Home Карта сайта




Контроллер электромеханического дозатора газа автомобильной газотопливной системы

Минск, Республика Беларусь, 20.05.2002

Увеличить Увеличить


Оглавление

1. Назначение и область применения
2. Технические характеристики и особенности конструкции
3. Установка контроллера на автомобиле
4. Работа контроллера
5. Индикация
6. Проверка контроллера и дозатора в лабораторных условиях
7. Настройка газотопливной системы


1. Назначение и область применения

Контроллер предназначен для автоматического поддержания стехиометрического состава газовоздушной топливной смеси в эжекторных автомобильных газотопливных системах с целью обеспечения полного сгорания газового топлива. Контроллер применяется совместно с датчиком избыточного кислорода (лямбда-зондом) и с электромеханическим дозатором на основе регулятора холостого хода РХХ2112 отечественного производства или же с любым серийным дозатором газа на основе шагового электромотора с двумя обмотками, имеющими активные сопротивления не менее чем по 10 Ом.
Варианты конструкций электромеханических дозаторов газа на основе регулятора РХХ2112.
Электромеханический дозатор Vialle.

К оглавлению| В начало


2. Технические характеристики и особенности конструкции

Контроллер собран с использованием элементов поверхностного монтажа. Все используемые компоненты предназначены для промышленного применения в диапазоне температур от минус 40С до +85С.


2.1. Размеры корпуса: 66ммХ47ммХ24мм. На одной из средних граней корпуса имеются 2 разъема: 8-контактный сигнальный (Х1) и 4-контактный силовой (Х2) для подключения дозатора. На одной из бОльших граней примерно в середине имеюся два светодиода: красный и зеленый, или один двухцветный красно-зеленый. Внутри корпуса на плате установлен микропереключатель режима или джампер. Внутренний предохранитель отсутствует, однако защита от "переполюсовки" питания предусмотрена.


2.2. Рабочий диапазон температур контроллера - от минус 40С до +80С. Напряжение питания - 8..16В. Потребляемый ток - не более 0.5А. Минимальное сопротивление каждой из обмоток шагового двигателя - 10Ом.


2.3. Органы управления.

Внутри корпуса на плате установлен микропереключатель для выбора скорости перемещения плунжера дозатора. Верхнее положение переключателя соответствует штатной скорости перемещения, принятой в большинстве серийных контроллеров. Нижнее положение соответствует в 2 раза более высокой скорости перемещения.

Постоянную времени регулирования (время отклика контроллера на изменение качества топливной смеси) можно выбирать, закорачивая или разъединяя выводы 9 и 10 микроконтроллера на плате. Если выводы разъединены, то постоянная времени равна примерно 2 секунды. При закороченных выводах постоянная времени уменьшается в 2 раза.

К оглавлению| В начало


3. Установка контроллера на автомобиле

Контроллер может быть установлен как под капотом, так и в салоне.

Под капотом контроллер устанавливается как можно выше в месте, наименее доступном для забрызгивания, и ориентируется разъемами вниз. При настройке газотопливной системы контроллер можно временно разместить в салоне, использовав ремонтный кабель.

В салоне контроллер устанавливается для возможности наблюдения по светодиодному индикатору за процессом регулирования состава топливной смеси, а также за качеством смеси при работе двигателя как на газе, так и на бензине.

Подключение контроллера к бортовой электросети автомобиля показано ниже на
рис.1.
Схема Описание дозатора

К оглавлению| В начало


4. Работа контроллера

4.1. Старт.

4.1.1. После включения питания проходное сечение дозатора полностью открывается, затем полностью закрывается, снова полностью открывается и, наконец, прикрывается примерно на 25%. В режиме "Газ" выполняются только первая и последняя операции. Эти операции выполняются с максимальной скоростью за примерно 3 (в режиме "Газ" - 1.5) секунды. Они нужны для предотвращения маслянистых отложений на частях дозатора, определения крайних положений плунжера и установки плунжера в начальное положение, для которого должен быть отрегулирован редуктор на пуск двигателя на газе.

4.1.2. Если в момент включения питания контакты 6 и 8 разъема Х1 соединены, контроллер после выполнения п.4.1.1. начинает циклически перемещать плунжер дозатора между крайними положениями. Скорость перемещения равна скорости перемещения при регулировании. Это - режим проверки состояния дозатора.


4.2. После включения питания плунжер находится в послестартовом положении либо в течение примерно 2-х минут, либо до тех пор, пока лямбда-зонд не покажет бедную смесь. Это - задержка на прогрев лямбда-зонда. В течение этой задержки машина заводится и едет, но качество смеси контроллером не регулируется.


4.3. Контроллер не перемещает плунжер, если контакт 2 разъема Х1 заземлен (при положении "Бензин" переключателя топлива), а также если заземлен контакт 4 разъема Х1 (например - при отключении подачи газа в режиме принудительного холостого хода). Сразу после заземления контакта 4 разъема X1 выполняется быстрая установка плунжера дозатора в исходное (послестартовое) положение.


4.4. Если контакт 2 разъема Х1 заземлен (положение "Бензин" переключателя выбора топлива), сигнал лямбда-зонда идет через контроллер транзитом с контакта 8 на контакт 6 разъема Х1. Если контакт 2 разъема Х1 не заземлен (положение "Газ" переключателя выбора топлива), то сигнал лямбда-зонда с контакта 8 разъема Х1 используется контроллером для управления положением плунжера, а на контакт 6 разъема Х1 штатному бортовому компьютеру вместо сигнала лямбда-зонда контроллером выдается сигнал эмулятора.


4.5. Регулирование подачи газа. Понятия "бедная смесь" и "богатая смесь" ниже означают любое отклонение состава топливной смеси от стехиометрического.

4.5.1. Если лямбда-зонд показывает богатую топливную смесь, то контроллер начинает перекрывать плунжером проходное сечение дозатора и перекрывает до тех пор, пока лямбда-зонд не покажет бедную смесь.

4.5.2. Если лямбда-зонд показывает бедную топливную смесь, то контроллер начинает увеличивать проходное сечение дозатора и увеличивает до тех пор, пока лямбда-зонд не покажет богатую смесь.

4.5.3. Если сигнал лямбда-зонда неустойчив (смесь в среднем стехиометрическая), контроллер не изменяет положение плунжера.

К оглавлению| В начало


5. Индикация

На одной из бОльших граней корпуса имеется двухцветный светодиодный индикатор сигнала датчика избыточного кислорода (лямбда-зонда). Возможна установка вместо двухцветного светодиода двух отдельных светодиодов разного цвета. В этом случае вместо упоминающихся ниже по описанию проблесков имеет место мигание одного из светодиодов.


5.1. Продолжительное красное свечение индикатора обозначает богатую топливную смесь, продолжительное зеленое свечение - бедную. попеременное нерегулярное свечение обозначает оптимальную (стехиометрическую) смесь.


5.2. Постоянное свечение одного цвета, прерываемое периодическими кратковременными проблесками другого цвета, следующими с периодом примерно 0.5с, отображает выполнение алгоритма регулирования.

5.2.1. Постоянное свечение - зеленое, проблески - красные: топливная смесь обедненная, контроллер приоткрывает плунжер дозатора, обогащая смесь.

5.2.2. Постоянное свечение - красное, проблески - зеленые: топливная смесь обогащенная, контроллер прикрывает плунжер дозатора, обедняя смесь.


5.3. Продолжительное постоянное свечение, не прерываемое проблесками другого цвета, может означать, в зависимости от ситуации:
- непрогретый лямбда-зонд (штатная ситуация);
- "зависание" плунжера в одном из крайних положений диапазона регулирования (штатная ситуация);
- неисправность;
- неправильную настройку пары редуктор-смеситель.

Продолжительное постоянное свечение красного цвета после пуска двигателя на газе: непрогретый лямбда-зонд, алгоритм регулирования еще не выполняется. Выполнение алгоритма начнется автоматически либо через 2 минуты после пуска, либо раньше, если лямбда-зонд прогреется раньше и покажет бедную смесь.


К оглавлению| В начало


6. Проверка контроллера и дозатора в лабораторных условиях

6.1. Для проверки нужно собрать схему, приведенную на рис.2.
Схема Описание дозатора

На схеме:

К1..5 - выключатели, К6 - переключатель. К1..6 показаны в начальном положении.

Назначение переключателей:

К1 - "ключ зажигания";
К2 - "вывод переключателя топлива, соединенный с газовыми клапанами";
К3 - "датчик режима принудительного холостого хода";
К4 - перемычка (Х1/6-Х1/8) для перевода контроллера в режим проверки дозатора;
К5 - выключатель, подключающий выход "лямбда-зонда" ко входу контроллера Х1/8;
К6 - "лямбда-зонд".

6.1.1. Вместо дозатора вполне подойдет "голый" РХХ2112, однако, в случае неудачной распайки кабеля разъема Х2, РХХ2112 может во время начальной установки "выплюнуть" шток. В этом случае необходимо найти шток, изменить подключение РХХ2112 на зеркальное и установить шток в РХХ2112, правильно его сориентировав относительно шлицов на втулке корпуса (обязательно проконтролировать отсутствие грязи на штоке!). Затем нужно несколько раз включить питание (К1) и выключить его в момент начала операции "полное закрытие" начальной установки. В итоге РХХ2112 снова затянет шток вовнутрь. При правильном подключении кабеля разъема Х2, а также исправности контроллера и РХХ2112 "выплевывание" штока из РХХ2112 исключено.


6.2. Проверка.
С контроллера должна быть снята крышка. К разъему Х1 не должен быть подключен кабель.

