Добавить в Избранное Internet Explorer
Добавить в Закладки (для Firefox)



2 Стр. - Продолжение...

САУХХ

Если в качестве задающего устройства взять микроконтроллер МК, сравнивающего устройства – электронную схему сравнения СС, регулятора – регулятор холостого хода РХХ, объекта управления – бензиновый двигатель внутреннего сгорания ДВС, добавить в цепи некоторые промежуточные элементы, а требуемой выходной величиной задать обороты холостого хода no = nxx, то получится система автоматического управления оборотами холостого хода двигателя n (рис. 4).

 

 

Рис. 4. Упрощённая функциональная схема системы автоматического управления холостым ходом:

К – контроллер системы впрыска; МК – микроконтроллер; СС – схема сравнения; КМ – каскад мощности; РХХ – регулятор холостого хода; ДВС – двигатель внутреннего сгорания; ДД – датчик положения дроссельной заслонки; Дк – датчик включения кондиционера; ДТ – датчик температуры охлаждающей жидкости; Дп – датчик пуска; ДЧВ – датчик частоты вращения; nхх – требуемое значение оборотов холостого хода;  n – действительное значение оборотов холостого хода; ε – сигнал отклонения действительного значения оборотов от требуемого; εм – сигнал отклонения, усиленный по мощности; u – управляющее воздействие – проходное сечение байпасного канала; fд, fк, fт, fп, fг, fн – возмущающие воздействия дроссельной заслонки, кондиционера, температуры, пуска, горения смеси, нагрузки соответственно; jд, jк, jт, jп – сигналы датчиков о возмущающих воздействиях; n-n – цепь обратной связи

 

В микроконтроллер МК зашита программа управления холостым ходом и требуемое значение оборотов nхх.

На двигатель действуют различные возмущающие воздействия f, как заложенные в конструкцию, так и возникающие в процессе эксплуатации. Обозначим конструкторские возмущающие воздействия так: fдвоздействие полного закрытия дроссельной заслонки, fквоздействие включения кондиционера, fт – воздействие температур ниже рабочей температуры прогретого двигателя, fп – воздействие пуска двигателя. Эксплуатационные воздействия: fг – изменение характера горения смеси в цилиндрах, а fн изменение нагрузки на двигатель. Кроме этих возмущающих воздействий, могут быть и другие возмущения, например, нагрузка, вызванная давлением жидкости в гидроусилителе руля и фиксируемая соответствующим концевым датчиком, или нагрузка перехода с положений P или N в автоматической коробке переключения передач и т.п.

Управляющим воздействием u является величина проходного сечения байпасного канала, регулируемая регулятором холостого хода РХХ.

 

Регулирование

Автоматическое регулирование холостым ходом происходит следующим образом.

Дроссельная заслонка закрыта, т.е. имеет место возмущающее воздействие fд  0 (рис. 4). Чтобы микроконтроллер МК это «знал» и работал по программе регулирования х.х., ему посредством датчика положения дроссельной заслонки Дд передаётся сигнал jд о закрытии дроссельной заслонки.

Допустим, кондиционер выключен (fк = 0), а двигатель прогрет (fт = 0) и запущен (fп = 0), тогда от датчиков включения кондиционера Дк, температуры охлаждающей жидкости Дт и пуска Дп сигналы возмущения на входы МК не поступают, т.е. jк = 0,  jт = 0 и jп = 0.

Если двигатель работает на холостом ходу, и до некоторого момента времени tf действительные обороты равны требуемым, то n = nxx. (рис. 5). Тогда отклонение ε = nxx n = 0,  сигнал на РХХ не подаётся (εм = 0), и управляющее воздействие отсутствует (u = 0)¸ т.е. проходное сечение байпасного канала остаётся неизменным.

