By | 7 Haziran 2015

GİRİŞ

 Çalışmamızın birinci bölümünde araçlardaki geri besleme çalışma mantığına sahip lambda(Oksijen) sensörünün otomatik kontrol konusu açısından analizi ve değerlendirilmesini ele aldık. İkinci bölümünde ise MATLAB Simulink Programı yardımıyla PID Ayarını yaptık.

1.BÖLÜM

 İncelediğimiz fiziksel sistem günümüz araçlarında yakıt hava karışımının optimizasyonunu sağlayan lambda sensörü geri beslemeli bir denetim sistemidir.

1

Çalışma prensibi: Lambda sensörü egzoz borusunda katalitik konvektörün önünde ya da egzoz manifolduna monte edilmiş olup, egzoz gazları içerisindeki yanmamış oksijen miktarını ölçmek için egzoz gazlarını denetler ve ECU tarafından okunabilen bir voltaj üreterek hava-yakıt karışımının kalitesini gösterir. Bu sayede, hava-yakıt karışımı sürekli olarak kontrol altında tutularak optimum performans ve yakıt ekonomisi sağlanmasında önemli rol oynar.

 Başvuru giriş olarak ayarlanan yakıt-hava karışımı ve lambda sensörü tarafından voltaj değerine dönüştürülen egzoz gazı bilgisi karşılaştırıcı tarafından toplanarak ECU ya bir hata sinyali gönderilir. ECU daha önceden belirlenmiş olan yakıt-hava karışımı haritasına göre enjeksiyon sürelerini denetim sinyali olarak motor eleman olan enjektöre gönderir. Enjektör gelen sinyal doğrultusunda silindir içine giren yakıt-hava karışımının miktarını ayarlar.

 AmaçSilindirlerin içerisine gönderilen yakıt-hava karışımının stokiyometrik orana bağlı olarak optimizasyonunun yapılarak yanmanın verimliliğini arttırmaktır.

Ekran Alıntısı

Sistemin geri beslemeli blok şeması

 Görüldüğü gibi denetleyen sistem ECU+karşılaştırıcı ve denetlenen sistem egzoz manifoldudur. Buradaki geri besleme elemanımız lambda (oksijen) sensörüdür. Motor eleman enjektör, denetim organı ise ECU’dür.

1) HATA SİNYALİ: Başvuru girişi ve geri besleme sinyali arasındaki farktır.

2) DENETİM SİNYALİ: Hata sinyaline göre motor eleman ve nihayetinde denetlenen sistemi arzu edilen giriş değerine ulaştırmak için gönderilen sinyaldir.

3) DÜZELTME SİNYALİ: Enjektörün enjeksiyon süresinin optimizasyonu sonucu egzoz gazındaki yanmamış oksijen gazı oranının düzeltilmesini sağlayan sinyaldir.

4) GERİ BESLEME SİNYALİ: Egzoz gazındaki oksijen oranının lambda sensörü tarafından bir voltaj değerine dönüştürülmesiyle oluşan sinyaldir.

5) GİRİŞ SİNYALİ: Motoru en yüksek verimle çalıştırabilecek olan yakıt/hava karışımının gerilim değeridir.

6) ÇIKIŞ SİNYALİ: Egzoz manifoldundaki yanma sonucu oluşan gazların oransal bileşimleridir.

2.BÖLÜM

sdfsdf

 

1

 

 1) Sistemin transfer fonksiyonlarının MATLAB ortamında tanımlanması ( KP= 1)

23Ekran Alıntısı23

2) kp = 1 için cevap eğrisi:

fsdfsdfsdfdsfs

 3) kp = 90 için gerekli komutlar tekrarlanır.

1111111

 

 Elde edilen birim basamak cevap eğrisi ise :

dfsdfsdfsdf

 4) kp= 250 için birim basamak başvuru cevap eğrisi :

Ekran Alıntısı

 

xcxcx

 

 5) kp = 546 için birim basamak cevap eğrisi :

Ekran Alıntısı

1

 6) Birinci ve ikinci aşma değerleri cevap eğrisi üzerinden okunur.

Ekran Alıntısı

Ekran Alıntısı2

 7) pu   değeri bulunur ve denetim ayarı yapılarak gerekli komutlar tekrarlanır.

Ekran Alıntısı

 Kpmax = 546 için ve pu = 0.9005 için gerekli denetim ayarı yapılır.

Ekran Alıntısı

 

 Ayarı  yapılmış denetim organının birim basamak cevap eğrisi şekildeki gibidir.

aaaaaa

 8) Ziegler ve Nicholss ayarı için iki  aşma noktası belirlenir.

Ekran Alıntısı

Ekran Alıntısı2

 9) 1.  ve 2. aşmanın oranları bulunur.

Ekran Alıntısı

 10) Ayarı yapılmış sistemin doğal frekans ve sönüm oranının bulunması:

Ekran Alıntısı2

SİMULİNK

 1) Blok şemasının oluşturulması ve blok şemalarının düzenlenmesi:

Ekran Alıntısı

 2) Matlab’ta kp, ti, td değerleri girilir.

Ekran Alıntısı

 3) Simulink’te “Run” komutuyla birlikte sistem çalıştırılır. Scope üzerinden cevap eğrisi alınacak olursa:

1

 4) Matlab’ ta tekrar Kp  değeri değiştirilerek (1<Kp<Kpmax) Simulink’te Scope üzerinden birim basamak cevap eğrisi elde edilir.

Ekran Alıntısı

1

 5) Matlab ortamına geçilip  kp=546 olarak ayarlanırsa ve simulinkte scope üzerinden birim basamak cevap eğrisi elde edilirse :

Ekran Alıntısı

1

 Daha sonra Kp’nin artırılmasıyla sürekli titreşimli cevap eğrisi elde edilir ve iki aşma arasındaki değerler okunur ve fark alınırsa Pu değeri bulunur.

Ekran Alıntısı

 Bulunmuş olan Pu değerine göre PID kontrollerin ayarı yapılırsa :

Ekran Alıntısı

 Yapılan bu ayar değerlerine göre Simulink’te Scope üzerinden birim basamak cevap eğrisi alınır ve Ziegler-Nicholss kararlılık ölçütüne göre iki aşmanın genliği oranlanırsa:

1

Ekran Alıntısı

 6) Son olarak PID ayarı yapılmış sistemin sönüm oranı ve doğal frekansı bulunacak olursa :

Ekran Alıntısı

YAZARLAR(GÖNDERENLER):

İdris YILDIRIM 

Uludağ  Üniversitesi Otomotiv Mühendisliği Bölümü

idrisyildirim2301@gmail.com  

 

Muhammet Raşit AĞIRBAŞ

Uludağ  Üniversitesi Otomotiv Mühendisliği Bölümü

rasitagrbas@gmail.com 

 

Halil Sefa SÖNMEZ

Uludağ  Üniversitesi Otomotiv Mühendisliği Bölümü

halilsefasonmez@gmail.com

 

2 Replies to “Sizden Gelenler: Araçlardaki Lambda Sensörü Geri Beslemesinin PID Ayarı”

  1. Pingback: LAMBDA (OKSİJEN) SENSÖRÜ VE ÇALIŞMA PRENSİBİ |

  2. Pingback: LAMBDA (OKSİJEN) SENSÖRÜ VE ÇALIŞMA PRENSİBİ - Blue Kep

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir