SPECIALIZAREA AUTOVEHICULE RUTIERE LUCRARE DE LICENȚĂ Coordonator științific: ș.l.dr.ing. Stoica Virgil Student: Nica Cristian Laurențiu TIMIȘOARA… [308613]

Universitatea Politehnică Timișoara

Facultatea de Mecanică

DEPARTAMENTUL MAȘINI MECANICE UTILAJE ȘI TRANSPORT

SPECIALIZAREA AUTOVEHICULE RUTIERE

LUCRARE DE LICENȚĂ

Coordonator științific:

ș.l.dr.ing. Stoica Virgil

Student: [anonimizat]

2018

Universitatea Politehnică Timișoara

Facultatea de Mecanică

DEPARTAMENTUL MAȘINI MECANICE UTILAJE ȘI TRANSPORT

SPECIALIZAREA AUTOVEHICULE RUTIERE

Grup Generator Cu Management Electronic

Coordonator științific:

ș.l.dr.ing. Stoica Virgil

Absolvent: [anonimizat]

2018

Student: [anonimizat]

1.Tema proiectului de licență:

Grup generator cu management electronic

2.Termen de predare a proiectului:

15.06.2018

3.Elemente inițiale pentru proiect:

-[anonimizat]-generator pe care s-[anonimizat]

4.Memoriu de prezentare:

Introducere

1.Generalități privind sistemele de alimentare cu combustibili

1.1 Principiul de funcționare al sistemului de alimentare prin injecție indirectă de combustibil

1.2 Senzori

1.3 Actuatoare

1.4 Unitatea de control

1.5 Module condiționare semnal

2. Stand experimental

2.1 Descriere generală

2.2 Modificările aduse standului

2.3 Instalația electrică

2.4 Realizarea blocului de conversie semnale

2.5 Descriere software

3. Rezultate experimentale

4. Concluzii

5. Bibliografie

5. Enumerarea materialului grafic

Schema electrică a standului

Schema electrică de principiu a modulelor electronice

Desen de execuție a carcasei

6.Data eliberării temei de proiect:

Coordonator proiect ș.l.dr.[anonimizat] „Grup generator cu management electronic” [anonimizat],[anonimizat].

[anonimizat].

[anonimizat],respectiv modul de realizare al blocului de conversie semnale si descrierea pe scurt a programului software.

În capitolul trei sunt prezentate cateva aspecte masurate pe parcursul încercărilor efectuate.

[anonimizat] a [anonimizat].

Abstract

In this study entitled „Generating group with electronic management”,[anonimizat],[anonimizat].

During the second chapter is presented the experimental stand and the modification made to it to achive the indirect injection system of gasoline.

Also in this chapter is presented the mode of realization of the electrical installation on the stand.,as well as the presentation of electrical circuits of the realized module and the realization of the signal conversion block and the brief description of of the software.

Chapter three present some aspects regarding the measuring of power which is generated by the stand during the tests.

In chapter four is presented the conclusions of the stand modification,the conclusions regarding the realization of signal conversion block and the existing possibility to improve all that changes which was made and not only that.

Generalități privind sistemele de alimentare cu combustibili

În prezent, proiectarea motoarelor cu ardere internă, presupune obținerea de puteri specifice cât mai mari și un consum de combustibil cât mai redus, deasemenea prin intermediul reglementărilor în vigoare este limitat nivelul de emisii poluante, iar zgomotul și confortul în timpul conducerii au devenit criterii importante de evaluare a performanțelor acestora.

În zonele urbane și nu numai, emisiile poluante ale automobilelor sunt o adevărată problemă datorită creșterii numărului acestora, de aceea organismele internaționale reduc periodic limetele de emisii poluante ale automobilelor pentru a diminua impactul acestora asupra sănătații omului și a mediului.

Costul combustibilului face ca pentru anumite segmente de automobile,consumul de combustibil să fie un criteriu foarte important în achiziționarea unui automobil.

Cerințele legate de emisii poluante reduse, consum de combustibil cât mai mic, zgomot redus și performanțe dinamice ridicate obligă producătorii de automobile să îmbunătățească neîncetat motoarele cu ardre internă.

Instalația de alimentare sau sistemul de alimentare al unui motor cu ardere internă are rolul de-a alimenta cilindrii motorului cu combustibilul și aerul necesar arderii. Acesta cuprinde ansamblul organelor necesare alimentarii motorului cu amestecul carburant-aer în proporțiile și cantitățile cerute de regimul de functionare.

Din instalatia de alimentare fac parte: rezervorul de combustibil, conductele de combustibil, pompa de alimentare cu combustibil, filtrele pentru combustibil și un element esențial ce difuzează combustibilul în cilindrii care poate fi carburatorul sau injectoarele de combustibil, acestea din urma cu ajutorul pompei de injecție. Se consideră parte componentă a sistemului de alimentare și piesle ce servesc la evacuarea gazelor de ardere.

Primele sisteme de alimentare cu benzină utilizau un carburator pentru dozarea și omogenizarea amestecului de aer si combustibil.

Figura 1.1, Sistem de alimentare cu carburator

Deși inventarea și utilizarea carburatorului la început a constituit o reușită remarcabilă în industria auto dezavantajul utilizării acestui sistem de alimentare este imposibilitatea realizării amestecului stoichiometric, astfel motoarele echipate cu un sistem de acest gen au un randament scăzut și un consum mare de combustibil.

Renunțarea la acest tip de sistem de alimentare, a devenit posibilă, odată cu introducerea sistemului de alimentare bazat pe injecția indirectă de combustibil, în anul 1980. Utilizarea acestui tip de sistem de alimentare a permis adoptarea și utilizarea unor noi tipuri de tehnologii, cum ar fi sondele de oxigen, respectiv catalizatorul pe trei căi, având ca avantaje urmatoarele:

-creșterea performanțelor motorului (putere,cuplu) datorită umplerii mai eficiente a cilindrilor cu amestec aer-carburant;

-reducerea consumului de combustibil;

-reducerea emisiilor poluante;

-un control mai bun al cantității de combustibil injectat în cilindrii.

Injecția indirectă de combustibil presupune pulverizarea combustibilului în galeria de admisiune a motorului, în exteriorul cilindrului.

Figura 1.2, Injecție indirecta de combustibil

Acest tip de injecție se poate realiza monopunct, atunci când difuzarea combustibilului se realizează înaintea ramificării galeriei de admisiune spre cilindrii sau multipunct, atunci când difuzarea combustibilului se realizează în poarta supapei de admisiune a fiecărui cilindru în parte.

Deși prezintă avantaje concrete față de sistemul de alimentare cu carburator, sistemul de alimentare cu injecție indirectă are la rândul sau unele dezavantaje, unul dintre cele mai importante fiind emisiile poluante. Datorită acestui aspect, pentru a ține pasul cu reglementările în vigoare cu privire la emisiile poluante, constructorii auto au dezvoltat și implementat un sistem de injecție avansat, net superior celui cu injecție indirectă.

