Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

655

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
06.12.2022
Размер:
3.42 Mб
Скачать

ВДВС используются датчики для измерения температуры и давления большинства текучих сред: температуры охлаждающей жидкости, всасываемого воздуха, давления масла в системе смазки, давления топлива в системе впрыска, абсолютного давления во впускном коллекторе и др. [4, 9, 11, 16, 19, 24, 29, 30] (см. прил. Г).

Почти ко всем движущимся частям ТТМ подключены датчики скорости или относительного положения: скорости ТС, скорости вращения коленчатого вала, положений дроссельной заслонки карбюратора, распределительного вала, коленчатого вала, положения клапана рециркуляции отработавших газов и т.д.

Ряд датчиков используется для определения уровня детонации, нагрузки ДВС, содержания кислорода в отработавших газах и др. [19, 22, 28].

Всистеме управления климатом используются различные по назначению датчики. Например, в кондиционере применяются датчики для определения давления и температуры хладагента, температуры воздуха в салоне и за бортом.

ТТМ с системой антиблокировки торможения (при наличии активной подвески) имеет датчики для определения скорости вращения колес, высоты кузова салона по отношению к шасси и давления воздуха в шинах.

Для правильного функционирования воздушных фронтальных и боковых мешков безопасности необходимы датчики удара и акселерометры. Для переднего пассажирского сидения с помощью датчиков определяется вес пассажира. В настоящее время появились датчики, определяющие даже положение сидений водителя и пассажиров в салоне. Данная информация используется при чрезвычайных ситуациях для оптимального наддува мешка безопасности на переднем сидении. Другие датчики используются для срабатывания салонных воздушных боковых и потолочных мешков безопасности, а также специальных мешков защиты шеи и головы водителя и пассажира [19, 22, 28].

ВЭСАУ курсовой устойчивостью ТТМ используется комплекс датчиков: скорости поворота ТС вокруг вертикальной оси, радарные датчики для определения близости других ТС (для предупреждения столкновений), датчики положения рулевого колеса, бокового ускорения, скорости вращения каждого колеса, крутящего момента коленчатого вала ДВС и др.

С появлением ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) на ТТМ внедрены датчики пространственного позиционирования, которые на территории России и других стран могут определять положение объекта с точностью до ±1 м.

На рис. 11.1 в качестве примера показано возможное размещение, назначение и количество датчиков на легковом автомобиле. Датчики подключаются к ЭБУ или к другим средствам индикации для передачи информации о контролируемых параметрах. В последние годы наблюдается тенденция интеграции (объединения) датчиков и микросхем и увеличения их возможностей по переработке информации. По степени интеграции бортовые датчики машин условно подразделяются на уровни (табл. 11.1) [19].

Таблица 11.1

Интеграция датчиков

Уровень

Датчик,

Линия связи

Составляющие

интеграции

составляющие

системы управления

 

0

Датчик

Провода

АОС, АЦП, ЭБУ

1

Датчик, АОС

Провода

АЦП, ЭБУ

2

Датчик, АОС, АЦП

Шина

ЭБУ

3

Датчик, АОС, АЦП, МП

Шина

ЭБУ

1.Уровень 0. Аналоговый сигнал с датчика передается по линии связи (по проводам) в ЭБУ, где

ипроизводится необходимое преобразование сигнала. Такие датчики практически не защищены от помех.

2.Уровень интеграции 1. Датчик подключен к цепи предварительной аналоговой обработки сигнала (АОС). Помехозащищенность такого датчика улучшена.

3.Уровень интеграции 2. В датчик помимо схемы аналоговой обработки сигнала встроен ана- лого-цифровой преобразователь (АЦП). Датчик может быть подключен к цифровой коммуникационной шине. Сигнал датчика становится доступным локальной сети контроллеров. Помехозащищенность таких датчиков существенно улучшена.

4.Уровень интеграции 3. Датчики получают интеллектуальные возможности за счет установки в них микропроцессоров (МП). При этом уровне интеграции есть возможность программной установки параметров датчиков под конкретную модель машины и расширения диагностических функций всей системы. В данном случае цифровой сигнал датчика хорошо помехозащищен.

71

Датчики второго и третьего уровней интеграции наиболее перспективны для использования на ТТМ.

