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).

Выбран алгоритм вычисления ОЗ в реальном времени, как альтернативный алгоритму табличной подстановки. Несложная логика и простая арифметика вычислений позволяют достаточно быстро получать необходимые величины.

Версия контроллера 4.2 рассчитана на двигатели с рабочим объемом цилиндра от 30 до 350 см.куб.

12000, 14000, 16000, 18000 об/мин, соотв. кубатуре цилиндра.

Время опережения зажигания задается набором из четырех внешних переключателей sw 1..4 :

    sw1 =  125 мкс
    sw2 =  250 мкс
    sw3 =  500 мкс
    sw4 = 1000 мкс

sw7 - переключатель входного сигнала. Можно выбрать срабатывание контроллера по фронту или по спаду входного импульса.

Граница задается условно, согласно графику. В таблице ориентировочно указаны кубатуры двигателей (одноцилиндровых), для которых ожидается наиболее хорошее соответствие по данному параметру.

sw6	sw5	Рабочий объем цилиндра, см.куб.
		30-80
	+	50-150
+		125-250
+	+	200-400

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.

(Малокубатурный двигатель)

(Цилиндр среднего объема, с повышенной скоростью пламени (высокая степень сжатия))

(Большеобъемный двигатель, октан-коррекция (бензин с ОЧ выше нормы))

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.

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!)

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.

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).

24.07.2003. - 18.04.2005.

Комментарии, обсуждение, дополнения, новости: