ine seama de reglajele (manuale)

periodice efectuate, ns, din afara sistemului, de operatorul uman (cum ar fi reglarea amestecului, a

avansului iniial la aprindere). Evident c reglajele periodice mbuntesc performanele, dar

acestea sunt, strict vorbind, de conjunctur. Deriva performanelor se va nscrie n limitele

tehnologice de realizare a elementelor.

n ceea ce privete analiza regimurilor staionare la care ns apar abateri ale parametrilor de

stare fa de condiiile standard se pot evidenia anumite corecii ce se pot realiza dup factorii

interni sau externi (cu ajutorul semnalelor ci i ce din figura 2.2). Evident, acurateea coreciilor va fi

mult mai bun la sistemele electronice (de injecie sau carburator electronic), graie posibilitilor

mult mai mari de prelucrare a semnalelor electrice furnizate de traductoare. Prelucrarea semnalelor

i adaptarea sistemului vor fi asigurate pe baza unor algoritmi adecvai i de o complexitate

corespunztoare situaiei.

Sistemele pur mecanice au posibiliti mult mai reduse din cauza lipsei de flexibilitate a

structurilor (se poate exemplifica cu ocul automat cu lamel bimetalic ce asigur o mbogire a

amestecului la pornire, dar de o manier aproximativ, prin exces).

Criteriile pe baza crora se determin caracteristicile statice implementate n memoria

sistemelor sunt:

a. pentru dozaj:

- economicitatea;

- economicitatea i reducerea polurii;

- reducerea polurii;

- reducerea polurii i economicitatea.

b. pentru avansul la aprindere:

- evitarea detonaiei;

- reducerea polurii;

- putere maxim (pentru un dozaj dat).

Meninerea performanelor iniiale se face n aceste cazuri pe seama reglajelor periodice.

21

Se poate deduce din aceste observaii c principalul neajuns al structurii din figura 2.2 este

lipsa unor bucle de reacie negativ cu efect stabilizator. Din acest motiv s-au elaborat alte structuri

de control care s includ n buclele de reacie negative informaii despre dozaj (parametrul ) i

avans la aprindere (prezena detonaiei).

2.3 STRUCTURI DE CONTROL N BUCL NCHIS

Prezena buclelor de reacie negativ permite meninerea, n mod automat, a performanelor

motoarelor n limitele tehnologice asigurate de sistem pe toat durata de (bun) funcionare.

Problema buclelor de reacie a fost formulat cu acuitate o dat cu schimbarea prioritilor la

formarea amestecului (dozaj) de la economicitate ctre reducerea polurii. Realizarea dozajului cu o

eroare maxim de 1% fa de amestecul stoichiometric constituie o condiie obligatorie pentru

funcionarea eficient a convertorului catalitic cu trei ci. Un sistem n bucl deschis nu poate

realiza practic (att din considerente tehnice, ct i economice) o astfel de performan. Din punctul

de vedere al reglrii avansului la aprindere criteriul de optimizare, respectiv de stabilizare a

rspunsului l constituie funcionarea la limita de detonaie, cnd randamentul motorului atinge un

maxim.

Pentru creterea performanelor motoarelor s-a trecut la o structur de control de tipul celei

prezentate n figura 2.3.

Fig. 2.3. Schema bloc a unui sistem de control al motorului n bucl nchis

Evident c aceste structuri nu pot fi realizate dect cu sisteme electronice de control (cu injecie sau

carburator electronic). Fa de structura din figura 2.2 mai apar semnalele: - semnal despre dozaj

(furnizat de sonda Lambda); z - semnal de la senzorul de detonaie.

Superioritatea n regim staionar a structurii din figura 2.3 fa de cea din figura 2.2 se

evideniaz n primul rnd cnd apar abateri ale parametrilor de stare fa de valorile ce corespund

22

condiiilor standard de funcionare. Ca urmare a schimbrii parametrilor de stare se va modifica i

rspunsul sistemului (motorului), modificrile fiind puse n eviden de senzorii i de detonaie.

Semnalele de la aceti senzori, fiind incluse n bucle de reacie negativ, vor determina variaii

compensatoare, de semn contrar, care s asigure revenirea mrimilor a i d la valori care s satisfac

criteriile de funcionare (dozaj cu = 1 1% i avans corespunztor funcionrii la limita de

detonaie). Modificarea mrimilor de control din sistem se face discret, practic prin incrementri i

decrementri ale mrimilor a i d, ceea ce are ca efect variaii prin trepte de valoare Ua, respectiv Ud

ale avansului la aprindere i ale dozajului. Pentru a facilita sarcina meninerii condiiilor de bun

funcionare, coreciile pot aciona direct n memoria cartogramelor caracteristice, modificnd

valorile existente n sensul de a le apropia ct mai mult de valorile reale necesare. Se realizeaz

practic o structur de sistem adaptiv, ce relaxeaz efortul" buclelor de reacie. n regim staionar un

sistem adaptiv de acest tip va converge ctre valorile reale necesare, evolund n limitele erorilor de

cuantificare ( 1/2 Ua, 1/2 Ud ).

Exist posibilitatea de a desprinde urmtoarele concluzii din analiza regimurilor staionare:

a. n regim staionar de funcionare a motorului i condiii standard de funcionare nu se pot

pune practic n eviden deosebiri eseniale ntre structuri i, n cadrul structurilor, ntre soluiile

tehnologice.

b. n regim staionar de funcionare a motorului i n condiii de funcionare stabile, dar

descrise de parametri cu valori ce se abat de la condiiile standard, sistemele cu reacie sunt

superioare, datorit efectului stabilizator al reaciei negative.

La funcionarea n regim dinamic (tranzitoriu), pentru mrimile reglate avans la aprindere,

respectiv dozaj, apar dependene complexe, descrise de ecuaii difereniale.

Chiar dac inem seama c variaiile se manifest n jurul unor valori bine determinate i n

aceste condiii liniarizm ecuaiile, apare ca evident faptul c simularea la stand i memorarea

tuturor valorilor pentru avans la aprindere i dozaj corespunztoare tuturor tipurilor de dependene

ce pot aprea este (tehnic) practic imposibil, iar economic extrem de costisitoare. Ca urmare,

sistemele actuale se bazeaz pe anumite simplificri:

reducerea ordinului de dependen, eliminarea unor variabile, care n final vor permite totui

ncadrarea erorilor dinamice ntre anumite limite i la un nivel rezonabil de cost i complexitate.

mbuntirea rspunsului dinamic elimin din start soluiile mecanice, bazate pe regulatoare

lente (de exemplu, regulatorul centrifugal ce are caracteristic integratoare) i cu precizie sczut.

