close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2762.Цифровые системы зажигания

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра технической эксплуатации и ремонта автомобилей
А.В. Пузаков, А.М. Федотов
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ
Рекомендовано
к
изданию
Ученым
советом
федерального
государственного
бюджетного
образовательного
учреждения
высшего
профессионального образования «Оренбургский государственный университет» в
качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по программам высшего
профессионального образования по направлению подготовки 190600.62
Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
Оренбург
2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 629.33(075.8)
ББК 39.33-04я73
П 88
Рецензент – старший преподаватель, кандидат технических наук Д.В. Сурков
П-88
Пузаков А.В., Федотов А.М.
Цифровые системы зажигания: учебное пособие /А.В. Пузаков,
А.М. Федотов; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург : ОГУ, 2014. – 113 с.
В учебном пособии рассмотрены принципы построения и
функционирования цифровых и микропроцессорных систем зажигания, а также
представлены методики проведения лабораторных работ по изучению
цифровых и микропроцессорных систем зажигания.
Учебное пособие предназначено для студентов направления подготовки
190600.62 - Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов,
может быть использовано студентами специальности 190109.65 – Наземные
транспортно-технологические средства
УДК 629.33(075.8)
ББК 39.33-04я73
ISBN
© Пузаков А.В.,
Федотов А.М., 2014
© ОГУ, 2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
Введение ………………………………………………………………………..
3
1 Системы зажигания с электронными регуляторами угла опережения
зажигания………………………………………………………………………..
6
2 Датчики цифровых и микропроцессорных систем зажигания ....................
8
2.1 Датчики положения и перемещения .........................................................
8
2.2 Датчики давления ......................................................................................
10
2.3 Датчики температуры .................................................................................
12
2.4 Датчики детонации ....................................................................................
12
3 ЦСЗ с жесткой логикой и без элементов памяти .........................................
15
4 ЦСЗ с элементами памяти .............................................................................
17
5 Системы зажигания с корректировкой УОЗ по детонации ........................
23
5.1 Защита двигателя от детонации…………………………… ......................
23
5.2 Устройство для регулирования УОЗ в зависимости от степени
детонации………………………………………………………………………… 28
6 Цифровая система зажигания с двухканальным коммутатором .................. 33
7 Двухканальные коммутаторы ........................................................................ 38
8 Микропроцессорные системы зажигания ....................................................
41
8.1 Контроллер………………………………………………………………….. 44
8.2 Вычисление УОЗ в МПСЗ………………………………………………….. 50
9 Исследование бесконтактной системы зажигания…………………………. 50
9.1 Цель работы…………………………………………………………………. 50
9.2 Общие положения…………………………………………………………... 50
9.3 Описание лабораторной установки………………………………………... 51
9.4 Порядок выполнения лабораторной работы……………………… ..........
54
9.5 Содержание отчета…………………………………………………………. 59
9.6 Контрольные вопросы……………………………………………………… 59
10 Исследование цифровой системы зажигания на жесткой логике………... 60
10.1 Цель работы………………………………………………………………... 60
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10.2 Общие положения……………………………………………………… .... 60
10.3 Описание лабораторной установки…………………………………… .... 64
10.4 Порядок выполнения лабораторной работы…………………………….. 65
10.5 Содержание отчета………………………………………………………... 68
10.6 Контрольные вопросы…………………………………………………….. 69
11 Исследование системы управления углом опережения зажигания с
обратной связью по детонации………………………………………………… 72
11.1 Цель работы………………………………………………………………... 72
11.2 Общие положения……………………………………………………… .... 72
11.3 Описание лабораторной установки…………………………………… .... 76
11.4 Порядок выполнения лабораторной работы…………………………….. 82
11.5 Содержание отчета………………………………………………………... 87
11.6 Контрольные вопросы…………………………………………………….. 88
12 Исследование цифровой системы зажигания с «памятью»………………. 89
12.1 Цель работы………………………………………………………………... 88
12.2 Общие положения……………………………………………………… .... 89
12.3 Описание лабораторной установки…………………………………… .... 97
12.4 Порядок выполнения лабораторной работы…………………………….. 97
12.5 Содержание отчета………………………………………………………... 99
12.6 Контрольные вопросы…………………………………………………….. 99
13 Исследование микропроцессорной системы зажигания………………….. 100
13.1 Цель работы………………………………………………………………... 100
13.2 Общие положения……………………………………………………… .... 100
13.3 Описание лабораторной установки…………………………………… .... 104
13.4 Порядок выполнения лабораторной работы…………………………….. 105
13.5 Содержание отчета………………………………………………………... 110
13.6 Контрольные вопросы…………………………………………………….. 110
Список использованных источников………………………………………….. 111
Приложение А…………………………………………………………………... 112
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
Развитие
современного
двигателестроения
происходит
в
направлении
повышения экономичности и снижения удельного веса при одновременном
увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя и степени сжатия.
Степень
сжатия
составляет
7,0-8,5,
но
на
перспективных
автомобилях
устанавливаются двигатели со степенью сжатия 9,0-10 и более. Такое повышение
степени сжатия требует значительного увеличения вторичного напряжения,
необходимого для пробоя искрового промежутка свечи.
Частота вращения коленчатого вала автомобильных двигателей также
неуклонно возрастает и в настоящее время достигает от 5000 до 8000 мин-1,
диапазон рабочих температур двигателя лежит в пределах от минус 40 до 100°С.
Стремление повысить топливную экономичность двигателя заставляет использовать
обедненную смесь, для надежного воспламенения которой требуется большая длина
искрового промежутка свечи, т. е. требуется большая энергия разряда. Искровой
промежуток свечи лежит в пределах от 0,8 до 1,2 мм.
Таким образом, к современной системе зажигания предъявляются более
высокие требования: увеличение вторичного напряжения при одновременном
повышении надежности; энергия искрового разряда должна быть достаточной для
воспламенения смеси на всех режимах работы двигателя (от 15 до 50 мДж и более);
устойчивое
искрообразование
в
различных
эксплуатационных
условиях
(загрязнение свечей, колебания температуры, колебания напряжения бортовой сети
и т. д.); устойчивая работа при значительных механических нагрузках; простота
обслуживания системы; минимальное потребление энергии источников питания;
минимальные масса, габариты и низкая стоимость.
Системами, не имеющими перечисленных недостатков, являются системы с
бесконтактным управлением моментом искрообразования (бесконтактные системы
зажигания - БСЗ) - системы зажигания I поколения. В БСЗ контакты прерывателя
заменены
бесконтактным
датчиком,
который
вырабатывает
электрические
импульсы синхронизированные с углом поворота коленчатого вала. Эти импульсы
поступают в схему управления током (импульсный усилитель) первичной обмотки
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
катушки зажигания. Бесконтактные датчики не имеют механического контакта и
поэтому практически не подвержены износу.
Наиболее полно отвечают всем требованиям, предъявляемым к современным
системам зажигания, системы с электронным регулированием угла опережения
зажигания. Среди способов реализации этих систем можно выделить два основных:
аналоговый и цифровой.
Аналоговый способ относится к электронным системам зажигания более
раннего поколения, когда элементная база, используемая для их построения, имела
малую степень интеграции (системы зажигания II поколения). Цифровые системы
зажигания (системы зажигания III поколения) являются более совершенными. В
основу их работы положены принципы, широко применяемые в вычислительной
технике. Цифровые регуляторы представляют собой небольшие, различные по
сложности
вычислители,
порядок
работы
которых
задается
специальным
алгоритмом.
И все же цифровые системы зажигания явились переходным этапом.
Последним достижением в этой области стали микропроцессорные системы
(системы IV поколения). Они практически не отличаются от управляющих ЭВМ,
широко применяемых в настоящее время во многих областях науки и техники.
Микропроцессорные системы управления автомобильным двигателем условно
можно отнести к системам зажигания, так как функция непосредственного
зажигания является в них частью решения вопроса об оптимизации характеристик
двигателя, однако именно в комплексных системах управления двигателем и
заключен прогресс системы зажигания.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 Системы зажигания с электронными регуляторами угла
опережения зажигания
В аналоговых системах для преобразования информации от датчиков в
соответствии с заданным законом управления моментом искрообразования
используются типовые функциональные устройства, широко применяемые в
аналоговых вычислительных машинах. Закон регулирования УОЗ определяется
свойствами полупроводниковых приборов (диодов, стабилитронов и т.д.). К
достоинствам аналоговых систем зажигания с электронным регулированием
момента искрообразования относятся простота построения, сравнительно невысокая
стоимость и возможность обеспечения зажигания обедненных топливовоздушных
смесей за счет более точного регулирования УОЗ. Однако возможности аналоговых
систем зажигания по реализации сложных характеристик управления УОЗ
ограничены. Они не могут надежно работать в напряженных температурных
условиях подкапотного пространства без применения цепей термокомпенсации и,
кроме того, требуют подстройки и регулирования в процессе эксплуатации.
Цифровые системы зажигания (ЦСЗ) позволяют с большей точностью
воспроизводить характеристики управления УОЗ любой сложности при высокой
температурной устойчивости и надежности. В ЦСЗ информация от датчиков
параметров рабочего процесса двигателя, используемая при выработке сигнала
управления УОЗ, преобразуется в серии дискретных электрических импульсов,
синхронно связанных с вращательным движением коленчатого вала. Амплитуда
импульсов постоянна, а их число пропорционально измеряемому параметру.
Начальные числа, характеризующие отдельные параметры рабочего процесса
двигателя,
с
помощью
импульсных
устройств
и
логических
элементов
преобразуются в кодовые комбинации, определяющие закон управления моментом
искрообразования.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЦСЗ подразделяют на системы с аппаратным принципом регулирования УОЗ
без блока памяти и с блоком памяти, и на системы с программной обработкой
поступающей от датчиков информации на базе микропроцессоров и микроЭВМ.
При аппаратном принципе регулирования для изменения характеристик
управления УОЗ двигателей различных модификаций необходимо изменять
логические связи между элементами системы зажигания, что создает определенные
неудобства при их проектировании и промышленном производстве. "Жесткая"
логика алгоритма управления является существенным недостатком системы
зажигания с аппаратным принципом электронного регулирования УОЗ.
Системы
зажигания
с
программным
управлением
позволяют
гибко
воспроизводить любые заданные и адаптируемые по детонации и другим
показателям качества рабочего процесса двигателя характеристики регулирования
момента искрообразования. В этих системах программа работы определяется
логическими
учитывающие
связями
между
индивидуальные
функциональными
особенности
устройствами,
характеристик
а
данные,
регулирования,
реализуемые системой, хранятся в ее блоке памяти в виде комбинаций кодов чисел.
Достоинствами
системы
с
блоком
памяти,
представляющим
собой
перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), являются
наличие большого массива информации об оптимальных значениях УОЗ,
возможность длительного сохранения информации и при необходимости ее
изменения на различных этапах проектирования без значительных переработок
схемы, а только путем перепрограммирования ППЗУ. Применение ППЗУ позволяет
использовать систему зажигания на различных модификациях двигателей.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2 Датчики цифровых и микропроцессорных систем зажигания
2.1 Датчики положения и перемещения
Для получения цифровой информации о частоте вращения и положении
коленчатого вала применяют профилированный зубчатый диск, жестко связанный с
коленчатым валом двигателя. Часто для такой цели используется зубчатый венец
маховика с дополнительным опорным (установочным) зубом или штифтом из
магнитомягкой стали, обеспечивающим формирование датчиком начала отсчета
(ДНО) импульса, который соответствует положению поршня первого цилиндра в
ВМТ. Импульсы ДНО появляются периодически с частотой, пропорциональной
частоте
вращения
коленчатого
вала,
и
служат
для
синхронизации
функционирования системы управления моментом искрообразования с рабочими
процессами в цилиндрах двигателя.
При вращении зубчатого диска (или маховика с зубчатым венцом) с
равномерно расположенными по всей окружности зубьями датчик угловых
импульсов (ДУИ) вырабатывает серию импульсов, по числу которых после
прохождения ВМТ, т.е. после появления сигнала ДНО, определяется угловое
положение коленчатого вала. Частота вращения коленчатого вала определяется по
числу импульсов, вырабатываемых ДУИ в течение заданного периода времени, или
по числу импульсов генератора импульсов постоянной высокой частоты (ГВЧ),
подсчитываемых за временной интервал между двумя следующими друг за другом
импульсами ДУИ.
Наибольшее распространение в цифровых и микропроцессорных системах
зажигания получили индуктивные ДНО и ДУИ. Индукционная катушка 4 (рисунок
2.1) датчика находится около постоянного магнита 5, один полюс которого обращен
в сторону вращающегося зубчатого диска или зубчатого венца маховика.
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 — зубчатый диск; 2 — зуб; 3 — магнитопровод; 4 — индукционная катушка;
5 — постоянный магнит; ∆ — зазор между зубом и магнитопроводом датчика; ω — угловая
скорость вращения коленчатого вала
Рисунок 2.1 - Схема работы индуктивного датчика
Между цилиндрической поверхностью зуба 2 и магнитопроводом 3 датчика
предусмотрен небольшой зазор ∆. При прохождении зуба 2 вблизи плоского торца
магнитопровода из магнитомягкого материала величина воздушного зазора ∆ между
ними изменяется, что приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе и
появлению электрического импульса в расположенной на нем индукционной
катушке.
Импульс
имеет
вид
двух полярных пикообразных
полуволн,
расположенных симметрично относительно оси магнитопровода датчика. Нулевая
точка импульса соответствует центру каждого зуба. Индуктивные датчики просты
по конструкции, не требуют внешнего источника электроснабжения, надежны в
эксплуатации и работоспособны при температурах от минус 50 до 120 °С.
2.2 Датчики давления
Информация о нагрузке двигателя поступает от датчика абсолютного
давления или вакуума во впускном трубопроводе, аналоговый сигнал которого
преобразуется в цифровой код в аналого-цифровом преобразователе (АЦП).
В пневмоэлектрических датчиках потенциометрического типа изменение
давления
преобразуется
в
изменение
напряжения
или
силы
тока
за
счет
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
перемещения движка потенциометра с помощью мембранного или сильфонного
чувствительного элемента.
Наиболее
надежны
индуктивные
датчики,
в
которых
в
результате
перемещения стального магнитопровода чувствительный элемент (мембрана,
сильфон)
в
индукционной
катушке
индуктирует
ЭДС.
На
выходе
разбалансированного моста появляется электрический сигнал, поступающий после
усиления в блок управления системы зажигания.
1 – радиальный тензорезистор R1; 2 — тангенциальный тензорезистор R2; 3 — мембрана;
4 - кремниевая подложка; 5 — контактные площадки
Рисунок 2.2 - Чувствительный элемент интегрального датчика давления и схема включения
его тензорезисторов
Более совершенные и менее дорогостоящие интегральные полупроводниковые
датчики давления выполняют функцию преобразования неэлектрической величины
в электрический сигнал и осуществляют его дальнейшую обработку. В корпусе
датчика размещена кремниевая пластина, содержащая сам датчик и схему обработки
его сигнала. На мембране 3 чувствительного элемента (рисунок 2.3, а) датчика
размещены пленочные тензорезисторы R1 и R2, обладающие p-проводимостью и
ориентированные во взаимно перпендикулярных направлениях. Тензорезисторы
включены в мостовую измерительную схему (рисунок 2.3, б). При прогибе
мембраны сопротивление тензорезистора R1 возрастает, а тензорезистора R2
уменьшается,
что
приводит
к
разбалансированию
моста
и
появлению
электрического сигнала. Измерительный мост соединен со схемой обработки
сигнала.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3 Датчики температуры
Сигналы от датчика температуры охлаждающей жидкости (или головки блока
цилиндров двигателей воздушного охлаждения) в цифровых и микропроцессорных
системах зажигания используются в качестве корректирующей информации.
Чувствительными элементами в датчиках температуры могут быть терморезисторы
(термисторы или позисторы) и термометры сопротивления, размещаемые в
металлическом корпусе. Полупроводниковые терморезисторы обладают высокой
чувствительностью, однако имеют нестабильные и нелинейные характеристики и
подвержены старению.
Более высокой стабильностью физических свойств обладают такие металлы,
как платина, никель, медь. Перспективными являются датчики температуры на
основе металлополимерных чувствительных элементов, интегральные датчики
температуры, в которых термочувствительный элемент и формирователь сигнала
выполнены на одном кристалле.
2.4 Датчики детонации
Возникновение детонации в двигателе можно определить по многим
признакам:
—
по вибрации блока цилиндров или головки блока;
—
по характеру изменения давления в цилиндре;
—
по температуре стенок гильзы цилиндра;
—
по изменению ионизационных токов на электродах свечи зажигания и
т.д. Существует множество типов датчиков детонации, отличающихся по
конструкции и принципу действия. От типа датчика зависит место его
расположения на двигателе.
Наибольшее распространение получили пьезокварцевые вибродатчики на
основе пьезоэлектрических преобразователей: они просты по конструкции, надежны
в
работе,
имеют
малые габаритные размеры. Принцип работы вибродатчика
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
заключается в преобразовании вибрации какой-либо поверхности двигателя
(например, стенки блока цилиндров) в электрический сигнал. Выходной сигнал
датчика требует специальной обработки для точной регистрации момента
возникновения детонации.
Как правило, резонансная характеристика вибродатчика настраивается на
конкретный
выходного
тип
двигателя,
сигнала
как
чем
раз
на
обеспечивается
максимальное
частотах колебаний
детали,
напряжение
на
которой
устанавливается датчик, при детонационном сгорании топливовоздушной смеси.
Таким образом, существенно снижается влияние шума, создаваемого двигателем, на
выходной сигнал датчика, в результате обеспечивается точность распознавания
начала детонации ЭБУ.
Датчик детонации необходимо устанавливать в таком месте, в котором
создается надежная регистрация начала детонации во всех цилиндрах ДВС. На
двигателях с большим числом цилиндров могут быть установлены два датчика
детонации,
работа
которых должна
быть синхронизирована
с
вращением
распределительного вала.
