ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Определить расход топлива на 100 км пробега можно намного быстрее с помощью измерителя потока топлива (расходомера), чем по показаниям указателя количества топлива даже при разрешающей способности последнего 0,5 л. Это верно для случая движения по свободному шоссе, но не для городских условий, при которых указатель количества топлива позволил зарегистрировать фактический средний расход 10 л на 100 км только после нескольких ездок.

Основное преимущество описанного указателя количества топлива заключается в его низкой стоимости и удобстве использования его датчика и вспомогательных мультивибраторов. Калибровка проводится в блоке датчика, поэтому находящиеся в блоке щитка приборов схемы обработки сигналов и индикаторы при минимальных дополнительных затратах можно использовать совместно или по отдельности в режиме разделения времени для индикации любых других параметров, измеряемых с помощью изменения сопротивления, емкости или индуктивности.

Однако цель статьи - показать, что потенциальные возможности повышения точности указателей количества топлива в прошлом использовались недостаточно и что их можно реализовать с помощью простых датчиков емкостного типа и микроэлектронных схем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Р. R. Rabe and Е. Greenstein and J. W. Hile. An analog/digital integrated circuit interface for automotiv sensors. Paper 7600069 Transactions SAE, 1976.

2. M. K. Beriiett and W. A. Zisman. Prevention of liquid spreading in Contact angle, wettability and adhesion.

3. * RCA Solid State Division. Astable and monostable oscillators using RCA COS/MOS digital integrated circuits. Application note ICAN-6267.

4. Motorola Semiconductor Products Inc. Semiconductor Data Library/CMOS. Volume 5/Series B, 1976.

5.* RCA Solid State Division. Timekeeping advances through COS/MOS technology. Application note ICAN-6086.

6. * RCA Solid State Division. Noise immunity of COS/MOS integrated-circuit logic gates. Application note ICAN - 6176.

7. S. Y. Lee and Y. T. Li and H. L. Paston. Sing! transduction differential pulse width modulation. IEEE Transactions Ind. Elect. Control. Instru., Volume 17, 1970.

8. E. W. Owen. Digital processing of differential transducer signals. IEEE Transactions Ind. Elect. Control. Instru., Volume 24, 1977.

* Эти заметки находятся также в RCA Solid Stale Division, RCA COS/MOS Integrated Circuits. Databook Series, 1975.

; 790139

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ В ЦИЛИНДРЕ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ И ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕТОНАЦИИ

Кент У. РандаЛ, Институт систем управления, Дж. Девид Пауэлл, СтенфорЗстй университет

АННОТАЦИЯ

В прошлом зависимость давления в цилиндре по времени использовалась в качестве характеристики двигателя внутреннего сгорания. Недавно было предложено применять эту зависимость для регулирования опережения зажигания в замкнутой системе автоматического регулирования с обратной связью по детонации [1, 2]. Целесообразность использования такой системы определяется главным образом стоимостью и надежностью датчика, предлагаемого для соответствующих измерений.

В статье описана конструкция, даны соответствующее обоснование и экспериментальные характеристики датчика с потенциально невысокой стоимостью. Показано, что предлагаемый преобразователь дает возможность определять угол поворота коленчатого вала в момент достижения максимального давления в цилиндре и обнаруживать зарождающуюся детонацию по связанным с ней высокочастотным колебаниям давления в цилиндре. Кроме того, кратко описана установка датчика в системе регулирования по замкнутому циклу. Обоснована возможность применения этого датчика для целей регулирования опережения зажигания.

В автомобильном двигателе для получения максимального крутящего момента необходимое опережение зажигания устанавливается в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, положения дроссельной заслонки, коэффициента избытка воздуха в топливно-воздушной смеси, рециркуляции отработавших газов, а также от внешних условий. Хосей и Пауэлл [2] описали замкнутую систему автоматического регулирования угла опережения зажигания, в которой используется зависимость изменения давления в цилиндре во времени для определения момента за-. жигания, соответствующего максимальному крутящему моменту {и, следовательно, максимальной экономии топлива).

Для регулирования угла опережения зажигания необходимо определять момент наступления максимального давления в цилиндре при рабочем ходе поршня. Кроме того, требуется непрерывное измерение высокочастотных составляющих колебаний давления, обусловленных детонацией двигателя, чтобы приспособиться к- условиям, отличающимся от номинальных, или к условиям перегрузки.

Многие лаборатории предлагают коммерчес!?!! приемлемые пре-*бразователи давления, удовлетворяющие этим двум требованиям.

Рис. 1. Пьезоэлектрическое кольцо преобразователя, расположенное под свечой зажигания [3]:

J - отводящий проводник; 2 - свеча зажигания; 3 - кольцо преобразователя; 4 - головка цилиндра

Однако высокая стоимость таких преобразователей препятствует их использованию для изготовления систем регулирования опережения зажигания. В статье приводят теоретическое обоснование и конструкцию датчика давления в цилиндре с потенциально невысокой стоимостью, который можно использовать совместно с регулятором опережения зажигания, работающим по замкнутому циклу, описанному Хосей и Пауэлл.

Преобразователь должен удовлетворять следующим требованиям:

генерировать сигнал большой амплитуды, ясно различимый над уровнем помех;

иметь полосу частот не менее 5 кГц, чтобы можно было обнаружить характерные черты детонации;

его температура не должна влиять на определяемый момент максимального давления в цилиндре; иметь конструкцию, обеспечивающую низкую стоимость изготовления при массовом автоматизированном производстве;

иметь максимально простую электронную схему преобразования сигнала.

Отметим, что не выдвигается каких-либо существенных требований к стабильности положения нуля (при отсутствии сигнала) или к масштабному фактору, в результате допустима погрешность показаний примерно 10%.

Эти требования отличаются от требований к существующим датчикам, выпускаемым промышленностью, и являются преимуществом данного датчика, так как при повышении требований к стабильности положения нуля и к масштабному фактору стоимость датчика увеличивается.

Был изготовлен экспериментальный пьезодатчик, удовлетворяющий перечисленным выше требованиям к конструкции. Датчик представляет собой пьезоэлектрическое керамическое кольцо, размещаемое под свечой зажигания (рис. 1), и по конструкции подобен датчику, описанному Кондо [3]. Однако датчик, рассматриваемый в настоящей статье, несколько проще по конструкции и больше приспособлен к работе при высоких температурах.

Дается теоретическое обоснование, описывается конструкция и результаты испытания пьезоэлектрического преобразователя дав-ления. Так как,преобразователь был разработан для замкнутой системы регули13ования угла опережения зажигания, то описаны также его примен.ние в регуляторе опережения зажигания и расчетные характеристики.