O caracteristic specific motoarelor cu injecie intermitent este aceea c timpul apare ca o

mrime cuantificat (alimentarea prin acionarea injectoarelor i aprinderea se fac la anumite

momente de timp, urmate de pauze). Aceast caracteristic poate fi exploatat n mod corespunztor

23

prin utilizarea regulatoarelor electronice. Acestea asigur viteze de rspuns ridicate. Problema este

ca, n timpul dintre dou comenzi succesive, blocul de comand s poat determina valorile

mrimilor de comand cu erori dinamice ct mai reduse; n aceste condiii apar evidente trsturile

unui reglaj dinamic ideal:

- timpul de rspuns egal cu pauza dintre dou comenzi succesive;

- erorile dinamice de fixare a avansului i dozajului n limitele erorii de cuantificare (1/2Ua, 1/2

Ud).

Compararea rspunsului dinamic al diferitelor variante de motoare evideniaz clar

superioritatea injeciei de benzin multipunct, discontinu i cu bucle de reacie negative.

Buclele de reacie asigur stabilizarea valorilor de regim staionar i prin aceasta reducerea

erorilor dinamice (cel puin n faza iniial a regimului tranzitoriu). Afirmaia are un grad nalt de

valabilitate practic, ntruct motorul funcioneaz n cea mai mare parte a timpului n regim

cvasistaionar. Totui, erorile dinamice nu vor putea fi meninute mult timp n limitele erorilor de

cuantificare, deoarece mecanismul reaciei lucreaz cu mrimi cuantificate, putnd varia mrimile

reglate cu cel mult o treapt de cuantificare la o cuant de timp. La modificri rapide apar erori de

neurmrire. La sfritul procesului tranzitoriu motorul va trece ntr-un nou regim stabilizat, pentru

care reacia va asigura convergena mrimilor de control spre mrimile ideale.

Asigurnd minimizarea erorilor iniiale de regim staionar, sistemele adaptive vor avea i un

rspuns dinamic bun. Totui, vor aprea abateri de la condiiile impuse unui rspuns dinamic ideal,

avnd n vedere c funcionarea sistemelor adaptive se bazeaz pe un algoritm validat n principal

prin repetabilitatea unui anumit rspuns. Aceasta impune un anumit numr de cuante de timp, deci o

anumit ntrziere a rspunsului.

Aa dup cum s-a precizat, reducerea nivelului de poluare a gazelor de evacuare fixeaz

extrem de restrictiv dozajul la valoarea = 1 1%. n regim staionar controlul n bucl nchis

realizeaz (relativ) uor aceast condiie. n aceste situaii convertorul catalitic are eficien maxim

i nivelul polurii este minim.

Prin urmare, utiliznd convertor catalitic, reducerea n continuare a nivelului polurii se

poate face numai prin mbuntirea rspunsului dinamic. Problema este deci de maxim interes, cu

att mai mult cu ct motoarele funcioneaz mai mult n regim dinamic n cazul circulaiei n orae,

unde se pune i problema polurii. Apare chiar un concurs de mprejurri nefavorabil, poluarea

crescnd cu numrul de automobile, iar numrul mare de automobile impunnd un regim dinamic

de funcionare mai pronunat al motoarelor, datorit dificultilor din trafic. Deci, mbuntirea

rspunsului dinamic impune o alt concepie de sistem, care n esen trebuie s permit anticiparea

comportrii la modificarea condiiilor de funcionare.

24

Necesitatea n cretere de meninere a parametrilor funcionali n interiorul unor limite

rezonabile a impus realizarea unui volum semnificativ de cercetri n domeniul sistemelor de

control n timp real.

Majoritatea aplicaiilor de timp real implic elemente i sarcini specifice n ceea ce privete

traductoarele, elementele de interfa i arhitecturile, precum i algoritmii i programele.

Controlul computerizat de timp real al proceselor implic urmtoarele cerine:

- meninerea sistemului ntre anumite limite prestabilite;

- mijloace de control efectiv n condiii critice sau n prezena erorilor. Din acest punct de

vedere, controlul vehiculelor rutiere este o aplicaie de timp real de o complexitate extrem de

ridicat.

2.4 STRUCTURI EVOLUATE DE CONTROL

Vehiculele cu motor aflate n funcionare sunt puternic dependente de mediul nconjurtor

(condiii meteo i de trafic, conductor, sisteme de comunicaii etc.) i prin urmare controlul lor

trebuie realizat, pe de o parte, pe baza ctorva parametri previzibili(sau estimai), iar, pe de alt

parte, pe baza unor condiii imprevizibile sau ntmpltoare privind traficul, vremea, erorile

operatorului, hazardul.

Decizia final a controlerului trebuie s fie (n mod ideal) de tip uman; de exemplu: aciunile

controlerului trebuie s depind de structura lui intern, de informaiile externe, de experiena

dobndit anterior i de antrenament.

Un motor cu ardere intern, acionnd un vehicul, n micare, impune o unitate centrala de

control, capabil s furnizeze parametrii de operare pentru funcionare optimal a motorului, n

combinaie cu o interaciune rezonabil cu mediul nconjurtor.

Un controler pe baz de reguli trebuie s permit sistemului:

- s interacioneze cu mediul nconjurtor;

- s schimbe anumii parametri interni ca urmare a interaciunilor;

- s rspund n mod difereniat mediului nconjurtor datorit acestor schimbri.

Aceste aa-numite controlere cu nvare" sunt capabile s se auto organizeze, de exemplu:

au capacitatea s-i schimbe parametrii interni nct s achiziioneze noi cunotine, cunotina fiind

privit ca un corp de date-obiect conectate, organizate ntr-o form reprezentativ (de exemplu

reguli) ce pot fi executate sau aplicate n anumite scopuri.

Acionnd ntr-un cadru corespunztor de reguli, un astfel de controler poate lua cea mai

bun decizie, cu cea mai mic ntrziere posibil.

