угла опережения зажигания на микроконтроллере - ВАЗ-2107

Блок зажигания-регулятор угла опережения зажигания на микроконтроллере
PIC12F675 (новая версия).
Блок зажигания-регулятор угла опережения зажигания предназначен для замены
штатного центробежного и вакуумного регулятора двигателей ВАЗ-2101 ...,2107,
электронным аналогом , выполненным на микроконтроллере PIC12F675. Кроме ВАЗ2101 ...,2107 устройство (в разных вариантах ) успешно применялось на карбюраторных
двигателях ВАЗ-21213 (НИВА) , ВАЗ-2109 , ГАЗ-21 (форсированный , АИ-92) ,
TOYOTA COROLLA (1988г.в. двиг. 2Е объём 1.3 куб.) .MAZDA- 323 ,и др .
Устройство формирует угол ОЗ в соответствии с Рис1.(Уточненная характеристика
- для двигателя ВАЗ 2103 - на рисунке только 5 графиков УОЗ из 32 возможных)
Новая характеристика дополнительно улучшила динамику автомобиля по сравнению с
предыдущими версиями программы .
Рис1.
1. Если на автомобиле контактная система зажигания – прерыватель и
катушка Б117А , блок зажигания собирается по схеме Рис.3 . В качестве датчика
ВМТ используется прерыватель , датчик разряжения самодельный индуктивный , этот
вариант подробно описан в журнале “Радио” №11,2008 ,стр.36 .,но может быть
применен и ДАД 45.3829 , подключение см. на Рис.4а, Рис.4б . В программе есть функция
отключения катушки - если на входе GP5 постоянный низкий уровень , через 2..3сек на
выходе GP1 устанавливается высокий уровень .Если на GP5 постоянный высокий уровень
программа формирует импульсы многоискрового пуска.
В диапазоне от 370 до 2000
об/мин программа формирует время накопления =12мс ,в диапазоне выше 2000
максимально возможное время накопления , это позволяет получить энергию искры
достаточную для надежного воспламенения смеси во всех режимах работы двигателя и
использовать катушку зажигания Б117А более эффективно . Уменьшается нагрев
катушки на малых оборотах , легко достигаются максимальные обороты , не зависимо
от зазора в контактах прерывателя . В диапазоне от 0 до 370об/мин , вместо одного
импульса зажигания , программа формирует серию импульсов со следующими
параметрами : 2,3мс отводиться на искру - 12 мс на накопление энергии в катушке , чем
медленнее стартер вращает маховик КВ, тем больше искр при каждом размыкании
контактов прерывателя (высоком уровне на входе GP5 ) . Много-искровой пуск
гарантирует запуск двигателя в сильный мороз , нагаре на свечах и залитых свечах
зажигания . В этой версии задействован дополнительный канал АЦП AN0 , который
можно использовать для сдвига УОЗ на ± 10 град. , относительно исходной
характеристики (Рис.1).
Величина коррекции устанавливается потенциометром R4
.Вместо R4 на практике , удобнее использовать переключаемый делитель напряжения
.При изменении напряжения на входе AN0 , в пределах от 0 до +5в , график на Рис. 1
смещается от -10 до +10град. ,относительно исходного , при напряжении равном 1/2
напряжения питания микроконтроллера ( +2,3в) , график соответствует
Рис.1. Этот канал можно использовать для регулирования УОЗ на холодном и
прогретом двигателе - управление от кнопки воздушной заслонки .Потенциометр R1
сдвигает УОЗ на +5град . при вытянутом "подсосе" на холодном двигателе (после
настройки ,R1 лучше заменить двумя постоянными резисторами) .Потенциометр R2
позволяет корректировать УОЗ вручную при полностью открытой воздушной заслонке
(на прогретом двигателе) . Зависимость напряжения на движках потенциометров , от
угла поворота - нелинейная . R2 - размещается в салоне автомобиля - это позволяет
регулировать УОЗ "на ходу " .
В версии F675OK.HEX имеется функция поддержания оборотов ХХ = 930об/мин .Для
этого ,на прогретом двигателе (фары должны быть включены) регулировками
карбюратора установить обороты ХХ = 900...930 об/мин. При отклонении оборотов
ХХ от 930об/мин программа изменяет УОЗ в диапазоне от 7 до 14град. , устанавливая
обороты КВ 930об/мин (коррекция по каналу AN0 так же учитывается и плюсуется к
диапазону 7 - 14град ) .
На практике , после соответствующей регулировки ,
обороты остаются постоянными при включении / выключении дальнего света фар
,обогрева стекла и других потребителей вместе взятых. Раньше можно отключить
“подсос” при прогреве двигателя . Можно получить стабильные обороты холостого
хода при бедной топливной смеси .По ровной дороге двигатель “тянет” без дергания и
рывков ,при отпущенной педали газа ,на 1,2,3 и короткое время на 4й передаче ( это
облегчает движение в условиях гололеда , в пробках , при езде по ухабам – “езда в натяг”
) .
В программе есть функция автоматической настройки на диапазон изменения
разряжения во впускном коллекторе двигателя , что упрощает настройку самодельного
датчика разряжения ,а также позволяет использовать промышленный датчик
абсолютного давления (ДАД 45.3829 ) . Программа самостоятельно определяет тип
датчика разряжения ( по максимальному напряжению на входе AN2), поэтому
чтобы не вводить программу в заблуждение не настраивайте самодельный датчик
на напряжение больше 2,3в .
При использовании самодельного индуктивного
датчика разряжения, настройка сводится к установке максимального напряжения на
входе АЦП при отсутствии разряжения ,и минимального при максимальном разряжении
(Рис.2). Для обеспечения большей точности формирования УОЗ (в соответствии с Рис.1
) , следует настроить индуктивный датчик так ,чтобы максимальное напряжение на
входе АЦП было от 1,5в до 2,3в , а минимальное равно или меньше 0,9в.
Настройка датчика производится подбором C3 и R10 , до установки блока на
автомобиль , разряжение имитируется перемещением штока вакуумной камеры от
одного крайнего положения до другого .
Рис.3
2. Версию программы F675OK.HEX можно использовать для работы с
бесконтактной системой зажигания ( вместо прерывателя - датчик Холла ) ,
формирователь угла ОЗ собирается по схеме Рис.4а (для катушки зажигания
27.3705 ) или Рис.4б (для катушки Б117А) .. При необходимости можно использовать
самодельный индуктивный датчик разряжения , подключается также как на Рис.3 .
Работа формирователя проверена на автомобилях
ВАЗ-2109 и ВАЗ-21213 (НИВА) .
Рис .4а
Рис.4б
Любой вариант можно применять в упрощенном виде - т.е. без регулировки по
разряжению . Штатный вакуумный регулятор в этом случае не блокируется , вход
AN2 соединяется с +5в , через резистор 10к . Эффективность устройства в
упрощенном варианте , уменьшиться . Если вход AN0 не используется - на него
нужно подать напряжение равное 1/2 питания микроконтроллера ( +2,3в ) , с
делителя ,через резистор 10к .
На Рис.5, Рис 6, Рис. 7, формы импульсов на входе GP5 и выходе GP1 микроконтроллера
на различной частоте вращения коленчатого вала двигателя .
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Красным
цветом в таблице обозначено время накопления недостаточное для надежного
поджига смеси . Под "Мк не нормир." подразумевается время накопления
формируемое версиями программ с QRZ.RU (03. 2008г.) и FTP журнала "Радио"
(11.2008г.) .Из таблицы видно , что старые версии, с прерывателем в качестве
датчика ВМТ и катушкой Б117А , могут формировать искру с достаточной
энергией , только при Угле Замкнутого Состояния контактов прерывателя =65град.
.
Печатная плата (Рис.8) универсальная и пригодна для изготовления любого варианта
устройства . Элементы устанавливаются в зависимости от варианта применения .
Плата рассчитана на применение SMD резисторов, но при необходимости можно
применить резисторы МЛТ-0,125 . Все детали расположены со стороны проводников ,
фольга на противоположной стороне платы служит общим проводом и экраном . В
местах соединения выводов деталей , с общим проводом просверлены отверстия
.Транзистор КТ898А закреплен на радиаторе (металлическом корпусе ) через прокладку
из слюды или фторопласта .
Рис.8
Прошивка микроконтроллера : F675OK.HEX
proshivka.rar
Рисунок печатной платы :
F675OK.BAK
При установке устройства на автомобиль блокируется работа центробежного
и вакуумного регуляторов - грузы центробежного регулятора должны быть
зафиксированы при помощи скобок из проволоки вместо штатных пружин. Обойма
подшипника на которой крепиться контактная группа прерывателя , или датчик
Холла в бесконтактном варианте , фиксируется металлической пластиной
связывающей штифт обоймы и корпус трамблера . Шланг отбора разрежения для
регулятора угла ОЗ на микроконтроллере , соединен с патрубком отбора
разряжения на карбюраторе или впускном коллекторе.
Зазор между контактами
прерывателя устанавливается минимально возможный (для уменьшения износа
кулачка прерывателя ) , но обеспечивающий четкое размыкание и замыкание
контактов. После этого устанавливается начальный угол ОЗ , он должен быть равен
“0” по отношению к ВМТ , и установлен по меткам на шкиве коленчатого вала и
блоке цилиндров при неработающем двигателе.
.
3. Существенно снизить погрешность формирования УОЗ на низких оборотах
,можно установив датчик ВМТ на шкиве коленчатого вала . Для этого необходимо
изготовить накладку на шкив , с двумя прорезями через 180 град. В качестве датчика
ВМТ , используется датчик Холла , установленный на кронштейне .В этом варианте
формирователь собирается по схеме (если применен MH1SS1) Рис.3 , резистор R8
180ом отключается ,или Рис.4а, Рис.4б ( если применен автомобильный датчик
Холла). На Рис.9 - пример установки датчика ВМТ на автомобиле TOYOTA COROLLA
.
Рис.9
4. Избавиться от люфтов в приводе трамблера можно еще одним способом (кроме
изготовления накладки на шкив КВ ) .Этот способ очень простой и применим
практически на любом двигателе . Для этого клеим на шкив два магнита через 180
градусов (идеально подходят магниты от оптической системы CD-ROM , размером
6х6х1,5 мм ) ,на кронштейне крепим датчик Холла . Датчик Холла типа MH1SS1 (
Рис.11) от клавиатуры машинки Consul (высокий уровень на двух выходах 2 и 3 pin - при
наличии магнитного поля , к одному из выходов через резистор можно подключить
светодиод ) . Датчик срабатывает при зазоре между магнитом и кристаллом до 8мм (
для надежности установил зазор 2.5-3мм).
Датчик подключается вместо прерывателя , резистор 50-180ом (R8 на Рис.3
),служащий для очистки контактов - необходимо отключить.
Вместо MH1SS1 можно применить штатный доработанный датчик Холла , для
этого с датчика удаляется магнит . В схему также нужно внести изменения установить на входе инвертирующий каскад на транзисторе см. Рис.4а, Рис.4б.
Кронштейн датчика , для ВАЗ 2101…. ВАЗ 2107 , Рис.10 – крепиться на шпильках
, завернутых вместо болтов крепления крышки шкива.
Между кронштейном и крышкой на шпильках установлена проставка из текстолита или
двух трубок ( можно обойтись без проставок , зафиксировав кронштейн на шпильках
двумя гайками с обеих сторон ).
Поле магнита должно быть направлено по толщине пластины ( северный полюс на
одной плоскости - южный на противоположной плоскости пластины ) .
b)
при прохождении ВМТ :
a)
Изменение уровня напряжения на выходе датчика Холла ,
a ) - MH1SS1 ( неинвертирующий - на выходе эмиттерный повторитель ) ;
b ) - для датчика Холла , применяемого на автомобилях , ( инвертирующий - на
выходе открытый коллектор ) .
Рис.10
Рис.11
Вместо датчика Холла можно применить индукционный датчик – например
ДПКВ от инжекторного двигателя , для согласования датчика с блоком зажигания в
этом случае потребуется формирователь , усиливающий сигнал индукционного
датчика до 5-7вольт , длительность импульса увеличивать не нужно т.к.
версия F675OK.HEX "заточена" под короткие импульсы положительной
полярности . Длительность импульса на входе МК должна быть меньше 1/2периода
- на любой частоте в пределах диапазона 0...7500об/мин ,но больше 5мкс = 0,000005с .
Если используется датчик ВМТ на шкиве коленчатого вала - грузики
центробежного регулятора и шток вакуумной камеры можно не фиксировать
.Возврат к контактной системе в этом случае производиться переключением
катушки с выхода блока зажигания на прерыватель .
На Рис.12 конструкция блока зажигания с самодельным датчиком разряжения .
Рис.12
Запрограммировать PIC можно при помощи программы IC-Prog1.05D ( сделать это
не сложнее чем отправить письмо по электронной почте , или сообщение на форум )
.
и этого программатора .
УРОК - КАК ПРОШИТЬ МИКРОКОНТРОЛЛЕР : urok.exe
Дополнительная информация :
1. Тюфяков А. Система зажигания без секретов : Сб. Автомобилист -86-М.: ДОСААФ
,1986 .
2. Ю. Архипов “ ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ
ЗАЖИГАНИЯ“(стр.129-149) РАДИОЕЖЕГОДНИК за 1991год .
3. Шкильменский В. Блок зажигания – регулятор угла ОЗ на микроконтроллере
PIC16F676.Радио , 2008, №11, с.36.
4. “Радио”2009 , №4 ,ст.38.,.
