У двигунах внутрішнього згоряння більшості сучасних автомобілів поточним кутом випередження запалювання (03) керує в основному механічний відцентровий регулятор, якому притаманні такі недоліки, як нестабільність характеристики і складність її зміни, інерційність, нестабільність кута O3, викликаний тертям і люфтами в механізмі. Пропоноване увазі читачів електронний пристрій практично вільна від цих недоліків. Завдяки гнучкості конструкції" воно може замінити будь-відцентровий регулятор. До речі, актуальність цієї теми зараз несподівано зросла. Справа в тому, що в останні роки в Росію завезено багато автомобілів, оснащених електронними блоками керування запалюванням, які час від часу виходять з ладу. Їх заміна в наших умовах не завжди технічно можлива, не кажучи вже про те, що вона дуже дорога. Виходом з такого роду труднощів у деяких випадках може стати встановлення саморобних блоків, подібних до описаного в цій статті.
Технічні характеристики описаного нижче цифрового автоматичного регулятора кута 03 відрізняються високою стабільністю і не залежать від температури навколишнього середовища. Можливі коливання кута при фіксованій частоті обертання колінчастого вала двигуна не виходять за межі ±0,25 град. Корекція кута відбувається через кожні півоберта колінчастого валу двигуна, що практично забезпечує безінерційність пристрою. Цифровий регулятор призначений для роботи спільно з цифровим октан-коректором, описаним мною раніше ("Радіо", 1987, № 10, с. 34 - 37), але може працювати і самостійно.
Принцип роботи цифрового регулятора заснований на заповненні реверсивного лічильника імпульсами, частота проходження яких залежить від частоти обертання колінчастого вала двигуна, і відніманні з нього імпульсів фіксованої частоти. Запис в лічильник починається в момент іскроутворення, а віднімання з нього - в момент розмикання контактів переривника. При переході лічильника в стан 0 формується вихідний імпульс, що запускає систему запалювання, після чого процес повторюється. Час віднімання та визначає час затримки вихідного імпульсу відносно моменту розмикання контактів переривника, тобто кут затримки зроблений регулятором.
Принципова схема цифрового регулятора зображена на рис. 1. Пристрій складається з вузла VT3, DD2.1, DD2.4, усуває вплив "брязкоту контактів переривника, кварцового таймера DD1, VT1, VT2, DD4-DD6, шифраторів на діодах VD6-VD15, які визначають характеристику регулятора, генератора прямокутних імпульсів DD2.2, DD2.3, лічильника DD8 зі змінним коефіцієнтом рахунку, RS-тригера DD3.1, DD3.2, реверсивного лічильника DD9-DD11 і елементів управління. При показаної на рис. 1 схемою включення діодів VD6-VD15 регулятор за характеристикою аналогічний механічного відцентровому регулятору Р-147А, що встановлюється на частину автомобілів М-2140иМ-2141.
(натисніть для збільшення)
Після включення запалювання RS-тригер DD3.1, DD3.2 може встановитися в будь-який стан. Припустимо, що на виході елемента DD3.2 буде високий рівень. Тоді імпульси з частотою близько 50 кГц з виходу генератора DD2.2, DD2.3 після поділу лічильником DD8 надійдуть на вхід +1 реверсивного лічильника DD9-DD11.
При появі на виході 8 лічильника DD11 сигналу високого рівня елемент DD7.1 заборонить проходження імпульсів на вихід Y лічильника DD8 і заповнення реверсивного лічильника припиниться. Число імпульсів, врахованих реверсивним лічильником, визначить максимальний час затримки вихідного сигналу відносно моменту розмикання контактів переривника.
Після розмикання контактів переривника одновібратор DD2.1, DD2.4 сформує імпульс низького рівня тривалістю близько 500 мкс, необхідний для усунення впливу "брязкоту контактів переривника при їх розмиканні. Продифференцированный ланцюгом
С6, R20, R21, цей імпульс переключить тригер DD3.1, DD3.2. Високий рівень, що з'явився на виході елемента DD3.1, дозволить проходження імпульсів генератора DD2.2, DD2.3 на вхід -1 реверсивного лічильника, а низький рівень на виході елемента DD3.2 заборонить їх проходження на вхід +1.
Дифференцирующая ланцюг C8R28R29 служить для синхронізації генератора з контактами переривника. При перемиканні реверсивного лічильника DD9 - DD11 зі стану 0 в стан 15 на виході 0 лічильника DD11 сформується імпульс низького рівня.
Фронт цього імпульсу запускає одновібратор, зібраний на елементах DD7.4, DD7.3. Імпульс високого рівня з виходу елемента DD7.4 обнулить реверсивний лічильник і лічильники DD1, DD4, DD5, а імпульс низького рівня (тривалістю близько 20 мкс) з виходу елемента DD7.3 повертає тригер DD3.2, DD3.1 в початковий стан.