25

Fig. 2.4. Schema bloc a unui sistem pentru generarea bazei de date

Etajul supervizat de antrenare a unui astfel de sistem impune prezena unui profesor", care

intervine n mod succesiv i opereaz corecii de structur. De asemenea, necesit mijloace de

generare a informaiilor pentru profesor".

Achiziia de cunotine pentru instruirea controlerelor de timp real necesit explorarea

sistemelor complexe, interacionnd n mod permanent.

Schema-bloc a unui sistem experimental pentru generarea bazei de date la motoare cu

injecie de benzin este prezentat n figura 2.4.

De asemenea, modelarea teoretic pe calculator necesit n mod uzual ncercri

experimentale practice, recurgndu-se la analiza experimental a sistemului.

Simularea condiiilor de mediu convenional pentru astfel de motoare impune un stand

experimental controlat de calculator, permind controlul pentru:

- sarcina motorului (frn electromagnetic, dispozitiv de control al poziiei clapetei de

acceleraie, circuite de adaptare);

- turaia motorului;

- injecia de benzin (controlere pentru injecie, circuite driver, injectoare pentru benzin);

- aprindere (timer de control al aprindere, etaj de ieire, traductor i circuite pentru aprindere

pe avans zero 0, traductor pentru avans maxim max, bobin de inducie, distribuitor de nalt

tensiune).

Achiziia datelor primare a fost realizat cu ajutorul traductoarelor specifice, proiectate

pentru a da informaii asupra unor parametri cum ar fi:

26

- turaia motorului;

- poziia clapetei de acceleraie;

- unghiul de avans la aprindere (traductor max);

- dozajul aer/benzin (senzor lambda);

- punctul mort interior (traductor 0);

- fazele de lucru ale motorului;

- temperatur (aer, lichid de rcire, benzin, gaze de evacuare etc.);

- presiune (n galeria de admisie, benzin etc.).

Circulaia informaiilor i procesarea local sunt realizate de un microcalculator prevzut cu

interfee specifice.

Un nivel mai nalt de achiziie al informaiilor, de la un sistem mobil (cum ar fi automobile

n mers n mediu real), este de asemenea posibil, utiliznd o interfa de comunicaii radio de nalt

frecven cu calculatorul, aceasta permind o corecie de finee a datelor.

Dezvoltarea acestor interfee specifice impune de asemenea dezvoltarea de software

utilizator:

- programe de achiziie;

- programe de comand-control;

- programe de supraveghere a parametrilor;

- programe de extragere a regulilor la prelucrarea datelor experimentale.

Utiliznd acest sistem, se pot studia diferite tipuri de interaciuni stimuli-rspuns, obinnd

ca urmare o baz de date de prim nivel.

Aceste date genereaz un potenial de informaii, utilizabil pentru a emite deducii

previzibile despre comportarea ulterioar a sistemului n zonele neexplorate ale lumii nconjurtoare

reale n transformare.

Aceast complexitate nalt precum i restriciile n abordarea analitic a unor astfel de

sisteme reale justific dezvoltarea controlerelor cu nvare de reguli.

Structura-bloc a motorului cu control evoluat pe baz de reguli este prezentat n figura 2.5.

Se observ, n principal, nlocuirea grupului - bloc de control memorie cartograme caracteristice din

figura 2.2 - cu un controler pe baz de reguli.

Informaia nmagazinat iniial n memoria acestui controler se refer la o caracteristic

tipic a motorului din gama respectiv. Informaiile au fost obinute n prealabil pe baza unor probe

la un stand de ncercri specializat. Controlerul poate nva" n faza de probe de stand cu att mai

mult cu ct i se ofer mai multe situaii de funcionare distincte. Din acest punct de vedere apare ca

27

necesar efectuarea de probe la standul climatic. Oricum, sistemul nu poate fi antrenat pentru toate

situaiile posibile n care va fi pus n cazul funcionrii reale.

Avnd n vedere faptul c rspunsul sistemului este cu att mai corect cu ct a nvat" mai

mult, rezult c o cantitate mare de informaii obinute n probe de stand reprezint o surs de

performane poteniale. Aceste cunotine dobndite prin antrenare vor acoperi un anumit domeniu,

n interiorul cruia rspunsul sistemului va fi, n sensul criteriilor folosite pentru control, corect. n

afara acestui domeniu rspunsul sistemului va avea un grad de corectitudine cu att mai ridicat, cu

ct condiiile de funcionare sunt mai apropiate de domeniul explorat anterior.

Fig. 2.5. Schema bloc a sistemului de control al motorului pe baz de reguli

Odat trecut prin puncte exterioare domeniului explorat anterior, controlerul va dobndi noi

informaii, va extrage reguli specifice i i va extinde graniele domeniului, constituindu-i astfel

un potenial de control mai ridicat. n acest mod se va reduce n mod constant diferena dintre

motorul real i modelul su, construit pe baz de reguli. Cu ct sistemul de procesare va fi mai

puternic i mai rapid, cu att modelul va fi mai exact i mai apropiat n timp de obiectul modelrii.

Avnd n vedere c motorul va avea o anumit evoluie n timp a caracteristicilor sale dictat

de uzur, calitatea carburantului, a lubrifianilor, condiii de mediu i de exploatare, controlerul pe

baz de reguli se va apropia de caracteristica real a motorului de la un moment dat, urmrind

modificrile. O calitate suplimentare a unui astfel de sistem, pe baza capacitii de anticipare, poate

fi i diagnoza motorului, evitndu-se astfel defecte majore, cu efecte secundare neplcute. Astfel, se

vor putea nlocui anumite componente ce se vor deteriora ntr-un viitor previzibil, nainte ca acest

fapt s se produc, dar i la un moment justificat din punct de vedere economic (pe baza unui

28

criteriu de eficien). Rezult deci i o posibil optimizare pe criterii economice a exploatrii

motorului, fapt ce nu este deloc de neglijat.

Problemele de optimizare ale controlerelor pentru motoare trebuie privite ntr-un context

mai larg, de dezvoltare a echipamentelor electronice de control pentru automobile

Aceste echipamente devin din ce n ce mai complexe, necesitnd tehnologii avansate i

concepii noi n materie de testare.

O alt cale de a mbunti performanele motorului ine seama c, de fapt, un motor cu

aprindere prin scnteie este format dintr-un anumit numr de cilindri, a cror comportare nu poate fi

identic n condiii reale. Diferenele care apar sunt datorate limitelor tehnologice de realizare a

elementelor ce concur la construcia fiecrui cilindru.

