АВТОНОМНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

АВТОНОМНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

 

1.1. Назначение и технические требования к аккумуляторным

Батареям

 

Аккумуляторные батареи (АБ) предназначены для запуска двигателя, питания электрооборудования и электронных устройств при неработающем двигателе или при недостаточной мощности генератора и являются основным автономным источником тока автомобилей.

На практике широко распространены стартерные свинцово-кислотные АБ и железо-никелевые щелочные АБ. Щелочные аккумуляторы имеют на 20 25 % меньшую электродвижущую силу по сравнению с кислотными. В качестве электролита в них используется 35 % -ый раствор едкого калия (КОН) в дистиллированной воде. Этот электролит имеет более высокое внутреннее сопротивление, чем электролит кислотных АБ. Согласно ГОСТ 15596-82 к АБ транспортных средств предъявляются следующие требования: максимальное рабочее напряжение; минимальная общая масса; минимальное внутреннее сопротивление; малое изменение напряжения в процессе разряда; максимальное количество энергии с единицы массы; быстрое восстановление емкости в процессе заряда; малые габариты и простота обслуживания; малая стоимость при массовом производстве.

Этим требованиям соответствуют стартерные свинцово-кислотные батареи, срок службы которых составляет 4…5 лет (300-500 циклов); технические характеристики обусловлены ГОСТом 9590-91Е. АБ (например, 6-СТ-55, 3-СТ-215) характеризуются плотностью электролита 1, 27, электродвижущей силой – 2, 11 В, внутренним сопротивлением – 0, 01 Ом, напряжением батареи – 12, 6 В, емкостью – 55 А∙ ч, 215 А∙ ч.

 

Основные неисправности и их устранение

 

Срок службы АБ определяется продолжительностью с начала эксплуатации до момента, когда ее емкость снизится до 40% от номинального значения

Основными причинами выхода из строя являются.

1. Окисление полюсных выводов, которое повышает сопротивление в цепи всех потребителей, особенно стартера, что ухудшает их работу. Окисленные выводы зачищают абразивной бумагой, зернистостью 60-80 и смазывают техническим вазелином.

2. Трещины в мастике, крышках и стенках моноблока, что приводит к понижению уровня электролита, отсюда окисление электродов и уменьшение емкости батареи. Трещины в мастике и крышке устраняют, а трещины в корпусе требуют более сложного ремонта после демонтажа. Лучший способ ремонта – замена.

3. Трещины во внутренней стенке моноблока вызывают замыкание электролитом разноименных групп электродов двух соседних аккумуляторов. ЭДС двух соседних аккумуляторов, замыкающихся через электролит, будет равна 2 В. Ремонт заключается в замене моноблока.

4. Ускоренный саморазряд аккумулятора. Нормальный саморазряд характеризуется тем, что заряженная батарея в течение 14 суток и при температуре электролита равной 20 градусов по Цельсию теряет емкость не более 10 %. Причинами ускоренного саморазряда являются замыкание выводов грязью, электролитом на поверхности крышки, замыкание разноименных электродов осыпающимся активным веществом, металлические примеси в электролите. Допустимый разряд летом 50 %, зимой 25 %. Основным средством уменьшения саморазряда является чистота и периодический подзаряд неработающей батареи, смена электролита.

5. Пониженная или повышенная плотность. При понижении плотности электролита увеличивается внутреннее сопротивление батареи и снижается ее емкость. В случае повышения плотности электролита ускоряется разрушение активного вещества и решеток электродов, что снижает срок службы и емкость. Необходимо периодически контролировать плотность в соответствии с окружающей температурой (очень холодная – 1.31, умеренная – 1.27, теплая влажная – 1.23).

6. Сульфатация пластин, которая приводит к образованию труднорастворимых кристаллов на поверхности электродов и на стенках пор активного вещества и снижение емкости. Сульфатированные электроды исправляют 2-3 разовыми длительными циклами заряд – разряд.

7. Преждевременное разрушение электродов происходит при длительном перезаряде, при замерзании воды в электролите, непрочном креплении АБ, при применении грязной кислоты.

8. Короткое замыкание разноименных электродов, которое происходит при разрушении сепараторов, большом выпадении активного вещества, обнаруживается по кипению электролита. Устраняется путем замены элемента АБ.

