|
|
|
STAND PENTRU RIDICAT - CARACTERISTICILE INJECTOARELOR ELECTROMAGNETICE
In aceasta lucrare se prezinta detaliat partea electrica a unui stand pentru determinarea caracteristicilor injectoarelor electromagnetice folosite la injectiile de benzina electronice. Partea electrica a fost gandita si realizata in doua variante. Lucrarea face referire la ambele solutii: prima utilizeaza circuite integrate obisnuite, cea de a doua un microcontroler.
1.CONDITII GENERALE
Standul pentru incercari injectoare electromagnetice trebuie sa permita determinarea experimentala a dependentei ce apare intre volumul de benzina injectata si durata impulsurilor de actionare la diverse frecvente de repetitie (echivalent cu turatia motorului). In acest scop standul trebuie sa permita: alimentarea injectorului cu combustibil, la o presiune constanta;reglarea duratei de injectie; reglarea frecventei de repetitie a impulsurilor de comanda; programarea si afisarea numarului de actionari ale injectorului; citirea volumului de combustibil injectat.
2.SCHEMA BLOC A STANDULUI
Conform schemei bloc (fig.1), functionarea partii hidraulice a standului se desfasoara astfel: din rezervor benzina este antrenata in circuitul de alimentare cu ajutorul pompei (actionata electric). Presiunea la care se face injectia este mentinuta constanta cu ajutorul unui regulator de presiune. Valoarea presiunii este citita cu ajutorul unui manometru. Benzina este furnizata rampei de carburant, la care este conectat, printr-un cuplaj hidraulic adecvat, injectorul electromagnetic. Injectorul pulverizeaza benzina intr-un vas colector gradat.
Parametrii electrici: timp de injectie, frecventa de repetitie si curentul de actionare sunt furnizati de circuitul electronic de comanda prin intermediul impulsurilor electrice de actionare a injectorului. Acestia sunt fixati cu ajutorul unui bloc de prescriere a parametrilor electrici. Intrucat cantitatile de benzina injectate la o deschidere a injectorului sunt de ordinul mm3 s-a adoptat solutia actionarii injectorului de mai multe ori, cu un numar programabil. Consumul instantaneu se determina prin medierea rezultatului.
Fig.1
3.Circuitul electronic de comanda a standului folosind oscilator reglabil
Schema bloc a circuitului electronic de comanda cuprinde (fig. 2): un circuit pentru reglarea frecventei de actionare a injectorului, un circuit pentru reglarea duratei de injectie (reglarea factorului de umplere) si un etaj de putere pentru actionarea injectorului Reglarea frecventei se materializeaza cu ajutorul unui potentiometru si al unui circuit specializat, TBA 315. Pentru reglarea factorului de umplere se utilizeaza un alt potentiometru si circuitul bE555. Etajul de putere a fost proiectat ca un generator de curent, avand posibilitatea de reglare a valorii curentului.
Reglare
durata
Etaj
putere
Reglare
frecventa
Fig. 2
Oscilatorul se compune dintr-un generator de semnal de frecventa programabila cu TBA315 si dintr-un monostabil construit cu ajutorul circuitului bE555. Schema generatorului de semnal este data in fig.3. Valorile componentelor sunt calculate astfel incat semnalul de iesire sa aiba o frecventa intre 20 si 200Hz.
Fig. 3
Monostabilul construit cu bE555 (fig. 4) are posibilitatea de a-si modifica constanta printr-un potentiometru, intre 1 ms si 12 ms.
Fig. 4
Iesirea oscilatorului este cuplata la generatorul de curent ce actioneaza injectorul. Curentul va putea fi reglat cu un circuit de divizare a tensiunii de alimentare de 12V intre 0 si 0,23V, corespunzator unui curent cuprins intre 0 si 2,3A. Generatorul de curent este identic cu cel folosit la standul comandat cu microcontroler si va fi prezentat in sectiunea 4.4.
4. Circuitul electronic de comanda a standului folosind un microcontroler
Circuitul electronic de comanda utilizat pentru standul de incercat injectoare trebuie sa permita realizarea cel putin a functiilor prezentate. Parametrii ce vor fi utilizati la actionarea injectorului si care pot fi programati sunt:
- Curentul de actionare a injectorului electromagnetic. Fiecare tip de injector are un anumit curent cu care poate fi actionat. Programarea acestui parametru are avantajul extinderii utilizarii standului si pentru alte tipuri de injectoare electromagnetice. Curentul prin injector poate fi reglat de la 0 la 5A.
- Frecventa curentului de actionare.Pentru a nu complica softul, programarea acestui parametru se va face prin intermediul perioadei semnalului.
- Durata de injectie (timpul de deschidere a injectorului). Este cel mai important parametru, in functie de acesta trasandu-se caracteristica injectorului (cantitatea de benzina injectata functie de timpul de deschidere al injectorului). La majoritatea sistemelor de injectie monopunct cantitatea de benzina necesara la diverse regimuri de functionare corespunde unui timp de injectie cuprins intre 1 15 ms. Acesta va fi intervalul de programare a timpului de injectie.
- Numarul de cicli. Este ultimul parametru programabil si semnifica numarul de injectii pentru un test. Acest parametru depinde de frecventa si timpul de injectie.
Pentru realizarea acestor cerinte se va utiliza o placa de dezvoltare cu mC 80C552 care se va cupla la PC pe portul serial de date pentru transferul programului utilizat la functionarea standului.