Abaterile tehnologice vor conduce la anumite deosebiri n ceea ce privete raportul de

compresie, ungerea, etc. De asemenea, condiiile de funcionare, din punctul de vedere al factorilor

interni sau externi, nu sunt identice.

Aceast caracteristic poate fi foarte bine exemplificat prin condiiile de rcire diferite ale

cilindrilor. Astfel, pentru un motor cu patru cilindri n linie cilindrii de pe capete (1 i 4) vor fi mai

bine rcii dect cilindrii din interior (2 i 3). n acest fel, pentru cilindrii 1 i 4 se poate folosi un

avans la aprindere mai mare, fr apariia detonaiei. De asemenea, controlul unic, prin analiza

gazelor din colectorul de evacuare, asigur un rspuns aproximativ.

n aceste condiii, este evident c soluia o reprezint utilizarea cte unui circuit de control

pe fiecare cilindru. Se poate vorbi i de o comportare global a motorului, fr ca aceasta s fie

constituit din simpla nsumare a efectelor produse de cilindrii si.

Din acest mod de abordare a problemei rezult c se pot extrage anumite reguli de

funcionare a motorului, ca rezultat al funcionrii cilindrilor, fr a considera modul propriu de

reglare a mrimilor de control la fiecare dintre acetia. Se poate astfel imagina o structur de control

pe dou niveluri:

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

cilindru;

- pe al doilea nivel (superior); un controler pe baz de reguli ce coordoneaz motorul, privit

ca un ansamblu de cilindri.

Structura-bloc a unui astfel de sistem de control este ilustrat n figura 2.6.

O astfel de structur ar putea asigura o anumit ierahizare a informaiilor (regulilor).

Astfel, regulile cu grad nalt de generalizare se vor implementa pe nivelul al doilea,

determinnd individualizarea cilindrilor n ansamblul reprezentat de motor, n timp ce regulile cu

29

grad nalt de specificitate se vor implementa pe primul nivel, asigurnd optimizarea performanelor

fiecrui cilindru n parte.

Se va putea asigura o sporire a vitezei de lucru globale, regulile generale fiind procesate

simultan pentru toi cilindrii, eliminnd suprapunerile. Timpul astfel disponibilizat poate fi utilizat

pentru executarea unor algoritmi specifici mai compleci.

Evident c diagnoza cu un astfel de sistem de control va fi mai precis, individualiznd

defectele la nivelul cilindrului.

Dei este mai complex, deci mai scump, nc insuficient conturat din punct de vedere

teoretic, un astfel de sistem va putea asigura, ntr-o perspectiv relativ apropiat, optimizarea att a

exploatrii, ct i a ntreinerii motoarelor, la un nivel de eficien i subtiliate ce poate determina

efecte tehnico-economice remarcabile.

Fig. 2.6. Schema bloc a sistemului de control al motorului pentru fiecare cilindru

30

CAPITOLUL 3

CONTROLUL TRANSMISIEI

n prezent se folosesc drept parametri fizici de baz de intrare n blocul electronic care

coordoneaz procesul schimbrii automate a treptelor de viteze, momentul motor instantaneu i

turaia motorului.

Controlul va consta n compararea valorilor instantanee a celor doi parametri cu valorile

ideale stocate ntr-o memorie i pe baza diferenelor calculate, se determin comenzile de corecie,

ctre dispozitivele de acionare a ambreiajului, mecanismului de schimbare a treptelor de viteze i

pedalei de acceleraie (figura 3.1).

Fig. 3.1. Schema bloc a sistemului de control al transmisiei

Materializarea avantajelor acestei scheme de control const n scurtarea duratei procesului

de schimbare a treptelor de viteze, cu pstrarea durabilitii organelor transmisiei (prin minimizarea

solicitrilor mecanice pe durata procesului schimbrii).

Tendina de a realiza autoturismul "trei litri", (autoturismul cu consum de 3l/100 km) n

Europa, va dezvolta programe noi i soluii revoluionare n controlul grupului propulsor. Se caut

cea mai convenabil combinaie ntre consumul de combustibil, sigurana deplasrii i depoluare,

fr a neglija stilul de conducere al oferului.

31

Din figura 3.2 reiese faptul c pentru un autoturism, funcionarea motorului cu putere

constant la turaii joase, aduce importante economii n raport cu stilul ce conducere care realizeaz

funcionarea motorului la consum orar constant, indiferent de punctul de plecare 1 sau 2. La putere

mai redus (punctul 2 situat pe curba de putere mai redus), diferena de consum este important

ns numai la valori foarte reduse ale turaiei motorului (n2

32

3.1 AMBREIAJUL PILOTAT ELECTRONIC

3.1.1 Sistemul "Servotronic"

Cuplarea sau decuplarea unei trepte de viteze n timpul mersului necesit manevrarea

pedalei de ambreiaj, ce realizeaz ntreruperea fluxului de putere ntre motor i cutia de viteze.

Schimbarea automat, sub sarcin, poate fi realizat prin intermediul hidroambreiajelor

asistate electronic. Sistemul informatic al automobilului este responsabil de momentul, durata i

oportunitatea schimbrii de treapt. Aceste sisteme computerizate au posibilitatea de a fi

programate de utilizator, opional, pentru un anumit regim de schimbare a treptei (deplasare cu

consum minim, deplasare n regim de croazier, sau n regim sportiv). n figura 3.3 se pot urmri

prile componente ale unui sistem cu ambreiaj mecanic, asistat numeric. Trecerea fluxului de

putere de la motor la transmisie este comandat de unitatea central 6 ce msoar, prin senzorii de

turaie motor 2, viteza deplasare 7, i senzorii de poziie a pedalelor de acceleraie 8 i ambreiaj 9,

oportunitatea schimbrii de treapt. Odat validat aceast comand, de la unitatea central 6 se

genereaz un semnal ctre actuatorul 5 pentru ntreruperea fuxului de putere de la motorul 1 ctre

cutia de viteze 4.