 

СИСТЕМА ПУСКА АВТОМОБИЛЯ

 

2.1. Назначение и технические требования

Система пуска автомобиля служит для автоматического дистанционного пуска двигателя и состоит из стартера, механизма зацепления, электромагнитного реле и вспомогательного реле. Основными техническими требованиями к системе пуска являются:

­ надежная работа стартера при 40-50 тыс. км пробега;

­ надежная работа стартера при пуске до температуры 15

­ надежная работа механизма зацепления и электромагнитных реле;

­ электрическая проводка питания стартера и реле надежно крепится.

Стартеры, например, для легковых автомобилей СТ 29.3708, СТ 230-62, для грузовых автомобилей СТ 142 Б, СТ 130 Б потребляют ток от 550 до 850 А с частотой вращения до 5 тыс. мин с последующим снижением тока до 80-100 А.

 

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

3.1. Назначение и технические требования

 

Система электроснабжения предназначена для питания электрической энергией сложного комплекса коммутирующей аппаратуры, контрольно-измерительных приборов, исполнительных механизмов и систем с помощью соединительных проводов.

К линии АБ - амперметр подключаются стартер, звуковые сигналы, прикуриватель, аварийная сигнализация с указателем поворота и переносная лампа. К линии генератор-амперметр подключаются остальные потребители.

В принципиальной электрической схеме в каждой отдельной цепи разли-

чают (рис. 3.1) три участка: А – участок, соединяющий коммутационный прибор или предохранитель F с линией питания. Цветовая маркировка осуществляется по цвету провода той или иной линии питания. В – участок, состоящий из нескольких проводов, разделенных контактами, обмотками реле, предохранителями. Цветовая маркировка этого участка осуществляется по следующим принципам:

­ участки цепи, разделенные контактами, обмотками реле, резисторами, предохранителями, должны иметь различную расцветку;

­ участки, проходящие через разъемные разборные и неразборные контактные соединения и являющиеся продолжением одной цепи, должны

иметь одну расцветку. С – участок, соединяющий изделие (Е) с корпусом автомобиля. Цвет проводов должен быть одинаковым для все системы, например, черный.

Электроснабжение современных автомобилей осуществляется жгутами согласно ГОСТ 23544-84. На рис. 3.2 показаны некоторые тенденции электрификации автомобиля.

 

Рис.3. 2. Тенденции в электрофикации автомобиля

 

На рис 3.3 показана принципиальная схема электроснабжения легкового автомобиля. Регулятор напряжения (РН) и обмотка возбуждения генератора (ОВГ) подключены к трем диодам (Д).

 

Рис. 3.3. Схема подключения цепи регулируемого напряжения:

1 – генератор; 2 – контрольная лампа; 3 – выключатель зажигания; 4 – амперметр; 5 –

аккумуляторная батарея; 6 – выключатель «массы»

 

Контрольная лампа (Л) служит для индикации подпитки ОВГ в момент пуска двигателя и сигнализирует об исправности генераторной установки. При включении зажигания (ВЗ) контрольная лампа загорается. После того, как напряжение на выводе Д генератора достигает номинальной величины, контрольная лампа гаснет. Регулируемое напряжение U_p в схеме (рис.3.3) измеряется между выводом «Д» и «массой». Напряжение в бортсети U_c на выводе (+) амперметра (РА) будет меньше регулируемого на величину потери напряжения в цепи генератор – амперметр (на 0.2 0.5 В). ВМ – выключатель массы.

За счет выноса АБ за капот в грузовых автомобилях общее сопротивление цеп и генератор – аккумуляторная батарея в 1.5 2 раза больше, чем у легковых автомобилей. Питание РН осуществляется от силовой цепи генератора через выключатель зажигания. Регулируемое напряжение U_p измеряется между выводом (В) регулятора напряжения и «массой». Напряжение U_с будет выше U_p на величину потери напряжения на участке вывод (+) амперметра – вывод (В) генератора, что компенсирует потери напряжения в цепи заряда АБ.

