دانلود مقاله گزارش کاراموزی رشته الکترونیک - کنترل الکترونیکی موتور دیزل

اختصاصی از فی توو دانلود مقاله گزارش کاراموزی رشته الکترونیک - کنترل الکترونیکی موتور دیزل دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

امروزه دیگر از خودروهای پر سر و صدا که دود می کنند خبری نیست. دیگر صحبت از شتاب گیری ضعیف نیست. اکنون اول آلایندگی بعد شتاب و توان قابل قبول، مطرح است. امروزه استفاده از موتور دیزل در خودروها بشدت افزایش یافته و دیگر کسی با دید قبلی به این خودروها نمی نگرد، بلکه نام دیزل یک موتور کم مصرف، پاک و کم هزینه را تداعی می کند.
همه این ها مرهون سیستم های کنترل الکترونیک است که موتورهای دیزل را بهبود بخشیده است. البته اگر طراحی بهینه ای انجام شود سیکل دیزل به گونه ای است که همیشه حجم هوای اضافه در سیلندر موجود است. با استفاده از این موضوع و ایجاد شرایط احتراق کامل موتور دیزل فوق العاده موتور پاکی است در ضمن این سیکل این اجازه را می دهد تا از سوخت های دیگر مانند سوخت های گیاهی و سوخت های ترکیبی نیز استفاده نمود.
با این همه الکترونیک کار را بسیار آسان نموده است. در سیستم های جدید کنترل بهتر و محسوس تری انجام می گیرد که با بالا بردن فشار سوخت به احتراق بهتر و شتاب بیشتر کمک می نماید. برای جلوگیری از کوبش و کاهش صدای موتور از پیش پاشش یا پاشش ترتیبی استفاده می شود. در بعضی سیستم ها نیز می توان از پس پاشش بعنوان یک عامل برای کاهش آلایندگی استفاده کرد.
در این پروژه با چگونگی عملکرد سیستم های کنترل سوخت رسانی موتورهای دیزل (EDC) ، واحد کنترل الکترونیکی (ECU) (در خودرو به هر واحد هوشمند الکترونیکیECU گفته می شود. اما این واژه بیشتر در مورد کنترلر موتور بکار برده می شود.) ، برخی سنسورها و عملگرهای موتور دیزل که در خودروها و وسایل نقلیه تجاری کاربرد دارند و پیرامون این سیستم ها و اجزای مرتبط با آنها آشنا می شویم. این سیستم ها انحصاری است و قوی ترین، قدیمی ترین و کامل ترین آنها متعلق به شرکت بوش می باشد. البته شرکت های دیگری نیز وارد این عرصه شده اند مانند دلفی و غیره، ولی در ابتدای راه می باشند. شرکت بوش با توسعه پمپ های قدیمی (مکانیکی) خود و استفاده از الکترونیک در پمپ های جدید در دنیای دیزل حرف اول را می زند.
بطور خلاصه روش کار در موتورهای دیزل مجهز به EDC بدین صورت است که: ابتدا برخی کمیتها مانند دما ، فشار ، ضربه ، دور موتور و وضعیت پدال گاز توسط سنسورها دریافت و به EDC گزارش می شوند. سپس EDC با استفاده از جداول و فرمول های از پیش تعیین شده موجود در حافظه خود ، یک سری سیگنال‌های الکتریکی تولید کرده و به عملگرها می فرستد. عملگرها نیز به نوبه خود سیگنالها را به کمیت‌های غیر الکتریکی مانند مکانیکی در شیر برقی ، دما در هیتر و غیره تبدیل می‌کنند و در نهایت عملکرد موتور به بهترین شکل ممکن کنترل می شود.
اینجانب تلاش نمودم تا با جمع آوری و ترجمه متون شرکت بوش و اطلاعات سایت شرکت بوش مجموعه اطلاعات مفیدی را گردآوری نمایم، امیدوارم سودمند واقع گردد.

عرفان یادگاری
بهار 88

فصل اول

کنترل الکترونیکی دیزل EDC (Electronic Diesel Control)

هدایت الکترونیکی مدرن موتور دیزل امکان تغییر و تنظیم دقیق و با اختلاف کم مقادیر تزریق را فراهم می‌کنند. فقط این چنین خواسته‌های فراوان موتور امروزی می‌توانند برآورده شوند. کنترل الکترونیکی دیزل EDC
(Electronic Diesel control)در سه گروه سیستم سنسورها، مقایسه‌کننده‌ها با مقادیر ایده‌آل (پردازنده) و عملگرها تقسیم‌بندی می‌شوند.

الگوریتم 1-1 اجزای اصلی EDC.

1-1 نگاه اجمالی به سیستم
کنترل الکترونیکی دیزل مدرن EDC به واسطه توان محاسباتی شدیداً افزایش یافته میکروکنترل‌های امروزی در موقعیتی است که بتواند خواسته‌های فوق‌الذکر را برآورده سازد.
برخلاف خودروهای دیزلی با پمپ‌های انژکتور که رگلاتورهای سنتی مکانیکی داشتند، راننده در یک سیستم EDC تاثیر مستقیمی بر حجم سوخت تزریقی (مثلاً از طریق پدال گاز و یا سیم‌کشی) ندارد. حجم سوخت تزریقی بیشتر توسط کمیت‌های مؤثر گوناگون معین می‌شود. از جمله آنها عبارتند از:
- خواسته (واکنش) راننده (وضعیت پدال گاز)
- شرایط کارکرد
- دما موتور
- تاثیرات بر انتشار مواد آلاینده و غیره
مقدار سوخت تزریقی براساس این کمیت‌های تاثیرگذار در پردازنده محاسبه می‌گردد. همچنین لحظه تزریق نیز می‌تواند تغییر یابد و این مستلزم یک برنامه اطمینان بخش است که تفاوت‌ها و تغییرات را تشخیص دهد و به تناسب تاثیرات، تدابیر متناسب را اجرا کند (مثلاً محدود کردن گشتاور و یا افزایش دور ضروری در دور آرام). در EDC به همین دلیل چند مدار تنظیم وجود دارد.
کنترل الکترونیکی دیزل همچنین تبادل اطلاعات و داده‌ها را با سیستم‌های الکترونیکی دیگر در خودرو مانند مثلاً کنترل لغزش خودرو (ASR)، کنترل الکترونیکی جعبه دنده (EGS) یا برنامه پایداری الکترونیکی (ESP) امکان‌پذیر می‌سازد. به این ترتیب کنترل موتور می‌تواند در سیستم کلی خودرو یکپارچه شود.
(مثلاً کاهش گشتاور موتور در هنگام تعویض اتوماتیک دنده، تطبیق گشتاور موتور با چرخ‌ها، آزاد کردن تزریق سوخت توسط سیستم ضد سرقت و غیره).
سیستم EDC کاملاً در سیستم عیب‌یابی خودرو یکپارچه شده است. آن همه خواسته‌های
(On-Board Diagnosis)، (European OBD) EOBD, OBD یا OBD اروپایی را برآورده می‌کند.

1-2 الزامات
کاهش مصرف سوخت و آلاینده‌ها به همراه افزایش همزمان در توان و عملکرد و همچنین گشتاور چرخشی توسعه کنونی در حوزه تکنولوژی دیزل را طلب می‌کند. این موضوع در سال‌های اخیر منجر به کاربرد افزاینده سیستم‌های تزریق مستقیم (DI) در موتورهای دیزل شده است که در آنها فشار تزریق در برابر سیستم‌های تزریق غیرمستقیم (IDI) با اتاق چرخش هوا و روش اتاقک پیش احتراق به وضوح بیشتر است. از این طریق ساخت مخلوط سوخت و هوا بهتر انجام می‌شود.
قطرات ریز سوخت که به خوبی در هوا پخش شده‌اند آسان‌تر محترق می‌شوند. این چنین هیدروکربن‌های (HC) نسوخته کمتر در گاز خروجی به وجود می‌آیند. به علت تشکیل مخلوط بهتر و عدم از بین رفتن جریان بین اتاق پیش احتراق و اتاقک چرخش هوا با اتاق احتراق اصلی، مصرف سوخت موتورهای تزریق مستقیم نسبت به موتورهای با تزریق غیرمستقیم حدود10 تا 20% کاهش یافته است.
علاوه بر آن توقعات در مورد راحتی و آسایش رانندگی نیز بر خواسته‌های ما از موتور دیزل تاثیر می‌گذارند. در مساله کاهش سروصدا و انتشار مواد مضر (NOX، CO، HC, ذرات معلق) نیز خواسته‌های بالاتری مطرح می‌شوند. این موضوع منجر به توقعات بیشتر از سیستم انژکتور و تنظیمات آن در مورد
- فشارهای تزریق بالا
- فرم مسیر پاشش
- شروع تزریق متغیر
- پیش پاشش و در صورت نیاز پس پاشش
- در هر شرایط کارکرد، مقدار مناسب تزریق سوخت، فشار هوای ورودی و شروع تزریق
- مقدار سوخت حالت استارت بسته به دما
- تنظیم دور آرام مستقل از بار
- تنظیم سرعت حرکت خودرو
- باز خوراندن گاز خروجی تنظیم شده
- تلرانس‌های کوچک لحظه تزریق و مقدار تزریق سوخت و دقت بالا در مدت طول عمر خودرو (رفتار طولانی مدت)
سیستم‌های کنترل دور سنتی به وسیله ابزارهای تطابق گوناگون شرایط کارکرد موتور را دریافت کرده و کیفیت بالای ساختن مخلوط احتراق را تضمین می‌کنند. آنها البته در یک مدار تنظیم ساده روی موتور محدود می‌شوند و نمی‌توانند کمیت‌های مؤثر مهم مختلف را به سرعت دریافت کنند و یا اصلاً نمی‌توانند دریافت کنند.EDC با خواسته‌های در حال افزایش از یک سیستم ساده با مقادیر تنظیم الکتریکی به یک سیستم کنترل موتور پیچیده که تعداد زیاد از داده‌ها را در زمان واقعی می‌تواند پردازش کند توسعه یافته است.

1-3 بخش‌های سیستم
کنترل الکترونیکی دیزل EDC به سه قسمت تقسیم می‌شود.
1_پردازنده اطلاعات، سنسورها و نشانگرهای مقادیر درخواستی را طبق الگوهای محاسباتی ریاضی مشخص (الگوریتم‌های کنترل) پردازش می‌کند. آن سپس به عملگرها با سیگنال‌های خروجی الکتریکی فرمان می‌دهد. ضمنآً پردازنده، رابطه با سیستم‌های دیگر و نیز با رابط عیب‌یابی (Diagnostic) برقرار می‌سازد.
2_ حسگرها و نشانگرهای مقدار خواسته راننده، شرایط کاری (مثلاً دور موتور) و مقادیر خواسته راننده (مانند وضعیت پدال گاز) دریافت می‌کنند. آنها کمیت‌های فیزیکی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند.
3_عملگرها سیگنال‌های الکتریکی خروجی از پردازنده را به کمیت‌های مکانیکی مبدل می‌کنند. (برای نمونه شیر برقی سیستم تزریق سوخت).

شکل 1-1 نگاه اجمالی اجزای EDC برای پمپ های تزریق سوخت ردیفی (خطی).

شکل1-2 نگاه اجمالی اجزای EDC برای پمپ های توزیع کننده VE..EDC مارپیچ (هلیکس) و کنترل دریچه (مجرا).

شکل1-3 نگاه اجمالی اجزای EDC برای پمپ های توزیع کننده کنترل شیر برقی VE..MV,VR.

شکل1-4 نگاه اجمالی اجزای EDC برای سیستم های یونیت انژکتور در خودروهای سواری.

شکل1-5 نگاه اجمالی اجزای EDC برای سیستم های یونیت انژکتور (UIS) و سیستم های یونیت پمپ (UPS) در وسایل نقلیه تجاری.

شکل1-6 نگاه اجمالی اجزای EDC برای سیستم های ریل مشترک (CRS) در خودروهای سواری.

شکل1-7 نگاه اجمالی اجزای EDC برای سیستم های ریل مشترک (CRS) در وسایل نقلیه تجاری.

فصل دوم

واحد کنترل الکترونیکی ECU (Electronic Control Unit)

با فن‌آوری دیجیتال مدرن امکانات متنوعی برای هدایت خودرو به وجود آمده‌اند. بسیاری از کمیت‌های فیزیکی مؤثر، می‌توانند همزمان تاثیر خود را بگذارند، طوری که سیستم‌ها به صورت بهینه کار کنند. پردازنده مرکزی سیگنال‌های الکتریکی سنسورها و نشان‌دهنده کمیت‌های درخواستی راننده را دریافت می‌کند. آن را ارزیابی می‌کند و سیگنال های کنترلی را برای هدایت عملگرها محاسبه می کند. برنامه پردازشگر در یک حافظه ذخیره شده است اجرای برنامه به عهده یک میکروکنترلر است.

2-1 وضعیت عملکرد
خواسته‌های زیاد و سطح بالایی از یک پردازنده وجود دارد و البته در ارتباط با:
- دمای محیط (در حرکت معمولی خودرو بین40- تا 85+ درجه سانتیگراد برای خودروهای سنگین و40- تا 70+ درجه سانتیگراد برای سواری)
- توانایی مقاومت در برابر مواد موجود در موتور (روغن، سوخت و غیره)
- رطوبت موجود در محیط
- تحریک مکانیکی مانند ارتعاشات ناشی از موتور

2-2 طرح و ساختار
پردازنده در یک محفظه فلزی قرار دارد. سنسورها، عملگرها و تغذیه جریان از طریق یک رابط دارای پین‌های بسیار زیاد به پردازنده متصل می‌گردند. اجزای ساختاری عملکرد جهت هدایت مستقیم عملگرها چنان در محفظه پردازنده یکپارچه شده‌اند که یک عایق حرارتی بسیار خوب نسبت به محفظه تضمین شود.
در هنگام نصب پردازنده روی موتور گرمای محفظه می‌تواند از طریق صفحه خنک تعبیه شده، به سوخت که دور پردازنده جریان دارد، منتقل شود (خنک‌کننده پردازنده، فقط خودروهای سنگین).
اغلب اجزای تشکیل‌دهنده الکترونیکی به صورت فن‌آوری SMD (اجزای مونتاژ شده روی سطح) ساخته می‌شوند. فقط بعضی اجزای عملکردی و سوکت ها سیم‌کشی شده‌اند. این موضوع یک ساختار دارای وزن کم ولی با فضای زیاد را ممکن می‌سازد.

شکل 2-1 طرحی از یک ECU برای سیستم ریل مشترک با انژکتور درون پیزو.
1- کلید مد تغذیه برق قدرت با تثبیت کننده ولتاژ 7- ASIC برای راه اندازی طبقه محرک
2- حافظه EPROM 8- ذخیره ولتاژ بالا (حامل شارژ ولتاژ بالا)
3- خازن پشتیبان باتری (برای تولید ولتاژ بالا) 9- اتصال
4- حسگر فشار جو 10- اتصال طبقه محرک
5- تغذیه برق قدرت ولتاژ بالا 11- کلید چندگانه (چندفاز) طبقه محرک
6- طبقات محرک قدرت بالا

2-3 پردازش داده‌ها
سیگنال‌های ورودی
سنسورها به همراه عملگرها، رابطه بین خودرو و پردازنده را به عنوان واحد پردازش برقرار می‌سازند.
سیگنال‌های ورودی آنالوگ
سیگنال‌های ورودی آنالوگ می‌توانند هر مقدار ولتاژ را بدون محدودیت در یک محدوده مشخص بپذیرند مثال‌هایی از کمیت‌های فیزیکی که به عنوان مقادیر آنالوگ آماده می شوند، مقدار دبی هوای ورودی، ولتاژ باتری، فشار داخل مانیفولد هوا و فشار هوای ورودی به موتور، دمای هوای مکیده شده و مایع خنک‌کن موتور هستند. آنها توسط یک مبدل آنالوگ دیجیتال (مبدل A/D) در میکروکنترلر پردازنده به مقادیر دیجیتال تبدیل می‌شوند که میکروپروسسور با آنها می‌تواند محاسبات را انجام دهد. مقدار تفکیک سیگنال وابسته به تعداد مرحله‌های تبدیل است.
سیگنال‌های ورودی دیجیتال
سیگنال‌های ورودی دیجیتال فقط دو حالت دارند: بالا و پایین. مثال‌هایی از سیگنال‌های ورودی دیجیتال سیگنال‌های کلید (خاموش / روشن) و یا سیگنال سنسورهای دیجیتال مثل پالس‌های دور موتور در سنسور هال هستند. آنها
می‌توانند مستقیماً توسط پردازنده پردازش شوند.
سیگنال‌های ورودی به شکل پالس
سیگنال‌های ورودی به شکل پالس از سنسورهای القایی با اطلاعاتی درباره دور موتور و علامت مربوط در یک بخش مداری در پردازنده آماده‌سازی می‌شوند. در این حال پالس‌های نویز از بین می‌روند و سیگنال‌های پالسی شکل به سیگنال‌های مستطیلی مبدل می‌شوند.

آماده‌سازی سیگنال
سیگنال‌های ورودی با یک مدار محافظ به حداکثر ولتا مجاز محدود می‌شوند. سیگنال مفید توسط فیلتر کردن تا حد زیادی از سیگنال‌های مزاحم همراه خود رها می‌شوند و در صورت نیاز توسط تقویت‌کننده به حد ولتاژ ورودی مجاز پردازنده تطبیق می‌یابند. بسته به درجه یکپارچه بودن سنسور، آماده‌سازی سیگنال می‌تواند بخشی از آن یا کل آن در سنسور اتفاق بیفتد.
پردازش سیگنال
پردازنده، مرکز کنترل جریان عملکرد است. در میکروکنترلر، الگوریتم‌های کنترل و تنظیم اجرا می‌شوند. سیگنال‌های ورودی که توسط سنسورها و نشان‌دهنده‌های مقدارهای خواسته راننده و رابط‌ها برای سایر سیستم‌ها آماده شده‌اند، به عنوان کمیت‌های ورودی هستند. آنها در پردازشگر یک بار دیگر تغییر می‌یابند و به کمک برنامه و خط مشخصه و میدان مشخصه، سیگنال‌های خروجی محاسبه می‌شوند. یک کوارتز میکروکنترلر را زمان‌بندی می‌کند.
حافظه برنامه
میکروکنترلر یک برنامه احتیاج دارد که در یک حافظه نوع سخت (ROM یا EPROM) قرار دارد، به علاوه داده‌های خاص (داده‌های منفرد، خطوط مشخصه و میدان‌های مشخصه) در این حافظه موجود هستند. در این جا اطلاعات غیرقابل تغییر هستند، که در زمان کار خودرو نیز نمی‌توانند تغییر کنند.
تعداد زیاد مدل‌های خودرو، که مجموعه‌های داده‌های مختلفی را طلب می‌کنند، یک سیستم و شیوه را جهت کاهش انواع مدل‌های پردازنده موردنیاز برای سازندگان خودرو را طلب می‌کند. در این مورد محدوده حافظه جهت کاهش انواع مدل‌های پردازنده‌های موردنیاز برای سازندگان خودرو را طلب می‌کند. در این مورد محدوده حافظه کامل (FEPROM) Flash EPROM با برنامه و مجموعه‌های داده مختص مدل مربوط در پایان تولید خودرو برنامه ریزی می‌شوند (برنامه‌سازی پایان خط تولید EOL: End Of Line) یک امکان دیگر نیز این است

که در حافظه، چندین مدل گوناگون از داده‌ها (مثلاً داده‌های کشورهای مختلف) داده شوند که سپس از طریق برنامه‌نویسی در انتهای خط تولید انتخاب شوند.
حافظه داده‌ها
یک حافظه قابل نوشتن و خواندن (RAM) لازم است تا داده‌هایی قابل تغییر مانند مقادیر محاسبه‌ای و مقدارهای سیگنال‌ها را ذخیره کند. RAM برای عملکرد خود احتیاج به تغذیه دائم برق دارد. در صورت خاموش شدن پردازنده با بستن سوییچ این حافظه، کلیه موجودی داده‌های خود را از دست می‌دهد (حافظه فرار). مقادیر تطبیقی (مقادیر دریافت شده از طریق شرایط موتور و شرایط کارکرد خودرو) باید در این حالت پس از روشن شدن دوباره پردازنده مجدداً دریافت شوند. داده‌هایی که نباید از دست بروند (مثلاً کدهای دزدگیر یا ذخیره‌کننده عیوب خودرو) باید همواره در یک EEPROM ذخیره شوند، موجودی اطلاعات در این حافظه حتی در صورت جدا کردن سر باتری نیز از بین نمی‌روند.

الگوریتم 2-1 پردازش سیگنال در ECU .

ASIC
به خاطر پیچیدگی در حال افزایش عملکردهای پردازنده، توان محاسباتی میکروکنترلر کفایت نمی‌کند. در اینجا ASIC (مدار یکپارچه ویژه کاربرد Application Specified Integrated Circuit) کمک می‌کند این ICها طبق الگوی توسعه پردازنده طراحی و ساخته شوند. آنها مثلاً شامل یک RAM اضافی، ورودی‌ها و خروجی‌ها هستند و می‌توانند سیگنال‌های PWM تولید کنند و به بیرون دهند.
مدول کنترل
پردازنده از یک مدول کنترل برخوردار است که در ASIC یکپارچه شده است. میکروکنترلر و مدول کنترل یکدیگر را کنترل می‌کنند. در صورتی که یک خطا تشخیص داده شود، آنها هر دو مستقل از یکدیگر سیستم تزریق را خاموش کنند.
سیگنال‌های خروجی
میکروکنترلر با سیگنا‌ل‌های خروجی مرحله پایانی را کنترل می‌کند، این مراحل پایانی در برابر اتصال کوتاه به بدنه و یا ولتاژ باتری و همچنین در برابر خراب شدن در اثر اضافه بار الکتریکی حفاظت شده است. این خطاها و نیز سیم‌های پاره شده و یا اشکالات سنسور توسط کنترلر تشخیص داده شده و به میکروکنترلر اعلام می‌شوند.
سیگنال‌های کلیدزنی
با سیگنال‌های کلیدزنی عملگرها می‌توانند روشن و خاموش شوند. (مثلاً فن موتور)
سیگنال‌های PWM
سیگنال‌های خروجی دیجیتال می‌توانند به عنوان سیگنال‌های PWM بیرون داده شوند. این سیگنال‌های مدوله پالس گسترده سیگنال‌های مستطیلی شکل با فرکانس ثابت ولی زمان خاموش و روشن شدن متغیر هستند. با این سیگنال‌ها مبدل‌های الکترونیوماتیکی در هر موقعیتی می‌توانند کنترل و فرماندهی شوند. (مثل شیر بازخوراندن دود خروجی).

a- فرکانس ثابت
b- متغیر نسبت به زمان

نمودار 2-1 سیگنال های PWM .

ارتباطات داخل پردازنده
این اجزای ساختمانی حاشیه‌ای، که میکروکنترلر را در کارش حمایت و پشتیبانی می‌‌کنند باید با آن ارتباط داشته باشند. این حالت از طریق سیستم گذرگاه CAN اتفاق می‌افتد. میکروکنترلر از طریق گذرگاه آدرس مثلاً آدرس RAM را به بیرون می‌فرستد که محتوای حافظه آن باید خوانده شود. سپس از طریق گذرگاه داده‌ها به داده‌های متعلق به آدرس منتقل می‌شوند در توسعه اولیه در این حوزه، خودروها با یک ساختار گذرگاه 8 بیتی کار می‌کردند یعنی باس داده ها از هشت سیم تشکیل می‌شود که از طریق آنها 256 مقدار می‌توانستند منتقل شوند. با گذرگاه آدرس 16 بیتی معمول همراه این سیستم‌ها 65536 آدرس می‌توانند مخاطب قرار گیرند. سیستم‌های پیچیده امروزی 16 و یا حتی 32 بیت گذرگاه داده‌ها را طلب می‌کنند. برای آنکه تعداد پین‌ها در بخش‌های تشکیل دهنده کم شود. گذرگاه آدرس و داده می‌توانند با یکدیگر مولتی‌پلکس شوند، یعنی آدرس و داده‌ها به شکل زمانی به جای یکدیگر منتقل شوند و از سیم‌های یکسان استفاده می‌کنند.

سیستم‌ عیب‌یابی
کنترل سنسورها
در کنترل سنسورها به کمک عیب‌‌یابی یکپارچه بررسی می‌شود که آیا سنسور جریان کافی دارد و آیا سیگنال آن در محدوده مجاز قرار دارد (مثلاً دمای بین oC40- و oC50+). سیگنال‌های مهم، تا جایی که ممکن باشد، 3-2 برابر (دوبل) اجرا می‌شوند یعنی این امکان وجود دارد در حالت معیوب بودن یکی از دو تا سه انتخاب موجود استفاده شود.
شناخت عیب
تشخیص عیب در حوزه کنترل یک سنسور ممکن است در عملکرد با مدار کنترل بسته (مثلاً کنترل فشار) خارج شدن از یک محدوده تنظیم نیز می‌تواند تشخیص داده شود.
یک مسیر سیگنال به عنوان خراب دسته‌بندی می‌شود، وقتی که یک خطا در مدتی بیش از زمان از پیش تعریف شده وجود داشته باشد در این صورت خطا به همراه شرایط محیطی همراهش، که خطا در آن شرایط افتقا افتاده (مثلاً دمای آب خنک‌کنندة، در موتور و غیره)، در ذخیره‌کننده خطاهای پردازنده ذخیره می‌شوند.
برای بسیاری از خطاها یک تشخیص ـ دوباره ـ بی‌عیب شدن نیز ممکن است. در این مورد مسیر سیگنال یک زمان تعریف شده به عنوان بدون عیب تشخیص داده شود.
برطرف کردن عیب
در صورت آسیب دیدن محدوده سیگنال مجاز در یک سنسور، یک مقدار ثابت از پیش تعریف شده به آن نسبت داده می‌شود. این شیوه در مورد سیگنال‌های ورودی زیر به کار می‌رود:
- ولتاژ باتری
- دمای روغن، هوا و مایع خنک‌کننده
- فشار هوای ورودی به موتور
- فشار اتمسفر و دبی هوا
در مورد عملکردهای مهم، واکنش‌های جانشین هم وجود دارند، که ادامه حرکت خود را مثلاً تا اولین تعمیرگاه ممکن می‌کنند. از کار افتادن یک پتانسیومتر پدال گاز می‌تواند مثلاً با مقدار پتانسیومتر دوم محاسبه گردد وقتی که پتانسیومتر اول مقادیر بسیار با نوساناتی را نشان می‌دهد و یا موتور با یک دوره موتور ثابت و پایین حرکت می‌کند.

2-4 عملکرد EDC
پردازنده سیگنال‌های سنسور خارجی را ارزیابی می‌کند و آنها را تا حد ولتاژ مجاز محدود می‌کند. میکروپروسسور از این داده‌های ورودی و با توجه به میدان‌های مشخصه ذخیره شده در خود زمان‌های پاشش (و مدت آنها را) محاسبه می‌کند و این زمان‌ها را به جریان‌های زمانی سیگنال‌ها تبدیل می‌کند که با شرایط کارکرد موتور نیز همخوانی داشته باشد. به خاطر دقت موردنظر و حرکت بالای موتور یک توان محاسباتی بالا موردنیاز است.
به وسیله سیگنال‌های خروجی، رابط‌های خروجی پردازنده کنترل می‌شوند که توان کافی را برای همه عملگرها (مثل شیر برقی) فراهم می‌کنند. به علاوه موقعیت‌دهنده‌های عملکرد موتور (مانند بازخوراندن گاز خروجی سیلندر و یا هوای ورودی سیلندر) و برای عملکردهای کمکی دیگر (مثل رله شمع پیش گرمکن و یا تهویه مطبوع Air condition) کنترل می‌شوند. این خروجی‌های پردازنده در مقابل اتصال کوتاه و نیز خرابی در اثر اضافه بار الکتریکی محافظت می‌شوند. خطاهایی از این نوع و نیز سیم‌های پاره شده به میکروپروسسور اعلام می‌شوند.
عملکرد عیب‌یابی خروجی پردازنده برای شیرهای برقی مسیرهای سیگنال معیوب را نیز تشخیص می‌دهد. به علاوه بعضی از سیگنال‌های خروجی از طریق رابطهایی به سیستم‌های دیگر در خودرو داده می‌شوند، در چارچوب یک اصل امنیتی، پردازنده بر کل سیستم تزریق انژکتوری نظارت می‌کند.