Fig. 3.3. Principiul comenzii automate a ambreiajului

3.1.2 Sistemul "Autoshift"

Sistemul de schimbare automat a treptelor de viteza sub sarcin, n cutia de viteze

sincronizat (ZF - Autoshift) (figura 4.4), este asistat electronic de unitatea central numeric) 3. n

baza semnalelor de intrare primite prin intermediul senzorilor din sistem (captorii inductivi de

turaie 6 - montai nainte i dup convertizorul hidraulic 12, senzorul de poziie al pedalei de

33

acceleraie - cu indicatorul de sarcin i contactul "kick down" de apsare total a pedalei) i a

comenzilor date de conductorul vehiculului prin acionarea tastaturii 2, calculatorul comand

angajarea treptei optime n cutia mecanic de viteze prin intermediul servomecanismelor electro-

pneumatice 17, 18, 24, 25. Informarea conductorului asupra execuiei comenzilor date, se

realizeaz cu ajutorul indicatoarelor 13, 15, 16. Aceste sisteme (ntlnite i la noi n ar pe

autobuzele Skoda) sunt utilizate, mai mult pe automobilele cu capacitate medie sau mare de

transport.

Fig. 3.4 Principiul schimbrii automate a treptelor Autoshift 1. Afior raport angajat n cutia de viteze; 2. Claviatura de selecie a treptei; 3. Unitate central de comand; 4. Contact general; 5. Bloc intrare comand hidro-ambreiaj; 6. Senzori inductivi; 7. Traseu electric de la acceleratorul electronic la calculator; 8. Pedal de acceleraie cu senzor de sarcin i "Kickdown"; 9. Supap de descrcare; 10. Rezervor aer comprimat; 11. Filtru aer comprimat; 12. Ambreiaj hidraulic (cu convertizor); 13.Indicator mers napoi; 14.Bloc

comand mers napoi; 15.lndicator de confirmare cuplare treapt; 16.Indicator punct mort; 17. Supap principal pentru schimbarea treapt; 18.Bloc central acionare 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 funcionare relee de comand; 23.Turometru electronic; 24.Supap electric; 25.Supap electric acionare reductor.

3.1.3 Sistemul Selectronic

n timpul conducerii n regim urban, n condiiile unui trafic aglomerat, comanda

ambreiajului devine pentru conductorul auto un factor ce minimizeaz confortul deplasrii. Dac

ambreiajele cu convertizor (tip "Autoshift") au rezolvat problema pentru vehiculele medii i grele,

variaia rapid a regimurilor de vitez impuse de deplasarea unui autoturism de clas medie i mare

aduce n scen necesitatea unui control riguros al patinrii ambreiajului mecanic, dispus n faa

34

transmisiei sub flux de putere. Introducerea unui ambreiaj de tip electromagnetic (figura 3.5) a crui

cuplare-decuplare-alunecare poate fi comandat electric prin intermediul unor dispozitive de putere

i a semnalelor generate de unitatea central, aduce un plus de confort n conducere.

Aceast variant combinat - a unui raport variabil generat de transmisia hidrostatic

(alctuit din turboambreiajul 2, pompa de ulei 5 i centrala hidraulic 4) asociat cu ambreiajul

electromagnetic 3 - se ntlnete pe berlinele de lux ale gamei Fiat (Y10) i poart denumirea de

Selectronic (figura 3.5). Semnalele de intrare n centrala electronic de comand 1 sunt: a-turaia

motor, b-vitez de deplasare, c-poziionare pedal acceleraie, dpoziionare levier schimbare treapt.

Fig. 3.5. Principiul sistemului Selectronic

Comenzile de ieire ale calculatorului 1 sunt ctre: e-centrala hidraulic 4, ce moduleaz presiunea

primar i secundar n convertizorul hidraulic 2, i f-ctre ambreiajul electromagnetic. Tot la

centrala hidraulic 4 vin i semnalele de la senzorul de poziionare a obturatorului (pedalei de

acceleraie) g. Prin dublul control continuu (asupra ambreiajului i asupra convertizorului) se

asigur o inut de drum impecabil autoturismului chiar i n condiii grele de trafic.

35

3.2 COMANDA ELECTRONIC A CUTIILOR DE VITEZ

(ETC ELECTRONIC TRANSMISSION CONTROL)

Sistemele mecanice de schimbare a treptei n cutia de vitez au un grad limitat de posibiliti

de control. Adugarea, n paralel cu varianta clasic, a unor sisteme electronice dedicate de control

i asistare a schimbrii de treapt a constituit un pas nainte n gestionarea i optimizarea electronic

a "sistemului automobil". Avantajele controlului integrat al transmisiei sunt:

- posibiliti de implementare a unor algoritmi de deplasare cu consum minim;

- posibiliti de selectare a regimului de deplasare (economic, normal sau sportiv);

- creterea duratei de via a subansamblurilor transmisiei prin evitarea regimurilor ce duc la

distrugerea acestora;

- creterea raiei de schimbare a treptei i evitarea unor acceleraii prelungite nainte de

acestea;

- flexibilitatea agregatului ofer constructorilor posibilitatea echiprii mai multor modele de

vehicul, cu parametri dinamici diferii, cu aceeai cutie de viteze. Un astfel de sistem este prezentat

n figura 3.6.

Fig. 3.6. Comanda electronic a cutiilor de viteze

Unitatea central 1 primete semnale de la urmtoarele traductoare i comutatori:

a-turaia motorului (pentru analiza oportunitii schimbrii n direct corelaie cu semnalele

"g");

b-presiunea din galeria de admisiune (ca msur a sarcinii motorului);

c-senzorul de apsare total a pedalei de acceleraie ("kick-down" ce iniiaz secvena de

trecere la o treapt inferioar);

36

d-traductorul de poziie al pedalei de acceleraie (cu efect asupra analizei ncrcrii

motorului mpreun cu semnalul generat "b i c");

e-butonul de selecie al regimului de deplasare (economic, normal sportiv);

f-selectorul de treapt (ce permite alegerea sensului de mers i treapta de viteze dorit);

g-turaia arborelui de ieire din cutia de viteze;

h- temperatura uleiului din cutie (ce permite realizarea unor cuplri silenioase chiar nainte

ca uleiul de ungere s ating 80Celsius).

n urma analizei acestor semnale, centrala de guvernare 1 intervine n transmisie prin

urmtoarele uniti: A- comenzile progresive de schimbare a treptei "I-V" pentru actuatoarele de tip

supap electromagnetic ce acioneaz levierele de schimb treapt; Bsemnale ctre unitatea de

guvernare a aprinderii motorului n vederea reducerii unghiului de avans la aprindere.

