Материал: 2155

С датчика давления (DA3) на Ардуино поступает аналоговый сигнал, затем он преобразуется в импульсы компаратором (DA2-2).

Скорость вращения электродвигателя М1 задается переменным резистором R17. Механическая нагрузка изменяется резистором R18, включенным в цепь якоря электродвигателя М2.

6.СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЗАЖИГАНИЕМ

Вбензиновых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) от установки угла опережения зажигания (ОЗ) во многом зависит эффективность преобразования энергии топливно-воздушной смеси, сгорающей в цилиндре двигателя, в механическую энергию. Также от установки угла ОЗ зависит вероятность возникновения детонации, которая уменьшает

долговечность и надежность двигателя.

Увеличение частоты вращения коленчатогоИвала приводит к росту турбулизации заряда, что влечет за собой увеличение скорости

распространения пламени и уменьшение вероятности возникновения детонации. С увеличением частоты вращенияДколенчатого вала увеличивается содержание остаточных газов в рабочей смеси, что снижает интенсивность предпламенных Апроцессов и приводит к снижению детонации.

Уменьшение нагрузкибсопровождается прикрытием дроссельной заслонки, вследствие чего давление и температура заряда в конце процесса сжатия снижаются, а коэффициенти остаточных газов увеличивается. Кроме этого, уменьшается кол чество вводимой горючей смеси, а значит, и

выделяемая теплота, вследств е чего снижается давление в цилиндре. Поэтому уменьшенСе нагрузки приводит к снижению детонации, и наоборот.

Увеличение угла ОЗ приводит к более раннему тепловыделению относительно прихода поршня в ВМТ. В результате резко повышается давление, что способствует возрастанию степени сжатия смеси перед фронтом пламени и вызывает появление очагов самовоспламенения. Поэтому при больших углах опережения склонность к детонации возрастает, и наоборот. С другой стороны, при малых углах ОЗ топливная смесь может самовоспламениться до возникновения искры из-за повышения давления и температуры в цилиндре при подходе поршня к верхней мертвой точке, как это происходит в дизельных двигателях.

Таким образом, поддержание оптимальной работы ДВС во всех режимах его работы во многом зависит от управления углом ОЗ.

Установить угол ОЗ, соответствующий оптимальной работе двигателя

вразличных режимах работы, можно с использованием индикаторной диаграммы.

51

6.1. Индикаторная диаграмма

Индикаторная диаграмма (ИД) – графическое изображение изменения давления газа в цилиндре поршневой машины в зависимости от положения поршня или объема цилиндра под поршнем (рис. 46). ИД снимается обычно с помощью индикатора давления (рис. 47) при работающем ДВС.

По оси абсцисс откладывается объём, занимаемый газами в цилиндре, а по оси ординат − давление. Каждая точка на ИД показывает давление в цилиндре двигателя при данном объёме, т. е. при данном положении поршня (точка r соответствует началу впуска; точка а − началу сжатия; точка с − концу сжатия; точка z − началу расширения; точка b − концу расширения).

ИД даёт представление о значении работы, производимой двигателем внутреннего сгорания, и мощности. Рабочее тело совершает полезную работу только в течение рабочего хода. Поэтому для определения полезной работы необходимо из площади, ограниченной кривой расширения zb, вычесть площадь, ограниченную кривой сжатия ac. Различают теоретическую и действительную ИД. Теоретическая строится по данным теплового расчёта и характеризует теоретический цикл; действительная ИД снимается с работающей машины при помощи датчиков и характеризует действительный цикл (см. рис. 46).

52

Теоретическая (пунктир) и действительная (сплошные линии) индикаторные диаграммы 4-тактного карбюраторного двигателя: ra − линия впуска; ac − линия сжатия; cz − линия сгорания; zb − линия расширения; br − линия выпуска; P − давление; V − объём.

Снимая ИД при различных углах ОЗ , можно установить оптимальный режим работы ДВС. ИМ данного двигателя различна на разных режимах его работы. Зависимость ИМ от частоты вращения называется скоростной характеристикой. Чтобы построить скоростную характеристику ИМ, снимают индикаторные диаграммы на различных частотах вращения.

Датчик давления устанавливается на свече зажигания (рис. 47), что обеспечивает одновременное создание искры и измерение быстропеременного давления в камере сгорания двигателей. Датчик давления работает с усилителем сигнала.

Рис. 47. Датч к-свеча ДПС 016 (СДАИ.406231.011 ТУ)

Определить зависимости угла ОЗ от многих факторов, на него влияющих, можно путем длительных и затратных испытаний на испытательных стендах с ДВС и нагрузочным генератором. Математическое моделирование, корректно отображающее процессы в системе зажигания, на данном этапе для нас не представляется возможным.

Из вышесказанного ясно, что наиболее подходящий вариант разработки и изучения алгоритмов работы блока управления зажиганием – это использование натурной модели, имитирующей работу ДВС с моделированием процессов, происходящих в реальном двигателе.

Угол ОЗ вычисляется по показаниям датчиков. Расположение основных датчиков показано на рис. 40.

Вкачестве датчиков скорости в автомобилях используются

индукционные датчики, работающие на основе изменения магнитного

53

поля при изменении немагнитного зазора (см. рис. 17), а также датчики Холла, реагирующие на величину магнитного поля, в которое они помещены. При прохождении мимо датчика магнита на выходе появляется напряжение.

6.2. Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе

Датчик устанавливается между дроссельной заслонкой и впускным клапаном. Он передает аналоговый сигнал, пропорциональный абсолютному давлению, его функции в регулировании угла ОЗ аналогичны вакуум-корректору в контактных системах зажигания с распределителем.

В датчике установлен электронный блок, усиливающий выходной

Датчик, именуемый МАП-сенсором (Manifold Absolute Pressure sensor

Рис. 48. Стенд с датчиком давления и платой сопряжения

На автомобилях, оборудованных турбинами, датчик абсолютного давления в коллекторе устанавливается в любом случае, независимо от того, есть ли расходомер воздуха или нет. На двигателях с турбонаддувом МАП-сенсор измеряет и регулирует еще и избыточное давление, нагнетаемое турбиной.

54

6.3. Датчик детонации

Датчик детонации реагирует на событие появления детонации в цилиндре ДВС. Реакцией на это событие должно быть увеличение угла ОЗ на несколько градусов, а затем постепенное возвращение в исходное состояние. Обычно управление углом ОЗ заключается в балансировании на грани детонации.

Датчик (рис. 49) содержит пьезоэлемент 1, который при детонации сжимается силой F, возникающей за счет движения стенки цилиндра, между ней и кольцеобразной шайбой 2, стремящейся оставаться в покое за счет инерции массы. При этом на электродах пьезоэлемента появляется переменное напряжение, которое передается на выводы датчика;

на нем корпус датчика. Резиновая прокладка 3 обеспечивает подвижность кольцу 2 за счет своей деформации.

Датчик детонации мы моделируем пьезоэлементом, щелчок по которому моделирует детонацию в цилиндре ДВС.

В качестве модели датчика детонации взят пьезоизлучатель, в котором имеется пьезоэлемент (рис. 50, а), как в штатном датчике. При щелчке по нему он также вырабатывает затухающие колебания напряжения, амплитуда которых может достигать нескольких вольт.

Для подачи сигнала о наличии детонации на контроллер Ардуино нужно его преобразовать в одиночный импульс напряжением около 5 В.

Схема формирования импульса показана на рис. 50, б.

55