◄ پندی از کتاب مدل‌سازی و کنترل موتورهای احتراق داخلی (ترجمه دکتر بهرامعلی)

عباس قربانعلی بیک:  کتاب ارزشمند "مدل سازی و کنترل موتورهای احتراق داخلی به کمک سیستم ها و مدارهای غیرخطی" ترجمه آقای دکتر اصغر بهرامعلی (مدیرکل اسبق نیروی کشش)، اخیرا در 165 صفحه منتشر شده که خلاصه این کتاب به قلم ایشان ذیلا ارائه می گردد:

هرچند عنوان کتاب عمومی به نظر می رسد، اما با توجه به اهمیت سیستم کنترل موتور لوکوموتیوها به ویژه در لوکوموتیو آلستوم (تین 267358) در قابلیت اعتماد، آماده به کاری، هزینه نگهداری و حتی ایمنی آنها (RAMS)، مشکلات لوکوموتیوهای MP و نیز انواع جدید داخلی و خارجی، می توان از رویکرد جدید کنترل موتورهای احتراقی برای کاهش مشکلات کنترل لوکوموتیوها بهره مند شد. 

مدتهاست که محققان به دنبال روش هایی هستند که بتوان رفتار غیرخطی سیستم های مورد نظر را تحت کنترل درآورد. ابداع روش های هوش مصنوعی و به تبع آن مفاهیمی مانند منطق فازی و شبکه های عصبی در این راستا صورت گرفته است. ویژگی این روش ها آن است که در آنها معمولا نیازی به دانستن ارتباط دقیق بین پارامترهای تأثیرگذار بر سیستم و خروجی آن نیست. بلکه صرفا داشتن شناخت کیفی از میزان این تأثیرگذاری و در قالب عباراتی مانند داشتن تأثیرکم، متوسط، زیاد و غیره کافی است. سپس با وزن دار کردن این اثرات کیفی در قالب اختصاص مقادیر کمی متفاوت به آنها که در ابتدا دقیق نبوده و به تدریج با اعمال روش های آموزشی، به مقدار واقعی خود نزدیک می شوند امکان شبیه سازی رفتار غیرخطی سیستم مورد نظر و بهبود آن به وجود می آید. ویژگی مهم این سیستم ها توانایی یادگیری و اصلاح وزن پارامترهای تأثیرگذار بر رفتار سیستم مورد نظر است.

مدتی است که از این مفاهیم نیز برای بهبود فرآیند احتراق در موتورهای احتراق داخلی به خصوص از نقطه نظر میزان آلایندگی محیط زیست استفاده شده است. آنچه در اینجا مهم است یافتن کمیت های قابل اندازه گیری است که نشانگر کیفیت احتراق در موتورهای احتراق داخلی باشند. رابطه تنگاتنگ میان میزان فشار احتراق با کیفیت احتراق از جمله مواردی است که اتفاق نظر نسبت به آن وجود دارد. لذا پایش فشار داخل محفظه احتراق از جمله مواردی است که توجه بسیاری به آن معطوف شده است.

ولی اندازه گیری مستقیم فشار احتراق مستلزم نصب سنسورهایی با توانایی کار در دما و شرایط محیطی سخت درون فضای سیلندر است که علاوه بر تداخل در کار موتور، فرآیند کار را غیراقتصادی و غیرتجاری می نماید. به همین دلیل مدتی است که رویکردهای دیگری مانند روش های نوری و استفاده از ارتعاشات بلوکه موتور مد نظر محققان در این زمینه قرارگرفته است که به کمک آنها یا نیاز به استفاده از سنسورهای با توانمندی های بالا را منتفی میکند یا از تداخل در کار موتور جلوگیری می شود.

کاهش مصرف سوخت و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری و بهبود راندمان این موتورها از جمله موارد مهم دیگری است که هنوز چالش پیش روی محققان در این شاخه است.

در این کتاب سعی شده که به صورتی گزارش وار و تا حد امکان با پرهیز از ارائه روابط پیچیده ریاضی، نتایج تحقیقاتی ارائه شود که تاکنون در ارتباط با مدل سازی و کنترل فرآیند احتراق در موتورهای احتراق داخلی با هدف کاهش آلایندگی و بهبود راندمان آنها صورت گرفته است. این کتاب در 6 فصل و به اختصار به بازبینی فرآیند احتراق در موتورهای احتراق داخلی می پردازد. 

در این راستا رویکردهای جدید مبتنی بر هوش مصنوعی و با استفاده از مفاهیمی مانند منطق فازی و شبکه های عصبی به اختصار معرفی و مورد ارزیابی قرار گرفته اند. فرآیندهای ترمودینامیکی سیالات همراه با چگونگی ایجاد، نوع، اندازه و انتشار آلاینده ها از اگزوز موتور از مواردی است که مورد بررسی قرار گرفته اند. تأثیر کیفیت احتراق بر میزان و نوع ارتعاش مشاهده شده از بلوکه موتور و استفاده از سیگنال ارتعاش مربوطه، به عنوان عاملی مهم و کارا در کنترل فرآیند احتراق، از دیگر مواردی هستند که تحت تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. تحلیل فشار احتراق و پایش آن به عنوان مهمترین عامل در انعکاس کیفیت احتراق و معرفی الگوریتم های تطبیق پذیر برای کنترل و بهینه سازی فرآیند احتراق مبتنی بر فشار احتراق نیز در این کتاب پوشش داده شده و در انتها پدیده های غیرخطی برای یک موتور خاص به عنوان نمونه، شناسایی و جبران سازی شده است.

امید است با مطالعه و بررسی دقیق این کتاب، فناوری مورد اشاره در کاهش شدت خرابی لوکوموتیوها (تین 289781) موثر افتد.