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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 옥탄 교정기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 자동차. 전자 기기 휘발유의 옥탄가는 엔진 실린더에서 공기-연료 혼합물을 얼마나 압축할 수 있는지를 나타냅니다. 예를 들어, A-76 가솔린은 7,6배, A-92 가솔린은 9,2배, 메틸알코올(CH20OH)은 최대 XNUMX배 압축이 가능합니다. 이 경우에는 물론 알코올이 가장 좋지만 독성이 있어 각종 특수(스포츠) 자동차와 오토바이의 연료 성분으로만 사용됩니다. 연료의 옥탄가가 높을수록 더 구체적인 엔진 출력을 얻을 수 있습니다. 엔진이 서로 연결된 철 조각의 "더미"인지 확인하기 위해 멀리 갈 필요는 없습니다. 자동차의 후드 아래를 보는 것만으로도 충분합니다. 내연 기관의 주요 요소 중 하나는 점화 시스템입니다. 즉시 예약합시다. 여기서는 휘발유와 공기 증기의 혼합물(공기-연료 혼합물)이 고전압 방전에 의해 점화되는 휘발유 엔진의 작동을 고려하고 있습니다. 불꽃. 그림 1은 단일 실린더 엔진의 작동 주기를 개략적으로 보여줍니다(원 근처의 그림). 원의 반경(화살표)은 피스톤의 상사점(TDC)에 대한 엔진 샤프트의 회전 각도 ψ를 나타냅니다. 우리의 임무는 적시에 이 실린더의 공기-연료 혼합물을 점화하는 것입니다.
공기-연료 혼합물은 즉시 연소되지 않고 매우 정해진 시간 내에 연소된다는 것이 분명합니다. 이 시간은 사용된 휘발유의 옥탄가에 따라 달라집니다. 그러나 혼합물이 너무 빨리 연소되는 경우가 있습니다. 이러한 매우 해로운 현상을 폭발이라고 합니다. 노킹은 사용된 휘발유의 옥탄가가 이 엔진의 압축비와 일치하지 않아 공기-연료 혼합물이 자연적으로 발화할 때 발생합니다. 그러나 결국 우리는 "필요할 때"불이 붙고 가능하다면 완전히 타 버리기 위해 혼합물이 필요합니다. 이를 위해 싸우는 방법을 알려면 학교를 기억해야 합니다. 옛날 옛적에 XNUMX세기에 두 명의 과학자인 보일과 메리어트가 자신만의 법칙을 "발명"했습니다. 이 법칙은 일반적으로 이상기체에 대한 것이지만 우리 엔진의 실린더에서 어떤 일이 일어날지 이해하는 데 사용될 수 있습니다(보일과 마리오트는 이 모든 것을 어떻게 알았을까요?). 이 법칙은 압력 P, 부피 V 및 온도 T와 관련이 있으며 전혀 무섭지 않습니다.
피스톤이 실린더 내에서 움직일 때 이 세 가지 양이 변합니다. 가스 압력이 감소하기 시작하고 부피가 증가하면(피스톤이 "아래로 내려감") 온도가 떨어지고 상사점을 통과한 후 연소가 중지되는 것으로 나타났습니다. 태울 시간이 없었던 모든 것은 환경을 "독살하기 위해" 동시에 (근처에 있는 경우) 보행자를 위해 배기관을 통해 버려집니다. 따라서 엔진 효율을 최대화하고 배기가스 중독으로부터 사람을 보호하기 위해서는 피스톤이 상사점에 도달하기 전에 실린더 내 혼합물을 점화시켜야 합니다. 그림 1의 화살표는 정확히 이 피스톤 위치를 가리킵니다. 이제 엔진이 정상적으로 시동되고 작동하기 위해 유휴 속도(f = 600rpm 또는 10rpm)에 대해 초기에 어떤 점화 타이밍을 설정해야 하는지 살펴보겠습니다. 우리는 대략 t76=76ms 시간에 실린더 내에서 연소되는 A-0,7 가솔린과 t92=92ms에 연소되는 AI-1,3에 대해 이 작업을 수행할 것입니다. 점화시기 fop를 계산하는 공식을 작성합니다.