Acest sistem de injecție directă a fost introdus pentru prima dată, pe un motor cu ardere internă, în anul 1990. Datorită principiului său de funcționare (injecția directă a benzinei în camera de ardere), acest sistem prezintă avantaje net superioare celor doua sisteme mai sus menționate, cum ar fi:

-consum de combustibil redus semnificativ;

-randament termic îmbunătățit;

-emisii de CO2 reduse;

-amestec aer-combustibil mult mai precis;

-pornirea mai rapida a motorului,etc.

Figura 1.3, Injecție directă de combustibil

Datorită acestor avantaje, anterior menționate, sistemul de injecție directă este catalogat cel mai eficient sistem de alimentare, în cea ce priveste consumul de combustibil și performanțele motorului cu ardere internă. Mai mult decât atât fiind singurul sistem de alimentare capabil să contribuie progresiv la reducerea emisiilor poluante, cu siguranțâ v-a fi folosit în continuare la echiparea motoarelor cu ardere internă.

În anul 1997,compania BOSCH a dezvoltat un sistem de injecție directă de combustibil pentru M.A.S care a reușit să reducă consumul de combustibil cu 20-25%. Acest sistem folosește un injector și o pompă de înalta presiune acționat de o bobină electromagnetică oferînd un control foarte fin și o mare stabilitate in funcționare.

Sistemul de alimentare cu combustibil cel mai utilizat este cel de tip injecție indirectă, fiind folosit pe majoritatea autovehiculelor, datorită faptului că utilizează presiuni de injecție mai scăzute și totodată motoarele ce folosesc acest tip de injecție prezintă o sensibilitate mai redusă la schimbarea avansului la injectarea combustibilului.

Principiul de functionare al sistemului de alimentare prin injecție indirectă de combustibil

Generalități

În anii 1898-1901,firma Deutz folosește pentru prima data sistemul de alimentare cu benzină prin injecție la motoarele de serie, mai apoi acest sistem de alimentare fiind adoptat și de constructorii de avioane.

Primele automobile echipate cu sisteme de alimentare cu combustibil prin injecție au fost produse de constructorii de la uzinele Daimler-Benz si Auto-Union, iar in anul 1937 s-a construit și prima motocicletă echipată cu acest sistem de alimentare și injectoare electromagnetice.

Arderea sau combustia este o reacție chimică exotermă între un carburant și un comburant, însoțită de degajare de caldura.

Carburantul, din punct de vedere chimic este o substanță care printr-o reacție de oxidare eliberează energia stocată în structura sa de compoziție. Este un compus format din hidrogen și carbon numit hidrocarbură, fiind caracterizat de indicele octanic care arată ușurința cu care respectivul carburant se autoaprinde.

Comburantul, pentru un motor obișnuit este pur și simplu aerul, fiind compus din 79% azot, 20% oxigen și 1% gaze rare.

Amestecul de aer-benzină trebuie astfel echilibrat încât arderea acestuia trebuie să fie cât mai completă.

Raportul dintre masa benzinei și masa aerului trebuie să fie controlat pentru că arderea să se poată realiza. Dozajul ideal este de 1 gram de benzină pentru 14,8 grame de aer, ținându-se cont de gradul de umplere al cilindrului în condițiile de ardere din interiorul motorului.

Injectarea carburantului în camera de ardere

Injecția de combustibil se relizeaza imediat dupa clapeta obturator, în galeria de admisiune, cu ajutorul unui injector electromagnetic comandat electronic. Acesta este prezentat în figura de mai jos:

Acul injectorului;

Scaunul etanș al corpului;

Corpul injectorului;

Înfășurare magnetică;

Miez magnetic;

Resort;

Conector electric;

Filtru.

Figura 1.4, Injector electromagnetic

Ansamblul format din acul injectorului și miezul magnetic este comprimat de resort pe scaunul etanș al corpului injector. Comanda electrică de la calculator alimentează înfășurarea magnetică, aceasta creând un câmp magnetic ce atrage miezul magnetic, radicând acul injectorului de pe scaunul etans al corpului, iar carburantul aflat sub presiune poate trece prin orificiul creat între ac și scaun. Atunci când comanda electrică se intrerupe acul injectorului revine pe scaunul etanș, iar debitu de carburant se întrerupe. Timpul de deschidere si durată este setat prin intermediul unitații de control și comandă CompactRio.

Varietatea injectoarelor este dată de rezistențele acestora, debitul de carburant, numărul de orificii, forma jetului,etc.

Aprinderea amestecului aer-combustibil

Initierea procesului de ardere a amestecului aer-combustibil se face în interiorul camerei de ardere cu ajutorul unei scântei provenite de la o bujie.

Figura 1.5, Bujie

Temperatura de aprindere a amestecului aer-benzină este de aproximativ 400 de grade Celsius, iar pentru a avea o ardere corespunzatoare, această temperatură trebuie depașită.

Este utilizat un sistem de aprindere complet electronizat cu etaj de amplificare incorporat.

Generarea scânteii este realizată cu ajutorul bujiei, prin intermediul bobinei de inducție comandate tot cu ajutorul unitații de control și comandă CompactRio.

Figura 1.6, Sistem de aprindere cu etaj de amplificare incorporate

Bujie

Conexiune de înaltă tensiune

Infașurare secundară

Infășurare primară

Miez metalic

Conector electric

Utilizarea acestui tip de aprindere permite un control mai precis al momentului generării scânteii pentru inițierea procesului de ardere. Parametrii luați în considerare pentru generarea scânteii sunt turația motorului și sarcina acestuia.

Senzori

Senzorii sunt dispozitive ce măsoară unele mărimi fizice cum ar fi presiune, temperatura, umiditate, etc și le transformă într-un semnal care poate fi captat și interpretat de către un instrument de măsurare.

Senzorul de temperatură

Pentru monitorizarea temperaturii motorului este nevoie de introducerea în componența sistemului a unui senzor de temperatură.

Senzorul de temperatură informează unitatea de control asupra temperaturii lichidului de racire. Este format din:

Conector electric

Corpul senzorului

Termistor

Figura 1.7, Senzor de temperatură

Principiul de măsurare al senzorului de temperatură se bazează pe explorarea valorii rezistenței termistorului care variază în funcție de temperatură.

Senzorul de poziție al arborelui cotit și de turație

Are rolul de a informa unitatea de control asupra poziției arborelui cotit și respectiv turația motorului în timpul funcționării acestuia.

Senzorii de poziție se clasifică în senzori analogici și senzori digitali. Senzorii de poziție analogici convertesc turația într-un semnal electric a cărui amplitudine este dependentă de valoarea acesteia. Senzorii digitali de turație convertesc turația într-un semnal electric a cărui frecvență este dependentă de turație.

Informațiile referitoare la pozitia arborelui, respectiv a turației sunt obținute cu ajutorul unui senzor inductiv fixat pe carcasa motorului în dreptul coroanei danturate, transmițând unității de control, imaginea electrică a acesteia. Coroana danturată este solidară cu arborele cotit.

Figura 1.8, Poziționarea senzorului de turație

Senzorul inductiv generează un semnal sinusoidal de amplitudine și frecvență proporțională cu turația motorului. Semnalul sinusoidal este generat de coroana dințată, vârfurile pozitive ale semnalului reprezentând poziția unui dinte în dreptul senzorului, iar cele negative, golurile dintre dinți.