Преобразователь вибродатчика (рисунок 2.3, а) состоит из двух параллельно
включенных кварцевых пьезоэлементов 2. Инерционная масса 3 выполнена из
сплава высокой плотности, что позволило уменьшить габаритные размеры датчика.
При
возникновении
вибрации,
вызванной
детонацией,
инерционная
масса
воздействует на пьезоэлементы, в результате чего на их обкладках благодаря
пьезоэффекту появляется переменное напряжение.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 — основание; 2 — пьезоэлементы; 3 — инерционная масса; 4 — латунная фольга; 5
- крышка; 6 – кабель; 7 — электрический разъем
Рисунок 2.3 - Пьезоэлектрические вибродатчики
С пьезоэлементов 2 сигнал снимается с помощью вывода из латунной фольги
4, соединенного с кабелем 6. Все элементы датчика закреплены на основании 1 из
титанового сплава. Со стороны нижнего торца в основании предусмотрено
резьбовое отверстие под шпильку крепления датчика на объекте измерения.
Резьбовая крышка 5 также закреплена на основании.
Датчик легко установить на двигателе, он вырабатывает четкий сигнал о
возникновении детонации с незначительным влиянием звуковых колебаний от шума
двигателя, однако чувствителен к детонации только в близко расположенных к нему
цилиндрах.
Вибродатчик фирмы "Бош" (рисунок 2.3, б) размещается на блоке цилиндров.
Колебания блока цилиндров двигателя при детонации через инерционную массу
передаются к кольцевому пьезокерамическому элементу, в котором индуктируется
переменное напряжение, передаваемое по экранированному кабелю в ЭБУ.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3 ЦСЗ с жесткой логикой и без элементов памяти
Для вырабатывания импульсов начала каждого цикла формирования сигнала
управления УОЗ, определения частоты вращения и положения коленчатого вала
предназначены ДНО 4 (рисунок 3.1) и ДУИ 3. Электронная часть системы содержит
основной и дополнительный счетчики 11 и 7, схему совпадения 5, три инвертора 6,
9, 10 и устройство 8 задания временного интервала.
1— зубчатый диск венца маховика; 2 — коленчатый вал двигателя; 3 — ДУИ; 4 — ДНО;
5 — схема совпадения; 6, 9, 10 — инверторы; 7 — дополнительный счетчик; 8 - устройство
задания временного интервала; 11 — основной счетчик; 12 — обмотки
Рисунок 3.1 - ЦСЗ с "жесткой" логикой
Устройство 8, выполненное на моностабильном мультивибраторе, в момент
срабатывания ДНО формирует сигнал разрешения основного счета установленной
длительности, который через инверторы 6 и 9 подается на один из входов схемы 5
совпадения.
Одновременно
с
помощью
дифференцирующей
RC-
цепи вырабатывается сигнал перевода счетчиков 7 и 11 в нулевое состояние. Оба
счетчика начинают подсчет числа импульсов, поступающих от ДУИ. В основном
счетчике 11 ведется счет только в течение периода действия сигнала разрешения от
устройства 8, а в дополнительном счетчике - до момента его
переполнения
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
независимо от сигнала разрешения. В момент переполнения счетчик 7 выдает
дополнительный сигнал на схему совпадения 5, разрешающий счетчику 11 досчет
импульсов с ДУИ. Когда в основном счетчике накапливается заданное число
импульсов (в момент переполнения), на его выходе формируется сигнал управления
моментом зажигания.
Углы поворота коленчатого вала, соответствующие периодам накопления
основного и дополнительного счетчиков заданным числом импульсов от ДУИ,
определяются
только
выбранными
емкостями
указанных
счетчиков
и
от
скоростного режима работы двигателя не зависят. Однако с изменением скоростного
режима изменяются угол поворота коленчатого вала и число прошедших в основной
счетчик 11 импульсов от ДУИ за время действия сигнала разрешения основного
счета. Соответственно изменяются требуемое число импульсов для заполнения
счетчика 11 после появления сигнала разрешения досчета от счетчика 7 и
пропорциональный этому числу импульсов угол поворота коленчатого вала. С
увеличением частоты вращения коленчатого вала уменьшается интервал угла, в
котором происходит досчет импульсов от ДУИ главным счетчиком 11, и, как
следствие, уменьшается интервал угла поворота, в котором формируется сигнал
управления моментом зажигания. Поэтому зажигание топливовоздушной смеси в
соответствующем цилиндре двигателя произойдет с большим опережением по углу
поворота коленчатого вала. Емкость счетчиков 7 и 11 и длительность сигнала
разрешения основного счета счетчиком 11 выбирают из условия получения заданной
закономерности изменения УОЗ с изменением скоростного режима работы
двигателя.
Благодаря использованию цифровых устройств обработки информации от
датчиков, характеристики системы практически не подвержены временным и
температурным изменениям. Точность воспроизводства требуемых характеристик
определяется лишь числом зубьев диска или венца маховика. Поскольку зубчатый
диск и маховик жестко связаны с коленчатым валом, исключены погрешности,
характерные для привода датчиков-распределителей БТСЗ. Недостатком системы
является необходимость изменения логических связей и номиналов цифровых и
логических
элементов
при
возможной
корректировке
характеристик
системы.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Применением
двухвыводных
катушек
зажигания
в
системе
обеспечивается статическое распределение вторичного напряжения по свечам
зажигания.
4 ЦСЗ с элементами памяти
В ЦСЗ (рисунок 4.1) формирование характеристик управления УОЗ
осуществляется путем считывания серий электрических импульсов от датчиков
параметров рабочего процесса двигателя и дальнейшим преобразованием числа
импульсов в сериях в кодовые комбинации, соответствующие требуемому закону
управления моментом искрообразования.
1 — ДНО; 2 — ДУИ; 3 — зуб профилированного диска; 4 — дополнительный
опорный зуб; 5 — коленчатый вал; 6 — профилированный зубчатый диск;
7 — свечи зажигания; 8 — двухвыводные катушки зажигания; 9— коммутатор;
10— программное устройство; 11 — счетчик импульсов начального числа;
12 — матрица; 13 —счетчик импульсов основного числа; 14 — блок управления
досчетом; 15 — датчики дополнительной информации
Рисунок 4.1 - Схема ЦСЗ с элементами памяти
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При вращении коленчатого вала 5 с закрепленным на нем профилированным
зубчатым диском 6 вырабатываемый датчиком 1 сигнал подается на вход узла
обнуления программного устройства 10 и после обработки в нем поступает на вход
установки нуля счетчика 11 начального числа. Одновременно на счетный вход
счетчика 11 с ДУИ 2 поступают угловые импульсы, которые записываются в нем
после окончания обнуления. Число импульсов, находящихся в счетчике 11 в любой
момент времени, пропорционально частоте вращения коленчатого вала.
С одного из выходов программного устройства 10, в котором заложен
алгоритм работы системы, в определенный момент времени на вход разрешения
выборки матрицы 12 поступает импульс.
Матрица анализирует подведенную к ее входам информацию о счетном
состоянии счетчика 11 импульсов начального числа, о параметрах рабочего
процесса и тепловом состоянии двигателя от датчиков 15 и преобразует
информацию в кодовую комбинацию, которую затем записывает в счетчик 13
импульсов основного числа.
В соответствии с алгоритмом работы в установленный момент времени
программное устройство 10 подает на вход блока 14 управления досчетом импульс,
разрешающий поступление дополнительной информации с датчиков 15 в счетчик 13
через блок 14 управления досчетом. Сигналы, последовательно поступающие с
датчиков 15, изменяют состояние счетчика 13, корректируя информацию,
записанную в счетчик с матрицы 12. После счетчик 13 основного числа производит
досчет импульсов от ДУИ, поступающих на его счетный вход через блок 14
управления досчетом, в результате к записанной в счетчике числовой информации
добавляется число импульсов, равное разности между основным числом и кодовой
комбинацией. Когда значение числа, получаемое при досчете, становится равным
основному числу, на выходе счетчика 13 основного числа появляется импульс
управления коммутатором 9. Реализуемый системой УОЗ оптимизируется по
заданному и запрограммированному в матрице критерию (минимальные расход
топлива, токсичность, максимальная мощность). Система позволяет формировать
сложные характеристики управления УОЗ в зависимости от частоты вращения
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
коленчатого вала, теплового состояния двигателя, положения дроссельной заслонки
и ряда других параметров.
Устройство управления моментом искрообразования (рисунок 4.2) содержит
элементы памяти — кодирующие матрицы 3 и 6, представляющие собой
программируемые постоянные запоминающие устройства ППЗУ1 и ППЗУ2. В
рассматриваемой
ЦСЗ
указанные
устройства
предназначены
для
хранения
информации о значениях оптимального УОЗ для различных сочетаний скоростного
и нагрузочного режимов двигателя. По способу ввода информации они относятся к
классу запоминающих устройств, программируемых потребителем ПЗУ.
1 - ГВЧ; 2 - счетчик импульсов ГВЧ; 3,6- первая (ППЗУ 1) и вторая (ППЗУ2) кодирующие
матрицы; 4- блок сравнения; 5- счетчик ДУИ; 7- счетчик импульсов коррекции; 8 - датчики
дополнительной информации; 9 - блок выделения переменного временного интервала
коррекции; 10 - ДНО; 11 - ДУИ; 12 - дополнительный зуб профилированного зубчатого
диска; 13 - зубчатый диск: 14 - зубья на цилиндрической поверхности зубчатого диска;
15 - блок выделения временных интервалов
Рисунок 4.2 - Схема устройства управления моментом искрообразования
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В состав устройства входят также ГВЧ, ДНО, ДУИ и полупроводниковый
датчик 8 дополнительной информации во впускном трубопроводе, выполненный
совместно с АЦП и расположенный в корпусе блока управления.
Информация от ДНО, ДУИ и датчика вакуума представляется в виде
дискретных электрических сигналов постоянной амплитуды, частота следования
которых пропорциональна измеряемому параметру. ГВЧ 1 вырабатывает импульсы
постоянной высокой частоты.
Временные
диаграммы
работы
рассматриваемого
устройства
при
формировании импульсов управления моментом искрообразования приведены на
рисунке 4.3.
а - импульсы ДУИ; б — импульсы ДНО; в — импульсы ГВЧ; г — импульсы переменного
временного интервала Т1; д — пакет импульсов ГВЧ за временной интервал Т1;
е - переменный временной интервал Т2; ж — пакет импульсов коррекции; з - сигналы,
разрешающие подсчет импульсов ДУИ счетчиком 5; и — импульсы управления моментом
искрообразования
Рисунок 4.3 - Временные диаграммы работы устройства управления моментом
искрообразования
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При вращении зубчатого диска 13 (см. рисунок 4.2) ДУИ 11 формирует
угловые импульсы, а ДНО 10 — импульсы угловой опорной точки. Частоты
следования
импульсов
ДУИ
и
ДНО
пропорциональны
частоте
вращения
коленчатого вала.
Задний фронт (срез) импульсов ДНО переводит в исходное состояние счетчик
2 импульсов ГВЧ, счетчик 5 импульсов ДУИ и блок 15 выделения временного
интервала Т1 между двумя импульсами ДУИ и интервала досчета, блок 9 выделения
переменного временного интервала коррекции и счетчик 7 импульсов коррекции.
Блок 15 выделения временных интервалов построен на базе двух счетчиков и двух
логических элементов И. Блок 9 выделения интервала коррекции выполнен по
аналогии с устройством выделения интервала досчета блока 15.
Блок 15 отслеживает прохождение импульсов ДУИ и формирует временной
интервал Т1, в течение которого разрешен счет импульсов ГВЧ счетчиком 2, а также
сигнал, разрешающий досчет импульсов ДУИ счетчиком 5. Счетчик 5 включается
перед зоной действия искры, начиная с максимального УОЗ.
Число импульсов постоянной высокой частоты, вырабатываемых ГВЧ 1 и
набранных счетчиком 2, характеризует скоростной режим работы двигателя. Код
этого числа поступает на часть адресных входов кодирующей матрицы 3, а часть
кода — на адресные входы кодирующей матрицы 6. Использование двух
кодирующих матриц 3 и 6 позволяет реализовать характеристики управления УОЗ
любой сложности с учетом выбора желаемых комбинаций рабочих зон по
скоростному и нагрузочному режимам работы двигателя и необходимости их
корректирования.
Сигнал с датчика 8, характеризующий нагрузочный режим двигателя,
поступает на вход блока 9, который вырабатывает переменный временной интервал
Т2. В интервале времени Т2разрешен подсчет счетчиком 7 импульсов коррекции,
вырабатываемых ГВЧ 1.
Код числа импульсов коррекции с выхода счетчика 7 поступает на адресные
входы кодирующей матрицы 6, а часть его, характеризующая выбранные зоны по
нагрузочному режиму работы двигателя, поступает на входы кодирующей матрицы
3.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Матрица 3
преобразует
адресный
код
на
ее
входах
в
кодовую
комбинацию соответствующую оптимальному УОЗ, зависящему от частоты
вращения коленчатого вала с учетом выбранных зон нагрузочного режима. Матрица
6 преобразует адресный код на ее входах в кодовую комбинацию, соответствующую
углу коррекции в зависимости от нагрузочного режима с учетом выбранных зон по
частоте вращения коленчатого вала.
Кодовая комбинация на выходе матрицы 3 и код числа накопленных в
счетчике 5 импульсов от ДУИ поступают в блок 4 сравнения, выполненный на
микросхеме 564ИП2. При сравнении кодов на выходе блока 4 формируется импульс
управления
искрообразованием,
положение
которого
по
углу
φ поворота
коленчатого вала относительно ВМТ соответствует оптимальному УОЗ. Импульсы
управления моментом искрообразования вырабатываются на том же обороте
профилированного зубчатого диска, на котором набирается исходная информация с
датчиков. Циклы набора информации о скоростном и нагрузочном режимах работы
двигателя и формирование сигнала управления УОЗ повторяются после очередного
импульса от ДНО.
При подаче на вход матрицы 6 дополнительного сигнала от датчика
температуры в виде кода чисел на выходе матрицы будет иметь место двоичный код
оптимального УОЗ для данного скоростного режима работы двигателя с учетом
нагрузки и теплового состояния двигателя. Обычно такой код определяет два
состояния двигателя – до и после прогрева.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5 Системы зажигания с корректировкой УОЗ по детонации
5.1 Защита двигателя от детонации
Детонация в двигателях возникает при использовании бензина с низким
октановым числом и слишком раннем зажигании. Обычно детонация возможна при
интенсивном разгоне автомобиля или когда двигатель работает с малой частотой
вращения коленчатого вала при полностью открытой дроссельной заслонке
карбюратора. Возможность появления детонации зависит от качества бензина,
каких-либо специфических регулировок двигателя, индивидуальной манеры
вождения автомобиля и т.д.
Для повышения топливной экономичности увеличивают степень сжатия в
цилиндрах двигателя. Однако более высокие степени сжатия увеличивают
склонность двигателя к детонации. При высоких степенях сжатия детонация часто
возникает
в
пределах
установленного
диапазона
УОЗ,
соответствующего
максимальной мощности и минимальному удельному расходу топлива.
При работе двигателя с интенсивной детонацией ухудшаются его мощностные
и экономические показатели. Сильная детонация приводит к перегреву двигателя,
повреждению камеры сгорания, прокладки между блоком цилиндров и головкой
блока, повышенному изнашиванию верхней части цилиндра и поршневых колец.
Работа двигателя вблизи границы зоны детонации обеспечивает наибольший
КПД, поэтому целесообразно использовать устройства, позволяющие двигателю
работать вблизи зоны детонации, но ограничивающие время его работы с
детонацией или полностью ее исключающие. В соответствии с современными
требованиями экологии желательно обеспечить работу двигателя без детонации при
обязательном условии соблюдения норм по токсичности отработавших газов.
Обычно детонация прекращается при установке более позднего УОЗ, поэтому
процесс детонационного сгорания топлива можно приостановить, корректируя УОЗ
в сторону запаздывания. Для осуществления такой коррекции необходимо получить
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
достоверный сигнал о начале детонации. Для обеспечения работы двигателя в
режиме, близком к границе зоны детонации, в цифровых и микропроцессорных
системах зажигания применяют датчики детонации, размещаемые в определенных
местах блока цилиндров или головки блока. Датчик детонации воспринимает
возникающие при детонационном сгорании топлива высокочастотные колебания
блока цилиндров или головки блока и преобразует их в электрические сигналы,
поступающие в электронный блок управления (ЭБУ).
Измерение
детонации
должно
быть
синхронизировано
с
вращением
коленчатого вала двигателя. Для повышения достоверности информации о начале
детонации сигнал от датчика детонации следует обрабатывать в интервале угла
поворота коленчатого вала, при котором возможность возникновения детонации
обоснована. Как правило, такой интервал находится в пределах от 50 до 60°
поворота коленчатого вала на такте расширения (рабочий ход) после ВМТ.
При поступлении от датчика информации о возникновении детонации ЭБУ
выдает импульс на уменьшение УОЗ до значения, при котором детонация
прекращается. Затем по алгоритму, заложенному в программное обеспечение ЭБУ,
УОЗ приближается к оптимальному. Момент зажигания смещается в сторону
запаздывания в течение определенного числа тактов. Возврат к исходной
характеристике опережения зажигания осуществляется в течение заданного
промежутка времени или за определенное число оборотов коленчатого вала.