4.1.Schema bloc a partii electronice
Partea electronica a standului va cuprinde: un sistem de dezvoltare cu mC 80C552; un afisaj cu patru digiti cuplat la placa de dezvoltare; bloc de prescriere a parametrilor (curent actionare, frecventa, timp injectie si numar de cicli); etaj de actionare a injectorului cu posibilitatea programarii numerice a curentului; bloc de comanda a pompei de benzina.
Schema bloc este prezentata in fig.5.
Fig. 5
4.2. Blocul de prescriere parametri
Este
format din 3 butoane cuplate direct la microcontroler (fig.6).
Butoanele B2 si B3 sunt legate la pinii de intrerupere externa P3.3 (INT1), respectiv P3.2 (INT0), iar B1 este legat la pinul P1.0 (INT2). Citirea starii butonului B1 se va face prin citirea periodica a pinului P1.0 (pooling).
Condensatoarele puse in paralel cu butoanele au rol de a evita oscilatia semnalului la apasarea butonului sau la eliberarea lui.
Fig. 6
Etajul este astfel conceput incat sa se poata regla curentul prin injector. In Fig. 7 este prezentata schema generatorului de curent programabil prin nivelul tensiuni Vprg
Amplificatorul operational U8 impreuna cu T4, T5, T6 si Rref formeaza un generator de curent continuu actionat prin intermediul tranzistorului T3 (dispus pe alimentarea operationalului U8) de catre un semnal de tip digital de 12V.
Vprg = V+ = V- = Vref
Rref =
0.1W T ILinj = 
In functie de nivelul tensiuni Vprg va rezulta un curent continuu prin bobina injectorului. IL inj trebuie sa varieze intre 0 5A TVprg variaza intre 0 0.5V.
Semnalul de la mC, PWM0 este un semnal cu factor de umplere variabil si frecventa constanta.
Circuitul de formare a tensiunii Vprg este alcatuit din: bufferul 7407, integratoarele formate cu R23 si C8, R25 si C9, repetorul U9 si divizorul format cu R28, R29 (Fig.8). Bufferul 7407 asigura un curent suficient pentru integratorul format cu R23 si C8. Acelasi lucru il face si repetorul U9 pentru integratorul format cu R25 si C9.
Rezistentele de divizare R28 si R29 reduc nivelul tensiunii continue, rezultate dupa integrare, de aproximativ 10 ori. Astfel pe Rref va fi prezenta o tensiune continua de maxim 0.5V.
Fig. 8
Comanda generatorului de curent se face prin intermediul tranzistorului T3 plasat pe intrarea de alimentare a operationalului U8. Rezistenta R15 limiteaza curentul in baza tranzistorului T4 si protejeaza amplificatorul operational de eventualitatea unei functionari defectuoase a etajului de putere.
Dioda D2 impreuna cu condensatorul C7 asigura recuperarea energiei inmagazinata in inductanta injectorului electromagnetic, condensatorul C7 avand si rolul de a elimina eventualele regimuri oscilante.
Rezistenta de referinta Rref se alege de valoare foarte mica (pentru a rezulta o cadere de tensiune pe ea de valoare mica) si putere mare.
Astfel daca Rref = 0.1W T PRref = Rref x I2Max = 0.1 x 25 = 2.5 W.
Puterea disipata pe tranzistorul T6 depinde de rezistenta injectorului si de curentul programat.
4.4. Blocul de comanda a pompei
Este un etaj compus din doi tranzistori, ultimul avand ca sarcina un releu de 12V (Fig. 9).
Fig. 9
Etajul se poate cupla direct la pinul de iesire al microcontrolerului, curentul in baza tranzistorului T7 fiind de maxim 200mA (este limitat de rezistenta R18). Releul va fi activat la o tensiune de 0V, corespunzatoare nivelului 0 logic al microcontrolerului.
Rezistenta R19 asigura un curent prin tranzistorul T7 de 12mA si polarizeaza tranzistorul T8 in cazul in care T7 este blocat (la pornirea pompei).
5. Rezultate experimentale
Experimentul pentru o durata de injectie decurge astfel: se regleaza frecventa si durata de injectie la parametrii doriti si se calculeaza timpul de actionare in functie de acesti doi parametri si de capacitatea vasului colector; se porneste pompa de benzina; se cupleaza injectorul concomitent cu pornirea unui cronometru; dupa scurgerea timpului de actionare se decupleaza injectorul si se masoara cantitatea de benzina rezultata in vasul colector.
Injectorul elecromagnetic utilizat la realizarea experimentelor este de tipul IRW 40. Curentul prin injector a fost reglat la 1,2 A. Manometrul a indicat o presiune in sistem de 1 Bar.
Pentru primul experiment frecventa de actionare a fost de 20Hz (corespunzatoare unei turatii de 600 rot/minut), iar durata de injectie a variat intre 1.5 si 12 ms. In functie de aceste date se traseaza caracteristica de dozaj a injectorului (Fig.10).
Al doilea experiment s-a realizat la o frecventa de 50 Hz (1500 rotatii/minut), cu un timp de injectie cuprins intre 2 si 10 ms. Rezultatele se pot observa in figura 11.
Din cele doua caracteristici se poate observa liniaritatea injectorului si un dozaj al benzinei asemanator la cele doua frecvente ale semnalului de actionare.
Rezultatele experimentale se vor folosi la determinarea timpului de injectie necesar unui motor la diverse regimuri de functionare, cunoscandu-se caracteristica de consum orar.
Fig. 10 Fig. 11
Philips Single Chip 8 Bit Microcontrollers PCB 83C552/562.
*** Magneti Marelli, Documentatie de firma
Data Book, Microelectronica SA.