11.2. Датчики давления

Для получения управляющих сигналов ЭСАУ в современных ТТМ измерение давления осуществляется в узлах и агрегатах (табл. 11.2).

Таблица 11.2

Параметры измерения давления в системах транспортных средств

Система

Характеристика, размерность

 

Абсолютное давление во впускном коллекторе, кПа

 

Абсолютное давление во впускном коллекторе двигателя с

Управление ДВС

наддувом, кПа

Барометрическое давление, кПа

 

 

Давление в системе рециркуляции выхлопных газов, кПа

 

Давление топлива, кПа

Коробка переключения передач

Давление масла, кПа

Антиблокировочная система тормозов

Давление масла, кПа

Воздушные мешки безопасности

Давление газа, кПа

Подвеска

Давление в пневматическом амортизаторе, МПа

Датчики барометрического (атмосферного) давления необходимы для адаптации ЭБУ к перепадам высоты и изменениям погоды. Они обычно применяются для ДВС совместно с расходомером воздуха (по объему). Часто один и тот же бортовой датчик используется в двух и более системах. Например, датчик измеряет атмосферное давление, когда зажигание включено, но ДВС еще не работает. Этот же датчик во впускном клапане ДВС измеряет абсолютное давление уже на работающем двигателе. Барометрические датчики и датчики давления, применяемые для измерения разрежения во впускном коллекторе, различаются по типу и конструкции [4, 9, 11, 16, 19].

Датчики давления дискретного действия представляют собой устройство, в котором замыкание и размыкание электрических контактов происходят под действием упругой мембраны, испытывающей воздействие от измеряемого давления. Датчики давления непрерывного действия представляют собой либо потенциометр, ползунок которого связан с мембраной, либо катушку индуктивности, в которой воздействием давления на мембрану перемещается магнитный сердечник. Современные интегральные датчики (рис. 11.2) подключаются к микропроцессору ЭБУ через коммутатор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Погрешность датчиков при измерении барометрического и абсолютного давления во впускном коллекторе ДВС обычно составляет 1–1,5 % [24, 28–30].

Рис. 11.2. Интегральный датчик давления в защитном корпусе

Широкое распространение получили полупроводниковые датчики с преобразователем давления на кремниевом кристалле, в его работе использован пьезоэлектрический резистивный эффект (рис. 11.3) [19]. Принцип действия заключается в том, что на поверхности кристалла образуется «мост сопротивлений». Величина электрического тока, протекающего через «мост», изменяется под действием деформации. Разбалансировка «моста» приводит к появлению тока «моста». Ток усиливается с учетом температурной компенсации. Таким образом, информация об изменении давления определяется косвенным путем через величину выходного напряжения. Такие датчики имеют небольшие размеры и высокую надежность [19, 22].

72

Рис. 11.3. Упрощенная схема датчика абсолютного (атмосферного) давления с цепями компенсации:

А— цепь температурной компенсации; В — измерительный мост;

С— подстройка нуля; D — коэффициент усиления;

Е— термокомпенсация усилителя

Вжидкостных средах датчики давления традиционно основаны на преобразовании перемещения упругой диафрагмы и воздействии ее на положение переключателя или движка потенциометра. По этому принципу работают датчики давления масла во всех ДВС.

Всовременных машинах электромеханические датчики заменяются интегральными кремниевыми или керамическими [19, 22, 28]. При этом в корпусе датчика непосредственно размещают унифицированные преобразователи. Датчики имеют небольшие габариты и защиту от электромаг-

нитных помех.

Технические характеристики таких датчиков: температура работы ― от –40 0С до +150 0С; барометрическое давление до 3440 кПа; среда использования ― в условиях вибраций, магнитных полей, силовых нагрузок, в агрессивных химических средах [19, 22, 28].

11.3. Датчики температуры

На ТТМ используются серийно выпускаемые датчики температуры для обеспечения системы управления, работы и диагностики ДВС. С их помощью измеряют температуру охлаждающей жидкости, температуру воздуха на входе и выхлопе отработавших газов ДВС, температуру воздуха за бортом и в салоне ТС и т.д.

Для измерения температуры наиболее часто используются термисторы. При изменении температуры существенно изменяется электрическое сопротивление термистора и соответственно изменяется выходной сигнал по току или по напряжению [19, 22, 28].

Термисторы представляют собой датчики, изготовленные из полупроводниковых материалов, например, окиси никеля или окиси кобальта. При увеличении температуры в полупроводнике растет количество свободных электронов и значительно уменьшается его электрическое сопротивление. Система измерения температуры на основе термисторов имеет высокую чувствительность, так как при относительно небольшом изменении температуры происходит существенное изменение сопротивления. На рис. 11.4 представлена простейшая схема включения термистора Rт и образование делителя напряжения. Термистор используется в качестве датчика. При изменении температуры изменяется сопротивление термистора Rт, а это вызывает изменение величины электрического сигнала Uвых.

При использовании термисторов в качестве датчика напряжение питания должно быть стабильным, рабочий ток не должен нагревать термистор, иначе возникают дополнительные погрешности. Такой датчик температуры ДВС обычно размещается в выпускном патрубке системы охлаждения (рис. 11.5). Электронный блок управления подает через сопротивление R к термистору Rт напряжение определенной величины — 5 В, при этом образуя делитель напряжения, и измеряет падение напряжения на термисторе (см. рис. 11.4).

73

R

Uвх

Uвых

Rт

Рис. 11.4. Схема включения термистора Rт

Рис. 11.5. Датчик температуры охлаждающей жидкости

При холодном ДВС сопротивление Rт будет высоким, а напряжение Uвых соответственно достаточно большим. После пуска и нагрева ДВС сопротивление Rт снижается, резко снижая выходное напряжение Uвых. По падению напряжения электронный блок управления определяет температуру охлаждающей жидкости и (или) воздуха.

Промышленные автомобильные термисторы в качестве датчиков могут работать при температурах от 0 0С до 150 0С. При этом сопротивление термисторов изменяется в 100 и более раз.

В датчике температуры на основе чувствительного биметаллического элемента используется свойство некоторых металлов значительно изменять свои линейные размеры в зависимости от температуры (рис. 11.6). Сочетание в одной пластине (биметаллической пластине) двух элементов с разными свойствами вызывает ее изгиб (перемещение). Изгиб (перемещение) пластины используется для замыкания или размыкания электрических контактов или перемещения движка потенциометра (изменение электрического сопротивления в измерительной цепи). В первом случае датчик температуры является дискретным, а во втором ― аналоговым.

Металл 1

Металл 2

Рис. 11.6. Биметаллический чувствительный элемент

В датчиках температуры, реализованных на полупроводниковых переходах «pn», используется свойство переходного слоя некоторых элементов изменять электрическое сопротивление (падение напряжения) в зависимости от температуры. Например, в качестве датчика используется переход «база – эмиттер» кремниевого транзистора. Для предотвращения нагрева полупроводникового перехода через

74

коллектор проходит небольшой ток, порядка 1 мА. Такие датчики компактны и обычно расположены непосредственно в микросхемах силовых преобразователей, стабилизаторов и т.д. [19, 22, 24, 28–30].

Самым элементарным механическим датчиком температуры, работающим на основе физических свойств некоторых материалов, является термостат. При холодном ДВС клапан термостата закрывает путь охлаждающей жидкости из блока цилиндров ДВС в радиатор. До полного прогрева ДВС охлаждающая жидкость циркулирует в рубашке двигателя. После нагрева ДВС расширяющийся элемент термостата приводит в действие клапан, который изменяет поток охлаждающей жидкости и направляет его из блока цилиндров в радиатор машины, происходит дополнительное ее охлаждение.

11.4. Датчики расхода жидкостей и газов

Датчики расхода используются для оптимальной реализации основных функций управления ДВС. Например, в системах управления впрыском количество поступающего в двигатель топлива устанавливается по массе воздуха для получения стехиометрического состава топливовоздушной смеси, подаваемой в цилиндры. Для определения количества воздуха применяют несколько типов датчиков, различающихся по принципу действия.

Принцип действия датчиков расхода жидкостей и газов основан на косвенных методах измерения ― определении физических величин или характеристик через другие показатели:

через угол отклонения парусной заслонки или скорости вращения турбины, расположенной в потоке жидкости или газа;

частоты вращения вихревых потоков за рассекателем;

падение давления среды после прохождения препятствия (дросселя);

изменение температуры нагретого тела, находящегося в потоке, и т.д. [19, 22, 24, 28–30].

