Olrait.ru

Уоз на холостом ходу

ИГА-мотор

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания Ибадуллаева

  • Список форумовБензиновый двигатель внутреннего сгорания Ибадуллаева
  • Изменить размер шрифта
  • Версия для печати
  • FAQ
  • Регистрация
  • Вход

Системы зажигания, управление УОЗ

Системы зажигания, управление УОЗ

serpan » 25 мар 2009, 09:28

Re: Пара идей для ИГА

motor » 25 мар 2009, 11:20

Спасибо! Предложения передам ИГА. Хотя мне кажется, что легче сделать в заводских условиях свечу, аналогичную стандартной, но с училенной изоляцией. Это и проще, и дешевле, и быстродействие выше.

И то, и другое. Если не помогает дросселирование, меняет УОЗ, а то и глушит двигатель.
Было бы жедательно, чтобы вы и дальше участвовали в обсуждении. Мнение практиков очень ценно.

Re: История создания двигателя Ибадуллаева

serpan » 25 мар 2009, 11:50

Re: Системы зажигания, управление УОЗ

serpan » 25 мар 2009, 12:42

Re: Системы зажигания, управление УОЗ

strannik » 25 мар 2009, 12:47

По управлению УОЗ. Беда тут общая, последние лет тридцать, продвижение в элементной базе электронники настолько велики, что теория управления сильно подзабыта, спецов практически нет, последние могикане остались.
Современные, в т.ч. последние буржуинские регуляторы УОЗ – обрасли кучей датчиков (детонация, лямда, разрежение. ), все это не от большого ума, а от безысходу. Ребята решили забивать гвозди тапком и героически – преодолевают трудности. Т.е. в рамках парадигмы (гвоздь и тапок) – решения безусловно верные, но в рамках задачи (забить гвоздь) – грустное зрелище, т.к. существуют более адекватные инструменты.

Возвращаясь к управлению УОЗ. Все решается просто, причем одним датчиком положения коленвала. Только датчик должен быть практически на два порядка более чувствительным. Цифровые методы обработки такого потока информации – сегодня неприменимы, не хватает быстродействия, но никто не отменял аналоговых (точнее гибридных решений), что и реализовано в регуляторе Михайлова. http://www.bzm.ru/
По существу, если мы очень точно снимаем путь кривошипа во времени, такая кривая дает достаточно данных для поисковых алгоритмов управления. В данном случае, критерием управления – является вычисление УОЗ на котором двигатель в следующем цилиндре даст максимальный момент.
Если нужно, можно развернуть идею управления подробно.

2Мотор, спроси у ИГА, нужно ли ему описание алгоритмики поискового экстремального управления? Дело в том, что в общем случае (для гладких функций) существуют алгоритмы градиентного (т.е. с самой короткой траекторией) поиска в n-мерном пространстве, а управление смесью – частный случай такой задачи.

Re: Системы зажигания, управление УОЗ

serpan » 25 мар 2009, 13:16

С зажиганием тов. Михайлова я сегодня вечерком ознакомлюсь. По поводу цифровых методов обработки информации – вопрос спорный, мой вычислитель, который я разрабатывал в институте, обладает высоким и фиксированным быстродействием независимо от сложности алгоритма расчета, а аналоговые методы (у нас как раз последний курс читали предмет “Аналоговые ЭВМ”) теоретически более быстродействующие, но они не позволяют производить расчеты с высокой точностью, а практически еще и стоит серьезная проблема защиты аналоговых цепей от помех (особенно там, где предполагается использование цепей с напряжением в 70 кВ). Согласен, что герои-инженера облепили кучей датчиков свои движки, ради экономии нескольких процентов топлива, тем более, когда вопрос решается так изящно и радикально.
А основная задача перед системой управления какая? Именно высокая точность момента зажигания для любого режима работы? В чем принципиальное отличие в требованиях к системам управления для классического двигателя и двигателя ИГА?

И еще в ответ неконструктивным критиканам ИГА хочу привести афоризм: “Не бойся начинать делать то, чего не умеешь. Помни! Титаник строили профессионалы, а ковчег-любитель”.

Re: Системы зажигания, управление УОЗ

strannik » 25 мар 2009, 15:39

Чувствительность датчика – 3 минуты. Надо обработать 800 тыс. измерений в сек, по каждому че-то сложить, умножить, запомнить, прочитать. На какой однокристалке делать будем?

“фиксированным” – верю, “независимым” –

Ну и главное, дело не в реализации, а в принципах управления. Это более высокий уровень абстракций, философия решения.