Corecia avansului la apariia semnalului de identificare a acionrii pedalei de ambreiaj este

realizat de unitatea digital, central, comun motor - transmisie, n felul urmtor:

Semnalul provenit de la un ntreruptor fr reinere ON-OFF ce identific apsarea pedalei

de ambreiaj este necesar unitii de control a aprinderii (A.E.I.) n cazul n care schimbarea treptei

de vitez se face cu intervenie asupra unghiului de avans al motorului.

Acest semnal, folosit n cazul integrrii sistemice i ca semnal principal de intrare pentru

unitatea de comand electronic a schimbrii automate a treptei n cutia de vitez (figura 3.8), are

rolul, n cazul AEI, de a reduce aproape la jumtate momentul motorului, pe durata schimbrii

treptei, prin intermediul unghiului de avans la aprindere (figura 3.8 c).

Aceast intervenie asupra variaiei acceleraiei automobilului (figura 3.8 a,b) are ca efect o

atenuare sensibil a oscilaiilor acceleraiei, respectiv a ocului de schimbare a treptei din cutia de

viteze att la schimbarea n sus ct i n jos.

Fig. 3.7. Momentul motor n funcie de unghiul de avans

37

Fig. 3.8. a. Schimbarea treptei de la mic la mare; b. Schimbarea treptei de la mare la mic; c. Reducerea avansului

Firma Volkswagen a dezvoltat sistemul Digifant II care reduce avansul automat funcie de

schimbarea de sarcin a motorului, pentru 3 stri distincte: variaie mic, medie i mare a sarcinii.

Reducerea unghiului de avans poate ajunge pn la 35 RAC astfel nct scnteia poate s apar

chiar i la 5 RAC dup PMS. Dup reducerea maxim, revenirea la avansul optim (figura 3.8 a) se

face n pai mari (7-10 RAC) apoi avansul se mrete rapid cu cte 2 RAC. Acest reglaj duce la o

dinamicitate crescut a autovehiculului.

Poziionarea schimbtorului de vitez a evoluat de asemenea; variantele n care acionarea

levierului mecanic pentru schimbarea treptei era condiionat de apsarea pe pedala de ambreiaj au

intrat deja n istorie, schimbtoarele dispuse pe volanul autoturismului intrnd n producie de serie

prin varianta Tiptronic a firmei Porsche.

38

CAPITOLUL 4

SISTEMUL AUTOMAT DE CONTROL AL VITEZEI DE

CROAZIER CCS - (CRUISE CONTROL SYSTEM)

4.1 PRINCIPIUL SISTEMELOR DE CONTROL A VITEZEI

Sistemele automate de meninere a vitezei de deplasare (figura 4.1) au aprut din nevoia

conductorului de a renuna la apsarea pedalei de acceleraie n condiiile deplasrii pe autostrad.

Dac sunt luate n considerare condiiile de funcionare n timp real ale sistemului (guvernat

numeric) motor-automobil rezult imediat c programul sistemului de reglare a controlului digital al

vitezei de croazier trebuie structurat, din proiectare, pe diferite nivele de prioritate ale funciilor

realizate. Exist mai multe variante ale sistemelor de acest tip (Cruise Control) elementul distinctiv

fiind sistemul de execuie (dispozitivul ce realizeaz aciunea asupra cablului de acceleraie).

Fig. 4.1. Principiul sistemului de meninere a vitezei de deplasare 1.Panou de control; 2.Traductor de vitez; 3.Servomecanism de acionare a clapetei; 4.Unitate de control UC; 5.Senzor

pedal frn; 6.Senzor pedal ambreiaj.

4.1.1 Sistem de control al vitezei de deplasare cu servomecanism electric servoasistat

pneumatic

n figura 4.2 este prezentat schema unui astfel de sistem ce include o unitate electronic de

calcul UC, un bloc de conversie al semnalelor de intrare (de la traductoarele de turaie a roii TV, de

la pedala de frn FR i ambreiaj AMB, turaie arbore motor VM deplasare element de execuie ES-

ACT).

Tot la unitatea central ajung comenzile date de conductorul auto (SET- de setare a vitezei

dorite; MENTIN - de meninere a vitezei setate anterior, dup o frnare sau accelerare; ON/OFF de

39

angajare sau deconectare a sistemului Cruise control). Comenzile de la unitatea central sunt iniiate

ctre nfurrile electrice ale actuatorului ACT, servoasistat pneumatic.

Prile componente ale sistemului de control numeric al vitezei de deplasare sunt: - TV,

traductorul inductiv de turaie montat rigid pe caroserie (ce sesizeaz trecerea unui plot metalic (sau

a unui magnet) montat pe arborele cardanic n cazul transmisiei spate (sau a dou ploturi metalice

sau magnei solidari cu axa planetar fa - n cazul transmisiei fa -) cu rol n determinarea vitezei

instantanee a vehiculului;

- ON/Off, ntreruptor de tip la pedala de frn FR, (i ambreiaj AMBR - ce poate lipsi la

vehiculele cu traciune automat) cu rol n sistarea operrii asupra vitezei de deplasare n momentul

acionrii acesteia de ctre conductorul auto;

Fig. 4.2. Schema bloc a sistemului de control a vitezei cu comand electric i acionare hidraulic

- VM, traductor de inducie plasat pe fia bobinei de inducie (sau a cilindrului nr. 1) la

MAS, sau pe arborele de antrenare al pompei de injecie (MAC) cu rol n informarea unitii

centrale asupra turaiei motorului i prevenirea supraturrii acestuia;

- ES, traductor de curs inductiv, optic sau Hall (montat pe ansamblul actuator - ACT),

pentru informarea unitii centrale asupra poziiei pedalei de acceleraie i nchiderea buclei de

reglaj;

40

- CONTR, panoul de control ce conine setul de instruciuni aflat la interfa cu conductorul

auto, instruciuni de tipul: ON/OFF (sistem activat / dezactivat);

- SET, (setarea de ctre conductorul auto a vitezei de croazier dorit pentru deplasarea

autovehiculului);

- MENTIN (meninerea valorii dorite n cazul n care s-au efectuat de curnd manevre de

frnare (acionarea pedalei i senzorului FR, sau schimbarea treptei de vitez prin cuplarea pedalei

de ambreiaj AMBR);

- EV, electrovalva cu aciune asupra circuitului de servoasistare vacuumatic cu rol n

dezangajarea imediat a sistemului de meninere a vitezei de deplasare la manevre prioritare (de tip

frn, schimbare treapt);

- ACT servomecanism (actuator) (figura 4.2) pentru comanda poziiei pedalei de acceleraie,

(ce conine un circuit de servoasistare vacuumatic a forei de traciune asupra pedalei i dou

nfurri electrice una de putere - pentru manevrarea i schimbarea poziiei cablului de acceleraie

i una de meninere -);

- UC, unitatea central de guvernare a vitezei de croazier (ce asigur controlul activ al

meninerii acestui parametru n limitele alese de conductorul auto);

- STOP, comutatorul de lumini frn (utilizat n scopul dezactivrii sistemului de control

numeric al vitezei de deplasare).

La viteze mai mari de 50 km/h i dup acionarea comutatorului de pornire al sistemului

(ON) se angajeaz sistemul. La viteza dorit se apas butonul SET din bord i se ridic piciorul de

pe pedala de acceleraie. Din acest moment viteza este memorat de calculator i sistemul o va

menine n limita dorit 5km/h.. Viteza poate fi mrit prin apsarea pedalei de acceleraie, dar

dup accelerare ea va reveni la valoarea setat anterior, dac ntre timp, conductorul nu a ales alt

vitez de croazier. Pentru micorarea vitezei se apas pedala de frn i se seteaz noua vitez prin

butonul SET. Dezangajarea sistemului se realizeaz la oprirea motorului, la acionarea butonului

ON/OFF sau frnei.

4.1.2 Sistem de control al vitezei cu mecanism cu reductor planetar i acionare cu

motor electric

n varianta mecanismului ce acioneaz clapeta de acceleraie (MAS), sau prghia pompei de

injecie (MAC), cu acionare cu motor electric este nevoie de un reductor cu raport mare de

transmisie pentru a prelua cuplul de rotire al clapetei i de asemenea de implementarea unei

comenzi adecvate a acestuia pentru manevrarea obturatorului n ambele sensuri.

n figura 4.3 este prezentat varianta constructiv a acestui mecanism de acionare.

41

Fig. 4.3. Servomecanism cu mecanism planetar i acionare electric

Reductorul planetar 1 este cel care (alturi de primul raport de demultiplicare) mrete mult

cuplul necesar pentru rotirea clapetei de acceleraie. Dou comutatoare 3 i 4 semnalizeaz unitii

centrale regimurile de ralanti (pedala neacionat) sau de sarcin maxim sau "Kick down"

(accelerare brusc).

n componena actuatorului este inclus i ambreiajul electromagnetic 5. n rest, sistemul este

identic cu varianta anterioar i dispune (fr controlul pneumatic) de aceleai componente ca n

figura 4.1.

Funcionarea se iniializeaz prin butonul ON din panoul de control. n acest moment

cuplajul electromagnetic angajeaz n angrenare componentele reductorului planetar i micarea

clapetei de acceleraie 6 este monitorizat electronic. Dezangajarea rapid a sistemului CCS se

realizeaz n aceast variant prin ntreruperea alimentrii cuplajului electromagnetic (la varianta

pneumatic se anula aciunea servomecanismului pneumatic prin punerea n legtur cu atmosfera a

membranei acestuia la acionarea servovalvei EV).

4.2 SISTEM AUTOMAT DE OPRIRE-PORNIRE A MOTORULUI LA

INTERSECIILE SEMAFORIZATE URBANE

Un sistem electronic complet nou i care nu are doar rolul de a semnaliza parametrii de

funcionare optim a automobilului ci (datorit unor secvene automate executate de dispozitivele

componente) de intervenie n oprirea / pornirea automat a motorului este sistemul denumit CITY-

MATIC promovat de firma FIAT pe variantele de cilindree mic cu destinaie urban. Acest sistem

a fost studiat i implementat pentru a micora consumul de combustibil i emisia de noxe n timpul

frecventelor opriri la interseciile semaforizate din orae.

42

Aceasta nseamn implementarea unui algoritm de control i comand a opririi motorul

termic al autoturismului n staionare i pornirea automat a acestuia n momentul n care

conductorul acioneaz ambreiajul pentru a cupla o treapt n cutia de viteze (pentru deplasare).

Sistemul este prezentat n figura 4.4. Pentru activarea acestei opiuni se apas tasta 7 (un

ntreruptor cu reinere) n urma creia avertizorul ncorporat n tast ncepe s clipeasc,

confirmnd comanda "START'.

Fig. 4.4. Principiul sistemului CITY-MATIC

n condiiile n care levierul schimbtorului de viteze este adus n poziia "punct mort"

(senzorul 11 de punct mort activat) cu pedala de ambreiaj neacionat, sistemul comand, cu o

temporizare de ordinul zecilor de secunde, oprirea motorului (prin dezactivarea injeciei sau a

electrovalvei ce controleaz seciunea de combustibil a carburatorului pentru meninerea turaiei de

ralanti).

La acionarea ambreiajului, senzorul de pedal 12 este dezactivat, senzorul 13 activat i la

introducerea ntr-o treapt a cutiei de vitez (senzorul 11 dezactivat) sistemul Citymatic (prin

unitatea central 1) comand cuplarea demarorului 9 i intrarea n funciune a aprinderii 10, fr a fi

nevoie de acionarea cheii de contact (contact general 3)

43

CAPITOLUL 5

MSURAREA MRIMILOR CARE CONSTITUIE PARAMETRI DE CONTROL

5.1 MSURAREA VITEZEI DE DEPLASARE

Viteza de deplasare a automobilului se poate msura utiliznd o gam larg de metode i

mijloace. Aici se propune un traductor inductiv de tip activ avnd ca mrime de intrare variaia

cmpului magnetic obinut de la magnetul rotitor al vitezometrului.

Senzorul traductorului este o bobin al crui miez magnetic l constituie urubul de fixare al

acesteia pe carcasa aparatelor de bord, (figura 5.1).

Fig. 5.1. Amplasarea bobinei traductorului de vitez

Tensiunea electromotoare indus n bobin are valoare foarte mic mai ales la viteze mici de

deplasare a automobilului, cnd viteza de variaie a fluxului magnetic este redus.