그런 다음 가솔린 A-76을 t76과 f의 값으로 대체하면 f76=2,52°가 됩니다. AI-92의 경우 - 따라서 f92 = 4,68 °입니다. 숙련 된 운전자는 이것이 말도 안되는 일이며 설정할 각도 값이 두 배 커야한다고 즉시 말할 것입니다. 그러나 차단기-분배기 샤프트가 정확히 두 배 느리게 회전하므로 계산된 각도 값을 두 배로 늘려야 한다는 점도 알아야 합니다. 그러면 Φ76=5,04°, Φ92=9,36°가 나오며, 이는 자동차에 설치된 각도의 실제 값과 크게 다르지 않습니다. 자동차에 원심 점화 타이밍 조절기가 필요한 이유를 알아 보겠습니다. 점화시기를 계산할 때 600rpm으로 계산한다고 규정한 것도 헛되지 않았습니다. 결국, 이 각도를 변경하지 않고 두면 1200rpm에서 혼합물 연소(점화에서 TDC까지)에 할당된 시간이 절반으로 줄어들고 혼합물이 완전히 연소될 시간이 없습니다. 머플러의 "촬영"이 즉시 시작되고 엔진이 필요한 출력을 생성하지 않습니다. 엔진 속도가 증가함에 따라 혼합물이 소진되기 위해서는 점화 시기를 늘려야 하는 것으로 나타났습니다. 76rpm(3000rpm)의 A-50 가솔린의 경우 리드각은 공식(1)에 따라야 합니다. f76 \u0,0007d 50 * 360 * 2 * 25,2 \uXNUMXd XNUMX ° (듀스가 어디에서 왔는지는 이미 분명합니다). 정말로 그렇다면 모든 것이 간단할 것이다. 그러나 속도가 증가함에 따라 혼합물이 더 빨리 연소되기 시작하고 연소율의 변화는 어떤 분석 기능으로도 설명할 수 없는 것으로 나타났습니다. 의존성은 실험적으로 선택되며 각 엔진 유형에 대한 원심 조속기 제조 시 고려됩니다. 기계 장치가 점화 시기 조정에 있어 충분한 정확성을 제공할 수 없다는 점은 "분명하고 생각할 필요도 없습니다". 현대 자동차에서는 이 모든 것이 엔진 속도뿐만 아니라 다양한 매개변수를 고려하는 컨트롤러에 의해 처리됩니다. 주의를 기울였다면 엔진은 두 가지 조건이 충족되는 모드에서 작동해야 합니다.
엔진이 설계된 가솔린으로 정확하게 작동하면 모든 것이 정상입니다. 예를 들어 76번째 대신 92번째와 같이 "무언가"가 탱크에 튀었다면 엔진은 달콤하지 않고 가볍게 넣어야 합니다. 말하자면, 급유하는 경우 저속에서 강한 폭발이 관찰되고 고속에서는 엔진이 과열됩니다. 일반적으로 이론적으로는 모든 것이 예상대로입니다. 저속에서는 압축비가 최대 허용치를 초과하고 혼합물이 자발적으로 (그리고 필요한 것보다 일찍) 점화하는 방법, 즉 폭발하는 방법이 남지 않습니다. 그러나 엔진 속도가 증가하면 원심 조절기가 점화 타이밍을 증가시키고 스파크 발생 시 압축비가 허용 가능한 수준보다 낮아집니다. 즉, 속도가 증가하면 폭발이 사라질 것 같습니다. 그러나 실린더 내 혼합물의 연소 시간도 휘발유의 옥탄가에 따라 달라진다는 사실을 잊지 마십시오. 우리의 경우, 76번째 가솔린과 마찬가지로 피스톤이 TDC에 도달하기 전에 92번째 휘발유가 연소되고, 미리 연소된 혼합물이 피스톤을 세게 눌러 TDC에 도달하는 것을 방지하려고 합니다. . 이로 인해 엔진이 과열되어 그에 따른 모든 결과가 발생합니다. 그러나 현재 상황에서 벗어날 방법은 아직 남아 있습니다. 초기 점화 시점을 76번 휘발유(~5°)에 최적으로 설정해 보겠습니다. 물론 이로 인해 압축이 증가하고 결과적으로 폭발이 증가합니다. 그러나 결국 속도가 증가함에 따라 전진 각도가 증가하고 압축비가 각각 감소합니다. 즉, 92번 휘발유 대신 76번 휘발유를 채우고 점화 시기를 규정된 5° 대신 9°로 설정하면 일부 회전부터 운전자가 잘못된 휘발유가 채워져 있다는 사실을 알아차리지 못하게 됩니다. 어떤 혁명이 일어날지부터 계산해 봅시다. 공식 (1)이 다시 도움이 될 것입니다. 76번 휘발유가 폭발을 멈추는 속도를 구하면 약 1400rpm이 나온다. 방치형과 크게 다르지 않습니다. 지식이 풍부한 많은 운전자들은 개스킷 없이 76번 휘발유로 "Zhiguli"를 운전하여 점화를 나중에 설정합니다. 그러나 "가장 높은 소리"는 점화 타이밍을 신속하게 조정하여 충전된 휘발유와 좋아하는 "철마"의 작동 조건에 맞게 조정하는 기능입니다. 이 작업을 수행하는 장치를 옥탄 교정기라고 합니다. 밝혀진 바와 같이, 저널 [1-5]의 앞부분에 설명된 펄스 플라즈마 점화 장치는 연료 연소를 개선하고 눈에 띄는 절감 효과에 기여할 뿐만 아니라 상대적으로 간단하게 옥탄 교정기를 구축할 수 있게 해줍니다. 작동 원리를 더 쉽게 설명하기 위해 [2]의 점화 장치 다이어그램(그림 1)을 제시합니다.
