1. Задание

Выполнить динамический расчет системы автоматического управления. Исходные данные для расчета приведены в разделе 2.

2. Исходные данные

2.1. Назначение

Система автоматического управления (далее по тексту САУ, или "система") предназначена для управления впрыском топлива.

2.2. Состав САУ

Блок-схема системы автоматического управления приведена на рис. 2.1, а комбинированная схема силовой части - на рис. 2.2. САУ построена как система подчиненного регулирования, выполненная по контуру положения

На рисунках приняты следующие обозначения:

-управляющее воздействие;

- управляемая (регулируемая) координата;

- ошибка системы;

- сигнал задания по управляющему воздействию;

- сигнал главной обратной связи по регулируемой координате;

- сигнал по ошибке;

РП - регулятор положения;

У,КЗ - усилитель и корректирующее звено в контуре положения;

ТП - транзисторный преобразователь;

ИУ – исполнительное устройство;

, - промежуточные координаты (управляющие напряжения соответственно ТП, ИУ);

- промежуточная координата, угол поворота ИУ;

3. Основные этапы работы

1. Анализ исходных данных.

2. Описание работы системы.

3. Составление структурной схемы системы.

4. Определение передаточных функций звеньев.

5. Определение передаточных функций системы.

6. Синтез корректирующих звеньев.

4. Содержание

4.1. Анализ исходных данных

При проектировании всех технических устройств и систем исходным документом является техническое задание (ТЗ). ТЗ при выполнении настоящей работы являются исходные данные, приведенные в разделе 4.

Исходные данные

1.1.Назначение:

1.3. Характеристики системы

1.3.1. Характеристики двигателя:

- питающее напряжение, U, В……………….................…12

- номинальный ток, I, А………………………...............…3,5

1.3.2. Параметры преобразователя:

- частота питания преобразователя, f, Гц …….............…1000

- питающее напряжение, U, В …………………................5

1.3.3. Динамические характеристики:

- перерегулирование, , %..............................................0

- время переходного процесса, t_пп, с…………............…..0,002

- добротность ………………………………..…………….80

1.3.4. Параметры схемы:

- максимальное перемещение, Х_мах, мм……...............…..0,8

4.2. Описание работы системы Принцип действия электронной системы впрыска

Бензиновые двигатели с впрыском топлива — это достаточно мощные и в то же время экономичные двигатели. При одинаковом качестве топлива впрыск топлива позволяет незначительно увеличить сжатие, кроме того, электронное дозирование топлива осуществляется более точно, чем в двигателе с карбюратором. Все это уменьшает расход топлива, увеличивает мощность двигателя и снижает токсичность отработавших газов. Автомобили Fiesta не являются исключением: с 1996 года компания Ford устанавливает на свои двигатели исключительно электронно-управляемые системы впрыска с запрограммированной характеристикой впрыска, управлением зажиганием и регулировкой угла опережения зажигания, которые обеспечивают приготовление гомогенной топливовоздушной смеси во всасывающем тракте посредством распыления топлива из четырех форсунок. Такие системы, как впрыск топлива и зажигание, перестают быть независимыми и становятся компонентами интегральных систем управления работой двигателя.

Все данные системы определяют количество топлива для двигателя с помощью электронного блока управления (ЭБУ), следящего за интервалами времени, в течение которых топливные форсунки открыты. В отличие от непрерывных систем, где инжекторы открыты и топливо течет с момента запуска двигателя, электронные инжекторы открыты только на время подачи топлива в двигатель. Главные детали электронных систем – измеритель воздушного потока, электронное устройство управления и топливные форсунки. В системе электронного впрыска весь воздух, входящий в двигатель, сначала прокачивается через измеритель воздушного потока (ИВП). ИВП отмеряет количество воздуха, которое определяется по нагрузке двигателя, и преобразует это измерение в электрический сигнал, идущий к ЭБУ. Блок управления использует входные сигналы о воздушном потоке и частоте вращения двигателя, и по ним вычисляет количество топлива,

необходимое для образования оптимальной смеси, затем электрическим способом открывает инжекторы во впускном канале каждого цилиндра, чтобы впрыснуть соответствующее количество топлива в воздушный поток. Время впрыскивания определяется ЭБУ по частоте вращения коленчатого вала. Главный топливный насос обеспечивает систему топливом под давлением.

Электронные системы используют также много дополнительных датчиков, которые контролируют эксплуатационные условия двигателя. ЭБУ контролирует сигналы этих датчиков и увеличивает время открытия инжектора или уменьшает количество топлива, подводимого для создания лучшей смеси при различных состояниях.

Рис. 1. Впускной тракт двигателя Zetec-SE: 1 – распределительный вал впускных клапанов; 2 – форсунка; 3 – впускной канал; 4 – свеча зажигания

Рис. 2. Схема системы впрыска топлива двигателя Zetec-SE: 1 – аккумуляторная батарея; 2 – бачок с активированным углем; 3 – электромагнитный клапан системы улавливания паров топлива EAVAP; 4 – электронная катушка зажигания (EI); 5 – форсунка; 6 – датчик температуры поступающего в двигатель воздуха (IAT); 7 – датчик положения дроссельной заслонки (TP); 8 – топливный распределительный трубопровод; 9 – регулятор давления топлива; 10 – топливный насос; 11 – топливный фильтр; 12 – предохранительный выключатель аккумуляторной батареи (IFS); 13 – реле топливного насоса (FPR); 14 – клапан регулировки частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу (IAC); 15 – вакуумный регулятор системы рециркуляции отработавших газов EGR (EVR); 16 – к впускному коллектору; 17 – клапан системы рециркуляции отработавших газов EGR; 18 – место измерения перепада давлений; 19 – электронный преобразователь перепада давлений (датчик DPFE); 20 – измеритель расхода воздуха (MAP); 21 – корпус воздушного фильтра и звукопоглощающий патрубок; 22 – диагностический разъем (DLC); 23 – от сервисного разъема октан-корректора (OAI); 24 – сцепление компрессора кондиционера; 25 – блок управления VEEC; 26 – включатель вентилятора системы кондиционирования воздуха; 27 – блок блокировки пуска двигателя (PATS); 28 – выключатель усилителя рулевого управления (PSP); 29 – выключатель зажигания с противоугонным устройством; 30 – реле питания; 31 – датчик угла поворота коленчатого вала (CKP); 32 – датчик температуры охлаждающей жидкости (ECT); 33 – датчик кислорода (HO2S); 34 – датчик положения распределительного вала (CMP)

Блоки управления системами впрыска топлива абсолютно необслуживаемые; возможные сбои и неисправности можно устранить, только имея всесторонние специальные знания и оборудование. Поэтому ремонт и обслуживание системы впрыска автомобиля Fiesta необходимо проводить только на станции технического обслуживания. Далее рассматривается система впрыска Ford, устанавливаемая на двигатели Zetec-SE (рис. 2).