70. Назначение, устройство и принцип действия регулятора холостого хода. Схема регулировки подачи воздуха.

Р егулятор холостого хода служит для поддержания установленных оборотов двигателя на холостом ходу за счет изменения количества воздуха, подаваемого в двигатель в обход закрытой дроссельной заслонки (рис .1.2). В полностью выдвинутом положении (выдвинутое до упора положение соответствует "О" шагов), кошеная часть штока перекрывает подачу воздуха в обход дроссельной заслонки. При открывании (обороты холостого хода увеличиваются) клапан обеспечивает расход воздуха, пропорциональный перемещению штока (количеству шагов) от своего седла. Полностью открытое положение клапана соответствует перемещению штока на 255 шагов. На прогрет ом двигателе ЭБУ, управляя перемещением штока, поддерживает постоянную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу независимо от состояния двигателя и от изменения нагрузки (включение электровентилятора, компрессор а кондиционер а и т. д.).

Помимо управления частотой вращения коленчатого вала на режиме холостого хода, производится управление РХХ, способствующее снижению токсичности отработавших газов. Когда дроссельная заслонка резко закрывается при торможении двигателем, РХХ увеличивает количество воздуха, подаваемого в обход дроссельной заслонки, обеспечивая

обеднение топливо-воздушной смеси. Это снижает выбросы углеводородов и окиси углерод а, происходящие при быстром закрытии дроссельной заслонки.

Устройство рхх

РХХ состоит из биполярного шагового двигателя (ШД) с двумя независимыми обмотками и соединенного с ним подпружиненного конусного штока с клапаном (рис. 1.6). Вращательное движение ТТТД преобразуется в поступательное перемещение конусного штока с клапаном с помощью червячно-анкерного механизма. Червячно-анкерный механизма состоит из запрессованной в ротор втулки с внутренней резьбой, непосредственно конусного штока с резьбой и проточками (рис. 1.7) и направляющих втулок (рис. 1.8) выполненных в передней опоре ротора.

71. Назначение, устройство и принцип действия шаговых двигателей.

Ш аговый двигатель - это синхронный двигатель, в котором вращающееся магнитное поле статора создается управляющими импульсами, а ротор представляет собой постоянный магнит с несколькими парами полюсов. Существует три основных типа ШД:

1. двигатели с переменным магнитным сопротивлением,

2. двигатели с постоянными магнитами,

3. гибридные двигатели.

ШД с переменным магнитным сопротивлением имеют несколько полюсов на статоре и ротор зубчатой формы из магнит мягкого материала (рис. 2.1). Намагниченность ротора отсутствует, в связи с чем в таких двигателях не обеспечивается больший магнитный поток и, как следствие, большой момент, поэтому их довольно редко используют в промышленности.

Т ТТД с постоянными магнитами состоят из статора, который имеет обмотки, и ротора, содержащего постоянные магниты (рис.2.2). Чередующиеся полюса ротора имеют прямолинейную форму расположены параллельно оси двигателя. Благодаря намагниченности ротора в таких двигателях обеспечивается больший магнитный поток ц как следствие, больший момент, чему двигателей с переменным магнитным сопротивлением.

Ш Д с постоянном магнитами подвержены влиянию обратной ЭДС со стороны ротора, которая ограничивает максимальную скорость.

На практике ШД с постоянными магнитами обычно имеют 48-24 шага на оборот (угол шага 7.5 -15 град).

Г ибридные ШД являются более дорогими, чем двигатели с постоянными магнитами, зато они обеспечивают меньшую величину шага, больший момент и большую скорость. Типичное число шагов на оборот для гибридных двигателей составляет от 100 до 400 (угол шага 0.6 -0.9 град ). Гибридные двигатели сочетают в себе лучшие черты двигателей с переменным магнитным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами. Ротор гибридного двигателя имеет зубцы, расположенные в осевом направлении (рис.2.3), и разделен на две части, между которыми расположен цилиндрический постоянный магнит. Таким образом зубцы верхней половинки ротора являются северными полюсами, а зубцы нижней половинки-южными. Кроме того, верхняя и нижняя половинки ротора повернуты друг относительно друга на половину угла шага зубцов. Число пар полюсов ротора равно количеству зубцов на одной из его половинок. Зубчатые полюсные наконечники ротора, как и статор, набраны из отдельных пластин для уменьшения потерь на вихревые токи. Статор гибридного двигателя также имеет зубцы; обеспечивая большое количество эквивалентных полюсов, в отличие от основных полюсов, на которых расположены обмотки Обычно используются 4 основных полюса для двигателей с шагом 3.6 град, и 2 основных полюсов - с шагом 1.3 и 0.9 град, двигателей. Зубцы ротора обеспечивают меньшее сопротивление магнитной цепи в определенных положениях ротора, что улучшает статический и динамический момент. Это обеспечивается соответствующим расположением зубцов, когда часть зубцов ротора находится строго напротив зубцов статора, а часть между ними.

Применение гибридных ШД, в настоящее время, является более перспективный но дорого стоящим.

В зависимости от конфигурации обметок ШД делятся на биполярные и униполярные.

Биполярный ШД имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля должна переполюсовывается системой управления. Для такого типа ШД требуется мостовой выходной каскад, или полумостовой с двухполярным питанием для каждой обмотки. Всего биполярный ШД имеет две обметки и, соответственно, четыре вывода (рис.2.4а).

У ниполярный ШД также имеет одну обмотку в каждой фазе, но от середины обметки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половинок обмотки. При этом существенно упрощается система управления, которая должна иметь только 4 простых ключа. Таким образом, в униполярном ШД используется другой способ изменения направления магнитного поля. Средние выводы обмоток могут быть объединены внутри, поэтому такой Ш Д может иметь 5 или б выводов (рис.2.4б). Иногда униполярные ШД имеют раздельные 4 обмотки, по этой причине их ошибочно называют 4-х фазными двигателями. Каждая обмотка имеет отдельные выводы, поэтому всего выводов 8 (рис.2.4в). При соответствующем соединении обмоток такой двигатель можно использовать как униполярный или как биполярный. Униполярный ШД с двумя обмотками и отводами тоже можно использовать в биполярном режиме, если отводы оставить неподключенными В любом случае ток обмоток следует выбирать так, чтобы не превысить максимальной рассеиваемой мощности.

Достоинства ШД являются:

1. Возможность прецизионного позиционирования без применения обратной связи, так как угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель.

2. Возможность обеспечения полного момента в режиме остановки (если обмотки запитаны).

3. Возможность получения очень низких скоростей вращения нагрузки, присоединенной непосредственно к валу двигателя без промежуточного редуктора.

4. Скорость пропорциональна частоте входных импульсов.

5. Высокая надежность (отсутствие щеточного узла).

6. Высокий срок службы, который фактически определяется сроком службы подшипников.

К недостаткам ШД следует отнести

1. Присущее явление резонанса - внезапное падение момента на некоторых скоростях, что может привести к пропуску шагов и потере синхронности. Проявляется в том случае, если частота шагов совпадает с собственной резонансной частотой ротора двигателя.

2. Возможность потери контроля положения ввиду работы без обратной связи.

3. Потребление энергии не уменьшается даже без нагрузки.

4. Затруднена работа на высоких скоростях.

5. Невысокая удельная мощность.

6. Относительно сложная схема управления.

72. Назначение, устройство и принцип действия двух- и четырехвыводного модулей зажигания.

В современных микропроцессорных системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности распределение высоковольтных импульсов по свечам в цилиндрах двигателя осуществляется без высоковольтного распределителя и чаще всего с применением двухвыводных катушек зажигания. Такой способ иногда называют статическим распределением. Система зажигания с двухвыводными катушками пригодна для работы на четырехтактном двигателе с любым четным числом цилиндров (2, 4, 6, 8...). На рис. 11.3 показана схема выходного каскада системы зажигания для 4-х цилиндрового ДВС. Чтобы чередование воспламенений топливовоздушной смеси в цилиндрах соответствовало порядку работы двигателя (1243 или 1342), первая свеча сгруппирована с четвертой, а вторая — с третьей. При таком соединении свечей "рабочие" искры возникают в цилиндрах в конце такта сжатия, а "холостые" искры — в конце такта выпуска. Ясно, что рабочие искры воспламеняют топливовоздушную смесь, а холостые — разряжаются в среде отработавших газов.