6.2.1. Установить К1..К6 в начальное положение. Подключить кабель к разъему Х1. Включить К4, затем - К1. Контроллер выполняет начальную установку плунжера дозатора ("открыть, закрыть, открыть, закрыть на 25%"). Затем начинается возвратно-поступательное перемещение плунжера между крайними положениями. Если при начальной установке плунжер движется не в ту сторону (как описано в п. 6.1.1), то следует изменить зеркально распайку кабеля (переставить зеркально контакты штеккера разъема Х2). Включить К3. Плунжер устанавливается в исходное (послестартовое) положение, возвратно-поступательное движение плунжера прекращается. Выключить К3. Возвратно-поступательное движение возобновляется.

6.2.2. Выключить К1, изменить положение джампера на плате контроллера, включить К1. Контроллер повторяет действия, перечисленные в п.6.2.1, однако скорость возвратно-поступательного перемещения плунжера после начальной установки изменена в 2 раза.

6.2.3. Включить К2. Светодиодный индикатор попеременно светится зеленым или красным цветом с периодом примерно 1с., отображая приходящий на вход контроллера Х1/8 сигнал эмулятора лямбда-зонда с выхода Х1/6. Один из цветов прерывается проблесками.

6.2.4. Выключить К1, К4. Включить К5, К6 установить в положение 1. Включить К1. Контроллер выполняет начальную установку плунжера, затем плунжер полностью открывается. Цвет светодиода - зеленый.

6.2.5. Выключить К1, установить К6 в положение 2, включить К1. Контроллер выполняет начальную установку плунжера, через 2 минуты плунжер полностью закрывается. Цвет светодиода - красный.

6.2.6. Установить К6 в положение 1. Цвет светодиода - зеленый, плунжер устанавливается в крайнее открытое положение.

6.2.7. Установить К6 в положение 2. Цвет светодиода - красный, начинается перемещение плунжера в закрытое состояние. Когда плунжер окажется примерно в среднем положении, выполнять переключения К6 из положения 2 в положение 1 и обратно с периодичностью примерно 1с, иммитируя неустойчивый сигнал лямбда-зонда. Перемещение плунжера прекращается; светодиод, изменяя цвет свечения, отображает положение К6. Прекратить переключения К6. Плунжер начинает перемещение к одному из своих крайних положений, основной цвет свечения светодиода и проблески соответствуют направлению перемещения. Плунжер заканчивает перемещение, проблески прекращаются. Перевести К6 в другое положение. Начинается перемещение плунжера.

6.2.8. Выключить К2. Перемещение плунжера прекращается.

6.2.9. Включить К3, включить К2. Плунжер не перемещается.

6.2.10. Выключить К3. Плунжер возобновляет перемещение.

К оглавлению| В начало


7. Настройка газотопливной системы

Использование электромеханических дозаторов и контроллеров описываемого типа требует подбора смесителя и настройки холостого хода. В противном случае использование таких дозаторов неэффективно. Возможности контроллера позволяют выполнить все перечисленные ниже настройки без дополнительного оборудования. Наличие устройства, собранного по приведенной в п.6 схеме, упрощает настройку, поскольку позволяет выставить плунжер дозатора в любое положение и проверить для этого положения ход машины.


7.1. Смеситель должен быть подобран так, чтобы обеспечивать во время езды слегка обогащенную смесь на пропане при полном открытии дозатора.
Некоторые конструкции смесителей и рассчет сечений.

Газобаллонное эжекторное оборудование с механическими дозаторами часто комплектуется смесителями с соотношением сечений, намного меньшими, чем объемные стехиометрические отношения для газовых топлив. Из-за необходимости коррекции этого неправильного соотношения сечений механический дозатор в настроенном состоянии зачастую оказывается сильно прикрытым (до 70..90% проходного сечения). Такое перекрытие расходного сечения редуктора снижает чувствительность системы "редуктор+смеситель" и за счет этого повышает погрешность дозирования газового топлива.
О стехиометрических отношениях газовых топлив.


7.2. Смесь на холостом и на принудительном холостом ходе на бутане должна быть при полностью открытом дозаторе бедной для обеспечения удовлетворительной динамики разгона при трогании с места и, если не используется вход контроллера "блокировка", - после торможения двигателем.

Такая настройка "вынуждает" контроллер полностью открывать проходное сечение дозатора в режиме холостого хода, поэтому при переходе из режима холостого хода в режимы с нагрузкой (например, при старте) обеспечивается кратковременное обогащение газотопливной смеси. Затем контроллер устраняет это это обогащение, выполняя алгоритм регулирования.


7.3. "Среднестатистическим" во время езды должно быть примерно среднее положение плунжера дозатора.

К оглавлению| В начало


Еще о настройке газотопливной системы с электродозатором.
Варианты конструкций электромеханических дозаторов газа на основе регулятора РХХ2112.
Электромеханический дозатор Vialle.