Системы зажигания, управление УОЗ

[serpan]

Здравствуйте. Очень заинтересовало избретение, тем более, что тема мне с детства интересна (сам боролся с детонацией на М-412 когда 93-го бензина не было). А перспективы-то, аж дух захватывает, вплоть до переустройства мировой экономики. В саму идею верю, тем более,что у автора есть железный аргумент в виде действующего образца. А те проблемы которые у него существуют (прежде всего с системой зажигания) вполне логичны, учитывая нестандартность двигателя. Я сам "технарь", специалист по цифровой электронике и программист в одном лице. Интересуюсь компьютерными системами управления автомобильными двигателями еще с конца 80-х. По ходу прочтения (пока прочитал далеко еще не все комментарии) возникла пара идей по устранению существующих проблем. Первая - по поводу отсутствия необходимых свечей и катушек зажигания. В начале 80-х на ГАЗе приступили к серийному производству новой модели автомобиля ГАЗ-3102. Особого прорыва, на мой взгляд не было, а двигатель, по сути, модернизированный от ГАЗ-24. Однако было там интересное конструкторское решение, эдакое советское ноу-хау (от которого потом, вроде как, отказались) форкамерно-факельное зажигание (по моему так это называлось). Суть идеи в том, что рабочая смесь поджигалась не от искры, а от факела, исходящего из спец. зоны в камере сгорания. Факел же поджигался от искры. Столь сложная схема делалась для обеспечения устойчивого воспламенения обедненной рабочей смеси, чем достигалась большая экономичность двигателя. Применительно к ИГА эту идею можно использовать след. образом; изготавливается небольшой цилиндр, в один конец которого вкручивается свеча, а другим концом этот цилиндр вкручивается в ГБЦ. Внутри цилиндра стоит определенным образом настроенный двухходовой клапан. Принцип работы следующий: в такте сжатия при подходе поршня к
ВМТ из-за высокого давления открывается клапан в этом цилиндре и небольшая часть смеси подается к свече. При этом, если давление в камере сгорания в ВМТ, допустим, 40 атм., то при должной настройке клапане можно добиться того, чтобу давление у свечи не превышало, например, 10 атм. При возникновении искры смесь, находящаяся в цилиндре воспламеняется, давление в нем резко возрастает и двухходовой клапан открывается уже в другую сторону. В итоге факел из цилиндрика поджигает смесь в камере сгорания. За счет того, что в цилиндрике давление в ВМТ не превышает обычного для обычных ДВС значения, можно использовать обычные свечи со стандартным зазором и обычные катушки зажигания. Кроме того, поджиг смеси факелом более стабилен, чем искрой. Может это и не лучшее решение, но в условиях отсутствия нужных свечей и катушек поможет добиться устойчивой работы двигателя при больших нагрузках.Вторая идея связана с системой управления двигателем. Как я понял тов. Ибадуллаев ездит с фонендоскопом, чтобы своевременно улавливать детонационные стуки и оперативно изменять параметры двигателя (на педаль он меньше давит или
УОЗ делате меньше - не знаю). Я не знаком с используемой на двигателе системой управления, но думаю, что там нет обратной связи по детонации (хотя может быть и есть). Если управляющий компьютер будет сам корректировать УОЗ при поступлении сигнала от датчика детонации и фонендоскоп будет не нужен. К примеру, у меня "Субару Легаси" двиг. 2,2 и системе управления такой датчик стоит, так вот я детонации не слышал ни разу, где бы я не заправлялся. У товарища точно такой же Субару, но двиг. 2,0 и в системе упр-ия такого датчика нет - у него стуки от плохого бензина иногда
бывают.
Буду рад, если мои идеи помогут успешному исходу дела. Ничего не требую взамен, ради процветания России и решения
глобальных мировых проблем ничего не жалко.
Автору и его помощникам успехов.

[motor]

возникла пара идей по устранению существующих проблем.

Спасибо! Предложения передам ИГА. Хотя мне кажется, что легче сделать в заводских условиях свечу, аналогичную стандартной, но с училенной изоляцией. Это и проще, и дешевле, и быстродействие выше.

на педаль он меньше давит или УОЗ делате меньше - не знаю

[/quote]

И то, и другое. Если не помогает дросселирование, меняет УОЗ, а то и глушит двигатель.
Было бы жедательно, чтобы вы и дальше участвовали в обсуждении. Мнение практиков очень ценно.