Так як лічильник DD5 знаходиться в нульовому стані, на виході 0 дешифратора DD6 буде сигнал низького рівня, який після інвертування елементом DD7.2 скидає лічильник DD8 і утримує його в цьому стані. Отже, поки на виході 0 дешифратора DD6 присутній сигнал низького рівня, заповнення реверсивного лічильника DD9-DD11 не відбудеться, незважаючи на високий рівень на нижньому за схемою вході елемента DD3.3, і реверсивний лічильник буде перебувати в стані 0.
Час, протягом якого дешифратор DD6 знаходиться в кожному зі станів 0,1,2,3, визначається коефіцієнтом рахунку лічильника DD4, який, у свою чергу, визначається тим, в якому стані наразі знаходиться дешифратор DD6, і схемою з'єднання діодів VD6-VD8. Коефіцієнт рахунку лічильника DD8 також визначається станом дешифратора DD6 і схемою з'єднання діодів VD9-VD15.
Розглянемо формування характеристики регулятора, показаної на рис. 2. У вже згаданій вище статті описаний принцип формування характеристики октан-коректора. До його складу також входить реверсивний лічильник, але частота проходження заповнюють і вычитающих імпульсів не змінюється протягом одного періоду іскроутворення. В цьому випадку кут затримки, внесений пристроєм, постійний і не залежить від частоти обертання вала двигуна. Характеристика октан-коректора - горизонтальна пряма.
Рис.2
В електронному автоматичному регуляторі кута 03 частота проходження імпульсів, заповнюють реверсивний лічильник, дискретно змінюється протягом одного періоду іскроутворення, і графік залежності кута 03 від частоти обертання вала двигуна набуває вигляду кривої, яка складається з прямих відрізків. Положення точок зламу 1, 2, 3 залежить від інтервалів часу, протягом яких дешифратор DD6 знаходиться в кожному зі станів 0, 1,2, 3. Інтервали визначені коефіцієнтом рахунку лічильника DD4, який, у свою чергу, залежить від схеми включення діодів VD6 -VD8.
Частота проходження імпульсів, заповнюють реверсивний лічильник під час знаходження дешифратора DD6 в кожному зі станів, залежить від коефіцієнта рахунку лічильника DD8, який визначається схемою включення діодів VD9 -VD15.
У відповідності зі схемою регулятора (див. рис. 1) при частоті обертання вала двигуна понад 5000 хв-1 або періоді іскроутворення менше 6 мс дешифратор DD6 буде перебувати в стані 0. Отже, на вході R лічильника DD8 буде високий рівень, імпульсів на його виході не буде, стан реверсивного лічильника DD9-DD11 не змінюється, тому регулятор не затримує вихідний імпульс щодо вхідного.
При зменшенні частоти обертання вала двигуна (див. точку 1 на рис. 2) дешифратор DD6 перейде в стан 1, на вході R лічильника DD8 з'явиться низький рівень, почнеться заповнення реверсивного лічильника, отже, з'явиться затримка вихідного імпульсу відносно моменту розмикання контактів переривника.
Змінюючи схему включення діодів VD6-VD8 і VD9-VD15, можна в широких межах змінювати характеристику електронного регулятора. Розрахунок коефіцієнтів рахунку лічильників DD4 і DD8, а отже, і визначення схеми дешифраторів досить складний (розмір журнальної статті не дозволяє навести його повністю). Для їх розрахунку написана програма (табл. 1) на мові програмування "Q-Basic", яка входить до складу O. C. DPS 6.22 і Windows'95. Внісши незначні зміни в програму, її можна використовувати на комп'ютерах "Радіо 86РК" і "Spectrum".
Для запуску програми необхідно ввести параметри характеристики відцентрового регулятора потрібної моделі, взяті з технічного опису регулятора. Це кут 03 і частота обертання вала двигуна (не плутати з частотою обертання кулачка переривника) в точках 1, 2, 3 характеристики (рис. 2). Результат роботи програми виводиться в формі, аналогічній представленої тут табл.2.
Tab.2
Наприклад, коли дешифратор DD6 знаходиться в стані 2, необхідний коефіцієнт рахунку лічильника DD8 виявився рівним 18/64. Максимальний коефіцієнт лічильника К155ИЕ8 дорівнює 63/64. Щоб отримати потрібний коефіцієнт рахунку, необхідно з виходу 2 дешифратора DD6 подати напруга низького рівня на ті входи лічильника, сума вагових значень яких дорівнює 63-18=45, тобто на входи 1, 4, 8 і 32. На інших входах повинен бути одиничний рівень.
Це забезпечено включенням діодів VD10, VD11 і VD15. На вхід 32 лічильника DD8 низький рівень поданий постійно. В табл. 2 вказані коефіцієнти рахунку лічильників DD4 і DD8 і коди на їх входах при різних станах дешифратора DD6 для отримання характеристики відцентрового регулятора Р-147А автомобіля "Москвич-2140".
Автор: А. Бірюков, р. Москва; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru