Mecatronica Automobilelor

1 INTRODUCERE

În timp, în raport cu nivelul atins de dezvoltarea tehnologică şi a posibilităţilor de

utilizare la fabricarea automobilelor, se folosesc metode din ce în ce mai complexe de

proiectare, analiză, sinteză şi simulare a fenomenelor, mecanismelor, subansamblurilor şi

ansamblurilor automobilelor, parcurgându-se mai multe etape utilizând facilităţile oferite

de tehnicile moderne, care au la bază calculatoarele numerice, pentru:

- efectuarea calculelor;

- analiza funcţiilor ce definesc comportarea şi evoluţia unor fenomene specifice

domeniilor studiate;

- măsurarea şi stocarea valorilor unor mărimi ce evoluează în timpul funcţionării;

- simularea funcţionării unor mecanisme şi subansambluri din ce în ce mai

complexe;

- crearea unor modele virtuale ale unor echipamente fizice pe care se studiază

diverşi parametri;

- simularea în timp real a funcţionării unor subansambluri sau ansambluri etc.

Funcţionarea automobilelor şi sistemelor acestora este controlată în cea mai mare

pare de conducător prin intermediul elementelor de comandă având la dispoziţie câteva

informaţii preluate de la aparatura de bord în ceea ce priveşte:

- valorile unor parametri funcţionali ai motorului (viteza de deplasare, turaţia,

temperatura, presiunea uleiului din sistemul de ungere);

- depăşirea valorilor unor parametri critici;

- starea de funcţionare a unor sisteme auxiliare, etc.

Conducerea automobilului este un proces continuu deoarece presupune intervenţia

permanentă a conducătorului asupra sistemelor acestuia pentru:

- realizarea vitezelor şi acceleraţiilor de deplasare dorite;

- pornirea, frânarea şi oprirea în condiţii variate;

- asigurarea corelării caracteristicilor mecanice ale motorului cu caracteristica

necesară de tracţiune (în cazul dotării automobilului cu cutie de viteze cu reglare

în trepte a rapoartelor de transmitere, neautomată);

- menţinerea automobilului pe calea de rulare în deplină siguranţă de circulaţie;

- comanda funcţionării unor sisteme auxiliare de semnalizare, iluminare,

climatizare, speciale etc.

Desigur, în special la automobilele moderne, unele din sistemele acestora

funcţionează în mod automat conducătorul având sarcina doar a stabilirii unor parametri

globali ai unor regimuri de lucru.

Desfăşurarea activităţii de conducere în ceea ce priveşte conlucrarea dintre

conducător şi automobil, sub permanenta influenţă a mediului prin caracteristicile lui

complexe şi de multe ori imprevizibile, este un proces deosebit de complex imposibil de

modelat analitic sau simulat în totalitate. Abordarea, însă, a studierii parametrilor şi

performanţelor unor subansambluri sau subsisteme, cu scopul creşterii indicilor de calitate

şi economicitate, poate fi făcută dispunând de mijloace şi metode moderne de cercetare

cum sunt calculatoarele numerice dotate cu programe din ce în ce mai performante.

Modelarea sistemelor fizice în care se desfăşoară procese de transformări energetice,

modificări ale valorilor mărimilor mecanice etc., presupune utilizarea unor algoritmi

adecvaţi relativ simpli dar, în cazul în care procesele se desfăşoară sub controlul factorului

uman, intervin elemente care nu pot fi simulate, într-o măsură mai mare sau mai mică,

decât prin sisteme automate. În consecinţă, metoda de studiu a circuitelor de reglare ale

automobilelor, privite prin prisma teoriei sistemelor automate, permite apropierea

condiţiilor propuse prin proiectare de condiţiile reale de funcţionare.

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

calcul dotate cu programe concepute de firme specializate în elaborarea de software

prezintă, faţă de modelarea clasică, mai multe avantaje ca:

- flexibilitate în modelarea proceselor datorită facilităţilor oferite de programarea la

nivel obiect şi nu la nivel de linie de comandă;

- numărul foarte mare şi diversificat de obiecte predefinite;

- posibilitate definirii unor obiecte cu caracteristici speciale;

- simplitate în definirea sau modificarea funcţiilor de transfer ale blocurilor obiect;

- simplitate în corelarea programului cu baze de date în care se află valori

determinate experimental sau calculate anterior;

- simplitate în modificarea unor parametri care caracterizează procesele studiate;

- degrevarea de realizarea algoritmilor matematici complicaţi în favoarea concentrării

atenţiei asupra interpretării fenomenelor studiate;

- redarea numerică şi grafică a valorilor mărimilor ce caracterizează evoluţia

proceselor;

- timp foarte mic pentru elaborarea programelor ceea ce dă posibilitate studierii

unui număr mare de variante.

2 ASPECTE PRIVIND STUDIUL SISTEMELOR DE CONTROL

ALE AUTOMOBILULUI FOLOSIND PRINCIPIILE

SISTEMELOR AUTOMATE

Pentru dezvoltarea de sisteme de control a parametrilor: viteză, turaţie, sarcină se

consideră automobilul ca un sistem dinamic în ansamblul căruia se evidenţiază fenomene

fizice care implică transformări şi transferări de masă şi energie. Descrierea cantitativă a

proceselor presupune evidenţierea unor mărimi caracteristice şi stabilirea legăturilor

cauzale dintre ele care determină evoluţia lor în timp.

Funcţionarea sistemelor automate este caracterizată de schimbul de energie sub

influenţa unor parametri predefiniţi asupra cărora poate să intervină factorul uman.

Controlul funcţionării sistemelor automate se realizează prin semnale ca mărimi fizice ce

transmit informaţii.

Caracteristica fizică ce se modifică în dependenţă de informaţie (în accepţiunea

teoriei sistemelor) se numeşte parametru informaţional. Aşadar, legătura dintre

subsistemele automobilului şi dintre acestea şi factorul uman se realizează prin modificarea

caracteristicilor fizice sub influenţa semnalelor care poartă informaţia deci, sub acţiunea

parametrilor informaţionali.

În funcţionarea automobilului în ansamblu cât şi în funcţionarea subansamblurilor

acestuia, care pot fi considerate , la rândul lor, ca sisteme ce fac transfer de energie între

ele şi, între ele şi automobilul ca ansamblu; se disting două tipuri de regimuri: regimuri de

echilibru staţionar şi regimuri dinamice sau tranzitorii.