Импульс на осуществление коррекции УОЗ ЭБУ вырабатывает в том случае, если
амплитуда сигнала датчика детонации превышает заданный уровень. Поэтому
поступающая от датчика детонации информация обычно сравнивается с сигналами,
получаемыми от датчика при бездетонационном сгорании топлива, или с сигналами,
вырабатываемыми генератором 5 эталонного уровня (рисунок 5.1). Управление УОЗ
производится с учетом склонности двигателя к детонации и октанового числа
бензина.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 — датчик детонации; 2 — фильтр; 3 — формирователь интервала измерения детонации;
4 — блок выделения информации; 5 — генератор эталонного уровня; 6 — блок задержки и
медленного восстановления момента зажигания; 7 — выходной блок; 8 — датчик
углового положения коленчатого вала
Рисунок 5.1 - Схема устройства для регулирования УОЗ по сигналу датчика детонации
ЭБУ может обеспечивать смещение УОЗ для каждого цилиндра двигателя
индивидуально (рисунок 5.2). Остальные цилиндры могут работать с оптимальным
УОЗ. При поступлении от датчика сигнала о возникновении детонации в одном из
цилиндров ЭБУ уже к следующему такту сжатия в этом же цилиндре уменьшает
УОЗ. Если сгорание топливовоздушной смеси вновь происходит с детонацией, ЭБУ
уменьшает УОЗ еще на один шаг по углу поворота коленчатого вала и так далее до
тех пор, пока не будет зафиксировано прекращение детонации. При отсутствии
детонации в течение нескольких десятков последовательных рабочих ходов в
цилиндре начинается постепенный возврат УОЗ к первоначальному значению со
значительно меньшим шагом.
Во время работы двигателя создаваемый им шум содержит звуковые частоты,
совпадающие с частотами колебаний, характерными для протекания процессов
детонации. Поэтому для обеспечения достоверности информации от датчика в
системе защиты двигателя от детонации рекомендуется устанавливать фильтр 2 (см.
рисунок 5.1) с полосой пропускания от 6 до 9 кГц. Часть спектра, образованная
собственным шумом двигателя, расширяется с увеличением частоты вращения
коленчатого вала, что должно учитываться при разработке устройства для
регулирования УОЗ по степени детонации.
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а — уменьшение УОЗ; б — неизменный УОЗ; в — увеличение УОЗ; 1-4 — номера
цилиндров; К1, К2, КЗ— сигналы о наличии детонации соответственно в первом, втором и
третьем цилиндрах четырехцилиндрового двигателя (в четвертом цилиндре детонация
отсутствует)
Рисунок 5.2 - Временная диаграмма регулирования УОЗ при наличии детонации
На некоторых моделях автомобилей SAAB, оснащенных системой зажигания
с накоплением энергии в электрическом поле конденсатора, в системе защиты
двигателя от детонации датчик детонации отсутствует. Его функцию выполняют
обычные свечи зажигания, центральные электроды которых находятся под
постоянным ионизирующим напряжением (80 В) относительно бокового электрода,
соединенного с массой автомобиля. Под действием напряжения продукты сгорания
топливовоздушной смеси способны проводить электрический ток, что позволяет
распознавать детонационные волны по характеристике протекающего через свечу
тока. Алгоритм управления моментом зажигания при наличии детонации не
отличается от рассмотренного выше.
Более совершенны программно-адаптивные системы управления по критерию
детонации, в которых информация от датчика детонации о возникновении
детонации в двигателе используется для корректирования заложенных в ЭБУ
программ
управления
дозированием
топлива
и
УОЗ.
Результаты
работы
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
программно-адаптивной системы управления УОЗ по критерию детонации показаны
на рисунке 5.3.
а - система включена; б - система выключена; р- амплитуда ударных волн в камере
сгорания; φ - угол поворота коленчатого вала
Рисунок 5.3 - Результаты работы программно-адаптивной системы управления УОЗ по
критерию детонации
Применение систем защиты от детонации позволяет несколько увеличить
степень сжатия двигателя и тем самым обеспечить более высокие его мощностные и
экономические показатели. Существенно снижается вероятность повреждения
деталей и узлов двигателя при использовании низкооктанового топлива. С помощью
таких систем решается проблема возможных изменений фактического октанового
числа бензина в эксплуатационных условиях, технического и теплового состояния
двигателя, условий окружающей среды и т.д.
В случае каких-либо нарушений в работе системы защиты двигателя от
детонации
ЭБУ
должен
автоматически
устанавливать
более
поздний
момент
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
зажигания,
при
мощностные
и
котором
гарантировано
экономические
отсутствие
характеристики
детонации.
двигателя
При
этом
ухудшаются,
но
значительно снижается риск выхода двигателя из строя.
5.2 Устройство для регулирования УОЗ в зависимости от степени
детонации
В устройство для регулирования УОЗ входят следующие приборы (рисунок
5.4):
—
датчик детонации DD;
—
усилитель У, усиливающий сигнал датчика детонации;
—
аналого-цифровой
преобразователь
АЦП,
на
выходе
которого
формируется двойное число, однозначно соответствующее усиленному аналоговому
сигналу датчика детонации;
—
универсальный двойной счетчик СЧ1, в котором записывается двойное
число с выхода АЦП;
—
компаратор КП1, обеспечивающий запись двойного числа с выхода
АЦП в счетчик СЧ1 при условии, что число на выходе АЦП больше числа в самом
счетчике СЧ1;
—
суммирующий
двоичный
счетчик
СЧ2,
осуществляющий
счет
импульсов генератора импульсов ГИ;
—
компаратор КП2, сравнивающий числа в счетчиках СЧ1 и СЧ2 и
переключающий RS-триггер ТТ1 в нулевое состояние;
—
RS-триггер ТТ2, изменяющий направления счета счетчика СЧ1;
—
логические элементы ЛЭ1—ЛЭ10, осуществляющие инверсию (ЛЭ1,
ЛЭ7), сложение (ЛЭ4, ЛЭ5, ЛЭ6, ЛЭ10) и умножение (ЛЭ2, ЛЭЗ, ЛЭ9, ЛЭ10)
логических сигналов;
—
датчик Холла DX, формирующий сигнал управления моментом
искрообразования для коммутатора К.
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Датчик Холла DX и коммутатор К являются штатными элементами системы
зажигания двигателя.
При отсутствии детонации (1-й режим работы устройства) сигнал на выходе
датчика детонации DD отсутствует, на всех выходах Q0 –Qn АЦП нули. Счетчик
СЧ1при включении питания с помощью цепочки R1–С1 обнуляется, поэтому на
входах логического элемента ЛЭ5 и на его выходе образуется напряжение низкого
уровня, которое прекращает прохождение сигнала с выхода Q триггера TT1 через
логический элемент ЛЭ2 к коммутатору К. Инвертор ЛЭ1 преобразует низкий
уровень сигнала на выходе элемента ЛЭ5 в высокий, разрешая тем самым
прохождение сигнала от DХ через логические элементы ЛЭ3 и ЛЭ4 к коммутатору
К.
Следовательно, при отсутствии детонации сигнал от DХ к коммутатору К
проходит без изменения характеристик регулирования УОЗ (рисунок 5.5, а, б).
Рисунок 5.4 - Схема устройства для регулирования УОЗ в зависимости от степени детонации
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а — сигнал от датчика Холла; б— сигнал на выходе триггера ТТ1 (на входе коммутатора К);
в - сигнал от датчика детонации DD; г - число в счетчике СЧ1; д — сигнал на выходе Q
триггера TT2; е— импульсы генератора импульсов ГИ; ж — число в счетчике СЧ1
Рисунок 5.5 - Временные диаграммы работы устройства для регулирования УОЗ во 2-м
режиме
При наличии детонации (2-й режим) на выходе усилителя У появляется
усиленный
аналоговый
сигнал
датчика
детонации
DD,
который
в
АЦП
преобразуется в цифровой код и по условию, что число А на выходе АЦП больше
числа В на выходе счетчика СЧ1, записывается через входы D0—Dn в счетчик СЧ1.
Компаратор КП1формирует на выходе "А>В" сигнал на запись числа с выхода АЦП
в счетчик СЧ1. Затем этот сигнал через инвертор ЛЭ7 подается на вход разрешения
записи PE счетчика СЧ1 (рисунок 5.5, в, г). При появлении на выходе счетчика СЧ1
(см. рисунок 5.4) какого-либо числа на выходе логического элемента ЛЭ5
устанавливается высокий уровень напряжения, которое подается на инвертор ЛЭ1.
Низкий уровень сигнала на выходе инвертора ЛЭ1 запрещает прохождение сигнала
от датчика Холла DХ через логический элемент ЛЭ3 к коммутатору К.
Одновременно высокий уровень сигнала на выходе логического элемента ЛЭ5 через
логические элементы ЛЭ2 и ЛЭ4 подключают коммутатор К к выходу Q триггера
TT1.
При высоком уровне сигнала от датчика Холла DХ на входе S триггера TT1
последний переключается в состояние логической единицы. В этом случае передний
фронт импульса на выходе Q триггера TT1 и на входе коммутатора К совпадает с
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
передним фронтом управляющего сигнала датчика Холла DХ (рисунок 5.5, а, б).
Высокий уровень сигнала от датчика Холла DХ подается на вход R счетчика СЧ2
(см. рисунок 5.4), обнуляет его и запрещает счет импульсов генератора ГИ по входу
С.
При низком уровне сигнала от датчика Холла DХ на входе Q триггера TT1
сохраняется высокий уровень напряжения, а на выходе Q - низкий. Одновременно
низкий уровень сигнала на входе R счетчика СЧ2 разрешает счет импульсов
генератора ГИ по входу С (рисунок 5.5, е,ж). Когда число импульсов ГИ,
подсчитанных счетчиком
компаратор
КП2
СЧ2,
превысит число,
записанное
в счетчике
СЧ1,
с выхода "А>В" подает сигнал высокого уровня на вход
элемента ЛЭ10, прекращая подачу импульсов ГИ на вход С счетчика СЧ2 (рисунок
5.5, ж). Сигнал высокого уровня с выхода "А>В" компаратора КП2, подаваемый
на
вход
низкий
R
триггера
(рисунок
5.5,
ТТ1, переключает его по выходу Q с высокого уровня на
б),
обеспечивая
подачу
управляющего
сигнала
искрообразования на коммутатор K через логические элементы ЛЭ2 и ЛЭ4. При
высоком уровне напряжения на выходе Q триггера TT1, триггер ТТ2 переходит в
нулевое состояние. На его выходе
также
появляется высокий уровень
напряжения (рисунок 5.5, д).
Следовательно, момент искрообразования будет задержан на время
t зд  N  t ги
(5.1)
где N- числовой код усиленного усилителем У сигнала датчика детонации DD,
полученный с помощью АЦП; tги - период импульсов генератора ГИ.
Если при наличии числа в счетчике СЧ1 (рисунок 5.5, г) с уменьшением УОЗ
детонация прекращается, то обеспечивается постепенное уменьшение числа в
счетчике СЧ1 и возвращение к исходным значениям УОЗ с каждым рабочим
циклом. При отсутствии детонации на выходах АЦП и на выходе логического
элемента ЛЭ8 (см. рисунок 5.4) устанавливаются низкие уровни напряжения, а на
входе
Q
триггера ТТ2
— высокий
уровень,
что
при
наличии числа в
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
счетчике СЧ1 и,
следовательно,
логического элемента
высоком
уровне напряжения на выходе
ЛЭ5 обеспечивает прохождение через логический элемент
ЛЭ10 импульсов с выхода Q триггера TT1 на вычитающий вход "-1" счетчика СЧ1.
Через N рабочих циклов число в счетчике СЧ1 становится равным нулю, на выходе
логического элемента ЛЭ5 устанавливается низкий уровень напряжения, который
запрещает прохождение импульсов с выхода Q триггера TT1 через логические
элементы ЛЭ9 и ЛЭ10 на вычитающий "-1" и суммирующий "+1" входы счетчика
СЧ7. Устройство переходит в 1-й режим работы без измерения УОЗ.
а — ж — см. рисунок 5.5
Рисунок 5.6 - Временные диаграммы работы устройства для регулирования УОЗ в 3-м режиме
При наличии детонации в двигателе число А на входе АЦП может быть
меньше числа В в счетчике СЧ1 (3-й режим). Тогда сигнал высокого уровня на
выходе логического элемента ЛЭ8 переключает триггер ТТ2 в состояние, при
котором на его выходе Q устанавливается высокий уровень напряжения. Это
напряжение разрешает прохождение импульсов с выхода Q триггера ТТ1через
логический элемент ЛЭ9 на суммирующий вход "+1" счетчика СЧ1. В то же время
низкий уровень напряжения на выходе Q триггера ТТ2 запрещает прохождение этих
импульсов на вычитающий вход "-1" счетчика СЧ1 (рисунок 5.6). С каждым
рабочим циклом число в счетчике СЧ1 возрастает на единицу, что ведет к
уменьшению УОЗ и снижению уровня детонации.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Если при увеличении числа в счетчике СЧ1 за счет подачи на его
суммирующий вход "+1" импульсов с выхода Q триггера TT1 детонация не
прекращается, устройство формирует максимальную задержку управляющего
импульса зажигания с выхода Q триггера ТТ1 при высоких уровнях сигналов на
всех выходах счетчика СЧ1. При таком значении числа в счетчике СЧ1на выходе
логического элемента ЛЭ6 устанавливается низкий уровень сигнала, запрещающий
прохождение импульсов с выхода Q триггера TT1 через логический элемент ЛЭ9 на
суммирующий вход "+1" счетчика СЧ1. Двигатель будет работать с минимальным
УОЗ.
После прекращения детонации в двигателе устройство переходит во 2-й
режим работы, при котором УОЗ возрастает.
В случае, если увеличивающийся УОЗ при уменьшении числа в счетчике СЧ1
(2-й режим) приводит к возобновлению детонации, происходит переключение
направления счета в счетчике СЧ1, и устройство переходит в 3-й режим работы,
увеличивая число в счетчике СЧ1 и уменьшая УОЗ до значений, при которых
детонация прекращается (2-й режим), т.е. устройство будет обеспечивать установку
такого УОЗ, при котором двигатель работает на границе зоны детонации.
6 Цифровая система зажигания с двухканальным коммутатором
Контроллер ЦСЗ (рисунок 6.1) предназначен для работы с двухканальным
коммутатором,
обеспечивающим
низковольтное
статическое
распределение
вторичного напряжения по свечам зажигания четырехцилиндрового двигателя с
помощью двухвыводных катушек зажигания.
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 6.1 - Схема контроллера ЦСЗ
Информацию, необходимую для определения частоты вращения и положения
коленчатого вала двигателя, контроллер получает от ДУИ 2 и ДНО 1.
Диаграммы работы контроллера, развернутые по углу φ поворота коленчатого
вала для двух значений частоты вращения коленчатого вала n1и n2 (n2>n1),
приведены на рисунке 6.2. При такой форме представления рабочего процесса ЦСЗ
угловые интервалы в серии импульсов (ДУИ) при изменении частоты вращения
коленчатого вала n остаются неизменными (рисунок 6.2, а), а интервалы между
импульсами, поступающими от ГВЧ, при повышении nувеличиваются (рисунок 6.2,
в). Поэтому число импульсов ГВЧ, заполняющих фиксированный угловой интервал
φ0 (рисунок 6.2, г, д) будет меньшим. Положение интервала φ0 по углу поворота
коленчатого вала устройство 3 (см. рисунок 6.1) формирования угловых интервалов
определяет подсчетом числа импульсов ДУИ с момента поступления сигнала ДНО
(см. рисунок 6.2, б).
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а - импульсы ДУИ; б - импульсы ДНО; в - импульсы ГВЧ для измерения скоростного
режима двигателя; г — фиксированный угловой интервал φ0; д — пакет импульсов
ГВЧ за угловой интервал φ0; е - импульсы ГВЧ для измерения вакуума во впускном
трубопроводе; ж - интервал измерения вакуума; з - пакет импульсов ГВЧ за
временной интервал t0; и — импульсы момента искрообразования; к - импульс
сигнала СЗ; л — импульс сигнала РК
Рисунок 6.2 - Диаграммы работы контроллера ЦСЗ
Число импульсов, записанных в счетчик 5 (см. рисунок 6.1) импульсов ГВЧ за
угловой интервал φ0, представляет собой двоичный код скоростного режима
двигателя, который при появлении разрешающего сигнала от устройства 3 подается
на входы ППЗУ1 6 и ППЗУ2 11. На входы ППЗУ1 от формирователя 17 цифрового
сигнала датчика 16 температуры поступает также код числа импульсов,
соответствующих тепловому состоянию двигателя (код определяет два состояния
двигателя — до и после прогрева).
В ППЗУ1 и ППЗУ2 хранится информация о значениях оптимального УОЗ θОПТ
для различных сочетаний скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя.
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Значения угла θОПТ, выраженные в двоичном коде, заносятся в ППЗУ по данным
таблиц, представляемых разработчиками или изготовителями двигателя.
Цифровой код информации о нагрузке двигателя от датчиков давления
(вакуума) 14 и 15 формируется АЦП 12 путем подсчета импульсов ГВЧ в течение
временного интервала t0 (см. рисунок 6.2, ж), длительность которого зависит от
степени вакуума во впускном трубопроводе.
Информация от АЦП 12 (см. рисунок 6.1) на входы ППЗУ1 и ППЗУ2 подается
в угловом интервале от момента появления промежуточного опорного импульса,
формируемого устройством 13 через 180° поворота коленчатого вала после сигнала
ДНО, до начала интервала максимального УОЗ θmax (см. рисунок 6.2, з) устройством
формирования угловых интервалов.
На выходе ППЗУ1 кодовой комбинации на его адресных входах соответствует
двоичный код оптимального угла θОПТ для текущего скоростного режима работы с
учетом нагрузки и теплового состояния двигателя. Цифровой комбинации на входах
ППЗУ2 на его выходах соответствует требуемая коррекция УОЗ (θкор) относительно
максимального значения угла θmax. Кодовая комбинация угла коррекции θкор
поступает в счетчик 10 (см. рисунок 6.1) и записывается в нем при поступлении
разрешающего сигнала от устройства 3 в начале интервала, соответствующего θmax (см.
