Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ устройств измерения разрядных помех системы зажигания и схем управления режимом работы двигателя внунреннего сгорания 10
1.1 Анализ источников помех от системы зажигания ДВС 10
1.2 Анализ устройств измерения излучаемых помех и сигналов, распространяющихся по электрическим цепям транспортного средства 17
1.3 Сравнительный анализ методов измерения помех 24
1.4 Анализ схем управления рабочим процессом двигателя внутреннего сгорания 29
1.5 Выбор метода и технических средств системы управления режимом работы ДВС 47
Выводы 51
Глава 2. Математическая модель распределения высокочастоных составляющих тока в высоковольтной цепи системы зажигания 52
2.1. Математическая модель зависимости тока в высоковольтной цепи системы зажигания в момент электрического пробоя в межэлектродном промежутке свечи зажигания 52
2.2 Динамика изменения высокочастотных составляющих тока в высоковольтной цепи системы зажигания от изменения электрических параметров 63
2.3 Анализ динамики изменения высокочастотных составляющих тока в высоковольтной цепи системы зажигания от режимов работы двигателя 69
Выводы 77
Глава 3. Исследование устройства измеренрія и контроля разрядного тока 78
3.1. Математическая модель устройства измерения и контроля высокочастотных составляющих тока в высоковольтной цепи системы зажигания 78
3.2 Конструктивно-технологические особенности разрабатываемой аппаратуры 90
3.3 Динамические характеристики разрабатываемой аппаратуры 94
3.4 Алгоритм управления рабочим процессом ДВС по каналу разрядного тока 99
Выводы 104
Глава 4. Метрологические характеристики разрабатывемой аппаратуры . 105
4.1 Классификация погрешностей разработанного устройства 105
4.2 Методическая погрешность 106
4.3 Инструментальная погрешность 109
4.4 Анализ дополнительных погрешностей 115
4.5 Суммарная погрешность 120
4.6 Метрологическая аттестация и калибровка разработанного устройства 122
Выводы 126
Глава 5. Экспериментальные исследования составляющих разрядного тока в системе зажигания автомобиля 127
5.1 Программам методика экспериментальных исследований 127
5.2 Экспериментальные исследования высокочастотных составляющих разрядного тока в высоковольтной цепи системы зажигания 134
5.3 Экспериментальные исследования излучаемых помех . 138
5.4 Сравнительный анализ мощности сигнала, протекающего в цепи системы зажигания и мощности электромагнитного излучения 141
5.5 Результаты исследований статистических характеристик мощности сигнала, протекающего в цепи системы зажигания и мощности излучаемых помех 147
Выводы 154
Основные результаты работы и выводы 155
Литература 157
Приложения 164
- Анализ устройств измерения излучаемых помех и сигналов, распространяющихся по электрическим цепям транспортного средства
- Динамика изменения высокочастотных составляющих тока в высоковольтной цепи системы зажигания от изменения электрических параметров
- Конструктивно-технологические особенности разрабатываемой аппаратуры
- Метрологическая аттестация и калибровка разработанного устройства
Введение к работе
В современном обществе колесные транспортные средства давно занимают ведущее место как средства передвижения по количеству единиц и объему грузоперевозок. Это обусловлено их доступностью, а также удобством эксплуатации, поэтому предсказуемо и в дальнейшем сохранение тенденции увеличения общего объема автомобилей,
К современным автомобильным ДВС предъявляется ряд требований, например, мощностные, экономические экологические и др. Выполнение некоторых, таких как экологические, жестко регламентированы нормами и являются обязательными- Одним из таких требований является соответствие транспортного средства международными стандартами R10-02, а также ГОСТ Р 41.10-99 на уровень электромагнитного поля Актуальность проблемы.
