3.5. Система управления скоростью с помощью дроссельной заслонки
Водитель осуществляет плавное управление скоростью движения автомобиля (мощностью двигателя) нажатием на педаль газа или отпусканием её. При этом поворачивается дроссельная заслонка и изменяется количество воздуха, поступающего в цилиндры ДВС. Электронный блок управления по сигналам с датчиков расхода воздуха, положения дроссельной заслонки, скорости вращения коленчатого вала, температуры воздуха и охлаждающей жидкости оценивает количество поступившего в цилиндры кислорода и определяет дозу топлива, которую нужно впрыснуть через форсунки, задавая время, в течение которого они должны быть открыты.
Процесс, аналогичный описанному процессу управления скоростью, на нашей модели можно осуществить следующим образом:
скорости вращения электродвигателя, устанавливаем минимальные
обороты «холостого хода». При этом получаем начальную величину параметра ШИМ сигнала, подаваемогоДна электродвигатель, вращающий маховик, приводящий в движение поршень.
С помощью резистора, который использовалсяИдля регулирования
Изменением площади отверстия дросселя поворотом винта (см. рис.
32, б) регулируем подачу воздуха в цилиндр. Его относительное
количество оценивается за один цикл по формуле (5) или по формуле (7). Причем по формуле (5) можно рассчитать подачу воздуха, если известна
функция зависимости площади сечения отверстия дросселя от сигнала с |
|
датчика положения дроссельной заслонкиА. |
|
Пропорционально рассч танной величине коэффициента наполнения |
|
цилиндра увелич ваем параметрб |
ШИМ сигнала, подаваемого на |
электродвигатель. Для этого складываем начальное значение параметра |
|
ШИМ с рассчитаннойивеличиной, пропорциональной расходу воздуха, т. е. |
|
размером дроссельного отверстия |
мы будем управлять скоростью |
вращения валаСдвигателя, изменяя длительность импульсов в сигнале ШИМ, что аналогично изменению длительности импульсов, подаваемых на форсунки ДВС.
Момент начала впрыска топлива в инжекторных ДВС определяется датчиком фаз. Так как в рассмотренной модели ДВС нет распредвала, работа датчика фаз моделируется включением светодиода после закрытия впускного клапана – по нарастающему фронту импульсов с выхода 2.
Схема действия фазового впрыска заключается в передаче импульса с датчика фаз на электронную систему управления двигателем (ЭСУД), которая распределяет подачу топлива и дает команду для форсунки на впрыск бензина во впускной коллектор на впускной клапан (многоточечный впрыск) или в цилиндр (прямой впрыск топлива) перед тем как он будет открыт. После открытия клапана в цилиндр всасывается
43
воздух, который быстро смешивается с топливом, образуя топливовоздушную смесь [7, 8].
как работает датчик Холла, он также реагируетИна изменение магнитного поля. Что касается вторичного элементаА, то он включает в себя выходной
Рис. 40. Датчик фаз
В себе датчик содержит два элемента: чувствительный и вторичный (рис. 40). Принцип работы чувствительногоДэлемента очень напоминает то,
каскад, операционный усилитель и мостовую схему. Выходной каскад
сделан по типу открытогобколлектора. Датчик фаз выполняет такую
работу, как определение такта для цилиндра номер 1, с помощью распределительного валаиопределяет, какой клапан отрыт и какая фаза газораспределения в данный момент времени.
Расположение датч ков, по которым определяются доза топлива и угол опереженияСзаж ган я (ОЗ), показано на рис. 41.
Рис. 41. Схема расположения датчиков
44
На рис. 42 показана схема системы управления Мотроник (DI-Motronic-Systems) для безнаддувного ДВС со свободным впуском,
λ = 1 [9].
На ней цифрами обозначены устройства и датчики, перечисленные ниже. В скобках даются соответствующие термины на немецком языке, так как дается ссылка на книгу немецкого издания:
1.Бачок с активированным углем (Aktivkohlebehalter).
2.Термоанемометрический плёночный расходомер (массы) воздуха (Heißfilm Luftmassenmesser).
3.Дросселирующее устройство (Drosselvorrichtung (EGAS)).
4.Клапан вентиляции топливного бака (Tankentluftungsventil).
5.Датчик давления во впускном коллекторе (Saugrohrdruck-sensor).
6.Датчик нагрузки при движении (Ladungs bewegungs klappe).
7.Насос высокого давления (Hochdruckpumpe).
8.Клапанная форсунка высокого давления И(Rail mit Hochdruck-Einsprit- zventil).
9.Регулятор кулачковый [распределительный вал] (Nockenwellen versteller). Д
10.Катушка зажигания, свеча зажигания (Zündspule mit Zündkerze).
11.Датчик фаз (Nockenwellen PhasenАsensor).
12.Датчик кислорода (Lambda-Sonde (LSU)).
13.Блок управления Motronicб(Motronic Steuergerat).
14.Клапан рециркуляции ОГ (Abgasruckfuhrventil).
15.Датчик частоты вращения (Drehzahlsensor).
16.Датчик детонац (Klopfsensor).
17.Датчик температуры дв гателя (Motortemperatur sensor).
18.КаталитическийСнейтрал затор ОГ (дополнительный) в режиме пуска и прогрева двигателя (устанавл вается вблизи двигателя) (Vorkatalysator).
19.Лямда-зонд (Lambda-Sonde).
20.Головной катализатор (Hauptkatalysator).
21.CAN-интерфейс (CAN-Schnittstelle).
22.Лампа диагностики (Diagnose Lampe).
23.Диагностический разъем (Diagnoseschnitt stele).
24.Интерфейс имобилайзера блокирования руля и доступа (Schnittstelle zum Immobilizer Steuer gerat (Wegfahr-sperre)).
25.Модуль педали акселератора (Fahrpedalmodul).
26.Бензобак (Kraftstoffbehalter).
27.Модуль уровня топлива и топливный насос (Kraftstoff forder modul mit Elelktro-kraftstoffpumpe).и
Эта схема используется в большинстве автомашин немецкого производства.
45
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 42. Схема системы управления ДВС Мотроник
46
Диапазон времени открывания форсунок показан на рис. 43.
|
|
И |
|
Д |
|
и |
А |
|
Р с. 43. Д апазон времени открытия форсунок |
||
С |
|
|
для дв гателейбс прямым впрыском топлива (BDE) впрыском во впускной коллектор
Программный код, реализующий управление скоростью вращения с помощью дроссельной заслонки, представлен ниже:
//** Управление скоростью вращения с помощью дроссельной заслонки. /* Используемые штырьки:
А0 – вход с переменного резистора, А1 – вход от датчика давления,
D2 – с выхода компаратора (выход 1, см. рис. 35)
D3 – с выхода RS-триггера (выход 2, см. рис. 38). D9 – выход ШИМ
D10 – с выхода делителя на 2
*/
int rPin = A0; |
// входной штырек для переменного резистора |
int deltaT1; |
// длительность импульса |
int deltaT2; ; |
//……….. |
47
int hpT; |
|
|
|
|
|
|
|
|
double knc; |
|
|
//коэффициент наполнения цилиндра |
|||||
float pi; |
|
|
//число пи |
|
|
|||
int cycleT; |
// время одного цикла хода цилиндра. |
|||||||
float speedR; |
|
|
|
|
|
|
|
|
unsigned int rValue = 0; |
|
// цифровое значение напряжения с переменного |
||||||
резистора |
|
|
|
|
|
|
|
|
int val; |
|
|
|
|
|
|
|
|
int valknc; |
|
|
|
|
|
|
|
|
void setup(){ |
|
|
|
|
|
|
|
|
pinMode(2, INPUT); |
|
|
|
|
|
|
|
|
pinMode(3, INPUT); |
|
|
|
|
|
|
|
|
Serial.begin(9600); |
|
// старт последовательного вывода данных |
||||||
pi= 3,14; |
|
|
|
|
|
|
|
И |
} |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
void loop(){ |
|
|
|
|
|
|
|
|
rValue = |
analogRead(rPin); |
// считываем значение с переменного |
||||||
резистора |
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rValue = map(rValue, 0, 1023, 0,100); //холостой ход |
||||||||
val = rValue+valknc; |
|
|
|
|
А |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
analogWrite(9, val); // Pin9 - выход ШИМ |
|
|||||||
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
cycleT = pulseIn(10, HIGH); // Pin10 – с выхода делителя на 2 (см. рис. 25) |
||||||||
deltaT1 =pulseIn(2, HIGH); |
|
|
|
|
||||
|
|
и |
|
|
|
|||
deltaT2 =pulseIn(3, HIGH); |
|
|
|
|
||||
hpT = deltaT1+deltaT2; |
|
|
|
|
|
|
||
if(cycleT < 3*hpT) |
|
|
|
|
|
|
|
|
{ |
С |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Serial.print("Error!!!"); |
|
|
|
|
|
|
||
} |
|
|
|
|
|
|
|
|
else |
|
|
|
|
|
|
|
|
{ |
|
|
|
|
|
|
|
|
knc = (1-cos(pi* deltaT2 / hpT))/2; |
|
|
|
|||||
} |
|
|
|
|
|
|
|
|
valknc =knc*200; |
|
|
// добавка «газа» |
|
||||
speedR = 60000 / cycleT; // скорость вращения |
|
|||||||
//Вывод на монитор |
|
|
|
|
|
|
|
|
Serial.print("Speed = "); |
|
|
|
|
|
|||
Serial.print(speedR); |
|
|
|
|
|
|
|
|
Serial.print(", Koef.nap.cil = "); |
|
|
|
|||||
Serial.println(knc); |
|
//коэффициент наполнения цилиндра |
||||||
delay(100);
}
48