Контроллеры. Контроллер представляет собой электронное устройство, предназначенное для управления углом опережения зажигания

Контроллер представляет собой электронное устройство, предназначенное для управления углом опережения зажигания, который является функцией ряда параметров двигателя. Он также обес­печивает управление электроклапаном экономайзера принудитель­ного холостого хода (ЭПХХ) и в ряде случаев принимает на себя функцию регулирования накопления энергии катушке зажигания. В состав электронной системы зажигания контроллер может входить как автономный конструктивно законченный узел либо как интегри­рованный с транзисторным коммутатором электронный блок.

Из систем зажигания с ре­гулируемым углом опережения зажигания выделяются два ос­новных типа: системы с аппаратурным и программным принципами построения.

Алгоритм работы регуляторов угла опережения с аппаратурной реализацией («жесткой» логикой) определяется логическими связями между ее элементами. При видоизменении характеристик угла опере­жения зажигания необходимо изменить эти связи, что вызывает опре­деленные неудобства как на этапе проектирования таких устройств, так и при промышленном производстве, когда возможны модификации двигателей, требующие различных характеристик. Отсутствие гибко­сти, т.е. приспосабливаемости таких устройств к различным характе­ристикам, является их основным принципиальным недостатком. Кроме того, такие регуляторы реально позволяют воспроизво­дить лишь относительно простые характеристики и не обеспечива­ют реализацию значительно более сложных оптимальных характе­ристик, имеющих целый ряд изломов, с положительными и отрица­тельными участками.

Определенной гибкостью обладают системы управления углом опережения зажигания с памятью. В таких систе­мах, как правило, программа работы определяется логическими связями между функциональными устройствами, а данные, опре­деляющие индивидуальные особенности их характеристик, воспро­изводимых системой, хранятся в ее памяти в виде комбинаций ко­дов чисел. Основным достоинством этого стандартного функцио­нально законченного устройства является возможность длительно­го хранения большого массива информации (в том числе закодиро­ванной информации об угле опережения зажигания) и ее измене­ния на всех этапах разработки системы без существенных допол­нительных затрат. Применение памяти дает возможность исполь­зовать цифровую систему зажигания на различных двигателях.

Структурная схема одного из вариантов системы с памятью приведена на рис. 7.11. Зубчатый диск, закрепленный на коленчатом валу двигателя, имеет равномерно расположенные по всей окружности зубья. При вращении диска электромагнит­ный датчик 1 частоты вращения вырабатывает серию импуль­сов, число которых определяет угловое положение коленчатого вала относительно ВМТ. Кроме того, на диске устанавливается дополнительный зуб, при совпадении оси которого с электромагнит­ным датчиком 2 начала отсчета на выходе последнего формируется импульсный сигнал о достижении поршнем первого цилиндра ВМТ.

Частота вращения коленчатого вала двигателя может опреде­литься путем подсчета числа импульсов, поступающих с датчика 1 за эталонный промежуток времени, или путем подсчета числа импуль­сов от кварцевого генератора за период импульсов датчиков 1 и 2.

Рис. 7.11. Структурная схема цифровой системы зажигания с памятью

Нагрузка двигателя ∆Р_К определяется при помощи датчика аб­солютного давления (разрежения) 3, устанавливаемого во впускном коллекторе. Аналоговый сигнал с датчика преобразуется в цифро­вую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя. Система имеет несколько дополнительных информационных входов 4 дня других датчиков, например датчика температуры охлаждающей жидкости, детонации, положения дроссельной заслонки и др. Сиг­налы с датчиков формируются с помощью специальных схем 5 (интерфейсов) перед подачей их в узел обработки данных 6. Одним из основных устройств узла обработки является постоянное запоми­нающее устройство 7 (ПЗУ).

На основании сигналов о частоте вращения коленчатого вала и нагрузке двигателя узел обработки данных формирует адрес, по которому осуществляется обращение к ПЗУ и выборка (считыва­ние) значения угла опережения зажигания, соответствующего дан­ному режиму работы двигателя. Это значение в дальнейшем может корректироваться в зависимости от показаний других датчиков. При достижении коленчатым валом двигателя положения, соответствующего расчетному значению, угла опережения зажигания, узел наработки данных формирует сигнал управления коммутатором 8.

Из рассмотренного принципа работы системы следует ряд важ­ных выводов:

· погрешности привода распределителя в данной системе све­дены к нулю благодаря работе непосредственно от зубчатого диска, жестко укрепленного на коленчатом валу двигателя;

· частота вращения коленчатого вала двигателя определяется
путем подсчета числа импульсов, формируемых датчиком оборотов
за заданный период времени, который в принципе может задавать­ся с любой реальной точностью;

· характеристики системы могут изменяться путем изменения
содержимого ПЗУ;

· система может воспроизводить характеристики угла опережения зажигания практически с любой точностью, определяемой лишь
числом зубьев диска;

· так как все перечисленные операции проводятся цифровыми
узлами, характеристики системы практически не подвержены временным и температурным изменениям.

Благодаря гибкости системы такого типа наиболее полно удов­летворяют современным требованиям. На рис. 7.12 приведена трехмерная калибровочная диаграмма, представляющая взаимо­связь трех параметров двигателя: частоты вращения коленчатого вала, нагрузки, угла опережения зажигания.

Рис. 7.12. Калибровочная диаграмма цифровой системы зажигания

Из приведенного примера следует, что характеристика опти­мальных углов опережения зажигания цифровой системы с гибкой памятью значительно сложнее характеристик, которые могут быть реализованы системами с механическими автоматами. Одним из основных недостатков этих систем, обусловленных сложностью, является необходимость их реализации в виде больших интегральных схем (БИС). Выполнение этого условия обязательно, если принять во внимание жесткие требования к надежности работы системы и массовости выпуска. Недостатком является также необходимость изменять аппаратную часть при изменении характеристик угла опережения зажигания или алгоритма работы систе­мы зажигания.

Этих недостатков лишены системы с программируемой логикой, в которых при изменении алгоритма работы системы необходимо лишь заменить управляющую программу и ввести данные в ПЗУ. Такие системы обычно реализуются на базе микропроцессоров.

Системы, построенные на базе микропроцессоров, по основным принципам работы практически не отличаются от ЭВМ, широко ис­пользуемых во многих областях науки и техники. Основное отличие заключается лишь в том, что последние достижения в области мик­роэлектроники позволили выполнять ЭВМ в виде одной или не­скольких БИС.

Одним из объектов, на которых применяются микропроцессоры, является автомобиль. Это объясняет­ся тем, что системы автомобиля имеют достаточно сложные функ­ции регулирования, для реализации которых требуется выполнение большого объема вычислений. И микропроцессоры с их способностью быстро анализировать большой объем информации являются эффективным решением данной проблемы. При этом важно то, что один микропроцессор может управлять несколькими систе­мами автомобиля. Эта возможность микропроцессора чрезвычайна важна, так как ряд задач, в том числе и задача повышения эффективности работы двигателя, носит комплексный характер, затрагивающий не только систему зажигания, но и систему топливоподачи.

Дата добавления: 2014-12-27