Индуктивные датчики. Назначение. Устройство, принцип действия. Причины и последствия при его неисправности.
Индуктивный датчик — бесконтактный датчик, предназначенный для контроля положения объектов из металла (к другим материалам не чувствителен).
Датчики индуктивного типа используются главным образом для измерения скорости и положения вращающихся деталей. Их действие основывается на известном принципе электрической индукции (изменение магнитного потока наводит э.д.с. в катушке). На рисунке показан принцип действия индуктивного датчика и типичный прибор, применяемый в качестве датчика скорости вращения и положения коленчатого вала двигателя.
Выходное напряжение большинства индуктивных датчиков имеет синусоидальную форму. Амплитуда сигнала зависит от скорости измерения магнитного потока и в основном определяется оригинальной конструкцией датчика: числом витков в катушке, силой магнита и величиной зазора между датчиком и вращающейся деталью. Как уже отмечалось, выходное напряжение увеличивается с ростом скорости вращения. В большинстве случаев используется частота сигнала. Наиболее часто для преобразования выходного напряжения индуктивного датчика в полезный сигнал его пропускают через триггер Шмидта. Он позволит создать напряжение прямоугольной формы постоянной амплитуды и переменной частоты.
Рассмотрим чем грозит автолюбителю выход из строя такого датчика.
Значительное снижение мощности двигателя из-за неправильной подачи топлива во впускной коллектор;
Автомобиль перестает удерживать обороты на одном уровне. Схожая неисправность наблюдается при неисправности клапана холостого хода или засоренной дроссельной заслонке.
При обрыве индуктивного датчика двигатель автомобиля не запустится в работу.
Итак, причины замены датчика коленвала:
-механические повреждения корпуса датчика оборотов коленвала, происходящие по разным причинам. В данном случае требуется замена датчика коленвала; -межвитковое замыкание внутри обмотки, из-за которого происходит сбой генерации импульсов к ЭБУ на определенных оборотах. Это для импульсных датчиков, а именно они наиболее распространены на нынешних автомобилях. В связи со сложностью определения данной неисправности, когда происходит ограничение числа оборотов на 3-4 тысячах, оптимальным решением является замена датчика положения коленчатого вала; -ещё одна неисправность, которая не относится к самому датчику, но влияет на его функциональность – это обламывание зубьев задающего венца. Причины могут быть разные, но последствия таковы, что происходит потеря мощности двигателя, нестабильность в работе двигателя и перерасход топлива.
СиПэсАиТ. 7-12
7. Циркониевый датчик кислорода. Назначение. Устройство, принцип действия. Причины и последствия при его неисправности.
Для того, чтобы добиться наибольшей продуктивности от работы двигателя необходимо обеспечить наилучшее сгорание топливно-воздушной смеси, в свою очередь для этого необходимо точно определить необходимые пропорции впрыскиваемого топлива и поступающего воздуха. Полученная смесь гарантирует наилучшее сгорание, продуктивную работу и наименьшее количество вредных веществ от выхлопа. Для определения доли кислорода в отработанных газах автомобиля, используется кислородный датчик (он же лямбда зонд, в народе).
Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо 14,7 кг воздуха. Такой состав топливо-воздушной смеси называют стехиометрическим, он обеспечивает наименьшее содержание токсичных веществ в отработавших газах и, соответственно, эффективное их "дожигание" в каталитическом нейтрализаторе.
Для оценки состава топливо-воздушной смеси используют коэффициент избытка воздуха - отношение количества воздуха, поступившего в цилиндры, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива. В мировой практике этот коэффициент называют лямбда. При стехиометрической смеси лямбда = 1, если лямбда < 1 (недостаток воздуха), смесь называют богатой, при лямбда >1 (избыток воздуха) смесь называют бедной. Наибольшая экономичность при полностью открытой дроссельной заслонке бензинового двигателя достигается при лямбда=1,1-1,3. Максимальная мощность обеспечивается, когда лямбда =0,85-0,9.
Этот кислородный датчик состоит из твердотельного электролита на основе диоксида циркония. Данный материал становится проводящим для ионов кислорода, начиная с температуры от 300 °C.
Посредством электродов, которые расположены на элементе на внутренней стороне (эталонный воздух / окружающий воздух) и на стороне отработавших газов (измерительный газ), измеряется содержание кислорода в отработавшем газе.
Выходной сигнал генерируется ионами кислорода, проходящими через элемент и стремящимися компенсировать разницу в количестве кислорода (перепад парциального давления кислорода).
Кислородный датчик из диоксида циркония отличается следующими свойствами:
быстрая готовность к эксплуатации
термостойкость
нечувствительность к гидроудару
невосприимчивость к токсичности
высокая надёжность
В
зависимости от автомобиля, эти датчики
применяются как регулирующие и как
диагностирующие датчики.
Принцип действия кислородного датчика из диоксида циркония
Элемент датчика из диоксида циркония имеет пальцевидную форму и полый внутри. Внутренняя часть контактирует с окружающим воздухом. Наружная сторона находится в потоке отработавшего газа. Обе стороны покрыты тонким, пористым слоем платины, действующей как электрод.
Если кислородный датчик достигает рабочей температуры, ионы кислорода начинают движение в связи с различной концентрацией кислорода. Из наружного воздуха ионы кислорода двигаются в направлении отработавшего газа, чтобы компенсировать кислород.
Вследствие разницы потенциалов на платиновых электродах возникает электрическое напряжение (U). Если смесь обеднённая, сигнал датчика составляет около 0,1 Вольт. Если смесь богатая, то эта величина равна 0,9 Вольт. Если лямбда=1, происходит специфический скачок напряжения на 0,8 Вольт.
Расположение кабеля
Кислородные датчики из диоксида циркония марки NTK имеют до четырёх кабелей. Ненагреваемые датчики с контактом массы над резьбой обходятся одним сигнальным кабелем чёрного цвета. Ненагреваемые датчики с собственным контактом массы для электрического оборудования автомобиля имеют дополнительный, измерительный кабель серого цвета. Нагреваемые датчики имеют три или четыре кабеля. В этом случае тоже чёрный кабель всегда переносит сигнал датчика. Два белых кабеля предназначены для энергоснабжения нагревателя. Если соединение на корпус осуществляется не через резьбу, то дополнительно имеется серый измерительный кабель для электрооборудования автомобиля.
Причины преждевременного выхода из строя датчика кислорода: 1. Применение этилированного бензина или несоответствующей марки топлива. 2. Использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в своем составе силикон. 3. Перегрев датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, переобогащения топливо-воздушной смеси, перебоев в зажигании и т. д. 4. Многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны. 5. Проверка работы цилиндров двигателя с отключением свечей зажигания. 6. Попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей и моющих средств. 7. Обрыв, плохой контакт или замыкание на "массу" выходной цепи датчика. 8. Негерметичность в выпускной системе.