ЕЛЕКТРОННА СИСТЕМА РЕГУЛЮВАННЯ КУТА ВИПЕРЕДЖЕННЯ ЗАПАЛЮВАННЯ

 

Технічні науки. Электроніка.

Морозов Д.І.


Студент факультету електроніки

НТУУ «КПІ»

ЕЛЕКТРОННА СИСТЕМА РЕГУЛЮВАННЯ КУТА ВИПЕРЕДЖЕННЯ ЗАПАЛЮВАННЯ


При електронному керуванні двигуном внутрішнього згорання в цілому треба забезпечити виконання трьох задач, а саме: максимальної створеної потужності, паливної ефективності та екологічності. Використання електронних систем для керування ДВЗ значно розширює можливості по виконанню цих показників. Бензиновий іскрово-запалювальний двигун внутрішнього згоряння в сучасному світі широко використовується в різних сферах людської діяльності.

В даній статті ставится задача розробки системи що оцінює ефективність роботи двигуна, та корегує кут випередження запалювання. Для максимальної ефективності роботи даної системи має бути висока точніть виміру швидкості обертання колінчатого валу.

Система запалювання призначена для запалення робочої суміші в циліндрах бензинових двигунів. Основними вимогами до системи запалювання є:

1. Забезпечення іскри в потрібному циліндрі (що перебуває в такті стиску) відповідно до порядку роботи циліндрів.

2. Своєчасність моменту запалювання. Іскра повинна відбуватися в певний момент (момент запалювання) відповідно до оптимального при поточних умовах роботи двигуна кутом випередження запалювання, що залежить, насамперед, від обертів двигуна й навантаження на двигун.

3. Достатня енергія іскри. Кількість енергії, необхідної для надійного запалення робочої суміші, залежить від складу, щільності й температури робочої суміші.

4. Надійність (забезпечення безперервності іскроутворювання).

 Існують наступні типи систем запалювання:

-Контактна система запалювання;

-Безконтактна (транзисторна) система запалювання;

-Електронна (мікропроцесорна) система запалювання;

Кут випередження запалювання – кут, на який встигає обернутися колінчатий вал від моменту виникнення іскри до моменту досягнення відповідним циліндром верхньої мертвої точки (ВМТ). Одне з основних завдань системи запалювання будь-якого типу − забезпечення оптимального кута випередження запалювання (фактично − оптимального моменту запалювання). Потрібно завчасно підпалювати суміш до підходу поршня до верхньої мертвої точки в такті стиску, щоб після досягнення поршнем ВМТ гази встигли набрати максимальний тиск і зробити максимальну корисну роботу на такті робочого ходу. Також будь-яка система запалювання забезпечує взаємозв'язок кута випередження запалювання з режимом та умовами роботи двигуна.

В процесі роботи двигуна кожен з циліндрів «підштовхує» колінчатий вал, за рахунок чого колінчатий вал тимчасово прискорюється після проходження ВМТ кожного з циліндрів. Таким чином, ефективність роботи кожного з циліндрів можна оцінити за прискоренням колінчатого валу після ВМТ відповідних циліндрів.

Для точного визначення швидкості обертання колінчатого валу застосовано електронну систему, до складу якої входять наступні блоки: генератор зразкових імпульсів, лічильник, частотомір, мікроконтроллер. Визначення швидкості проводитися методом підрахунку імпульсів що надходять з генеатору зразкових імпульсів в проміжок часу між двома імпульсами, що надходять з датчику положення колінчатого валу.

Датчик положення складається з нерухомого фотоелементу (фотодіоду) та закріпленого на колінчатому валу розміченому диску. Диск розмічено на 1000 чорних та білих ділянок, які поглинають чи відбивають випромінювання інфрачервоного світлодіода. Відбите випромінювання потрапляє на фотодіод, який утворює у відповідності сигнал положення.

 

Рис.1 Блок-схема системи регулювання КВЗ

Таким чином дана система дозволяє підвищити точність корегування кута випередження запалювання до 0,3°.

Перевагою данної системи є можливість визначення не середнього значення за оберт колінчатого валу, а 1000 разів за оберт, що дозволяє оцінити моментальну швидкість у кожному з 1000 дискретних положень.

Завдяки цьому розроблена система оцінює ефективність згорання паливної суміші за прискоренням що надається колінчатому валу, та визначити момент максимального тиску газів на поршень.

Розроблену систему оцінювання швидкості обертання колінчатого валу у подальшому буде застосовано для підвищення точності регулювання інших систем ДВЗ, таких як, система приготування та подачі паливної суміші та системи регулювання фаз газорозподілу.

До переваг данної системи можна віднести:

  1. Точність регулювання;
  2. Можливість саморегулювання системи під умови роботи двигуна;
  3. Надійність роботи;
  4. Простота у обслуговуванні та діагностиці.