рисунок 6.2, з). Одновременно счетчик 10 (см. рисунок 6.1) начинает подсчет
импульсов ДУИ. Число импульсов ДУИ, которое накапливается в счетчике 10,
сравнивается с кодовой комбинацией ППЗУ1 в блоке 7 сравнения. На выходе блока
7 вырабатывается импульс управления моментом искрообразования (см. рисунок
6.2, и), положение которого по углу поворота коленчатого вала соответствует
оптимальному УОЗ.
Кроме импульсов момента искрообразования контроллер ЦСЗ формирует
также импульсы сигнала зажигания СЗ и разделения каналов РК (рисунок 6.2, к, л).
Сигнал СЗ, формируемый устройством 8 (см. рисунок 6.1), аналогичен сигналу
датчика Холла, поэтому к выходу СЗ контроллера ЦСЗ может быть подсоединен
одноканальный
коммутатор
36.3734
бесконтактной
системы
зажигания
с
регулируемым временем накопления энергии в магнитном поле катушки зажигания.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сигнал РК формируется устройством 9 по информации, получаемой от устройства
формирования промежуточного опорного импульса 13 и с выхода блока 7 сравнения,
и используется для организации низковольтного статического распределения
вторичного напряжения по свечам зажигания в соответствии с порядком работы
цилиндров четырехтактного четырехцилиндрового двигателя.
Сигнал СЗ основного блока (рисунок 6.3) регулирования времени накопления
энергии и силы тока в катушке зажигания подается на входы двух логических
элементов "И" 2 и 3 схемы управления двухканальным коммутатором с помощью
сигнала РК. Прохождение сигнала СЗ по каждому из каналов зависит от наличия на
всех входах соответствующего логического элемента "И" сигналов логической
единицы. Сигнал РК подается на вход одного логического элемента "И"
непосредственно, а на вход другого — через инвертор 4, чем обеспечивается
попеременное включение каналов.
1 — блок регулирования времени накопления энергии и силы тока в катушке зажигания;
2 — логический элемент "И" первого канала; 3 — логический элемент "И" второго канала;
4 — инвертор
Рисунок 6.3 - Схема двухканального коммутатора ЦСЗ
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7 Двухканальные коммутаторы
На базе коммутатора 36.3734 был разработан коммутатор 42.3734 (рисунок
7.1),
имеющий
дополнительный
управляющий
вход
для
сигнала
РК
и
двухканальный выход. По принципу управления периодом накопления энергии
коммутатор 42.3734 полностью аналогичен коммутатору 36.3734 и содержит те же
функциональные узлы. Основное отличие заключается в наличии двух выходных
усилительных каскадов (VТ4, VТ6 и VТ5, VТ7), управляющих работой выходных
транзисторов VТ8 и VТ9. Выходные каскады, в свою очередь, управляются
сигналом РК контроллера через схему разделения каналов коммутатора посредством
ключевого каскада на транзисторе VТ2.
Выходные транзисторы коммутируют токи в первичных обмотках катушек
зажигания КЗ соответственно первого и четвертого, второго и третьего цилиндров.
Процесс управления искрообразованием по первому и второму каналам аналогичны.
Конструктивно коммутатор 42.3734 выполнен на двух печатных платах: плате
А1, на которой размещена операционная часть коммутатора, и плате А2 с
выходными каскадами. Выходные транзисторы смонтированы на дополнительном
радиаторе. Обе платы установлены в корпусе коммутатора одна под другой.
8 коммутаторе 42.3734 формируется также сигнал управления тахометром
элементами цепи VD14, VD15, R53 и R54.
Двухканальный коммутатор 6420.3734 (рисунок 7.2) выполнен на базе
интегральных микросхем L497В, что позволило разместить все элементы, включая
силовые транзисторы VТ2 и VТЗ, на одной плате. Коммутатор выполняет те же
функции, что и коммутатор 42.3734, и полностью с ним взаимозаменяем. В
значительной степени надежность коммутаторов 6420.3734 повысило применение в
качестве силовых транзисторов VТ2 и VТЗ составных транзисторов ВU93IZРFIс
встроенной схемой защиты от перенапряжений.
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
X1
Цепь Контакт
СЗ
6
РК
5
Рисунок 7.1 - Двухканальный коммутатор 42.3734
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 7.2 - Двухканальный коммутатор 6420.3734
ЦСЗ с двухканальным коммутатором и двумя двухвыводными катушками
зажигания 29.3705 на пусковых режимах двигателя обеспечивает вторичное
напряжение от 20 до 22 кВ при шунтирующей емкости Сш вторичной цепи, равной
50 пФ, шунтирующем сопротивлении Rш, равном 1 МОм, и напряжении на выводах
аккумуляторной батареи UАБ = 6 В. В рабочем режиме при частоте вращения
коленчатого вала 1000 мин-1, Сш = 50 пФ, Rш = 1 МОм и UАБ = 12 В вторичное
напряжение составляет от 28 до 30 В, длительность искрового разряда — от 1,55 до
1,65 мс, энергия разряда — от 43 до 47 мДж, скорость роста вторичного напряжения
— от 720 до 750 В/мкс.
Функция регулирования времени накопления энергии, выполняемая в
коммутаторах 36.3734, 3620.3734, 42.3734 и 6420.3734 аналоговым способом, может
быть реализована с помощью цифровых функциональных узлов, которые вводятся в
состав контроллера ЦСЗ.
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8 Микропроцессорные системы зажигания
Микропроцессорные
системы
зажигания
(МПСЗ)
обладают
высокой
гибкостью управления и возможностью реализации комплексных функций и
характеристик. Принципиальное отличие МПСЗ от рассмотренных ранее ЦСЗ
состоит в том, что управление процессом обработки информации в них не
обусловлено
жесткими
связями
функциональных
узлов,
определенными
электрической схемой и зафиксированными топологическим рисунком печатной
платы. В МПСЗ используется принцип программируемой логики, который
предполагает управление моментом искрообразования по определенной программе,
занесенной в универсальное управляющее устройство. В зависимости от введенной
программы
управляющее
устройство
способно
обеспечивать
требуемые
характеристики не только системы зажигания, но и электронных систем
топливоподачи. Для построения цифрового управляющего устройства требуется
небольшое количество больших интегральных схем (БИС), которые образуют
микропроцессорный комплект.
Основной частью МПСЗ является микропроцессор, содержащий арифметикологическое устройство (АЛУ), которое производит арифметические операции
сложения, вычитания, умножения, а также реализует функции умножения
(логические элементы "И"), сложения (логический элемент "ИЛИ"), отрицания или
инверсии (логический элемент "НЕ") и др. Программы управления процессами
вычислений, характеристики управления искрообразованием и топливоподачей и
другие данные, которые в данном типе управляющего устройства не изменяются в
течение всего времени его эксплуатации на двигателе, заносятся в постоянное
запоминающее устройство (ПЗУ) методами необратимого программирования
(маскирование, вжигание).
Информация от датчиков параметров рабочего процесса двигателя, которая
изменяется при изменении режима работы двигателя и обновляется в каждом цикле
вычислений после появления опорного сигнала ДНО, поступает в оперативное
запоминающее устройство (ОЗУ). Эта информация хранится в ОЗУ до тех пор, пока
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
она не будет востребована по сигналу, устанавливаемому программой, заложенной в
ПЗУ.
Используя информацию от датчиков и занесенные в ПЗУ данные таблиц УОЗ,
микропроцессор вычисляет оптимальный УОЗ для каждого цикла работы двигателя
и формирует соответствующий данному углу сигнал на выходе контроллера для
электронного коммутатора. Значения УОЗ в таблицах ПЗУ оптимизированы по
какому-либо показателю качества рабочего процесса двигателя (максимальные
мощность и экономичность, минимальная токсичность и др.).
Сочетание в МПСЗ программных и аппаратных средств регулирования
момента зажигания позволяет вычислять оптимальный УОЗ за время от 8 до 12 мкс.
Преимущества МПСЗ обусловлены возможностью наращивания функций для
обеспечения работы от большего числа датчиков, например в случае ввода в ПЗУ
программы
управления
самодиагностирования.
УОЗ
Для
по
степени
изменения
детонации,
алгоритма
а
управления
также
для
МПСЗ
нет
необходимости изменять структуру всей системы. Достаточно разработать новую
программу управления УОЗ микропроцессором и записать ее в ПЗУ контроллера.
В микропроцессорную систему управления моментом зажигания (рисунок 8.1)
входят следующие приборы:
—
контроллер 7 "Электроника МС2713" со встроенным датчиком давления
(вакуума);
—
электронный двухканальный коммутатор 8;
—
ДНО 4;
—
ДУИ 5;
—
датчик 6 температуры охлаждающей жидкости;
—
двухвыводные катушки зажигания 11 и 12;
—
датчик 2 положения дроссельной заслонки (концевой выключатель).
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 - впускной трубопровод двигателя; 2 - датчик положения дроссельной заслонки;
3 - маховик двигателя; 4 - ДНО; 5 - ДУИ; 6 — датчик температуры охлаждающей жидкости;
7 — контроллер "Электроника МС2713"; 8 — электронный коммутатор;
9 - электромагнитный клапан ЭПХХ; 10 - аккумуляторная батарея; 11, 12 — катушки
зажигания К31 и КЗ2
Рисунок 8.1 - Схема МПСЗ автомобильного двигателя
Для реализации оптимального закона управления УОЗ на входы контроллера
поступают данные о скоростном, нагрузочном режимах и тепловом состоянии
двигателя.
Информация о скоростном режиме двигателя снимается с индуктивных
датчиков ДНО и ДУИ. ДНО синхронизирует работу контроллера с работой
двигателя, формируя в определенной фазе работы двигателя одиночный опорный
импульс. ДУИ со схемой преобразования сигналов вырабатывает импульсную
последовательность, которая используется микропроцессором для вычисления
частоты вращения и угла поворота коленчатого вала.
По информации полупроводникового датчика 6 температуры охлаждающей
жидкости двигателя контроллер корректирует характеристики управления УОЗ.
По сигналам от концевого выключателя о положении дроссельной заслонки
контроллер управляет электромагнитным клапаном 9 ЭПХХ, включая и выключая
его в зависимости от режима работы двигателя.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
По опорному импульсу ДНО контроллер 7 подает на коммутатор 8 сигнал
разделения
каналов
РК,
обеспечивая
с
помощью
катушек
К31
и
К32
искрообразование в свечах зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров
двигателя.
8.1 Контроллер
Функциональными блоками контроллера "Электроника МС2713" (рисунок
8.2) являются:
—
преобразователи квазисинусоидальных сигналов НО и УИ индуктивных
датчиков ДНО и ДУИ в прямоугольные импульсы с логическими уровнями
интегральных МОП-структур;
—
преобразователь сигнала полупроводникового датчика температуры
порогового типа, вырабатывающий сигналы логического нуля или логической
единицы в зависимости от уровня температуры охлаждающей жидкости двигателя
(ниже или выше 65 °С);
—
полупроводниковый датчик давления (вакуума) для определения
нагрузки двигателя по степени вакуума в задроссельном пространстве карбюратора,
имеющий на своем выходе напряжение U, пропорциональное степени вакуума;
—
преобразователь "напряжение — время" U/ Т;
—
формирователь сигнала конечного выключателя КВ (датчика положения
дроссельной заслонки), вырабатывающий сигнал управления электромагнитным
клапаном ЭПХХ в соответствии с состоянием контактов датчика;
—
устройство ввода-вывода УВВ;
—
процессор Р (КМ1823ВУ1);
—
восьмиразрядное ПЗУ для хранения закодированных характеристик
управления УОЗ и электромагнитным клапаном ЭПХХ и служебных констант,
необходимых для функционирования процессора и УВВ;
—
формирователь импульса зажигания ФИЗ (КМ1223АГ1);
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
—
выходные ключи сигналов СЗ и РК для согласования выходов
контроллера с выходами коммутатора и защиты выходов микросхем от импульсных
перенапряжений и помех;
—
мощный
выходной
ключ
управления
ЭПХХ,
переключающий
электромагнитный клапан с активным сопротивлением обмотки (33,0±3,3) Ом и
имеющий защиту от перегрузки по току;
—
источник электроснабжения, стабилизирующий напряжение питания
всех блоков контроллера на уровне +(5,0±0,25) В.
Рисунок 8.2 - Схема контроллера "Электроника МС2713"
Преобразованные в прямоугольные импульсы сигналы датчиков ДНО и ДУИ
поступают на входы УВВ, где частоты угловых импульсов удваиваются (2ДУИ) для
повышения точности вычисления УОЗ. У четырехтактных четырехцилиндровых
двигателей рабочий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала, а
одноименные такты в цилиндрах повторяются через 180°. С другой стороны, метод
определения процессором угла поворота коленчатого вала основан на подсчете
импульсов ДУИ с момента появления опорного импульса ДНО, вырабатываемого
один раз за 60°. Поэтому необходим второй дополнительный опорный импульс со
сдвигом относительно первого на 180°.
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Аналоговый
сигнал
тензометрического
датчика
давления
(вакуума)
преобразуется в цифровой код, пропорциональный степени вакуума во впускном
трубопроводе, по принципу двойного интегрирования.
Начало измерения степени вакуума и вычисления УОЗ синхронизировано с
импульсом НО с целью исключения влияния на результаты вычислений пульсаций
давления во впускном трубопроводе и неравномерности вращения коленчатого вала,
вызываемых периодической сменой тактов работы двигателя.
Пять старших разрядов восьмиразрядного кода частоты вращения коленчатого
вала используются для формирования части разрядов А0-А4 десятиразрядного
адреса ПЗУ. По импульсу НО процессор формирует управляющий сигнал "Старт
АЦП", по которому УВВ пускает преобразователь "напряжение-время". С такого
момента начинается процесс преобразования напряжения на выходе датчика
вакуума в цифровой код. В конце данного процесса по сигналу "Конец
преобразования" УВВ на адресных входах А5—А9 ПЗУ устанавливает код одной из
32 заложенных в ПЗУ страниц, в которой хранится характеристика регулирования
УОЗ по частоте вращения коленчатого вала, соответствующая измеренной степени
вакуума во впускном трубопроводе. Разрешающая способность контроллера
составляет 2,7 кПа (20 мм рт.ст.) по степени вакуума и 25 мин-1 по частоте вращения
коленчатого вала. УОЗ изменяется с дискретностью, равной или кратной половине
периода импульсов УИ.
Характеристики
управления
УОЗ
в
зависимости
от
скоростного
и
нагрузочного режимов работы двигателя вместе со служебными константами
занимают 1 кБт информационной емкости ПЗУ. В ПЗУ заложены характеристики
для прогретого и непрогретого двигателей. Преобразованный импульс датчика
температуры охлаждающей жидкости, по которому выбирается соответствующая
характеристика, поступает на старший разряд А10 адреса ПЗУ.
В состав процессора входит счетчик угла поворота коленчатого вала, в
который по импульсу НО загружается код УОЗ, вычисленный в предыдущем цикле
работы контроллера. Затем начинается счет УИ. При переполнении счетчика на
выходе
процессора
появляется
импульс
зажигания
ИЗ,
который
через
УВВ
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
поступает в ФИЗ. В свою очередь, ФИЗ вырабатывает сигнал постоянной
скважности, подаваемый через ключ СЗ на выход контроллера. Импульс зажигания
ИЗ используется УВВ для формирования сигнала разделения каналов РК. Каналы
коммутатора переключаются в момент появления ИЗ, а правильность переключения
подтверждается сигналом НО, что повышает помехозащищенность контроллера.
Вычисление угла поворота коленчатого вала и формирование импульса
зажигания ИЗ, определяющего момент разрыва первичных цепей катушек
зажигания, производится аппаратными средствами процессора независимо от
работы остальной части схемы контроллера.
Одновременно с вычислением УОЗ для текущих значений частоты вращения
коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости и степени вакуума во
впускном
трубопроводе
процессор
контроллера
определяет
состояние
электромагнитного клапана ЭПХХ. Сигнал управления электромагнитным клапаном
ЭПХХ вырабатывается контроллером с учетом особенностей алгоритма его работы
согласно заданной программы и подается на ключ ЭПХХ, обеспечивающий
прекращение подачи топлива в карбюратор двигателя в режиме принудительного
холостого хода.
Вычисленные
значения
УОЗ
запоминаются.
На
выходе
контроллера
устанавливается соответствующий логический уровень сигнала управления ЭПХХ.
После процессор переходит в режим ожидания следующего импульса НО. Далее
цикл работы контроллера повторяется.
В контроллере "Электроника МС2713" предусмотрена защита от перемены
полярности питающего напряжения и замыкания контактов разъема на корпус.
Контроллер
сохраняет
работоспособность
при
подаче
напряжения
электроснабжения +18 В, при наличии в бортовой сети автомобиля перенапряжений
с амплитудой до 150 В, не требует технического обслуживания и регулирования в
процессе эксплуатации и может быть адаптирован для любого двигателя путем
программирования ПЗУ под его характеристики управления.
Применение контроллера "Электроника МС2713" для управления моментом
зажигания и электромагнитным клапаном ЭПХХ позволяет снизить расход топлива
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и токсичность отработавших газов двигателя, улучшить динамические качества
автомобиля. Это обусловливается стабильностью воспроизведения заданных
характеристик управления УОЗ с максимально возможным приближением их к
границе зоны детонации.
Конструктивно контроллер выполнен на печатной плате размером 150x60 мм
с односторонним расположением элементов и двухсторонней металлизацией,
которая закреплена на основании контроллера и защищена стальным кожухом.
8.2 Вычисление УОЗ в МПСЗ
Для повышения точности вычисления требуемого УОЗ в контроллере МПСЗ
используется метод линейной интерполяции. Если измеренное значение частоты
вращения коленчатого вала отличается от значений в таблицах, заложенных в ПЗУ,
то опорные значения углов интерполируют по формуле:
 x  1  (nx  n1 )  ( 2  1 ) /( n2  n1 ),
(8.1)
где nx - код текущей частоты вращения коленчатого вала двигателя (рисунок 8.3, а);
n2,
n1
—
соответственно
ближайшие
к
коду
nx коды
больших
и
меньших табличных значений частоты вращения коленчатого вала;
φx,
φ1,
коду
φ2
-
углы
поворота
коленчатого
вала,
соответствующие
частот вращения nx, n1,n2.