 

 

Рис. 5. Временная диаграмма регулирования оборотов холостого хода прогретого двигателя:

nхх – требуемое значение оборотов холостого хода; Δ – номинальное отклонение диапазона регулирования; 2Δ – номинальный диапазон регулирования;  n – действительное значение оборотов холостого хода; ε – сигнал отклонения действительного значения оборотов от требуемого; tг – момент возникновения возмущающего воздействия fг

 

При возникновении в момент tг возмущающего воздействия fг, например, неравномерной подачи смеси в цилиндры или перебоев в зажигании и т.п., обороты n снижаются. Новое значение оборотов датчиком частоты вращения Дчв передаётся в контроллер на схему сравнения СС, на выходе которой появляется сигнал отклонения ε = nxx n. Этот сигнал усиливается каскадом мощности до величины εм и заставляет регулятор холостого хода РХХ изменить управляющее воздействие u, т.е. увеличить проходное сечение байпасного канала. Это увеличивает обороты n до тех пор, пока не наступит равенство n = nxx, что приведёт к ε = 0 и u = 0.

Аналогично работает САУХХ при заметном увеличении нагрузки fн на двигатель, например, при включении фар. Снижение при этом оборотов n также будет компенсировано увеличением проходного сечения байпасного канала.

И наоборот, произвольное увеличение оборотов от воздействия fг или от снижения нагрузки fн будет компенсировано уменьшением проходного сечения байпасного канала. В этом случае сигнал отклонения ε изменит знак, благодаря чему изменится и направление управляющего воздействия u.

В силу инерционности системы и, прежде всего, больших вращающихся масс двигателя определённые колебания оборотов неизбежны. САУ создаётся так, чтобы они оставались в пределах требуемого номинального диапазона 2Δ. Обычно Δ  0,05nxx  30…50 об/мин.

 

Управление

Процесс автоматического управления заключается в изменении оборотов холостого хода n (рис. 4) по заданному закону. Для этого по заданному закону изменяется величина требуемых оборотов nxx, и система устремляет значение n к новому значению nxx, пока они не сравняются.

Управление холостым ходом прогретого двигателя при работе кондиционера. Исходное состояние: дроссельная заслонка закрыта (fд  0), кондиционер выключен (fк = 0), двигатель прогрет (fт = 0) и запущен (fп = 0), сигналы на входах МК: jд  0, jк = jт = jп = 0. Двигатель работает на оборотах холостого хода: n = nxx. (рис. 6).

 

 

Рис. 6. Временная диаграмма управления оборотами холостого хода некоторых двигателей при работе кондиционера:

nхх – требуемое значение оборотов холостого хода; 2Δ – номинальный диапазон регулирования; nхх.к – требуемое значение оборотов холостого хода при работе кондиционера; 2Δк – номинальный диапазон регулирования при работе кондиционера; n – действительное значение оборотов холостого хода; ε – сигнал отклонения действительного значения оборотов от требуемого; tк – момент возникновения возмущающего воздействия fк; tэ – время срабатывания электронной части САУ; tд – время выхода двигателя на обороты nхх.к; tи – время инерции двигателя

 

В момент времени tк включаем кондиционер, получаем fк  0, и на соответствующем входе микроконтроллера появляется сигнал jк  0. Кондиционер является мощным энергопотребителем, существенно нагружающим двигатель, поэтому для устойчивой работы некоторых двигателей на холостом ходу требуется повышенное (на 100…200 об/мин) значение оборотов nхх.к > nxx. К моменту tэ электроника системы увеличивает проходное сечения байпасного канала и переходит на другую программу автоматического регулирования, в которой сигнал отклонения исчисляется как ε = nxxn. Обороты n растут до тех пор, пока не наступит равенство n = nxx, что приводит к ε = 0 и u = 0. В связи с инерцией двигателя его временная задержка составляет tд - tк. Однако инерционный процесс на этом может не закончиться, в связи с чем нужное значение оборотов может «проскочить» выше (точка tи). Дальше процесс регулирования осуществляется так же, как и при выключенном кондиционере, но уже удерживая значение оборотов в диапазоне 2Δк.

Управление холостым ходом при прогреве двигателя осуществляется по иному алгоритму. Исходное состояние: дроссельная заслонка закрыта (fд  0), кондиционер выключен (fк = 0), двигатель холодный (fт 0) и запущен (fп = 0), сигналы на входах МК: jд  0, jк = 0. jт  0, jп = 0. МК вырабатывает требуемое значение повышенных оборотов не постоянное, а в функции от температуры nxx(Т) – чем ниже температура, тем выше значение требуемых оборотов и, соответственно, тем больше проходное сечение байпасного канала (рис. 7).

 

 

Рис. 7. Временная диаграмма управления оборотами холостого хода при холодном пуске и прогреве:

nп обороты при работе стартера; nн – начальные обороты; nхх – требуемое значение оборотов холостого хода; nmaх  - максимальные обороты; nхх(Т) – требуемый температурный закон изменения оборотов при прогреве; 2ΔТ – номинальный диапазон регулирования при прогреве; n – действительное значение оборотов холостого хода; 2Δ – номинальный диапазон регулирования; ε – сигнал отклонения действительного значения оборотов от требуемого; tg – момент возникновения возмущающего воздействия пуска – начало работы стартера; tн – начало работы двигателя; tр1 – начало температурного регулирования оборотов холостого хода; tр2 – начало обычного регулирования; tр2 - tр1 – время прогрева

 

Сигнал отклонения при прогреве (с момента tр1) исчисляется как ε = nxx(Т) – n. Обороты n изменяются по заданному закону так, чтобы достигалось равенство n = nxx(Т), что приводит к ε = 0 и u = 0. Максимальные обороты nmax = (2…2,5)nxx. По мере прогрева и непрерывного снижения величины nxx(Т) значение n также непрерывно уменьшается и постоянно стремится к nxx(Т), колеблясь в допустимом диапазоне 2ΔТ. По достижении двигателем рабочей температуры (момент tр2) значение требуемых оборотов становится постоянным nxx(Т) = nxx. Дальше процесс регулирования заключается в удержании оборотов в пределах 2Δ. Обычно время прогрева tр2 - tр1 = 3…5 минут.

Временная диаграмма управления холостым ходом при пуске прогретого двигателя похожа на рис. 7. Отличие заключается в том, что МК вырабатывает требуемое значение повышенных оборотов не в функции температуры, а в функции послепускового времени (постстарта) nxx(t). Начальное проходное сечение байпасного канала менее повышенное. Сигнал отклонения исчисляется как ε = nxx(t) – n. Максимальные обороты nmax = (1,2…1,5)nxx. По истечении времени постстарта tр2 - tр1 = 3…5 секунд значение требуемых оборотов становится постоянным nxx(t) = nxx. Дальше процесс регулирования заключается в удержании оборотов на значении nxx.

Строго говоря, датчика пуска как отдельного элемента не существует. Его роль играют клемма бортовой сети 15 (зажигание включено), клемма 50 (стартер работает) и датчик Дчв (если обороты ниже пусковых).

На принудительном холостом ходу сигнал полного закрытия дроссельной заслонки jд используется для прекращения подачи (отсечки) топлива в цилиндры при условии n > nотс, где nотсзначение оборотов отсечки.

Алгоритмы автоматического управления холостым ходом проектируются так, что возмущающие воздействия учитывается не только по отдельности, но и в любом сочетании. Например, при пуске холодного двигателя требуемое значение холостых оборотов изменяется в функции от двух переменных: температуры и времени постстарта – nxx(Т, t).

 

Читать далее 3стр. тут >>


Для перехода на главную страницу нажмите З Д Е С Ь



Купить сумки, продаем дорожные сумки дорожные на колесах.
Copyright: "Просто Инжектор©" 2007

Rambler's Top100