Стенд системы управления инжекторным двигателем - RU180157U1

Чертежи

Описание

Полезная модель стенда относится к учебно-тренировочным средствам, а именно к комплектам учебного оборудования, и может быть использована для комплектования учебных классов и изучения методов диагностирования двигателей внутреннего сгорания с помощью специализированного диагностического оборудования. На данном стенде можно имитировать различные ошибки, изучать работу электронной системы управления инжекторным двигателем.

Известен лабораторный стенд-тренажер "Система управления инжекторного двигателя" СУИД-НР [Электронный ресурс] // URL: https://zarnitza.ru/katalog-tovarov/uchebnoe-laboratornoe-oborudovanie/avtomobilnaia-tematika/laboratornyi-stend-trenazher-sistema-upravleniia-inzhektornogo-dvigatelia-suid-nr/ (дата обращения 15.03.2017).

Стенд представляет собой действующую систему управления и питания инжекторного двигателя с оригинальными деталями, а именно, гидравлическую систему, имитирующую подачу топлива к форсункам, электронный блок управления, модуль зажигания, приборную панель, датчик положения коленчатого вала, датчик кислорода. Стенд позволяет проводить лабораторные и практические работы с целью изучения принципа управления инжекторного двигателя, получить практические навыки по обслуживанию и ремонту оборудования, путем искусственного ввода неисправностей. Позволяет моделировать не менее 10 наиболее типовых неисправностей системы управления инжекторного двигателя.

Существенным недостатком стенда является отсутствие возможности имитировать скоростные и нагрузочные режимы работы двигателя, так как не обеспечивается связь различных параметров системы управления двигателем.

Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является учебный стенд «Система управления инжекторным двигателем ВАЗ 2118». [Электронный ресурс] // URL: http://labstand.ru/catalog/02_02_02_sistemy_elektronnogo_upravleniya_dvs/tipovoy_komplekt_uchebnogo_oborudovaniya_sistema_upravleniya_inzhektornogo_dvigatelya_vaz1118_suid_1_4584 (дата обращения 15.03.2017)

Учебный стенд представляет собой комплекс блоков, включающих: действующую модель современной автоматической системы управления работой двигателя автомобиля ВАЗ-2118, гидравлическую систему топливоподачи инжекторного двигателя, систему диагностики, систему согласования (обеспечения работоспособности системы управления двигателем в заданных условиях на стенде), конструкцию и принцип работы систем впрыска распределенного типа и микропроцессорного зажигания.

Недостатком этого стенда является ограниченные пределы имитации частоты вращения двигателя;

- имеющийся регулятор расхода воздуха позволяет имитировать выходные напряжения датчика массового расхода воздуха только в демонстрационном режиме, когда имитация происходит в частично связанной зависимости с другими параметрами двигателя;

- положение дроссельной заслонки связано с частотой вращения двигателя, что позволяет имитировать работу двигателя только без нагрузки;

- стенд не позволяет имитировать скоростные и нагрузочные режимы работы двигателя, так как не обеспечивает связь различных параметров системы управления двигателем.

Данные недостатки делают стенд частично пригодным к применению в учебном процессе и использованию его в качестве демонстраций.

Задачей предлагаемой полезной модели является расширение возможности стендового оборудования, предназначенного для изучения методов диагностирования двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Технический результат предлагаемой полезной модели позволит на учебном стенде имитировать различные режимы работы инжекторного двигателя, снимать его нагрузочные и скоростные характеристики при проведении лабораторных работ.

Технический результат достигается предлагаемым учебным стендом системы управления инжекторным двигателем, состоящим из стандартных элементов электронной системы управления двигателем и модуля сопряжения, разработанного для имитации некоторых режимов работы двигателя и имитации ошибок.

Стенд содержит управляющие органы, которыми являются замок зажигания, регулятор температуры охлаждающей жидкости, регулятор расхода воздуха и датчик положения дроссельной заслонки, электронный блок управления. Все элементы электронной системы управления: микропроцессорный блок управления, модуль зажигания, блок реле, топливный насос, блок дроссельных заслонок, расходомер воздуха, фильтр, рампу с форсунками, зубчатый диск с метками положения коленчатого вала и начала отсчета, датчики, диагностическую колодку связи с диагностическим сканер-тестером, элементы гидравлической системы: бак с жидкостью заменителем топлива, рампу с форсунками и мерными цилиндрами, электродвигатель привода зубчатого диска и датчик положения коленчатого вала монтируются на вертикальном щите. В основании щита вмонтирован блок питания стенда, предназначенный для питания системы управления впрыском топлива.

При изменении положения дроссельной заслонки в незначительном диапазоне изменяется частота вращения двигателя. При этом можно было диагностическим сканер-тестером определять изменяющиеся параметры расхода воздуха, расхода топлива и частоты вращения двигателя, а также наблюдать при этом работу топливных форсунок.

Полезная модель стенда для исследования работы система управления инжекторным двигателем отличается от прототипа тем, что добавлен блок имитации режимов работы двигателя, а также дополнительный блок имитации выходных напряжений, датчика массового расхода воздуха и датчика положения дроссельной заслонки.

Блок имитации режимов работы двигателя состоит из схемы управления частотой вращения электродвигателя стенда, выполненной на базе регулятора с широтно-импульсной модуляцией и органов управления в виде ступенчатых переключателей, а также резисторно-диодной матрицы, имитирующей выходные напряжения датчиков положения дроссельной заслонки и массового расхода воздуха. Это позволяет проводить лабораторные работы по снятию скоростных и нагрузочных характеристик и задавать различные режимы работы ДВС.

Для имитации выходных напряжений датчик массового расхода воздуха содержит делители напряжения на сопротивлениях и кремниевых диодах, которые являются ячейками матрицы для задания необходимых точек снятия характеристик двигателя. Кроме этого применена дополнительная схема управления частотой вращения электродвигателя стенда, т.к. штатная схема не позволяет реализовать необходимый диапазон изменения частоты вращения. Для переключения между ячейками диодно-резисторной матрицы и частотой вращения электродвигателя стенда используется ступенчатые переключатели на 20 положений, отдельно для задания положения дроссельной заслонки и для задания частоты вращения коленчатого вала. После внедрения выше указанного оборудования частота вращения может быть установлена в пределах 0-5600 об/мин, (штатная - до 3000 об/мин) и положение дроссельной заслонки от холостого хода до 100%. Для имитации режимов необходимо иметь исходные данные для настройки разработанной электрической схемы. Параметрами, необходимыми для настройки схемы, являются положение дроссельной заслонки, измеряемое в процентах, частота вращения коленчатого вала двигателя, n, об/мин, часовой расход воздуха, Gв, кг/час, эффективная мощность имитируемого двигателя N_e, кВт.

В результате применяемых узлов и дополнительного оборудования, на стенде обеспечивается возможность имитации различных режимов работы инжекторного двигателя и снятие скоростных и нагрузочных характеристик.

На фиг. 1, показана общая электрическая схема стенда;

на фиг. 2, показана электрическая схема резисторно-диодной матрицы.

Полезная модель стенда содержит: 1 - замок зажигания; 2 - зубчатый диск; 3 - электродвигатель; 4 - датчик положения коленчатого вала; 5 - насос; 6 - форсунки; 7 - модуль зажигания; 8 - свечи; 9 - диагностический разъем; 10 - регулятор холостого хода; 11 - электронный блок управления; 12 - блок имитации режимов работы ДВС; 13 - модуль сопряжения; 14 - датчик массового расхода воздуха; 15 - датчик положения дроссельной заслонки; 16 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 17 - регулятор температуры; 18 - регулятор расхода воздуха; 19 - переключатель положения дроссельной заслонки; 20 - переключатель частоты вращения двигателя.

Полезная модель стенда работает следующим образом:

Перед началом эксперимента необходимо переключить ключ зажигания 1 из положения 0 в положение 1 производится подготовка стенда к работе. После поворота ключа зажигания в положение «Стартер» электрический двигатель 3 привода зубчатого диска 2 начинает вращаться со скоростью 350-450 об/мин в течении 2-3 секунд. Необходимо удерживать ключ в положении «Стартер» до набора двигателем 1000 оборотов. Датчик положения коленчатого вала 4, получив импульс начала отсчета, передает его микропроцессорному блоку управления 11, который запускает программу старта ДВС. Блок сопряжения элементов системы увеличивает число оборотов электродвигателя до 1000-2200 об/мин в зависимости от значения сигнала температуры охлаждающей жидкости 16, которое задается потенциометром через модуль сопряжения и переводит систему управления двигателя ВА3-2111 на режим работы на холостом ходу. Перевод системы управления двигателем из режима холостого хода в режимы нагрузочной или скоростной характеристики осуществляется переключателем положения дроссельной заслонки 19 или переключателем частоты вращения двигателя 20 в любое положение отличное от положения холостого хода. Сигнал о расходе воздуха 14 формируемый блоком сопряжения корректируется в соответствии со скоростью открытия дроссельной заслонки 15 и положением регулятора нагрузки. Микропроцессорный модуль сопряжения обеспечивает корректную работу всей системы управления инжекторного двигателя в лабораторных условиях, путем формирования средних значений сигналов расхода воздуха, управления частотой вращения коленчатого вала в зависимости от положения привода дроссельной заслонки. При всех режимах работы контроля за электрическими параметрами элементов системы управления двигателем осуществляется диагностическим сканер-тестером или адаптером, соединенным с ЭВМ, что позволяет отследить все процессы, протекающие в системе.

Эксперименты проводятся в следующих вариантах:

1-й вариант - снятие внешней скоростной характеристики;

2-й вариант - снятие нагрузочных характеристик.

При проведении эксперимента необходимо:

1. Подготовить установку к работе (установка переключателей 19 и 20 в положение «0», установка замка зажигания в положение «0»);

2. Подключить диагностический прибор (адаптер) к стенду через разъем 9;

3. Подключить питания стенда;

4. Запустить двигатель, включив зажигания 1 в положении «старт». Изменение режима работы ДВС для снятия скоростных характеристик (по первому варианту) выполняется путем перевода переключателя частоты вращения двигателя 20, при постоянном положении дроссельной заслонки 16 с желаемым шагом, заданным преподавателем. Снятие нагрузочных характеристик (по 2-варианту) выполняется путем перевода переключателя положения дроссельной заслонки 19 при постоянном положении частоты вращения двигателя, заданном преподавателем;

5. Занести значений снимаемых параметров в таблицу отчета;

6. Возвращаем переключатель 19, 20 и 1 в положение «0», завершается сеанс связи диагностической программы с ЭБУ;

7. Далее обрабатываем результаты лабораторных работ.

Таким образом, в результате модернизации учебный стенд позволяет имитировать и снимать различные режимы работы инжекторного двигателя, что приводит к усовершенствованию стенда для проведения лабораторных работ.

Реферат

Полезная модель стенда относится к учебно-тренировочным средствам, а именно к комплектам учебного оборудования, и может быть использована для комплектования учебных классов и изучения методов диагностирования двигателей внутреннего сгорания с помощью специализированного диагностического оборудования (диагностический сканер-тестер, адаптер KKL-линии диагностики, диагностические программы для ПК). На данном стенде можно имитировать различные ошибки, изучать работу электронной системы управления инжекторным двигателем. В полезной модели стенда добавлен специально разработанный блок имитации режимов работы двигателя, а также дополнительный блок имитации выходных напряжений, датчика массового расхода воздуха и датчика положения дроссельной заслонки. Блок имитации режимов работы двигателя состоит из схемы управления частотой вращения электродвигателя стенда, выполненной на базе регулятора с широтно-импульсной модуляцией и органов управления в виде переключателей на 20 положений, а также резисторно-диодной матрицы, имитирующей выходные напряжения датчиков положения дроссельной заслонки и массового расхода воздуха. Для имитации режимов необходимо иметь исходные данные для настройки разработанной электрической схемы. Параметрами, необходимыми для настройки схемы и снятие нагрузочных и скоростных характеристик, являются положение дроссельной заслонки, измеряемое в процентах, частота вращения коленчатого вала двигателя, n, об/мин, часовой расход воздуха, Gв, кг/час, эффективная мощность имитируемого двигателя N, кВТ. В результате применяемых узлов и дополнительного оборудования на стенде обеспечивается возможность имитации различных режимов работы инжекторного двигателя и снятие нагрузочных и скоростных характеристик.

Формула