В измерителе воздуха с парусной измерительной заслонкой воздушный поток воздействует на заслонку, закрепленную на оси в специальном канале. Угол поворота заслонки преобразуется потенциометром в сигнал (напряжение), который пропорционален расходу всасываемого воздуха.

Принцип работы датчика Ка´рмана (рис. 11.7) основан на измерении частоты вращения вихревых потоков, которые образуются за стержнем, расположенным в потоке всасываемого воздуха.

Скорость потока воздуха v определяется уравнением

v = f (d/St),

(11.1)

где f — частота вращения вихревых потоков (генерации вихрей); d — константа, зависящая от геометрии стержня; St — критерий подобия движения текучих сред; для бортовых датчиков St равен 23 [3, 13, 19, 22].

После измерения частоты f определяется скорость потока воздуха v. Частота генерации вихревых потоков определяется ультразвуковым методом или по вариациям давления. По известному поперечному (калиброванному) сечению входного канала датчика рассчитывается объем проходящего воздуха [19, 22, 24, 28–30].

Передатчик

 

Стабилизатор

 

Ламинатор

Сигнал на

Генератор

выходе датчика

вихрей

 

 

К дроссельному

 

патрубку

Вихри

 

Приемник

 

 

Усилитель

К ЭБУ

 

Байпас

 

Рис. 11.7. Ультразвуковой датчик Кармана

Частота генерации вихрей при использовании ультразвуковых датчиков определяется по доплеровскому сдвигу частоты ультразвуковой волны (с частотой 50 кГц) при ее рассеивании движущимся потоком воздуха. На рис. 11.7 представлен ультразвуковой датчик Кармана, используемый в ДВС с центральным впрыском топлива на автомобилях фирмы «Крайслер».

75

При измерении расхода жидкостей (например, бензина) обычно применяются более простые приборы ― расходомеры с вращающейся турбиной в подвижном потоке. По частоте вращения турбины и сечению потока определяется объем пропущенной жидкости [11, 16].

Термоанемометрический датчик расхода воздуха основан на применении платиновой нити, разогретой электрическим током. В качестве датчика информации о массе проходящего воздушного потока используется охлаждающий эффект самого воздуха.

В датчике поддерживается постоянный перегрев нити на уровне 150 оС (система LH Jetronik) путем регулирования силы тока измерительного моста с помощью ЭБУ. Чем больше проходит воздуха, тем больше охлаждение платиновой нити, тем больше ток в цепи. Выходным параметром датчика расхода воздуха служит изменение напряжения на резисторе в цепи измерения [14, 16, 19, 28–30].

11.5. Датчики состава выхлопных газов

Определение состава газа — весьма сложный и дорогостоящий процесс. В идеальном случае, когда состав топливовоздушной смеси стехиометрический, т.е. при сжигании соотношение составляет 1 кг (1 л) топлива и 14,7 кг (10 м3) воздуха, образуются вода и двуокись углерода. Известно, что эти составляющие газа не токсичны. Это соотношение условно принято за единицу (λ = 1). Но даже при стехиометрическом составе топливовоздушной смеси ее сгорание осуществляется не полностью и образуется некоторое (небольшое) количество токсичных веществ [19, 22].

Всовременных машинах вредные компоненты отработавших газов нейтрализуются с помощью каталитических нейтрализаторов. В каталитическом нейтрализаторе происходят химические реакции, уменьшающие концентрацию токсичных веществ в выхлопных газах (CO, CH, NO). Как правило, система нейтрализации содержит в своем составе датчик концентрации кислорода, который называется лямбда-зондом (λ-зонд) (рис. 11.8) [24, 28].

ВДВС современных машин, снабженных каталитическими нейтрализаторами, контролируется состав топливовоздушной смеси и поддерживается коэффициент λ около единицы. Для этого датчики кислорода устанавливаются в системе отвода газов. Они вырабатывают сигнал в зависимости от концентрации кислорода в отработавших газах. Этот сигнал используется в ЭБУ ДВС для коррекции длительности открытого состояния форсунок (количества подачи топлива), и тем самым обеспечивается поддержание стехиометрического состава топливовоздушной смеси, подаваемой в цилиндры ДВС [22, 28–30].

12

Рис. 11.8. Датчики кислорода на входе (1) и выходе (2) каталитического нейтрализатора и соответствующие выходные сигналы

В качестве «кислородных» датчиков используются циркониевые (чувствительный элемент диоксид циркония ZrO2) и титановые (чувствительный элемент диоксид титана TiO2), которые реагируют на изменение содержания свободного кислорода в отработавших газах ДВС скачкообразным изменением выходного сигнала. В первом случае сигнал образуется от гальванического элемента, где диоксид циркония является электролитом, во втором — сигнал формируется резистором, изготовленным из TiO2 и установленным в выхлопной трубе. Сопротивление резистора датчика кислорода в эмпирической измерительной цепи изменяется в зависимости от химического состава отработавших газов [19, 22, 28]. В настоящее время точность косвенного определения стехиометрического состава топливовоздушной смеси с помощью подобных датчиков составляет порядка ±0,5 %.

76

11.6.Радарные и другие специальные датчики

11.6.1.Радарные датчики

Радарная установка работает по принципу отражения высокочастотного пучка радиосигналов. Радарные датчики работают на сверхвысоких радиочастотах в диапазоне от 20 до 100 ГГц. Для определения скорости сближения автомобиля с фронтальным препятствием используются датчики, работающие на эффекте Доплера. Эффект Доплера ― изменение частоты электромагнитных волн, регистрируемых наблюдателем (прибором), в зависимости от направления и скорости ТС относительно источника волн и движения наблюдателя [19, 22, 28]. При сближении ТС наблюдается повышение частоты, а при удалении ― понижение. В излучателе радиоволн применяются сканирующая антенна или три неподвижные антенны, смонтированные под передним бампером. Антенны посылают вперед радиосигналы, которые отражаются от впереди идущих объектов, в том числе и от неподвижных препятствий, и обрабатываются в ЭБУ с частотой 20 Гц. Радар дает информацию обо всех фронтальных препятствиях перед ТС, при этом установленные на обочине объекты (деревья, дорожные знаки и др.) не вызывают ложных срабатываний системы [15, 19, 25].

Современные бортовые радарные системы обнаруживают препятствия на расстоянии до 150 м. Расстояние до объекта определяется с точностью до 1 м.

Информация о появившемся препятствии поступает в ЭБУ, который через исполнительный механизм управляет специальной дроссельной заслонкой, не связанной с педалью водителя, и поддерживает безопасную скорость сближения ТТМ с впереди идущим ТС. В случае возможного столкновения с данным объектом ЭБУ автоматически включает звуковой и (или) визуальный сигнал для предупреждения водителя [19, 22].

11.6.2. Ультразвуковые датчики

Ультразвуковые датчики сближения (разновидность радарных датчиков) излучают узконаправленные звуковые волны с частотой 40 кГц. Контроль проводится на отраженном сигнале (принцип «летучей мыши»). Для определения скорости сближения и расстояния до движущихся впереди объектов используется эффект Доплера [19, 22, 24, 28–30].

11.6.3. Датчик положения дроссельной заслонки

Датчик положения дроссельной заслонки устанавливается сбоку дроссельного патрубка на оси дроссельной заслонки. В качестве датчика используются потенциометры с нанесенным на пластике или керамике резистивным покрытием. Щетки движка демпфируются для устойчивости к вибрациям. Потенциометрические датчики подключаются к блоку питания постоянным током обычно с напряжением 5 В от стабилизатора в ЭБУ. Движение педали акселератора приводит к повороту дроссельной заслонки и изменяет напряжение на подвижном контакте датчика. При закрытом положении дроссельной заслонки выходной сигнал датчика составляет порядка 0,7 В. В процессе открытия дроссельной заслонки выходной сигнал возрастает. При полностью открытой заслонке напряжение равно 4 В. Фиксируя выходное напряжение сигнала датчика, контроллер определяет текущее положение дроссельной заслонки. Это необходимо для расчета управления форсунками топливоподачи [19, 22, 24, 28].

11.6.4. Датчики детонации

Датчики детонации используются для обнаружения явления детонации при сгорании рабочей смеси в цилиндрах ДВС. Контроль детонации особенно актуален в высокооборотистых бензиновых двигателях с высокой степенью сжатия. Известно, что для эффективной работы таких ДВС угол опережения зажигания должен быть весьма близок к предельному значению, за которым начинается детонация. Чем больше степень сжатия ДВС, тем меньше эта разность. На практике для определения появления детонации в камере сгорания используется метод измерения вибрации цилиндров ДВС с помощью пьезоэлектрических датчиков. Такие датчики называются датчиками детонации (рис. 11.9). Датчик выполнен таким способом, что его резонансная частота совпадает с частотой детонации ДВС. По опытным данным установлено, что эта частота находится в диапазоне от 6 до 12 кГц. Такие датчики закрепляются на блоке цилиндров ДВС и реагируют даже на слабую детонацию [19, 22, 24, 28].

Пьезоэлектрические акселерометры широко используются для вибрационных измерений, так как это точные, простые и надежные устройства (рис. 11.10). При деформации (сжатии) пьезоэлектрического кристалла на его гранях появляется сигнал. Для обработки сигнала от пьезоэлектрического датчика используется электронный усилитель-формирователь. Данный тип акселерометров может быть применен и в качестве датчиков ускорения движения (рис. 11.10) [19, 28].

77

1

Рис. 11.9. Датчик детонации:

1 — пьезоэлемент; 2 — шунтирующий резистор

Результирующая сила

Направление движения

а)

Магнит

Электрические

 

Электрические

Сила смещения

 

контакты

контакты

 

 

 

 

 

 

Чувствительная

 

Сила инерции

 

масса

 

 

 

 

б)

Рис. 11.10. Акселерометр с постоянным магнитом: а — до столкновения; б — после столкновения

78

На рис. 11.11 показана базовая конструкция пьезоэлектрического акселерометра. При появлении детонации вибрация ДВС приводит к генерации сигнала на выходе датчика. ЭБУ ДВС фильтрует сигнал с датчика детонации, производит аналогово-цифровое преобразование, производит сравнение сигнала с заданным уровнем. При обнаружении детонации ЭБУ изменяет угол опережения зажигания в сторону более позднего искрообразования (уменьшение угла опережения момента зажигания). При исчезновении детонации ЭБУ начинает постепенно увеличивать угол опережения зажигания до появления детонации вновь и т.д. Процесс повторяется. Таким образом, ЭБУ с помощью датчика (датчиков) детонации обеспечивает работу ДВС в эффективном режиме на грани появления детонации (практически не допуская ее), но без опасности поломок и отказа ДВС [19, 28].

Рис. 11.11. Базовая конструкция акселерометра

11.6.5. Датчики ускорения

Акселерометры для воздушных мешков безопасности являются механическими датчиками инерционного типа. Такие датчики должны располагаться не далее 40 см от предполагаемого места удара. Обычно в салоне устанавливают до пяти подобных инерционных датчиков. В обычных условиях движения автомобиля выходные контакты акселерометра разомкнуты (см. рис. 11.10). Они замыкаются в момент, когда датчик испытывает отрицательное ускорение в диапазоне от 15 до 20g, что соответствует наезду автомобиля на препятствие со скоростью порядка 15–20 км/ч и выше [19, 20, 28].

Самыми распространенными механическими акселерометрами являются акселерометры с постоянным магнитом. Конструкция такого акселерометра представлена на рис. 11.10. Подвижная масса (металлический шар) прочно удерживается постоянным магнитом (см. рис. 11.10, а). В обычных условиях движения выходные электрические контакты разомкнуты. При столкновении сила инерции металлического шара преодолевает притяжение магнита, шар катится по цилиндру вперед и замыкает контакты (см. рис. 11.10, б), сигнал поступает в ЭБУ и далее к системе защиты. Параметры элементов конструкции подбираются под конкретную модель машины с учетом веса, места расположения датчика, конструкции корпуса (чувствительная масса шара, сила притяжения магнита, сила демпфирования и т.д.).

Известно, что некоторые полупроводниковые материалы обладают электрической чувствительностью при механических воздействиях. Это используется для преобразования механической энергии в электрическую. На этом принципе созданы интегральные акселерометры. Интегральные акселерометры на основе полупроводниковых пьезоэлектрических или тензоэлектрических резисторов малогабаритны, более надежны и программируются. Характеристики этих приборов воспроизводимы с более высокой точностью. Интегральные датчики обычно устанавливаются в центре салона ТС [10, 14, 19].

