5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое фазовращатель в двигателе

ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ

— устройство, осуществляющее поворот фазы электрич. сигнала. Широко используется в разл. радиотехн. устройствах — антенной технике, технике связи, радиоастрономии, измерит. технике и др. (см. также Антенна, Радиоприёмные устройства, Радиопередающие устройства). Ф. подразделяются на фиксированные (с фиксированным фазовым сдвигом) и регулируемые (с регулируемым фазовым сдвигом).

Простейшим фиксированным Ф. является отрезок линии передачи. Фазовый сдвиг, вносимый таким Ф.,

где l -длина Ф., l — длина волны в линии передачи. В таком Ф. фазовый набег пропорц. рабочей частоте. Диффе-ренц. фазовый сдвиг, являющийся разностью фазовых сдвигов, вносимых трактом с Ф. (р а б о ч и й к а н а л) и трактом без Ф. (о п о р н ы й к а н а л), в этом случае также пропорц. частоте. Введением спец. корректирующих цепей можно получить постоянный в диапазоне рабочих частот фазовый сдвиг в рабочем канале относительно фазового сдвига в опорном канале. В качестве корректирующих цепей используется обычно одна или неск. секций связанных однородных линий, каскадно соединённых между собой, как показано на рис. 1. Соответствующим выбором параметров связанных линий в Ф. может быть получен заданный фазовый сдвиг относительно опорного канала, не изменяющийся в полосе рабочих частот. Типичные фа-зочастотные характеристики Ф. на связанных линиях и линии опорного канала приведены на рис. 2. Для получения фиксированного фазового сдвига, равного 90°, могут использоваться направленные ответвители с равным делением мощности, в выходных плечах к-рых сигналы сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90° во всём диапазоне рабочих частот.

Рис. 1. Фазовращатель на связанных линиях пе редачи.

Рис. 2. Фазочастотные характеристики рабочего и опорного каналов фазовращателя на связанных линиях передачи.

Регулируемые Ф. подразделяются на Ф. с электрич. и «ручным» управлением. В Ф. с «ручным» управлением регулировка фазы может осуществляться за счёт изменения геом. длины линии либо за счёт изменения длины волны в линии. Геом. длина может регулироваться, напр., в телескопич. конструкции линии. Регулировка длины волны в линии может осуществляться регулировкой параметров заполняющей среды, напр., при помощи перемещения в линии диэлектрич. пластины с достаточно высокой ди-электрич. проницаемостью. Электрич. регулировка фазы осуществляется с помощью активных элементов с управляемым сопротивлением, в качестве к-рых могут применяться полупроводниковые диоды.

Рис. 3. Фазовращатель типа периодически нагруженной линии.

По характеру перестройки фазы Ф. подразделяются на аналоговые и дискретные соответственно с плавной и ступенчатой регулировкой вносимого фазового сдвига. По методу построения-на проходные и отражательные. Ф. проходного типа используют свойство изменения фазы коэф. передачи при изменении нагрузки линии, а Ф. отражательного типа — фазы коэф. отражения. Пример ячейки проходного Ф., выполненного по схеме типа периодически нагруженной линии, приведён на рис. 3. Фазовый сдвиг Ф., вносимый такой ячейкой, и коэф. отражения от входа Г вх определяются ф-лами

где Y о — волновая проводимость линии, В- реактивная проводимость нагрузок линии, q=2pl/l -электрич. длина линии, l -геом. длина линии. Если то ячейка Ф. оказывается согласованной. При изменении проводимости В в процессе регулировки вносимого фазового сдвига возникаем рассогласование. Макс. величина фазового сдвига в Ф. типа периодически нагруженной линии ограничивается допустимым уровнем рассогласования.

Рис. 4. Фазовращатели с фильтрами верхних и нижних частот Т- и П-типов.

