ЭСУД как прототип ЭСУГ. Обзор

В данном разделе подробно рассматривается один из вариантов стабилизации угловой скорости вала гидромотора. Чтобы подробнее понять предлагаемый способ стабилизации угловой скорости в этой работе, начнем с небольшого пролога о современном автомобиле.

В 21 веке к автомобилю предъявлены очень высокие требования. Они касаются:

– высокой экономичности;

– выполнение норм ЕВРО по токсичности;

– низких показателей по уровню шума;

– точное регулирование угла опережения зажигания и состава смеси на всех режимах работы двигателя.

Выполнение этих требований, ведет к существенному повышению эффективности автомобиля. Кто управлял автомобилями так называемого «карбюраторного» и «инжекторного» типа не понаслышке знает, что автомобиль с «инжектором» более мощный и приемистый, действительно более экономичный и предсказуемый в отказах, при небольшом увеличении стоимости технического обслуживания и ремонта. Технические агрегаты (ДВС, трансмиссия) такого «инжекторного» автомобиля остаются технологически неизменными, однако такое позитивное повышение эффективности и производительности записывается на счет электронной системе – ЭСУД (Электронной Системы Управления Двигателем) .

Во главе такой системы стоит Электронный Блок Управления (ЭБУ). ЭБУ представляет собой компьютер, предназначенный для управления впрыском топлива и зажигания. Точнее сказать, вся система ЭСУД предназначена для управления впрыском топлива и зажигания, где ЭБУ представляет собой компьютер для анализа входящих данных. Схема представлена на
рисунке 1.22.

ЭБУ анализирует информацию, поступающую с датчиков.Следует отметить, что ЭБУ воспринимает только цифровую информацию (1 0),так как использующиеся датчики, например, датчик положения коленчатого вала, основанный на «эффекте холла» определяет положение коленчатого вала и его частоту вращения. Его выходным сигналом является изменение напряжения на выходах датчика, что является аналоговым сигналом.Для преобразования аналогового сигнала в цифровой в (ЭСУД) установлены Аналогово-Цифровые Преобразователи (АЦП). АЦП (см. рис. 1.23) представляет собой устройство, состоящее из «электронного ключа», который с частотой намного превышающей изменение аналогового сигнала замыкает и размыкает цепь. От этой частоты (частота дискреции) зависит количество точек, в которых АЦП измеряет напряжение. Каждому замеру присваивается индивидуальный 8-ми битный код. Цитирую : «Для обработки информации микропроцессор использует только две цифры: 0 и 1. В 8-разрядном микропроцессоре информация представляется в виде набора из восьми бит. Такой набор позволяет отобразить числа от 0 до 256 (число два в восьмой степени равно 256). Напряжение на датчиках изменяется от 0 до 5 В, поэтому напряжение можно измерить с точностью 0,02 В (5/256 = 0,02)».

Кроме того, АЦП состоит из Блока Управления (БУ) и конденсатора. При каждом замыкании ключа измеряется величина напряжения таким образом, что конденсатор запоминает эту величину, а БУ разряжая конденсатор, присваивает этой величине определенный цифровой код (например, 00010101). Таким образом, информация, поступающая с датчиков,может быть легко воспринята ЭБУ,она передается в ЭБУ по «шине» данных, которая представляет собой плоский кабель.

n – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; v – датчик скорости движения автомобиля; Q, Р – датчик нагрузки на двигатель;  – датчик температуры охлаждающей жидкости;  – датчик температуры воздуха; φ – датчик положения дроссельной заслонки; F – датчик фаз; λ – датчик кислорода; СО – потенциометр (может устанавливаться на автомобилях, на которых не установлен кислородный датчик);  – датчик атмосферного давления; НД – датчик неровности дороги;  – датчик давления топлива; u – сигнал напряжения бортовой сети; Конд. – сигнал включения кондиционера; Дет. – датчик детонации;

Рисунок 1.22 – Блок-схема управления впрыском топлива и зажигания

Рассмотрим основные элементы ЭБУ согласно рисунку 1.22:

· Микропроцессор;

o проводит необходимые математические вычислительные и логические операции;

· Постоянное Запоминающее Устройство (ПЗУ);

o здесь хранится программа работы микропроцессора – «Прошивка», которая состоит из двух частей, цитирую

o «1) управляющая программа обработки данных «софт», которая производит необходимые расчеты на основе заложенных формул; 2) калибровки, которые представляют собой двух-, трехмерные таблицы различных параметров работы системы впрыска и зажигания (коэффициенты коррекции)»;

· Оперативное Запоминающее Устройство (ОЗУ).

o «Предназначено для хранения результатов промежуточных вычислений, величины сигналов, поступающих с датчиков и программных переменных».

Далее микропроцессор подает электрический сигнал на управляющий элемент. В ЭСУД управляющий сигнал подается на форсунки, для впрыска топлива и на систему зажигания, цитирую  «Информация о характеристиках двигателя хранится в ПЗУ ЭБУ в форме таблиц, называемых рабочими таблицами. Эти таблицы получаются из трехмерных карт опережения зажигания и таких же карт для периода открытого состояния форсунок. Рабочие таблицымогут быть составлены компьютером для различных сочетаний параметров, однако, прежде всего такими параметрами являются скорость, давление в коллекторе, температура двигателя и, возможно, напряжение аккумулятора.Каждая из таблиц дает, например, свое значение угла опережения, и для определения истинно требуемого угла все результаты сопоставляются. Наконец, ЭБУ выдаст команду силовому ключу системы зажигания на включение или выключение катушки в соответствии с текущим состоянием двигателя. Подобным образом вычисляется и период открытого состояния форсунок».

И еще немного информации о системе впрыска топлива, чтобы как можно лучше понять принцип работы ЭСУД, цитирую  «В основе работы системы впрыска топлива лежат следующие процессы:воздух, который поступает в двигатель, измеряется специальным датчиком расхода воздуха, данные показания переносятся в компьютер (ЭБУ), который анализирует их и сучетом значений различных параметров, заложенных в его памяти (температура воздуха, температура двигателя, степень открытия дроссельной заслонки, скорость, с которой она открывается, скорость вращения коленчатого вала и т.д.), рассчитывает количество топлива, которое необходимо сжечь в количестве воздуха при данном режиме работы двигателя. Затем ЭБУ передает на форсунки электрический импульс необходимой длительности, открываются форсунки, топливо (которое находится под давлением) впрыскивается во впускной коллектор».

Рисунок 1.23 – Принципиальная схема АЦП

На основе принципа работы ЭСУД, можно построить различные электронные системы управления гидравлическими системами: например,«Систему Управления Рабочим Объемом Гидроагрегата» (ЭСУРОГ) и «Систему Управления Гидроприводом» (ЭСУГ) различных типов, в целом.

В данной работе, попытаемся построить Электронную Систему Управления Мультипликационной Гидравлической Системой (ЭСУГ для МГС), для свободнопоточноймикроГЭС, а главным условием ее работы будем считать: «Стабилизацию угловой скорости вала гидромотора»