Для повышения точности определения и отслеживания УОЗ вычисление угла
φx
производится
частоте вращения
а
затем
поэтапно.
Сначала
коленчатого
вала
между найденными
проводится интерполяция
осуществляется
для
опорными
табличных
значениями
интерполяция
значений
углов
n2,
по
n1,
φ1x, φ2x
по степени вакуума во впускном трубопроводе (рисунок
8.3, б). Интерполяция по степени вакуума между значениями ∆p1, ∆p2.
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 –ДНО
Рисунок 8.3 - Схема работы МПСЗ
Отслеживание
коленчатого
вала,
УОЗ
а
производится
изменение
его
контроллером
значения
—
на
каждом
после
обороте
расчета
УОЗ,
соответствующего текущим скоростному и нагрузочному режимам работы
двигателя. Определение скоростного и нагрузочного режимов производится за один
или несколько оборотов коленчатого вала в зависимости от частоты его вращения.
При низких частотах вращения коленчатого вала вычисление частоты его вращения
завершается до первого импульса зажигания ИЗ1 (рисунок 8.3, в), а при высоких
частотах — до появления импульса зажигания ИЗ2 или за полный оборот
коленчатого
вала.
Если
вычисление
частоты
вращения
коленчатого
вала
заканчивается до появления первого импульса зажигания, то после его появления в
течение второй половины оборота вычисляется степень вакуума во впускном
трубопроводе, и значения УОЗ интерполируются. Когда вычисление частоты
вращения коленчатого вала завершается после первого и второго импульсов ИЗ,
степень вакуума определяется на втором обороте коленчатого вала после
формирования импульса от ДНО, а интерполяция производится после первого
импульса ИЗ на втором обороте.
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9 Исследование бесконтактной системы зажигания
9.1 Цель работы
Исследовать алгоритм работы схемы бесконтактной системы зажигания по
осциллограммам при заданных значениях частот вращения коленчатого вала
двигателя внутреннего сгорания и напряжений первичного источника питания.
9.2 Общие положения
Бесконтактная
система
зажигания
позволяет
применять
электронное
регулирование периода накопления энергии в катушке зажигания практически
независимо от напряжения на аккумуляторных батареях и частоты ращения
коленчатого вала.
Она состоит из следующих основных устройств (рисунок 9.1):
- электронного коммутатора (ЭК);
- датчика Холла (ДХ);
- катушки зажигания (КЗ);
- высоковольтный распределитель (ВР).
Рисунок 9.1 - Бесконтактная система зажигания.
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Принцип работы бесконтактной системы зажигания заключается в выработке
электрического сигнала датчиком Холла, несущим информацию об угловом
положении коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.
Электрический
сигнал
усиливается
электронным
коммуникатором
по
мощности и регулирует время накопления энергии искры. Нагрузкой электронного
коммутатора является катушка зажигания. Катушка зажигания, формирует во
вторичной обмотке высоковольтный импульс.
Высоковольтный распределитель распределяет высоковольтный импульс по
свечам зажигания. В момент подачи на свечи высоковольтных импульсов
осуществляется воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндрах
9.3 Описание лабораторной установки
Состав лабораторной установки (рисунок 9.2):
транзисторный коммутатор бесконтактной системы зажигания ВАЗ2108;
осциллограф;
-
имитатор датчика Холла;
-
имитатор высоковольтной катушки зажигания;
-
источник питания (от 6 до 12) В;
-
имитатор свеч зажигания.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 9.2 - Схема лабораторной установки.
Тумблером «сеть» подается 220 В (50 Гц) на блок питания схемы.
Тумблером «SA » подключается имитатор датчика Холла к схеме.
Электрический сигнал, несущий информацию об угловом положении вала
двигателя внутреннего сгорания, задается потенциометром RП вынесенным на
переднюю панель лабораторной установки.
Транзисторный
коммутатор
выполнен
на
интегральных
схемах и полупроводниковых приборах и состоит (рисунок 9.3):
 формирователь импульсов (ФИ), выполненный на транзисторе VTI;
 интегратор (И) выполнен на микросхеме ДА I.2;
 компаратор (К) выполненный на микросхеме ДА I.3;
 логический элемент (ЛЭ) «или-нет» выполненный на транзисторах VT2,
VT3 и резисторах R19, R20, R22, R25;
 токовый ограничитель (ТО) выполненный на микросхеме ДА I.4; На
переднюю панель бесконтактной системы зажигания выведены гнезда для снятия
осциллограмм.
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Потенциометром RП осуществляется измерение напряжения подаваемого с
аккумуляторной батареи.
Лабораторная установка выполнена в едином корпусе и представляет собой
законченную автономную систему, не требующую каких-либо дополнительных
устройств и приспособлений.
На переднюю панель лабораторной установки выведены:
—
мнемосхемы с контрольными точками для наблюдения параметров
системы с помощью осциллографа.
—
переменный
резистор
R2
для
изменения
напряжения
питания
поступающего со стабилизированного источника напряжения;
—
переменный резистор RП для имитации изменения частоты вращения
коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания;
—
тумблер SA для подключения датчика Холла к исследуемой схеме;
—
тумблер BI «сеть» для подключения 220В (50 Гц) к стабилизированному
источнику напряжения U=12В (I=150мА).
Рисунок 9.3 - Функциональная схема бесконтактной системы зажигания
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9.4 Порядок выполнения лабораторной работы
1. Собрать лабораторную установку в соответствии с рисунком 9.2.
2. Подготовить осциллограф работе:
- подключить источник питания 220В (50Гц).
- провести калибровку осциллографа
3. Подключить источник питания к имитатору БСЗ, для чего включить
тумблер «сеть».
4. Подключить датчик Холла к БСЗ для чего тумблер « SA » поставить в
положение ВКЛ.
5. Исследовать зависимость сигналов с выходных импульсных устройств БСЗ
в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и напряжения
источника питания с помощью осциллографа.
6. Потенциометром Ru выставить напряжение 12В на КТ X.
7. Потенциометром Rn установить период следования импульсов с выхода
имитатора датчика Холла (КТ I) ТП = 15 мс, что соответствует частоте вращения
вала n = 2000 об/мин, подключая вход осциллографа последовательно к контрольным
точкам КТ I…VIII схемы. Эпюры сигналов зарисовать на временных осях
относительно сигнала U8(t) (рисунок 9.4).
Рисунок 9.4 - Осциллограммы работы БСЗ
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 9.4, лист 2
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 9.4, лист 3
8. Потенциометром установить период следования импульсов с выхода
имитатора датчика Холла, что соответствует частоте вращения вала и повторить
снятие эпюр в соответствие с пунктом 6. Результаты зарисовать на временные оси
9. Потенциометром выставить напряжение 8 В на КТ X и повторить пункты 7
и 8. Результаты зарисовать на временных осях.
П р и м е ч а н и е - Все временные оси используемые для отражения исследуемых
процессов выполняемых в п. 7, 8, 9 должны быть жестко связаны по времени.
По результатам выполненных работ сделать вывод.
Выполнить дополнительные исследования (по указанию преподавателя):
а) Исследовать зависимость: Uвых.ум= ƒ(n)
—
изменить скорость вращения коленчатого вала в пределах указанных
преподавателем.
—
результаты измерений, снимаемые КТ VI осциллографом, занести в
таблицу 9.1.
По результатам измерений построить график и сделать вывод.
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 9.5 - Осциллограммы работы БСЗ
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 9.1
Выходное
n об / мин
напряжение
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Uвых, В
Рисунок 9.6 – Зависимость Uвых.ум = f(n)
б) исследовать зависимость: Uвых.ум =f(UАК)
 изменять напряжения на аккумуляторных батареях в пределах
указанных преподавателем
(потенциометром
Ru
).
Контроль
измерений
осуществлять осциллографом на гнезде КТ X;
 результаты измерений, снимаемых с КТ VI осциллографом, занести в
таблицу 9.2.
По результатам измерения начертить графики зависимости Uвых.ум = f(UАК)
Таблица 9.2
Выходное
напряжение
UАК, В
6
7
8
9
10
11
12
Uвых, В
Рисунок 9.7 – Зависимость Uвых.ум = ƒ(UАК)
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9.5 Содержание отчета
1. Наименование и цель лабораторной работы.
2. Рисунок исследуемой схемы.
3. Осциллограммы в контрольных точках с пояснениями.
4. Выводы.
9.6 Контрольные вопросы
1. Чем обусловлено применение бесконтактной системы зажигания?
2. Назначение и работа бесконтактной системы зажигания
3. Пояснить принцип работы датчика Холла.
4. Для чего необходима стабилизация тока в катушке зажигания?
5. Чем определяется время накопления энергии в катушке зажигания?
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10 Исследование цифровой системы зажигания на жесткой
логике
10.1 Цель лабораторной работы
Исследовать зависимость регулирования угла зажигания двигателя
внутреннего сгорания от дискретизации выходных параметров (частоты вращения n,
разряжения во впускном коллекторе Δh, температуры охлаждающей жидкости tж) с
последующей обработкой их элементами цифровой технике собранными по схеме
жесткой логики.
10.2 Общие положения
В основу работы цифровых систем положен способ дискретизации выходных
параметров ДВС: частоты вращения коленчатого вала (и), разряжения во впускном
коллекторе (Δh), температуры охлаждающей жидкости (tж ) и др. с последующей
обработкой их элементами цифровой технике собранными по схемам жесткой
логики.
Под термином «жесткой логики» понимается аппаратный метод реализации
характеристик управления в отличие от программного, использующего в
микропроцессорных системах
Информация об угле поворота поставляется в цифровые системы в
импульсном виде. В таком же виде представляется информация о других параметрах
ДВС.
Поэтому,
если
непрерывные
системы
реализуют
непрерывную
характеристику θ(х) (прямая 1 на рисунке 10.1), где х - параметр ДВС, влияющий на
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
угол зажигания,
то
цифровые
системы
реализуют
характеристику
(2)
с
дискретностью параметра Δх.
Рисунок 10.1 - Характеристики угла зажигания ДВС
Снижение значимости такого недостатка перед непрерывными системами,
как точность в цифровых системах достигается уменьшением Δ(х).
Цифровые системы на жесткой логике могут реализовывать зависимость θ(х)
различных видов:
— изменять угол наклона характеристик;
— смещать характеристики параллельно самим себе;
— производить ограничение характеристик на различных уровнях.
Цифровая система зажигания на жесткой логике состоит (рисунок 10.2):
— комплект датчиков параметров ДВС;
— автоматическое управление УЗ;
— исполнительное устройство.
Комплект датчиков состоит:
—
ДНО - датчик начала отсчета, информирующий систему о положение
ВМТ маркерного цилиндра. Датчик синхронизирует работу всей системы в течение
одного оборота коленчатого вала;
—
ДУИ - датчик угловых импульсов, информирует систему об угловом
положение вала ДВС;
—
ДР - датчик разряжения, информирующий систему о разряжение во
впускном коллекторе ДВС.
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ДНО и ДУИ работают совместно с зубчатым диском (ЗД) жестко
укрепленным на коленчатом валу двигателя.
Зубчатый диск имеет 128 зубьев расположенных по окружности и один зуб с
торца.
ДНО при прохождение под ним одиночного зуба вырабатывает импульс,
совпадающий по времени с наступлением ВМТ в маркерном цилиндре. ДУИ
установленный под зубьями диска за один поворот вала вырабатывает 128
импульсов.
ДР
вырабатывает
сигнал
в
виде
постоянного
напряжения,
пропорциональный величине разряжения во впускном коллекторе.
Автомат управления УЗ включает в себя:
—
ФТИ - формирователь тактовых импульсов, преобразующих сигнал с
ДУИ в 256 прямоугольных импульсов, называемых тактовыми (ТИ);
—
ФИНО
-
формирователь
импульсов
начало
отсчета
(НО),
преобразующий сигнал с ДНО в одиночный короткий импульс прямоугольной
формы, совпадающий с ВМТ маркерного цилиндра;
—
УПИНО - узел переноса импульса начала отсчета, формирующий
вспомогательный импульс НО2, необходимый для формирования отрицательных
УЗ;
—
БУТИ - блок умножения тактовых импульсов, вырабатывающий на
своих выходах три последовательности импульсов, сдвинутых между собой по фазе;
—
ГСИ - генератор стробирующего импульса, вырабатывающий импульсы
постоянной длительности, использующиеся для получения информации о частоте
вращения вала;
—
ЦАП - цифроаналоговый преобразователь, преобразующий сигнал с ДР
в серию импульсов, количество которых однозначно характеризует величину
разряжения во впускном коллекторе;
—
БО - блок ограничения УЗ, служащий для получения характеристик
изображенных на рисунке 10.2;
—
СВС
-
счетчик
вычислительной
серии,
определяющий
момент
искрообразования в маркерном цилиндре;
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
—
1,2 - логические элементы «И» (ЛЭ), организующие работу системы в
соответствие с заданным алгоритмом функционирования.
Исполнительное устройство включает в себя:
—
ЭК - электронный коммутатор, формирующий мощный электрический
импульс в первичной катушке зажигания;
—
КЗ - катушка зажигания, формирующая в своей вторичной обмотке
высоковольтный импульс;
—
ВР
-
высоковольтный
распределитель,
распределяющий
высоковольтный импульс по свечам;
—
СВ - свечи зажигания, организующие искровые разряды в цилиндрах
ДВС.
Работа автомата управления УЗ поясняется осциллограммами напряжения
представленных на рисунке 10.3.
В момент времени t1 на выходе ФИНО (КТ I на рисунке 10.2) формируется
короткий импульс UI(t) (рисунок 10.3). Этот импульс возбуждает УПИНО, который
в зависимости от положения SА1 формирует в КТ II импульс UII(t) сдвинутый с
запаздыванием относительно НО (момент времени t5 ). SA1 можно изменить
величину сдвига.
ФТИ в КТ III формирует 256 ТИ за один оборот вала. По передним фронтам
этих импульсов возбуждается БУТИ, который генерирует в КТ IV, V, VI импульсы
UIV (t), UV(t), UVI(t) соответственно. Эти
импульсы сдвинуты по фазе в пределах
одного периода следования ТИ на время Δt = t 3 -t 2 = t 4 -t 3 .
Импульс НО2 [UII(t)] запускает:

ГСИ,
который
генерирует
стробирующий
импульс
постоянной
длительности . Величина  регулируется резистором R26;

ЦАП, который на своем выходе (КТ III) вырабатывает серию импульсов
UVIII(t), количество которых в серии пропорционально разряжению во впускном
коллекторе. Коэффициент пропорциональности устанавливается резистором R28;
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
—
БО, в зависимости от переключателя SA2 ограничивает прохождение
импульсов UV(t) через ЛЭ I путем подачи сигнала «ЛОГО» на ее вход даже при
наличии разрешающего сигнала с ГСИ.
Из рисунков 10.2 и 10.3 видно, что в КТХ:
— в период t5 - t6 идут серии по 3 импульса;
— в период t6 - t7 идут серии по 2 импульса;
— в период с t7 идут одиночный импульсы.
СВС имеет емкость и переполняется тогда, когда в КТХ выделяется 256
импульсов. Нетрудно видеть, что если (как показано на рисунке 10.3) ЦАП выдал
два импульса UVIII (t), а за время через ЛЭ I прошло 4 импульса UV (t) (в данном
случае БО не оказал влияние), то СВС переполнится по (254-4)=250-му импульсу и
выдаст в момент времени t8 команду на искрообразование в маркерном цилиндре
[UXI (t) на рисунке 10.3].
10.3 Описание лабораторной установки
Лабораторная установка выполнена в едином корпусе и представляет собой
законченную автономную систему не требующая каких-либо дополнительных
устройств и приспособлений.
На переднюю панель лабораторной установки выведены:
-
микросхемы с контрольными точками для наблюдения параметров
системы с помощью осциллографа;
-
переменный резистор R25 для имитации измерения скорости вращения
коленчатого вала ДВС (п);
-
переменный резистор R27 для имитации разряжения во впускном
коллекторе (Δh);
-
переменный резистор R26
регулирует время
( )
стробирующего
импульса на генераторе стробирующего импульса (ГСИ);
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
-
переменный
резистор
R28
регулирует
коэффициент
пропорциональности количеству серий импульсов во впускном коллекторе;
-
тумблер С SA1 устанавливает время запаздывания импульса относительно
импульса «начало отсчета» (НО);
-
тумблер SA2 ограничивает прохождение импульса UV (t) через ЛЭ1 путем
подачи сигнала «ЛОТО»;
-
тумблер ВI «сеть» для подключения 220В (50 Гц) к стабилизированному
источнику напряжения U=12В (I=150мА).
10.4 Порядок выполнения лабораторной работы
1. Собрать лабораторную установку
2. Подготовить осциллограф к работе:
-
подключить источник питания 220В (50Гц);
-
провести калибровку осциллографа.
3. Подключить источник питания к лабораторной установке для чего
включить тумблер «сеть»
По указанию преподавателя установить:
-
тумблеры SA1 и SA2;
-
потенциометры R26, R28 в требуемое положение.
4. Исследовать работу ЦАП для чего:
- засинхронизировать осциллограф сигналом с КТ II.
- снять зависимость количества импульсов в серии с ЦАП (CI) от величины
напряжения в КТ XII (UXII)
Напряжение менять потенциометром R27.
Количество импульсов CI наблюдать в КТ VIII. Результат занести в таблицу
10.1.
Напряжение измерять либо осциллографом, либо другими приборами,
имеющими входное сопротивление не менее 1 МОм.
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
По данным таблицы 10.1 построить характеристику.