На рис. 3.4 показана принципиальная схема электроснабжения грузовых автомобилей с дизельными двигателями. Питание ОВГ осуществляется от нулевой точки статора генератора. Напряжение в этой точке относительно «массы» равно половине выпрямляемого (14 В). Питание РН производится от силовой цепи генератора через выключатель приборов и стартера

В ПР (промежуточное реле), КВМ – кнопка выключателя массы ВМ. Чтобы частота переключения РН не была ниже 30 Гц, потеря напряжения в цепи генератор – РН не должна превышать 0, 5 В. Выключатель массы ВМ при работающем генераторе не отключается, так как в схеме использован дистанционный выключатель «массы» импульсного действия с фиксированными контактами.

Рис. 3.4. Схема подключения электроснабжения:

1 – генератор; 2 – амперметр; 3 – аккумуляторная батарея; 4 – промежуточное реле; 5 – кнопка выключателя «массы»; 6 – выключатель «массы»; 7 – промежуточное реле; 8 – предохранитель; 9 – выключатель приборов и стартера.

 

В схему введено блокировочное реле БР, размыкающее контакты которого включены в цепь обмотки дистанционного выключателя «массы». При работающем генераторе от вывода 15 выключателя (33) подается питание на обмотку реле БР. Контакты реле разомкнуты и цепь питания выключателя «массы» ВМ разорваны. Для того, чтобы отключить ВМ, необходимо (В3) перевести в нейтральное положение. При этом обесточивается вывод 15 выключателя (33) и отключается питание РН. Короткое замыкание в цепи ОВГ не опасно для РН. Выходной транзистор в цепи ОВГ изолирован от АБ. При коротком замыкании ОВГ генератор возбуждается и цепь транзистора обесточивается. При работе электрооборудования между электродами распределителя и свечей зажигания, контактами электрических приборов, а так же между щетками и коллектором генератора и электродвигателей создается искрение, являющееся причиной возникновения высокочасточных электромагнитных волн, которые создают помехи, ухудшающие прием радио и телевизионных передач, мешают работе радиолокационных установок. Особенно сильные помехи создает система зажигания.

Современные устройства снижения уровня радиопомех:

1. В проводах от катушки зажигания к распределителю и от него к свечам устанавливают подавительные сопротивления от 7 до 14 кОм, изготовленные в виде стержней из очищенного обуглероженного асбеста, перемешанного с бакелитовым или другим лаком, помещенных в патронах из изоляционного материала. На большинстве автомобилей подавительным сопротивлением является контактный уголек центрального ввода крышки распределителя.

Применяют высоковольтные провода с высокоомным распределительным сопротивлением – 14…40 кОм/ч, в резиновой или полихлорвиниловой изоляции которых заключен хлопчатобумажный сердечник, оплетенный капроновой ниткой и пропитанный полупроводящим составом.

2. Так на ЗИЛ-131, ГАЗ-66 с экранированной системой в первичную цепь зажигания и цепь заряда АБ включались специальные фильтры, состоящие из катушки (дросселя), намотанной на ферритовый сердечник, и двух проходных конденсаторов емкостью по 1 мкФ. Один электрод каждого проходного конденсатора соединен на массу, а другой соединен с проводником. Катушки дросселей включаются в цепь последовательно.

3. На автомобилях с экранированием проводов параллельно генератору и реле регулятору включается конденсаторный фильтр, включенный параллельно стеклоочистителю, указателю уровня топлива, контрольный лампе заряда батареи и обмотке реле включения стартера.

Подавительные сопротивления уменьшают амплитуды силы тока в контурах высокочастотных колебаний, а дроссели и конденсаторные фильтры нарушают периодичность колебаний в искрообразующих контурах, и энергия импульсов электромагнитных волн расходуется на заряд конденсатора и гасится в них.

4. Экранируют провода высокого и низкого напряжения генератора и реле-конденсатора, распределитель высокого напряжения, свечи и катушку зажигания и другие приводы, где при их работе создаются импульсы тока.

Экранирование создается установкой на приборы металлических корпусов и коробок и заключение проводов в металлические оболочки. Концы экранов соединяют с массой автомобиля. Импульсы тока электромагнитного поля, пересекая экраны, индуктируют в них вихревые токи, вследствие чего энергия поля расходуется на нагрев экрана.

5. На антенный кабель радиоприемника устанавливают экранирующую оплетку, которая соединена с массой.

6. Соединяют металлическими гибкими проводами двигатели с рамой, кузов с рамой и устанавливают под головки болтов крепления приборов и кузовных деталей звездчатые пружинные шайбы, обеспечивающие хороший электрический контакт.

