Controlul sistemului de aprindere

Controlul sistemului de aprindere

Principiul de functionare al unui sistemd de aprindere se bazeaza pe transformarea tensiunii joase de 12V intr-o tensiune inalta (de ordinul kV) necesara strapungerii saptiului dintre electrozii bujiei. Transformarea se realizeaza cu ajutorul bobinei, ce functioneaza pe principiul unui transformator de tensiune. Intreruperea curentului in primarul acesteia determina (prin variatia fluxului magnetic) aparitia tensiunii induse in secundar si implicit a scinteii. Momentul intreruperii primarului este cel care determina avansul la scinteie.

Dt = perioada de alimentare a bobinei (ruptor inchis) = primarul este alimentat de catre bobina, curentul evoluind dupa o curba specifica unui circuit RLC;

Dt = perioada de descarcare a bobinei (ruptor deschis) = ruptorul se deschide si curentul se anuleaza brusc; este perioada in care bobina transfera energia, pe care a primit-o initial de la baterie, catre bujie.

Perioadelor Dt1 si Dt2 le putem asocia duratele unghiulare prin intermediul relatiei , unde este este turatia motorului.

Un ciclu de functionare este descris de Dt Dt Dt sau Da Da Da

Raportul  se numeste procentaj Dwell (%Dw) si caracterizeaza timpul de incarcare a bobinei. Uzual %Dw=60-63%, ceea ce inseamna ca bobina, in cadrul unui ciclu de functionare, se incarca aproximativ 60-63% din timp, restul fiind afectat descarcarii. Limitarea %Dw se realizeaza din considerente de durabilitate a sistemului de aprindere. Valori mari ale %Dw conduc la curenti mari si implicit la solicitarea circutului de control si a bobinei (cu cit curentul este mai mare cu atit caldura degajata in primarul bobinei creste).

Referat: Mortare Proiect: CERTIFICAT de atestare a edificarii/extinderii constructiei - model

Valoarea maxima a energiei pe care o acumuleaza bobina poate fi scrisa: , unde L₁ este inductanta primarului, iar i_1max valoarea maxima a curentului din primar. Este evident ca energia acumulata este dependenta de valoarea maxima a curentului.

Pentrufacilitarea explicatiei vom considera un caz concret: un MAS cu patru cilindri.

La turatia n₁=1000 rpm, vom avea Da RAC, ceea ce inseamna ca la fiecare 180 RAC bobina incheie un ciclu (pe doua rotatii ale arborelui cotit sint aprinsi toti cilindrii).

Daca adoptam un %Dw=60%, inseamna ca Da RAC, sau Dt =18 ms.

La o turatie n₂=5000 rpm, mentinind constant %Dw, avem acelasi Da , dar Dt1=3.6 ms.

Timpul disponibil pentru incarcarea bobinei a scazut de cinci ori (practic raportul turatiilor). Scaderea timpului de incarcare antreneaza o scadere a curentului maxim si a energiei inmagazinate in primar. Astfel sistemul de aprindere va fi caracterizat de o valoare scazuta a energiei la turatii ridicate.[1]

Concluzie: La cresterea turatiei, energia scade, motiv pentru care un obiectiv fundamental al controlului sistemelor actuale de aprindere este mentinerea cvasi-constanta a energiei. Acest lucru se realizeaza prin majorarea %Dw la cresterea turatiei.

Schema unui sistem de control al aprinderii (energie constanta)

Figura anterioara prezinta schema unui sistem de aprindere cu control al %Dw (sistem cu energie constanta).

Unitatea de control inglobeaza doua module destinate controlului avansului si respectiv procentajului Dwell.

Pentru a controla momentul declansarii scinteii sint necesare:

a) valoarea avansului

b) o referinta unghiulara.

Valoarea avansului se stabileste in principal pe baza informatiilor de turatie si sarcina cu ajutorul unei harti stocate in memoria unitatii de control. 

Referinta unghiulara se obtine cu ajutorul unui generator de impulsuri. Prin generator de impulsuri intelegem orice tip de traductor care poate genera impulsuri, corelat cu pozitia arborelui cotit. In figura este prezentat cu titlu de exemplu semnalul generat de un traductor inductiv (1). Semnalul este prelucrat intr-un formator, la iesirea caruia se inregistreaza un semnal dreptunghiular (2). Fiecarui impuls ii corespunde o anumita pozitie unghiulara in raport cu care controlerul de avans poate sa-si stabileasca momentul declansarii scinteii.

Controlerul comanda un circuit de iesire (sau de putere) care realizeaza comutarea curentului in primarul bobinei. 

Pe baza celor expuse anterior (neglijind blocul 'Alti traductori') putem cataloga controlul avansului ca fiind unul in bucla deschisa.

Al doilea controler, cel de procentaj Dwell, asigura energia constanta a descarcarii, independent de regimul de turatie. In circuitul primar este inserat un detector de curent, al carui rol este de a determina valoarea maxima a curentului; daca aceasta tinde sa scada controlerul Dwell va mari timpul de alimentare a bobinei. In acest mod curentul, si implicit energia acumulata in primarul bobinei, se mentin la o valoare cvasiconstanta (cu variatii reduse intr-o plaja ingusta de valori).

Obs. Exista sisteme care in loc de traductor inductiv folosesc traductoare cu efect Hall[2]. Avantajul acestora este ca nu mai necesita formatoare de semnal. Semnalul generat este deja o unda dreptunghiulara bine definita.

Blocul etichetat “alti senzori” poate include: accelerometre (vibratia blocului motor), traductoare de presiune (presiunea din colectorul de admisie), traductoare de temperatura (lichidul de racire), etc.

Accelerometrele sint utilizate pentru corectarea avansului in conditiile aparitiei detonatiei. Functionarea cu avansuri la limita detonatiei este frecvent intilnita la motoarele moderne[3], ceea ce subliniaza importanta controlului in aceasta zona .

La detectarea detonatiei avansul este redus fie global (pentru toti cilindrii), fie individual (pentru fiecare cilindru in parte).

Strategia de control pentru eliminarea detonatiei contine, pe linga diminuarea avansului, si alte masuri:

saracirea temporara a amestecului (in cazul unei detonatii puternice, la mai multi cilindri);

reducerea sarcinii.