تنظیم شرایط کارکرد
برای آنکه موتور در همه شرایط کارکرد با احتراق بهینه کار کند، مقدار تزریق مناسب لحظه‌ای در پردازنده محاسبه می‌گردد. در این مورد باید کمیت‌های گوناگونی مدنظر قرار گیرند.
مقدار سوخت در حالت استارت
در هنگام استارت مقدار سوخت وابسته به دمای مایع خنک‌کننده و دور موتور محاسبه می‌شود. مقدار سوخت استارت با روشن شدن سوییچ تا رسیدن به یک حداقل دور موتور ارسال می‌شود. راننده تاثیری بر مقدار سوخت در حال استارت ندارد.
شرایط حرکت خودرو
در شرایط کارکرد عادی خودرو حرکت آن مقدار سوخت تزریقی وابسته به موقعیت پدال گاز (سنسور پدال گاز) و دور موتور محاسبه می‌شود. این حالت از طریق منحنی مشخصه برای رفتار حرکت اتفاق می‌افتد. خواسته راننده و توان خودرو به این ترتیب در بهترین حالت ممکن با یکدیگر تطبیق می‌یابند.
تنظیم دور آرام
در دور آرام موتور نقش اصلی را در مصرف سوخت، مقدار بازده خودرو و دور آرام موتور بازی می‌کنند. بخش قابل توجهی از مصرف سوخت خودروها در ترافیک فشرده خیابان‌ها به شرایط کارکرد موتور وابسته است. به همین دلیل یک دور موتور حتی‌الامکان پایین دارای مزیت است. ولی دور آرام باید چنان تنظیم گردد که دور آرام در همه شرایط (مثلاً هنگام روشن بودن سیستم برقی خودرو، یا روشن بودن تهویه مطبوع و غیره) خیلی افت کند، و یا حتی خاموش گردد.
برای تنظیم دور ایده‌آل آرام موتور تنظیم‌کننده با رگلاتور دور آرام مقدار سوخت را تا آنجا تغییر می‌دهد که دور موتور واقعی اندازه‌گیری شده درست با دور موتور ایده‌آل برابر شود. دور موتور ایده‌آل ویژگی‌های تنظیم توسط دنده در حال کار (در جعبه دنده اتوماتیک) و دمای موتور (سنسور مایع خنک‌کننده) تحت تاثیر قرار می‌گیرد.

به گشتاور خارجی، گشتاورهای مالشی درونی نیز اضافه می‌شوند که توسط کنترل دور آرام باید حذف شده و به تعادل برسند. آنها بسیار کم تغییر می‌‌کنند ولی دائماً در تمام طول عمر موتور متغیر هستند و به علاوه به شدت به دماوابسته هستند.

الگوریتم 2-2 محاسبه مراحل تزریق سوخت در ECU .
کنترل کارکرد آرام
به خاطر تلرانس‌های مکانیکی و تغییرات در طول مدت حرکت همه سیلندرهای موتور گشتاور یکسانی تولید نمی‌کنند. این موضوع به ویژه در دور آرام نمود بیشتری دارد و منجر به اصطلاحاً نامیزان کار کردن موتور می‌شوند. رگلاتور کارکرد آرام، تغییرات دور موتور را پس از هر احتراق دریافت کرده و آنها را با هم مقایسه می‌کند. مقدار سوخت برای هر سیلندر سپس با استفاده از تفاوت‌های دورها چنان تنظیم می‌شود که همه سیلندرها حتی‌الامکان یک مقدار مساوی گشتاور تحویل دهند.
کنترل سرعت حرکت خودرو
برای راندن اتومبیل با سرعت ثابت رگلاتور سرعت ثابت وارد عمل می‌شود. آن سرعت خودرو را روی مقدار خواسته شده ثابت نگاه می‌دارد. این مقدار می‌تواند به وسیله اهرم تنظیم گردد. مقدار سوخت تزریقی تا زمانی بالا و پایین می‌رود که سرعت اندازه‌گیری شده با سرعت ایده‌آل تنظیم شده برابر شود. اگر راننده در هنگام روشن بودن رگلاتور سرعت ثابت پدال کلاچ یا ترمز را بگیرد، فرآیند تنظیم خاموش می‌شود.
با گرفتن پدال گاز سرعت ایده‌آل را می‌توان بالا برد و شتاب گرفت. وقتی پدال گاز دوباره رها شود، کنترل‌کننده سرعت آخرین سرعت موجود را به کمک تنظیم مجدد اهرم خود تنظیم می‌کند. یک تغییر پله پله و مرحله‌ای سرعت ایده‌آل نیز از طریق اهرم، ممکن می‌باشد.
تنظیم مقدار تزریق
همیشه تزریق مقدار سوخت خواسته راننده و یا مقدار سوختی که به صورت فیزیکی ممکن باشد مجاز نیست. این مطلب می‌تواند دلایل زیر را داشته باشد:
- آلایندگی بیش از حد
- خروج بیش از حد دوده
- اضافه بار مکانیکی به خاطر وجود گشتاور بیش از حد و یا دور بیش از حد موتور
- حرارت اضافی به خاطر دمای مایع خنک‌کننده، روغن و یا توربور شارژر
حد تزریق سوخت به خاطر وجود کمیت‌های ورودی مختلف مانند مقدار هوای مکشی، دور و دمای مایع خنک‌کننده قرار داده می‌شود.
در صورت گرفتن ناگهانی و یا رها کردن ناگهانی پدال گاز نتیجه آن یک سرعت زیاد تغییر در مقدار تزریق سوخت است و به همراه آن همچنین گشتاور چرخشی است. موتور و قطعات متحرک به خاطر این تغییر بار ناگهانی ارتعاشات تولید می‌کنند که در تکان‌ها و تغییرات در دور موتور خود را نشان می‌دهند.
گزینه جذب فعال این تغییرات دوره‌ای در دور موتور را کاهش می‌دهد، به این طریق که مقدار سوخت تزریقی با دوره تناوب ارتعاش یکسان تغییر می‌کند، در هنگام افزایش دور کمتر شده و در هنگام کاهش دور افزایش می‌یابد. حرکت به این ترتیب تا حد زیادی جذب می‌شود.

a- بدون خفه کن موج فعال
b- با خفه کن موج فعال
1- عملکرد فیلتر
2- تصحیح فعال

نمودار 2-2 نمونه ای از خفه کن موج فعال (ARD) .

شکل 2-2 نمونه ای از کنترل مداوم آرام (LRR) .

تصحیح ارتفاع
به کمک سنسور فشار محیط، فشار اتمسفر می‌تواند توسط پردازنده دریافت گردد. فشار اتمسفر روی تنظیم فشار هوای ورودی سیلندر تاثیرگذار است و همچنین بر محدودیت گشتاور چرخشی مؤثر است. به این وسیله در ارتفاعات بالا مقدار سوخت پاشش کاهش می‌یابد و خروجی دود کاهش می‌یابد.
خاموشی سیلندر
اگر در دور موتورهای بالا یک گشتاور چرخشی پایین مدنظر باشد، باید سوخت خیلی کمی پاشیده شود. یک امکان دیگر به اصطلاح قطع سیلندر است. در این حال نصف انژکتورها قطع می‌شوند (UIS، UPS، CR) و انژکتورهای
باقیمانده به همین نسبت مقدار سوختشان بیشتر می‌شود. این مقدار می‌توان با دقت بیشتری تزریق شود.
به وسیله الگوریتم‌های مخصوص نرم‌افزاری تغییر حالت‌های ملایم یعنی بدون تغییر در گشتاور چرخشی در زمان روشن کردن و یا قطع کردن سیلندر به دست می‌آیند.

خاموش کردن موتور
اصول کاری خود احتراقی این نتیجه را دارد که موتور دیزل فقط به وسیله قطع تحویل سوخت به حالت خاموش در می‌آید. در کنترل الکترونیکی دیزل، موتور از طریق روند پردازنده تزریق صفر (عدم باز شدن شیر برقی) خاموش می‌شود.
تبادل اطلاعات
ارتباط بین پردازنده موتور و سایر پردازنده از طریق گذرگاه (Controller Area Network) CAN انجام می‌گیرد. به این طریق مقادیر ایده‌آل جهت نظارت بر خطاها و کارکرد خودروها که موردنیاز هستند و داده‌های مربوط به شرایط کارکرد و اطلاعات وضعیت منتقل می‌شوند.
مداخله خارجی در تنظیم مقدار سوخت تزریقی
در مداخله خارجی مقدار سوخت تزرقی توسط یک پردازنده بیرونی (مثلاً پردازنده سیستم ABS، ASR و...) تحت تاثیر قرار می‌گیرد. این پردازنده به پردازنده موتور اطلاع می‌دهد که تا چه مقدار گشتاور چرخشی موتور (و به همین ترتیب مقدار سوخت تزریقی) باید تغییر کند.
سیستم ضد سرقت الکترونیکی
برای امنیت خودرو در برابر سرقت به کمک یک پردازنده اضافی برای استفاده ضد سرقت می‌توان جلوی استارت خودرو را گرفت. راننده می‌تواند به این پردازنده مثلاً از طریق کنترل از راه دور علامت دهد که او مجاز به استفاده از خودرو می‌باشد. سپس در پردازنده موتور، ارسال سوخت باز می‌شود طوری که استارت موتور و حرکت خودرو امکان‌پذیر شود.

سیستم تهویه
برای اینکه در دماهای بالا محیط بیرونی یک دمای مطبوع در درون خودرو داشته باشیم، سیستم تهویه هوا را به کمک یک کمپرسور سرماساز خنک می‌کند.
نیاز آن به توان مکانیکی بسته به موتور و وضعیت حرکت خودرو 1 تا 30% توان موتور را در بر می‌گیرد. به محض اینکه راننده پدال گاز را به سرعت بگیرد (یعنی درخواست بیشتر گشتاور ممکن را کند)، کمپرسور سرماساز مدت کوتاهی توسط EDC خاموش می‌شود.
از این طریق توان موتور به طور کامل در اختیار قوه محرکه قرار می‌گیرد. این موضوع در دمای داخل اتاق تاثیر محسوسی ندارد.
پردازنده کنترل شمع پیش گرمکن
پردازنده شمع گرمکن (Preheating Glow Plug) برای کنترل شمع پیش‌گرمکن از پردازنده موتور اطلاعات
مربوط به زمان و مدتی که باید شمع سرخ شود دریافت می‌کند. پردازنده شمع پیش‌گرمکن بر فرآیند برافروخته شدن شمع نظارت می‌کند و ایرادها و مشکلات را به پردازنده موتور اعلام می‌کند تا در عملکرد عیب‌یابی مدنظر قرار گیرد.

2-5 انتقال اطلاعات به سیستم‌های دیگر
نگاهی به سیستم
کاربرد افزاینده سیستم‌های کنترل و هدایت الکترونیکی در خودروها مانند:
- کنترل الکترونیکی پمپ انژکتور و موتور
- کنترل جعبه دنده یا گیربکس
- سیستم ترمز ضد قفل ABS
- کنترل لغزش ASR
- کنترل حرکت و پایداری خودرو ESP
- کنترل گشتاور کششی موتور MSR
- کامپیوتر مرکزی و غیره
شبکه کردن این پردازنده‌های منفرد را می‌طلبد. تبادل اطلاعات بین سیستم‌ها تعداد سنسورها را کاهش داده و بهره هریک از سیستم‌ها را افزایش می‌دهد. رابطهایی که مخصوصاً و به صورت ویژه‌ برای کاربردهای خودرویی توسعه داده شده‌اند می‌توانند در دو بخش تقسیم‌بندی شوند:
- رابطهای سنتی
- رابطهای سریال مانند CAN
انتقال سنتی اطلاعات
انتقال سنتی اطلاعات در خودرو به این طریق شناخته می‌شود که هر سیگنال به یک سیم منفرد مربوط است. سیگنال‌های دودویی (باینری) می‌توانند فقط از طریق دو وضعیت، (1) (بالا) و یا (0) (پایین) (مثلاً کمپرسور تهویه خاموش یا روشن) منتقل شوند (کد باینری).
از طریق نسبت‌ها، کمیت‌های متغیر می‌توانند به صورت پیوسته منتقل شوند (مثلاً وضعیت سنسور پدال گاز). افزایش تبادل داده‌ها بین اجرای الکترونیکی در خودرو دیگر نمی‌تواند از طریق رابطهای معمولی انجام گیرد. پیچیدگی دسته سیم‌ها و اندازه کانکتورها امروزه فقط با مصرف بسیار زیاد و هزینه بسیار، قابل انجام است و خواسته‌ها از سیستم تبادل اطلاعات بین پردازنده‌ها نیز همچنان افزایش می‌یابد. در بعضی خودروها پردازنده‌ها با حدود 30 جزء تشکیل‌دهنده ارتباط دارند. این گستردگی و جامعیت با کابل‌کشی سنتی به شکل اقتصادی انجام‌پذیر نیست.

شکل 2-3 وضعیت معمولی انتقال اطلاعات.

انتقال داده‌ها به صورت CAN
مشکلات تعداد بسیار زیاد سیم‌ها در تبادل اطلاعات از طریق رابطهای معمولی می‌توانند با استفاده از سیستم‌های گذرگاه حل شوند. CAN یک سیستم گذرگاه است که به صورت ویژه برای خودروها طراحی شده است. داده‌ها به صورت سریال منتقل می‌شوند یعنی روی یک سیم اطلاعات پشت سر هم ارسال می‌گردند. وقتی که پردازنده‌های الکترونیکی یک رابط سیال CAN داشته باشند، می‌توانند داده‌ها را روی سیم‌های گذرگاه CAN ارسال و دریافت کنند.

حوزه‌های کاربرد
چهار حوزه کاربرد با خواسته‌های متفاوت برای CAN در خودرو وجود دارند:
استفاده از مولتی پلکس
استفاده از مولتی پلکس برای کاربرد کنترل و تنظیم اجزا در حوزه الکترونیک مربوط به راحتی سرنشینان و اتاق خودرو کاربرد دارد. مانند تنظیم تهویه مطبوع، قفل مرکزی و جابجایی و تنظیم صندلی‌ها. نرخ انتقال داده‌ها عموماً بین 10 کیلوبایت در ثانیه و 125 کیلوبایت در ثانیه هستند (CAN سرعت پایین).
کاربرد در ارتباط بی‌سیم و متحرک
در این کاربرد اجزایی مانند سیستم ناوبری، تلفنی یا سیستم صوتی با واحدهای نمایش و دسته کنترل با هم مرتبط می‌شوند. هدف این است که مسیرهای دستوری را تا حد امکان یکپارچه کرد. همچنین اطلاعات وضعیت را جمع‌بندی کرد تا انحراف راننده به حداقل برسد.
نرخ داده‌ها در این حوزه تا Kbit/s125 است: در این حالت انتقال مستقیم داده‌های صوتی و تصویری ممکن نیست.
کاربردهای عیب‌یابی
کاربردهای عیب‌یابی با استفاده از CAN این هدف را دارند که شبکه موجود را جهت عیب‌یابی پردازنده‌های متصل به کار ببرند. عیب‌یابی مرسوم امروزی از طریق کابل (ISO 9141) دیگر موردنیاز نیست. نرخ انتقال داده‌ها Kbit/s500 برنامه‌ریزی شده است.
کاربرد زمان واقعی یا همزمان (Real time)
این کاربردها که در آنها سیستم‌های الکتریکی مانند کنترل موتور، کنترل جعبه دنده و کنترل حرکت و پایداری خودرو (ESP) با یکدیگر شبکه می‌شوند، در خدمت تنظیم حرکت خودرو هستند.
ویژگی خاص آنها نرخ انتقال داده بین Kbit/s125 و Mbit/s 1 (CAN سرعت بالا برای انجام روش زمان واقعی) یا همزمان است. این قسمت به کاربردهای زمان واقعی اختصاص دارد.
جفت کردن پردازنده
در جفت کردن پردازنده‌ها سیستم‌های الکترونیکی مانند کنترل موتور، سیستم ضد قفل (ABS)، کنترل لغزش (ASR) و همچنین کنترل حرکت و پایداری خودرو (ESP)، کنترل الکترونیکی جعبه دنده و غیره از طریق رابط CAN با یکدیگر جفت می شوند. پردازنده‌ها در این حال به عنوان ایستگاه دارای شرایط یکسان از طریق ساختار گذرگاه خطی مرتبط هستند. این ساختار به نام Multi-Master شناخته می‌شوند. این سیستم دارای این مزیت است که سیستم باس در هنگام از کار افتادن یک ایستگاه برای سایر سیستم‌ها به طور کامل در دسترس است. در مقایسه با سایر چیدمان‌های لاجیک (منطقی) (مثل ساختار حلقه یا ستاره) در این حالت احتمال خرابی کل سیستم به شدت کاهش یافته است. در ساختارهای حلقه‌ای یا ستاره‌ای خرابی یکی از اعضاء و یا واحد مرکزی منجر به از کار افتادن کل سیستم می‌گردد.
نرخ‌های معمول در این سیستم بین حدود Kbit/s125 و Mbit/s1 قرار دارند. آنها باید آن قدر بالا باشند که رفتار زمان واقعی مورد انتظار تضمین شود. این یعنی اینکه مثلاً پردازنده موتور مقداری را که از بار موتور می‌خواند در چند میلی‌ثانیه به پردازنده جعبه دنده انتقال دهد.

شکل 13-4 وضعیت گذرگاه خطی اطلاعات.

آدرس‌دهی مربوط به محتوا
سیستم گذرگاه CAN تک‌تک ایستگاهها را آدرس‌دهی نمی‌کند، بلکه به هریک پیغام یک شناسه ثابت 11 بیتی (فرمت استاندارد برای خودروهای سواری) و یا 29 بیتی (فرمت گسترش یافته برای وسایل نقلیه سنگین) اختصاص می‌دهد. این شناسه محتوای پیام را مشخص می‌کند (مثلاً دور موتور). در یک پیام می‌توانند همچنین چند سیگنال با هم ارسال شوند (مثلاً وضعیت قرارگیری چند کلید).
یک ایستگاه، فقط داده‌هایی را استفاده می‌کند، که شناسنه متعلق به آن در فهرست پیام‌های قابل دریافتش وجود داشته باشند (آزمایش پذیرش پیام). از همه داده‌های دیگر به سادگی چشم‌پوشی می‌شود. این عملکرد می‌تواند توسط یک زیربنای ویژه CAN برآورده شود (Full-CAN) از طریق بار روی میکروکنترل کاهش می‌یابد. زیربنای اساسی CAN همه پیام‌ها را می‌بینند. سپس میکروکنترلر به محل‌های حافظه مهم دسترسی پیدا می‌کند.
آدرس‌دهی مربوط به محتوا این امکان را پدید می‌آورد که یک سیگنال به چندین ایستگاه ارسال شود، به این طریق که یک فرستنده سیگنال خود را مستقیماً و یا از طریق یک پردازنده روی شبکه گذرگاه ارسال می‌کند. آنجا سیگنال در دسترس همه گیرنده‌ها قرار دارد. به علاوه از آنجا که سیستم‌های بیشتری نیز به سیستم CAN موجود می‌توانند اضافه شوند، تعداد زیادی از انواع ابزارها می‌توانند اضافه شوند. در صورت که ECU یا پردازنده به اطلاعات بیشتری که در گذرگاه وجود دارند نیاز داشته باشد، تنها کاری که باید انجام دهد فراخوانی آن است.

ایستگاه 2 در حال فرستادن،
ایستگاه 1و4 در حال دریافت
داده ها

الگوریتم 2-3 آدرس دهی و فیلتر کردن پیام (بررسی دریافت).
ایستگاه 2 استفاده از اولین دریافت
(سیگنال در گذرگاه = سیگنال از
ایستگاه 2)
0- سطح تعادل
1- سطح مغلوب

نمودار 2-3 داوری رقم دودئی بوسیله رقم دودئی.

اولویت‌بندی
شناسه علاوه بر محتوای داده‌ها، همزمان اولویت پیام را در هنگام ارسال مشخص می‌کند. یک سیگنال که خیلی سریع‌ تغییر می‌کند (مثلاً دور موتور). باید به همان نسبت سریع‌تر ارسال شود به همین علت اولویت بالاتری را نسبت به سیگنالی که به نسبت کندتر تغییر می‌کند (مثلاً دمای موتور) دریافت می‌کند. در ادامه پیام‌ها براساس اهمیتشان نیز رتبه‌بندی می‌شوند (مثلاً عملکرد امنیت خودرو). پیام‌های دارای اولویت یکسان وجود ندارند.
توزیع گذرگاه بین پردازنده‌ها
وقتی که گذرگاه، آزاد و خالی است هر ایستگاه می‌تواند انتقال پیام‌ها را شروع کند. وقتی که چند ایستگاه همزمان شروع به ارسال کنند، در این صورت پیام دارای اولویت بالاتر تقدم می‌یابد، بدون اینکه اتلاف وقت یا داده‌ها به وجود آید (پروتکل بدون خرابی). این موضوع با استفاده از مفهوم بیت در حال استراحت (عدد منطقی 1) و حاکم (عدد منطقی 0)، که در آن پیام‌های حاکم یا مسلط بر پیام‌های دیگر غلبه دارند. فرستنده‌ها با پیام‌های با اولویت کمتر، به طور خودکار گیرنده می‌شوند و فرستادن پیام خود را به محض آزاد شدن مجدد گذرگاه تکرار می‌کنند. برای آنکه همه پیغام‌ها موقعیت ورود به گذرگاه را داشته باشند، سرعت باس باید با تعداد

ایستگاههای متناسب باشد. یک زمان سیکل باری سیگنال‌هایی که دائماً در حال تغییر هستند تعریف می‌شود (مثل

مقاله موتور های الکتریکی

اختصاصی از فی توو مقاله موتور های الکتریکی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

موضوع :

مقاله موتور های الکتریکی

( فایل word قابل ویرایش )

فهرست مطالب :

عنوان : 
مقدمه 
ساختار ماشینهای الکتریکی 
انواع موتور های الکتریکی 
موتور های AC‌ 
موتورهای پله ای
نحوه حرکت موتورهای الکتریکی
موتورهای خطی 
انواع ژنراتورهای DC‌ 
انواع مفصل ها 
منابع 

مقدمه
یک موتور الکتریکی ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.
ساختار ماشینهای الکتریکی
ماشینهای الکتریکی از دو بخش اساسی تشکیل شده اند:
الف)قسمت متحرک ودوار به نام رتور
ب) قسمت ساکن به نام استاتور
بین این دو قسمت ،شکاف هوایی وجود دارد .
استاتو و رتور از مواد فرومغناطیسی ساخته می‌شوند تا چگالی شار بیشتر گردد و در نتیجه اندازه و حجم ماشین کمتر شود.
نکته: اگر شار در رتور و استاتور متغیر با زمان باشد ،هسته اهنی لایه‌به‌لایه ساخته می‌شود تا جریان گردابی کاهش یابد.
در بسیاری از ماشینها محیط داخلی استاتور و محیط بیرونی رتور حاوی شیارهای متعددی است که داخل آنها هادی‌ها جاسازی میشوند، این هادیها بهم وصل می شوند و سیم پیچی حاصل می شود.به سیم پیچی هایی که در آنها ولتاژ القا می شود ،سیم پیچی آرمیچر اطلاق می گردد. به سیم پیچ هایسی که ار آنها جریان میگذرد تا میدان مغناطیسی و شار اصلی را پدید آورند، سیم پیچ تحریک یا سیم پیچ میدان گفته می شود.
سیم پیچ آرمیچر تامین کننده تمام قدرتی است که تبدیل شده و یا انتقال می یابد. قدرت نامی سیم پیچ آرمیچر،‌هم در ماشین های DC و هم در ماشین های AC فقط با جریان متناوب کارمی کند.
ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.

تعداد صفحات : 27

دانلود مقاله طرز کار موتور موشک های فضایی

اختصاصی از فی توو دانلود مقاله طرز کار موتور موشک های فضایی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه:
یکی از عجیب ترین کشفیات انسان دسترسی به فضا است که پیچیدگی و مشکلات خاص خود را دارد. راه یابی به فضا پیچیده است، چرا که باید با بسیاری از مشکلات روبرو شد. مثلا:
- وجود خلا در فضا
- مشکلات گرما و حرارت
- مشکل ورود مجدد به زمین
- مکانیک مدارها
- ذرات و باقی مانده های فضا
- تابش های کیهانی و خورشیدی
- طراحی امکانات برای ثابت نگه داشتن اشیا در بی وزنی
ولی بزرگترین مشکل ایجاد انرژی لازم برای بالا بردن فضاپیما از زمین است که برای درک این موضوع باید به بررسی طرز کار موتورهای موشک پرداخت.
در یک دیدگاه ساده، می توان موتورهای موشک را به آسانی و با هزینه ای نسبتا کم طراحی کرد و حتی آن را به پرواز درآورد اما اگر بخواهیم مسئله را در سطح کلان بررسی کنیم با مشکلات و پیچیدگی های بسیاری مواجه هستیم و این موتورهای موشک (و به خصوص سیستم سوخت آن ها) آنقدر پیچیده است که تا به حال تنها سه کشور توانسته اند با استفاده از این فناوری انسان را در مدار زمین قرار دهند.
در این مقاله ما موتورهای موشک های فضایی را مورد بررسی قرار می دهیم تا با طرز کار و پیچیدگی های آن ها آشنا شویم.

نکات پایه ای:
عموما وقتی کسی درباره موتورها فکر می کند، خود به خود مطالبی درباره چرخش برایش تداعی می شود.برای مثال حرکت متناوب پیستون در موتور بنزینی که انرژی چرخشی برای به حرکت در آوردن چرخ ها را تولید می کند. و یا موتور الکتریکی که با تولید میدان الکتریکی که با تولید میدان مغناطیسی نیروی چرخشی برای پنکه یا سی دی رام تولید می کنند. موتور بخار هم به طور مشابه کار می کنند.
ولی موتور موشک از لحاظ ساختار متفاوت است. موتور موشک ها موتورهای واکنشی هستند.اساس کار موتور موشک برپایه ی قانون معروف نیوتون است که می گوید: "برای هر کنش واکنشی وجود دارد به مقدار مساوی ولی درجهت مخالف آن". موتور موشک نیز جرم را در یک جهت پرتاب می کند و از واکنش آن در جهت مخالف سود می برد.
البته تصور این اصل (پرتاب جرم و سود بردن از واکنش) ممکن است در ابتدا کمی عجیب به نظر بیاید، چرا که در عمل بسیار متفاوت می نمایاند. انفجار، صدا و فشار چیزهایی است که در ظاهر باعث حرکت موشک می شود و نه "پرتاب جرم".

بگذارید تا با بیان چند مثال تصویری بهتر از واقعیت را روشن کنم:

● اگر تا به حال با اسلحه ی(به خصوص سایز بزرگ آن) shotgun شلیک کرده باشید، متوجه می شوید که ضربه ی بسیار قوی ای، با نیروی بسیار زیاد به شانه شما وارد می کند.
یک اسلحه مقدار 1 انس فلز را به یک جهت و با سرعت 700 مایل در ساعت شلیک می کند و در واکنش شما را به عقب حرکت می دهد.

● اگر تا به حال شیر آتش نشانی را دیده باشید، متوجه می شوید که برای نگه داشتن آن باید نیروی بسیار زیادی را صرف کنید (اگر دقت کرده باشید گاهی 2 یا 3 آتش نشان یک شیر را نگه می دارند) که در این جا شیر آتش نشانی مثل موتور موشک عمل می کند.
شیر آتش نشانی، آب را در یک جهت پرتاب میکند و آتش نشان ها از نیرو و وزن خود استفاده می کنند تا در برابر واکنش آن مقاومت کنند. اگر آن ها اجازه بدهند تا شیر رها شود، شیر به این طرف و آن طرف پرتاب می شود.
حال اگر آتش نشان ها روی یک اسکیت برد ایستاده باشند شیر آتش فشانی آن ها را با سرعت زیادی به عقب می راند.

● اگر یک بادکنک را باد کنید و آن را رها کنید، بادکنک به پرواز در می آید، تا وقتی که هوای داخل آن به طور کامل خالی شود. پس می توان گفت که شما یکم موتور موشک ساخته اید. در این جا چیزی که به بیرون پرتاب می شود مولکول های هوای درون بادکنک هستند.
بسیاری از مردم فکر می کنند که مولکول های هوا اهمیتی ندارند، در حالی که اینطور نیست. هنگامی که شما به آن ها اجازه می دهید تا از دریچه بادکنک به بیرون پرتاب شوند، بر اثر واکنش به وجود آمده بادکنک به جهت مخالف پرتاب می شود.
در ادامه برای درک بهتر موضوع، به مثالی دقیق تر اشاره می کنم:

● سناریوی توپ بیسبال در فضا:
شرایط زیر را تصور کنید،
مثلا شما لباس فضانوردان را پوشیده اید و در فضا در کنار فضاپیما معلق مانده اید و چندین توپ بیسبال در دست دارید. حال اگر شما توپ بیسبال را پرتاب کنید، واکنش آن بدن شما را به جهت مخالف توپ حرکت می دهد.
سرعت شما پس از پرتاب توپ به وزن توپ و شتاب وارده بستگی دارد. همانطور که می دانیم حاصلضرب جرم در شتاب برابر نیرو است، یعنی:
F=m.a
همچنین میدانیم که هر نیرویی که شما به توپ وارد کنید، توپ نیز نیرویی مساوی ولی در جهت مخالف به بدن شما وارد میکند که همان واکنش است. پس می توان گفت:
m.a=m.a
حال فرض می کنیم که توپ بیسبال 1 کیلو گرم وزن داشته باشد و وزن شما و لباس فضایی هم 100 کیلوگرم باشد. پس با این حساب اگر شما توپ بیسبال را با سرعت 21 متر در ساعت پرتاب کنید. یعنی شما با دست خود به یک توپ بیسبال 1 کیلو گرمی، شتابی وارد کرده اید که سرعت 21 متر در ساعت گرفته است. واکنش آن روی بدن شما تاثیر می گذارد، ولی وزن بدن شما 100 برابر توپ بیسبال است. پس بدن شما با 100/1 سرعت توپ بیسبال (یا 0.21 متر بر ساعت) به عقب حرکت می کند.
حال اگر شما می خواهید از توپ بیسبال خود قدرت بیش تری بگیرید، شما دو انتخاب دارید: افزایش جرم یا افزایش شتاب وارده
شما می توانید یا یک توپ سنگین تر پرتاب کنید و یا اینکه شما می توانید توپ بیسبال را سریع تر پرتاب کنید (شتاب آن را افزایش دهید)، و این دو تنها کارهایی است که می توانید انجام دهید.

یک موتور موشک نیز به طور کلی جرم را در قالب گازهای پرفشار پرتاب می کند؛ موتور گاز را در یک جهت به بیرون پرتاب می کند تا از واکنش آن در جهت مخالف سود ببرد. این جرم از مقدار سوختی که در موتور موشک می سوزد بدست می آید.
عملیات سوختن به سوخت شتاب می دهد تا از دهانه خروجی موشک با سرعت زیاد بیرون بیاید.
وقتی سوخت جامد یا مایع می سوزد و به گاز تبدیل می شود، جرم آن تغییر نمی کند بلکه تغییر در حجم آن است. یعنی اگر شما مقدار یک کیلو سوخت مایع موشک را بسوزانید مقدار یک کیلو جرم با حجمی بیشتر، از دهانه خروجی موشک با دمای بالا و سرعت زیاد خارج می شود. عملیات سوختن، جرم را شتاب می دهد.
بیایید تا بیش تر درباره ی نیروی پرتاب بدانیم:
نیروی پرتاب:
قدرت موتور یک موشک را نیروی پرتاب آن می گویند. نیروی پرتاب در آمریکا به صورت
(پوند) ponds of thrust
و در سیستم متریک با واحد نیوتون شناخته شده است (هر 4.45 نیوتون نیروی پرتاب برابر است با 1 پوند نیروی پرتاب).
هر یک پوند نیروی پرتاب (4.45 نیوتون) مقدار نیروی است که می تواند یک شی 1 پوندی (453.59 گرم) را در حالت ساکن مخالف نیروی جاذبه زمین نگه دارد.
بنابر این در روی زمین شتاب جاذبه 21 متر در ساعت در ثانیه (32 فوت در ثانیه در ثانیه) است.
ساختمان موشک
امروزه تعداد متنوعی از موشکها موجود است و اغلب آنها اختلاف عمده‌ای باهم دارند. با این وصف ، موشکها در قسمتهای اصلی تشکیل دهنده شبیه به هم هستند. هر موشک از چهار قسمت اصلی به نام سازه (AIRFAME) ، سیستم هدایت موشک (GUIDANCE SYSTEM) ، کلاهک یا سرجنگی (WarHead) ، بخش پیشران Prou plision unit) یا موتور که نیروی لازم را برای هدایت موشک به جلو و سمت هدف تامین می‌نماید، تشکیل شده است.

اجزای اصلی موشک
بدنه موشک
قطعات بدنه موشک شامل اسکلت که الحاق کننده یا محافظ و نگهدارنده سایر قسمتهای موشک می‌باشد و در واقع اتصال قسمتهای مختلف موشک و استواری آن در حین پرواز در هوا به این قسمت متکی است. شاسی ، خود از بخشهای دیگر به نام بدنه اصلی موشک (Missils Main Body) با بالها و بالچه‌ها تشکیل شده است. سیستم هدایت ، موشک را به سوی هدف یا محوطه آن سوق می‌دهد.

وقتی موشک به شعاع مشخصی از هدف رسید، سرجنگی که قسمت از موشک و حاوی مقدار مشخصی از مواد منفجره می‌باشد ، منفجر و باعث انهدام و صدمه زدن به هدف می‌شود. بدنه اصلی موشک معمولا به شکل لوله از جنس محکم و از فلز سبک مانند آلومینیوم با دیگر فلز است که در مقابل درجه حرارت زیاد و فشارهای بالا (که در حین پرواز در هوا به موشک وارد می‌شود.) مقاوم باشد، ساخته می‌شود.

بالهای موشک (Wings)
بالها در اطراف و بیرون بدنه اصلی قرار گرفته‌اند و نیروی اصلی جهت پرواز در هواست تامین می‌نماید. لبه جلویی بالها به لبه مقاوم ، لبه عقبی آن به لبه فرار (Trailing EDGE) و بالای آن تیپ (TIP) گفته می‌شود.

بالکهای موشک (FINS)
بالکها کوچکتر از بالها بوده و بطور معمول در قسمت عقب موشک قرار می‌گیرند، ولی در بعضی از موشکها در قسمت جلو بدنه طراحی شده است. هدف از به کارگیری بالک ، متعادل نگهداشتن موشک و تامین پدیداری آن (انطباق محور موشک با زاویه حرکت) ، در مسیر پرواز می‌باشد به همین علت به بالکها ، تثبیت کننده نیز اطلاق می‌شود.

سیستم هدایت و کنترل موشک (Guidance and control system)
سیستم هدایت یکی از بخشهای عمده موشک است و کار هدایت موشک از محل روانه‌ سازی و پرتاب تا بخشی از مسیر و یا هدف را به عهده دارد. بعضی از موشکها از هدایتهای مختلفی ، در قسمتهای مسیر استفاده می‌کنند. سیستمهای هدایت جهت انجام وظایف مربوط ، دارای قسمتهای زیر می‌باشد

هدایت حساسه
این قسمت به انواع مختلف انرژی نظیر حرارت ، روشنایی ، امواج الکترومغناطیسی ، صدا و یا حرکت مکانیکی را تشخیص می‌دهند. این وسایل (حساسه‌ها) انرژی دریافتی را تجزیه و تحلیل کرده و به شکلی بکارگیری در می‌آورند و آنها را به قسمتهای مربوطه نظیر شتاب ‌سنجها به کامپیوتر ارجاع می‌دهند.

کامپیوتر
اطلاعات را از حساسه‌ها دریافت و آنها را پردازش می‌نمایند. خروجی به نحوی است که قابل دریافت و واکنش مناسب بوسیله قسمتهای کنترل باشد. این قسمت در واقع مغز موشک تلقی می‌شود. زیرا اطلاعات لازم برای قسمتهای داخلی و سطوح کنترل از این بخش صادر می‌شود.

کلاهک یا سرجنگی
سرجنگی که به آن کلاهک جنگی گفته می‌شود، از مهمترین بخشهای موشک بوده و هدف از طراحی موشک یا راکت ، (به عنوان تسلیحات نظامی) در واقع رساندن این قسمت به هدف و یا نزدیک آن است که با انجام عمل هدف آسیب یا منهدم می‌شود. اغلب محل قرار گرفتن این بخش جلو مورد نظر است. در صورتی که وقتی بحث کلاهک جنگی در اینگونه سلاحها باشد، محلی غیر از دماغه موشک مورد نظر است.

این بخش در موشک‌ها اکتشافی یا عملی شامل تجهیزاتی است که برای مثال به منظور جمع‌آوری اطلاعات جوی ، عکسبرداری جمع‌آوری اطلاعات علمی و سرانجام عملیاتی نظیر قرار دادن ماهواره در مدار زمین می‌باشد که به علت اهمیت این بخش شاخه علمی به نام «بالستیک انتهایی» بوجود آمده و موضع آن طراحی سرجنگی‌های مختلفی با توجه به اهداف متفاوت است.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  16  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله آناتومی یک موتور جستجو وب فوق متنی در مقیاس وسیع

اختصاصی از فی توو دانلود مقاله آناتومی یک موتور جستجو وب فوق متنی در مقیاس وسیع دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

خلاصه:
در این بخش، به گوگل خواهم پرداخت، یک نمونة اصلی از یک موتور جستجوی در مقیاس وسیع که استفاده وسیعی از ساختار اراده شده در فوق متنی می کند. گوگل برای جستجو و یافتن (Crawl) و شاخص بندی وب به طور مؤثر و تولید نتایج هرچه رضایت بخش تر نسبت به سیستم های موجود طراحی شده است. این نمونه اصلی با پایگاه داده ای متشکل متن و فوق پیوند کامل 24 میلیون صفحه در http://google.standard.edi/ موجود می باشد. مهندسی یک موتور جستجو یک وظیفة چالش آور است. موتورهای جستجو دهها تا صدها میلیون صفحه وب متشکل از تعداد قابل ملاحظه ای موضوعهای متفاوت را شاخص بندی می کنند و پاسخ گوی دهها میلیون پرس و جو به صورت روزانه هستند. بر خلاف اهمیت بالای موتورهای جستجوی برروی وب تحقیقات آکادمیک بسیار اندکی برروی آنها صورت گرفته است (در کشور عزیز ما دقیقاً هیچ مطالعه و تحقیقی صورت نگرفته است). علاوه بر این به دلیل سرعت پیشرفت تکنولوژی وب، امروزه ساخت یک موتور جستجو مسبت به سه سال پیش بسیار متفاوت است. این بخش به بررسی و توصیف عمقی این موتور جستجوی وب در مقیاس وسیع می پردازد. جدای از مشکلات تغییر مقیاس تکنیکهای جستجوی قدیمی داده با این وسعت، چالشهای تکنیکی جدیدی در زمینه استفاده از اطلاعات اضافی ارائه شده در فوق متن برای تولید نتایج جستجوی بوجود آمده است. این بخش به این که چگونه می توان یک سیستم در مقیاس وسیع عملی که بتواند اطلاعات اضافی ارائه شده در فقو متن را استخراج کند را تولید کرد، پاسخ خواهد گفت. همچنین ما به این مشکل که چگونه می توان با مجموعه های فوق متن کنترل نشده (هر کسی می تواند هر چه خواست بنیسد) کنار آمد، نیز دقت خواهیم کرد.
1. معرفی
وب چالشهای جدیدی برای بازیابی اطلاعات ایجاد می کند. حجم اطلاعات موجود برروی وب به سرعت در حال افزایش است و به همان نسبت تعداد کاربران جدید که در جستجوی وب بی تجربه هستند افزایش می یابد. مردمی که احتمالاً وب را از طریق گراف پیوند آن مرور می کنند، اغلب کار خود را با شاخصهای ذخیره شده با کیفیت بالای انسانی مانند یاهو! یا موتورهای جستجو شروع می کنند. لیتهاس ذخیره و نگهداری شده توسط انسانی موضوعهای معروف را به طور موثری پوشش می دهند اما شخصی بودن، گران و پرهزینه بودن برای ساخت و نگهداری، کندی در پیشرفت و ناتوانی در پوشش موضوعهای مبهم و پیچیده از عیبتهای عمده آنها محسوب می شود. موتورهای جستجو بر پایة هم خوانی کلمات کلیدی معمولاً نتیج را با کیفیت بسیار پایین برمی گرداند. برای بهتر شدن شرایط، بعضی شرکتهای تبلیغاتای تلاش وسیعی برای بدست آوردن نظر مردم از طریق گمراه کردن موتورهای جستجوی اتوماتیک می کنند. اقایان سرگی برین و لاورنس پیج موتور جستجوی در مقیاس وسیعی ساخته اند که به تعداد زیادی از مشکلات سیستم های موجود پرداخته است. و آن استفاده وسیعی از این ساختمام ارائه شده در فوق متن می کند به منظور فراهم کردن نتایج جستجوی با کیفیت بالاتر، اسیم این سیستم، گوگل، انتخاب شده است. زیرا گوگل تلفظ معمول googol یا 10100 است و بسیار مناسب هدف ما برای ساختن یک موتور جستجوی بسیار در مقیاس وسیع است.
1.1 موتورهای جستجوی وب – گسترش یافتن: 1994-2001
تکنولوژی موتورهای جستجو باید به میزان زیادی تغییر پیدا می کرد تا بتواند هماهنگی خود را با گسترش وب حفظ کند. در 1994، یکی از اولین موتورهای جستجوی وب یعمی کرم وب گسترة جهانی (WWWW) شاخصی از000/110 صفحه وب و اسناد در دسترس وب داشت. از نوامبر 1998 موتورهای جستجوی برتر ادعای شاخص بندی از 2 میلیون (WebCrawler) تا 100 میلیون (از (Search Engine Watch صفحه وب و سند را داشتند. قابل پیش بینی است که تا سال 2001 یک شاخص جامع از وب شامل بیش از دو میلیارد سند باشد. در همان زمان تعداد پرس و جوهایی که موتورهای جستجو اداره می کنند به طور شگفت آوری افزایش می یابد. در ماه مارس و آوریل 1994، کرم وب گستره جهانی (wwww) به طور روزانه حدوداً 1500 پرس و جو را دریافت می کرد. در ماه نوامبر 1998، آلتاویستا (Altavista) اظهار داشت که روزانه حدود 20 میلیون پرس و جو را اداره می کند. با افزایش تعداد کاربران وب و سیستمهای اتوماتیک که از موتورهای جستجو پرس و جو می کنند به نظر می رسد که تا سال 2001 موتورهای جستجو صدها میلیون پرس و جو را اداره خواهند کرد. هدف سیستم گوگل توجه به بسیاری از مشکلات کیفیتی و مقیاس پذیری است که با عرضه تکنولوژی موتورهای جستجوی اینترنتی به میزان زیادی گسترش یافته اند.
1.2.1 گوگل: تغییر دادن وب
این موتور جستجوایی که در سطح وب امروز باشد چالشهای بسیاری را پدید می آورد. تکنولوژی جستجو و یافتن سریع برای جمع آوری و به روز رسانی سندهای وب لازمی می باشد. فضای ذخیره سازی بهید به طور کارآمدی برای ذخیره شاخصها و به طور اختیاری خود سندها بکار گرفته شود. سیستم شاخص بندی باید صدها گیگا بایت داده را به طور کارآمد پردازش کند. پرس و جحوها باید به سرعت اداره شوند (با نرح صدها تا هزاران پرس و جو در ثانیه).
همان گونه که وب گسترش می یابد این وظایف نیز به طور صعودی مشکل می شوند. اگرچه عملکرد سخت افزار و هزینه ها به طور چشمگیری بهبود یافته اند و تا حدی از این سختی را تعدیل کرده اند. با این وجود تعدادی استثنای قابل اشاره نیز مانند زمان استوانه یابی دیسک و قابلیت ادامه کار در شرایط غیرمنتظره سیستم عامل وجود دارند. در طراحی گوگل هر دو مسئلهع گسترش وب و تغییرات تکنولوژیک در نظر گرفته شده اند. گ.گل برای تغییر مقیاس دادن مجموعه داده ها به خوبی طراحی شده است و از فضای ذخیره سازی به طور مؤثری استفاده می کند. ساختمان داده های آن برای دسترسی سریع بهینه سازی شده اند (به بخش 4.2 نگاه کنید). علاوه بر این، هزینه شاخص بندی و ذخیره متن یا HTML نهایتاً بستگی نمسبی به میزان در دسترسی آنها دارد و این بر تغییر مقیاس منتاسب برای سیستم های متمرکز شده مانند گوگل تاثیرگذار است.
.3.1 اهداف طراحی
.1.3.1 کیفیت جستجوی بهینه شده
هدف اصلی در طراحی گوگل بهینه کردنم موتورهای جستجوی وب است. در سال 1994، بعضی از مردم تصور می کردند یک شاخص جستجوی کامل امکان یافتن هر چیزی را میسر می سازد. بر طبق مقالة بهترینهای وب 1994 – پیمایشگرها و «بهترین سرویس پیمایشی باید امکان یافتن تقریباً هر چیزی را به آسانی فراهم کند (هنگامی که تمام داده ها وارد شدند)». اگرچه وب 1999 کاملاً متفاوت است. هر کسی که اخیراً از یک موتور جستجو استفاده کرده باشد به سادگی در می یابد که کامل بودن شاخص تنها عامل مؤثر بر کیفیت نتایج جستجو نمی باشد. «نتایج آشغال» اغلب تمام نتایج مورد علاقه کاربر را خراب می کنند. در حقیقت در نوامبر 1999، تنها یکی از چهار مکوتور تجاری برتر نتایج را خودش می یابد (در پاسخ در ده نتیجه برتر، صفحه جستجو شده خودش را برمی رگداند). یکی از دلایل اصلی این مشکل این است که تعداد سندهای موجود در شاخصها به دلایل روشنی افزایش پیدا کرده اند اما توانایی کاربر بریا یافتن و نگاه کردن اسناد پیشرفت نکرده است. مردم هنوز خواستار نتیجه اول جستجو هستند. به همین دلیل، همان طور کهئ اندازة مجموعه گسترش می یابد، به ابزارهایی که دقت بسیار بالایی دارند نیاز بیشتری پیدا می شود (تعداد اسناد مربوط و مناسب برگردانده شده، در بین ده نتیجه برتر می آید). در واقع، گوگل می خواهد مفهوم «مناسب» فقط شامل بهترین اسناد باشد درحالیکه ممکن است، ده ها هزار سند تقیرباً وجود داشته باشد. خوش بینی های جدیدی در زمینه بهبود عملکرد موتورهای جستجو و سایر برنامه های اجرایی با استفاده بیشتر از اطلاعات فوق متنی بوجود آمده است
[Kleinberg 98]. علی الخصوص، ساختمان پیوندها [Page 98] و نوشته پیوندها اطلاعات زیادی برای قضاوت مناسب و فیلترینگ کیفیت فراهم می کند. گوگل از هر دوی ساختمان پیوند و متن انکر استفاده می کند.
.2.3.1 تحقیقات موتور جستجوی آکادمیک
جدای از گسترش بسیار زیاد، وب به طور افزایشی در طول زمان حالت تجاری به خود گرفته است، در سال 1993، %5/1 از سرویس دهندگان وب بر دامنه .com قرار داشتند. این مقدار در سال 1998 به %60 رسید. در همان زمان، موتورهای جستجو از حوزة آکادمیک به تجاری کوچ کردند. تا امروز اغلب پیشرفتهای موتورهای جستجو در شرکتهایی صورت می گیرد که حداقل میزان انتشار جزئیات را دارند. این باعث می شود تکنولوژی موتور جستجو تا حد زیادی مثل جادوی سیاه مخفی باقی بماند و گرایش تبلیغاتی پیدا کند. با گکوگل، سعی شده است تا پیشرفت و فهم بیشتری در قلمرو آکادمیک صورت گیرد.
یکی دیگر از اهداف طراحی ساخت سیستمهایی بود که تعداد قابل قبولی از مردم می توانند استفاده کنند. قابلیت کاربری در طراحی بسیار مهم بوده است زیرا بنظر می آید که اغلب تحقیقات جالب شامل تأثیر استفاده گسترده از سیستمهای مدرن وب در دسترس هستند می باشد. برای مثال، هر روز دهها میلیون جستجو اجرا می شوند. اگرچه، بدست آوردن این داده ها مشکل است، بیشتر به این دلیل که با توجه به جوانب اقتصادی این داده ها ارزشمند هستند.
هدف نهایی طراحی گوگل ساخت یک معماری که قابلیت پشتیبانی از فعالیتهای تحقیق نوظهور برردی داده های در مقیاس وسیع وب را داشته بوده است. برای پشتیبانی از استانداردهای تحقیقاتی نوول، گ.گل تمام اسناد فعلی را که جستجو می کند و می یابد به صورن فشرده ذخیره می کند. یکی از اهداف اصلی طراحی گوگل بوجود آوردن محیطی بود تا سایر محققات بتوانند به سرعت وارد شده، قسمت بزرگی از وب را پردازش کرئه و نتایج جالب توجهی را تولید کنند که در غیر این صورت تولدی آنها غیر ممکن باشد. در مدت زمان کوتاهی سیستم به جایی رسید که تعداد زیادی مقاله و تحقیق با استفاده از پایگاه داده گ.گل ایجاد شده بودند و بسیاری دیگر، در دست اقدام هستند. هدف دیگر بوجود آوردن یک محیط لابراتوار مانند بود که محققان و حتی دانشجویان بتوانند تجربیات جالب و پیشنهادات مفیدی برروی داده های وب در مقیاس وسیع گوگل داشته باشند.
2. ویژگیهای سیستم
موتور جستجوی گوگل دو ویژگی مهم دارد که به تولید نتایج با وضوح و دقت بالا کمک می کند. اول، گوگل از ساختار پیوند وب برای محاسبه رتبه بندی کیفیت برای هر صفحه وب استفاده می کند. این رتبه بندی، رتبه صفحه نامیده می شود. دوم، گوگل از پیوند برای بهبود نتایج جستجو بهره می گیرد.
1.2- رتبه صفحه: نظم بخشیدن به وب
گراف فراخوانی (پیوند) وب یک منبع بسیار مهم است که توسط موتورهای جستجوی وب کنونی بی استفاده مانده است. گوگل نقشه هایی شامل بیش از یک میلیارد از این فقو پیوندها که نمونه ای چشمگیر از کل هسته را بوجود آورده است. این نقشه ها اجازه محاسبه سریع «رتبه صفحه» یک صفحه وب را می دهند، یک معیار عینی که اهمیت اشاره به آن برابر با تصویر ذهنی مردم از اهمیت است. بخاطر این تطابق، رتبه یک صفحه راه عالی برای اولویت دادن به نتایج جستجوهای کلمه کلیدی در وب. برای اغلب موضوعهای معروف یک نوشته ساده متناظر با جستجحو است به این معنی که محدود به تیترهای صفحات باشد یعنی زمانی که نتایج جتوسط رتبه بندی صفحه اولویت بندی می شوند به طور قابل تحسینی اجرا می شوند. برای جستجوهای کاملاً متنی نیز در سیستم اصلی گوگل رتبه بندی صفحه کمک قابل ملاحظه ای می کند.
1.2.2. توصیف محاسبه رتبه صفحه
منابع نوشته آکادمیک در وب عمدتاً از طریق شمارش نوشته ها یا پیوندهای بازگشتی به یک صفحه خاص به کار گرفته شده اند. این کار تقریبی از اهمیت یا کیفیت صفحه به دست می دهد. رتبه بندی صفحه این مفهوم را از طریق نرمال سازی بوسیله تعداد پیوندها در یک صفحه و نه شمارش پیوندها به طور مساوی در تمام صفحات، گسترش می دهد، رتبه بندی صفحه به صورت زیر تعریف می شود:
در نظر بگیرید که صفحات TN…T1 به صفحه a اشاره می کند (یعنی منبع هستند). پارامتر d یک گامل محدود ساز است که می تواند بین 0 تا 1 تنظیم شود و اغلب d با مقدار 0.85 تنظیم می شود. توضیحات بیشتر در مورد d در بخش بعید اارئه می شود. بنابراین C(A) به عنوان تعداد صفحاتی که از صفحه A خارج می شوند، تعریف می شود. رتبه صفحه A به صورت زیر داده می شود.
RR (A)=)1-d)+d(PR(T1)/C(T1)+…+PR(Tn)/C(Tn))
توجه کنید که رتبه های صفحه یک توضیح احتمالی برروی صفحات می دهد، بنابراین مجموع رتبه های تمام صفحات وب یک (1) خواهد بود.
رتبه صفحه یا PR(a) می تواند بوسیلة یک الگوریتم تکرار ساده محاسبه شود و با بردار خاص اصلی از ماتریس پیوند نرمال شده از وب تطابق داده شود. بنابراین، رتبه بندی صفحه 26 میلیون صفحه وب می تواند در کمتر از چند ساعت برروی یک ایستگاه کاری متوسط محاسبه شود. بسیاری جزئیات دیگری هستند که از محدوده این مقاله خارج است.
2.1.2. توجیه شهودی
رتبه صفحه می تواند به عنوان یک مدل از رفتار عملکرد کاربر فرض شود. فرض می کنیم که یه «مرورگر تصادفی» وجود دارد چکه یک صفحه به طور تصادفی به او داده می شود و او برروی پیوندها کلیک می کند و هیچگاه دکمه (BACK) را نمی زند اما سرانجام خسته می شود و از یک صفحه تصادفی دیگر کار خود را ادامه می دهد. احتمال اینکه این مرورگر تصادفی یک صفحه را ملاقات کند رتبه آن صفحه می باشد و d یعنی عامل محدودساز احتمال این است که آن «مرورگر تصادفی» از هر نسخهع خسته شود و تقاضای یک صفحه تصادفی دیگر بکند. تفاوت مهم این است که عامل محدودساز d را تنها یک صفحه، یا گروهی از صفحات اضافه کنیم. این کار امکان شخصی سازی را ایجاد می کند و تقریباً گمراه کردن عمدی سیستم به منظور بدست آوردن یک رتبه بالاتر را غیرممکن می سازد. گوگل انشعابات متعدد دیگری برای رتبه بندی صفحه دارد که از محدوده این نوشته خارج است.
توجیه شهودی دیگر این است که یک صفحه می توان یک رتبه صفحه بالا داشته باشد اگر صفحات زیادی به آن اشاره کنند یا صفحاتی وجود دارند که به آن اشاره می کنند و خود رتبه صفحه بالایی دارند. به ضوح، صفحاتی که به خوبی از جاهای محتلفی از وب تکرار می شوند ارزش نگاه کردن دارند. همچنین، صفحاتی که ممکن است یک احضار از طرف جایی مانند صفحه خانگی یاهو! داشته باشند عموماً ارزش نگاه کردن دارند. اگر یک صفحه کیفیت بالایی نداشته باشد یا یک پیوند شکسته شده باشد به احتمال زیاد صفحه خانگی یاهو! به آن پیوند نمی شود. ضمناً رتبه بندی صفحه هر دوی این حالات و حالات دیگر را با وزن دهی تبلیغی به طور بازگشتی از طریق ساختار پیوند وب انجام می دهد.
.2.2 متن انکر (Anchor)
در موتور جستجوی گوگل با نوشتة پوندها به شیوه های خاصی برخورد می شود. اغلب موتورهای جستجو نوشته یک پویند را به صفحه ای که پیوند در آن است مربوط می سازند. گ.گل علاوه بر این نوشته پیوند را به صفحه ای که به آن اشاره می کند نمیز مربوط می سازد. این کار منافع زیادی دارد. اول، انکرها اغلب توصیف دقیق تری از صفحات وب نسبت به خود صفحات ارائه می دهند. دوم، انکرها ممکن است برای سندهایی که نمی توانند توسط موتورهای جستجوی بر پایه متن شاخص بندی شوند وجود داشته باشندذ. مانند عکسها، برنامه ها، و پایگاه ها داده. این کار در حقیقت امکان بازگرداندن صفحاتی را که عمل جستجو و دانلود (Crawl) برروی آنها صورت نگرفته است را می دهد. توجه کنید که صفحاتی که عمل جستجو و دانلود برروی آنها صورت نگرفته است می توانند ایجاد مشکل کنند از آنجا که آنها هیچ گاه برای صحت و اعتبار منطقی قبل از برگردانده شدن به کاربر چک نمی شود. در این حالت موتور جستجو حتی می تواند صفحه ای را که اصلاً وجود ندارد اما فوق پیوندها به آن اشاره می کنند بازگرداند. اگرچه امکان دسته بندی نتایج وجوود دارد درنتیجه این مشکل خاص به ندرت اتفاق می افند.
ایده متن انکر تبلیغاتی به صفحه ای که به آن باز می گرئئ توسط کرم وب گسترده جهانی (WWWW) تحقق پیدا کرد. زیرا این متن به جستجوی اطلاعات غیرمتنی و گسترش دامنه جستجو با سندهای دانلودی کمتر کمک می کند. گوگل به این دلیل از انکر تبلیغاتی استفاده می کند که متن انکر می تواند در فراهم کردن کیفیت بهتر نتایج کمک کند. استفاده مفید از متن انکه به دلیل حجم بالای که باید پردازش شود از نظر تکنیکی مشکل است. در مجموعه جستوجو و یافته شده حال حاضر گوگل که شامل 240 میلیون صفحه است بیش از دو و نیم میلیارد انکر شاخص بندی شده وجود دارد.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   31 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله موتور های هیبریدی

اختصاصی از فی توو دانلود مقاله موتور های هیبریدی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

موتورهاى بزرگتر سنگینتر از موتورهاى سبکتر هستند و انرژى زیادترى در واحد زمان مصرف مى کنند (براى حالت شتاب گرفتن و بالا رفتن از یک سر بالایى
پیستون و دیگر اجزاى داخلی سنگین هستند و نیز انرژى زیادترى در واحد زمان نیاز دارند تا در سیلندر بالا و پایین بروند. تغییر مکان و جابه جایى در داخل سیلندرها بزرگتر است در نتیجه سوخت بیشترى براى هر سیلندر مورد نیاز است.lموتورهاى بزرگتر معمولا سیلندرهاى بیشترى دارند و هر سیلندر نیز سوخت زیادى مصرف میکند. حتى اگر خودرو در حال حرکت نباشد.دلایل فوق توضیح مى دهد که چرا دو مدل خودروى مشابه با موتورهاى متفاوت در ازمون سنجش نتایج متفاوتی را بدست مى اورند.اگر هر دو خودرو در حال حرکت در یک اتوبان باشند و در یک سرعت برابر و معین خودرویى که موتور کوچکترى دارد انرژى کمترى مصرف میکند و هر دو موتور خروجى یکسانى از قدرت را تولید میکنند.ولی موتور کوچکتر از سوخت کمترى استفده میکند که به ان سرعت برسد.