Figura 1.9, Formă semnal senzor inductiv

Sțiind poziția arborelui cotit în orice moment putem controla avansul la producerea scânteii și injecției, determinând în același timp și turația motorului.

Senzorul de poziție al clapetei obturator

Pozitia clapetei obturator este determinată cu ajutorul unei rezistențe variabile de tip potențiometru, rezistentă acesteia variând odată cu modificarea poziției clapetei.

Figura 1.10, Schema de principiu al senzorului de poziție clapeta obturator

Unitatea de control utilizează datele recepționate de la senzorul de poziție al clapetei pentru a ști în fiecare moment al funcționării motorului când aceasta este închisă sau deschisă, în funcție de regimul de funcționare.

Sonda de oxigen sau sonda λ

Rolul funcțional al sondei de oxigen este acela de a informa unitatea de control despre conținutul de oxigen din gazele de evacuare. Este montat pe galeria de evacuare sau în apropierea intrării în catalizator.

Figura 1.11, Componenta unei sonde de oxigen

Carcasă de protecție;

Element ceramic scăldat de gaze de esapament;

Filet de prindere;

Dulie de contact;

Dulie de protecție;

Conector electric;

Element ceramic scăldat de aer curat;

Rezistența de încălzire.

Dioxidul de zirconiu din componenta sondei are proprietatea de a-și schimba rezistivitatea în funcție de nivelul de oxigen.

Sonda lambda trimite o tensiune variabilă către unitatea de control, aceasta variând între 0,2 V pentru un amestec sărac în oxigen si 0,8 V pentru un amestec bogat în oxigen.Tensiunea variază în funcție de ciclurile motorului.

Actuatoare

Actuatorul este componenta unei mașini sau a unui sistem și este responsabil pentru controlul sau acționarea unui mecanism. Pentru a putea acționa un mecanism, actuatorul are nevoie de o sursă de energie și un semnal ce provine de la unitatea de control.

Actionarea clapetei obturator

Cantitatea de aer introdusă în motor este controlată cu ajutorul clapetei obturator, prin obturarea galeriei de admisie.

Figura 1.12, Clapeta opturator electronica Bosch

Corpul clapetei;

Clapeta opturatoare;

Sistem de angrenare cu roți dințate;

Senzor de poziție clapetă;

Motor electric de current continuu;

Conector electric.

Poziția clapetei obturator este controlată în bucla închisă, iar pentru a asigura o poziție corectă a acesteia, unitatea de control utilizează semnalul de la senzorul de poziție al clapetei și corectează comanda motorului electric ,daca este cazul, în funcție de regimul de funcționare.

Comanda injectoarelor

Injectorul este un element component al sistemului de alimentare prin injecție de combustibil, cu rol de pulverizare și introducere a carburantului în interiorul cilindrului . Partea principală o constituie pulverizatorul în care sunt practicate orificii calibrate de pulverizare, cu diametre de ordinul zecimilor de milimetru.

Figura 1.13, Secțiune longitudinală a injectorului de tip Bosch

Inel de etanșare de tip O;

Filtru;

Carcasa injectorului;

Solenoid;

Resort de revenire;

Acul injectorului;

Scaunul supapei;

Conector electric.

Injectoarele sunt acționate electromagnetic prin impulsuri electrice. Comanda lor este efectuata de către unitatea de control.

Pe baza cantității de aer aspirat și a turației motorului, unitatea de control calculează timpul de injecție de combustibil.

Așadar, cantitatea de combustibil injectată depinde de perioada de timp în care se realizează un ciclu al injecției, timpul în care injectorul ramane deschis. Cu cât ciclul de injecție este mai lung cu atât cantitatea de combustibil injectat este mai mare.

Comanda bobinei de inducție și generarea scânteii

Instalația de aprindere are rolul de a produce scânteia electrică, prin obținerea unei tensiuni înalte între electrozii bujiei, capabilă să aprindă amestecul de aer și benzină.

Bobina de inducție este un transformator electric utilizat pentru a produce pulsații de înaltă tensiune de la o sursă de current continuu.

Utilizarea bobinei de inducție la motoarele cu aprindere prin scânteie presupune transformarea curentului continuu de joasa tensiune, 5[V] sau 12[V], în curent de înaltă tensiune de 15 000 pana la 20 000 V.

Construcția unei astfel de bobine constă într-un miez de fier moale pe care sunt bobinate doua infășurări din sârmă de cupru, una primară și una secundară.

Tipuri de sisteme de aprindere :

Sistem de aprindere cu ruptor-distribuitor;

Sistem de aprindere tranzistorizat;

Sistem de aprindere electronic;

Sistem de aprindere complet electronizat cu etaj de amplificare incorporate;

Sistem de aprindere complet electronizat cu bobine duble.

Figura 1.14, Schema alimentării bobinei de inducție

Bobină primară;

Bobină secundară;

Miez de fier;

Unitatea de comandă;

Bujie;

Acțiunea asupra circuitului primar.

În momentul încărcării bobinei, circuitul primar se închide, iar pentru descărcarea bobinei circuitul primar se deschide inducând în circuitul secundar o tensiune foarte mare,astfel apare scânteia la bujie.

Tensiunea necesară pentru a obține o scânteie la bujie este 2 [kV] in aer liber, iar în motor tensiunea necesară variază între 4 si 10 [kV].

Unitatea de control

Mai este cunoscut sub numele de ECU (Engine Control Unit) și reprezintă computerul motorului cu injecție controlată electronic, asigurând funcționarea optimă a acestuia.

Unitatea de control primește informații de la multitudinea de senzori montați pe motor și nu numai, interpretând datele pe baza unor harți de performanță, stocându-le de-a lungul timpului.

ECU controlează, la majoritatea autovehiculelor, urmatoarele:

Amestecul aer-carburant;

Aprinderea;

Timpii de injecție;

Momentul de injecție;

Presiunea turbine (la motoarele echipatecu turbine);

Funcționarea EGR-uli,etc.

Figura 1.15, Unitate de control (ECU)

Unitatea de control stochează datele sub forma unor matrici, denumite și harți ale ECU, reprezentând parametrii de funcțonare ai motorului .

Figura 1.16, Harta sub formă de matrice a unitații de control

Aceste hărți pot fi modificate prin intermediul unui computer și a unei interfețe conectate la ECU, dar nu în totalitate.

Datele stocate și procesate de către unitatea de control pot fi vizualizate cu ajutorul scanerelor auto, prin intermediul cărora se pot șterge și erorile apărute.

În ziua de astăzi autovehiculele sunt dotate cu o multitudine de unitați de control pentru a putea controla sistemul de frânare, suspensie, siguranță,etc.

Module condiționare semnal

Condiționarea semnalului poate îmbunătății calitatea și performanța sistemului, indiferent de tipul de senzor folosit.

Funcțiile de condiționare a semnalului se pot aplica pentru toate tipurile de semnale, inclusiv amplificare, filtrare și izolarea.

Funcția de amplificare:

Majoritatea senzorilor au tensiuni de ieșire foarte mici, iar amplificarea acestora în interiorul unor module de amplificare, implică și o amplificare a zgomotului produs de firele de legatură, uneori chiar depășind semnalul util, ducând la o măsurătoare eronată sau chiar imposibilă.

O metodă simplă de reducere a efectelor zgomotelor asupra semnalului util este de a amplifica semnalul cât mai aproape de sursa de semnal.

Filtrare:

Pentru eliminarea zgomotelor nedorite, ce influențează semnalul util, se folosesc elemente de filtrare dintr-un anumit domeniu de frecvențe.

Modulele de condiționare semnal ce folosesc filtre trece jos pot elimina componentele nedorite de înaltă frecvență, doar ca bandă de trecere a filtrului trebuie atent aleasa pentru a nu fi afectat timpul de raspuns al semnalului util.

O alta metodă de reducere a zgomotelor nedorite este cea a medierii software, fiind o metodă digitală de filtrare ce dă rezultate. Această metodă constă în efectuarea unei medii între mai multe citirii ale sistemului.

Izolare:

Izolarea sau împământarea incorectă a modulelor de condiționare a semnalelor generează cele mai mari probleme de măsurare, de multe ori ducând și la defectarea acestora.

Pentru izolarea circuitelor se folosesc metode cu izolatoare magnetice, optice sau capacitive.

Multiplexare:

Se utilizează atunci când sistemul de măsurare folosește mai multe surse de semnal, având între 8 si 16 intrări analogice și între 8 si 24 linii digitale. Multiplexoarele analogice de intrare folosesc relee pentru comutarea secvenței.

Condiționarea digitală a semnalelor:

Datorită posibilității apariției de tensiuni accidentale sau de tensiuni de mod comun,în mediul de cercetare, semnalele digitale nu pot fi conectate direct, necesitând periferice de conditionare a semnalelor.

Condiționarea semnalelor influențează în mod direct atât precizia de măsurare, eficacitatea acestora cât și siguranța măsurătorilor prin funcțiile de amplificare, izolare și filtrare.

Stand experimental

Tema lucrări presupune modificarea sistemului de alimentare cu combustibil a unui grup moto-generator prevăzut cu sistem de alimentare prin carburație, într-un sistem de alimentare cu combustibil prin injecție indirectă și management electronic.

Descriere generală

Grupul moto-generator pus la dispoziție de către laboratorul de Motoare din cadrul Universității Politehnica din Timișoara, pentru a fi executat standul experimental, face parte din clasa de mijloc, pentru uz general, a moto-generatoarelor aflate la ora actuală pe piață. Acesta este dotat cu un motor în 4 timpi, având o putere de 5.5 [CP] și un sistem de alimentare cu benzină pe carburator.

Specificațiile tehnice date de către producător, sunt următoarele:

Brand: Panzer;

Model: SPG2500;

Putere nominală a generatorului: 2300 [W];

Tip: Monofazic;

Greutate: 34.90 [kg];

Tip motor: în 4 timpi cu aprindere prin scânteie;

Putere motor: 5.5 [CP];

Dimensiuni de gabarit (L x l x ): 590x425x440 [mm].

Figura 2.1, Grup moto-generator Panzer SPG 2500

Modificările aduse standului

Pentru a putea fi montată instalația de alimentare prin injecție indirectă de combustibil, au fost necesare unele modificări aduse standului.

Montajul injectorului de benzină, respectiv a injectorului de apă a impus realizarea unei noi galerii de admisie. Soluția implementată,pe termen scurt a fost realizarea galeriei cu ajutorul tehnologiei de printare 3D.

Figura 2.2, Galeria de admisie

Tot în galeria de admisie au fost practicate și un orificiu pentru alimentarea cu combustibili gazoși, respectiv orificiul pentru locașul axului clapetei obturator.

Figura 2.3, Galerie de admisie cu injectoare montate

Materialul folosit la printarea 3D este rezistent la temperaturi de pana la 80 [°C], respectiv la combustibilii folositi. Temperatura din zona de contact a galeriei și intrarea în carter nu depășește temperatura de 40 [°C], cele două corpurii fiind despărțite de o garnitură din material polimer.

Dupa efectuarea mai multor incercări cu această galerie,au apărut unele fisuri in zona de prindere,drept urmare s-a apelat la o variantă mai rigidă și anume confecționarea unei galerii de admisiune dintr-un material mai dur,prelucrată prin procedee de prelucrare mecanică.In imaginea de mai jos este prezentată varianta finala a galeriei de admisiune:

Figura 2.4,Galerie de admisiune fabricată din aluminiu

Aprinderea clasică a standului a fost inlocuită cu o bobină de inducție individuală cu etaj de amplificare incorporat, această soluție aleasă fiind mai ușor de controlat.

Figura 2.5, Bobina de inductie individuală

Pentru montajul acestei bobine a fost necesară modificarea cadrului standului. Această modificare a fost realizată în așa fel încât să nu fie afectată structura de rezistență a standului

.

Figura 2.6, Modificarile aduse cadrului metallic

Legăturile electrice dintre actuatorii, respectiv senzorii montați pe stand și modulul de conversie realizat s-a efectutat prin intermediul unor conectori circulari cu 7 pini, montați pe panoul de comandă al standului.

Figura 2.7, Conectori de legatură dintre stand și modulul de conversie

Instalația electrică realizată a fost introdusă într-un înveliș de protecție utilizat și în industria constructoare de autovehicule. Acest înveliș protejează instalația electrică de eventualele defecțiuni accidentale ce pot apărea în timpul utilizării standului de către studenți, oferind în același timp un aspect vizual plăcut.

Figura 2.8, Camasa de protectie pentru cablurile electrice auto

Instalația electrică

Pentru implementarea managementului electronic necesar sistemului de alimentare cu benzină prin injecție indirectă, a fost necesară realizarea în întregime a instalației electrice folosită atât pentru comanda actuatorilor, cât și pentru alimentarea și achiziția de date provenite de la diferiți senzori ce au fost montați pe stand.

Atât alimentarea și comanda actuatorilor montați pe stand, cât și prelevarea semnalelor provenite de la senzori se realizează cu ajutorul unitații de control de tip NI Compact Rio prin intermediul blocului de conversie realizat.

Schema electrică a întregii instalatii electrice este prezentată in Anexa 9,atasată lucrării.

Alimentarea pompei de benzină

Pompa de benzină utilizată este alimentată la o tensiune de 12 [V] aceasta având rolul de a transporta benzină din rezervorul de combustibil spre injector și de a creea presiunea necesară pe conducta de alimentare a injectorului.

Figura 2.9, Pompa de benzină

Schema electrică de alimentare a pompei de benzină este prezentată în figura de mai jos și se regăsește în Anexa 1:

Figura 2.10, Schema de alimentare pompa benzină

Alimentarea pompei de benzină se realizează prin intermediul modulului de conversie realizat, iar comanda acesteia se face cu întrerupătorul montat pe stand.

Alimentarea injectoarelor

Pe stand au fost montate 3 injectoare alimentate cu o tensiune de 12 [V], acestea având rolul de a pulveriza combustibilul în galeria de admisiune.

Un injector a fost montat pentru injecția de benzină, unul pentru a face teste de injecție de apă în timpul funcționării și cel de-al treilea, pentru injecția de combustibili aflați în stare gazoasă.

Figura 2.11, Injector de benzină

Pentru testarea injecției de apă s-a utilizat același tip de injector ca și în cazul injecției de benzină.Schema electrică de alimentare a unui injector este prezentată în imaginea de mai jos:

Figura 2.12, Schema electrică de alimentare a unui injector

Atat alimentarea, cât și comanda injectoarelor se realizează prin intermediul blocului de conversie realizat.

Alimentarea bobinei de inducție

Tensiunea de alimentare a bobinei de inducție individuală, cu etaj de amplificare încorporat, este de 12 [V] pentru circuitul secundar și respectiv 5[V] pentru bobina primară, fiind alimentată și comandată prin intermediul blocului de conversie semnal realizat.

Figura 2.13, Bobina de inducție individuală cu etaj de amplificare încorporat

Configurația pinilor din conectorul electric al bobinei de inducție utilizat este prezentată în figura de mai jos:

Figura 2.14, Configurație pini conector bobină de inducție utilizată

Utilizarea acestui tip de bobina a fost adoptat deoarece presupune o comandă mai precisă și ușoară. Intreruperea bruscă a alimentării din circuitul primar presupune o generare de tensiune ridicată în circuitul secundar. Acest lucru avantajează funcționarea motorului în condiții de temperatură mai redusă sau la pornire, când motorul este rece.

Schema electrică de alimentare a unei bobine de inducție cu etaj de amplificare încorporate, este prezentată în figura urmatoare:

Figura 2.15,Schemă de alimentare a bobinei de inducție

În circuitul primar, curentul este foarte mic, între 0,25 [A] și 0,5 [A] față de aprinderea clasică unde curentul din circuitul primar este de 3,5 [A] până la 4 [A].

Alimentarea comenzii clapetei obturator

Pentru comanda clapetei obturator s-a optat pentru o soluție relativ simplă și anume utilizarea unui motor pas cu pas comandat cu ajutorul unui microcontroler de tip Arduino Nano.

Figura 2.16. Placă de comandă Arduino Nano

Cu ajutorul plăci de comandă Arduino Nano s-a putut realiza comanda motorului pas cu pas utilizat pentru controlul clapetei obturator, prezentat în figura urmatoare:

Figura 2.17. Motor pas cu pas utilizat pentru comanda clapetei obturator

Alimentarea atât a placii de comandă, cât și a motorului pas cu pas s-a realizat cu ajutorul blocului de conversie realizat. Schema electrică de alimentare a celor doua este prezentată în figura de mai jos,respectiv în Anexa 2:

Figura 2.18. Schemă alimentare motor pas cu pas

Clapeta opturator este acționată de către motorul pas cu pas cu ajutorul unei tije.

Alimentarea senzorului poziție clapetă

Pentru determinarea poziției clapetei opturator s-a utilizat un senzor rezistiv de tip potențiometru. Schema electrică de alimentare fiind prezentată în figura de mai jos,respectiv în Anexa 3:

Figura 2.19. Schema de alimentare a senzorului poziție clapetă

Alimentarea senzorului s-a realizat cu ajutorul modulului de conversie semnal, tensiune de alimentare a acestuia fiind de 5[V].

Pe stand mai este montat un senzor inductiv de determinare a poziției clapetei obturator, o sondă de oxigen și un termistor pentru determinarea temperaturii motorului,schemele electrice sunt prezentate în Anexa 3,respectiv Anexa 4.

Configurație conectori de legătură cu modulul de conversie

Legătura cu modulul de conversie s-a realizat prin intermediul unor conectori circulari cu 7 pini, configurația pinilor acestora fiind după cum urmează:

Figura 2.20. Ordine de așezare conectori

Figura 2.21. Configurare pini conector 1

Conector 1:

Comandă injector benzină;

Comandă injector apă;

Comandă injector gaz;

Comandă bobină de inducție;

[-] Masă comună;

+12[V].

Figura 2.22,Configurare pini conector 2

Conector 2:

+5[V] senzor poziție clapetă;

Achiziție de date senzor clapetă;

+5[V] bobină de inducție;

[-] Masă comună;

+5[V] senzor de temperatură;

Pin liber;

[-] Masă comună.

Figura 2.23. Configurare pini conector 3

Conector 3:

+12 [V] încălzire sondă oxigen;

[-] Masă comună încălzire sonda oxigen;

Semnal sondă oxigen;

Semnal [-] masă sondă oxigen;

Semnal senzor inductiv (turație);

Semnal [-] senzor inductive (turație);

[-] Masă comună.

Figura 2.24. Configurare pini conector 4

Conector 4:

+12 [V] Pompă de benzină;

Pin liber;

Pin liber;

Pin liber;

Pin liber;

Pin liber;

[-] Masă comună.

Realizarea blocului de conversie semnale

Pentru a putea comanda diferiții actuatorii montați pe stand, respectiv pentru a colecta semnalele provenite de la senzori și a le face compatibile cu intrările în interfața de control NI Compact Rio ,a fost nevoie de realizarea unui bloc de conversie a semnalelor.

Figura 2.25,Bloc de conversie a semnalelor

După cum se observă și în imaginea anterior prezentată, blocul de conversie a fost realizat în așa fel încât să poată fi folosit pe diferite stand-uri, având mai multe intrări și ieșiri pentru comandă, respectiv alimentarea diferiților actuatori, precum și posibilitatea de a achiziționa semnale de la diferiți senzori.

Utilizarea acestuia este una foarte simplă, condiția principală fiind păstrarea configurației conectorilor de legătură.

Pentru alimentarea blocului de conversie s-a utilizat o sursă de tensiune mobilă și foarte practică. Această sursă generează o tensiune de 12 [V], curent continuu și un curent maxim de 5 [A].

Figura 2.26. Sursă de tensiune utilizată

S-a optat pentru aceasta variantă pentru ca blocul de conversie să poată fi utilizat cu ușurință și pe alte standuri, acesta fiind realizat ca și o componentă universală.

Dispunerea blocului de conversie în schema de principiu utilizată în prelevarea datelor și comanda diferițiilor actuatori,este prezentată în imaginea ce urmează:

Figura 2.27. Dispunerea blocului de conversie în schema de principiu

Tensiunea de alimentare a senzorilor utilizați este de 5 [V]. Acest lucru presupune coborarea tensiunii de la sursa utilizată, la tensiunea necesară alimentării senzoriilor și anume 5[V].

Pentru coborârea tensiunii la valoare de 5 [V] s-a utilizat un circuit pe baza unui regulator de tensiune de tip LM 7805.

Schema circuitului de reglare a tensiunii la valoarea de 5 [V] este prezentată în figura de mai jos,resectiv în Anexa 5:

Figura 2.28.Schema electrică a circuitului de reglare a tensiunii la valoarea de 5 [V]

Pentru filtrarea tensiunii de ieșire s-au utilizat diferiți condensatori de diferite capacitati.

Montajul circuitelor utilizate s-a efectuat pe o placa de test cu găuri și pastille rotunde cu diametrul interior de 1 [mm] fabricată din hartie stratificată de grosime 1,5 [mm].

Figura 2.29. Placă de test cu pastille rotunde

Conxiunea circuitelor cu sursa de alimentare se face prin intermediul unui conector de tip mamă folosit și în cazul alimentării laptopurilor.

Figura 2.30. Conector de tip mamă cu conectare THT

S-a utilizat acest tip de conector pentru a fi compatibil cu conectorul sursei de alimentare și pentru ca modulul de conversie să poată fi folosit cu ușurință.

În figura de mai jos este prezentată o porțiune din circuitul modulului de conversie realizat ce conține conectorul de legătură cu sursa de tensiune și circuitul regulator de tensiune.

Figura 2.31. Conector de legatură și regulator de tensiune

Realizare modul senzor poziție arbore cotit

Pentru determinarea poziției arborelui cotit și respectiv a turației motorului s-a utilizat un senzor inductiv montat în carcasa motorului în dreptul volantei, acesta interacționând cu golul de pe volanta și în acest fel se poate determina poziția arborelui cotit și implicit turația motorului.

Principiul de funcționare al senzorului inductiv constă în variația reductanței magnetice obținută de obicei cu ajutorul unei danturi practicate pe volanta motorului și cu ajutorul unui circuit magnetic format dintr-un magnet permanent și o bobină din care este format senzorul. Atunci când dinții danturii de pe volantă trec prin dreptul mgnetului permanent, acesta generează o tensiune în bobină.

Senzorul inductiv generează un semnal de tip sinusoidal, amplitudinea acestuia, respectiv frecvența acestuia fiind proporționale cu turația motorului.

Figura 2.32. Semnal sinusoidal produs de un senzor inductiv de turație

Conversia semnalului sinusoidal într-un semnal de tip treaptă este realizată cu ajutorul unui circuit de tip trigger Schmitt, acesta transformând semnalul analogic obținut de la senzorul inductiv într-un semanl digital de tip treaptă.

Schema electrică a circuitului de tip trigerr Schmitt este prezentată în figura de mai jos,respectiv ăn Anexa 6:

Figura 2.33. Schema electrică a circuitului de tip trigerr Schmitt utilizat

Acest circuit are la bază un comparator de tensiune de tip LM211P. Configurația pinilor este prezentată în figura de mai jos:

Figura 2.34. Configurația pinilor a unui comparator de tip LM211P

Semnalul emis de acest circuit de tip trigerr Schmitt este unul de formă dreptunghiulară și este prezentat în figura urmatoare:

Figura 2.35. Semnal dreptunghiular emis de circuitul trigerr Schmitt

Așezarea componentelor și implicit a întregului circuit trigerr Schmitt pe placa de test a fost în așa fel aleasă încât reglajul celor doua rezistențe variabile să poată fi executat. În figura ce urmează este prezentat circuitul trigerr Schmitt realizat.

Figura 2.36. Circuit trigerr Schmitt realizat

Realizare modul alimentare injectoare

Pentru realizarea modulului de alimentare al injectoarelor respectiv a bobinei de inducție s-a utilizat un circuit controlat cu ajutorul tranzistorului de tip BD535.

Funcționarea injectoarelor presupune alimentarea acestora cu o tensiune de 12 [V] curent continuu. Acest lucru se realizează cu ajutorul unității de control NI Compact Rio prin intermediul circuitului realizat.

Unitatea de control primește informații de la senzorul de poziție al arborelui cotit. Pe baza acestor informații, unitatea de control trimite un semnal sub formă de tensiune de 5 [V] la pinul bază al tranzistorului care la rândul său închide un circuit de alimentare către injector, respectiv bobina de inducție.

Figura 2.37. Configurație pini transistor BD535

Schema electrică de alimentare a injectoarelor, respectiv a bobinei de inducție este prezentată în imaginea de mai jos,respectiv în Anexa 7:

Figura 2.38.Schema electrică de alimentare a injectoarelor

Montajul circuitului pe placa de teste a fost realizat cu atenție sporită pentru a putea fi montat și un radiator de răcire a tranzistoarelor deoarece acestea se încălzesc în timpul funcționării.

Figura 2.39. Montajul circuitului electric de alimentare a injectoarelor

Racirea tranzistoarelor mai este realizată și cu ajutorul unui ventilator montat pe carcasa modulului de conversie.

Realizare modul senzor temperatură

Monitorizarea temperaturii motorului necesită introducerea unui senzor de temperatură. Senzorul de temperatură utilizat este unul de tip termistor.

Figura 2.40. Termistor

Termistorul, după cum o sugerează și numele său, este o rezistență sensibilă termic, mai exact își modifică rezistența electrică cu fiecare modificare a temperaturii.

Variația rezistenței în funcție de temperatură este prezentată în figura de mai jos:

Figura 2.41. Variația rezistenței în funcție de temperatură

Tensiunea de alimentare a senzorului de temperatură este de 5 [V], curent continuu și se realizează cu ajutorul modulului de conversie realizat, iar achiziția de date se realizează cu ajutorul unitații de control NI Compact Rio prin intermediul modulului de conversie.

Schema electrică de alimentare a senzorului de temperatură este prezentată în figura ce urmează:

Figura 2.42.Schemă electrică de alimentare a senzorului de temperatură

Montajul electric pe placa de test s-a realizat pentru a putea fi montați mai mulți senzori dacă este nevoie. În imaginea urmatoare,respectiv în Anexa4,este prezentată schema electrică de alimentare a întregului modul realizat pentru senzori:

Figura 2.43. Schema electrică a modulului de alimentare și achiziție de date senzori

Realizare modul senzor oxigen (sonda lambda)

Sonda lambda este utilizată în general pe motoarele cu aprindere prin scânteie deoarece amestecul aer-combustibil, în funcționarea acestora, se apropie de un amestec stoichiometric, motoarele diesel funcționând cu un amestec sărac.

Procesul de ardere implică o anumită cantitate de combustibil respectiv o cantitate de oxigen. Asigurarea arderii complete a combustibilului dintr-un motor necesită o anumită cantitate de oxigen regăsit în aer. În consecință, pentru a arde 1 [kg] de benzină este nevoie de aproximativ 14,7 [kg] de oxigen. Păstrarea acestui raport de 14,7 : 1 presupune pastrarea unui amestec stoichiometric.

Acest raport dintre masa de aer și masa de combustibil implicate în procesul de ardere în interiorul unui motor, în literatura de specialitate, se regăsește notat cu litera grecească (λ) și poartă denumirea de coeficientul excesului de aer.

Figura 2.44. Sonda de oxigen (sonda lambda)

Amestecul aer-combustibil dintr-un motor poate fi:

Amestec bogat când λ<1: în acest caz predominând combustibilul în exces, cantitatea de oxigen fiind redusă rezultă o ardere incompletă;

Amestec stoichiometric când λ=1: acest caz presupune un amestec echilibrat rezultând o ardere completă, fiind un caz ideal;

Amestec sărac când λ>1: acest caz presupune o ardere completă dar cu un exces de oxigen.

Aceste tipuri de amestecuri influențează în mod direct emisiile poluante, astfel dacă amestecul este bogat emisiile sunt bogate în monoxid de carbon și hidrocarburi, iar dacă amestecul este unul sărac duce la creșterea nivelului de oxizi de azot din gazele de evacuare.

Schema electrică a sondei de oxigen este prezentată în imaginea ce urmează:

Figura 2.45. Schema electrică a modulului sondei de oxigen

Întregul circuit electronic a fost realizat pentru a se ușura controlul și comanda senzorilor, repectiv actuatorilor din componența actualului stand realizat.

Toate schemele electrice ale circuitelor, precum și a instalației electrice a standului, au fost realizate cu ajutorul softului online EasyEDA, fiind un program open source și sunt prezentate și în anexele atașate acestei lucrări.

În imaginea de mai jos este prezentată placa electronică cu toate circuitele realizate:

Figura 2.46. Placa electronică cu circuitele realizate

Ulterior au mai fost adăugate modulele de achiziție de date pentru senzorul de temperatură și senzorul de oxigen, iar pentru răcirea tranzistorilor a fost montat un radiator din aluminiu și un ventilator montat pe peretele carcasei.

Pentru confirmarea prezenței tensiunii a fost montat un LED de culoare verde, care este alimentat odată cu apăsarea butonului Pornit/Oprit.

Configurarea conectorilor utilizați pe placa de test

Pentru a putea interveni cu ușurință pe placa utilizată pentru realizarea circuitelor și pentru a putea realiza legătura cu conectorii, pe placă s-au montat conectori de legatură cu prindere a cablurilor cu șurub.

În figura de mai jos este prezentată așezarea conectorilor pe placa de teste utilizată pentru realizarea circuitelor:

Figura 2.47. Așezare conectori pe placă

Conectorii de legătură cu standul repsectiv cu unitatea de control NI Compact Rio au fost notați cu cifre, iar conectori montați pe placă au fost notați cu litere mari de tipar fiecare grup pentru a putea fi ușor identificați în caz de intervenire sau modificare. Un grup de conectori este format din 8 conectori așezați pe 2 randuri.

Figura 2.48. Numerotare conectori placă

Prin urmare, configurarea fiecărui conector este prezentată în figura ce urmează,respectiv în Anexa 8:

Figura 2.49. Configurarea conectorilor de pe placă

Legăturile dintre conectorii de pe placă și conectorii de legăturp cu standul, respectiv cu unitatea de control, montați pe exteriorul carcasei, s-a realizat cu conductori electrici cu secțiuni diferite, în funcție de cricuitul comandat sau alimentat.

Configurarea conectorilor de legătură

Pentru legătura cu standul experimental, respectiv cu unitatea de control și comandă s-au utilizat conectori circulari cu 7 pini, similari cu cei utilizați și pe stand.

Configurația conectorilor pe carcasă este prezentată în imaginea de mai jos:

Figura 2.50. Configurarea conectorilor pe carcasă

Configurația pinilor din conectori a fost realizată în așa fel încât să corespundă cu configurația pinilor din conectorii de pe stand respectiv cu pini conectorilor cu unitatea de control.

Conectorii 1,2,3 si 6 sunt utilizați ca și ieșiri, iar conectorii 4,5 și 7 sunt utilizați ca și intrări. Configurația pinilor conectorilor 1,2 și 3 este aceași ca și a conectorilor 1,2 și 3 de pe stand, reprezentați anterior în capitolul 2.3.6.

Figura 2.51. Configurare pini conector 4

Conectorul 4:

Comanda injector benzină, intrare de la unitatea de control;

Comanda injector apă, intrare de la unitatea de control;

Comanda injector gaz, intrare de la unitatea de control;

Comanda bobină de inducție, intrare de la unitatea de control;

Achiziție de date arbore cotit, ieșire din trigerr Schmitt spre unitatea de control;

Pin liber;

[-] Masă comună;

Figura 2.52. Configurare pini conector 5

Conectorul 5:

Comandă bujie 1, intrare de la unitate de control;

Comandă bujie 2, intrare de la unitatea de control;

Comandă bujie 3, intrare de la unitatea de control;

Comandă bujie 4, intrare de la unitateade control;

Pin liber;

Pin liber;

[-] Masă comună.

Figura 2.53 .Configurare pini conector 6

Conectorul 6:

+5[V] senzor montat ulterior 1, ieșire spre stand;

+5[V] senzor montat ulterior 2, ieșire spre stand;

+5[V] senzor montat ulterior 3, ieșire spre stand;

Pin liber;

Pin liber;

Pin liber;

[-] Masă comună.

În conectorul 6 au fost inserați pinii cu ieșiri pentru diferiți senzori ce pot fi monați ulterior pe stand.

Figura 2.54. Configurare pini conector 7

Conectorul 7:

Achiziție de date senzor poziție clapetă, ieșire spre unitatea de control;

Achiziție de date sonda oxigen, ieșire spre unitatea de control;

Achiziție de date senzor de temperatură, ieșire spre unitatea de control;

Achiziție de date senzor montat ulterior 1, ieșire spre unitatea de control;

Achiziție de date senzor montat ulterior 2, ieșire spre unitatea de control;

Achiziție de date senzor montat ulterior 3, ieșire spre unitatea de control;

[-] Masă comună.

Proiectarea carcasei

Pentru proiectarea carcasei plăcii electronice, pe care s-au realizat circuitele, anterior prezentate, s-a utilizat programul de modelare 3D, Catia V5 R19, varianta pentru studenți. Modelul 3D al carcasei este prezentat în figura de mai jos:

Figura 2.55. Modelul 3D al carcasei

Pe pereții carcasei s-au practicat gaurile pentru conectorii de legătură, locașul butonului, găurile de racire și de prindere ale ventilatorului, respectiv gaura pentru intrarea conectorului sursei de alimentare. În imginile de mai jos se v-a observa fiecare detaliu mai sus mentionat.

Figura 2.56. Vedere din față a modelului 3D

După cum se observă și în imaginea de mai sus, pe fundul carcasei au fost practicate nervuri de întărire a structurii și respectiv suporții de susținere a plăcii electronice.

Figura 2.57. Vedere din lateral a modelului 3D

Pentru confecționarea carcasei s-a utilizat tehnologia de printare 3D cu depunere de material strat peste strat. S-a optat pentru varianta printării 3D a carcasei deoarece costul realizării acesteia este unul scazut, depinzând doar de cantitatea de material necesar pentru printarea carcasei.

Imprimanta folosită la printarea carcasei este una de tip Delta, utilizând ca procedeu de printare, topirea materialului. Această imprimantă este conefecționată și comercializată de către o echipă de ingineri din Timișoara.

Sistemul de control de tip Delta ,folosește sisitemul de axe cartezian, mișcarea brațelor acesteia realizându-se la un unghi fix, crescând astfel viteza de printare.

Figura 2.58. Schița unei imprimante 3D in sistem Delta

Toate imprimantele 3D actuale folosesc un proces de depunere a materialului strat peste strat, diferența dintre ele fiind modul în care sunt create și alipite, aceste straturi. Mai jos este prezentată o etapă din procesul de printare al carcasei:

Figura 2.59. Etapa din procesul de printare al carcasei

Timpul de printare a fost în jur de 10-11 ore, iar rezultatul a fost unul satisfăcător, având în vedere unele mici erori de printare apărute în timpul procesului. Aceste erori nu influențează într-un fel sau altul utilizarea carcasei.

Figura 2.60. Carcasa printată 3D

Micile defecte apărute în timpul procesului de printare sunt prezentate în imaginea ce urmează:

Figura 2.61. Defecte apărute în timpul procesului de printare

Alt defect apărut în timpul procesului de printare a fost și apariția unui interstiți între straturile de material depuse. Aceste defecte au apărut din motive de setare a imprimantei sau din pricina materialului,dar după cum am precizat și mai sus, aceste defecte nu influențează utilizarea carcasei.

În imaginiile de mai jos este prezentată carcasa echipată cu placa electronică și cu restul accesoriilor:

Figura 2.62. Carcasa echipată complet

Desenul de execuție al carcasei este realizat și atașat acestei lucrări la secțiunea anexe. Toate dimensiuniile prezentate în desenul de execuție au fost modificate cu 0,1 până la 0,3 pentru ca dimensiuniile finale ale carcasei rezultate după finalizarea procesului de printare să corespundă cu cele reale, datorită contracției materialului la răcire.

Descriere software

Cu ajutorul programului LabView s-a creat o interfață necesară pentru monitorizarea parametrilor, respectiv comanda și controlul mult mai ușor al actuatorilor prin intermediul blocului de conversie realizat.

LabView este un mediu de programare ce se bazează pe un limbaj de programare de generația a-5-a , limbaj grafic G, conținand mai multe biblioteci cu funcții predefinite pentru achiziția, prelucrarea, afișarea și transmiterea de date.

Programele realizate cu LabView poartă numele de instrumente virtuale, având la bază conceptul de ierarhie arborescenta și modularizare. Un instrument virtual are trei părți componete în structura sa:

Panoul frontal;

Diagrama bloc;

Pictograma și conectorul.

Panoul frontal este cea ce vede utilizatorul pe ecranul PC-ului sau mai exact este interfața grafică. Realizarea acestuia se face cu ajutorul controalelor și a indicatoarelor.

Introducerea sau actualizarea datelor de intrare se face prin intermediul controalelor, iar indicatoarele sunt folosite pentru afișarea prelucrărilor datelor, deci în consecință controalele sunt intrari, iar indicatoarele sunt ieșiri.

Mediul de programare LabView oferă o colecție de obiecte predefinite pentru realizarea panoului frontal, cum ar fi: butoane, cursoare, comutatoare, obiecte pentru reprezentări grafice și multe altele.

Diagrama bloc aparține interfeței grafice, aceasta reținând codul programului și definește funcționalitatea instrumentului virtual. Elementele de execuție din cadrul diagramei bloc al instrumentului virtual definesc nodurile programului.

Figura 2.63.Exemplu de panou frontal și diagramă bloc

În imaginea de mai jos este prezentată aplicația cu ajutorul căruia se controlează și se comandă standul realizat:

Figura 2.64,Aplicația de control și comandă a standului

În imagine se observă interfața grafică impreună cu controalele si indicatoarele necesare comandării și monitorizării funcționalitații standului.

Rezultate experimentale

Standul realizat permite efectuarea diferitelor masurători necesare determinării caracteristicilor functionării unui grup moto-generator alimentat cu diferiți combustibili.

Puterea generată de către generatorul electric este parametrul de ieșire relevant în timpul funcționării standului.

Măsuratorile efectuate s-au realizat in timpul funcționăarii grupului moto-generator alimentat cu benzină fară plumb având cifra octanică 95.In timpul acestor măsuratpri s-a urmărit influența timpului de injecție asupra variației puterii generate de generatorul electric.

In imaginea de mai jos este prezentată variația puterii generatorului odata cu scăderea timpului de injecție:

Figura 3.1,Variația puterii generatoruluii funcție de timpul de injecție

Conform graficului se observă o creștere de putere odată cu creșterea timpului de injecție de combustibil.

Se menționează faptul că poziția clapetei obturator este menținută cu ajutorul motorului pas cu pas comandat,asigurând o turație constantă de aproximativ 3000 [rot/min].

Un alt aspect urmărit pe parcursul măsurătorilor efectuate este influența avansului la injecție asupra puterii generate de generatorul electric.In imaginea mai jos prezentată se observă acest aspect urmărit:

Figura 3.2,Influența avansului la injecție asupra puterii generate

Modificarea avansului la injecție s-a realizat din grad in grad [°RAC],obținând o putere maxima la 235 [°RAC] cea ce înseamnă cu 35 [°RAC] înainte de P.M.I.

Concluzii și contribuții personale

Contribuțiile personale ale autorului s-au concretizat în documentarea referitoare la realizarea circuitelor electrice precum si realizarea în intregime a modulului de conversie semnale,proiectarea și executarea carcasei plăcii electronice precum și realizarea intregii instalții electrice a standului pentru comanda,monitorizarea și controlul acestuia și nu în ultimul rând realizarea masurătorilor pentru determinarea puterii generate de către generatorul electric.

Principala concluzie ce reiese din această lucrare este aceea că realizarea standului cu injecție comandată electronic permite realizarea unui control monitorizat al actutorilor,pentru realizarea amestecului optim cu un efect direct in realizarea energiei generate de motor.

O altă concluzie reiese din faptul că modulul de conversie semnale a fost realizat in așa fel încât sa poată fi folosit pe diferite stand-uri din cadrul laboratorului precum și la cele ulterior realizate,fapt din care reiese posibilitatea realizării unei interfețe standardizate pentru comanda acestora.

Executarea carcasei plăcii electronice prin procedeul de printare 3D cu topire de material nu asigură o precizie foarte ridicată,respectiv timpul de printare al acesteia a fost unul destul de lung,iar materialul din care a fost realizată nu asigură o ecranare corespunzătoare pentru circuitele realizate,acestea fiind foarte sensibile la interferențele din exterior.

Printre îmbunătățirile ce pot fi aduse standului se enumeră montarea unor senzori cu ajutorul carora se poate monitoriza curentul consumat,respectiv tensiunea generată de catre generatorul electric,precum și ecranarea întregii instalații electrice realizate pentru evitarea apariției bruiajelor de semnale nedorite.

Îmbunătățirile ce pot fi aduse carcasei sunt executarea acesteia dintr-un material cu bune proprietăți disipative de energie electrică,pentru a asigura o bună ecranare a circuitelor realizate,practicarea unui capac mobil si in partea inferioară a cutiei pentru accesul la lipiturile realizate pe partea inferioara a plăcii electronice pentru a putea fi adăugate circuite adiționale ulterior fara a fi necesară demontarea întregui ansamblu.

Anexe