Чувствительность интегральных датчиков к ударному ускорению существенно выше, чем механических. Пьезоэлектрические датчики для фронтального удара используются в диапазоне от +50g до –50g. Одновременно могут применяться датчики боковых ударов: пьезоэлектрические, резистивные или емкостные. В современных датчиках, работающих в диапазоне от 0 до 10 Гц, погрешность сигнала составляет менее 5 % [19, 28]. На рис. 11.11 показана базовая конструкция акселерометра, работающая в компрессионном режиме [10, 14, 19].

Акселерометры используются и в других системах, например, в активной подвеске для определения изменения нагрузки на колесо. Рабочий диапазон срабатывания составляет от + 2g до –2g.

79

Вопросы для самопроверки

1.Объясните структурную схему электронной автоматизированной системы управления (ЭСАУ) транспортными средствами.

2.Назовите типы датчиков, устанавливаемые на ТТМ.

3.Назовите уровни интеграции бортовых датчиков.

4.Что такое интегральный датчик?

5.Перечислите составляющие датчика второго уровня интеграции.

6.Для каких целей используются датчики давления? Примеры.

7.Какие датчики используют для измерения температуры? Примеры.

8.Объясните принцип работы расходомера.

9.Принцип работы датчика расхода жидкости. Пример.

10.Как работает датчик положения дроссельной заслонки?

11.Назначение датчика положения дроссельной заслонки.

12.Принцип работы радарных датчиков. Примеры.

13.Для чего используются акселерометры (датчики ускорения)?

14.Назначение датчика детонации. Принцип работы.

15.Назначение термоанемометрического датчика расхода воздуха.

16.Назовите простейший температурный датчик.

17.Объясните устройство пьезоэлектрического акселерометра.

18.Объясните устройство и назначение ультразвукового датчика.

19.Назначение кислородных датчиков в отработавших газах.

20.Приведите примеры использования одного датчика в нескольких системах.

ТЕМА 12. ДАТЧИКИ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ

Датчики момента искрообразования. Принцип действия магнитоэлектрического датчика.

Применение датчика Холла в системе зажигания

12.1.Датчики момента искрообразования

Вбесконтактных транзисторных системах зажигания (БТСЗ) функции синхронизаторов момента зажигания выполняют не контакты, а бесконтактные датчики. В датчиках-распределителях они обычно конструктивно объединены с устройством распределения импульсов высокого напряжения по цилиндрам ДВС. Датчики момента искрообразования подразделяются на параметрические

игенераторные [15, 16, 19–22, 28].

Принцип работы параметрических датчиков основан на изменении параметров в электрической цепи управления (сопротивления, индуктивности, емкости). В зависимости от воздействующего параметра они называются соответственно: магнитоэлектрические, фотоэлектрические, оптоэлектронные, индуктивные, взаимоиндуктивные и т.д. Взаимоиндуктивные параметрические датчики вырабатывают сигнал управления при изменении воздействующей на них магнитной связи и (или) изменении индуктивности.

Генераторные датчики в управляющих цепях сами являются источниками тока. Работа датчиков основана на использовании различных физических явлений. Широко известны генераторные датчики: пьезоэлектрические (пьезодатчики), датчики на магнисторах, датчики на эффекте Холла, фотоэлектрические и другие. Как правило, датчики подобного типа имеют встроенный микропроцессор (микросхемы) для усиления и формирования сигнала соответствующей мощности и напряжения [3, 7, 13, 22, 28]. Эффект Холла заключается в образовании электрического сигнала (импульса в полупроводниковом кристалле, находящемся под электрическим напряжением) под воздействием внешнего магнитного поля (рассмотрено далее, см. рис. 12.6).

Впьезоэлектрических датчиках управляющим сигналом является импульс ЭДС, возникающий

вкристаллах (полупроводниках) при механическом воздействии на них [15, 19, 22, 28].

Датчики на магнисторах изменяют напряжение на выводах обмотки, намотанной на отрезок специально обработанной магнитной проволоки. При перемагничивании этого отрезка проволоки за счет коммутаций магнитного потока от неподвижных или от вращающихся магнитов в обмотке возникают кратковременные импульсы напряжения.

В фотоэлектрических датчиках используются фотоэлементы, преобразующие энергию светового импульса в электрическую. К ним относятся фоторезисторы, фотодиоды и фототранзисторы, сопротивление которых изменяется с изменением потока падающего на них света. Для изменения

80

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]