Другой разновидностью проходного Ф. является Ф. с фильтрами верхних (ФВЧ) или нижних (ФНЧ) частот. Схемы таких Ф. с ячейками Т- и П-типов приведены на рис. 4. Фазовый сдвиг и коэф. отражения от входа ячейки Ф. Т-типа определяются ф-лами

Здесь X, В- соответственно последовательное реактивное сопротивление и параллельная реактивная проводимость ячейки, -волновое сопротивление линии. Как видно из (5), Г вх = 0, если

Для Ф. П-типа в ф-лах (4)-(6) X и В меняются местами. Если условие (6) в процессе регулировки выполняется, то Ф. остаётся согласованным во всём диапазоне регулировки фазы. Одновременная регулировка ёмкостных и индуктивных элементов фильтров, при к-рой условие (6) выполняется, затруднительна. Поэтому Ф. с ФВЧ и ФНЧ, как правило, используются для дискретной регулировки фазы. Переключение фазы в таких Ф. осуществляется переключением фильтров ФВЧ и ФНЧ. Схема ячейки дискретного Ф. с ФВЧ и ФНЧ приведена на рис. 5. В каждом из фильтров

Ф. условие (6) должно выполняться. Эта схема дискретного Ф. по принципу работы близка к Ф. типа переключаемых каналов. В этих Ф. переключаются не фильтры, а отрезки линий передачи (каналы), имеющие разл. длины.

Рис. 5. Дискретный фазовращатель с фильтрами верхних и нижних частот.

Рабочий канал может содержать описанную выше корректирующую цепочку для выравнивания фазочастотной характеристики.

В Ф. отражательного типа фаза коэф. отражения регулируется сопротивлением оконечной нагрузки линии. Зависимость фазы коэф. отражения от сопротивления нагрузки

определяется ф-лой

Читать еще:  Ваз 2114 что нужно для диагностики двигателя

Если сопротивление нагрузки линии носит чисто реактивный характер, что, как правило, имеет место в аналоговых Ф., где используются управляющие элементы с малыми активными потерями, такие, как диоды с нелинейной ёмкостью, работающие при обратном смещении р-n -пере-хода, то

где Х н — реактивное сопротивление нагрузки линии.

Рис. 6. Комплексные плоскости коэффициентов отражений Г в сечении переключательного эле мента ( а) и на входе четырёхполюсника ( б).

В дискретных Ф. в качестве управляющих элементов применяются pin-диоды, переключательные диоды с Шоттки барьером и др. В этих диодах необходимо учитывать активные потери, к-рые к тому же могут не оставаться постоянными при переключении. Если переключат. элемент непосредственно включить в линию, то фазы и амплитуды отражённых волн будут определяться комплексными коэф. отражений Г 1 и Г 2 , соответствующими сопротивлениям переключат. элемента в каждом из состояний На комплексной плоскости коэф. отражений Г, показанной на рис. 6 ( а), эти коэф. отражений изображаются радиус-векторами О Г 1 и О Г 2 , лежащими внутри единичной окружности C 1 . Для получения необходимой разности фаз с пост. значениями амплитуд отражённых волн в каждом из состояний (или с заданным отношением амплитуд) перед переключат. элементом включается спец. четырёхполюсник, осуществляющий преобразование коэф. отражения Г 1 и Г 2 в сечении переключат. элемента в коэф. отражения и на входе четырёхполюсника. На комплексной плоскости коэф. отражений r, показанной на рис. 6 ( б), эти коэф. отражений изображаются радиус-векторами и внутри единичной окружности С 2 . Преобразование единичной окружности в единичную окружностъ осуществляется дробно-линейным конформным отображением вида

где -точка внутри единичного круга в комплексной плоскости Г, переходящая в центр единичного круга в комплексной плоскости р; -число, комплексно сопряжённое с числом Г 0 ;q-произвольное действит. число, определяющее поворот конформного отображения относит. центра r 0 =0. Выбором положения точки Г 0 в единичном круге С 1 . на комплексной плоскости Г можно добиться необходимого положения радиус-векторов r 1 и r 2 на комплексной плоскости коэф. отражения. Для этого должны выполняться условия

где DФ, h -заданные значения сдвига фаз и отношения амплитуд векторов коэф. отражения Ф. Поскольку точка Г 0 переходит в центр единичной окружности на преобразованной плоскости коэф. отражения r, то она оказывается согласованной в этой плоскости. Следовательно, ф-ция четырёхполюсника, включённого перед переключат. элементом, сводится к согласованию нек-рого фиктивного комплексного сопротивления соответствующего коэф. отражения Г 0 . Это фиктивное сопротивление, называемое «согласуемый импеданс», определяется сопротивлениями переключат. элемента в каждом из состояний и заданными параметрами Ф. и может быть найдено по коэф. отражения Г 0 , определяемому ф-лами (10), (11). Напр., для Ф. на 180° с равными амплитудами в каждом из состояний

Для обеспечения заданных параметров Ф. в широкой полосе частот необходимо согласование согласуемого импеданса Z c во всей рабочей полосе частот.

Разделение падающей и отражённой волн в Ф. отражат. типа осуществляется при помощи спец. развязывающих устройств, таких, как Y -циркуляторы или направленные ответвители с равным делением мощности в выходных плечах. Работа Ф. отражат. типа с Y -циркулятором основана на однонаправленном прохождении сигнала по Y -циркулятору. Сигнал, поданный на один из входов Y -циркулятора, полностью поступает на др. его вход, к к-рому подключена отражат. ячейка Ф. Отражённый от ячейки сигнал поступает на третий вход Y -циркулятора, являющийся выходом Ф.

В Ф. с направленным ответвителем отражательные ячейки подключают к прямому и ответвлённому плечам. Сигналы, поступающие со входа направленного ответвителя на отражат. ячейки, равны по амплитуде и находятся в квадратуре. Отражённые от отражат. ячеек сигналы поступают на вход и выход Ф. Если отражат. ячейки идентичны, то на входе направленного ответвителя сигналы находятся в противофазе, а на выходе — в фазе и, следовательно, полностью поступают на выход Ф. В качестве развязывающих устройств могут использоваться также кольцевые гибридные соединения длиной 3l/2 Отражат. ячейки подключаются к развязанным входам гибридного соединения. Поскольку поступающий на вход сигнал достигает развязанных входов в фазе, то для обеспечения необходимого 90°-ного фазового сдвига перед одной из отражат. ячеек должен быть установлен дополнительный четвертьволновый отрезок линии либо др. фиксированный Ф. Это при идентичности отражат. ячеек обеспечивает суммирование отражённых сигналов в четвёртом плече гибридного соединения, являющемся выходом Ф., и их отсутствие во входном плече.

Лит.: Соколинский В. Г., Шейнкман В. Г., Частотные и фазовые модуляторы и манипуляторы, М., 1983.

В. Г. Шейнкман.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Фазы газораспределения двигателя

Что это такое

Влияние на работу мотора

В большинстве двигателей фазы меняться не могут. КПД таких моторов не отличается высокой эффективностью. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Для работы на холостом ходу уместны узкие фазы с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу машины.

Читать еще:  Что такое инверсионный двигатель в стиральной машине

При работе на максимальной мощности ситуация меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов сокращается, но для обеспечения высокого крутящего момента через цилиндры необходимо прогнать больший объём газов, чем на холостом ходу. Как решить эту задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими.

Изменяемые фазы газораспределения

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы мотора?

Один из способов это применение фазовращателя. Это специальная муфта, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов. Как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Например, система VVTL-i после достижения определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и обеспечивает больший ход. При раскрутке коленвала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя открывается «второе дыхание». Оно способно придать автомобилю резкий подхват при ускорении.

Изменение высоты подъёма

Такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы бездроссельного управления составляет от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %.

Несмотря на то, что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать выше — за счёт скорости их открытия. Правда, механический привод заменяется электромагнитным.

Электромагнитный привод

Подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия менять в очень широких пределах. Электроника согласно программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Делается это в целях экономии, например, на холостом ходу или при торможении двигателем. Электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный.

Что такое фазовращатель в двигателе

Для улучшения наполнения цилиндров топливной смесью на всех режимах двигатели 1,6л оборудованы фазорегулятором распределительного вала впускных клапанов

Смещение момента закрытия впускных клапанов оптимизирует наполнение цилиндров топливной смесью в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

В результате повышается крутящий момент на режиме средних нагрузок и мощность при высокой частоте вращения коленчатого вала.

При высокой частоте вращения коленчатого вала более позднее закрытие впускных клапанов обеспечивает поступление дополнительной порции топливной смеси за счет высокой скорости движения смеси.

Напротив, при невысокой частоте вращения инерция движения смеси невелика.

Поэтому желательно более раннее закрытие выпускных клапанов, чтобы избежать недостаточного наполнения цилиндров и потерю крутящего момента вследствие вытеснения части свежей смеси.

Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем позднее должно происходить закрытие впускных клапанов.

Количество масла, подаваемого к фазорегулятору, определяется электромагнитным клапаном, установленным на головке блока цилиндров (см. рис. 2).

На клапан подается электропитание в виде переменного сигнала степени циклического открытия (амплитудой 12 В и частотой 250 Гц,).

Это позволяет подавать масло в механизм фазорегулятора и таким образом изменять угол сдвига фаз.

Фазорегулятор распределительного вала постоянно изменяет фазы газораспределения.

ЭБУ посылает на электромагнитный клапан переменный сигнал степени циклического открытия, величина которого пропорциональна требуемому смещению фаз.

Фазы постоянно изменяются от 0˚ до 43˚ по углу поворота коленчатого вала.

При частоте вращения коленчатого вала в пределах 1500–4300 мин –1 ЭБУ подает напряжение питания на электромагнитный клапан.

При превышении 4300 мин–1 питание электромагнитного клапана прекращается. При этом положение механизма фазорегулятора способствует наполнению цилиндров при высокой частоте вращения коленчатого вала. В этом положении запорный плунжер блокирует механизм.

При частоте вращения до 1500 мин –1 напряжение питания не подается на электромагнитный клапан. Механизм заблокирован плунжером. С момента подачи питания на электромагнитный клапан при частоте вращения коленчатого вала более 1500 мин –1 под действием давления масла запорный плунжер отходит и высвобождает механизм.

Управление электромагнитным клапаном фазорегулятора распределительного вала происходит при соблюдении следующих условий:

— датчик частоты вращения коленчатого вала исправен;

— датчики положения распределительных валов исправны;

— система впрыска исправна;

— после запуска двигателя;

— Двигатель работает не на холостом ходу при нажатой педали акселератора;

— получено пороговое значение профиля впрыска, устанавливаемого с учетом нагрузки и частоты вращения коленчатого вала;

Читать еще:  Что такое герметик масляной системы двигателя bbf

— температура охлаждающей жидкости находится в пределах 10 — 120˚ С;

— повышенная температура масла в двигателе.

— возврат фазорегулятора в исходное положение;

— нулевое смещение фаз.

Примечание. При блокировке электромагнитного клапана в открытом положении двигатель на холостом ходу работает не устойчиво, давление во впускной трубе повышено. При этом отмечается более шумная работа двигателя.

Основные неисправности электромагнитного клапана фазорегулятора:

— замыкание на массу или на +12В;

— смещение или рассогласование запрограммированных значений;

— неправильное определение положения фазорегулятора;

— величина регулирования вне допустимых пределов.

Фазовращатель

Фазовращатель – это устройство, элемент тракта СВЧ, которое служит для изменения фаз электромагнитных колебаний. Фазовращатель используется в измерительной и преобразовательной технике, а также в автоматике. Конструкция фазовращателя изменяется в зависимости от предназначенного диапазона частот, пределов фазовых изменений и точности установки устройства. Фазовращатель, использующийся в диапазоне радиочастот и на низких частотах, представляет собой четырехполюсник. Четырехполюсник состоит из индуктивности, емкости и сопротивления.

Фазовращатель применяется в системах с большим количеством потребителей, чтобы обеспечить необходимое распределение фаз к сигналам, а также в радиосистемных фидерах, выравнивая электрические длины фидера. Кроме этого, фазовращатель используется в фазированных антенных решетках, различных когерентных радиосистемах и других устройствах сверхвысоких частот техники.

Фазовращатели по типу волн делятся на проходные и отражательные. По физическому принципу различаются механические, электромеханические и электрические устройства. По изменению фазы фазовращатели бывают с дискретным изменением или плавным изменением.

Простейшим фазовращателем является цепь, двигающая фазы, которую составляют катушка индуктивности и резистор или конденсатор и резистор. Подобный фазовращатель применяется при фазовом сдвиге, который равен 0—90°. Более сложным по конструкции считается фазовращатель, имеющий вид мостовой цепи с конденсатором и тремя резисторами. Если выходной сигнал мало изменчив, то резисторы и конденсатор регулируют сдвиг фаз от 0 до 180°. Ламповый, или транзисторный мостовой фазовращатель составляет фазоинвертор с разделенной нагрузкой, за счет которого фаза сдвигается на 180°. Все фазовые сдвиги в любых фазовращателях зависят от частоты. И только в следящем фазовращателе при отклонении сдвига от определенного положения параметры меняются автоматически, уменьшая отклонение.

В цепи переменного тока с промышленной частотой фазы регулирует вращающийся трансформатор, сельсина, и, кроме того, асинхронные электродвигатели с тремя фазами, у которого ротор заторможен. В коротковолновых диапазонах и диапазоне дециметровых волн применяются фазовращатели, которые изготавливаются из волноводов и нескольких отрезков коаксиальных линий. Фаза устанавливается с погрешностью, зависящей от вида фазовращателя. В электронных устройствах погрешность составляет 0,05—0,1°, в электромеханических устройствах – 0,5—1°.

В фазовращателях СВЧ фаза электромагнитных колебаний изменяется на выходе передачи СВЧ, это могут быть радиоволновод или полосковая линия. Выходная фаза изменяется относительно входной фазы колебаний за счет перемены электрической длины линии. Подобные фазовращатели делятся на регулируемые и нерегулируемые.

Регулируемый фазовращатель представляет собой участок фидера, который вносит сдвиг фазы на конкретной частоте или полосе частот, регулируемый по необходимости. Функции регулируемого фазовращателя с механическим или электромеханическим управлением сдвигом фазы выполняют раздвижная секция, отрезок волновода, сжимная секция и мостовой фазовращатель. Один из них имеет вид раздвижной секции коаксиальной линии, которая может регулироваться. Также к подобному типу относится волноводный диэлектрический фазовращатель, выглядящий как отрезок волновода. Отрезок содержит в себе перемещаемую диэлектрическую пластину, управление фазовым сдвигом основывается на изменении положения пластины из диэлектрика и фазовой скорости волны. Сжимная секция, или отрезок волновода прямоугольной формы, имеет узкие стенки с упругими подвесками, которые изменяют ширину волновода. Мостовой фазовращатель представляет собой волноводное или коаксиальное устройство СВЧ с несколькими плечами. Мостовой фазовращатель снабжен двумя короткозамкнутыми шлейфами, которые одинаково изменяются по своей длине и считаются направленными ответвителями. К регулируемым фазовращателям с электрическим управлением относятся фазовращатель с ферритовыми устройствами, полупроводниковыми элементами, плазменными устройствами и с сегнетоэлектриком. Работа фазовращателей с ферритовыми устройствами базируется на взаимодействии магнитных моментов ферритовых подрешеток с электромагнитными волнами.

Ферритовые взаимные фазовращатели обеспечивают одинаковый сдвиг фаз во всех направлениях распространения волн.

Ферритовые невзаимные фазовращатели имеют вид гиратора. Фазовращателями с полупроводниковыми элементами являются варикапы, а самыми перспективными считаются фазовращатели с полупроводниковыми диодами р-i-n-структуры, которые применяются как коммутационные элементы.

Полупроводниковые диоды изменяют сдвиг фазы ступенчато, используя прямое изменение или подключение к линии набора шлейфов через диоды.

Нерегулируемый фазовращатель представляет собой калиброванный по фазе отрезок фидера, который реализует сдвиг фазы, подбирая значение длины, размеров поперечного сечения или проницаемости диэлектриков.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Фазовращатель

Фазовращатель Фазовращатель – это устройство, элемент тракта СВЧ, которое служит для изменения фаз электромагнитных колебаний. Фазовращатель используется в измерительной и преобразовательной технике, а также в автоматике. Конструкция фазовращателя изменяется в

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector