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
сигнал. Чувствительный элемент датчика – кремниевый диафрагменного |
|
типа. |
И |
|
|
Датчик, именуемый МАП-сенсором (Manifold Absolute Pressure sensor
– MAP-sensor), применяется во всех системах управления двигателем, где |
||||
|
|
|
|
Д |
не используется термоанемометрический датчик массового расхода |
||||
воздуха. |
|
|
А |
|
Расположение датчика давления и платы сопряжения показано на |
||||
рис. 48. |
|
б |
|
|
|
|
|
||
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
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;
амплитуда |
этого |
напряжения |
пропорциональна |
силе |
удара, |
сопровождающего детонацию. |
И |
|
|
||
Датчик крепится к блоку цилиндров болтом 4, неподвижно закрепляя |
|||||
на нем корпус датчика. Резиновая прокладка 3 обеспечивает подвижность кольцу 2 за счет своей деформации.
|
|
Д |
|
А |
|
б |
|
|
и |
|
|
СРис. 49. Датчик детонации: внешний вид и крепление |
||
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
а |
б |
Рис. 50. Модель датчика детонации и схема его подключения |
|
(DD1.1 – DD1.3), затем через инвертор DD1.4 поступаетИна выход.
Сигнал с датчика ограничивается диодами VD и VD2 так, чтобы его размах не превышал напряжения питания 5 В. Затем этот сигнал подается на ждущий мультивибратор, собранный на логических элементах 2 «И»
На выходе Вых2 формируется одиночный импульс положительной
полярности. Длительность импульса регулируется переменным |
|||
сопротивлением R3. Она должна превышать длительность затухающих |
|||
|
|
|
Д |
колебаний с датчика. Этот импульс зажигает светодиод VD3, |
|||
сигнализирующий о появлении детонации. |
|||
|
|
А |
|
6.4. Схема электрическая структурная |
|||
|
б |
|
|
Схема электрическая структурная состоит их ряда блоков (рис. 51), |
|||
и |
|
|
|
С |
|
|
|
которые выполнены на отдельных платах. Все блоки собираются при помощи соединительных проводников с разъемами в единую систему управления зажиганием. Схема электрическая структурная отличается от схемы рис. 44 наличием датчика детонации и схемы формирования импульса, зажигающей светодиод.
Кроме того, имеется светодиод, моделирующий искру, зажигающую топливно-воздушную смесь в цилиндре ДВС.
Влияние детонации на работу двигателя моделируется снижением его мощности на определенный промежуток времени, который задается произвольно и может регулироваться программно.
Схема управления выполнена на плате Arduino. Для обеспечения взаимодействия с пользователем схема управления соединена через интерфейс USB с ноутбуком, на экране которого отображаются в графическом и цифровом видах происходящие события и процессы.
56
Результаты моделирования могут быть сохранены в файле на флешкарту и распечатаны на принтере.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Датчик скорости |
|
|
Датчик давления во |
|
|
|
|
Датчик |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
вращения |
|
|
|
|
|
впускном коллекторе |
|
|
|
детонации |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
|
|
Схема формирования |
|
|
|
Схема формирования |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
импульса |
|
|
|
|
|
|
|
импульса. Светодиод |
|
|
|
питания |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
D10 |
|
A1 |
|
D11 |
|
|
|
|
|
|
|
Силовой блок |
||||||||||
|
|
Управление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
А0 |
Плата Ардуино |
D9 |
|
|
|
|
|
|
|
электородвигате- |
||||||||||||||||
|
|
электродви- |
|
|
Порт в/в |
|
|
|
D8 |
|
|
|
|
|
|
|
ля тяги (ШИМ) и |
|||||||||||||
|
|
гателем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
электродвигатель |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузки |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ндикатор |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
искры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 51. Структурная схема модели системы зажигания |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
6.5. Схема электрическая принципиальная |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
Принципиальная схема р с. 52 разделена на части, размещенные на |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
трех платах, соединённых проводниками при помощи разъемов. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
С датчика Холла (DH) сигнал поступает на вход операционного |
||||||||||||||||||||||||||||
усилителя LM358 |
(DА1), |
для того |
чтобы |
усилить |
|
сигнал. |
Затем он |
|||||||||||||||||||||||
поступает на вход компаратора LM393 (DА2) и сравнивается с пороговым напряжением, которое устанавливается переменным резистором R14. Если напряжение с выхода усилителя меньше порогового, то напряжение на выходе компаратора ноль, если больше порогового, то 5 В (логическая единица), т. е. аналоговый сигнал превращается в цифровой. Затем импульсы поступают на делитель частоты импульсов на 2 (DD2). Это сделано для того, чтобы частота импульсов равнялась частоте вращения колеса. Затем поделенные на 2 импульсы подаются на цифровой вход модуля Ардуино, который по этому сигналу определяет скорость вращения маховика.
С датчика давления во впускном коллекторе сигнал подается на аналоговый вход модуля Ардуино для измерения величины аналогового сигнала с выхода датчика. Этот же сигнал проходит через схему формирования импульсов, собранную на компараторе (DA2-2).
57
Преобразованный в импульсы компаратором сигнал поступает на цифровой вход Ардуино.
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
Рис. 52. Схема электр ческая принципиальная блока регулирования |
||||
С |
|
|
|
|
На выходе датч ка детонации появляются затухающие колебания, если по нему щелкнуть пальцем ли легко ударить каким-либо предметом. Эти колебания преобразуются в одиночный импульс схемой ждущего мультивибратора, собранного на логических элементах цифровой микросхемы DD3. Длительность импульса ждущего мультивибратора настраивается переменным резистором R20 и она должна быть больше длительности затухающих колебаний датчика детонации.
Скорость вращения электродвигателя М1 задается переменным резистором R17. Пропорционально напряжению на этом резисторе модуль Ардуино программно задает параметры широтно-модулированного сигнала, поступающего на выход, к которому присоединен затвор полевого транзистора, управляющего током через электродвигатель М1.
Механическая нагрузка изменяется резистором R18, включенным в цепь якоря электродвигателя М2. Таким способом осуществляется электродинамическое торможение.
58