 

Генераторов

 

Генератор при работающем двигателе является основным источником энергии, который обеспечивает электроснабжение потребителей и подзаряд АБ. К генераторам предъявляют следующие требования: простота конструкции; долговечность и надежность в эксплуатации; малые габаритные размеры, масса и стоимость; большая удельная мощность; возможность заряда аккумуляторных батарей при малой частоте вращения вала двигателя.

На рис. 3.5 показано устройство генераторов переменного тока типа 37.3701 с электромагнитным возбуждением и встроенными в крышку кремниевыми диодами.

Промышленность выпускает трехфазные синхронные генераторы с клювообразным ротором, контактными кольцами, кремниевыми диодами и встроенным регулятором напряжения, например, Г221, Г222, Г250, 37.3701, Г272, Г273 и др, индукторные генераторы – бесконтактные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением для автомобилей и сельхозмашин, например, 2102, 3701, бесщеточные генераторы переменного тока с укороченными полюсами, например, 45.3701, 49.3701.

В настоящее время на смену генераторам постоянного тока пришли генераторы переменного тока, которые удовлетворяют выше перечисленным требованиям (таблица 3.1). Генераторы Г 250-А, Г 270-А от генератора Г 250 отличаются сепараторами, что предупреждает выброс смазки на контактные кольца, и герметизированной установкой кремниевых диодов в алюминиевые оребренные теплоотводы. В 24-В генераторе Г 270-А обмотка возбуждения и каждая катушка обмотки статора намотаны более тонким проводом с большим числом витков. Сердечник статора 21 (рис. 3.5) для уменьшения нагрева вихревыми токами набирают из тонких стальных пластин, изолированных друг от друга лаком.

 

 

Рис. 3.5. Общий вид генератора переменного тока:

1 и 19 – алюминиевые крышки; 2 – блок диодов выпрямителя; 3 –вентиль выпрямительного блока; 4 – винт крепления выпрямительного блока; 5 – контактные кольца; 6 и 18 – задний и передний шарикоподшипники; 7 – конденсатор; 8 – вал ротора; 9 и 10 – выводы; 11 – вывод регулятора напряжения; 12 – регулятор напряжения; 13 – щетка; 14 – шпилька; 15 – шкив с вентилятором; 16 – полюсный наконечник ротора; 17 – дистанционная втулка; 20 – обмотка ротора; 21- статор; 22 – обмотка статора; 23 – полюсный наконечник ротора; 24 – буферная втулка; 25 – втулка; 26 – поджимная втулка

 

Внутренняя поверхность статора имеет 18 пазов, в которые укладывают 18 катушек обмотки. Катушки распределены на три фазы и включены по схеме «звезда». В каждой фазе включено по шесть катушек.

Таблица 3.1

Технические характеристики	Тип генератора
Г-250	16.3701	17.3701	29.3701	Г-273	37.3701
Напряжение, В
Максимальный ток, А при n=5000 мин
Частота вращения, мин при Jn = 0 Jn= max
Номинальный ток, А						-
Регулятор напряжения	РР-350	13, 3702	Я-1121	Я-1121	Я-210	РР-380
Выпрямительный блок	ВБГ-1	БПВ-60	БПВ-45	БПВЧ-60	БПВЧ-45	Встроен

 

 

Окончание таблицы 3.1

Сопротивление ОВТ.Ом	0, 12	-	0, 12	0, 12	-	-
Установлен на автомобиль	ЗИЛ ГАЗ	ГАЗ	ЛИАЗ	АЛК	КамАЗ	ВАЗ АЗЛК

 

Концы катушек присоединены к трем изолированным зажимам или к зажимам блоков диодов выпрямителя. Ротор состоит из двух стальных шестиполюсных наконечников 10. Наконечники одной половины ротора с северной магнитной полярность входят между наконечниками второй половины ротора с южной магнитной полярностью.

