پروژه پایانی ابزار دقیق در خودرو

ابزار دقیق (Instruments)

اولین قدم برای کنترل یک فرایند ، شناخت و درک دینامیک و رفتارهای آن فرآیند است. برای کنترل یک کمیت باید در هر لحظه اطلاعات دقیقی از آن داشته باشیم. پس باید کمیت مورد نظر را همواره اندازه گیری نماییم. معمولا دستگاه های اندازه گیری از سه بخش حسگر یا سنسور (Sensor) ، مبدل یا ترانسدیوسر (Transducer) ، انتقال دهنده یا ترانسمیتر (Transmitter) تشکیل شده اند که گاهی این بخش ها با هم توام می شوند.

یک اندازه گیر خوب باید دارای ویژگی های متعددی باشد که برخی را همراه با شرح کوتاهی در زیر می آوریم:

حوزه ی اندازه گیری (Range): محدوده ای از دامنه ی تغییرات کمیت مورد اندازه گیری است ، که اندازه گیر قدر به اندازه گیری آن می باشد.

صفر اندازه گیری (Zero): معمولا نقطه ی مشخصی را در حوزه ی اندازه گیری به عنوان نقطه ی صفر در نظر می گیرند. در نقطه ی صفر ، لزوما خروجی اندازه گیر صفر نمی باشد و ممکن است دارای مقدار باشد.

انحراف صفر (Zero Drift) : اندازه ی خروجی در نقطه ی صفر ممکن است با گذشت زمان یا دیگر عوامل تغییر کند، این پدیده را پدیده ی انحراف صفر می گوییم.

حساسیت (Sensitivity): حساسیت یک اندازه گیر عبارت است از تغییرات خروجی اندازه گیر به واحد تغییرات در کمیت مورد اندازه گیری.

حد تفکیک (Resolution): حد تفکیک عبارت است از کوچکترین اندازه تغییرات کمیت مورد اندازه گیر ، اندازه گیری شود.

پاسخ دهی (Response): در عمل اندازه گیر ها دارای ثابت زمانی و بعضا تاخیر خالص می باشند. ثابت زمانی عنصر اندازه گیر باید از کوچکترین ثابت زمانی موجود در حلقه ی کنترل بسیار کوچکتر باشد.

خطی بودن (Linearity): اگر شیب مشخصه ی ورودی_خروجی اندازه گیر ثابت باشد ، یک اندازه گیر مطلوب خواهیم داشت. گاهی اوقات بهترین خطی که مشخطه ی اندازه گیر را بیان می کند ، به عنوان مشخصه ی اندازه گیر در نظر گرفته می شود.

پسماند (Hysteresis): هیسترزیس نوعی رفتار غیر خطی در اندازه گیر ها می باشد که مشخصه ی اندازه گیر در مسیر افزایش ورودی با مشخصه ی اندازه گیر در مسیر کاهش ورودی تفاوت دارد

دقت (Accuracy): تطابق مقدار اندازه گیری شده با مقدار واقعی کمیت مورد اندازه گیری است.

تکرار پذیری (Repeatability): تکرار پذیری در اندازه گیر ها ویژگی مهمی است و به معنی نتیجه ی یکسان در اندازه گیری یک کمیت در شرایط ثابت است

خودروهای سواری یا خودروهای سنگین برای نیل به بهترین کار کرد موتور از جمله تولید آلایندگی کمتر در گازهای خروجی از ابزار دقیق استفاده می شود. در زیر دو نمونه موتور مقایسه مورد قرار گرفته است که در یکی ابزار دقیق استفاده نشده است مثل سیستم کاربراتوری و در دیگری از ابزار دقیق استفاده شده است مثل سیستم انژکتوری از ابتدای پیدایش موتور های احتراق داخلی ،کاربراتور وسیله ای بوده که سوخت را به موتور می رساند . در بسیاری از ماشین های دیگر مثل چمن زن ها و اره موتوری ها هنوز کاربراتور وجود دارد اما با پیشرفت خودرو کاربراتور ها بیشتر وبیشتر پیچیده شدند تا تمام نیازهای موتور هنگام کار کردن را برآورده کنند برای بدست آوردن استانداردهای دقیق زیست محیطی مبدل های کاتالیزوری معرفی شدند،برای موثر بودن این مبدل ها،کنترل بسیار دقیق نسبت سوخت و هوا لازم است. حسگرهای اکسیژن مفدار اکسیژن در اگزوز را نشان می دهند و واحد کنترل موتور(ECU) هر لحظه این اطلاعات را برای تنظیم نسبت سوخت و هوا به کار می برد.به این یک حلقه ی کنترل بسته می گویند و رسیدن به این کنترل دقیق با کاربراتورممکن نیست پیش از استفاده از سیستم تزریق سوخت،مدت کوتاهی از کاربراتورهای الکتریکی استفاده شد اما این کاربراتورها حتی از انواع مکانیکی نیز پیچیده تر بودند

در ابتدا کاربراتورها با سیستم تزریق سوخت از ساسات(که سیستم تزریق سوخت تک نقطه ای یا مرکزی نیز نامیده می شود)جایگزین شدند که در آن سوپاپ تزریق سوخت در ساسات قرار داشت،این نوع انژکتور تقریبا یک جایگزین برای کاربراتور بود بنابراین خودروسازها تغییر جدی در طراحی موتور ندادند.

آشنایی با ابزار دقیق در خودرو

سنسور سرعت خودرو Vehicle Speed Sensor

این سنسور با داشتن یک پایه خروجی می تواند بصورت پالس، اطلاعات مربوط به سرعت لحظه ای خودرو را به ECU ارسال کند. محل قرارگیری این سنسور روی دیفرانسیل است. داخل این سنسور یک آهنربای دائم و یک سیم پیچ وجود دارد و با سیم کیلومتر در ارتباط است. نحوه عملکرد این سنسور بدین ترتیب است که با چرخش سیم کیلومتر، پالس هایی به ECU می فرستد. به کمک این پالس ها ECU سرعت خودرو را محاسبه می کند.

سنسور دور موتور Engine Speed Sensor

این سنسور با داشتن دو پایه ارتباطی به ECU میتواند بصورت امواج سینوسی، اطلاعات مربوطه به دور لحظه ای موتور را به ECU ارسال کند. این سنسور که وظیفه بسیار مهمی را بازی می کند. انتهای این سنسور که دارای یک آهنربای دائم و یک سیم پیچ است با چرخ دنده های فلایویل دور موتور که کمی جلوتر از فلایویل اصلی موتور است چند میلیمتر فاصله دارد. این فلایویل میتوانست شامل 60 دنده منظم باشد که دو دندانه آن را برداشته اند. حین چرخش فلایویل هنگامی که محل دو دندانه پاک شده به سر انتهایی سنسور رسید ، دو پیستون هم کورس دقیقاً در نقطه مرگ بالا قرار دارند. 180 درجه پس از این ، دو پیستون هم کورس دیگر هم به نقطه مرگ بالا میرسند. نحوه عملکرد این سنسور بدین صورت است که با عبور هر دندانه از جلوی سنسور، یک پالس به ECU فرستاده میشود. هنگامی که دندانه های پاک شده به سر انتهایی سنسور رسید دیگر پالسی ارسال نشده و ECU متوجه میشود که نقطه مرگ بالا فرا رسیده و باید دستور پاشش سوخت و جرقه زنی را صادر کند. دو دندانه پاک شده با احتساب 60 دندانه در 360 درجه، گستره 12 درجه را شامل میشوند. این بدین معناست که حداکثر آوانس استاتیکی دلکو 12 درجه میتواند باشد.

استپ موتور Idling Regulation Step Motor

وظیفه اصلی این قطعه، روشن نگه داشتن خودرو در حالت دور آرام است. این قطعه وظیفه بسیار مهمتری نیز دارد. هنگامی که کولر را روشن میکنیم، کمپرسور بار خود را روی موتور وارد میکند. برای جبران آن، استپ موتور ژیگلور مربوطه را کمی به عقب تر می کشد. تا خود به خود گاز کمی زیاد شود. اگر سنسور ضربه نیز نصب شده بود استپ وظیفه گسترده تری داشت. در این حالت استپ موتور باید در هر لحظه سوزن ژیگلور مربوطه را طوری عقب و جلو می کرد تا ضربه حس شده توسط سنسور ضربه ، ناشی از احتراق ناقص سوخت، به گونه مناسبی جبران شده و یا بهبود یابد. استپ موتور کار ساسات را نیز انجام میدهد. در هنگامی که خودرو سرد است سوزن آن طوری تنظیم می شود که خودرو با اولین استارت روشن شود. کار دیگر استپ موتور، تنظیم هوای مورد مصرف سیلندرها در زمان رها کردن گاز است. در خودروهایی که فاقد این سیستم هستند با رها کردن گاز، تنظیم سوخت و هوا به علت بسته شدن دریچه گاز به هم میخورد و دیده میشود که به هنگام رها کردن گاز، خودرو به طور لحظه ای دود می کند. اما در این سیستم با وجود استپ موتور دیگر این مشکل وجود ندارد. محل قرارگیری استپ موتور ، روی هوزینگ هوای ورودی است.