Известно, что излучение генерируется током, протекающем в высоковольтной цепи системы зажигания транспортного средства, отвечающей за принудительное воспламенение воздушно-топливной смеси, при разряде на искровом зазоре свечи. При этом регистрируемый с помощью измерительной аппаратуры сигнал, представляет собой во временной области последовательность импульсов со случайной амплитудой и длительностью от 200 веек., вследствие чего помехи данного типа являются широкополосными, спектр которых находится в пределах до 1 ГГц. Данный вид излучения практически всегда преобладает над другими помехами в районах интенсивного автомобильного движения в зоне до 60 м от автострад. Это является нежелательным фактором, влияющим на работу высокочувствительной радиоаппаратуры, внося паразитную составляющую как по приемо-передающему каналу, так и индуцируя помехи в электронных схемах. Особенно наглядны примеры воздействия радиопомех от системы зажигания автотранспортных средств: нестабильное изображение и полосы на экранах телевизоров, шумы в выходных каскадах радиоприемников, засветка экранов локаторов авиационных навигационных систем.
В последнее время за рубежом и в России ужесточились нормы на уровень электромагнитного излучения от электронных систем автомобиля, что связано с минимизацией взаимного влияния помех между бортовыми системами. Данной проблеме посвящены работы отечественных и зарубежных ученых: Балагурова В.А., Максимова М.В., Глезера Г.Н., Опарина И.М., Чижкова Ю.П., Хабигера Э., Уайта Д. и др.
Однако в известных публикациях не рассмотрены технические средства для экспериментальных исследований разрядного тока, а также устройства контроля высокочастотных составляющих сигнала, протекающего в высоковольтной цепи системы зажигания, для управления режимами работы ДВС. Не освещены такие вопросы, как зависимость амплитудно-частотного распределения тока в системе зажигания транспортного средства от состояния воздушно-топливной смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, а также сравнение мощности излучаемых помех и мощности сигнала протекающего в высоковольтном контуре, который возбуждает электромагнитное поле. Также не затронуты проблемы, возникающие при длительной эксплуатации автомобиля без ухудшения его экономических и экологических показателей, которые связанны с тем, что характеристики двигателя (или его отдельные параметры), сошедшего с конвейера, не остаются неизменными на протяжении всего периода его использования и существенно меняются во времени. Для выполнения соответствия транспортного средства экологическим требованиям, в частности по критерию оценки электромагнитного излучения, возникает необходимость автоматизированного регулирования рабочим процессом ДВС с обратной связью по каналу измерения высокочастотного разрядного тока, дополняющего обобщенную схему управления. Необходимость разработки математической модели, описывающей закономерности протекания разрядного тока в высоковольтной цепи системы зажигания, а также создания специальной аппаратуры для их активного измерения и контроля определяет актуальность темы исследования.
Цель и задачи исследования: разработка и теоретическое обоснование устройства измерения и контроля высокочастотных составляющих разрядного тока для системы управления режимами работы двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающей предельно-допустимый уровень электромагнитных помех.
Для достижения которой потребовалось решение в диссертационной работе следующих задач:
- получение математической модели разрядного тока, протекающего в высоковольтной цепи системы зажигания автомобиля от состояния воздушно-топливной смеси в момент пробоя искрового промежутка свечи зажигания двигателях внутреннего сгорания;
- разработка математической модели и конструкции бесконтактного высокочастотного датчика трансформаторного типа, предназначенного для измерения силы тока в высоковольтном контуре системы зажигания;
- исследование влияния дестабилизирующих факторов на работу высокочастотного датчика;
- разработка алгоритма и функциональной схемы системы управления рабочим процессом ДВС с обратной связью по каналу контроля уровня высокочастотного разрядного тока;
- проведение экспериментальных исследований в спектральной области электрического сигнала, его зависимости от режимов работы двигателя внутреннего сгорания и сравнительный анализ с мощностью излучаемых помех при помощи разработанного специализированного устройства.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: 1. Проведен анализ спектрального распределения разрядного тока, протекающего в высоковольтной цепи системы зажигании автомобиля батарейного типа с учетом состояния воздушно-топливной смеси в момент пробоя искрового промежутка свечи зажигания двигателях внутреннего сгорания.
2. Получены математические зависимости разрядного тока, позволяющие в отличие от известных, учитывать различные режимы работы ДВС.
3. Предложена математическая модель бесконтактного высокочастотного датчика тока трансформаторного типа для исследования электрических процессов в высоковольтной цепи системы зажигания.
4. Предложен алгоритм управления рабочим процессом ДВС с обратной связью по каналу измерения уровня высокочастотного разрядного тока.
Практическая значимость результатов работы:
- обоснован выбор диапазона рабочих оборотов ДВС в процессе контроля спектрального распределения электромагнитного излучения от системы зажигания при испытаниях транспортных средств;
- разработана конструкция устройства измерения разрядного тока;
проведен анализ активного контроля разрядного тока в высоковольтной цепи энергетической установки на автомобиле, и предложена система управления рабочим процессом двигателя с целью уменьшения электромагнитных помех.
В первой главе проведен анализ источников помех от автомобильных системы зажигания батарейного типа, дана их классификация по характеру возникновения и путям распространения. Рассмотрены границы частотных диапазонов каждой из составляющих разрядных помех. Определенны основные элементы конструкции, являющиеся излучателями электромагнитных волн. Показана связь между током в высоковольтной цепи системы зажигания и излучаемым электромагнитным полем. Дано обоснование исследования разрядного процесса, от режимов работы двигателя внутреннего сгорания, как источника возбуждения электромагнитного излучения, являющегося одним из критериев интегральной оценки транспортного средства.
Во второй главе проводиться теоретическое исследование разрядных процессов в высоковольтном контуре двухискровой системы зажигания в зависимости от состояния газа в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания.
Третья глава посвящена разработке математической модели измерительного устройства, его исследованию и описанию его динамических характеристик и созданию алгоритма управления рабочим режимом ДВС по каналу разрядного тока.
В четвертой главе проводится анализ погрешностей разработанного устройства. Рассмотрено влияние различных дестабилизирующих факторов, влияющих на точность измерения тока, протекающего в высоковольтной цепи.
Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям разрядного тока в высоковольтной цепи системы зажигания и излучаемому ей электромагнитному полю.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Математическая модель распределения разрядного тока в высоковольтном электрическом контуре системы зажигания автомобиля от состояния воздушно-топливной смеси при различных режимах работы ДВС.
2. Математическая модель устройства контроля высокочастотных составляющих тока в высоковольтной цепи системы зажигания.
3. Алгоритм и функциональная схема системы управления рабочим процессом двигателя с обратной связью по каналу контроля уровня высокочастотного сигнала.
4. Экспериментальные исследования распределения мощности электрического сигнала в зависимости от режимов работы двигателя внутреннего сгорания в высоковольтной цепи системы зажигания автомобиля.
Анализ устройств измерения излучаемых помех и сигналов, распространяющихся по электрическим цепям транспортного средства
Применяемые в настоящее время средства для контроля электромагнитных полей от автомобиля и электрических сигналов, распространяющихся в бортовой сети транспортного средства, разделяются на устройства: первичной обработки измеряемого сигнала (первичные преобразователи), использующие косвенные виды измерений и индицирующие, при помощи которых обрабатываемая информация представляется в виде удобной для восприятия оператором или ввода в ЭВМ, Их классификация согласно [15, 17, 19, 43], представлена на рисунке 1.6
Применение того или иного устройства зависит от его основных преимуществ: чувствительности; диапазона рабочих частот; амплитудной характеристики; погрешности преобразования.
Индуктивные преобразователи тока [50, 81] относятся к бесконтактным устройствам для измерения помех. Они представляют трансформатор тока, в котором первичной обмоткой является исследуемая электрическая цепь. Ток, протекающий по ней, создает поле, наводит ЭДС самоиндукции в измерительной вторичной обмотке.
Достоинства: бесконтактный метод измерения; компенсация влияния внешних электромагнитных полей за счет применения экранирования вторичной обмотки; широкий диапазон рабочих частот; измерение в сильных магнитных полях при применении разрезного магнитопровода; возможность минимизации проходной межобмоточной емкости за счет введения короткозамкнутого витка; малая методическая погрешность.
Недостатки: необходимость обеспечения минимального воздушного зазора между разрезными частями тороида, соединяемыми встык, для уменьшения его влияния на значения индукции магнитного потока; значительная погрешность измерения тока при изменении ориентации исследуемой цепи относительно измерительной. Полупроводниковые преобразователи [5, 50]: представляют собой датчики магнитного поля, использующие эффект Холла, и относятся к преобразователям генераторного типа, которые вырабатывают измерительное напряжение при воздействии магнитного потока. Значение напряжения зависит от геометрии полупроводника, магнитной индукции и силы тока, протекающего по кристаллу. Основными достоинствами таких преобразователей являются: широкий диапазон рабочих частот (до 50 МГц); возможность измерения суммы или разности токов в отдельных проводниках; малая методическая погрешность при пересчете электрических параметров датчика в основную измеряемую цепь; малые габариты; бесконтактный метод измерения тока. Недостатки: ограниченный амплитудный диапазон измерения тока (до 10 А) ; высокий уровень собственных шумов; значительная температурная нестабильность параметров; влияние внешних полей на выходной сигнал. Емкостные преобразователи [5? 24] относятся к бесконтактным устройствам для измерения помех и представляют собой конденсатор, в котором одной из обкладок является провод исследуемой и зторой измерительной цепи в виде плоской или профилированной поверхности. Преобразованный сигнал на измерительной пластине зависит от площади электродов, расстояния между ними и диэлектрической проницаемости среды. Преимущества: широкий диапазон рабочих частот; малая методическая погрешность; малые габариты; бесконтактный метод измерения тока. К недостаткам можно отнести: влияние внешних полей на выходной сигнал; значительная температурная нестабильность линейных размеров среды между пластинами датчика. К резистивным преобразователям тока [18, 50] относятся шины с низким удельным калиброванным сопротивлением и включаемые последовательно в разрыв цепи. Основными достоинствами таких преобразователей являются: широкий диапазон рабочих частот; малая методическая погрешность; простота метода; высокая точность измерений. Недостатки: сложность обеспечения электрической прочности в месте введения добавочного сопротивления Б высоковольтную цепь системы зажигания. Измерители магнитного поля [15, 26] - одновитковая рамочная антенна диаметром ОД 5 м имеет линейно падающую с частотой характеристику коэффициента калибровки. Вместе с прибором контроля помех она позволяет фиксировать наличие широкополосных импульсных магнитных полей с минимальными амплитудами 112 дБ относительно 1 мкА/м. Для измерений узкополосных и низкочастотных импульсных помех применяются рамочные антенны с большим количеством витков и дополнительными активными согласующими устройствами, что позволяет значительно повысить чувствительность измерительной установки. Преимущества: непосредственные измерения излучаемых помех; малые габариты; широкий диапазон измеряемых частот. Недостатки: сложное согласование в широком диапазоне измеряемых частот; низкая чувствительность (одновитковая рамочная антенна).
Динамика изменения высокочастотных составляющих тока в высоковольтной цепи системы зажигания от изменения электрических параметров
Комплекс воздействий, их внутренние связи по своей физической природе и форме весьма разнообразны и в большинстве случаев неоднозначны. В современных микропроцессорных системах управление по каждому управляющему воздействию в первую очередь строится, как правило, по автономному независимом} контуру, а необходимая связанность управления осуществляется дополнительными управляемыми межконтурными связями. Автомобильные двигатели принадлежат к числу наиболее сложных объектов управления. Разработка самих систем является трудоемким процессом, сложность которого усугубляется особенностями ДВС как объекта управления, например, необходимость учета динамики, т.к. двигатель работает преимущественно на этих режимах. Кроме того, он является динамически несимметричным объектом, т.е. процессы, протекающие при разгоне и торможении автомобиля или при пуске и остановке двигателя, сильно отличаются друг от друга. Вследствие этого существенно отличаются и способы управления ДВС на этих режимах.
Следует также отметить, что характер переходных процессов, протекающих в двигателе и его системах, различен. Одни процессы протекают столь быстро, что могут быть приняты как мгновенные. Другие происходят существенно медленнее. Наконец, некоторые переходные процессы протекают столь медленно, что с точки зрения управления, могут рассматриваться как квазистатические.
Неопределенность характеристик, как и отдельных параметров двигателя, включает неидентичность, нестабильность и случайность. Процессы преобразования в двигателе внешних воздействий, их внутренние связи по своей физической природе, статическим и динамическим характеристикам в большинстве случаев неоднозначны, и в первую очередь из-за неидентичности параметров деталей и узлов разных образцов двигателей одной модели и даже одинаковых деталей одного двигателя в результате погрешностей изготовления и сборки. Неидентичность даже в пределах допусков, принимаемых при изготовлении двигателя, вызывает необходимость ее преодоления системой управления.
Нестабильность выражается в том, что характеристики двигателя (или его отдельные параметры), сошедшего с конвейера, не остаются неизменными на протяжении всего времени его эксплуатации. Они существенно меняются с течением времени. Это связано с явлениями износа, старения, отложениями нагара и др. Изменения характеристик двигателя могут быть значительными и иногда носят скачкообразный характер, при этом соответственно будут изменяться и параметры двигателя. Для сохранения управляемых параметров двигателя неизменными система управления (СУ) должна обладать необходимой точностью и быстродействием. Кроме того, СУ двигателем должна учитывать особенность каждого конкретного двигателя, на котором она применена. Немаловажное значение имеет и требование обеспечения длительной эксплуатации двигателя без ухудшения его экономических и экологических показателей. Совокупность всех этих факторов вызывает необходимость оптимального управления двигателем. В механических системах минимально необходимое качество управления двигателем достигается избыточностью запасов устойчивости, крутящего момента, прочности и, как следствие, - увеличенным расходом топлива и выбросами вредных веществ и т.п. Традиционной целью управления, даже для наиболее сложных в управлении двигателя непосредственным впрыскиванием топлива в цилиндры, является установление и последующая стабилизация частоты вращения, а для автомобильных двигателей с регулируемой передачей еще и мощности двигателя. Целью современного подхода к управлению двигателями является оптимизация управления (достижение поставленных целей наилучшим с точки зрения принятого критерия образом при наличии ограничений). Это главная задача управления двигателем, заключающаяся в установлении оптимальной совокупности значений его управляющих воздействий. Существом оптимизации является получение необходимого качества двигателя за счет устранения избыточности, то есть осуществление полного и эффективного использования имеющихся возможностей, заложенных в конструкцию двигателя, применяемых в нем материалов и технологии изготовления каждого его образца. Оптимизация имеет смысл только при наличии обобщенного показателя качества - критерия оптимальности или целевой функции, достаточно ощутимо отражающего эффективного управления. Немаловажна также доступность критерия оптимальности, возможность его определения и использования в системе управления. Следует отметить, что в рассматриваемых основных системах регулирования двигателя, применяемых в современной практике и каждом из их элементов обязательно присутствует прямая связь - воздействие входного сигнала на выходной. Обратная связь (ОС) - воздействие выходного сигнала на входной, может быть обусловлена естественными свойствами системы или целенаправленно организована в ней искусственно. ОС могут охватывать как всю систему управления, так и любую ее часть, например, в исполнительных устройствах. В них обратные связи могут быть как отрицательными, уменьшающими несоответствие значений выходного сигнала значениям входного сигнала, так и положительными, увеличивающими это несоответствие до технически максимально возможного предела, Положительные обратные связи могут быть только местными, охватывающими отдельные части систем; если они охватывают всю систему (с выхода на вход), тогда она вообще лишается возможности выполнять свое назначение.
Конструктивно-технологические особенности разрабатываемой аппаратуры
Следующую важную группу составляют первичные преобразователи, позволяющие определить величину циклового наполнения двигателя. Основные из них: датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), устанавливаемый перед дроссельной заслонкой и измеритель абсолютного давления (Рабе), регистрирующий разряжение во впускной системе двигателя.
Для анализа теплового состояния двигателя нашли широкое применение датчики температуры, устанавливаемые на системе жидкостного охлаждения ДВС (ДТохл), и монтируемые во впускную систему (ДТВ). Применяются два типа полупроводниковых преобразователей, отличающихся характером зависимости выходного сигнала датчика от температуры: с линейной зависимостью (эквивалентная схема представляет собой полупроводниковый стабилитрон, напряжение стабилизации которого является линейной функцией температуры) и с нелинейной (использующие в качестве чувствительного элемента терморезистор с высоким значением ТКС).
Одним из путей улучшение качества управления вообще и рабочим процессом двигателя в частности, является использование обратной связи, а это в ряде случаев требует применения дополнительных датчиков. Основные из которых - датчик детонации (ДД) и неровной дороги. Первый преобразователь, применяемый в настоящее время, является широкополосным кварцевым акселерометром, обычно устанавливаемым на поверхность блока цилиндров двигателя и позволяющим регистрировать ускорение привалочной плоскости в месте его установки Второй обеспечивает отсутствие ложного срабатывания первого при вибрациях кузова.
Во вторую группу входят устройства управления - наиболее важные элементы системы регулирования рабочим процессом двигателя. Датчики, функционально входящие в се состав, осуществляют преобразование физических величин, характеризующих состояние ДВС в электрические сигналы, которые по линиям связи поступают в блок управления.
В качестве устройства, осуществляющего выполнение заданного алгоритма управления, применяются микроконтроллеры (МК) различных типов и вычислительной мощности. Современные МК включают в себя широкий набор периферийных устройств, позволяющих обрабатывать все виды сигналов, поступающих от датчиков, и управлять различными типами исполнительных устройств.
Третьим компонентом, составляющим систему управления рабочим процессом двигателя, являются исполнительные устройства, реализующие эти функции на физическом уровне. В современных схемах нашли применение несколько типов: с дискретным, аналоговым и комбинированным изменением управляемого физического параметра.
Основной из исполнительных устройств является система зажигания. Подавляющее большинство схем управления рабочим процессом двигателя использует системы зажигания с индуктивным накоплением энергии. Коммутация катушек зажигания осуществляется полупроводниковыми ключами, управляемыми непосредственно микропроцессором, в функции которого входит и управление накоплением энергии в них.
Управление цикловым наполнением представляет собой одну из важных функций реализуемых системой управления рабочим процессом двигателя. Существует два вида исполнительных устройств. В первом случае, исполнительное устройство, называемое регулятором холостого хода (РХХ), устанавливается параллельно дроссельной заслонке и используется, в основном, для управления цикловым наполнением при закрытой дроссельной заслонке, В качестве привода регулятора дополнительного воздуха нашли применение два типа электромеханических устройств: шаговый электродвигатель и моментный электродвигатель с вращающимся или поступательно движущимся якорем. Собственно управление расходом воздуха осуществляется либо цилиндрическим золотником, либо игольчатым клапаном. Вторым видом исполнительного устройства, управляющим цикловым наполнением двигателя, является электрически управляемая дроссельная заслонка, обычно приводимая в движение коллекторным электродвигателем и снабженная для обеспечения обратной связи датчиком положения дроссельной заслонки,
В микропроцессорной системе регулирования режимом работы двигателя величина циклового наполнения и обороты ДВС определяют потенциальный характер протекания рабочего цикла и следовательно, могут быть названы первичными управляющими параметрами. При этом они определяют границы, в пределах которых, могут быть реализованы те или иные регулировки процесса- Следовательно, первичные управляющие параметры являются базой, вокруг которой группируются все остальные, используемые в процессе управления. В общем случае качество двигателя определяется совокупностью технических, экономических и экологических показателей. Среди них есть как непосредственно управляемые, так и предопределяемые возможностями МПСУ.
В число непосредственно управляемых технических характеристик двигателя входят: крутящий момент, частота вращения, давление и температура в системах топливоподачи, наддува, смазки, охлаждения, содержание кислорода в отработавших газах. Непосредственно управляемый главный из экономических показателей, текущий, а, следовательно, и эксплуатационный расход топлива, а также расходы масла, воздуха, воды. Непосредственно управляемы следующие экологические показатели: состав и количество вредных выбросов, уровень и спектр шума и вибраций. Относительная значимость этих показателей качества двигателя зависит от назначения и условий его работы.
Метрологическая аттестация и калибровка разработанного устройства
Существуют достаточно много способов снижения уровня ЭМП (рис. 1Л 2), однако по ряду причин некоторые из них, например, геометрическое разнесение источника и рецептора, невозможно выполнить, применение других не целесообразно с точки зрения уменьшения мощности ДВС? у третьих характеристики ухудшаются с течением времени, что приводит к увеличению уровня излучения. При этом контроль электромагнитного поля, делая отдельные выборки транспортных средств, осуществляется в специализированных лабораториях, а измерение напряженности поля от потока машин не дает в полной мере выявить те автомобили, помехи от которых превышают установленные нормы. Перспективным способом контроля излучения является активный метод, основанный на принципе управления режимами ДВС, основанном на измерении разрядного тока в высоковольтной цепи системы зажигания, который генерирует электромагнитное поле.
Основным критерием при выборе метода контроля сигнала в силовом контуре энергетической установки, отвечающей за воспламенение воздушно-топливной смеси является высокий потенциал (до 30 кВ) в измерительной зоне. Исходя из этого условия применение косвенного бесконтактного способа измерения тока наиболее приемлемо- Использование контактных методов нецелесообразно, т.к. накладываются высокие требования по электрической прочности изоляции для предотвращения разряда на нулевой потенциал в месте контакта измерительных устройств, внесенных в высоковольтную цепь.
При выборе средств контроля сигнала для регулирования режимом работы двигателя по каналу разрядного тока, необходимо учитывать следующие специфические особенности подкапотного пространства транспортного средства: высокий уровень электромагнитных полей; значительные вибрационные нагрузки с частотой от 45 до 300 Гц и ускорении 400±40м/с2; широкий диапазон изменения температур: от -40 до +125 С; перепады давления окружающей среды: 61 +106 кПа; относительная влажность воздуха 95 ±3%; а также малая измерительная база, ограниченная головкой блока цилиндра ДВС, впускным коллектором и шумогасящим кожухом. Помимо влияния внешних условий на работоспособность датчика, а также внутренней компоновки автомобиля, необходимо его соответствие электрическим и массогабаритным характеристикам, таким как: 1. Диапазон измерения силы тока: 10" -г 6 А; 2. Диапазон измеряемых частот: 30-П50 МГц; 3. Масса датчика тока: не более ОД кг; 4- Подключение датчика тока к бортовой сети должно осуществляться при помощи соединительного разъема типа СР50; 5. Сопротивление нагрузки измерительной цепи: 50 Ом; 6. Шунтирующая емкость измерительной цепи; не более 5 пФ. Устройство измерения и контроля разрядного тока должно соответствовать предъявляемым техническим требованиям при частоте вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания п; 800 - 6000 мин 1 и напряжение бортового питания автомобиля: 6 16 В. Диапазон измеряемых частот /є [30;150]МП/выбирается из условий:/, = 30 МГц - нижняя граница частотного диапазона, измеряемого электромагнитного поля согласно ГОСТ Р 41Л 0-99; fMax 150 МГц-верхняя частота области спектра ЭМП, в котором сосредоточенно до 90% излучаемой системой зажигания энергии- Определяется fhUa на основании статистического анализа. Основываясь на результатах анализа, проведенного в п. \2 и 1 3, а также предъявляемых технических требований, оптимальными устройствами контроля разрядного тока, с позиций надежности, массогабаритных размеров и электрических параметров, являются датчики трансформаторного типа. Применение в современных системах регулирования режимов работы двигателя внутреннего сгорания, микропроцессорного управления, обуславливает использование цифровых устройств в качестве аппаратуры для обработки информации с первичных преобразователей, служащих для контроля разрядных помех, а также и дальнейшего обеспечения нахождения оптимального режима ДВС, 1. Дана классификация помехам от системы зажигания, выявлены каналы их распространения. Определенны области частот, в которых преобладает определенный тип помех. Показано, что электромагнитное поле генерирует разрядный ток, протекающий в высоковольтной цепи системы зажигании автомобиля батарейного типа в момент пробоя искрового промежутка свечи двигателях внутреннего сгорания, 2. Дано обоснование исследования разрядного процесса от режимов работы двигателя внутреннего сгорания как источника возбуждения электромагнитного излучения, являющегося одним из критериев интегральной оценки транспортного средства, 3. Проведен сравнительный анализ устройств и методов контроля помех. Показано, что наиболее эффективным является бесконтактный метод измерения тока в высоковольтной цепи системы зажигания, и дано обоснование разработки устройства измерения и контроля разрядного сигнала. 4. Предложен метод, основанный на управлении режимом работы двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающий предельно-допустимый уровень электромагнитных помех.