Re: Системы зажигания, управление УОЗ

serpan » 25 мар 2009, 19:44

Уважаемый strannik. Вы каким-то образом участвуете в проекте? Я к тому, что наши дискуссии и какие-то идеи принесут какую-либо пользу в реализации этой идеи? Предлагаю также определиться по уровню знаний друг друга, я думаю обладая этой информацией нам будет несколько легче общаться друг с другом (я ни в коем случае не хочу показаться более знающим человеком, чем кто-либо другой, наоборот, я хочу иметь возможность консультироваться у других по тем или иным вопросам). Коротко о себе: образование высшее-техническое, окончил Алма-Атинский Политех, специалист по цифровой электронике, последние 10 лет работаю программистом (увы, после окончания института (1998 г.) спроса на электронщиков в наших краях не было). С детства интересуюсь электроникой и автомобилями и особенно электроникой в автомобилях, особенно электроникой программируемой. Однако у меня немного практики, я конструировал (что-то разрабатывал сам, что-то брал готовым) сравнительно несложные электронные блоки плюс самостоятельно устранял неполадки в АСУД (общепринятой аббревиатуры системы управления двигателем я не знаю, а этот термин, вроде как, употребляется чаще других) своего Субару-Легаси. Еще в начале 90-х изучал систему управления двигателями (советскую, для двигателей ЗМЗ). Из своих серьезных разработок имею АСУТП мининефтеперерабатывающего завода, внедренную и успешно эксплуатируемую на
нескольких заводах (по крайней мере года 3 она точно эксплуатировалась, потом я в той компании уже не работал, поэтому не знаю эксплуатируется она сейчас или нет). АСУД очень похожа на АСУТП, принцип тот же – на основании входных данных (в случае АСУД это сигналы датчиков) компьютер, по определенному алгоритму, формирует сигналы на управляющие устройства (коммутатор системы зажигания, топливные форсунки и др.).
Не углубляясь в особенности физических процессов, происходящих в ИГА я хочу подробнее знать, что требуется от АСУД?
Как я понял, главная задача – формирование искры в нужный момент в зависимости от входных параметров. Требуется ли управление форсунками и насколько это важно (двигатель ИГА карбюраторный или с впрыском)? Какая необходима точность (в +/-3 мин.’ вряд ли удастся уложиться, да и нужно ли это)? В общем чем больше исходной информации, тем лучше.

Читать еще:  Шум раздатки на ниве как устранить

По поводу своего вычислителя. Идея конечно не моя, я ее просто по своему реализовал в рамках поставленной мне задачи. Суть заключается в том, что этот вычислитель ничего и не вычисляет! Просто для каждой комбинации входных данных в памяти записывается заранее вычисленный результат. Весьма оригинальная идея. Поэтому его быстродействие НЕ ЗАВИСИТ ОТ АЛГОРИТМА и составляет несколько тактов на тактовой частоте вычислителя. На таком вычислителе можно реализовать ЛЮБОЙ АЛГОРИТМ. Учитывая, что современная память имеет гигабайтные емкости практическая реализация этой идеи вполне возможна (либо ее реализация в составе гибридного вычислителя, где часть вычислений будет производиться процессором, а часть вышеприведенным вычислителем).

Касательно однокристаллки (под этим термином, видимо, имеется в виду однокристальная ЭВМ). Понятно, что ее возможности весьма ограниченны. Однако есть и другой вариант – промышленная одноплатная ЭВМ, функциональность и производительность которой мало уступает современным персональным компьютерам.

Касательно тов. Михайлова, ознакомился я с его статьей и как понял из нее основной частью в его системе является датчик, который заменяет все остальные (хотя это справедливо в случае управления только зажиганием, но не впрыском). Смутило то, что он сравнивает свою систему со штатной двиг. 21083, где, как, я знаю стоит обычный трамблер (хоть и с датчиком Холла) с механическими центробежным и вакуумным регуляторами УОЗ. Если это так, то сравнение не совсем корректно, так как характеристики механических регуляторов далеки от оптимальных. Хотя сам датчик и интересен, хотелось бы прочитать о нем подробнее, характеристики, графики зависимостей выходных сигналов от физических величин и т.п.

Кстати, если есть материалы по используемой штатной АСУД ВАЗ-2110 буду благодарен,если Вы мне их предоставите.

Re: Системы зажигания, управление УОЗ

motor » 25 мар 2009, 20:44

Re: Системы зажигания, управление УОЗ

strannik » 25 мар 2009, 22:51

Не датчик, а принцип управление. Их всего два. Модельный и поисковый. У Михайлова – поисковый экстремальный регулятор.

