Контроллер блока электронного зажигания с автоматической регулировкой угла опережения (УОЗ).
Предназначен для использования совместно со штатным блоком электронного зажигания (без переделки последнего).
Цель: обеспечить наилучшие режимы работы двигателя - стабильный запуск без обратного хода, устойчивую работу на низких оборотах, бесперебойное регулярное искрообразование при высоких оборотах, повышение предельной частоты вращения двигателя.
Особенности: автоматическая регулировка УОЗ в зависимости от частоты вращения двигателя. Возможность индивидуальной первичной регулировки и коррекции УОЗ.
(
05.2007: версия 4.2 для универсального микроконтроллера Atmel AT89C2051 наконец-то готова)
Исходный текст программы контроллера + HEX: ei_V_4.2.c и
ei_V_4.2.hex
Общее. Выбор контроллера.
Выбор контроллера Atmel AT89C2051 обусловлен...ничем. Это далеко не самый подходящий, "старый добрый чип" для разнообразных применений. С другой стороны, это едва ли не самый популярный из старых микроконтроллеров, поэтому эксперименты с ним могут быть доступны самому широкому кругу энтузиастов.
Микросхема рассчитана на напряжение питания от 2,7 до 6 вольт, отличается мизерным энергопотреблением, требует минимальной внешней обвязки. Входы имеют простейшую защиту от перенапряжений, а выходы обеспечивают ток порядка 20 мА. Микроконтроллер оснащен двумя 2х8 счетчиками-таймерами, аналоговым компаратором (у нас не использован).
Алгоритм управления углом опережения зажигания.
Выбран алгоритм вычисления ОЗ в реальном времени, как альтернативный алгоритму табличной подстановки. Несложная логика и простая арифметика вычислений позволяют достаточно быстро получать необходимые величины.
В данной версии введены дополнительные параметры, учитывающие вихревой перенос пламени в камере сгорания. Исходя из этих соображений, выбраны 4 режима работы, задаваемые переключателями sw5 и sw6:
12000, 14000, 16000, 18000 об/мин, соотв. кубатуре цилиндра.
Время опережения зажигания задается набором из четырех внешних переключателей sw
1..4 :
Код
sw1 = 125 мкс
sw2 = 250 мкс
sw3 = 500 мкс
sw4 = 1000 мкс
Таким образом можно регулировать (даже на ходу) время опережения от 0 до 1875 микросекунд с шагом 125 мкс. (Для экспериментов с двигателем ЗиД-200 рекомендуются значения
не более 1250 мкс, что соответствует углу опережения 45 градусов при 6000 об/мин.)
sw7 - переключатель входного сигнала. Можно выбрать срабатывание контроллера по фронту или по спаду входного импульса.
В данной версии (4.2) переключатель считается включенным, если он замкнут. Таким образом, логическая 1 на входах фактически означает нулевое напряжение на них, а логический 0 - напряжение, близкое к напряжению питания. Иными словами, использована логика с обратной полярностью сигналов - для упрощения конструкции в целом.
Таблица установки времени опережения зажигания (выбирается исходя из скорости нормального сгорания смеси 25..35 м/с и эффективного радиуса (размера) камеры сгорания)
Таблица установки границы турбулентного переноса пламени (предполагается, что при скорости продувки выше некоторого порога топливовоздушный заряд оказывается сильно турбулизирован (завихрен), и к моменту восплеменения энергия вихрей в нем достаточна для существенного ускорения переноса пламени от зоны искры во весь объем кс.)
Граница задается условно, согласно графику. В таблице ориентировочно указаны кубатуры двигателей (одноцилиндровых), для которых ожидается наиболее хорошее соответствие по данному параметру.
В сумме, зависимость угла опережения зажигания от оборотов определяется четырьмя линиями - границами.
Две красных линии являются безусловными верхней и нижней границами, угол опережения ни при каких условиях не может выйти за эти пределы.
(Верхняя граница задана из соображений нецелесообразности слишком раннего зажигания по причине недостаточного сжатия смеси и пр.)
Нижняя граница является конструктивно предустановленным углом датчика зажигания. (Угол предустановки, около 11 градусов, выбран по соображениям оптимального сочетания двух факторов: достаточной близости в.м.т., и минимальных потерь давления через уплотнения в ц.п.г. (через поршневые кольца) )
Сочетание двух других граничных линий (синей и сине-зеленой) таково: выбирается наименьшее значение.
Примеры:
(Малокубатурный двигатель)
(
Цилиндр среднего объема, с повышенной скоростью пламени (высокая степень сжатия))
(Большеобъемный двигатель, октан-коррекция (бензин с ОЧ выше нормы))
Коррекция ошибок предсказания.
Поскольку алгоритм базируется на измерении времени между поступающими на вход импульсами с датчика ВМТ (верхней мертвой точки), и предполагает приход очередного импульса через такое же время, неизбежно возникает динамическая ошибка предсказания.
При разгоне двигателя, при быстром увеличении частоты вращения импульсы зажигания формируются с запаздыванием. Это в данной версии программы не корректируется.
При замедлении вращения двигателя импульсы зажигания формируются слишком рано, что требует поправки и корректирования.
Коррекция при замедлении выполняется следующим образом. Запоминаются не одно, а два предыдущих значения периода вращения коленвала. Разность между ними (delta) рассматривается как фактор ускорения (замедления), и в качестве соответствующей поправки вносится в предсказанное время. Таким образом, быстрое равномерное замедление вращения двигателя распознается безошибочно, и делается необходимая коррекция.
Своевременное внесение поправки существенно улучшает условия работы двигателя, поддерживает высокий крутящий момент при резком нагружении двигателя.
Входной цифровой фильтр.
В программу включена секция простейшего цифрового интегрирующего фильтра входного сигнала. Опрос входа производится циклически, с частотой порядка 10 ? кГц. При обнаружении входного сигнала он обрабатывается не сразу, а только после трехкратного подтверждения его наличия. Таким образом короткие помехи длительностью менее 200 мкс не вызовут ложных срабатываний.
Важное замечание: программа контроллера предполагает, что датчик выставлен на опережение зажигания 11 градусов. В рамках проекта принято, что это наилучшее положения для работы двигателя на самых низких оборотах, или тяжело нагруженного, или в момент пуска. Таким образом, нужно придерживаться именно такой начальной установки момента зажигания - 11 градусов до в.м.т.
Второе важное замечание. В версии контроллера 4.2 предусмотрено ограничение максимального угла зажигания порогом в 39 градусов до в.м.т. Таким образом, несмотря на возможный выбор запредельных параметров и режимов, искрообразование начнется не ранее этого положения коленвала. Это сделано из соображений нецелесообразности начинать процесс воспламенения при явно недостаточном сжатии топливной смеси. (Порог в 39 градусов будет соблюдаться при условии начальной установки датчика в положение 11 градусов до в.м.т!)
Поправки.
Рассматриваемому образцу контроллера УОЗ присущи некоторые погрешности и особенности. Так, входной импульс распознается не сразу, а с задержкой в 180 мкс. Эту поправку надо учитывать и постоянно "добавлять" при установке времени опережения.
Антипинатель. С легкой руки Ф. Касаткина, данная функция получила такое название.
Как показывают опыты, "отдача" при заводке двигателя кикстартером бывает не только из-за неправильной регулировки карбюратора (это влияет в основном на силу отдачи). Входной фильтр штатного блока зажигания подвержен ложным, преждевременным срабатываниям при начальном пуске двигателя.
Новый входной фильтр не имеет такого недостатка (по крайней мере, ложных срабатываний и отдачи не обнаружено при опытной эксплуатации).
Особенности для генератора 2МК211:
-Входной фильтр формирует сигнал для микроконтроллера со сдвигом около 9 градусов относительно обычного момента искрообразования со штатным блоком зажигания. Это значит, что минимальный угол установки момента зажигания (поворотом статора генератора) будет составлять 22 градуса, вместо прежних 13.
- Резистор R3 подбирается так, чтобы обеспечивать уверенный запуск и работу на низких оборотах двигателя, одновременно исключая ложные срабатывания контроллера. При увеличении сопротивления R3 сигнал становится более сильным, но и уровень помех может превысить допустимый порог.
___________________________________________________________________________________________________
Статья была прислана мне на электронную почту, конечный автор неизвестен, или, скорей всего А.Лашманов aka(alash). Схема мною неиспробована, вылаживаю для общей наглядность...
___________________________________________________________________________________________________
Я дико извеняюсь! Оригинал статьи здесь:
А.Лашманов (alash). 2007 г.
Спасибо
adgeziy в этой ветке -
Перевод русского мотоцикла на АКБ + ФУОЗ
Статью может удалить модер, если посчитает нужным.
Версия для печати
Опубликовано 14-04-2010 21:10
![[off]](../infusions/shoutbox_panel/sh_offline.png "Offline")
12-12-2023 12:37