Основные датчики системы управления бензиновым двигателем
Датчики служат для преобразования неэлектрических показателей в электрические. В системах управления бензиновым двигателем устанавливаются свыше десяти датчиков, которые могут быть объединены в следующие группы:
Ø расходомеры воздуха;
Ø датчики температуры;
Ø угла открытия дроссельной заслонки;
Ø угла поворота коленчатого вала;
Ø детонации.
11.2.1 Расходомеры воздуха
Принципиально различаются четыре типа расходомеров воздуха:
Ø Потенциометрический, управляемый поворачивающейся под воздействием воздуха заслонкой;
Ø Датчик изменения перепада давления во впускном трубопроводе;
Ø Датчик Кармана, измеряющий число вихрей, создаваемых воздушным насосом;
Ø Термоанемометрический датчик, реагирующий на изменение сопротивления платиновой проволоки.
11.2.1.1 Потенциометрический расходомер воздуха
Принцип действия
В датчике данного типа воздух, проходящий в двигатель через воздушный фильтр, изменяет угол поворота подвижной заслонки, на которую, кроме скоростного напора воздуха, воздействует тарированная пружина, препятствующая повороту заслонки. При этом расход воздуха преобразуется в соотношение напряжений плеч потенциометра, который непосредственно соединен с осью заслонки.
Рис. 11.11 - Потенциометрический расходомер воздуха
11.2.1.2 Датчик изменения перепада давления во впускном трубопроводе
|
|
|
Принцип действия
Разрежение во впускном трубопроводе за дроссельной заслонкой измеряется датчиком давления. Эти данные и данные о частоте вращения коленчатого вала двигателя обрабатываются в ЭБУ. Таким образом, косвенно рассчитывается расход воздуха. Этот метод называется также методом потребления или методом «скорость - плотность».
Рис. 11.12 - Конструкция (поперечное сечение) и выходная характеристика датчика давления.
На рисунке 11.12 показаны конструкция и характеристика полупроводникового датчика давления. В преобразователе давления на кремниевом кристалле используется пьезорезистивный эффект. На поверхности кристалла сформирован мостик сопротивлений, ток через которые изменяется под действием деформации. Этот ток усиливается и вводится температурная компенсация. Таким образом, формируется выходной сигнал.
11.2.1.3 Датчик Кармана
Пример такого датчика показан на рисунке 2.13, а его характеристика - на рисунке 11.14. Если в поток потребляемого двигателем воздуха поместить генератор вихрей (завихритель), то за ним образуются несимметричные упорядоченные вихри, которые называются рядом Кармана. Число вихрей почти пропорционально расходу всасываемого воздуха. В примере, показанном на рисунке, ультразвуковые волны генерируют вихри, количество которых преобразуется в выходные электрические сигналы (импульсы) датчика.
|
|
|
Рис. 11.13 - Пример датчика расхода воздуха, работающего на принципе вихрей Кармана («Мицубиси»): количество волн соответствует числу вихрей.
Рис. 11.14 - Характеристика датчика Кармана.
11.2.1.4 "Массовый" расходомер воздуха термоанемометрического типа, с нагреваемой нитью
Основой конструкции датчика 4-го типа является помещенная в поток поступающего в двигатель воздуха платиновая проволока, нагреваемая электрическим током и охлаждаемая воздухом. Сопротивление проволоки изменяется под воздействием температуры пропорционально скорости воздушного потока. Поэтому по измеренной силе тока, протекающего через проволоку, косвенно судят о количестве воздуха, поступающего в двигатель.
В массовом расходомере воздуха отсутствуют какие-либо перемещающиеся детали, и он создает очень маленькое аэродинамическое сопротивление воздушному потоку. Массовый расходомер воздуха расположен между воздушным фильтром и корпусом дроссельной заслонки.
|
|
|
1 - направляющая сетка; 2 - измерительная нить; 3 - подвод воздуха; 4 - компенсационная нить
Рис. 11.15 - "Массовый" расходомер воздуха термоанемометрического типа
Один из примеров расходомер воздуха термоанемометрического типа фирмы Nissan
1 - место пайки контактов разъема к основной плате; 2 - корпус основной платы; 3 - элемент конструкции для крепления выводов измерительного элемента и датчика температуры; 4 - измерительный элемент (рядом располагается датчик температуры воздуха); 5 – корпус; 6 - защитная сетка; 7 - упорное кольцо крепления
Рис. 11.16 - Расходомер воздуха термоанемометрического типа
1 - датчик температуры впускаемого воздуха; 2 - измерительный элемент (нить); 3 - корректирующий резистор
Рис. 11.17 - расходомер воздуха термоанемометрического типа
Принцип работы
Основными частями массового расходомера воздуха являются сопло Вентури и измерительная нить, расположенная в сопле.
Датчик температуры воздуха или компенсационная нить, так же расположены в сопле.
Электронный блок управления регистрирует изменение температуры, происходящее вследствие изменения расхода воздуха, и увеличивает или уменьшает электрический ток в цепи измерительной нити.
|
|
|
Электронный блок, расположенный в расходомере воздуха, поддерживает на постоянном уровне температуру измерительной нити примерно на 120° С выше температуры всасываемого воздуха.
Изменение силы электрического тока регистрируется электронным блоком управления. Это основной сигнал, который, совместно с сигналами датчиков других систем, определяет величину подачи топлива в двигатель.
При выключении двигателя измерительная нить кратковременно нагревается до высокой температуры, чтобы выжечь грязь с поверхности нити.
"Массовый" расходомер воздуха - термоанемометрического типа, тонкопленочный, аналогичен выше описанному, но чувствительный элемент нанесен на керамическую пластину, что исключает необходимость сжигания отложений.
11.2.1.5 Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе
Датчик соединен вакуумным шлангом с впускным коллектором двигателя. Обычно он расположен в подкапотном пространстве или встроен в корпус электронного блока управления (рисунок 11.18).
1- подвод разрежения; 2 - пьезоэлектрический кристалл; 3 - электрический разъем
Рис. 11.18 Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе: А - полная нагрузка; В – холостой ход
Принцип работы
В датчике расположена диафрагма и пьезоэлектрический модуль, сопротивление которого изменяется пропорционально величине давления во впускном коллекторе.
Напряжение питания датчика равно 5 вольт, а выходной сигнал, поступающий в электронный блок управления пропорционален давлению во впускном коллекторе.
Этот сигнал используется электронным блоком управления для корректировки величины цикловой подачи топлива.
11.2.1.6 Датчик кислорода с нитью накала
В иностранной литературе в старых терминах употреблялось название "лямбда-зонд". Датчик измеряет избыток кислорода в отработавших газах всех цилиндров и устанавливается в системе выпуска до каталитического нейтрализатора. Он выдает данные о концентрации кислорода в отработавших газах, реагируя на отклонение от стехиометрического состава горючей смеси, попадающей в цилиндры.
При необходимости (например, в V-образных двигателях) могут устанавливаться два датчика, по одному на каждый полублок (рисунок 11.19).
1 – защитный колпачок с прорезями; 2 – нагревательный элемент; 3 – чувствительный элемент; 4 – электрический разъём
Рис. 11.19 – Датчик кислорода с нитью накала
Принцип работы
Датчик кислорода представляет собой элемент из порошка, спеченного в виде пробирки, наружная и внутренняя стороны которой покрыты пористой пластиной. Наружная поверхность элемента подвергается воздействию отработавших газов. В датчике используется сильная зависимость ЭДС твердотелого гальванического элемента из двуокиси циркония или титана от концентрации кислорода.
Такая электрохимическая ячейка реагирует на атомы кислорода и создает разность между корпусом и внутренней стороной пробирки.
Сигнал кислородного датчика, в виде переменного напряжения 200-800 мВ, зависит от концентрации кислорода в отработавших газах. Обрабатывая этот сигнал, электронный блок управления регулирует состав топливовоздушной смеси.
Если состав топливовоздушной смеси стехиометрический (@=1), сигнал датчика равен 500 мВ.
Если топливовоздушная смесь слишком бедная, напряжение - 200-450 мВ (@=1,10).
Если топливовоздушная смесь слишком богатая, напряжение - 550-800 мВ (@=0,9б).
Чтобы обеспечить состав топливовоздушной смеси как можно ближе (±1%) к теоретически необходимому (стехиометрическому) отношению 14,7 частей (массовых) воздуха к одной части топлива, оптимальному для работы каталитического нейтрализатора, кислородный датчик практически постоянно передает сигнал в электронный блок управления, на основании которого величина подачи топлива корректируется.
Рис. 11.20 Характеристика датчика кислорода на изменение состава смеси
Датчик неработоспособен до тех пор, пока не прогреется до температуры 482-572°С., однако большинство современных кислородных датчиков оборудованы нагревательным элементом, благодаря которому система управления двигателя переходит в режим работы с обратной связью довольно быстро после холодного пуска двигателя.
11.2.1.7 Датчик температуры охлаждающей жидкости
Измерительная часть датчика находится в охлаждающей жидкости двигателя. В большинстве случаев в датчике установлено сопротивление с отрицательным температурным коэффициентом, электрическое сопротивление которого уменьшается по мере роста температуры. Однако встречаются датчики температуры охлаждающей жидкости с положительным температурным коэффициентом, у которых сопротивление возрастает с увеличением температуры двигателя.
1- электрический разъем; 2 – корпус; 3 - терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом
Рис. 11.21 – Датчик температуры охлаждающей жидкости и его температурная характеристика
Дата добавления: 2018-05-31; просмотров: 696; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!