Катушка обмотки возбуждения 20 расположена между полюсами наконечниками. Оба конца этой обмотки присоединены к двум медным контактным кольцам 5. Две щетки установлены в щеткодержателях и прижимаются к контактным кольцам пружинами. Изолированная от корпуса щетка соединена проводником с зажимом «Ш», другая щетка соединена на массу. Крышки 1 и 19 имеют прорези для движения воздуха, нагнетаемого крыль-

чаткой 15 шкива. Подшипники 6 и 18 защищены сальниками. На задней крышке 1 установлен зажим (­) и зажим (+). В начале работы генератора обмотка возбуждения питается от АБ, а затем от выпрямителя и создает сильное магнитное поле. При вращении ротора под каждым зубцом статора происходит то северный, то южный полюс ротора, в результате чего магнитный поток, проходящий через зубцы статора, изменяет свое направление и величину. В результате этого происходит пересечение катушек обмотки статора магнитными силовыми линиями, и в них индуктируется ЭДС переменного направления. ЭДС создает трехфазный переменный ток, который посредством кремниевых диодов выпрямляется в постоянный ток.

Выпрямительный блок БПВ 4-60-02 состоит из шести кремниевых диодов, включенных по трехфазной мостовой схеме к зажимам обмотки статора. Три диода (Д242АП) соединены с массой, а другие три (Д242А) с положительным зажимом генератора. Диоды обладают большой механической и электрической прочностью, имеют большой срок службы, хорошо работают при температуре от – 60 до + 125 С, выдерживают до 100 В. Генератор типа 37.3701 ­ переменного тока представляет собой трехфазную синхронную машину с электромагнитным возбуждением. Для преобразования переменного тока в постоянный имеется встроенный выпрямитель из шести кремниевых диодов. Напряжение регулируется встроенным микроэлектронным регулятором напряжения. Генератор установлен на двигателе и приводится во вращение клиновым ремнем от шкива коленчатого вала. Лапами крышек генератор крепится к кронштейну на двигателе, а шпилькой 14 – к натяжной планке.

Чтобы не обломились лапа крышек при затягивании болта крепления, в отверстие крышки 1 устанавливаются две стальные втулки 25 и 26 и резиновая буферная втулка 24. При затягивании болта буферная втулка сжимается между втулками 25, 26 и осевое усилие затяжки не передается на крышки генератора.

При включении зажигания ток от АБ поступает в обмотку возбуждения. При вращении ротора его магнитный поток пересекает витки обмоток статора и в них индуктируется переменный ток, который затем преобразуется в постоянный. Когда напряжение, вырабатываемое генератором, станет больше, чем напряжение АБ, ток от генератора пойдет во внешнюю цепь на заряд батареи и на питание других потребителей.

В обмотку возбуждения в это время ток поступает также от генератора. Напряжение генератора с увеличением частоты вращения вала двигателя может достигнуть недопустимой величины. Для поддержания напряжения генератора в определенных пределах в крышку генератора со стороны контактных колей встроен неразборный интегральный регулятор напряжения. Когда напряжение генератора превысит 14, 5 В, регулятор напряжения прерывает поступление тока в обмотку возбуждения.

В результате этого напряжение генератора падает, регулятор снова пропускает ток в обмотку возбуждения и процесс повторяется. Напряжение поддерживается в пределах 13, 5...14, 5 В. Максимальная сила тока отдачи при напряжении 13 В – 55 А. Индукторные генераторы, например, 2102, 3701 представляют собой одноименно – полюсную семифазную индукторную машину с односторонним электромагнитным возбуждением и встроенным кремниевым выпрямителем. Статор имеет 14 зубцов, на которых закреплены катушки семифазной обмотки. Обмотка – катушечная одноплоскостная, имеет по две последовательно соединенных катушки в фазе. Фазы соединены в семиугольник.

Ротор представляет собой цилиндрический пакет с зубцами снаружи – 10 зубцов и цилиндрическими отверстиями внутри. Ротор соединен с приводом консольно с помощью стального фланца. Система возбуждения состоит из обмотки возбуждения и внешнезамкнутого магнитопровода, наружная часть которого – магнитопроводящая стальная крышка, внутренняя – центральная втулка, ось и переходная втулка. Созданный обмоткой возбуждения магнитный поток замыкается через элементы статора и ротора.

При вращении ротора в зубцах статора магнитный поток обмотки возбуждения пульсирует и вызывает ЭДС в катушках обмотки статора, охватывающих зубцы. В бесщеточных генераторах переменного тока с укороченными полюсами, например, 49.3107 за счет неподвижного крепления обмотки возбуждения с помощью немагнитной обоймы достигается бесконтактность.

Полюса клюквообразной формы имеют длину меньше половины длины активной части ротора. В процессе вращения ротора магнитный поток возбуждения пересекает витки обмотки статора, индуцируя в них ЭДС.

Трудоемкость обслуживания этих генераторов сведена к минимуму, но они имеют большие весовые показатели.

 

Двигателях

 

В системах электронного впрыска топлива состав смеси определяется долей времени (длительностью им­пульса), в течение которого происходит принуди­тельный впрыск за один цикл работы двигателя.

По месту подачи топлива впрыск может быть непо­средственным (в камеру сгорания) или во впускной тракт (в зону впускных клапанов или во впускную тру­бу).

По способу подачи топлива различают впрыск с циклической подачей (на каждый цикл работы цилиндра) и непрерывны. Установлено, что при переносе форсу­нок из камеры сгорания во впускной тракт, момент пода­чи топлива не влияет на рабочие характеристики двига­теля. Это позволяет подойти к групповому впрыску, что значительно упрощает аппаратуру управления.

Оптимальная доза впрыскиваемого топлива зависит от абсолютного давления (разряжения) во впускной сис­теме, частоты вращения коленчатого вала, расхода воздуха, температуры всасываемого воздуха, угла от­крытия дроссельной заслонки.

Аппаратуру электронного впрыска топлива можно разделить на две группы: системы с программным управлением; системы с автоматической адаптацией или экстре­мальные системы управления.

К электронным системам управления впрыском топли­ва программного типа относятся системы, осуществляю­щие управление электромагнитными форсунками по зара­нее заданному закону управления или программе. Необхо­димым элементом таких систем является постоянное за­поминающее устройство (ПЗУ), где хранится характери­стика управления – программа включения-выключения форсунок в зависимости от режимов работы двигателя.

Принцип работы таких, систем следующий: получение информации с датчиков, установленных на двигателе и характеризующих его рабочий режим; обработка сигна­лов в аналого-цифровых преобразователях (АЦП) с дальнейшей адресацией к ПЗУ выборка из ПЗУ инфор­мации, характеризующей определенный режим работы дви­гателя; преобразование информации в удобную для ра­боты исполнительных механизмов величину; отработка исполнительными механизмами-форсунками программы, ха­рактеризующей данный режим работы двигателя.

Когда водитель включает зажигание, установленный в топливопроводе электрический топливный насос начи­нает подавать топливо в электромагнитные форсунки. Давление, под которым топливо подается в форсун­ки, остается все время постоянным и количество впры­скиваемого в цилиндр топлива определяется длительно­стью интервала времени, в течение которого фор­сунка находится в открытом состоянии. Таким обра­зом, каждый хранящийся в ПЗУ код соответствует опре­деленному интервалу времени.

На рис.7.1 представлена структурная схема электронной системы управления впрыском топлива программного типа бензинового двигателя.

Рис.7.1.Структурная схема электронной системы управления

впрыском топлива

 

Система управляет включением-выключением форсу­нок, т. е. длительностью импульса, в течение кото­рого происходит принудительный впрыск топлива в за­висимости от угла открытия дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала, температуры охла­ждающей жидкости и величины абсолютного давления.

Информация о необходимом количестве впрыскиваемо­го топлива в виде кодовых комбинаций, представ­ленных в двоичной системе исчисления, хранится в ПЗУ.

Каждая кодовая комбинация соответствует опреде­ленной частоте вращения коленчатого вала и углу открытия дроссельной заслонки. Необходимое количество топлива определяется временем включения форсунки. Выбирая из ПЗУ нужную кодовую комбинацию в опреде­ленный момент времени, система впрыскивает в зону впускного клапана двигателя соответствующее количест­во топлива. Выбор кодовой комбинации из ПЗУ осущест­вляется системой управления на основании информации от датчиков частоты вращения вала и угла открытия дроссельной заслонки. Синхронизация работы системы осуществляется с помощью датчика положения коленча­того вала двигателя.

На распределителе 4 установлены дополнительные контакты, которые формируют информацию о частоте вращения коленчатого вала двигателя в виде импульсно­го сигнала. Этот сигнал поступает на вход АЦП 5, с помощью которого преобразуется в двоичный код для обращения к ПЗУ 6. Для преобразования аналогового на­пряжения, снимаемого с датчика угла открытия дрос­сельной заслонки 2, используется другой аналого-цифровой преобразователь 3. Тактовый генератор 1 предназначен для формирования импульсов постоянной частоты, необходимых для работы АЦП. Преобразуемые сигналы, представленные в двоичном коде, один из ко­торых характеризует угол открытия дроссельной заслон­ки, а второй – частоту вращения коленчатого вала, подаются на адресные входы ПЗУ.

С выхода ПЗУ снимается сигнал в виде двоичного кода, характеризующий время открытия электромагнит­ной форсунки в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и угла открытия дроссельной заслонки. Этот двоичный код преобразуется в устройст­ве 7 в интервал времени, пропорциональный требуемому количеству топлива. Преобразование двоичного кода в интервал времени синхронизируется от устройства син­хронизации 9, выходы которого связаны с распределите­лем 4. Это означает, что электромагнитные форсунки впрыскивают топливо в цилиндры в соответствующей точ­ке рабочего цикла двигателя. На входы преобразова­теля 7 дополнительно подается информация от датчиков температуры охлаждающей жидкости 11, абсолютного давления 12, температуры всасываемого воздуха 13 для осуществления коррекции интервала времени, фор­мируемого преобразователем 7. Далее этот сигнал усиливается в усилителе мощности 8 и подается на электромагнитные форсунки 10.

ЭУД обеспечивает высокую стабильность параметров и управляет впрыском топлива по сложной характери­стике, что обеспечивает ей преимущество перед ра­ботой обычного карбюратора. ЭУД программного типа не учитывает индивидуальных особенностей двигателя, из­менений параметров двигателей при старении.

Большой интерес представляет в системах управления впрыском топлива применение экстремального управления. В процессе управления и регулирования оценивается влияние управляющего воздействия на эксплуатационные характеристики двигателя и формиро­вания на основе этой оценки управляющего сигнала, обеспечивающего максимальное значение регулируемого параметра. Сложности этой системы связаны с обеспе­чением требуемого быстродействия, ее эксплуатационной надежности и помехоустойчивости.

Например, на автомобилях УАЗ-31516 устанавливается система впрыса бензина с микропроцессорным управлением топливоподачи и зажиганием.

Система обеспечивает: фазированный многоточечный впрыск бензина во впускной трубопровод двигателя; управление системой зажигания и ориентированную работу системы нейтрализации отработавших газов в зависимости от окружающих условий, режима работы и состояния двигателя.

В состав системы входят: блок управления, содержащий микропроцессор МИКАС-534 и устройство управления БУМ-Р; датчик массового расхода воздуха термоаналитического типа, датчик углового положения дросселей заслонки потенциометрический, датчик температуры всасываемого воздуха; полупроводниковый термочувствительный, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик углового положения коленчатого вала, электромагнитный индуктивного типа, датчик начала отчета частоты вращения коленчатого вала и начала отсчета угловых импульсов, датчик положения распределительного вала, датчик детонаций, датчик давления топлива; электромагнитные форсунки в виде быстродействующих электромагнитных клапанов; регулятор холостого хода золотникового типа; электробензонасос коловоротного типа с рабочими органами в виде роликов; регулятор давления топливо-мембранный перепускной клапан; фильтр грубой очистки и фильтр тонкой очистки; коммутатор зажигания в цепи первичных обмоток катушек зажигания; двухвыводные катушки зажигания; свечи зажигания; дроссельное устройство, фильтры грубой и тонкой очистки.

 

Автомобильных дизелей

 

Микропроцессорная система управления топливоподачей дизеля показана на рис.7.4.

Схема включает в себя микропроцессор МП, осу­ществляющий все арифметические операции и общее управление устройствами, оперативное запоминающее устройство ОЗУ для хранения промежуточных результатов вычислений, постоянное запоминающее устройство ПЗУ для хранения программ управления всей системы в це­лом.

Для сбора информации о работе двигателя в системе предусмотрены три типа датчиков, а также датчики режимных параметров и датчики коррекции.

 

Рис. 7.4. Микропроцессорная система управления подачей топлива

 

К первому типу относятся датчики: частоты вращения коленчатого вала двигателя n_д; положения рейки ТНВД, h_реики; положения педали акселератора h_педали. По сигналам от этих датчиков вычисляется предварительное значение управляющего воздействия на исполни­тельный механизм.

Для более точного регулирования необходимо осуществлять коррекцию управляющего воздействия в зависимо­сти от того, в каких условиях работает двигатель. Коррекция проводится по сигналам от следующих датчи­ков: температуры топлива t_топл; температуры всасывае­мого воздуха t_возд; атмосферного давления Р_атм. Инфор­мация этих датчиков позволяет корректировать величи­ну необходимой дозы впрыскиваемого топлива. Датчик температуры масла в системе смазки двигателя t_масла служит для оценки условий пуска двигателя.

Для предупреждения аварийных режимов работы дизеля служит датчик температуры охлаждающей жидкости t_охл и датчик давления масла в системе смазки Р_масла. Для связи с аналоговыми датчиками в системе преду­смотрен аналогово-цифровой преобразователь АЦП и ком­мутатор, поскольку в каждый отдельный момент време­ни АЦП может получать информацию только с одного датчика.

В процессе выполнения программы коммутатор опраши­вает последовательно все аналоговые датчики. Для подключения датчика частоты вращения коленчатого ва­ла предусмотрен цифровой таймер. Непосредственное управление перемещением рейки топливного насоса осуществляется исполнительным механизмом. Контроллер прерываний осуществляет синхронизацию работы програм­мы управления в соответствии с сигналами снимаемыми с датчиков.

Особо важной задачей регулирования топливоподачи дизельного двигателя является обеспечение качествен­ных переходных процессов, т.к. это непосредственно связано с технико-экономическими показателями работы двигателя. Поэтому в системе производится управление по пропорционально интегрально-дифференциальному за­кону с целью устранения статических ошибок регулирования и получения наилучших динамических характери­стик регулятора. Интегральная составляющая закона управления формируется в виде суммы всех управляю­щих воздействий, предшествующих рассчитываемому в данный момент. Дифференциальная составляющая форми­руется в виде приращений регулируемого параметра за единицу времени, поэтому в системе необходимо иметь устройство измерения времени. Эту функцию выполняет таймер, выдающий сигналы отметок времени, которые, поступая на контроллер прерываний, приостанавливают работу основной программы управления для замера при­ращения регулируемого параметра через равные проме­жутки времени.

Аварийные датчики также подключаются к контролле­ру прерываний. В случае превышения каким-либо па­раметром предельно допустимого значения выполнение основной программы приостанавливается и запускается программа автоматической защиты двигателя.

Так, например, при превышении температуры охлаж­дающей жидкости 105С° обеспечивается плавное снижение частоты вращения до холостого хода с включением ава­рийной световой и звуковой сигнализации. При недо­пустимом падении давления масла в системе смазки включается аварийная сигнализация и двигатель оста­навливается.

Регулирование в зоне частичных характеристик сводится к вычислению расчетного положения рейки в рабочую точку по оптимальному закону, в соответст­вии с рассогласованием.

 

 

8. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСМИССИЕЙ

 

8.1 Назначение и технические требования

 

Применение автоматического управления трансмис­сией (АУТ) повышает устойчивость и управляемость при торможении, облегчает работу водителя, особенно в го­родских условиях. Находят применение следующие систе­мы:

- электронная антиблокировочная система (АБС);

- гидромеханическая передача с электронным управле­нием;

- прибор учета ресурса и' бортовой диагностики;

- автоматическая система управления ступенчатыми ме­ханическими трансмиссиями;

- электронное управление подвеской.

123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. III. Охрана гидросферы Источники загрязнения водоемов
2. АВТОНОМНЫЕ УстРОЙСТВА пожаротушения
3. АВТОНОМНЫЕ УСТРОЙСТВА ПОЖАРОТУШЕНИЯ
4. Альтернативные источники энергии
5. Анализ использования основных фондов: задачи, объекты, этапы, источники информации, основные показатели.
6. Анализ финансовых результатов: задачи, объекты, этапы, источники информации, основные показатели.
7. Антропогенные источники радиации
8. Антропогенные источники химического загрязнения рек, озер и водоемов. Роль техногенных катастроф и испытаний ядерного оружия в загрязнении вод Мирового океана.
9. Белок как сырье для ИПП. Источники получения белка
10. Виды и источники загрязнения водной среды.
11. Влияние лидерства на организационные процессы. Теоретические концепции лидерства. Формальное и неформальное лидерство. Источники власти в организации. Формирование системы лидерства в организации.