1.3. Датчики положения и перемещения
Для определения положений дроссельной заслонки и угловой скорости перемещения (частоты вращения) коленчатого вала применяют датчики контактного типа (потенциометрические). Основой потенциометрического датчика является плёночный резистор с несколькими контактными дорожками, с которыми контактируют упругие токосъёмные элементы. Токосъёмные элементы жестко связаны с осью датчика и выдают сигналы ускорения при резком открытии дроссельной заслонки, сигналы о холостом ходе двигателя, информацию о положении дроссельной заслонки и полном или близком к нему открытии дроссельной заслонки.
Недостатки датчиков: дребезжание контактов, низкая стабильность и малый срок службы. Свободны от недостатков электромеханических датчиков оптоэлектронные и индуктивные датчики.
Конструкция индуктивного датчика показана на рис. 12.5. Индуктивные датчики перемещения в электронных системах управления двигателем используются в основном для измерения частоты вращения коленчатого или распределительного вала двигателя.
Датчики применяются также для определения ВМТ первого цилиндра или другой специальной метки, служащей началом отсчёта для синхронизации функционирования системы управления с рабочим процессом двигателя. Индукционная катушка датчика размещена вокруг постоянного магнита, полюс которого со стороны, обращённой к объекту вращения, например, к зубчатому венцу маховика (рис. 11.10, в), имеет магнитопровод из магнитомягкого материала. Магнитопровод установлен с небольшим зазором относительно зубьев вращающегося венца маховика. Амплитуда выходного сигнала датчика зависит от длины воздушного зазора между магнитопроводом и маркерным зубом и от скорости изменения магнитной индукции, зависящей от скорости перемещения зуба.
1.4. Датчики детонации
Наибольшее распространение получили пьезоэлектрические вибродатчики (рис. 12.6). Элементы такого датчика крепятся к основанию 1, выполненному из титанового сплава.
С
обственно
датчик состоит их двух параллельно
включённых кварцевых элементов. При
возникновении детонации (вибрации)
инерционная масса 3
воздействует на пьезоэлементы 2
с соответствующей частотой и усилием.
В результате пьезоэффекта появляется
переменный сигнал, который снимается
с кварцевых пластин с помощью выводов
из латунной фольги 4.
1.5. Датчики кислорода
В настоящее время применяются два типа датчиков кислорода – циркониевые (чувствительный элемент – диоксит циркония ZrO2) и титановые (чувствительный элемент – диоксит титана TiO2).
Принцип действия циркониевого датчика поясняет схема рис. 12.7. На рис 12.8 приведена конструкция датчика. Электроды датчика (внешний 4 и внутренний 5) выполнены из пористой платины или её сплава и разделены слоем твёрдого электролита 3 – диоксида циркония ZrO2 с добавлением оксида иттрия Y2O3 для повышения ионной проводимости.
Среда, окружающая внутренний электрод, имеет постоянное парциальное давление кислорода. Внешний электрод омывается потоком отработавших газов в выпускной системе двигателя. Поток газов имеет переменное парциальное давление кислорода. Ионная проводимость твёрдого электролита, возникающая под действием разности парциальных давлений кислорода на внешнем и внутреннем электродах, обусловливает появление разности потенциалов между ними.
При низком уровне парциального давления кислорода в отработавших газах, когда двигатель работает на обогащённой смеси (λ < 1), датчик генерирует высокое напряжение (700 ÷ 1000 мВ). При переходе на обеднённую смесь (λ > 1) парциальное давление кислорода в отработавших газах заметно увеличивается, что приводит к падению напряжения на выходе датчика до 50 ÷ 100 мВ. Резкое изменение напряжения датчика позволяет определять стехиометрический состав смеси с погрешностью не более 0,5 %.
Конструкция датчика кислорода на базе диоксида титана TiO2 приведена на рис. 12. 9.
Принцип работы датчика основан на изменении электропроводности TiO2 при изменении парциального давления кислорода в выпускной системе. Параллельно чувствительному элементу 1 датчика подключён термистор для компенсации влияния температуры на сопротивление соединения TiO2.