اما چطور این موتور کوچک میتواند قدرت مورد نیاز خودروى شما را در مقابل خودروهاى پر قدرت در جاده فراهم کند؟
اجازه بدهید مقایسه اى بین خودروى مانند چوى کامارو با یک موتورv-8 بزرگ با خودروى هیبریدى ما با یک موتور گاز سوز و یک موتور الکتریکى انجام دهید.
موتور گاز سوز در خودروى هیبریدى قدرت کافى براى حرکت ماشین در یک بزرگراه دارد و موتور خودروى کامارو قدرتى بیشتر از قدرت مورد نیاز براى وضعیتهای مختلف دارد.
اما زمانی که خودروى هیبریدى نیاز به شتاب داشته باشد و یا نیاز به قدرت بیشترى داشته باشد(بسته به شرایط) این موتور نیاز به کمک پیدا میکند که این کمک از یک موتور الکتریکى و باترى تامین می شود.این سیستم در صورت نیاز نیروى اضافى ضرورى را فراهم میکند. موتورهاى گاز سوز در خودروهاى معمولى براى حداکثر قدرت ممکن ساخته شده اند.درحالى که رانندگان این خودروها در کمتر از 1 درصد از زمان رانندگى از حداکثر قدرت موتور استفاده میکنند.خودروهاى هیبریدى از موتورهاى کوچکترى استفاده میکنند که سایز این موتورها فقط براى مقدار متوسط" حداکثر قدرت نامى" ساخته شده اند تا ماکزیمم مقدار ممکن.در کنار کوچک بودن و کارایى بیشتر موتور در خودروهاى هیبریدى امروزه براى خودروهاى هیبریدى یک سرى فوت وفن به کار میبرند تا بهره ورى سوخت بالا رود.بعضی از این فوت و فن ها براى همه نوع خودرو اعم از هیبریدى و غیر هیبریدى است که به انها کمک میکند تا کارایى بهترى داشته باشند.ولى بعضى از این فوت وفن ها فقط براى خودروهاى هیبریدى به کار میرود. یک خودروى هیبریدى میتواند:انرژى را بازیابى ودر باترى ذخیره نماید: هنگامیکه شما پدال ترمز را فشار میدهید شما در حال تلف کردن انرژى در خودرو هستید.هر چه خودرو سریعتر رود انرژى جنبشى بیشترى دارد.ترمز کردن این انرژى را هدر میدهد و به شکل گرما در مى آورد.در خودروهاى هیبریدى مى توان مقدارى از این انرژى را بازگرداند و در باترى براى استفاده مجدد ذخیره کرد.این کار با سیستم" ترمز احیاء کننده" انجام میگیرد.در این حالت موتور الکتریکى به مانند یک ژنراتور رفتار میکند و ضمن کند شدن حرکت ماشین این انرژى جنبشی را صرف شارژ کردن باترى مى کند." بعضى وقتها موتور بنزینى خاموش میشود: یک خودروى هیبریدى همیشه نیاز به روشن بودن موتور بنزینى ندارد.زیرا یک موتور الکتریکى و باترى نیز دارد.بنابراین بعضى وقتها مى توان موتور بنزینى خودروى هیبریدى را خاموش کرد.براى مثال زمانى که خودرو در مقابل چراغ قرمز توقف کرده است.به کار بردن اصول ایرودینامیک براى کاهش نیروى درگ:
وقتى که شما در یک اتوبان رانندگى میکنید بیشترین نیروى موتور شما صرف مقابله با نیروى فشارى هوا میشود.که این نیرو به نیروى درگ ایرودینامیک موسوم است.این نیروى درگ میتواند به چندین روش کاهش یابد.یک راه مطمئن براى کاهش این نیروکاهش ناحیه جلوى اتومبیل وبه کار بردن اصول ایرودینامیک در ان است. همانطور که در شکل زیر مى بینید یک چقدر بیشتر از یک خودروى فشار هوا را تحمل میکند(ناحیه جلوى خودروى بیشتر از یک خودروى است).کاهش اشیاء خارجى روى بدنه خودرو و نیز حذف بعضى از انها میتواند در بهبود ایرودینامیک خودرو موثر باشد.براى مثال بعضى وقت ها جایگزینى ایینه ها با دوربین هاى کوچک میتواند مفید باشد. به کار بردن تایرهاى خاص : تایرهای اکثر خودروها بهینه سازى شده اند براى سطوح صاف با کمترین نویز و چسبندگى خوبى نیز در اکثر شرایط محیطى دارند.ولى این تایرها موجب به وجود آمدن نیروى درگ مى شوند.خودروهاى هیبریدى از یک تایر مخصوص استفاده مى کنند که سفت تر و پربادتر و نیز فشار زیادترى نسبت به تایرهاى معمولی دارد.نتیجه این کار باعث کاهش نیروى درگ به نصف نسبت به تایرهاى معمولى میشود. به کار بردن مواد سبک وزن: کاهش وزن کل خودرو یکی از راه هاى ساده براى افزایش راندمان و کارایى خودرو است.خودروهاى سبکترزمانى که در حال شتاب گیرى هستند یا در حال بالا رفتن از یک سر بالایى انرژى کمترى نسبت به خودروهاى سنگینترمصرف مى کنند.مواد کامپوزیت مانند فیبر کربن یا فلزات سبک وزن مانند الومینیوم و منیزیم مى توانند در کاهش وزن خودرو به کار روند.اکنون به تکنولوژى هیبریدى در دو خودروى هوندا و تویوتا پریوس میپردازیم.اگرچه هر دو این خودروها جزء هیبریدهاى موازى هستند ولى تفاوتهایى با هم دارند.هر دو این خودروها داراى موتور بنزینى و موتور الکتریکى و باترى هستند. اجازه بدهید از هوندا شروع کنیمهوندا ین خودرو که در اوایل سال 2000 در ایالات متحده معرفی شد.طراحى ان بر اساس بهترین کارکرد ممکن انجام شد.کوچک است و کم وزن و جاى 2 سرنشین و یک صندلى کودک دارد.و داراى موتور با بازدهى بالا است. داراى برترین رتبه سنجش در میان خودروهاى هیبریدى شد.
هوندا خودروى هیبریدى موازى است .موتور الکتریکى به موتور بنزینى متصل است.هوندا این سیستم را "جمع کننده کمک موتور" مى نامد. به صورت 5 سرعته دستى ی (انتقال قدرت پیوسته اتوماتیک) است.موتور الکتریکى به سه روش به موتور بنزینى کمک مى کند که به قرار زیرند:
به موتور بنزینى کمک مى کند و نیروى اضافى را در زمان شتابگیرى و یا بالا رفتن از سر بالایى تامین مى کند.
سیستم"ترمز احیاء کننده" را در زمان کاهش سرعت خودرو به منظور بازیابى انرژى فعال نماید. موتور بنزینى را روشن می کند(حذف نیاز به استارتر) ولى موتور الکتریکى به تنهایى نمى تواند نیروى مورد نیاز براى حرکت خودرو را فراهم نماید و موتور بنزینى نیز باید روشن باشد تا موجب حرکت خودرو شود.(یکی از تفاوتهای با پریوس همین است پریوس تنها با کمک موتور الکتریکی نیز میتواند حرکت کند.
هوندا براى کسب بهترین کارایى کارهایى را انجام داده که مهمترین انها 3 کارى است که در زیر به انها اشاره مى شود. کاهش وزن: از بدنه و ساختار آلومینیومى سبک وزن ساخته شده است براى هر چه کمتر شدن وزن،وزن این خودرو کمتر از 1900 پوند (862 کیلوگرم) است که این مقدار 500 پوند یا 227 کیلوگرم کمتر از سبکترین هوندا سیویک است.ستفاده از موتور کوچک و پر بازده: موتوری که در شکل زیر مشاهده مى کنید تنها 124 پوند (56 کیلوگرم) وزن دارد.سه سیلندر و 1 لیتر حجم دارد که 67 اسب بخار را در 5700 تولید مى کند.اگر نیروى اضافى ناشى از موتور الکتریکى را نیز در نظر بگیرید.این خودرو قادر خواهد بود از 0 تا 60 مایل بر ساعت را در 11 ثانیه بپیماید.با در نظر گرفتن موتور الکتریکى نیروى موتورها به 73 اسب بخار مى رسد.(در 5700 ) .اگر مقایسه اى بین موتور بنزینى به تنهایى با مجموع موتور بنزینى والکتریکى انجام دهیم.به این نتیجه میرسیم که موتور الکتریکى تنها 6 اسب بخار به قدرت موتور مى افزاید. در حالى که تاثیر واقعى موتور الکتریکى بیش از این مقدار است.موتور الکتریکى در خودروى (13 اسب بخار ) در 3000 مقدار تاثیر واقعى موتور الکتریکى را مقدار ماکزیمم گشتاور روشن مى سازد:بدون موتور الکتریکی به ماکزیمم گشتاور 66 پوند – فوت در 4800 مى رسد.وبا موتور الکتریکى ماکزیمم گشتاور به 79 پوند – فوت در 1500 مى رسد.که 13پوند – فوت نیز که اختلاف این دو گشتاور است همان تاثیر واقعى موتور الکتریکی است.
به کار بردن ایرودینامیک:هوندابه شکل قطره اشک طراحى شده است .پشت خودرو باریکتر از جلوى ان است. چرخ هاى عقب توسط جزیى از بدنه پوشانده شده است تا شکلى صاف را تشکیل دهد و بعضی از قطعات زیرین ماشین توسط پانلهاى پلاستیکى پوشانده شده است.این کارها باعث کاهش ضریب درگ به 0.25 مى شود. و این خودرو جزء ایرودینامیک ترین خودرو در بازار است .زمانی که شما در حال حرکت در اتوبان هستید موتوربنزینى با تمام قدرت کار مى کند .وقتى که سرعت خود را کاهش مى دهید(توسط ترمز کردن یا پدال گاز را شل کردن ) موتور الکتریکى مانند ژنراتور مقدارى الکتریسیته را براىشارژ باترى استفاده مى کند.نکته دیگر در مورد این است که سیستم انتقال قدرت از موتور به وسیله کلاچ جدا شده است (مانند سایر خودروها) و این بدین معنى است که اگر شما در حال کم کردن سرعت خود باشید و کلاچ را نگه دارید و یا با دنده خلاص سرعت خود را کاهش دهید در این صورت موتور الکتریکى و سیستم "ترمز احیاء کننده" نخواهد توانست انرژى الکتریکى ناشى از این کم شدن سرعت را به باترى بدهد.پس زمانى این سیستم مى تواند بازیابى انرژى داشته باشد که کم شدن سرعت خودرو در حالتى صورت گیرد که خودرو در دنده قرار دارد. اکنون اجازه دهید که نگاهى به تکنولوژى تویوتا پریوس بیندازیم که سیستمى به کلى متفاوت از دارد . تویوتا پریوستویوتا پریوس در ژاپن در اواخر سال 1997 تولید شد.تویوتا سیستم موتور و انتقال قدرت را به صورت هیبرید موازى طراحى کرده است که تویوتا ان را سیستم هیبریدى تویوتا نامیده است که بعضى از مزایاى هیبریدهاى سرى را نیز داراست.یک سدان 4 در 5 نفره که موتور و سیستم انتقال قدرت ان طورى است که توانایى رسیدن به سرعت 15 مایل بر ساعت (24 کیلومتر بر ساعت) را فقط با موتور الکتریکى داراست.پریوس در سال 2004 در امریکاى شمالى به عنوان خودروى سال برگزیده شده است.
وزن پریوس 2900 پوند (1315 کیلوگرم) است و فضاى درونى و فضاى صندوق عقب آن از تویوتا کرولا بیشتر است
>تویوتا براى رسیدن به بهره ورى و کاهش الایندگى 2 کار را انجام داد:
موتور بنزینى فقط زمانى کار مى کند که به یک سرعت مشخص برسد:به عبارت دیگر براى کاهش الودگى پریوس مى تواند به سرعت 15 مایل بر ساعت کیلومتر بر ساعت) بدون استفاده از موتور بنزینى برسد.موتور بنزینى فقط زمانى روشن مى شود که خودرو از یک سرعت معین بگذرد. به کار بردن یک دستگاه تقسیم قدرت بى همتا:موتور بنزینى مى تواند طورى تنظیم شود تا در یک سرعت معین بیشترین بهره ورى را داشته باشد ."دستگاه تقسیم قدرت" در پریوس اجازه مى دهد که موتور در همه زمانها در حالت بیشترین کارایى در یک رنج سرعتى خاص باشد. پریوس داراى موتور 1.5 لیترى است که 76 اسب بخار را در بیشینه دور 5000 دور بر دقیقه بدست مى اورد.موتور الکتریکى در پریوس داراى 67 اسب بخار قدرت براى 1200 تا 1540 دور بر دقیقه است. وگشتاور 295 پوند – فوت را از 0 تا 1200 دور بر دقیقه تولید مى کند که نیروى کافی را براى حرکت خودرو بدون دخالت موتور بنزینى فراهم مى کند موتور الکتریکى در پریوس خیلى قویتر از موتور الکتریکى در هوندا است.
دستگاه"تقسیم کننده قدرت" قلب پریوس است.آن یک جعبه دنده هوشمند است که به موتور بنزینى متصل است.این جعبه دنده به خودرو اجازه مى دهد که مانند یک خودروی هیبریدى موازى باشد که در آن موتور الکتریکى مى تواند به تنهایى به سیستم انتقال قدرت نیرو وارد کند و موتوربنزینى نیز مى تواند به تنهایى و یا با موتور الکتریکى نیروى مورد نیاز خودرو را تامین کند. همچنین این دستگاه"تقسیم کننده قدرت" اغلب اجازه مى دهد که خودرو مانند یک خودروى هیبریدى سرى باشد که در آن موتور بنزینى مى تواند مستقلا باترى ها را شارژ کند و یا نیروى مورد نیاز براى چرخ ها را فراهم کند.که اغلب مى تواند به صورت انتقال قدرت پیوسته یا عمل کند که باعث حذف نیاز به انتقال قدرت دستى یا اتومات مى شود. و سرانجام چون دستگاه"تقسیم کننده قدرت" اجازه مى دهد که ژنراتور موتور را روشن کند و این باعث حذف نیاز به استارتر مى شود .دستگاه تقسیم قدرت یک مجموعه دنده خورشیدى است (شکل زیر) موتور الکتریکى به چرخ دنده حلقه ای از مجموعه دنده متصل است و اغلب به صورت مستقیم به دیفرانسیل متصل مى گردد. بنابراین سرعت موتور الکتریکى و چرخش دنده حلقه ای سرعت خودرو را تعیین مى کند.ژنراتور به چرخ دنده خورشیدى از مجموعه دنده ها متصل است و موتور بنزینى یا گاز سوز نیز به حامل خورشیدىمتصل است.سرعت چرخ دنده حلقه ای به سه جزء گفته شده بستگى دارد.بنابراین همه این اجزاء با هم در تمام زمانها کار مى کنند تا سرعت خروجى را کنترل کنند.وقتى شما شتاب مى گیرید ابتدا موتور الکتریکى و باترى ها تمام نیروى مورد نیاز را تامین مى کنند.چرخ دنده حلقه ای که متصل به موتور الکتریکى است همزمان با حرکت کردن موتور الکتریکى مى چرخد.حامل خورشیدى که به موتور بنزینى متصل است ثابت است زیرا موتور بنزینى هنوز روشن نشده است.زمانى که چرخ دنده حلقه ای شروع به چرخیدن کند باعث میشود که ژنراتور و چرخ دنده خورشیدى نیز شروع به چرخیدن کنند.زمانى که شتاب بیشترى مى گیرید ژنراتور با سرعتى مى چرخد که بتواند نیروى مورد نیاز براى موتور الکتریکى را فراهم کند.هنوز موتور بنزینى فعال نشده است. وقتى به سرعت 40 مایل بر ساعت یا 64 کیلومتر بر ساعت مى رسید موتور بنزینى نیز روشن مى شود.در حالى که موتور بنزینى روشن است ژنراتور سرعت موتور الکتریکی را طورى تغییر مى دهد که با سرعت موتور بنزینى تطبیق پیدا کند و در خروجى سرعت با هم برابر باشند.همانند هوندا تویوتا پریوس هرگز نیاز به شارژ دوباره ندارد.زیرا ژنراتور همیشه و به طور اتوماتیک سطح شارژ در باترى ها را کنترل مى کند و در صورت کم بودن شارژ مى کند. هم هوندا و هم تویوتا گارانتی هاى طولانى برای قطعات هیبریدى خود وضع کرده اند.هوندا 8 سال یا 80000 مایل گارانتى بیشتر قسمتهاى انتقال قدرت و موتور وتجهیزات هیبریدى را داراست و تویوتا نیز 8 سال یا 100000 مایل گارانتى باترى و سیستمهاى هیبریدى را دارد.موتور و باترى در این خودروها نیاز به هیچگونه نگهدارى وبازنگرى ندارد(اگرچه در صورت اتمام گارانتى اگر نیاز به تعویض باتری ها گرفتید ڇندین هزار دلار خرج بر مى دارد). کسب نیروى هیبریدى مطمئنا پیچیده تر از تنها نیروى بنزینى و یا تنها نیروى الکتریکى است. در بخش بعدى بررسى خواهیم کرد که چرا تکنولوژى هیبریدى مورد علاقه همه مشتریان و هم خودروسازان قرار گرفته است.مزایاى یک خودروى هیبریدى :شما ممکن است تعجب کنید که چرا اشخاص به این سیستم پیچیده علاقه دارند علیرغم اینکه بیشتر مردم با خودروهاى بنزینى خیلى راحت هستند.دلیل این علاقه دو چیز است1-کاهش الایندگی
2-بهبود بهره ورى و کارایى.حال اجازه دهید مثالى از استانداردهاى آلودگى کالیفرنیا بزنیم.که تعیین مى کند چه مقدار از هر نوع الودگى در یک خودرو مى تواند وجود داشته باشد.این مقدار معمولابر حسب گرم بر مایل بیان مى شود.براى مثال این استاندارد بیان مى کند که مقدار مونو اکسید کربن در هر مایل نباید از 3.4 گرم بیشتر باشد
خودروهای هیبریدی معمولا تلفیقی از موتور احتراق داخلی خودروهای متداول با باتری و موتور الکتریکی یک خودرو الکتریکی هستند . این تلفیق انتشارات ( گازهای خوروجی ) اندک همراه با توان ، برد عملیاتی و سوخت مصرفی مناسب خودروهای معمول ( گازوئسل وبنزین) را عرضه می کند و این خودروها هرگز نیاز به اتصال به برق ندارند.این انعطاف پذیری ذاتی خودروهای هیبریدی آنها را برای ناوگان حمل و نقل ومصرف شخصی مناسب کرده است خودرو های هیبریدی می توانند سرعت و مسافت بیشتری نسبت به انواعی که موتورهای درون ساز دارند داشته باشند، با این حسن بزرگ که شارژباتری هایش هرگز تمام نمی شود بازدهی این خودروهابسیار بالا بوده و میزان تولید آلودگی شان کاهش یافته است. به همین دلیل بسیاری از کارخانه ها از سال 1999 تولید خودروهای هیبریدی را به صورت انبوه آغاز کرده اند.
تاریخچه خودروی هیبریدی
یک مهندس آمریکائی به نام H.Piper در 23 نوامبر 1905 یک ماشین هیبریدی ساخت که قادر بود در طی 10 ثانیه تا 25 مایل شتاب بگیرد. موتور این خودرو ترکیبی از موتور بنزینی و موتور الکتریکی بود که امروزه به عنوان موتور هیبریدی شناخته می‌شود. Piper در سه سال و نیم بعد، اختراع خود را ثبت نمود؛ اما پیشرفت سریع موتورهای احتراق داخلی با قدرت و گشتاور بالا در آن دوره، همچنین قابلیت استارت بدون هندل آنها و از همه مهمتر پایین بودن قیمت سوختهای فسیلی و مطرح نبودن آلودگی محیط زیست، سبب عدم توجه به این نوع خودروها شد. در پی بحرانهای نفتی سالهای 1970 دوباره این خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولی تا سال 1990 که کار اصولی با مشارکت PNGV (Partnership for a New Generation Vehicle) در آمریکا آغاز گردید، این خودروها به طور جدی پیگیری نشدند.
امروزه خودروهای هیبریدی مورد توجه کمپانیهای بزرگ جهان قرار گرفته اند که از آن جمله می‌توان به شرکتهایی مانند: تویوتا، هندا، میتسوبیشی، فورد، فیات، جنرال موتورز، دایملر کرایسلر، نیسان و پژو و ... اشاره نمود. توفیق این محصولات به حدی چشمگیر بوده که از دسامبر سال 1997 تا ابتدای سال 2000 بیش از چهل هزار محصول پریوس کمپانی تویوتا به فروش رسیده است.
خودروهای هیبریدی به وسیله دو منبع انرژی – یک واحد تبدیل انرژی (همچون یک موتور احتراق یا پیل سوختی) و یک وسیله ذخیره انرژی (هم چون باتری هل یا فرا خازن ها)- توان می گیرند . واحد تبدیل انرژی امکان قدرت گرفتن از بنزین ، متانول ، گاز طبیعی فشرده ، هیدروژن یا سوخت های جانشین دیگر را دارد. خودروهای هیبریدی این پتانسیل را دارنئ که 2 تا 3 برابر راندمان بالاتری نسبت به خودروهای متداول داشته باشند. خودروهای هیبریدی می توانند دارای طراحی موازی طراحی سری یا ترکیبی از هر دو باشند. در یک طراحی موازی ، واحد تبدیل انرژی و سیستم محرکه الکتریکی مستقیما به چرخ های خودرو مرتبط شده اند. موتور اصلی برای رانندگی در بزرگراه ها استفاده می شود ، موتور الکتریکی توان اضافی را هنگام پیمودن سر بالایی ها ، شتاب گرفتن و مواقع دیگر که توان بالای خودرو نیاز باشد فراهم می آورد.در یک طراحی سری ، موتور اصلی به یک ژنراتور تولید کننده الکترسیته مرتبط است . الکتریسیته باتری هایی را شارژ می کند که موتور الکتریکی را که به چرخ ها توان می دهد به کار می اندازد. بر خلاف خودروهای الکتریکی ، خودروهای هیبریدی نیازی به اتصال به برق شهر ندارند. در عوض آنها با ترمز واکنشی یا ژنراتور شارژ می شوند.

اجزاء خودروهای هیبریدی
خودروهای هیبریدی یک ترکیب بهینه از اجزای مختلف هستند.یک نمونه خودرو هیبریدی را دیاگرام بالا می بینید.
• کنترل کننده ها / موتور کشنده الکتریکی
• سیستم های ذخیره کننده انرژی الکتریکی ، همچون باتری ها و فراخازن ها
• واحد توان هیبریدی همچون موتور احتراق جرقه ای ، موتورهای انژکتور مستقیم احتراق تراکمی (دیزل) توربین های گازی و پیل های سوختی
• سیستم های سوخت رسانی برای واحد توان هیبریدی
• جعبه دنده (گیربکس)
برای کمک به گازهای خروجی و بهبود کارایی های خودرو ، اجزاء وسیستم های زیر بواسطه تحقیق و توسعه اصلاح شدند :
• سیستم های کنترل گازهای خارجی
• مدیریت انرژی وکنترل سیستم ها
• مدیریت حرارتی اجزاء
• وزن پایین وایرو دینامیک بدنه / شاسی
• مقاومت غلطشی پایین (شامل طراحی بدنه وتایرها )
• کاهش بار لوازم اضافی

کنترل کننده ها / موتورهای هیبریدی
موتورهای کارگران پر کار سیستمهای راننده خودروهای هیبریدی هستند ، یک موتور کشنده الکتریکی ، انرژی الکتریکی واحد ذخیره انرژی را به انرژی مکانیکی که چرخ های خودرو را به حرکت در می آورد.بر خلاف خودروهای معمول که برای بدست آوردن گشتاور کامل ، موتور باید سرعت بگیرد موتور الکتریکی گشتاور کامل رادر سرعت های پایین نیز فراهم می کند. همین مشخصه شتاب غیر خطی عالی به خودرو می دهد . مشخصه های مهم موتور خودروی هیبریدی شامل کنترل خوب رانندگی با خطای مجاز صدای کم وراندمان بالا می باشد. مشخصه های دیگر شامل انعطاف پذیری مربوط به نوسان ولتاژ و البته قابل قبول بودن قیمت تولید انبوه می شود. تکنولوژی موتور جلو برنده برای کاربردهای خودروی هیبریدی شامل آهنربای دائمی ، القای جریان متناوب و موتورهای مقاومت مغناطیسی متغییر می باشد.
باتری خودرو هیبریدی
باتری ها یک از اجزای ضروری خودروخهای هیبریدی هستند . گر چه تعداد کمی از تولیدات خودروهای هیبریدی با باتریهای پیشرفته در بازار عرضه شده اند اما هیچ کدام از باتری های رایج یک ترکیب قابل قبول اقتصادی از توان ، راندمان انرژی و طول عمر را برای حجم بالای تولید خودرو ارائه نداده اند. ویژگیهای مطلوب باتریهای با توان بالا برای کاربردهای خودروهای هیبریدی شامل این موارد است : پیک و توان مخصوص تکانه بالا ، انرژی مخصوص بالای توان تکانه ، پذیرش شارژ بالا برای بیشینه کردن بهره بری ترمز واکنشی و طول عمر طولانی . روش ها و طراحی های در حال توسعه برای هماهنگی مجموعه به صورت الکتریکی و حرارتی ، روشهای دقیق در حال پیشرفت برای تعیین وضع شارژ باتری ، باتریهای بادوام در حال پیشرفت و قابلیت بازاریابی ، چالش های تکنیکی دیگر هستند.
فراخازن های خودروهای هیبریدی
فراخازنها انرژی مخصوص بالاتری دارند و نوع قویتری از خازن های الکترولیتی هستند که انرژی را به عنوان شارژ الکتریسته ساکن ذخیره می کنند. فراخازنها سیسمتهای الکتروشیمیایی هستند که انرژی را در لایه ای از مایع قطبیده شده در سطح مشترک مابین یک الکترولیت رسانای یونی و یک الکترود رسانا ذخیره می کنند . ظرفیت ذخیره انرژی با افزایش مساحت سطح مشترک افزایش می یابد. فراخازنها به عنوان اولین ابزار برای کمک به توان موتور در شتاب گیری و سر بالایی رفتن هستند که به هملن خوبی بازیافت انرژی ترمزگسترش پیداکرده اند فراخازنها به صورت بالقوه به عنوان دومین شیوه ذخیره انرژی در خودروهای هیبریدی ، برای تامین توان بار گذاری باتری های شیمیایی سودمندند. الکتریسیته اضافی برای ثابت نگه داشتن ولتاژ در مواقعی که چگالی انرژی پایین است مورد نیاز است.
پیل های سوختی خودروهای هیبریدی

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   29 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید