КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОННОГО ВПРЫСКА ДЛЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ БПЛА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Секция «Механика конструкций ракетно-космической техники»

УДК 629.7.03

КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОННОГО ВПРЫСКА

ДЛЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ БПЛА

1 2* 2 2 М. А. Рутковская , В. О. Рутковский , О. И. Насибуллин , А. С. Шубин

1Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

2ООО ДЕЛМОТ Российская Федерация, 660077, г. Красноярск, ул. Авиаторов 1 *E-mail: jbiplane@gmail.com

Авторами данной работы разработаны, изготовлены и испытываются комплекты электронного впрыска топлива для малогабаритных двигателей внутреннего сгорания беспилотных летательных аппаратов.

Ключевые слова: электронный впрыск топлива, двигатель внутреннего сгорания, беспилотный летательный аппарат.

COMPONENTS OF ELECTRONIC INJECTION SYSTEM FOR SMALL-SIZED UAV INTERNAL COMBUSTION ENGINES

M. A. Rutkovskaya1, V. O. Rutkovskii2*, O. I. Nasibullin2, A. S. Shubin2

1Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

2DELMOT LLC Aviators 1, Krasnoyarsk, 660077, Russian Federation *E-mail: jbiplane@gmail.com

The authors of this work have developed, manufactured and tested electronic fuel injection kits for small-sized internal combustion engines of unmanned aerial vehicles.

Keywords: electronic fuel injection, internal combustion engine, unmanned aerial vehicle.

В настоящее время большая часть малогабаритных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) имеют устаревшие системы дозирования топлива и зажигания. Эти системы имеют невысокую стоимость и широко применяются в ДВС для лодок, мотоциклов, скутеров, снегоходов, бензопил, БПЛА, авиа/судомоделей и пр. и имеют ряд недостатков: затруднённый запуск, особенно в условиях низких температур и после хранения; большой удельный расход топлива; падение мощности в условиях высокогорья; повышенный уровень вибрации и шума; неравномерность работы; пониженный ресурс и риск неожиданных поломок из-за неправильной настройки; необходимость частых настроек и регулировок.

Для устранения вышеуказанных проблем в автомобилестроении широко применяются компьютеризированные системы управления подачей топлива и зажигания. Принципы функционирования подобных систем управления ДВС приведены в работах [1, 2]. Электронные системы управления ДВС обеспечивают лёгкий запуск при различной температуре и давлении окружающего воздуха, обеспечивают снижение расхода топлива по меньшей мере на 20%, увеличивают максимальную мощность на 3-7% при одновременном увеличении ресурса. Однако автомобильные датчики и прочие элементы системы впрыска имеют крупные размеры и высокое энергопотребление. Авторами данной работы были разработаны компоненты электронного впрыска и зажигания специально для

_Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1_

малогабаритных двигателей БПЛА. На рис. 1 показан набор плат электронных блоков управления (ЭБУ). ЭБУ вычисляет время открытия и закрытия топливных форсунок, а также угол опережения зажигания в зависимости от температуры и давления окружающего воздуха, степени открытия дроссельной заслонки.

Рис. 1. Малогабаритные платы электронных блоков управления впрыском топлива и зажиганием

Важной частью проекта является разработка семейства малогабаритных дроссельных заслонок (рис.2) для моторов рабочим объемом от 40 до 120см3. Корпус заслонки фрезеруется на станках с ЧПУ из алюминиевого сплава или полиамида и может иметь проходное сечение от 14 до 22 мм в зависимости от рабочего объема двигателя. В данный корпус могут устанавливаться топливные форсунки статической производительностью от 30 до 120 см в минуту при давлении топлива в системе 3 атм. В конструкции заслонки может быть использован малогабаритный датчик угла поворота заслонки от серийных мотоциклов или разработанный нашей командой магнитный бесконтактный датчик.

Третьим ключевым элементом системы является семейство топливных насосов малой массы и низким энергопотреблением (рис 3).

Отличительной особенностью является то, что большинство необходимых датчиков уже установлено на плате ЭБУ и не требуется установка и калибровка этих датчиков. Плата ЭБУ очень компактна 54х54мм и имеет низкое энергопотребление.

Плата электронного блока управления (ЭБУ) использует микроконтроллер ARM STM32 либо его функциональный российский аналог К1986ВЕ92QI, производимый компанией Миландр. Прошивка блока использует программное обеспечение с открытым кодом Speeduino. Авторы работы перевели документацию проекта на русский язык и выложили её в Wikipedia [3].

Секция ««Механика конструкций ракетно-космической техники»»

Рис. 3. Шестеренный топливный насос с магнитным сцеплением

В настоящее время комплекты электронного впрыска для малогабаритных ДВС БПЛА проходят тестовую эксплуатацию в России и за рубежом.

Библиографические ссылки

1. Инжекторные системы питания бензинового двигателя: основы конструкции и диагностика: метод. указания к выполнению практ. и лаб. работ для студентов очной и заоч. форм обучения направлений 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» и 190109.65 «Наземные транспортно-технологические средства» дисциплин «Техническая эксплуатация силовых агрегатов и трансмиссий»/ А. П. Панычев [и др.]; Минобрнауки России, Урал. гос. лесотехн. ун-т. - Екатеринбург : УГЛТУ, 2013 - 41 с.

2. Fuel system: components, working principles, symptoms and emission controls [Электронный ресурс]. URL: https://www.ingenieriaymecanicaautomotriz.com/fuel-system-components-working-principles-symptoms-and-emission-controls (дата обращения: 23.3.2022).

3. Руководство Speeduino [Электронный ресурс]. URL: https://wiki.speeduino.com/ru/home (дата обращения: 23.3.2022).

© Рутковский В. О., Рутковская М. А., Насибуллин О.И., Шубин А.С., 2022