통합 타이머 칩 KR1006VI1을 사용합니다. IC DA2에는 차단기 접점의 바운스로부터 보호하기 위한 회로가 만들어지고, 두 번째 타이머인 DA1은 사이리스터를 제어하는 단일 진동기입니다. 단일 진동기는 사이리스터가 강제로 열린 상태로 유지되는 동안 약 1ms의 지속 시간으로 펄스를 생성합니다. 이는 점화 코일의 3차 권선과 저장 커패시터 CXNUMX에 의해 형성된 발진 회로의 회로를 닫습니다. 초퍼 입력에 신호가 없을 때 C3의 전압은 450V 이상이어야 합니다. 고전압 변환기의 주파수는 약 2kHz에서 선택되어 사이리스터가 사이의 시간 동안 꺼질 시간을 갖습니다. 변환기의 차단 발생기 펄스. 이제 이론을 이해한 후 옥탄가 교정기가 운전자의 삶을 어떻게 더 쉽게 만들 수 있는지 이야기하겠습니다. 그림 3은 이미 알려진 OH-427 블록[3]을 기반으로 옥탄가 교정기가 있는 점화 블록의 다이어그램을 보여줍니다.
옥탄가 교정기의 작동은 다음 조건을 충족해야 합니다.
혹시라도 다른 속도에서 1ms는 엔진 크랭크 샤프트의 매우 다른 회전 각도에 해당한다는 것을 기억하십시오. 옥탄가 교정기를 생성하기 위해 KR427VI3 유형의 다른 타이머(DA1006)와 VT1 트랜지스터가 OH-3 회로에 추가로 도입되며, 이는 VT1 및 DA2 요소의 차단기 접촉 바운스 보호 회로 바로 뒤에 연결됩니다. 그림 4는 옥탄가 교정기의 타이밍 다이어그램을 보여줍니다. 바운스 방지 회로 출력의 신호, 즉 핀 3 DA2(그림 4a)에서 비례 통합 체인 R9-R10-C5로 들어갑니다.
결론 7 DA2는 장치 작동에 필요한 펄스 형태를 형성하는 적분기 커패시터 C5에 연결됩니다(그림 4b). 이 펄스의 앞쪽 가장자리는 엔진 실린더 내 혼합물의 설정된 점화 타이밍에 해당합니다. C5와 DA7의 핀 2 사이에 연결이 없으면 C5는 충전된 것과 동일한 저항기(R9, R10)를 통해 방전되므로 장치가 높은 엔진 속도에서 안정적으로 작동하지 않습니다. 통합 체인에서 신호는 DA4 타이머가 담당하는 임계값 요소의 입력으로 공급됩니다. 타이머는 내부 비교기의 응답 임계값을 조정하는 기능을 제공하며, 이를 통해 입력 신호의 특정 형태에 따라 입력의 양의 전면을 기준으로 출력 펄스의 지연을 원활하게 조정할 수 있습니다. 그림 4는 비교기 응답 임계값 Uthr이 적분 펄스의 상대적으로 평탄한 섹션으로 이동하여 응답 임계값을 변경하여 필요한 지연 값을 선택할 수 있는 경우를 고려합니다. VU1 광사이리스터의 전원 스위치를 제어하는 펄스는 DA4 타이머에 의해 생성됩니다(그림 4c). 타이머 DA3의 기준 전압의 내부 분배기 회로에 포함된 트랜지스터 VT3의 베이스에 동일한 펄스가 인가됩니다. 분배기는 직렬로 연결된 5개의 5kΩ 저항기 체인입니다. 타이머 작동 원리의 이해를 돕기 위해 그림 XNUMX에 약간 "열린" 형태로 표시되어 있습니다.
조절 저항 R8은 제한 저항 R11을 통해 타이머의 출력 5에 연결됩니다. 즉, 내부 기준 전압 분배기의 두 "하위" 저항과 병렬로 연결됩니다. 엔진이 정상적으로 작동하려면 엔진 속도가 증가함에 따라 옥탄가 교정기를 사용하여 발생하는 추가 지연이 감소해야 합니다. 즉, 장치에는 주파수 측정기도 포함되어야 합니다. 이 문제는 해결하기 쉬운 것으로 나타났습니다. 전원 스위치를 제어하는 타이머 DA4는 1ms 동안 제어 펄스를 생성합니다. 주파수 카운터에는 동일한 펄스가 사용됩니다. 입력 지연 시간의 주파수 의존성은 점화 타이밍을 조절하는 동일한 DA3 칩에서 구성하는 것이 가장 쉬운 것으로 나타났습니다. 이를 위해 커패시터 C5는 DA3 타이머의 단자 9에 연결됩니다. 이 커패시터 유형 K53-16 또는 커패시턴스 허용 오차가 ± 10% 이하인 유사한 유형을 사용하는 것이 바람직합니다. 커패시터 C9는 타이머의 내부 분배기를 통해 충전되고 개방형 트랜지스터 VT3과 콜렉터 회로의 R8-R11 회로를 통해 방전됩니다. 그림 6은 옥탄가 교정기 회로의 일부 지점에서 신호의 위상 관계를 보여줍니다. 그림 6a는 DA3 입력의 펄스를 보여주고 그림 6b는 내부 기준 전압 분배기의 전압 파형을 보여줍니다.
DA9의 핀 5에 연결된 커패시터 C3는 시간 t3 동안 VT1의 키를 통해 방전되고 시간 t2 동안 타이머의 내부 분배기를 통해 충전됩니다. 그러나 t1은 (엔진 R8의 특정 위치에서) 일정하고 t2는 엔진 속도의 변화에 따라 변하므로, 샤프트 속도가 변하면 기준 전압도 변합니다. C9 및 R11의 적절한 값을 설정하여 필요한 커패시턴스 충전 및 방전 속도를 선택할 수 있습니다. 커패시턴스 선택에 대한 특정 제한은 타이머의 내부 분배기에 의해 부과됩니다. 이를 구성하는 저항은 고정되어 있고 5kOhm의 저항을 갖기 때문입니다. 세 번째 다이어그램(그림 6c)은 전원 스위치 VU4을 제어하는 DA1 타이머에 의해 생성된 신호를 보여줍니다. VT3 트랜지스터의 키를 제어하는 주파수 측정기에도 사용되므로 기간이 엄격하게 정규화됩니다. 회로의 중요한 부분은 그림 7에 표시된 변압기입니다. 하드 모드로 작동하기 때문에 완성도가 높아야 합니다. 바니시나 에폭시로 채우는 것이 가장 좋습니다. 권선 수, 권선 순서 및 권선 배치는 표 1에 나와 있습니다.
권선의 권선 순서는 1-3-2입니다. 권선 - 일반, 층형, 코일 대 코일. 권선과 층 사이의 절연 - 광택 처리된 직물 1개 층(파괴 전압 - 약 1000V). 변압기 코어 - 페라이트 2000NM1 Sh10x10. 1mm의 간격으로 조립됩니다(유전체 스페이서 사용). 개발된 블록을 통해 엔진은 매우 희박한 공기-연료 혼합물에서 작동할 수 있습니다. 이 작동 모드를 사용하면 매우 눈에 띄는 연비가 관찰될 뿐만 아니라(20%에 도달할 수 있음) 배기 가스의 CO 함량도 감소합니다. 후자는 교통 경찰에 사용되는 가스 분석기의 감도 한계보다 낮습니다. 따라서 Zaporozhets에 이러한 블록을 설치하여 파리로 이동하는 것은 매우 현실적입니다. 유로 배출 기준은 백금 촉매 없이도 충족됩니다. 또한 천연 가스를 사용하는 차량에 이 장치를 사용하면 저온에서도 휘발유 없이도 엔진이 자유롭게 시동됩니다. 소스
저자 : V. Shcherbatyuk, E. Petsko
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