Таблица 10.1
Параметры Номер опыта
UXII, В
CI (шт)
1
2
3
4
5
6
7
Величина θo определяется из выражения:
θo Δh = d  C 1 =
360
C
2 z
(10.1)
где z=128 - количество зубьев на ЗД
5. Снять характеристику θ (п) без ограничения. Для чего:
-
засинхронизировать осциллограф сигналом UII (t);
на первый вход осциллографа подать сигнал UVII(t) определить
длительность этого сигнала .
-
на второй выход осциллографа подключить сигнал UII , либо UV.
-
В первом случае определяется частота вращения n , которая
устанавливается потенциометром R25; во втором случае определяется количество
тактовых импульсов С2, укладывающихся в стробирующий импульс UVII(t) (рисунок
10.3).
Величина п определяется по периоду следования импульсов UII(t)
(рисунок 10.3) и из выражения:
n=
60
T
(10.2)
Результаты измерений занести в таблицу 10.2.
Таблица 10.2
Параметры
1000
2000
n об/мин
3000
4000
5000
6000
T(мс)
С2 (шт)
θ on
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
θon - определяется из выражения:
θon = C2
360
 1,4  C 2
2z
(10.3)
6. Определить величину ограничения УЗ:
- установить максимальное значение R26 (повернуть его по часовой стрелки до
упора)
- установить п = 6000 об/мин. Определить количество импульсов СЗ в КТ IX в
интервале времени t5 t7 (смотри рисунок 10.4). Предел ограничения θпр (смотри
рисунок 10.2, г) определяется:
θпр=1,4 - C3
(10.4)
7. Снять выходную зависимость фактического значения УЗ от частоты
вращения при заданном разряжении θф(п) при UXII (t) = const :
- по указанию преподавателя установить R26, R27, R28, SA1 , SA2 в
определенном положение;
- засинхронизировать осциллограф положительным перепадом импульса UXII
(t8 на рисунке 10.3). При различных значениях п (изменяя значения R25):
-
по первому каналу осциллографа наблюдать сигнал UIII (t);
-
по второму каналу наблюдать UII (t). Вычислить
UIII(t)C4 ,
размещающиеся
количество
импульсов
между передними фронтами импульсов UII (t) и UXI (t)
(интервал времени t8 -110 на рисунке 10.3)
Определить фиктивный угол зажигания:
θм= С4 - 1,4°
(10.5)
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Определить фактический угол зажигания:
θ = θм – А  1,4°
(10.6)
где А=4 - если AI находится в положении 1 - 2
A=8 - если AI находится в положении 1- 3.
Все результаты занести в таблицу 10.3 и построить график зависимости θф(t)
при UXII = const
Таблица 10.3
Параметры
n об/мин
1000
2000
3000
4000
5000
6000
C4(шт)
θпр
θм
θф
7. По указанию преподавателя зарисовать осциллограммы сигналов во всех
контрольных точках для конкретных значений п и Δh.
10.5 Содержание отчета
1 Наименование и цель лабораторной работы
2 Рисунок исследуемой схемы
3 Таблицы,
графики
и
осциллограммы
в
контрольных
точках
с
соответствующими пояснениями.
4 Выводы
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10.6 Контрольные вопросы
1. Принцип вычисления УЗ в системах по жесткой логике.
2. Назначения и принципы работы цифровой системы зажигания на жесткой
логике.
3. Какие виды зависимости (x) могут реализовывать цифровые системы на
жесткой логике.
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 10.2 - Блок-схема системы зажигания на жесткой логике
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 10.3 - Осциллограммы сигналов в контрольных точках системы
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11 Исследование системы управления углом опережения
зажигания с обратной связью по детонации
11.1 Цель лабораторной работы
Исследовать алгоритм работы системы управления углом опережения
зажигания с обратной связью при возникновении локальных очагов
воспламенения топливовоздушной смеси при больших степенях сжатия и
ранних углах зажигания.
11.2 Общие положения
Детонацией называется процесс возникновения локальных очагов
воспламенения топливовоздушной смеси при больших степенях сжатия и
ранних углах зажигания.
В этом случае скорость сгорания смеси в цилиндрах резко возрастает
по сравнению с нормальным процессом сгорания.
На рисунке 11.1 представлены диаграммы зависимости давления газов
в цилиндре ДВС от времени:
Как видно из рисунка по показателям детонационного горения является
наличие высокочастотных колебаний. Это аномальное явление вызвано
высокочастотными колебаниями газов в камере сгорания вследствие
соударений фронтов пламени локальных очагов горения смеси. Эти
колебания вызывают характерный «звонкий стук» отдельных элементов
двигателя в сочленениях, имеющих люфты. Воздействия на эти сочетания
достигают весьма больших значений и могут привести к их разрушению или
в лучшем случае, к быстрому износу. Поэтому детонационных процессов
стараются избегать всеми средствами.
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 – момент зажигания при отсутствии зажигания; 2 – момент зажигания при
нормальном зажигании; 3 – момент зажигания при детонационном сгорании;
4 – детонационные колебания.
Рисунок 11.1 - Диаграммы работы ДВС
При работе ДВС различные детали и узлы двигателя излучают
колебания различной частоты. На рисунке 11.2 представлены амплитудночастотные характеристики АЧХ двигателя без детонации и с детонацией.
Рисунок 11.2 - АЧХ вибрации ДВС
По
всему сектору
окрестностях
частоты
частот эти
детонации fд
характеристики
совпадают лишь
штриховая линия имеет
в
выброс.
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этот выброс и обусловлен детонационными колебаниями. Для каждого
типа двигателя детонационная частота fд постоянная.
Следует отметить, что амплитуда детонационных колебаний А может
быть меньше амплитуды колебаний какого-нибудь узла или детали. Да и
сама частота детонации может совпадать с частотой колебаний какого-либо
узла, вибрирующего с амплитудой Ас. Все колебания ДВС могут
исследоваться датчиком вибраций пьезоэлектрического типа.
Детонация, как правило, возникает при малых частотах вращения
коленчатого вала двигателя и больших нагрузках.
Как видно на рисунке 11.3 на таких режимах работы ДВС точка М,
соответствующая
оптимальному
углу
опережения
зажигания
θопт
и
максимальной мощности на валу Ngmax, лежит в зоне детонации.
Рисунок 11.3 - Зависимость мощности на валу ДВС от угла опережения
зажигания.
Граница зоны детонационных процессов проходит через θ=θз и
положение ее стабильно: она лежит либо правее θз, либо левее его. Это
зависит от многих факторов: сорта топлива, износа двигателя и т.д.
Во избежание детонации были вынуждены на выше указанных
режимах работы ДВС закладывать заведомо малые углы зажигания (например
θ1 на рисунке 11.3). Это влекло за собой снижение технико-экономических
показателей работы ДВС.
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В настоящее время разработаны датчики детонации, позволяющие
системе зажигания работать на границе зоны детонации, в окрестностях В
(см. рисунке 11.3).
Системы зажигания с обратной связью по детонации позволяют резко
изменять угол опережения зажигания, если двигатель задетонировал. Блоксема такой системы изображена на рисунке 11.4.
Рисунок 11.4 - Принцип выделения сигнала детонации
Блок управления углом опережения зажигания (БУУОЗ) воздействует
на ДВС величиной угла θз. если двигатель задетонировал, то БУУОЗ получив
сигнал от датчика детонации (ДД) резко уменьшит угол, например до θ2.
детонация исчезает и БУУОЗ постепенно увеличивает угол до θз. достигнув
зоны детонации БУУОЗ опять скачком уменьшает величину управляющего
воздействия
и
т.д.
Такое
функционирование
системы
в
теории
автоматического регулирования называется «работой на упор».
Датчик детонации функционально состоит:
— датчик вибрации (ДВ);
— полосового фильтра (ПФ);
— схема амплитудной селекции (САС).
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа элементов ДД поясняется осциллограммами изображенными на
рисунке 11.4.
Весь спектр сигналов вибрации узлов ДВС улавливается ДВ. ПФ из
этого спектра выделяет сигнал с частотой близкой к частоте детонации fд.
САС выделяет сигнал детонации, превышающей уровень фона и
выдают команду в виде прямоугольного импульса на «отскок» угла
зажигания
θ=θз…θз для БУУОЗ.
Рисунок 11.5 - Схема лабораторной установки
11.3 Описание лабораторной установки
Лабораторная установка выполнена в едином корпусе и представляет
собой законченную автономную систему (рисунке 11.5). Блок-схема состоит
из следующих основных блоков:
—
генератора
тактовых
импульсов,
имитирующего
угловые
импульсы с дискретностью 1,4о поворота коленвала (ПКВ) ДВС. За один
условный оборот вала на выходе ГТИ вырабатывается 256 импульсов;
—
формирователь импульсов верхней мертвой точки за один
условный оборот вала генерирует один импульс;
—
ждущий
мультивибратор за
один
ПКВ генерирует
один
прямоугольный импульс длительностью τ=const;
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
—
имитатор детонации один раз за оборот вырабатывает серию
импульсов с частотой равной fд и амплитудой А2. подача детонационных
колебаний в сему системы осуществляется с помощью кнопки Sp;
—
имитатор
вибрации
двигателя
вырабатывает
непрерывную
импульсную последовательность частотой fд и амплитудой А3 (см. рисунок
11.2),
то
есть
блок
имитирует
сигналы
того
элемента
двигателя
вибрирующего с частотой детонации;
—
ИВ1 - имитатор вибрации того элемента двигателя, у которого
частота вибрации отлична от частоты детонации, а амплитуда колебаний А3
больше чем амплитуда сигнала детонации (см. рисунок 11.2);
—
СВИ
-
схема
вспомогательного
импульса,
выделяющая
прямоугольный импульс за один оборот вала, положительный перепад
которого соответствует 128 тактовому импульсу;
—
С1 - счетчик вычисляющий текущее значение УОЗ;
—
С2 - счетчик координирующий величину УОЗ в зависимости от
наличия сигнала детонации;
—
ПФ - полосовой фильтр, пропускающий полосу частот в
окрестности fд;
—
САС
-
схема
амплитудной
селекции
формирующая
прямоугольный импульс сигнала детонации;
—
1… 5 - логические элементы «И», «ИЛИ», организующие работу
схемы в соответствии с заданным алгоритмом функционирования.
Работа блок-схемы поясняется осциллограммами на рисунке 11.7
снятых с контрольных точек (КТ) 1… 13 (см. рисунке 11.6).
ГТИ вырабатывает непрерывную импульсную последовательность с
тактовой частотой fт=l/tт (см. v1(t) на рисунке 11.7).
Изменением тактовой частоты посредством резистора R2 имитируется
изменение частоты вращения вала двигателя.
В интервале времени t1-t2 на этой импульсной последовательности
ФИВМТ вырабатывает импульс начала отсчета [v2(t) на рисунке 11.7],
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
который синхронизирует
работу всей
схемы,
стирает
предыдущую
и
разрешает вычислять новое значение УОЗ в текущий оборот вала ДВС.
В том же обороте ФИВМТ формирует вспомогательный импульс точке
13, который используется для наблюдения работы схемы с помощью
осциллографии. Импульс в кт 13 формируется в интервал времени t5t7 (между
224 и 256 тактовыми импульсами).
В интервал времени t2-t3=const ждущий мультивибратор вырабатывает
на своем выходе импульс И3(t), который определяет вид характеристики:
θ=f(n),
(11.1)
где θ – угол зажигания, град. ПКВ
n – частота вращения, об/мин.
Характеристика 1 представлена на рисунке 11.8 в виде ломаной линии
1. Регулирование УОЗ здесь дискретное. Дискретность одного приращения
угла зажигания определяется из выражения (2):
α=360/Z,
(11.2)
где Z=256 – количество тактовых импульсов за 1 оборот вала ПКВ.
Следовательно, α=1,4о.
С помощью переключателя S
А1
можно установить два значения τ, τ1 и
τ2. в зависимости от этого имеют место две характеристики 1 и 2 на рисунке
11.8 с различным наклоном.
Продемонстрируем алгоритм вычисления УОЗ без детонации на
конкретном примере. Пусть частота вращения вала двигателя n=3000об/мин
или n/60=50 Гц. Тогда время полного оборота вала будет равно:
T=60/n=20x10-3c
(11.3)
Период следования тактовых импульсов определяется как:
tТ=Т/256=78,1x10-6c
(11.4)
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Пусть τ=τ1=0,5х10-3с.
Тогда количество тактовых импульсов, прошедшее через логический
элемент 1 будет определяться конъюнкцией функций v1(t) и v2(t) или:
К=τ1/tТ
(11.5)
Подставляя в (5) τ=τ1, и tТ=78,1x10-6c получим:
К1= τ1/tТ =6,4
Округляя до целого в меньшую сторону имеем К1=6.
Это же количество импульсов «пройдет» и через ЛЭ 3, выполняющий
логическую функцию «ИЛИ» (см. рисунке 11.6). Таким образом, после
момента времени τ3 импульсов в КТ 5 наблюдаться не будет (см. рисунке
11.7).
В момент времени t2 задним фронтом импульса v2(t) содержимое
счетчика С переписывается в счетчик С1.
В зависимости от положения переключателя SA2 в С1 запишется в двоичном
ходе число N1 или N2.
Пусть SA2 установлен в положении 1-3 и пусть N1=8. следовательно в
момент времени t1 в С1 запишется число 8, а в интервал t2t3 на счетный вход
С1 поступит еще 6 импульсов. Таким образом, в С1 к моменту времени t3 ,
будет записано число: C=N1+K1=8+6=14.
В момент времени t4, по приходу 128-го тактового импульса СВИ
формирует импульс v4(t) (рисунок 11.7) в КТ 4 (рисунок 11.6), который
«разрешает» проходить тактовым импульсам через ЛЭ 2 и ЛЭ 3 на счетный
вход С1.
Таким образом, начиная с момента времени t4 в КТ 5 вновь
наблюдаются тактовые импульсы v5 (t) (рисунок 11.7). Емкость С1 также 128 и
если к моменту времени t4 в нем была записано 14 импульсов, то он
переполнился по (128-14)=144 импульсу, считая от момента времени t4 или
242 считая от t1.
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
То есть в КТ 6 (рисунок 11.6) в момент времени t6 (рисунок 11.7)
сформируется
положительный
перепад
импульса,
который
является
командой на искрообразование.
Нетрудно определить величину данного УОЗ из выражения (11.6):
θ=(t7-t6)360o/T
(11.6)
θ=с х d=(N1+K1)d
(11.7)
Очевидно и другое:
Подставляя значения находим:
θ=14 х 1,4о=19,6о (см. рисунок 11.8)
Работа схемы вычисления УОЗ при наличии сигнала детонации
происходит почти аналогично.
Отличие состоит в следующем. С приходом импульса детонации
(кнопка SP нажата) из КТ 12 на вход «установки нуля» счетчика С2 последний
обнуляется и N1 – число загружаемое в С1 становится равным 0, то есть
происходит «отскок» УЛЗ на величину θ=N1 х d (см. рисунок 11.9). Из
рисунка 11.9 нетрудно видеть, что характеристика 1 смещается параллельно
самой себе на θ и преобразуется в характеристику 11.
Если после отскока детонация исчезнет (кнопка SP размыкает цепь), то
импульсы v2(t) (рисунок 11.7) через ЛЭ 4 начинают поступать на вход С2. В
зависимости от положения переключателя SA2 самоблокируется через ЛЭ 4 с
приходом либо N1-го, либо N2-го импульсов. В том случае переходный
процесс после «отскока» системы во времени выглядит как показано на
рисунке 11.10. В момент времени t1 система резко уменьшает УОЗ с 21о до 7о,
а затем за 8 шагов восстанавливает прежнее значение угла при исчезновении
детонации. При n=3000об/мин весь переходный процесс из 8 шагов составит
0,16 с.
Процесс формирования импульса детонации происходит следующим
образом. На вход ЛЭ 5 подаются 3 вида импульсов с различной частотой и
различной амплитудой:
v12(t) и v13(t),
а
при нажатой кнопке подается
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кратковременный импульс детонации v9(t) (рисунки 11.6, 11.7). Для удобства
в данной схеме продолжительность сигнала детонации соответствует
временному интервалу со ждущего мультивибратора.
В КТ 10 (рисунки 11.6, 11.7) имеет место сумме все трех сигналов:
v12(t); v13(t); v9(t).
На выходе ПФ остаются сигналы с f=fД и различной амплитудой
(сигнал v11(t) на рисунке 11.7).
Схема
амплитудной
селекции
различает
превышение
сигнала
детонации над «фоном» и вырабатывает командный импульс v12(t) для С2
(рисунок 11.7).
На переднюю панель лабораторной установки выведены:
—
мнемосхемы
с
контрольными
точками
для
наблюдения
220В
(50Гц)
параметров системы с помощью осциллографа;
—
тумблер
«сеть»
для
подключения
к
стабилизированному источнику напряжения U=12B (I=150mA);
—
переменный резистор R2 предназначен для установки требуемого
значения частоты вращения (п);
—
переменный резистор R12 для определения максимального и
минимального значения частоты детонации;
—
переменный
резистор
R22
предназначен
для
настройки
полосового фильтра;
—
тумблер SA1 изменяется τ (τ
и τ2), определяющий вид
характеристики θ;
—
тумблер SA2 самоблокирует ЛЭ 4 с приходом Nrго, либо N2-го
импульса;
—
кнопка SP подключает имитатор детонации.
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11.4 Порядок выполнения лабораторной работы
1 Собрать лабораторную установку
в
соответствии
с
рисунком
11.5.
Установить исходные установки.
2 Включить стенд и осциллограф.
3 Произвести калибровку осциллографа.
4 По указанию преподавателя установить SA1 и SA2 в соответствующее
положение.
5 Снять характеристику 1 и 11 (см. рисунок 11.9). Заполнить таблицу
11.1.
Рисунок 11.6 - Блок-схема системы управления УЗ ДВС с обратной связью
по детонации.
