Залікові питання:

1. Поясніть будову та принцип роботи системи автоматичного керування економай­зером примусового холостого ходу.

2. У чому полягає відмінність|відзнака| системи|спільного| приготування суміші «Ecotronic» в порівннянні з карбюраторами «Солекс» чи «Озон"?

3. Поясніть будову та принцип роботи системи керування центральним впорскуван­ням палива.

4. Поясніть будову та принцип роботи системи з безперервним подаванням палива через форсунки "KE-Jetronik".

5. В випадку виходу з ладу блока керування ЕПХХ, як забезпечити подачу палива по системі холостого ходу карбюратора?

6. Які переваги та недоліки систем "KE-Jetronik" з безперервним подаванням палива через форсунки?

Лабораторна робота №8

ТЕМА: Датчики мікропроцесорних систем керування двигуном

МЕТА РОБОТИ: Ознайомитися з загальною будовою, розглянути різновиди та призначення датчиків мікропроцесорних систем керування двигуном.

.

ЗМІСТ|вміст| РОБОТИ: Вивчення конструкції і роботи датчиків мікропроцесорних систем керування двигуном , перевірка їх працездатності.

|запалювання|

ЗМІСТ ЗВІТУ:

1. Описати загальні теоретичні відомості.

2. Привести рисунки 2.1-2.10.

Загальні теоретичні відомості

Найпоширенішими є п'єзоелектричні датчики детонацій, у яких кристали електризуються під дією механічних напруг (прямий п'єзоефект) і деформуються в електричному полі (зворотний п'єзоефект).

Датчик детонації (рис. 8.1) складається з корпусу 1, в якому гайкою 2 затиснута мембрана 3 і на неї спираються дві п'єзоелект­ричні шайби, розділені між собою металевою пластиною 5. Мембрана і п'єзоелектричні шайби утворюють чутливий елемент, який у свою чергу затиснутий у корпусі зовнішньою гайкою 6. У верхній час­тині цієї гайки вмонтований вивід 7, з'єднаний ізольованим прово­дом з металевою пластиною.

Датчик детонації, вкручений у стінку блока циліндрів, реагує на тиск рідини, що діє на мембрану. Вібрація, яка виникає внаслідок детонації, передається охолодній рідині, мембрані та п'єзоелементам. В останніх виникає заряд, що характеризує рівень вібрації.

Х арактеристика датчика підібрана так, щоб частота власних коливань його чутливого елемента збігалася з частотою коливань стінок циліндра при детонації. Ви­хідний сигнал датчика подається на контролер, який, у свою чергу, подає команди про зміну кута випереджен­ня запалювання.

Рис. 8.1. П'єзоелектричний датчик де­тонації:

1 – корпус; 2 – внутрішня гайка; 3 – мембрана; 4 – п'єзоелектрична шайба; 5 – металева пластина; 6 – зовнішня гайка; 7 – вивід

Д атчики частоти обертання і по­ложення колінчастого вала (рис. 8.2) застосовують переважно індуктивного типу. В електронних системах керу­вання двигуном вони призначені для вимірювання частоти обертання ко­лінчастого чи розподільного вала, а також визначення ВМТ поршня пер­шого циліндра або іншої спеціальної позначки, яка є початком відліку для системи керування та її синхронізації з робочим процесом дви­гуна.

Рис. 8.2 Датчики частоти обертання і положення колінчастого вала:

1– покажчик положення колінчастого вала;т 2– постійний магніт; 3 – датчик частоти обертання; 4 – картер маховика; 5 – обмот­ка датчика; 6 – вінець маховика; 7 – дат­чик положення колінчастого вала.

Індукційна котушка датчика розміщена навколо постійного маг­ніту, один з полюсів якого має магнітопровід, встановлений у бік зубчастого вінця маховика з невеликим зазором.

Під час переміщення зубців маховика відносно магнітопроводу величина зазору між ними постійно змінюється, що змінює магніт­ну індукцію і зумовлює виникнення двополярного електричного імпульсу в індукційній котушці. Дві підковоподібні напівхвилі імпульсу розміщені симетрично відносно осі, що проходить через нульову точку, а нульова точка відповідає центру кожного зубця, що дає змогу визначити їх положення з більшою точністю.

Амплітуда вихідного сигналу датчика залежить від довжини по­вітряного зазору між магнітопроводом і маркерним зубом та від швидкості зміни магнітної індукції, яка в свою чергу змінюється швидкістю переміщення зубців вінця маховика. Будову індуктив­ного датчика зобра­жено на рис.8.3.

Рис. 8.3 Індуктивний датчик:

1 – корпус; 2 – індук­ційна котушка;

3 – маг­нітопровід; 4 – магніт з фериту барію; 5 –пру­жинне кільце; 6 – криш­ка зі штекерами; 7 – фланець

Датчиком часто­ти обертання колін­частого вала дизель­ного двигуна електронного регулятора, зокрема фірми "Bocsh", може бути тахогене­ратор, ротор якого жорстко з'єднаний з кулачковим валом палив­ного насоса. У разі зниження навантаження й зростання частоти обертання колінчастого вала тахогенератор надсилає сигнал в елек­тронний блок керування. Сюди подається також сигнал, що задає швидкісний режим.

Датчики тиску бувають з мембранним чутливим елементом, безконтактні індуктивні та інтегральні з напівпровідниковими тензоелементами (рис. 8.4). Наявність механічних елементів у дат­чиках з мембранним чутливим елементом (див. рис. 2.4, a), a також достатньо велика кількість ланок передавання інформації негативно впливають на їх точність і надійність.

З цих причин застосовують безконтактні індуктивні датчики (див. рис. 8.4, б), чутливим елементом яких є мембранна каме­ра 9. При її переміщенні змінюються повітряний зазор у магнітопроводі й індуктивність котушки, яка ввімкнена у вимірювальний місток. У разі розбалансування містка з'являєть­ся електричний сигнал, який подається в блок керування.

Р ис. 8.4. Датчики тиску:

а – з мембранним чутливим елементом; б – безконтактний індуктивний; в – інтег­ральний з напівпровідниковими тензоелементами; 1 – потенціометр; 2 – корпус мембранного механізму; 3 – мембрана; 4 – калібрована пружина; 5 – шток; 6 – амортизатор; 7 – сталеве осердя; 8 – первинна обмотка; 9 – мембранна камера; 10 – корпус; 11 – вторинна обмотка; 12 – електричні контакти; 13 – напівпро­відниковий тензорезистор; 14 – контактна поверхня; Р_тр – тиск у впускному тру­бопроводі

Як датчики температури в системах конт­ролю роботи двигунів застосовують напівпрові­дникові терморезистори, розміщені в металево­му корпусі, з ввімкненням їх у вимірювальну ме­режу, а також інтегральні з теплочутливими напівпровідниковими елементами та датчики, виготовлені на основі теплочутливих фе­ритів і конденсаторів, у яких використовується залежність магні­тної та діелектричної проникності від температури.

Датчики кисню (λ -зонди) використовують двох типів: в одному з них чутливим елементом є оксид цирконію (IV) ZrО₂ , в другому — оксид титану (IV) ТіО₂, які реагують на парціальний тиск кисню.

Ц ирконієвий датчик (рис. 8.5) має зовнішній 4 і внутрішній 5 електроди, виготовлені з платини або її сплаву і розділені шаром твердого електроліту ZrО₂ з добавлянням оксиду ітрію Y₂О₃ для підвищення іонної провідності електроліту. Середовище, що ото­чує внутрішній електрод, має сталий парціальний тиск кисню. Зовнішній електрод омивається потоком випускних газів зі змінним парціальним тиском кисню.

Рис. 8.5. Схема цирконієвого датчика кисню (λ – зонда):

1 – електропровідне ущільнення; 2 – корпус;

3 –твер­дий електроліт; 4,5 – відповідно зовнішній і внутрішній електроди

І онна провідність твердого електроліту, що виникає внаслідок різниці парціальних тисків на внутрішньому й зовнішньому елек­тродах, спричинює появу різниці потенціалів між ними. За низь­кого парціального тиску кисню у відпрацьованих газах (коли дви­гун працює на збагаченій суміші — α< 1) датчик, як гальваніч­ний елемент, генерує високу напругу (700—1000 мВ). Під час переходу на збіднену суміш (α > 1) парціальний тиск кисню у відпрацьованих газах збільшується, що зумовлює різке зменшення напруги на виході датчика до 50—100 мВ, за яким можна визна­чити стехіометричний склад суміші і впливати на її коригування. Конструкцію датчика кисню на основі оксиду цирконію (IV) зоб­ражено на рис. 8.6.

Рис. 8.6. Цирконієвий датчик кисню:

1 – металевий корпус; 2 – ущільнення; 3 – з'єднувальний кабель; 4 – кожух;

5 – контактний стрижень; 6 – активний елемент ZrО₂; 7 – захисний ковпачок з прорізами

Принцип роботи датчика кисню на базі оксиду титану (IV) ТіО₂ ґрунтується на зміні електропровідності ТіО₂ зі зміною парціаль­ного тиску кисню у випускній системі. Конструкцію такого датчи­ка зображено на рис. 8.7. Паралельно чутливому елементу 1 датчика встановлено термістор для компенсації впливу температури на опір з'єднання ТіО₂.

Рис. 8.7. Титановий датчик кисню:

1 – чутливий елемент; 2 – ме­талевий корпус; 3 – ізолятор; 4 – контакти; 5 – ущільнення; 6 – захисний кожух

У датчику витрати повітря, зображеному на рис. 8.8, повітря­ний потік діє на заслінку 2, закріплену на осі в спеціальному ка­налі. Повертання заслінки потенціометром перетворюється на напругу, пропорційну витраті повітря. Дія повітряного потоку на цю заслінку урівноважується пружиною. Демпфер 3 з пластиною 4, виконаною як одне ціле з вимірювальною заслінкою 2, призначе­ний для погашення коливань, що виникають внаслідок пульсацій повітряного потоку та динамічних впливів під час руху автомобіля. На вході у вимірник витрати повітря встановлений датчик 7 темпе­ратури повітря, що надходить у двигун.

Рис. 8.8. Вимірник витрати повітря з датчиком температури:

1 – обвідний канал; 2 – вимірювальна заслінка; 3 – демпферна камера; 4 – пла­стина демпфера; 5 – потенціометр; 6 – гвинт регулювання якості суміші в ре­жимі холостого ходу; 7 – датчик температури; 8 – контакт паливного насоса

Недоліком датчиків витрати повітря такої конструкції є рухомі деталі й контакти ковзання, тому частіше застосовують датчики іоні­заційного, ультразвукового, вихрового та термоанемометричного типів.

Т ермоанемометричний датчик витрати повітря для системи впор­скування палива "LH-Jetronik" являє собою автономний блок, вста­новлений у впускний тракт двигуна. Найвідповідальнішою частиною термоанемометра є внутрішній вимірювальний канал 6 (рис. 8.9), який складається з пластмасових обойм, що оточують кільця пла­тинової нитки 2 діаметром 100 мкм, і термокомпенсаційного плівко­вого резистора 3. Корпус 5 має камеру для розміщення електронного блока, який підтримує постійне нагрівання нитки відносно потоку на рівні 150 ^сС шляхом регулювання сили струму вимірювального містка.

Рис. 8.9. Термоанемометричний вимір­ник витрати повітря:

1 – прецизійний резистор; 2 – вимірю­вальний елемент; 3 – термокомпенсаційний елемент; 4 – стабілізувальні решіт­ки; 5 – пластмасовий корпус; 6 – внут­рішній вимірювальний канал, в якому розміщуються елементи поз. 1, 2, 3 (на схемі зображені у збільшеному вигляді)

Вихідним параметром вимірника витрати повітря є зменшення напруги на прецизійному резисторі 1. На вході і виході основного каналу вимірника витрати повітря встановлені сітки, які одночас­но виконують функції стабілізувальних елементів.

На рис. 8.10 зображений термоанемометричний датчик витрати повітря з плівковим чутливим елементом, що включає в имірювальний і термокомпенсувальний резистори. Пластмасова рамка з чутливим елементом розміщена у вимірювальному патрубці датчика. Температура перегрівання вимірювального терморезистора становить –70 °С і підтримується за допомогою електронної схеми керування.

Рис. 8.10. Термоанемометричний вимі­рник витрати повітря з плівковим чут­ливим елементом:

1 – корпус; 2 – датчик температури по­вітря; 3 – стабілізувальна сітка; 4 – внут­рішній вимірювальний канал; 5 – чутли­вий елемент; 6 – електронна плата