Сигнализатор неоптимального режима работы двигателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Электронные устройства

Комментарии к статье

Описываемое в статье устройство предназначено для контроля параметров прерывателя-распределителя системы зажигания и частоты вращения коленвала автомобильного двигателя. При отклонении их от нормы подаются световой и звуковой сигналы, напоминая водителю о необходимости проведения соответствующих регулировок узла прерывателя или перехода на другую передачу для уменьшения расхода горючего.

Большинство отечественных легковых автомобилей ВАЗ, АЗЛК, ГАЗ и ЗАЗ оборудованы классической системой зажигания, центральным узлом которой является прерыватель-распределитель [1]. От его технического состояния и регулировок сильно зависят тяговые характеристики двигателя и, следовательно, расход топлива. Основные параметры этого узла - угол замкнутого состояния контактов (УЗСК) прерывателя и их электрическое сопротивление. Отклонение этих параметров от нормы приводит к падению мощности искры, вызывающей неполное сгорание топлива. Контроль этих параметров довольно сложен, поэтому многие автовладельцы просто пренебрегают им, предпочитая оплачивать перерасход топлива и испытывая определенные трудности с запуском двигателя при низкой температуре окружающего воздуха.

Между тем в процессе работы двигателя электрический сигнал с прерывателя (рис. 1) содержит всю информацию, необходимую не только для измерения названных выше параметров, но и для замера УЗСК всех четырех цилиндров. Это позволяет вычислить отклонения углов от среднего значения и, таким образом, косвенно оценить состояние кулачка прерывателя и степень износа его валика. (Следует отметить, что неисправность может возникнуть не только вследствие износа, например, из-за недостаточной смазки деталей распределителя, но и при ослаблении креплений регулировочных элементов из-за вибрации). Кроме того, сигнал с прерывателя позволяет определить частоту вращения коленчатого вала двигателя. Если она чрезмерно мала при движении с включенной передачей или, наоборот, чрезмерно велика, то двигатель также работает неоптимально и расходует лишнее горючее. Такая ситуация свидетельствует о необходимости перехода на более низкую передачу в первом случае или на более высокую - во втором.

Как видно из рис. 1, сопротивление контактов характеризуется напряжением U0 (оно прямо пропорционально сопротивлению). УЗСК а для каждого из цилиндров можно вычислить (в градусах) по формуле α = 90ti1/(ti1+ti2); а частоту вращения коленвала двигателя F (в оборотах в минуту) - по формуле

где i - номер цилиндра.

Принципиальная схема сигнализатора показана на рис. 2. Его основа - МК Z86E0208PEC (DD1), тактовую частоту задает кварцевый резонатор ZQ1 на частоту 8 МГц. Питается прибор от 12-вольтного аккумулятора автомобиля через параметрический стабилизатор напряжения R1VD1. Для ослабления помех в цепи питания предусмотрены оксидный конденсатор С1 и керамический С2.

Входной сигнал поступает через амплитудный ограничитель R2VD3VD5 на вывод Р32 порта Р3, являющийся неинвертирующим входом одного из двух встроенных компараторов МК [2] На вывод РЗЗ - общий для инвертирующих входов обоих компараторов - подается сигнал с интегрирующей цепи R3C6, обеспечивающей функцию аналого-цифрового преобразования [2].

Результат программной обработки поступивших сигналов выдается на светодиоды HL1, HL2 и звуковой пьезоизлучатель BQ1, подключенный непосредственно к выводам Р26 и Р27 порта Р2.

На основании результатов измерений прибор формирует следующие сигналы:

- зеленый световой сигнал (HL2) при достаточно низком сопротивлении контактов прерывателя и когда величины среднего значения УЗСК прерывателя и его разброса для разных цилиндров находятся в пределах нормы;

- красный световой сигнал (HL1) при отклонении указанных величин от нормы, свидетельствующий о необходимости проведения профилактики или ремонта прерывателя-распределителя;

- звуковой сигнал при слишком низкой или слишком высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя, предупреждающий водителя о необходимости переключить передачу (при низкой частоте - низкого тона, при высокой - высокого).

Поскольку МК работает в условиях сильных помех, для предотвращения случайного его перехода в режим программирования ППЗУ в прибор введены (в соответствии с рекомендациями изготовителя) защитные диоды VD2-VD4 и конденсатор С5.

Настройка прибора на работу в том или ином классе автомобилей осуществляется выключателями SA1 и SA2 в соответствии с табл. 1.

Работа устройства поясняется графом переходов, показанным на рис. 3.

Граф включает в себя четыре вершины-состояния, соответствующие режимам:

• T_MEAS - (MEASURE TIME) - измерение времени;
• U_MEAS - (MEASURE U) - измерение напряжения;
• CALCUL - режим вычисления, в котором происходит обработка результатов измерений;
• DISPLAY - режим отображения результатов вычислений.

Переходы между состояниями, показанные ребрами графа, вызываются следующими событиями:

• TI - (TIMER INTERRUPT) - прерывание от таймера МК;
• Fl - (FALLING INTERRUPT) - прерывание по спаду входного сигнала;
• CI - (COMPARE INTERRUPT) - прерывание от встроенного в МК компаратора;
• ТЕ, UE, СЕ, DE - окончание процессов измерения времени, напряжения, вычисления и отображения соответственно.

После включения питания происходит автосброс МК и инициализируется состояние TMEAS. Вначале разрешается прерывание только по спаду входного сигнала (см. рис. 1), и при наличии спада МК "захватывает" его и начинает измерять временные интервалы. Затем разрешаются прерывания от таймера. Путем подсчета их числа вычисляется длительность первого временного интервала. При поступлении на вход МК фронта сигнала значение счета запоминается и начинается измерение следующего интервала. Подобным образом измеряется длительность всех восьми интервалов, после чего МК переходит в состояние измерения напряжения U0(U_MEAS).

В этом состоянии МК формирует на выходе Р00 потенциал лог. 1, благодаря чему начинается формирование квазилинейного нарастающего напряжения на входе РЗЗ с помощью цепи R3C6. Одновременно запускается таймер МК на время, соответствующее уровню U0 = 0,2 В. Разрешаются прерывания от таймера и компаратора. Если первым поступает прерывание от компаратора, то фиксируется факт нормального состояния контактов, а если от таймера, то состояние контактов неудовлетворительное.

Далее устройство переходит в режим CALCUL, когда вычисляются частота вращения коленвала, среднее значение УЗСК и величина его отклонения от этого значения. Причем последние два параметра рассчитываются только в том случае, если расчетная частота не превышает 1000 мин-1 (номинальное значение УЗСК измеряется только на холостом ходу). По окончании расчетов программа переходит в режим DISPLAY

В этом режиме считывается установленный выключателями SA1, SA2 код типа автомобиля, сравниваются вычисленные значения УЗСК и неравномерности УЗСК с соответствующими константами, "зашитыми" в ППЗУ, и по результатам сравнения выдается сигнал зажигания того или иного светодиода. Затем проверяется "попадание" текущей частоты вращения коленвала в выбранные границы и, если она оказывается за пределами установленных значений, включается звук соответствующего тона. Далее весь рабочий цикл повторяется.

Распечатка загрузочного модуля программы приведена в табл. 2. Объем программного кода - 504 байта.

(нажмите для увеличения)

Детали устройства размещают на печатной плате, изготовленной по чертежу, изображенному на рис. 4. Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ, конденсаторов К50-35 (С1) и КМ (остальные), переключателей ПД9-2 (SA1, SA2), трехгнездной колодки КСК1.5-3. Для подключения микроконтроллера использована 18-гнездная панель.

Налаживание устройства начинают с проверки напряжения питания. Для этого, не устанавливая на место микроконтроллер, включают питание и измеряют напряжение на контакте 5 его панели. Оно должно быть не менее 4,5 В, в противном случае стабилитрон VD1 необходимо заменить другим, с нужным напряжением стабилизации. Затем проверяют исправность светодиодов (для этого поочередно соединяют отрезком провода контакт 5 панели МК с ее контактами 12 и 13).

Далее при отключенном питании устанавливают в панель запрограммированный МК и соединяют устройство с клеммой прерывателя. Если при включении питания прибор не заработает, к выводу 6 микросхемы DD1 подсоединяют осциллограф (с входным сопротивлением не менее 10 МОм) и проверяют, возбуждается ли тактовый генератор МК. Отсутствие колебаний синусоидальной формы частотой 8 МГц свидетельствует о том, что генератор не работает. В этом случае нужно проверить кварцевый резонатор ZQ1 и конденсаторы C3 и С4.

В автомобиле устройство размещают на передней панели в поле зрения водителя.

Функции устройства можно существенно расширить, применив вместо Z86E0208PEC модификации МК с индексами 04, 08, совместимые по выводам и имеющие большие ресурсы памяти программ и данных.

Литература

1. Резник А. М. Орлов В. П. Электрооборудование автомобилей. - М.: Транспорт, 1981.
2. Гладштейн М. А. Микроконтроллеры семейства Z86 фирмы Ztlog. Руководство программиста. - М.: ДОДЭКА, 1999.

Авторы: М.Гладштейн, М.Пудов, г.Рыбинск

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Электронные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Термоядерный реактор SMART 08.10.2024 В условиях стремительного роста мирового спроса на энергию и необходимости перехода на экологически чистые источники, ведущие ученые активно работают над созданием термоядерных реакторов - перспективных установок, способных обеспечить человечество практически бесконечным источником энергии. Одним из таких новаторских проектов стал реактор SMART (SMall Aspect Ratio Tokamak), который разрабатывается в сотрудничестве США и Испании. Проект SMART реализуется Университетом Севильи в тесном взаимодействии с Лабораторией физики плазмы Принстона (PPPL). Основная цель этой инициативы - создание компактного термоядерного реактора, который станет важным этапом на пути к решению мирового энергетического кризиса. Особенность реактора SMART заключается в его уникальной форме плазмы, которая получила название "отрицательная треугольность". Именно эта форма позволяет значительно улучшить удержание плазмы и снизить вероятность возникновения нестабильностей в процессе термоядерного синтеза. SMART становится первым сферическим токамаком, который исследует потенциал отрицательной треугольности для применения в будущем в компактных термоядерных реакторах. Это не только уменьшает размер установки, но и может существенно повысить ее эффективность. Поддержка PPPL является важным фактором успеха этого проекта, так как лаборатория предоставляет необходимые ресурсы для моделирования процессов внутри реактора и разработки передовых сенсорных систем для контроля состояния плазмы. Одной из главных задач ученых в этом проекте является исследование того, как новая форма плазмы может помочь улучшить стабильность и эффективность термоядерного синтеза. Это важно для создания в будущем более компактных и доступных реакторов, способных заменить традиционные источники энергии. По мнению специалистов, если эксперимент SMART будет успешен, это может стать решающим прорывом в развитии термоядерных технологий. Термоядерный синтез считается "святым Граалем" энергетики, поскольку в процессе синтеза выделяется колоссальное количество энергии, сопоставимое с тем, что происходит в звездах. При этом, в отличие от традиционных ядерных реакторов, термоядерные установки не производят долгоживущие радиоактивные отходы и могут использовать в качестве топлива легкие изотопы водорода - дейтерий и тритий, что делает их экологически чистым решением. Первая полноценная плазма в реакторе SMART ожидается осенью 2024 года. Этот этап станет важной вехой в развитии проекта и предоставит ученым ценные данные для дальнейшего совершенствования технологий термоядерного синтеза. Если эксперименты будут успешными, реактор SMART может сыграть ключевую роль в создании доступных и устойчивых источников энергии для будущих поколений. Проект SMART представляет собой важный шаг в развитии термоядерной энергетики. Он не только продвигает науку в области удержания и управления плазмой, но и открывает путь к созданию более эффективных и компактных термоядерных реакторов, которые могут обеспечить мир чистой и почти бесконечной энергией.

Другие интересные новости:

▪ Решения компании MAXIM для передачи данных по электросети

▪ Чем теплее становится в городах, тем меньше диоксида углерода поглощают деревья

▪ Некоторые гены просыпаются после смерти

▪ Графический ускоритель AMD Radeon R7 260

▪ 1,5 миллиарда телефонов к 2011 году

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоприем. Подборка статей

▪ статья Вишакхадатта. Знаменитые афоризмы

▪ статья Как и кто открыл кофе? Подробный ответ

▪ статья Молокан компасный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Синтезатор синусоидального сигнала. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Дальние родственники кино. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026