Двухвыводная катушка зажигания имеет разомкнутый магнитолровод и двухсекционную вторичную обмотку. Вторичная обмотка расположена сверху первичной, что обеспечивает надежную изоляцию выводов высокого напряжения. Охлаждение первичной обмотки — через центральный стержень магнитопровода, который выступает наружу и имеет крепежное отверстие. Обмотки катушки пропитаны компаундом и опрессованы полипропиленом, из пропилена выполнены также корпус, гнезда высоковольтных и низковольтных выводов.

В настоящее время все большее распространение получают трансформаторы зажигания, т.е. двух-

выводные катушки зажигания с замкнутым магнитопроводом 1. В таких катушках вторичная обмотка 3 имеет каркасную секционную намотку, позволяющую уменьшить вторичную емкость и усилить изоляцию вторичной обмотки. Катушка имеет пластмассовый каркас 9, в который вмонтированы обмотки. При сборке обмотки заливаются эпоксидным компаундом 8. Катушка в сборе с обмотками и выводами представляет собой монолитную конструкцию с высокой стойкостью к механическим, электрическим и климатическим воздействиям. Сердечник катушки 1, набранный из тонких листов электротехнической стали, состоит из двух симметричных половин, при стягивании которых в центральном стержне образуется зазор 0,3...0,5 мм для некоторого увеличения индуктивности первичной обмотки повышающего трансформатора (см. поз. 7, рис. 11.5).Наличие замкнутого магнитопровода позволяет уменьшить габариты и вес катушки, повысить КПД преобразования энергии, уменьшить расход обмоточного провода и электротехнической стали, улучшить параметры искрового разряда, снизить трудоемкость изготовления.

В некоторых модификациях микропроцессорных систем зажигания применяются четырехвыводные катушки зажигания, состоящие из двухвыводных катушек, собранных на общем Ш-образном магнитопроводе. В такой конструкции общим элементом является средний стержень магнитопровода, а взаимное влияние двух катушек друг на друга исключается с помощью двух воздушных зазоров 6. Величина этих зазоров может достигать 1...2 мм, чем увеличивается магнитное сопротивление в магнитопроводе и достигается развязка каналов.

Более распространенной является схема четырехвыводной катушки с высоковольтными диодами (рис. 11.7), которая содержит две встречно намотанные первичные обмотки и одну вторичную. Полярность вторичного напряжения определяется направлением укладки витков в первичных обмотках. Если в точке S (см. рис. 11.7) напряжение имеет положительную полярность, то открываются высоковольтные диоды VD1, VD4 и в соответствующих цилиндрах двигателя появляются искровые разряды (рабочая и холостая искры). Вторая первичная обмотка намотана в обратном направлении, и при прерывании в ней тока полярность вторичного напряжения в точке S изменится на отрицательную. При этом искровые разряды возникнут в двух цилиндрах двигателя со свечами FV2 и FV3. Для исключения взаимного влияния первичных обмоток в период образования импульсов высокого напряжения к их выводам низкого напряжения подключены разделительные диоды VD5, VD6.

К общим недостаткам систем зажигания с двух и четырехвыводными катушками относится разнополярность высоковольтных импульсов относительно "массы" автомобиля на спаренных свечах зажигания. За счет этого пробивное напряжение в свечах может отличаться на 1,5...2 кВ.

Катушки, работающие в составе современных электронных и микропроцессорных систем зажигания с накоплением энергии в индуктивности, обеспечивают высокие выходные характеристики:

— максимальное вторичное напряжение до 35 кВ;

— скорость его нарастания >700 В/мкс;

— суммарная длительность фаз искрового разряда 2,0...2,5 мс;

— энергия искрового разряда 80...100 мДж.