Микропроцессорная система коррекции режимов работы двигателя внутреннего сгорания (Расчетная часть дипломного проекта)

3.  Расчетная часть

3.1. Расчет схемы сопряжения сигналов с датчиков

Датчик высокого напряжения на свече 1 цилиндра предназначен для синхронизации подачи топлива по парам форсунок.

Датчик представляет собой медный провод, намотанный на высоковольтный провод свечи зажигания 1 цилиндра. В момент искрообразования (напряжение около 20 кВ) в датчике L₁ наводится ЭДС (порядка 60 В без нагрузки). Сигнал с датчика поступает на резисторный делитель, обеспечивающий защиту от выбросов напряжения и на базу транзистора (КТ315А). Диод защищает переход база - эмиттер от обратного напряжения.

, K=0.05, R₁=22 êÎì, R₂=470êÎì.

Коллекторный резистор (R₃=1 кОм) выбран исходя из того, чтобы ток через открытый транзистор не превышал максимально допустимого коллекторного тока (I_{к max}= 100mA, где I_{вх g1} - ток входа таймера):

, I_{вх g1}=2мкА,

U_бэнас=0.65 В,  I_ê=4.6 мА, I_б= I_ê/b=4.6/30=0.15 мА.

Входное напряжение открывания ключа U_{вх о}= I_б*r_б+ U_бэ^*+mj_тln(I_б/I_бнас) = 0.95 В, выходное напряжение при этом имеет значение U_{вых о}»U_кэ.

Есл на входе ключа напряжение равно 0 В (в датчике не наводится ЭДС), то ключ полностью закрыт (R_к<<R_н),

 .

Сигнал с транзисторного ключа запускает одновибратор  КР1008ВИ1, длительность импульса которого задается R₄ и C₂ : (сигнал такой длительности со 100% вероятностью обнаруживается микроконтроллером)

t=1.1 R₄C₂=1.1 * 62 кОм * 22 нФ = 1.5 мс.

Длительность запускающего импульса (с транзисторного ключа) порядка десятых долей микросекунды, поэтому обеспечивается условие работы одновибратора [20]: запускающее напряжение (низкого уровня) не должно присутствовать дольше времени формирования выходного импульса.

Вход сброса (вывод 4) не используется и соединен с выводом питания (8). Вывод коррекции напряжения внутреннего компаратора (5) не используется и соединен с общим проводом через конденсатор емкостью 0.01 мкФ.

Сигнал с датчика детонации обрабатывается при помощи усилителя и компаратора аналоговых сигналов, посторенных на ОУ C1251 фирмы NEC.

Сигнал с рехонансного датчика детонации ( с частотой 7 кГц), поступает через дифференцирующую цепь на вход инвертирующего усилителя DA1.

Коэффициент усиления ,        R₂₀=R₁₉||R₁₈=23 кОм. Элементы частотной коррекции взяты из руководства к применению данного типа ОУ.  

В схему сравнения, выполненную на ОУ (DA2) поступает сигнал с выхода DA1, и сравнивается с напряжением, задаваемым резисторным делителем R₂₂ R₂₃, U_оп=2.5 В. При превышении сигналом с выхода DA1 значения U_оп на выходе DA2 формируется сигнал  (активный “0”), поступающий на вход RA4 DD2.

          3.2. Расчет выходного каскада системы

На выходах микроконтроллера получаются сигналы управления моментом зажигания и управления работой топливных форсунок. В системе используются стандартные схемы формирования, применяемые в электронных блоках управления двигателями фирмы “Toyota”.   

Сигнал “зажигание” впоследствии поступает на коммутатор, содержащий свой формирователь, поэтому требуется схема сопряжения, состоящая из резисторов R₆-R₈, транзистора VT2 и диода VD2.

Резисторы R₆ и R₇ обеспечивают режим управления по току транзистора