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 11.7 - Осциллограммы работы системы зажигания с обратной
связью по детонации
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 11.8 - Характеристики системы зажигания
Рисунок 11.9 - Смещение характеристики по детонации
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 11.10 - Переходный процесс в системе после исчезновения
детонации
Таблица 11.1
Параметры n, об/мин
1000
К1
2000
3000
4000
5000
Θо
С
I
Характеристики снимать по следующей методике.
С помощью резистора R2 устанавливать указанные в таблице 11.1
значения частоты вращения n. Величину n определять по периоду сигнала
v2(t) (рисунок 11.7) и по выражению:
n=60/T
(11.8)
Например для n=1000об/мин; Т=60х10-3с.
Величину
К1
определяет
следующим
образом.
Осциллограф
синхронизируют передним фронтом импульса v3(t) (момент t2 на рисунке
11.7). По каждому каналу осциллографа наблюдают этот импульс, для
удобства растягивая его на большую часть экрана. По второму каналу
осциллографа
наблюдают сигнал v5(t), убеждаясь, что в интервал времени
t2…t4 через ЛЭ 3
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
проходит серия тактовых импульсов длящаяся не более времени τ (см. v3(t)
рисунок 11.7).
Количество импульсов в этой серии К1 сосчитывают и заносят в
соответствующую графу таблицы 11.1.
Величину угла
зажигания
θ
определяют следующим
образом.
Выставляют указанное в таблице 1 значение n и с помощью осциллографа
(или частотомера) с максимальной степенью точности измеряют интервал
t6…t7 у сигнала v4(t) и Т у сигнала v2(t).
Величину УОЗ для каждого значения n определяют по выражению
(11.6).
Величину С определяют из выражения (11.9), зная что α=1,4о:
C=θo/α
(11.9)
Необходимо помнить, что величина С – целое число, поэтому
выражение (11.9) нужно округлить.
Наконец, зная С1 из выражения (11.7) можно найти величину «отскока»
УОЗ К1 для данного n.
6 Определение полосы пропускания ПФ ΔfД
Определение
ΔfД
ведется
следующим
образом.
По
указанию преподавателя установить резистор R22 а произвольное положение.
При нажатой кнопке SP с помощью осциллографа наблюдать импульс v12(t)
(рисунок 11.7). Если импульс отсутствует, то с помощью резистора R12
настроить полосовой фильтр на данную fД. При настроенном фильтре сигнал
детонации должен появиться. Варьируя величиной R12 зафиксировать его
положение в тех точках, где сигнал детонации в КТ 12 исчезает. При этих
положениях R12 определить минимальное и максимальное значение частоты
детонации fДmin fДmax. Частоты определяются путем измерения осциллографом
периодов следования импульсов в КТ 7.
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Полоса пропускания ПФ определяется как:
ΔfД= fДmax- fДmin
7
Наблюдение
переходного
процесса
(11.10)
установки
УОЗ
после
исчезновения детонации.
Работа ведется в следующем порядке. SA2 должен быть установлен в
том же положении, что и по п. 4.
С помощью резистора R2 устанавливается n=1000 об/мин.
Осциллограф
синхронизируется
сигналом
v13(t).
Развертка
устанавливается такой, чтобы по одному из каналов осциллографа
наблюдался передний фронт импульса v6(t) (момент времени t6 на рисунке
11.7), причем интервал времени t5…t6 был растянут на весь экран
осциллографа при нажатой кнопке SP.
После отпускания кнопки начинается скачкообразное изменение
фронта импульса v6(t). Количество скачков должно быть равно N - числу,
записанному в С2.
Если наблюдение
переходного
процесса
будет затруднено,
то
осциллограф следует засинхронизировать импульсом по переднему фронту
v6(t) (момент времени t6 на рисунке 11.7). В этом случае будет наблюдаться
скачкообразное
изменение
заданного
фронта
импульса
v6(t)
после
исчезновения детонации. Здесь также весь импульс растягивают на весь
экран осциллографа.
11.5 Содержание отчета по выполненной лабораторной работе
1 Наименование и цель лабораторной работы.
2 Рисунок исследуемой схемы.
3 Осциллограммы в контрольных точках с пояснениями и расчетами.
4 Выводы.
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11.6 Контрольные вопросы
1 Чем опасна детонация?
2 Принцип выделения сигнала детонации.
3 Состав и назначение электронной системы
управления УОЗ с
обратной связью по детонации.
4 Объяснить работу системы по осциллограммам в контрольных точках
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12 Исследование цифровой системы зажигания с
«памятью»
12.1 Цель лабораторной работы
Изучить
алгоритм
работы
цифровой
системы
зажигания
с
программированным запоминающим устройством (ПЗУ) и определить ее
выходные характеристики.
12.2 Общие положения
Цифровая система зажигания с «памятью» явилась дальнейшим
развитием
цифровых
систем
управления
параметрами
двигателей
внутреннего сгорания. Эти системы занимают промежуточное положение
между системами по жесткой логике и микропроцессорами.
Алгоритм формирования импульсов управления системы с ПЗУ
определен
ее
аппаратной
частью,
а
конкретные
характеристики
определяются содержанием ПЗУ.
Поэтому в отличие от систем зажигания на жесткой логике, смена
характеристик управления не требует изменения аппаратной части, а только
нового содержимого (зашивки) ПЗУ. В тоже время, в отличие от системы
зажигания на базе микропроцессоров изменение алгоритма формирования
импульсов управления требует изменения аппаратной части. Цифровые
системы управления ПЗУ могут реализовать характеристики управления
практически любой сложности, чего не могут делать системы на жесткой
логике.
На рисунке 12.1 показан принцип формирования характеристик θ (n,
Δh) системы зажигания.
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На рисунке 12.1а показано формирование адреса по частоте вращения
вала с дискретного адреса ΔС и с дискретностью частоты вращения Δn.
Адрес представлен в виде двоичного кода, дискретность равна одному или
нескольким битам.
Аналогично формируется адрес по разрежению через Δh, кРа. По
адресам С1 и С2 из ячеек памяти извлекается восьмиразрядный код зажигания
θ8 θ7 θ6 θ5 θ4 θ3 θ2 θ1 (где θi - разряд двоичного числа). Поэтому коду
аппаратной части пересчитывается код угла зажигания Сз.
Блок-схема цифровой системы зажигания рисунке 12.2 с памятью
состоит:
— входных устройств,
— блок управления запоминающего устройства,
— выходных устройств.
Здесь θ - угол зажигания (УЗ), n - частота вращения вала (ЧВ) ДВС, Δh разрежение за дроссельной заслонкой во впускном коллекторе двигателя. В
состав входных устройств входят:
—
зубчатый задатчик (ЗЗ) жестко укрепленный на валу ДВС
имеющий 128 зубьев равномерно расположенных по окружности и один зуб
расположенный с торца,
—
датчик начала отсчета (ДНО) установленный над одиночным
зубом, вырабатывающий один импульс за оборот вала и синхронизирующий
всю работу системы,
—
датчик угловых импульсов (ДУИ), установленный над зубьями
ЗД и вырабатывающий 128 импульсов за один оборот вала,
—
датчик
разряжения
(ДР)
вырабатывающий
постоянное
напряжение, величина которого прямо пропорциональна разряжению во
впускном коллекторе.
В
лабораторном
стенде
ДНО,
ДУИ,
ЗД,
ДР
имитируются
электронными средствами. Необходимое значение ЧВ задается с помощью
R2, а величина разрежения R23.
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а, б – адресные; в – выходные
Рисунок 12.1 - Характеристики системы зажигания с «памятью»
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В состав блока управления УЗ входят:
—
формирователь тактовых импульсов (ФТИ), генерирующий 256
прямоугольных тактовых импульсов (ТИ), за один оборот вала,
—
формирователь
импульса
начала
отсчета
(ФИНО),
вырабатывающий на своем выходе одиночный прямоугольный импульс за
один оборот вала, совпадающий по фазе с верхней мертвой точкой (ВМТ)
маркерного цилиндра ДВС,
—
узел
переноса
импульса
начала
отсчета
(УПИНО),
вырабатывающий одиночный импульс за один оборот вала ДВС, сдвинутый
на определенный угол поворота вала двигателя по отношению импульса с
ФИНО, он необходим для формирования отрицательных УЗ,
—
узел синхронизации (УС), формирующий 3 командных импульса
сдвинутых между собой по фазе, организующих работу схемы,
—
генератор
импульсов
(ГИ),
вырабатывающий
командные
импульсы для УС,
—
узел кода частоты вращения (УКЧВ) формирующий адрес по ЧВ
для ПЗУ,
—
узел кода разряжения (УКР), формирующий адресный код по
разрежению для ПЗУ,
—
программируемое запоминающее устройство (ПЗУ),
—
буфер кода (БК), узел хранящий код УЗ, в течение оборота вала,
считываемый на ПЗУ,
—
счетчик вычислительной серии (СВС) предоставляющий угол
положения вала ДВС в течение одного оборота в двоичном коде,
—
цифровой
компаратор
(ЦК)
формирующий
импульс
при
сравнении кодов СВС и БК,
—
формирователь выходных импульсов (ФВИ) вырабатывающий на
выходе прямоугольный импульс для выходных устройств.
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В состав выходных устройств входят:
—
электронный
коммутатор
(ЭК),
формирующий
мощный
электрический импульс для искрового разряда,
—
катушка
зажигания
(КЗ)
генерирующая
высоковольтный
импульс,
—
высоковольтный
распределитель
(ВР)
для
разноса
высоковольтного импульса по свечам зажигания,
—
свечи зажигания (СЗ) воспламеняющие топливно-воздушную
смесь в цилиндрах двигателя.
Рисунок 12.2 - Блок-схема цифровой системы зажигания с «памятью»
Наиболее
управления
УЗ.
сложной
Работа
частью
этого
системы
блока
зажигания
поясняется
является
блок
осциллограммами
напряжений, снятых в контрольных точках (КТ) 1…9, изображенных на
рисунке 12.3. ФТИ за один оборот вала ДВС вырабатывает 256 ТИ (см v1(t)
на рисунке 12.3). Цена или дискретность одного периода равна 1,4о поворота
вала ДВС.
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ФИНО в момент времени t1 и t3 вырабатывает прямоугольные
импульсы, совпадающие с моментами наступления ВМТ в маркерном
цилиндре (см v2(t) на рисунке 12.3).
УПИНО сдвигает импульс с ФНО на четыре ТИ вправо – по моментам
t2 t8 вырабатывает импульс v3(t). УС с приходом импульса v3(t) генерирует 3
импульса с фронтами сдвинутыми относительно друг друга по фазе: в
момент времени t3 импульс v8(t), в момент времени t4 – v7(t), в момент
времени t5 – v5(t).
Эти импульсы выделяются УС из непрерывной последовательности
импульсов, генерируемой ГИ (v4(t)).
Импульс v8(t) подает питание на ПЗУ и на его выходах появляется код
УЗ, сформированный по адресам n и Δh в предыдущем обороте вала. Кроме
этого импульс v8(t) запускает счетчик вычислительной серии и формирует
задний фронт выходного импульса v9(t).
Импульс v7(t) переписывает код угла (θ1…θ8) вычисленного в
предыдущий оборот вала из ПЗУ в БК, где этот код хранится пока память
обесточена.
Импульс v5(t) запускает УКЧВ и УКР, которые формируют адреса по n
и Δh в данном обороте вала ДВС. УКЧВ кодирует текущее значение ЧВ
путем заполнения ТИ стробирующего импульса постоянной длительности.
При увеличении ЧВ в стробирущий импульс будет вмещаться большее
количество ТИ.
Основой УКР является аналого-цифровой преобразователь (АЦП),
который преобразует постоянное напряжение с ДР в двоичный код. Адрес
выбора ячейки шестиразрядный: четыре разряда квантует диапазон ЧВ от 0
до 400 об/мин (дискретность по ЧВ Δn=250тоб/мин) и два разряда квантуют
диапазон Δh от 0 до 2,0В (дискретность Δ(Δh)=1,0 В). Изображенные в
качестве примера на рисунке 12.1 характеристики системы описываются
табл. 12.1. Коды адреса по ЧВ можно наблюдать КТ n1…n4, коды адреса по
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Δh – в КТ Δh1;
Δh2.
код
угла
зажигания
считывается
из
ПЗУ
и
переписывается в БК можно наблюдать в КТ (θ1…θ8).
Код, выбранный из ячейки БК подается на одни выходы ЦК, а на его
другие выходы подается код из СВС, кодирующего угловое положение вала.
При сравнении кодов ЦК выдает команду на искрообразование, формируя
положительный период напряжения на выходе ФВИ (КТ 9) в момент
времени t6. Вообще говоря, в функции ФВИ входит формирование
нескольких моментов искрообразования за оборот вращения, в зависимости
от количества цилиндров. В данном случае эта функция ФВИ отсутствует.
Сигнал с ФВИ поступает в ЭК, который формирует мощный импульс в
первичной обмотке КЗ. Высоковольтный импульс разносится по свечам
различных цилиндров посредством ВР.
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 12.3 - Осциллограммы работы системы
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12.3 Описание лабораторной установки
Лабораторная установка выполнена в едином корпусе и представляет
собой законченную автономную систему, не требующую каких-либо
дополнительных устройств и приспособлений. На переднюю панель
лабораторной установки выведены: мнемосхемы с контрольными точками
наблюдения параметров системы с помощью осциллографа:
-
переменный резистор R2 для имитации изменения скорости
вращения коленчатого вала,
-
переменный
резистор
R23
для
имитации
разрежения
за
дроссельной заслонкой во впускном коллекторе двигателя,
-
тумблер В1 «сеть» для подключения U=220 В (50 Гц) к
стабилизированному источнику напряжения U=9 B (I=150 mA).
12.4 Порядок выполнения лабораторной работы
1 Подготовить лабораторный стенд к работе: для чего тумблер «сеть»
поставить в положение «вкл.».
2 Подготовить осциллограф к работе, для чего:
- тумблер «сеть» поставить в положение «вкл.»,
- произвести калибровку осциллографа.
3 При заданном преподавателе сигнале с ДР (R23) снять одну из
зависимостей θ(n) при Δh=const, для чего:
засинхронизировать
осциллограф
сигналом
V9(t)
по
его
положительному перепаду (момент времени t0 на рисунке 12.3),
- по первому каналу осциллографа наблюдать импульс v9(t);
- по второму каналу осциллографа наблюдать ТИ v1(t),
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- определить количество ТИ СЗ вписывающихся в интервал времени t6
t8 (считать отрицательные перепады этих импульсов). Так как угол зажигания
определяется относительно ВМТ маркерного цилиндра (момент времени t7 на
рисунке 12.3), то УЗ определяется из выражения:
θ=(С3-А)360/2Z =( С3-А)1,4о,
(12.1)
где А – количество ТИ на которые сдвинут импульс v3(t) относительно v2(t)
(количество ТИ в интервале времени t7 - t8 );
2Z =256 – количество ТИ за период одного оборота вала, если θ>0, то УЗ –
положительный, если θ<0, то УЗ – отрицательный.
Заполнить таблицу 12.1 значений УЗ определенного для каждого
интервала ЧВ и для заданного Δh (представленного в двоичном коде)
Таблица 12.1
Параметры
0
250
250
500
500
750
n, об/мин
750
1000
1000
1250
1250
1500
1500
1750
1750
2000
С3
θ°
Для определения УЗ в каждом интервале ЧВ необходимо:
- установить значение ЧВ лежащего примерно в середине заданного
интервала n, например: для интервала 1000-1250 необходимо установить
приблизительно 1125 об/мин. Точность установки должна быть не хуже
±100об/мин.
Частоту вращения следует устанавливать по периоду следования
импульсов v9(t), который равен периодам следования также сигналов v2(t),
v3(t) (рисунок 12.3).
Период одного оборота вала (Т) и ЧВ (n) связаны соотношением:
Т=60/n,
(12.2)
Следовательно для n=1125об/мин Т=53,2х10-3с.
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4 Произвести синхронизацию осциллографа сигналом v3(t).
Выставить n и Δh по указанию преподавателя.
Наблюдать осциллограммы во всех контрольных точках. Зарисовать
наблюдаемые осциллограммы. Особое внимание обратить на адресные коды
по: ЧВ (n1…n4), по разряжению (Δh1; Δh2) и содержимое памяти для данного
режима (θ1…θ2). Убедиться, что разность кодов 100000000- θ8 θ7 θ6 θ5 θ4 θ3 θ2
θ1 равна двоичному коду числа С3. уровни кодов и содержимое памяти
наблюдать в точках где нет переключений этих сигналов (примерно в районе
t7). Низкий уровень соответствует сигналу логического нуля («лог 0»), а
высокий – логической единице («лог 1»).
12.5 Содержание отчета
1 Наименование и цель лабораторной работы
2 Рисунок исследуемой схемы
3 Осциллограммы в контрольных точках с соответствующими
пояснениями
4 Выводы
12.6 Контрольные вопросы
1 Общие сведения о микросхемах памяти: ППЗУ, ОЗУ.
2 Общий алгоритм работы системы зажигания с «памятью».
3 Назначение и состав отдельных блоков системы.
4 Указать связь между частотой вращения (n) и периодом следования
(Т) тактовых импульсов.
5 С какой целью производится сдвиг импульса v2(t)?
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13 Исследование микропроцессорной системы зажигания
13.1 Цель работы
Изучить устройство и принцип действия микропроцессорной системы
зажигания. Приобрести практические навыки оценки технического состояния
микропроцессорной системы зажигания с помощью тестера ЦСЗ ВАЗ, а
также определить с его помощью все сымитированные дефекты. С помощью
прибора ПКСУ снять и построить в виде трехмерной диаграммы
характеристики контроллера микропроцессорной системы зажигания.
13.2 Общие сведения
13.2.1 Устройство тестера ЦСЗ ВАЗ
Для диагностики технического состояния микропроцессорной системы
зажигания используется тестер ЦСЗ ВАЗ ТУ3 7, общий вид которого
представлен на рисунке 13.1.
Тестер ЦСЗ ВАЗ позволяет проверить:
—
обрыв датчика начала отсчёта (ДНО) и датчика угловых
импульсов (ДУИ) методом пробника по наличию замкнутой цепи.
—
обрыв
катушки
клапана
экономайзера
принудительного
холостого хода (КК ЭПХХ) методом пробника по наличию замкнутой цепи.
—
наличие сигнала управления клапаном экономайзера (СК ЭПХХ).
—
работоспособность контроллера при имитации работы двигателя
при n=50-100 об/мин и n=4000-6000 об/мин
—
работоспособность коммутатора независимо от исправности
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
контроллера при n=50-100 об/мин.
— работоспособность катушек зажигания по наличию искры на
разрядниках.
—
осуществить предпусковую подготовку двигателя - сушку и
прогрев свечей зажигания высоковольтными импульсами зажигания.
Тестер имеет три кнопки управления:
—
кнопка «КНТР» - проверка работы контроллера при n=50-100
об/мин, проверка срабатывания системы ЭПХХ.
—
кнопка «КМТР» - контроль работоспособности коммутатора.
—
кнопка
«ССВ»
-
предпусковая
подготовка
двигателя.
Индикация исправности элементов цифровой системы зажигания
осуществляется светодиодами, снабженными соответствующими надписями
на передней панели прибора:
—
«КК ЭПХХ» - индикатор наличия сигналов ЭПХХ или обрыва
катушек клапанов ЭПХХ;
—
«СК ЭПХХ» - индикатор сигнала управления клапаном ЭПХХ;
—
«ДУИ» - индикатор целостности обмотки датчика УИ;
—
«ДНО» - индикатор целостности обмотки датчика НО;
—
«СЗ» - индикатор сигнал зажигания;
—
«ВК» - индикатор сигнала выбора канала;
—
«И» - индикатор срабатывания активного пробника;
—
"ВКЛ" - индикатор срабатывания кнопки «КНТР» и «КМТР»
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 13.1 - Общий вид тестера ЦСЗ ВАЗ ТУ37
13.2.2
Устройство
прибора
контроля
системы
управления
двигателем (ПКСУ)
ПКСУ предназначен для функциональной проверки системы
управления двигателем и работает в следующих режимах:
 функциональная проверка системы управления двигателем в
статическом режиме;
 функциональная проверка системы управления двигателем в
динамическом режиме (при движении автомобиля);
 самоконтроль имитатора сигналов датчиков;
 функциональная проверка системы управления двигателем при
работе от внешнего генератора.
При этом ПКСУ обеспечивает измерение:
 частоты вращения коленчатого вала двигателя;
 вакуумметрического давления во впускном коллекторе;
 угла опережения зажигания.
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Электропитание
ПКСУ
осуществляется
от
бортовой
сети
автомобиля или от источника питания постоянного тока U=12-16 В.
Органами управления ПКСУ являются:
на передней панели (рисунок 13.2):
 переключатели «ИЗМ-СТОП», «ДЗ-ВКЛ», «х100 мин-1»;
 ручки управления;

ДТ – датчик температуры;
 ВАКУУМ – ручка вакуумного насоса.
на задней панели (рисунок 13.3):
 переключатели «ГЕНЕР-КОНТР», «ТИП АВТО», «ВНУТРВНЕШН»
 гнезда для кабеля «ВХ-ВЫХ», «+12В» и контрольные гнезда «УИ»,
«НО», «СЗ», «ВК», «ВН», «Г», «Д».
Результаты считывают с табло индикаторов
УОЗ, мин-1 –
тахометр, вакуумметрическое давление определяется по шкале вакуумметра
ВОШ1-100.
Рисунок 13.3 – Общий вид передней панели ПКСУ
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 13.4 – Общий вид задней панели ПКСУ
13.3 Описание лабораторной установки
Лабораторная установка выполнена в едином корпусе и представляет
собой законченную автономную систему не требующая каких-либо
дополнительных устройств и приспособлений.
На передней панели лабораторной установки находятся:
-
маховик
с
зубчатым
венцом,
имеющим
128
зубьев
и
запрессованный на ободе штифт;
-
датчики: температуры (ДТ), начала отсчета (ДНО) и угловых
импульсов (ДУИ);
-
две двухвыводные катушки зажигания 29.3705;
-
двухканальный коммутатор 42.3734;
-
контроллер МС2713.
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13.4 Порядок выполнения лабораторной работы
13.4.1
Исследование
микропроцессорной
системы
зажигания
с
помощью тестера ЦСЗ ВАЗ
Тестер подключить переходным разъёмом к системе зажигания
автомобиля,
(между
контроллером
и
жгутом
проводов).
Включить
зажигание, не заводя автомобиль.
1. Проверка на обрыв цепи датчиков НО и УИ, катушки ЭПХХ:
- Включить зажигание не заводя автомобиля.
При отсутствии дефектов:
- Свечение индикаторов «ДУИ», «ДНО», «КК ЭПХХ».
При дефектах:
- Нет свечения индикатора «ДУИ» - обрыв цепи датчика УИ.
- Нет свечения индикатора «ДНО» - обрыв цепи датчика НО.
- Нет свечения индикатора «КК ЭПХХ» - обрыв катушки клапана
ЭПХХ.
2. Проверка контроллера по каналу ЭПХХ.
- Включить датчик заслонки карбюратора.
При отсутствии дефектов:
- Индикатор «КК ЭПХХ» гаснет, а индикатор «СК ЭПХХ» зажигается,
слышен щелчок срабатывания клапана.
При дефектах:
- Индикатор «КК ЭПХХ» не гаснет, а индикатор «СК ЭПХХ» не
зажигается - не работает контроллер по каналу ЭПХХ или КЗ обмотки
клапана ЭПХХ.
3. Проверка контроллера при имитации работы двигателя на оборотах
n=50-100 об/мин.
- Нажать кнопку «КНТР».
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При отсутствии дефектов:
- Светится индикатор "ВКЛ", прерывистое свечение «СЗ», «ВК».
Индикатор «КК ЭПХХ» гаснет, а «СК ЭПХХ» зажигается.
При дефектах:
- не светится индикатор «ВКЛ» - не работает кнопка «КНТР».
- нет прерывистого свечения «СЗ» и «ВК» при свечении «ВКЛ» неисправен контроллер.
- индикатор «СК ЭПХХ» не зажигается, а «КК ЭПХХ» не гаснет – не
работает канал ЭПХХ или КЗ обмотки клапана ЭПХХ.
4. Проверка коммутатора при имитации работы двигателя на оборотах
n=50-100 об/мин.
- присоединить кабель датчика ВВ разряда в гнездо «К» и одеть на ВВ
провод катушки зажигания. Нажать кнопку «КМТР».
При отсутствии дефектов:
- прерывистое
свечение
индикатора
«СЗ»
и
«ВК»,
прерывистое
свечение индикатора «И».
При дефектах:
- отсутствие
прерывистого свечения индикатора «СЗ» и «ВК»
-
неисправен тестер или нет контакта с коммутатором.
- отсутствие прерывистого свечения индикатора «И» - неисправна
катушка зажигания или коммутатор.
5. Предпусковая подготовка двигателя (сушка и прогрев свечей).
- нажать кнопку «ССВ».
При отсутствии дефектов:
- непрерывное свечение индикаторов «ВКЛ», «СЗ», «ВК». Слышны
разряды на свечах – «жужжание».
П р и м е ч а н и е : Для наглядности при выполнении пп. 3 и 4 свечи заменяются
разрядниками, датчик ВВ разряда не устанавливать.
Результаты проверки занести в таблицу 13.1.
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 13.1
Проверяемый узел
Условие
Результаты проверки
ДНО ДУИ
Заключение
СЗ ВК ВКЛ
КК
СК
ЭПХХ ЭПХХ
Проверка на обрыв Включить
цепи датчиков ДНО, зажигание
ДУИ и катушки
ЭПХХ
Проверка
Включить
контроллера
зажигание и
по каналу ЭПХХ
датчик
заслонки
карбюратора
Проверка
Включить
контроллера
зажигание и
при имитации
нажать
работы двигателя
кнопку
«КНТР»
Проверка
Включить
коммутатора
зажигание и
при имитации
нажать
работы двигателя
кнопку
«КМТР»
Предпусковая
Включить
подготовка
зажигание и
двигателя
нажать
кнопку
«ССВ»
13.4.2
Определение
дефектов
микропроцессорной
системы
зажигания с помощью тестера ЦСЗ ВАЗ
Показания тестера при включении имитаторов отказа:
1. Вкл №1 – «ДНО» гаснет - отказ датчика НО.
2. Вкл №2 – «ДУИ» гаснет - отказ датчика УИ.
3. Вкл №3 – «КК ЭПХХ» переключается на «СК ЭПХХ» и мигает
лампочка «ВК» при нажатой кнопке «КНТР» - отказ коммутатора.
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Вкл №4 - «КК ЭПХХ» переключается на «СК ЭПХХ», мигает
лампочка «СЗ», идет разряд по 1 катушке зажигания при нажатой кнопке
«КНТР» - отказ 2-ой катушки зажигания или в цепи управления катушкой в
коммутаторе.
5. Вкл №5 - «КК ЭПХХ» переключается на «СК ЭПХХ», мигают
лампочки «СЗ» и «ВК», идет разряд по 2 катушке зажигания при нажатой
кнопке «КНТР» - отказ 2-ой катушки зажигания или в цепи управления
катушкой в коммутаторе.
6. Вкл №6 - Горят «КК ЭПХХ» и «СК ЭПХХ» при нажатой кнопке
«КНТР» - отказ ЭПХХ.
13.4.3 Исследование характеристик контроллера с помощью прибора
контроля системы управления
Измерение характеристик воспроизведения УОЗ в статическом режиме:
—
подключить контроллер к гнезду «ВХ-ВЫХ» ПКСУ с помощью
кабеля контроллера;
—
подключить
вакуумный
датчик
контроллера
с
помощью
вакуумного шланга к выходу «ВАКУУМ» ПКСУ (предварительно установив
поршень в положение «MIN» путем вращения рукоятки маховика насоса
против часовой стрелки до упора);
—
подключить кабель питания к источнику 12В - 3А, соблюдая
полярность;
—
установить органы управления ПКСУ в следующие положения:
«ГЕНЕР-КОНТР» - любое; «ТИП АВТО» - по типу автомобиля;
«ВНУТР-ВНЕШН»
-
«ВНУТР»;
«ИЗМ-СТОП»
-
«ИЗМ»;
«ДЗ-ВКЛ» - «ДЗ»; «х100 мин -1» - 4;
«ДТ» - крайнее левое положение.
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
—
1
включить питание. Изменяя положение переключателя х100 мин-
от 4 до 60, снять характеристику воспроизведения УОЗ для давления Р=0;
—
изменяя вакуумметрическое давление, снимать характеристику
для различных значений Р (значения брать из таблицы 13.2). Изменять
положение переключателя х100 мин-1 от 4 до 60 для каждого значения Р;
—
установить переключатель «ДЗ 2 ВКЛ» в положение «ВКЛ» и
повторить измерения при Р=0 при х100 мин-1 от 4 до 60. Записать
характеристику воспроизведение УОЗ для холодного пуска и холостого хода;
—
вращением ручки ДТ убедиться, что контроллер отрабатывает
характеристику на холодный и прогретый двигатель;
—
сравнить полученные данные характеристик воспроизведения
УОЗ с табличными и дать заключение о пригодности контроллера.
Таблица 13.2 - Характеристики контроллера
Разряжение
ΔP, кПа
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
Д.З.
400
1
1
2
2
3
5
6
6
7
8
8
8
9
9
9
2
800
2
2
3
4
6
8
9
10
10
11
11
11
12
12
12
8
n, об/мин
1000
4
5
8
11
12
14
15
18
20
20
20
20
21
20
20
20
2000
12
13
16
19
20
24
21
22
23
24
24
28
28
28
29
28
6000
22
24
27
28
29
30
32
32
33
35
35
36
39
39
40
35
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13.5 Содержание отчета
1 Наименование и цель лабораторной работы
2 Рисунок исследуемой схемы
3 Таблица
результатов
проверки
микропроцессорной
системы
зажигания с помощью тестера ЦСЗ ВАЗ
4 Характеристика контроллера микропроцессорной системы зажигания
в виде трехмерной диаграммы
5 Выводы
13.6 Контрольные вопросы
1 Устройство
и
принцип
действия
микропроцессорной
системы
зажигания.
2 Устройство и порядок работы тестера ЦСЗ ВАЗ
3 Алгоритм определения дефектов с помощью тестера ЦСЗ ВАЗ.
4 Устройство и порядок работы прибора контроля системы управления.
5 Для чего в контроллер закладывают разные значения УОЗ для
холодного и прогретого двигателя?
6 Назначение предпусковой подготовки двигателя.
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Список использованных источников
1.
Опарин, И. М. Электронные системы зажигания / И. М. Опарин,
Ю. А. Купев, Е. А. Белов . - М. : Машиностроение, 1987. - 199 с.
2.
Акимов, С. В. Электрооборудование автомобилей: учеб. для
вузов / С. В. Акимов, Ю. П. Чижков. - М. : Кн. изд-во «За рулем», 1999. - 384
с.
3.
Чижков, Ю. П. Электрооборудование автомобилей и тракторов:
учебник для вузов / Ю. П. Чижков. - М.: Машиностроение, 2007. - 656 с.
4.
Ютт, В. Е. Электрооборудование автомобилей: учебник для вузов
/ В. Е. Ютт .- 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Горячая линия-Телеком, 2006. 440 с.
5.
Литвиненко, В. В. Электрооборудование автомобилей ГАЗ: -
31029, -3110 «Волга»; «Газель»; «Соболь»; -3307; -3309. Устройство, поиск и
устранение неисправностей/ В. В. Литвиненко. – М.: ЗАО «КЖИ «За рулем»,
2004. – 344 с.
6.
ГОСТ Р 52230-2004 «Электрооборудование автотракторное.
Общие технические условия»
7.
Набоких В. А. Испытания электрооборудования автомобилей и
тракторов: Учебник для студентов высш. учеб. заведений /В. А. Набоких. М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 256 с.
8.
Сергеев
А.
Г.
Диагностирование
электрооборудования
автомобилей /А. Г. Сергеев, В. Е. Ютт. – М.: Транспорт, 1987. – 159 с.
9.
Тимофеев Ю. Л. и др. Электрооборудование автомобилей:
Устранение и предупреждение неисправностей / Ю. Л. Тимофеев, Г. Л.
Тимофеев, Н. М. Ильин. – М.: Транспорт, 2000. – 301 с.
10.
Соснин Д. А., Яковлев В. Ф. Новейшие автомобильные
электронные системы: учеб. пособие./Д. А. Соснин, В. Ф. Яковлев - М.:
СОЛОН-Пресс, 2005. - 240 с.
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение А
(рекомендуемое)
Характеристики системы зажигания
Таблица А.1 – Характеристики системы зажигания
1
2
C2
0…0,1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
Δh,
В
0,1…1,0
N
n, об/мин
С1
0...250
250..500
500... 750
750... 1000
1000... 1250
1250... 1500
1500... 1750
1750...2000
2000... 2250
2250... 2500
2500...2750
2750... 3000
3000... 3250
3250... 3500
3500...3750
3750...4000
0...250
250..500
500... 750
750... 1000
1000... 1250
1250... 1500
1500... 1750
1750...2000
2000... 2250
2250... 2500
2500...2750
2750... 3000
3000... 3250
3250... 3500
3500...3750
3750...4000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Код адреса
Δh
n
00
0000
00
0001
00
0010
00
0011
00
0100
00
0101
00
0110
00
0111
00
1000
00
1001
00
1010
00
1011
00
1100
00
1101
00
1110
00
1111
01
0000
01
0001
01
0010
01
0011
01
0100
01
0101
01
0110
01
0111
01
1000
01
1001
01
1010
01
1011
01
1100
01
1101
01
1110
01
1111
Код содержимого
ячейки памяти С3
11111100
11111010
11111101
11110110
11110011
11110000
11110000
11101111
11101111
11110000
11110001
11110001
11110001
11110001
11110010
11110010
11111101
11111101
11111011
11111011
11111011
11111000
11110100
11110100
11110011
11110100
11110100
11110100
11110111
11110111
11110111
11110111
112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы А.1
N
Δh,
1,0…2,0
2
3
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
>2,0
В
С2
n, об/мин
0...250
250..500
500... 750
750... 1000
1000... 1250
1250... 1500
1500... 1750
1750...2000
2000... 2250
2250... 2500
2500...2750
2750... 3000
3000... 3250
3250... 3500
3500...3750
3750...4000
0...250
250..500
500... 750
750... 1000
1000... 1250
1250... 1500
1500... 1750
1750...2000
2000... 2250
2250... 2500
2500...2750
2750... 3000
3000... 3250
3250... 3500
3500...3750
3750...4000
С1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Код адреса
Δh
n
10
0000
10
0001
10
0010
10
0011
10
0100
10
0101
10
0110
10
0111
10
1000
10
1001
10
1010
10
1011
10
1100
10
1101
10
1110
10
1111
11
0000
11
0001
11
0010
11
0011
11
0100
11
0101
11
0110
11
0111
11
1000
11
1001
11
1010
11
1011
11
1100
11
1101
11
1110
11
1111
Код содержимого
ячейки памяти С3
11111111
11111111
11111111
11111111
11111111
11111111
11111111
11111111
11111000
11111000
11111100
11111010
11111010
11111011
11111011
11111011
11111111
11111111
11111111
11111111
11111110
11111110
11111110
11111110
11111110
11111110
11111110
11111110
11111110
11111110
11111110
11111001
113
Документ
Категория
Машиностроение
Просмотров
87
Размер файла
4 011 Кб
Теги
2762, цифровые, система, зажигания
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа