انتخاب زمان جرقه به منظور بهبود عملکرد آلایندگی موتور اشتعال جرقه ای با کنترل فازی

فهرست مطالب:

چکیده.. 1

 فصل اول

مقدمه.. 2

1-1 بیانمساله.. 2

1-2  ضرورتانجامتحقیق.. 2

1- 3 اهدافوفرضیههایپژوهش.. 3

1- 4 تعریفمتغیرها.. 4

1- 5 پیشفرضهایپژوهش.. 4

1- 6 تعریفاصطلاحات.. 6

   فصل دوم

2 – 1 معرفیموتورهایاشتعالجرقهای.. 7

2 – 2 مروریبرادبیاتموضوع.. 8

2 – 3 چرخههایاساسیموتور.. 8

2 – 4 چرخهچهارزمانهموتورSI 9

2 – 5 کنترلزمانجرقهزنیدرموتورSI 13

فصل سوم

مدلسازیموتورSI 16

3 – 1 نرمافزارGT – POWER. 16

3 – 2 مدلموتورSI 17

3-3 مشخصاتموتورمدلسازیشده.. 18

3-4 اجزایموتورمدلشدهباوظایفهرجزء.. 19

3-4-1 باکسورودیهواinlet 19

3-4-2 اتصالاریفس1. 20

3-4-3 باکسintrunner. 21

3-4-4  اتصالاریفس 2. 22

3-4-5 باکسintport 22

3-4-6 المانانژکتور.. 23

3-4-7 کانالعبورهوایintvalve. 24

3-4-8 المانسیلندر.. 24

3-4-9 سوپاپگازهایخروجیexvalve. 25

3-4-10 اتصالاریفس 3. 26

3-4-11 باکسexhrunner. 26

3-4-12 اتصالاریفس 4. 27

3-4-13 المانخروجیهواenv – outlet 28

3-4-14 اتصالاریفس 5. 28

3-4-15 اتصالاریفس 6. 29

3-4-16 المانموتور.. 29

3-4-17 المانSimulink. 30

3-4-18 المانTorque. 30

3-4-19 سنسورهایBrakePower،Braketorqueوcrankangle. 31

3-4-20 سنسورNOxppm.. 32

3-4-21 اتصالعملگر.. 33

   فصل چهارم

کنترلکنندهفازی.. 34

4-1 تئوریفازی.. 34

4-2 کنترلفازی.. 35

4-3 نرمافزارMATLAB. 36

4-4 شبیه‌سازیدرSimulink. 36

4-5 طراحیکنترل‌کنندهفازی.. 39

4-6 طراحیکنترل‌کنندهPID.. 42

   فصل پنجم

5-1 اجرایمدلشبیهسازیشدهموتورSIبهازایسرعت.. 44

5-2 اجرایمدلشبیهسازیشدهباکنترلرفازیبهازایسرعت.. 48

5-3 طراحیکنترلکنندهفازیبرایموتورتحتبار.. 49

5-4 اجرایمدلشبیهسازیشدهباکنترلرفازیبهازایبار.. 53

5-5 بحثونتیجهگیری.. 55

5-6 پیشنهادها.. 56

فهرستمنابع.. 57

فهرست جداول:

جدول 3-1 مشخصاتفیزیکیموتور………………………….. 19

جدول 3-2 مشخصاتفیزیکیهوایمحیط……………………….. 20

جدول 3-3 مشخصاتفیزیکیاریفس 1………………………… 21

جدول 3-4 مشخصاتفیزیکیپایپintrunner……………………… 21جدول  3-5 مشخصاتفیزیکیاریفس 2………………………………… 22

جدول 3-6 مشخصاتفیزیکیالمانintport………………………. 23

جدول 3-7 مشخصاتفیزیکیالمانانژکتور……………………. 23

جدول 3-8 مشخصاتفیزیکیپایپrunner………………………. 24جدول 3-9 مشخصاتهندسیسیلندر…………………………………. 25

جدول 3-10 مشخصاتفیزیکیسوپاپدودexval……………………. 26

جدول  3-11 مشخصاتفیزیکیاریفس 3………………………. 26

جدول 3-12 مشخصاتفیزیکیپایپexhrunner……………………. 27

جدول 3-13 مشخصاتفیزیکیاریفس 4……………………….. 27

جدول 3-14 مشخصاتفیزیکیمحیطهوایخروجیازموتور……………. 28

جدول 3-15 مشخصاتفیزیکیاریفس 5……………………….. 28جدول 3-16 مشخصاتفیزیکیاریفس 6………………………………… 29

جدول 3-17 مشخصاتفیزیکیموتور…………………………. 29

جدول 3-18 مشخصاتفیزیکیسنسورBrakePower………………….. 31

جدول 3-19 مشخصاتفیزیکیسنسورBraketorque………………….. 31جدول 3-20 مشخصاتفیزیکیسنسورcrankange……………………………. 32

جدول 3-21 مشخصاتفیزیکیسنسورNOxppm……………………. 32

جدول 4-1: قوانینفازیطراحی‌شدهبرایکنترلزمانجرقه‌زنی………. 41

جدول 5-1:بررسیعملکردآلایندگیموتورSIبهازایسرعت 2000 دوربردقیقه 45

جدول 5-2: بررسیعملکردآلایندگیموتورSIبهازایسرعت 3000 دوربردقیقه   45جدول 5-3: بررسیعملکردآلایندگیموتورSIبهازایسرعت 4000 دوربردقیقه…….. 46

جدول 5-4: بررسیعملکردآلایندگیموتورSIبهازایسرعت 5000 دوربردقیقه   46

جدول 5-5: بررسیعملکردآلایندگیموتورSIبهازایسرعت 6000 دوربردقیقه   47

جدول 5-6: تأثیرافزایشسرعتبرزمانجرقه‌زنیوعملکردآلایندگیموتور. 47

جدول 5-7: بررسیعملکردآلایندگیموتورSIبهازایبار 20%……….. 50

جدول 5-8: بررسیعملکردآلایندگیموتورSIبهازایبار 40%……….. 50

جدول 5-9: بررسیعملکردآلایندگیموتورSIبهازایبار 60%……….. 51

جدول 5-10: بررسیعملکردآلایندگیموتورSIبهازایبار 80%………. 51

جدول 5-11: بررسیعملکردآلایندگیموتورSIبهازایبار 100%……… 52

جدول 5-12: تأثیرافزایشباربرزمانجرقه‌زنیوعملکردآلایندگیموتور. 52

فهرست شکل ها:

شکل 1-1 : منحنیفشاراحتراقبرایزاویههایمختلفمنحنی……….. 5

شکل 1-2 : موتورBMW 320اشتعالجرقهای…………………… 7

شکل 2-2 :مرحلهورودی………………………………… 9

شکل 3-2 مرحلهتراکم…………………………………. 10

شکل4-2احتراق………………………………………. 10

شکل 5-2 مرحلهانبساطیامرحلهقدرت………………………. 11

شکل 6-2 خروجآنیگازها……………………………….. 12شکل 7-2 مرحلهخروجگازها……………………………………. 13

شکل 3-1 شماتیکیکموتورتکسیلندربااجزایمربوطه……………. 18

شکل 3 -2 مدلشبیهسازیشدهموتوردرونسوز………………….. 18

شکل 3-3 باکسورودیهوا……………………………….. 19شکل 3-4 باکساریفس 1……………………………………….. 20

شکل 3-5 مجرایعبورهوایintrunner…………………………. 21

شکل 3-6 باکساریفس 2………………………………… 22

شکل 3-7 باکسintport…………………………………… 22شکل 3-8 المانانژکتور……………………………………… 23

شکل 3-9 المانintvalve…………………………………. 24

شکل 3-10 المانسیلندر……………………………….. 24

شکل 3-11 المانexvalve………………………………… 25شکل 3-12 اریفس 3………………………………………………… 26

شکل 3-13 باکسexhrunner……………………………….. 26

شکل 3-14 اریفس 4…………………………………… 27

شکل 3-15 باکسخروجیهواoutlet…………………………… 28

شکل 3-16 اتصالاریفس 5……………………………….. 28

شکل 3-17 اتصالاریفس 6……………………………….. 29

شکل 3-18 المانSimulink……………………………….. 30

شکل 3-19 المانTorque………………………………… 30شکل4- 1 : محیطشبیهسازیشاملموتورSIهمراهباکنترلکننده……………… 37

شکل 4-2: بخشکنترلکنندهموتورSIشاملکنترلPIDوفازی…………. 37

شکل 4-3: مدلحلقهبازسیستمتحتکنترل…………………….. 38

شکل 4-4: مدلحلقه- بازساخته‌شدهدرمحیطGT ISE……………… 38

شکل 4-5: توابععضویتفازیبرایورودیخطا………………….. 39

شکل 4-6: توابععضویتفازیبرایورودیانتگرالخطا……………. 40

شکل 4-7: توابععضویتفازیبرایخروجیکنترل‌کننده……………. 40شکل 4-8: توابععضویتفازیبرایخروجیکنترل‌کننده…………………… 41

تصویر 4-9: ضوابططراحیشدهبرایخروجیکنترل‌کننده…………… 42

شکل 5-1: مطالعهحلقهبازعملکردآلایندگیبهازایزمانجرقه‌زنی…… 44

شکل 5-2: کنترلPIزمانجرقه‌زنیموتوروعملکردآلایندگیموتورSI…… 48

شکل5-3: کنترلفازیزمانجرقه‌زنیموتوروعملکردآلایندگیموتورSI…. 49

شکل 5-4: مدلGT suiteساخته‌شدهباملاحظهبارموتور…………….. 53

شکل 5-5: کنترلفازیزمانجرقه‌زنیموتوروعملکردآلایندگیموتورSIتحتبار 60 درصد     54