Przykład programu sterującego

Program sterujący silnikiem spalinowym jest skomplikowaną strukturą programową, w której tworzenie zaangażowani są specjaliści z wielu dziedzin techniki. Procedury strategiczne oraz charakterystyki operacyjne przygotowują inżynierowie specjalności silnikowej. Do nich należy również identyfikacja i weryfikacja algorytmu sterowania na stanowiskach badawczych. Procedury narzędziowe przygotowują inżynierowie o specjalności elektronicznej. To oni decydują o strukturze sterownika i przepływie informacji pomiędzy elementami systemu sterowania. Budowanie programu sterowania z procedur przygotowanych przez mechaników i elektroników należy do specjalistów z dziedziny informatyki. Procentowy udział w tworzeniu programu sterowania w odniesieniu do każdej specjalności trudno obliczyć. Podane wcześniej informacje o automatyzacji tworzenia kodu źródłowego oraz postępujący rozwój elektroniki (uniwersalizacja elementów elektronicznych) pozwalają zaryzykować stwierdzenie, że udział specjalistów z dziedziny silników będzie się zwiększał.

W celu przybliżenia programu sterującego silnikiem spalinowym niniejsza strona zawiera opis przykładowego programu. Powstał on w Politechnice Lubelskiej w zespole złożonym zarówno ze specjalistów z Katedry Silników Spalinowych oraz Katedry Podstaw Konstrukcji Maszyn jak i specjalistów Wydziału Elektrycznego (inżynierów o specjalności elektroniczno–informatycznej). Wśród osób zaangażowanych w tworzenie programu obok autora należy wymienić mgra inż. Dariusza Kusińskiego oraz mgra inż. Przemysława Filipka.

Opracowany program sterujący w swojej warstwie sprzętowej bazował na elementach składowych jednopunktowego układu wtryskowego Multec TBI 700 zainstalowanego na seryjnie produkowanym silniku samochodu Polonez 1.5 GLI. Oryginalny sterownik został zastąpiony opracowanym we współpracy z  firmą Automex modułem opartym o mikrokontroler 80C196KB firmy INTEL. Szczegóły dotyczące sterownika znajdują się w książce poświęconej wtryskowi.

Układ wtrysku jednopunktowego MULTEC jest typowym układem dawkowania paliwa w oparciu o charakterystykę gęstość powietrza–prędkość obrotowa wału korbowego. Gęstość powietrza szacowana jest w oparciu o pomiar ciśnienia w kolektorze dolotowym dokonywany za pomocą krzemowego czujnika ciśnienia. Prędkość silnika oraz identyfikacja położenia wału korbowego uzyskiwane są poprzez analizę sygnału pomiarowego generowanego przez czujnik reluktancyjny umieszczony przy kole pasowym silnika. Dodatkowo mierzone są: położenie przepustnicy (potencjometr), temperatura cieczy chłodzącej w kolektorze dolotowym, zawartość tlenu w spalinach (sonda l ), prędkość pojazdu oraz napięcie zasilania w instalacji samochodowej.

Sygnały pomiarowe i urządzenia wykonawcze opracowanego systemu sterowania silnikiem samochodu Polonez 1.5 GLI

Do sterownika doprowadzane są sygnały ze wszystkich czujników z wyjątkiem czujnika prędkości obrotowej, który jest wstępnie przetwarzany w module DIS i następnie przekazywany do sterownika. Sterownik steruje kątem wyprzedzenia zapłonu, czasem otwarcia wtryskiwacza, otwarciem zaworu obejściowego powietrza oraz obsługuje poprzez przekaźnik włączanie pompy paliwa.

Warstwę zewnętrzną oprogramowania stanowią procedury strategiczne. Ponadto opracowano następujące procedury narzędziowe (rysunek poniżej):

  1. procedury wejściowe (pomiarowe):
  1. procedury wyjściowe (sterujące):
  1. procedury ogólne:
  1. procedury mieszane (wejściowo–wyjściowe):
  • obsługi łącza transmisyjnego RS.

Schemat kolejności wykonywania procedur programu sterowania silnikiem

Prezentowany opis przykładowego program sterowania dla prostoty wykładu został pozbawiony procedur diagnostycznych. Poniżej zaprezentowano szczegóły programu:

    1. Procedury inicjacji systemu
    2. Procedura obliczania prędkości obrotowej
    3. Procedura pomiaru sygnałów analogowych
    4. Procedury strategiczne
    5. Procedury sterowania wtryskiwaczem
    6. Procedury sterowania zapłonem
    7. Procedury sterowania zaworem obejściowym

Powrot Poradnik