На пальцах (Михайлов подробностей не раскрывает, поэтому, как бы я делал):
Скорость поршня в области 90 градусов после ВМТ определяется гармоническим законом (кривошип) движения и ускорением от сгорания смеси. Гармоническая составляющая ускорения в этой области равна нулю (синусоида в области абцисс – линейна), ускорение является функцией горения топлива. Оно же момент двигателя в каждом из тактов. Критерием управления является поиск УОЗ при котором ускорение будет максимальным.
Далее просто. Замеряем временной интервал между рядом соседних положений в контролируемой области (90 гр. после ВМТ), вычисляем производную (ускорение), сравниваем с аналогичным замерами в предыдущем цилиндре и последним изменением УОЗ. Если производная положительна (не дошли до экстремума) – двигаем УОЗ в ту же сторону. Отрицательна – двигаем назад (перебор). Ноль – не меняем (нашли оптимум).
Двигаем разумеется не просто пропорционально, а через ПИД – регулятор. В процессе заводки (когда нет ускорений) – эмулируем ускорение линейной функцией от оборотов.

Уоз на холостом ходу

Система зажиганияПродолжение. Начало в “Семь Верст” №№ 45, 47, 2003 год.
Для чего нужна система зажигания
При сгорании смеси образуется большое количество газов, которые давят на поршень и тем самым совершают полезную работу. Система зажигания предназначена для воспламенения сжатой топливовоздушной смеси в нужный момент времени и тем самым инициализации процесса сгорания. От правильной работы системы зажигания напрямую зависят основные показатели работы двигателя: мощность, топливная экономичность, содержание вредных компонентов в отработавших газах. Хорошо работающее в любых условиях зажигание создает предпосылки для безупречной работы каталитического нейтрализатора.
Как воспламеняется смесь

На такте сжатия топливовоздушная смесь сжимается в камере сгорания до 20..40 bar, и её температура поднимается до 400..600 ?С. Для нормального воспламенения этого недостаточно, и поэтому необходимо начальное воздействие – инициация горения (поджиг). В нашем случае таким воздействием является электрическая искра, т.е. кратковременный электрический разряд между электродами свечи зажигания. Если энергия искры мала, то воспламенения может не произойти. Поэтому количество энергии должно быть достаточным, так чтобы и в самых неблагоприятных условиях топливовоздушная смесь уверенно воспламенялась. Для воспламенения требуется примерно 0,2 mДж. энергии на одну искру при условии стехиометрического состава смеси. Для богатых и бедных смесей требуется больше энергии (3 mДж). Минимально необходимо, чтобы около искры находилось незначительное количество смеси. Воспламенившись, это количество поджигает остальную смесь в цилиндре, начав тем самым процесс сгорания топлива.
Для возникновения искры напряжение подается на свечу с катушки зажигания, в которой происходит накопление энергии. Катушка зажигания разработана так, что создаваемое ею высокое напряжение значительно превышает напряжение пробоя в зазоре свечи зажигания. Современные катушки зажигания обеспечивают напряжение порядка 25. 40 кВ при накопленной в катушке энергии в 60..120 mДж.
Качественное горение достигается при выполнении следующих условий:

  • оптимальный состав топливовоздушной смеси;
  • однородность и хорошее распыление топливовоздушной смеси;
  • оптимальная продолжительность искрового разряда.
Читать еще:  Пропала искра газель бизнес

Увеличение зазора между электродами увеличивает длину искры, что положительно сказывается на процессе горения, но его максимальная величина ограничивается электрическими параметрами системы зажигания.

Угол опережения зажигания
С момента воспламенения смеси до её полного сгорания проходит около 2 миллисекунд. С увеличением частоты вращения коленчатого вала время сгорания остается почти неизменным, а средняя скорость движения поршня значительно возрастает и поршень успевает отойти от верхней мертвой точки (ВМТ), сгорание происходит в большем объеме, давление газов на поршень уменьшается и мощность двигателя падает. Кроме того, при одной и той же частоте вращения коленчатого вала, с увеличением нагрузки на двигатель, момент воспламенения должен наступать позже. Это объясняется тем, что увеличивается количество горючей смеси, поступающей в цилиндры, и одновременно уменьшается количество примешиваемых к ней остаточных отработавших газов, вследствие чего повышается скорость сгорания. Искра должна возникнуть в тот момент, когда давление сгорания при разных рабочих режимах было бы оптимальным. Это вызывает необходимость воспламенять рабочую смесь с опережением ( до прихода поршня к ВМТ) с таким расчетом, чтобы смесь полностью сгорела к моменту перехода поршнем ВМТ (при наименьшем объеме). Момент зажигания принято определять по положению коленчатого вала относительно ВМТ и обозначать его в градусах до ВМТ. Этот угол называют углом опережения зажигания (УОЗ). Сдвиг момента зажигания в сторону ВМТ считается поздним (УОЗ уменьшается), а сдвиг от ВМТ – ранним (УОЗ увеличивается) (рис. 1). Чем выше частота вращения, тем более ранним должен быть УОЗ.
От момента зажигания зависят основные показатели работы двигателя: максимальная мощность, экономный расход топлива, содержание вредных компонентов в отработавших газах, и т.д. Система управления двигателем производит расчет УОЗ в зависимости от текущего режима работы двигателя (например: пуск, прогрев, холостой ход, мощностное обогащение) от скорости вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. Оптимальный угол для прогретого двигателя, в зависимости от скорости вращения двигателя и количества потребляемого воздуха, определяется сложной трехмерной функцией. Как, примерно, выглядит эта функция можно понять из рис. 2.

Момент зажигания и токсичность

Зависимость удельного расхода топлива от коэффициента избытка воздуха и момента зажигания представлен на рис 3.
С возрастанием коэффициента избытка воздуха удельный расход топлива двигателя сначала уменьшается (? = 0,8. 1,0), а затем увеличивается (? = 1,1. 1,2). Оптимальный угол зажигания, при котором устанавливается самый низкий удельный расход топлива, увеличивается при повышении коэффициента избытка воздуха. Зависимость удельного расхода топлива от коэффициента избытка воздуха объясняется тем, что при оптимальном моменте зажигания сгорание в условиях богатой смеси протекает не полностью. В условиях бедной смеси, при приближении к границам воспламеняемости, сгорание затягивается, а также возникают его перебои, что ведёт к увеличению расхода топлива. Увеличение оптимального угла опережения зажигания с ростом коэффициента избытка воздуха основано на том, что задержка воспламенения с повышением коэффициента избытка воздуха возрастает. Это явление должно корректироваться посредством сдвига момента зажигания в сторону опережения.
Аналогичный характер имеет эмиссия углеводородов СН (рис 4а), минимум которой лежит в области ? = 1,1. Её возрастание в области бедных смесей зависит от охлаждения стенок камеры сгорания. В результате этого охлаждения гасится пламя. В экстремально бедном режиме возникает затянутое сгорание и его перебои, что при приближении к границе воспламеняемости повторяется все чаще. Коррекция момента зажигания на более ранний приводит к повышению эмиссий СН.
Совершенно по другому протекает эмиссия окислов азота (NOX). Она возрастает до максимума с увеличением концентрации кислорода (О2) и с возрастанием температуры сгорания (рис 4б). Тем самым получается колоколобразная кривая эмиссии NOX:

  • возрастание (до ? = 1,05) по причине возрастания концентрации О2 и максимальной температуры сгорания;
  • резкое падение (после ? = 1,05) при обеднении смеси из-за быстрого снижения максимальной температуры сгорания.

Этим объясняется и сильное влияние момента зажигания. Эмиссия NOX значительно возрастает с увеличением угла опережения зажигания.
Влияние угла опережения зажигания на эмиссию СО сказывается в области богатых смесей более значительно, чем в области бедных (рис 4в).
Для системы нейтрализации токсичности отработавших газов с трехкомпонентным катализатором, требуется состав смеси ? = 1, так что лишь угол опережения может быть принят за оптимизирующий критерий.

Читать еще:  Термостаты на ваз 2107 какие лучше

Детонация
Высокая степень сжатия смеси в современных двигателях вызывает опасность появления такого вредного явления как детонация. Детонация двигателя происходит вследствие взрывообразного сгорания частиц смеси, до которых не дошел фронт пламени от искры зажигания. В этом случае момент зажигания слишком ранний. В результате детонационного сгорания в камере сгорания возникает повышенное давление и температура.
Различают два вида детонации:

  • детонация при разгоне – слышна как металлический звон. Возникает при малых оборотах двигателя и большой нагрузке.
  • высокооборотная детонация. Возникает при больших оборотах и большой нагрузке.

Высокооборотная детонация является для двигателя особо критичной, так как из – за шума двигателя её не слышно. При длительной детонации повышенное давление и термическая нагрузка могут привести к механическим повреждениям прокладки головки цилиндров, поршня и головки в зоне клапанов.
Склонность к детонации зависит также и от конструкции двигателя (например: конфигурации камеры сгорания) и от качества топлива.