[serpan]

С удовольствием поучаствую. У меня большой инженерный интерес к этой перспективной идее. Кстати, по поводу системы зажигания. Кто-то уже упоминал тиристорные системы, мое мнение такое же: они выдают искру практически моментально, в отличие от более распространенных транзисторных. В свое время (начало девяностых) я изготовил с десяток систем электронного зажигания для автомобилей с классической контактной системой зажигания по весьма удачной и оригинальной схеме одного автора (не помню фамилию, но помню журнал "Радио", январь 87 г.). Она представляет собой транзисторно-тиристорную систему, совмещает в себе достоинства обоих и первая искра (а там за один раз две разнополярных искры) тоже формируется без задержек. У меня она бесперебойно работала на 3-х Москвичах с 1993 по 2003 г., так с ней, рабочей последний Москвич и продали. К слову, у нас в городе среди автолюбителей-радиолюбителей целый ажиотаж был - все эту систему конструировали и себе устанавливали. Она, скорее всего в исходном виде не подойдет, т.к. здесь не классическая контактная система зажигания, а комплексная система управления всем двигателем, но основные принципы заложенные в ней использовать можно. Лучше же, конечно, связаться с автором.
И еще, возможно я со своими идеями не совсем в той ветке участвую, может Вам стоит организовать ветку "Идеи, предложения, пожелания, обсуждения" (или с несколько другим названием)?

[serpan]

Можно подробнее о "глюках" системы управления? Где можно почитать про используемую на вашем двигателе систему управления? Это штатная ВАЗовская и какие там переделки? У Вас есть алгоритмы программ? Захотелось подробнее поизучать аспекты управления двигателем, проблемы существующих систем. Я в свое время в Политехе курсовик делал - быстродействующая вычислительная система (сам разрабатывал), может кое-какие идейки оттуда вполне пригодятся (речь идет о разработка принципиально другой системы вычисления параметров управляющих сигналов). Может быть тоже будет ноу-хау.

[strannik]

По управлению УОЗ. Беда тут общая, последние лет тридцать, продвижение в элементной базе электронники настолько велики, что теория управления сильно подзабыта, спецов практически нет, последние могикане остались.
Современные, в т.ч. последние буржуинские регуляторы УОЗ - обрасли кучей датчиков (детонация, лямда, разрежение...), все это не от большого ума, а от безысходу. Ребята решили забивать гвозди тапком и героически - преодолевают трудности. Т.е. в рамках парадигмы (гвоздь и тапок) - решения безусловно верные, но в рамках задачи (забить гвоздь) - грустное зрелище, т.к. существуют более адекватные инструменты.

Возвращаясь к управлению УОЗ. Все решается просто, причем одним датчиком положения коленвала. Только датчик должен быть практически на два порядка более чувствительным. Цифровые методы обработки такого потока информации - сегодня неприменимы, не хватает быстродействия, но никто не отменял аналоговых (точнее гибридных решений), что и реализовано в регуляторе Михайлова. http://www.bzm.ru/
По существу, если мы очень точно снимаем путь кривошипа во времени, такая кривая дает достаточно данных для поисковых алгоритмов управления. В данном случае, критерием управления - является вычисление УОЗ на котором двигатель в следующем цилиндре даст максимальный момент.
Если нужно, можно развернуть идею управления подробно.

2Мотор, спроси у ИГА, нужно ли ему описание алгоритмики поискового экстремального управления? Дело в том, что в общем случае (для гладких функций) существуют алгоритмы градиентного (т.е. с самой короткой траекторией) поиска в n-мерном пространстве, а управление смесью - частный случай такой задачи.

[serpan]

С зажиганием тов. Михайлова я сегодня вечерком ознакомлюсь. По поводу цифровых методов обработки информации - вопрос спорный, мой вычислитель, который я разрабатывал в институте, обладает высоким и фиксированным быстродействием независимо от сложности алгоритма расчета, а аналоговые методы (у нас как раз последний курс читали предмет "Аналоговые ЭВМ") теоретически более быстродействующие, но они не позволяют производить расчеты с высокой точностью, а практически еще и стоит серьезная проблема защиты аналоговых цепей от помех (особенно там, где предполагается использование цепей с напряжением в 70 кВ). Согласен, что герои-инженера облепили кучей датчиков свои движки, ради экономии нескольких процентов топлива, тем более, когда вопрос решается так изящно и радикально.
А основная задача перед системой управления какая? Именно высокая точность момента зажигания для любого режима работы? В чем принципиальное отличие в требованиях к системам управления для классического двигателя и двигателя ИГА?

И еще в ответ неконструктивным критиканам ИГА хочу привести афоризм: "Не бойся начинать делать то, чего не умеешь. Помни! Титаник строили профессионалы, а ковчег-любитель".

[strannik]

По поводу цифровых методов обработки информации - вопрос спорный

Чувствительность датчика - 3 минуты. Надо обработать 800 тыс. измерений в сек, по каждому че-то сложить, умножить, запомнить, прочитать... На какой однокристалке делать будем?

обладает высоким и фиксированным быстродействием независимо от сложности алгоритма расчета

"фиксированным" - верю, "независимым" -

Ну и главное, дело не в реализации, а в принципах управления. Это более высокий уровень абстракций, философия решения.

[serpan]

Уважаемый strannik. Вы каким-то образом участвуете в проекте? Я к тому, что наши дискуссии и какие-то идеи принесут какую-либо пользу в реализации этой идеи? Предлагаю также определиться по уровню знаний друг друга, я думаю обладая этой информацией нам будет несколько легче общаться друг с другом (я ни в коем случае не хочу показаться более знающим человеком, чем кто-либо другой, наоборот, я хочу иметь возможность консультироваться у других по тем или иным вопросам). Коротко о себе: образование высшее-техническое, окончил Алма-Атинский Политех, специалист по цифровой электронике, последние 10 лет работаю программистом (увы, после окончания института (1998 г.) спроса на электронщиков в наших краях не было). С детства интересуюсь электроникой и автомобилями и особенно электроникой в автомобилях, особенно электроникой программируемой. Однако у меня немного практики, я конструировал (что-то разрабатывал сам, что-то брал готовым) сравнительно несложные электронные блоки плюс самостоятельно устранял неполадки в АСУД (общепринятой аббревиатуры системы управления двигателем я не знаю, а этот термин, вроде как, употребляется чаще других) своего Субару-Легаси. Еще в начале 90-х изучал систему управления двигателями (советскую, для двигателей ЗМЗ). Из своих серьезных разработок имею АСУТП мининефтеперерабатывающего завода, внедренную и успешно эксплуатируемую на
нескольких заводах (по крайней мере года 3 она точно эксплуатировалась, потом я в той компании уже не работал, поэтому не знаю эксплуатируется она сейчас или нет). АСУД очень похожа на АСУТП, принцип тот же - на основании входных данных (в случае АСУД это сигналы датчиков) компьютер, по определенному алгоритму, формирует сигналы на управляющие устройства (коммутатор системы зажигания, топливные форсунки и др.).
Не углубляясь в особенности физических процессов, происходящих в ИГА я хочу подробнее знать, что требуется от АСУД?
Как я понял, главная задача - формирование искры в нужный момент в зависимости от входных параметров. Требуется ли управление форсунками и насколько это важно (двигатель ИГА карбюраторный или с впрыском)? Какая необходима точность (в +/-3 мин.' вряд ли удастся уложиться, да и нужно ли это)? В общем чем больше исходной информации, тем лучше.

По поводу своего вычислителя. Идея конечно не моя, я ее просто по своему реализовал в рамках поставленной мне задачи. Суть заключается в том, что этот вычислитель ничего и не вычисляет! Просто для каждой комбинации входных данных в памяти записывается заранее вычисленный результат. Весьма оригинальная идея. Поэтому его быстродействие НЕ ЗАВИСИТ ОТ АЛГОРИТМА и составляет несколько тактов на тактовой частоте вычислителя. На таком вычислителе можно реализовать ЛЮБОЙ АЛГОРИТМ. Учитывая, что современная память имеет гигабайтные емкости практическая реализация этой идеи вполне возможна (либо ее реализация в составе гибридного вычислителя, где часть вычислений будет производиться процессором, а часть вышеприведенным вычислителем).

Касательно однокристаллки (под этим термином, видимо, имеется в виду однокристальная ЭВМ). Понятно, что ее возможности весьма ограниченны. Однако есть и другой вариант - промышленная одноплатная ЭВМ, функциональность и производительность которой мало уступает современным персональным компьютерам.

Касательно тов. Михайлова, ознакомился я с его статьей и как понял из нее основной частью в его системе является датчик, который заменяет все остальные (хотя это справедливо в случае управления только зажиганием, но не впрыском). Смутило то, что он сравнивает свою систему со штатной двиг. 21083, где, как, я знаю стоит обычный трамблер (хоть и с датчиком Холла) с механическими центробежным и вакуумным регуляторами УОЗ. Если это так, то сравнение не совсем корректно, так как характеристики механических регуляторов далеки от оптимальных. Хотя сам датчик и интересен, хотелось бы прочитать о нем подробнее, характеристики, графики зависимостей выходных сигналов от физических величин и т.п.

Кстати, если есть материалы по используемой штатной АСУД ВАЗ-2110 буду благодарен,если Вы мне их предоставите.

[motor]

Недавно общался с ИГА. И, насколько мне кажется, в ходе разговора выяснился весьма существенный момент.
На стр. 178 Сборника (док. 4) имеется Заключение по результатам стендовых испытаний двигателей. Испытывались стандартная "Калина" и двигатель ИГА. Выяснилось, что на "Калину" устанавливался тот же инженерный болк Январь 5.1. (и даже тот же экземпляр), что используется в двигателе ИГА, но со стандартной программой. При работе на холостых оборотах на стенде программа, будучи установленной на "Калину", тоже давала скачки УОЗ в пределах 10 градусов. Если это так, получается, причина скачков УОЗ заключается не в двигателе.
Причина - в контроллере.
Значит, скачки УОЗ в пределах 10 градусов - это обычное (неустранимое) явление в Январе, установленном на стандартный двигатель.
Причина - не в наводках, не в высоких давлениях, а в самом устройстве и программе.
Почему же эти скачки не оказывают заметного влияния на стандартный двигатель?
ИГА утверждает, что требования к точности настроек в его двигателе в десятки раз выше, чем в стандартном. Быстрые скачки УОЗ в пределах 10 градусов для стандартного двигателя практичесик незаметны. Для двигателя ИГА они могут иметь фатальные последствия.
Отсюда вывод: надо срочно искать другой контроллер (инженерный блок), совместимый с датчиками десятки.
Вариант первый - Абит (Корвет).
Вариант второй - устройство Михайлова.
Может, есть еще какие идеи.
Просьба к участникам форума: если у кого-то имеется инженерный блок Январь 5.1., попытайтесь воспроизвести опыт ИГА с "Калиной": установите на машину, подключите ноутбук и на холостом ходу понаблюдайте за УОЗ. Если углы неустойчивы, значит это неустранимое свойство, заложенное в контролле Январь 5.1 и программу. Результаты опыта просьба сообщить. Спасибо!

[strannik]

Вы каким-то образом участвуете в проекте?

На общественных началах, помогаю ребятам с модерацией, есть опыт подъема похожего проекта http://stran06.narod.ru Тоже в связи с нетривиальной трансмиссией воспринималось в штыки. Через два года, очередь на машину на 5 лет.

Я к тому, что наши дискуссии и какие-то идеи принесут какую-либо пользу в реализации этой идеи?

Хороший вопрос Вообще, стоит отдельной темы. Из практики по Страннику - результаты неожиданны, в т.ч. и для генконструктора машины. Очень не хотелось идти традиционным путем, пошел в открытую, оказалось востребовано. Сейчас, практически все генконструкторы вездеходов в России - совершенно спокойно раскрывают конструктивные секреты прямо на форуме, в результате - машины из "кота в мешке" превращаются в что-то понятное.
Вранье прекратилось, "наш вездеход идет везде", "100 км/ч по торосам" - просто высмеивают. В какой-то мере уменьшилось количество наступаний на грабли, т.к. публикуются неудачи. Появился ряд очень интересных проектов, хочется верить, что в железных грохочущих коробках, которые называются вездеходами, наконец перестанут гибнуть мужики на безлюдке.
Вообще считаю, что в вездеходах, есть шансы задавить буржев. Ряд позиций по ГП, уже закрыты нашими машинами с хорошим отрывом.

Предлагаю также определиться по уровню знаний друг друга

Теория управления, промэлектронника (тут правда лет 15 паяльник в руки не брал, совр. элементную базу не знаю), программирование (в основном ERP, ГИС), вездеходы, медицина, преподавание, методология обучения, ну и т.д.

Весьма оригинальная идея.

ПЛМ. 70-е годы.

На таком вычислителе можно реализовать ЛЮБОЙ АЛГОРИТМ.

Далеко не любой и для реализуемых не всегда лучший.

Касательно тов. Михайлова, ознакомился я с его статьей и как понял из нее основной частью в его системе является датчик,

Не датчик, а принцип управление. Их всего два. Модельный и поисковый. У Михайлова - поисковый экстремальный регулятор.

На пальцах (Михайлов подробностей не раскрывает, поэтому, как бы я делал):
Скорость поршня в области 90 градусов после ВМТ определяется гармоническим законом (кривошип) движения и ускорением от сгорания смеси. Гармоническая составляющая ускорения в этой области равна нулю (синусоида в области абцисс - линейна), ускорение является функцией горения топлива. Оно же момент двигателя в каждом из тактов. Критерием управления является поиск УОЗ при котором ускорение будет максимальным.
Далее просто. Замеряем временной интервал между рядом соседних положений в контролируемой области (90 гр. после ВМТ), вычисляем производную (ускорение), сравниваем с аналогичным замерами в предыдущем цилиндре и последним изменением УОЗ. Если производная положительна (не дошли до экстремума) - двигаем УОЗ в ту же сторону. Отрицательна - двигаем назад (перебор). Ноль - не меняем (нашли оптимум).
Двигаем разумеется не просто пропорционально, а через ПИД - регулятор. В процессе заводки (когда нет ускорений) - эмулируем ускорение линейной функцией от оборотов.

Хотя сам датчик и интересен, хотелось бы прочитать о нем подробнее, характеристики, графики зависимостей выходных сигналов от физических величин и т.п.

Не дает.