Amplificarea semnalului obinut la bornele bobinei se realizeaz ntr-un amplificator, (figura

5.2), realizat cu primul amplificator operaional al circuitului LM358N. Datorit configurrii

primului etaj ca amplificator diferenial, amplificarea fiind foarte mare, a fost necesar realizarea

unui histerezis global (R5) pentru a elimina impulsurile parazite. Semnalul amplificat este aplicat la

intrarea formatorului cu histerezis (R4) prin intermediul unui circuit de difereniere (R6,C1) urmat

de o integrare cu constant foarte mic (C2) pentru a reduce ntr-o oarecare msur viteza de

cretere pe fronturi.

Abordarea modern a controlului grupului de propulsie a automobilului const n tratarea

motorului i a cutiei de viteze ca un agregat comun. Controlul coordonat al funcionrii motorului i

44

transmisiei permite realizarea celor mai bune condiii de autopropulsare, innd seama i de

comenzile oferului, pentru o vitez oarecare de deplasare.

Fig. 5.2. Amplificatorul i formatorul de semnal al traductorului de vitez.

5.2 MSURAREA POZIIEI CLAPETEI

Automobilele dotate cu sisteme speciale pentru meninerea automat a vitezei stabilizate

(TEMPOMAT) cu comand electronic, cele la care schimbtorul de viteze mecanic n trepte este

acionat automat, ca i cele la care se efectueaz controlul electronic al forelor de traciune

dezvoltate la roile motoare, folosesc traductoare pentru stabilirea poziiei obturatorului sau a

cremalierei pompei de injecie.

5.2.1 Msurarea poziiei clapetei la motoarele cu carburator folosind traductor inductiv

n cazul cnd motorul nu este dotat cu sistem de msurare a poziiei clapetei se poate utiliza

un traductor inductiv care, asigur o msurare cu precizie ridicat, semnalul este proporional cu

poziia unghiular i are o construcie robust neavnd n componen senzori cu contacte mecanice

alunectoare.

Deplasarea unghiular a clapetei este regsit la prghia pompei de accelerare a

carburatorului i este transformat n micare rectilinie prin intermediul piesei 7 (figura 5.3)

prevzut cu un taler din aluminiu. Poziia S a talerului (figura 5.4) fa de bobina oscilatorului

este proporional cu poziia unghiular a clapetei.

Oscilatorul format din tranzistorul T, bobinele L1 i L2 i componentele aferente (figura 5.4)

genereaz un semnal sinusoidal cu amplitudine proporional cu poziia talerului fa de bobine.

Semnalul sinusoidal este redresat cu dioda D1, integrat cu grupul R5, C2 i aplicat unui

amplificator operaional IC1 cu amplificare reglabil.

Tensiunea obinut la ieire U= Uo + kS are dou componente:

- Uo obinut pentru poziia de mers n gol a clapetei;

45

- kS, pentru un unghi de rotire diferit de zero.

Fig. 5.3. Traductorul inductiv al clapetei 1-carcasa traductorului; 2-arc conic; 3-cablaj ; 4-capac filetat; 5-distanier; 6-disc izolator; 7- taler cu tij; 8-bobin; 9-miezzul din ferit al bobinei; 10-capacul pompei de accelerare; 11-

uruburi de fixare.

Fig. 5.4. Schema electric a oscilatorului i amplificatorului

46

Astfel, valoarea tensiunii de ieire U este de 0,5 voli pentru poziia clapetei corespunztoare

mersului n gol a motorului i de 8,5 voli pentru deschiderea maxim.

Ansamblul traductor este fixat pe capacul pompei de accelerare, ntr-o carcas etan din

aluminiu.

Semnalul obinut de la traductor se aplic unui convertor tensiune/frecven (figura 5.5) la

ieirea cruia se obine un semnal n impulsuri (TTL) cu frecvena proporional cu poziia

unghiular a clapetei.

Deoarece traductorul necesit alimentare diferenial, +15 voli i 15 voli, se folosete o

surs n comutaie care are un randament ridicat i dimensiuni reduse asigurnd o bun stabilizare a

tensiunilor de ieire (figura 5.6).

Fig. 5.5. Schema de ansamblu T.I. - traductorul inductiv; C U/F convertor tensiune/frecven; S A. sursa de alimentare.

Fig. 5.6. Schema electric a sursei de alimentare, 15V.

47

5.2.2 Msurarea poziiei clapetei la motoarele cu injecie de combustibil

Traductorul, de tip poteniometru, este antrenat de arborele clapetei i rotit sincron cu

aceasta. Tensiunea de ieire, proporional cu unghiul de deschidere al clapetei, este transmis

unitii centrale de prelucrare.

Pentru a obine o precizie ridicat a convertirii mrimii mecanice, deplasare unghiular, n

mrime electric, se realizeaz dou poteniometre pe acelai suport care sunt acionate simultan,

figura 5.7.

Fig. 5.7. Traductorul poziiei clapetei: 1-arborele clapetei; 2-rezistorul pistei 1; 3-rezistorul pistei 2; 4-cursor; 5-conector electric.

Schema electric a traductorului poteniometric se prezint n figura 5.8.

Fig. 5.8. Circuitul electric al traductorului clapetei: Um tensiunea de ieire; R2-reziatorul pistei 1; R2-rezistorul pistei 2; R3, R4, R5- rezistoare de calibrare; 1-clapeta.

48

5.3 MSURAREA TURAIEI MOTORULUI

Msurarea i conversia n mrimi electrice a turaiei motorului se realizeaz cu traductoare,

n general inductive, ale cror semnale sunt utilizate pentru controlul mai multor parametri de

funcionare ai subsistemelor automobilului.

Realizarea ciclului de funcionare a motorului este determinat strict de deplasarea i poziia

la anumite momente a pistoanelor n cilindri.

Legtura cinematic dintre componentele mecanismului motor permite identificarea poziiei

instantanee a pistoanelor prin utilizarea unor senzori de poziie unghiular a arborelui motor. n

acest scop se utilizeaz, de regul, traductoare inductive care, au o construcie simpl (figura 5.9),

sunt sigure n funcionare pentru temperaturi cuprinse n intervalul -40+150C iar semnalul

generat este relativ uor