5. ftp.radio.ru/pub/2008/11/bl_zg.zip
6 .Блок зажигания на микроконтроллере
Получить консультацию или поделиться опытом можно на :
1. Зажигание+октан Коректор На Микроконтролере - Форум по
радиоэлектронике - Страница 64
2.
Фуоз+Дпкв - Форум по радиоэлектронике - Страница 17
P.S.
Не следует ждать чуда от этого устройства.
“Жигули” не превратятся в “Феррари” , но ездить будут очень даже прилично и при
этом заметно меньше расходовать бензина .
Подразумевается что двигатель в исправном состоянии , карбюратор отрегулирован в
соответствии с заводскими требованиями .
Если Вас постигла неудача при повторении устройства , не стоит ругать автора и его
программу – прочитайте внимательно текст на странице - найдете причину неудачи.
Очень полезно почитать “классику жанра” – книги А.Тюфякова и Ютта .
Не советую вносить изменения в схемы - кроме ухудшения работы и надежности ( а
иногда и полной неработоспособности) , ничего не добьетесь (особенно касается замены
КС147 на 7805 или ЕН5 – почему , догадайтесь сами) . Внешние устройства
(самодельный тахометр) к портам микроконтроллера следует подключать через резисторы
3-10к ,причем резисторы должны находиться на плате блока зажигания –формирователя
(формирователь будет работать даже при замыкании соединительных проводов
тахометра на корпус) . Нельзя оставлять “в воздухе” запрограммированные , но не
используемые входы микроконтроллера.
Проверка прошивок в симуляторах – пустая
трата времени, ни чего умного они (симуляторы) Вам не сообщат – если желаете
убедиться в работоспособности -проверяйте на макете с применением двухканального
осциллографа и генератора на PICе (см .последнюю страницу сайта ) .Без приборов
работоспособность микроконтроллерной системы зажигания можно проверить
следующим образом : подключите к высоковольтному проводу катушки свечу
,разомкните контакты прерывателя (Рис.3) и включите зажигание – программа будет
работать в режиме многоискрового пуска (можете даже прикурить от свечи сигарету если забыли спички) .Для схемы Рис.4а,Рис.4б – отключите датчик и замкните вход
формирователя на землю ( вход МК напрямую на землю замыкать нельзя - не исключена
вероятность , что в этот момент он настроен как выход – это может привести к
повреждению микроконтроллера).Этот режим можно использовать для прожига нагара и
сушки свечей – но как правило с функцией многоискрового пуска потребности в этом нет
– двигатель надежно запускается даже с сильным нагаром на свечах и залитых свечах .
Переход к системе зажигания на микроконтроллере можно осуществлять поэтапно ,
только сначала нужно наметить для себя эти этапы - чтобы в последствии было меньше
переделок схемы .
Поэтапный переход рассмотрим на примере самой универсальной и простой версии
F675OK.HEX .
1 .На вашем автомобиле обычное контактное зажигание (прерыватель + катушка
Б117А).Собираете блок по схеме Рис. 3 отключаете неиспользуемые входы АЦП
(см.текст) фиксируете грузики ЦР и ездите в свое удовольствие .Если в дальнейшем
собираетесь подключить самодельный датчик разряжения используйте корпус несколько
большего размера для того чтобы потом разместить в нем датчик (если планируете
подключить ДАД , установите в схему 5 вольтовый стабилизатор для питания ДАД лучше на стабилитроне и резисторе - так надежней) .Для перехода на датчик ВМТ на
шкиве на основе автомобильного датчика Холла включите в схему инвертирующий
каскад на входе см . Рис.4а,Рис.4б - этот каскад можно разместить на отдельной плате
рядом с датчиком (все равно для Холла потребуется стабилизатор- поэтому все это можно
разместить отдельно от основной схемы ,на плате закрепленной на кронштейне датчика
), после проверки дополнительную плату залить эпоксидкой с пластификатором- чтобы
не растрескалась при перепадах температуры) .
2. На вашем автомобиле бесконтактная система зажигания (БСЗ) .Для этого
варианта справедливо все что сказано выше - сразу собираете схему на Рис.4а,Рис.4б изменять схему при переходе на датчик на шкиве не потребуется , просто переткнете
разьем с датчика в трамблере на датчик на шкиве .
Программа не предназначена для коммерческого использования .
Программа представлена как есть , не принимаются возражения типа :не работает
вообще , работает хуже чем с механическим регулятором УОЗ и т.д. - эта версия
программы , тщательно испытана на макете и работает полгода на автомобиле
автора - претензий нет , но не исключено , что в будующем программа будет
совершенствоваться .
В общем - желаю Удачи !