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.
В статье рассматривается в качестве примера опытный образец контроллера УОЗ на базе универсального микроконтроллера Atmel AT89C2051.
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.
Время опережения зажигания задается набором из четырех внешних переключателей sw 1..4 :
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.)
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.
Рассматриваемому образцу контроллера УОЗ присущи некоторые погрешности и особенности. Так, входной импульс распознается не сразу, а с задержкой в 200 мкс. Эту поправку надо учитывать и постоянно "добавлять" при установке времени опережения.
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.
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.