Данной главой мы завершаем краткий обзор принципов работы двигателей внутреннего сгорания. Далее мы начнем знакомство с системами управления двигателем автомобилей ВАЗ и детально рассмотрим принципы работы, компоненты системы, основные алгоритмы функционирования и методы диагностики.

Система зажигания инжекторного двигателя

Процесс воспламенения топливовоздушной смеси

Когда поршень сжимает топливовоздушную смесь, давление в камере сгорания достигает 20-40 бар, а температура смеси 400 – 600°С. Но чтобы смесь загорелась, т.е. произошел бы процесс горения этого недостаточно и нужно на нее воздействовать. Для этого служит искра, которая возникает между центральным и боковым электродами свечи зажигания. Но если искровой заряд будет маломощным, то возгорание может и не произойти.

Чтобы смесь поджигалась нужен очень мощный разряд. К примеру, для стехиометрической смеси он составляет 0.2 мДж, а для “бедной” или “богатой” смеси он должен быть равным 3.0 мДж. Необходимо, чтобы около искры находилось оптимальное количество топливовоздушной смеси. Именно это количество и поджигает всю оставшуюся смесь в цилиндре, а дальше начинается процесс сгорания топлива.

В системе зажигания автомобиля присутствует катушка зажигания, которая накапливает энергию и передает ее на свечу зажигания для возникновения напряжения. Особенность катушки зажигания состоит в том, что напряжение, которая она создает, намного превышает величину пробоя в зазоре свечи зажигания. Катушки зажигания способны накапливать энергию в районе 60 – 120 мДж и обеспечивают напряжение равное 25 – 40 кВ.

Условия для качественного горения топлива:

  • Достаточная продолжительность искрового разряда;
  • Оптимальное распыление топливовоздушной смеси;
  • Однородность топливовоздушной смеси;
  • Стехиометрический состав топливовоздушной смеси.

На процесс горения также влияет величина искрового разряда между электродами свечи зажигания. Увеличение зазора способствует увеличению длины искры, что приводит к более лучшему процессу сгорания топлива. Величину зазора в свечи зажигания надо выставлять согласно данным производителя мотора.

Угол опережения зажигания (УОЗ). Что это такое?


Три миллисекунды – именно столько проходит между моментом начала воспламенения смеси и ее полным сгоранием.
При повышении частоты вращения коленвала время сгорания остается постоянным, но средняя скорость перемещения поршня возрастает. Это ведет к тому, что когда поршень отходит от ВМТ, сгорание смеси произойдет в большем объеме и давление газов на поршень уменьшиться. Из-за этого упадет мощность двигателя.

Кроме того, при одной частоте вращения коленвала с увеличением нагрузки на двигатель момент воспламенения должен наступать позже. Это объясняется тем, что увеличивается количество горючей смеси, поступающей в цилиндры, и одновременно уменьшается количество примешиваемых к ней остаточных отработавших газов, вследствие чего повышается скорость сгорания. Искра должна возникнуть в тот момент, когда давление сгорания при разных рабочих режимах будет наиболее оптимальным.

Момент зажигания принято определять по положению коленчатого вала относительно ВМТ и обозначать его в градусах до ВМТ. Этот угол называют углом опережения зажигания (УОЗ). Сдвиг момента зажигания в сторону ВМТ считается поздним (УОЗ уменьшается), а сдвиг от ВМТ — ранним (УОЗ увеличивается). Чем выше частота вращения коленвала, тем более ранним должен быть угол опережения зажигания.

Что такое детонация двигателя?

Детонация – это непредсказуемые взрыв в моторе, который происходит в неположенное время и может загубить двигатель. Детонация возникает при высокой степени сжатия двигателя и носит опасный характер для мотора. Детонация бывает из-за самопроизвольного сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания.

Детонация свидетельствует о том, что момент зажигания очень ранний. Вследствие могут пострадать детали двигателя из-за повышенной температуры и давления паров. В первую очередь страдают поршни, прокладка головки цилиндров и головка в зоне клапанов. Детонация может приводить к ремонту двигателя.

Детонация мотора можно возникать:

  • При большой нагрузки на двигатель и повышенных (близким к критическим) оборотов коленчатого вала.
  • При разгоне. Она слышна как металлический звон и стуки в двигателе (“стучат пальчики”). Она бывает при повышенной нагрузке, но при малых оборотах мотора. Именно она считается как самая опасная детонация, т.к. ее вовсе не слышно из-за повышенного шума мотора на больших оборотах.
  • Из-за конструкции двигателя, а также от плохого топлива.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector