Control Electronic

1. Introducere

Cursul de fata isi propune sa prezinte principiile de control si principalele sisteme aplicate in cadrul motoarelor cu ardere interna. Cunoasterea lor reprezinta o cerinta esentiala pentru intelegerea functionarii motoarelor actuale. Chiar daca notiunea de control nu trebuie neaparat legata de motoarele de ultima generatie, cu siguranta ea a capatat o semnificatie aparte in cazul acestora.

Dezvoltarea sistemelor de control a fost impulsionata in primul rind de severitatea normelor privind emisiile poluante si de cerinta unor performante satisfacatoare in conditiile respectarii acestor norme.

Primul pas a fost realizat prin introducerea masiva a sistemelor electronice de control in motoarele cu aprindere prin scinteie dotate cu sistem catalitic pentru tratarea gazelor de ardere. Functionarea cu randament maxim a unui astfel de sistem impunea mentinerea stricta a coeficientului de dozaj intr-o fereastra foarte ingusta in jurul valorii unitare. Acest obiectiv a fost realizat prin introducerea sistemelor de injectie de benzina controlate electronic. Treptat sistemele au fost dezvoltate, astfel pe linga controlul calitatii amestecului aer-combustibil a fost integrat si controlul avansului la scinteie.

Motoarele diesel au fost si ele supuse unor puternice schimbari in privinta sistemelor de control, chiar daca cu o usoara intirziere fata de motoarele pe benzina. Motivele care au stat la baza acestei evolutii sint legate de utilizarea motorului diesel cu injectie directa la funtionarea pe autoturisme. Acest motor prezinta un mare avantaj: economicitatea. In acelasi timp motorul este zgomotos si prezinta un nivel ridicat al emisiei de NOx. Electronica a fost cea care a reusit sa controleze procesul de injectie intr-o maniera eficienta cu efecte benefice asupra zgomotului si emisiilor poluante.

In prezent, indiferent de tipul motorului, sistemele de contol gestioneaza procesele esentiale (injectie, aprindere), dar si interactiunea cu alte sisteme: transmisie, climatizare, etc.

2. Principii

Scopul unui sistem de control: mentine parametrii unui motor intr-un anumit interval specificat . Sensul care trebuie acordat expresiei “parametrii unui motor” este larg. De exemplu, prin parametrii unui motor putem intelege:

• turatia motorului (cind se discuta de controlul stabilitatii motorului la functionarea la mers in gol);

• avansul la declansarea scinteii (cind se discuta de controlul functionarii motorului la limita de detonatie);

• avansul la injectia de motorina (cind in cazul unui motor diesel se discuta despre limitarea zgomotului);

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

• cuplul sau puterea efectiva;

• etc

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

• Senzorul (senzorii) = este cel care obtine informatii asupra variabilei controlate.

• Modulul de control (elementul de calcul) = Calculeaza parametrii actiunii de control pe baza informatiilor primite de la senzor (senzori).

• Elementul comandat (actuator) = primeste comanda de la procesor si intervine asupra marimii controlate.

Obs. Notiunea de modul de contol sugereaza imaginea unui sistem electronic. Analizind din punct de vedere istoric evolutia sistemelor de control, vom constata ca primele erau totalmente mecanice. Este suficient sa ne gindim la un regulator centrifugal. Cursul de fata se axeaza pe studiul sistemelor actuale, in care prezenta cel putin a unui modul de control (electronic) este absolut necesara.

Proiectarea unui sistem de control presupune o cunoastere aprofundata a functinarii sistemului respectiv. In practica putem aplica solutii standard care, desi nu ne absolva de necesitatea cunoasterii sistemului controlat, pot facilita semnificativ realizarea controlului.

Cea mai comuna metoda o constituie realizarea unui controler PID (P = proportinal, I = integral, D = derivativ). Acest tip contine toate cele trei componente care permit realizarea unui control eficient:

Termenul proportional caracterizeaza viteza de raspuns: o constanta de proportionalitate cu valoare mare poate diminua timpul de raspuns, dar in acelasi timp accentueaza caracterul instabil al sistemului.

Termenul integral elimina posibilitatea de eroare in conditii stationare.

Termenul derivativ asigura adaptarea rapida a semnalului de control la o schimbare rapida a erorii. Acest termen are un rol de amortizare a semnalului de control.