19. Датчики перемещения и детонации
Датчики перемещения(как правило, индукционного типа) используются в основном для измерения частоты вращения коленчатого или распределительного вала двигателя. Они предназначены также для определения ВМТ первого цилиндра или другой специальной метки, служащей для определения начала отсчета для системы управления. Последнее необходимо для обеспечения синхронизации функционирования системы управления с рабочим процессом двигателя.
Индукционная катушка 2 датчика (рис. 1) размещена вокруг магнитопровода 3, который выполнен из магнитомягкого материала.
Датчик устанавливают таким образом, чтобы магнитопровод 3 своим свободным торцом был размещен с небольшим зазором относительно поверхности стального или чугунного объекта, движение которого контролируется. Например, при контроле частоты вращения коленчатого вала торец магнитопровода 3 устанавливают с зазором относительно зубьев маховика.
При перемещении зубьев вращающегося маховика относительно неподвижного магнитопровода 3 величина зазора между ними постоянно меняется: зазор минимальный, когда зуб находится точно напротив магнитопровода 3, и максимальный, когда напротив магнитопровода находится межзубовая впадина. Соответственно, изменяется магнитная индукция (увеличивается при минимальном зазоре и наоборот).
Изменение магнитной индукции приводит к появлению электрического импульса в индукционной катушке 2. Импульс является двухполярным, т.к. при прохождении каждого зуба характер изменения зазора между ним и магнитопроводом 3 меняется в обе стороны (сначала зазор уменьшается, а потом увеличивается). Две пилообразные полуволны импульса расположены симметрично относительно оси времени, проходящей через нулевую точку, а нулевая точка соответствует оси симметрии каждого зуба. Это позволяет с большой точностью определять положение каждого зуба и, следовательно, частоту вращения коленчатого вала, а также угол его поворота, если второй датчик подобным образом контролирует начало отсчета.
Датчики детонацииотличаются большим разнообразием конструкций и принципов работы, так как имеет место большое количество признаков детонации двигателя. Поэтому они могут размещаться на двигателе в различных местах. Наиболее распространен способ контроля детонации по вибрации двигателя с помощью пьезоэлектрического вибродатчика (рис. 2).
Основание 1 выполнено из титанового сплава, пьезоэлементы 2 (пьезокристаллические пластинки) включены параллельно для усиления электрического сигнала (переменного напряжения), появляющегося при колебании инерционной массы 3, которая воздействует на пьезоэлементы 2 с силой, зависящей от частоты и амплитуды колебаний массы 3 вместе с датчиком.
Пластинки 2, выполненные из фольги, служат для снятия электрического сигнала. Чем больше амплитуда и, особенно, частота, тем выше напряжение, вырабатываемое пьезоэлементами 2. Это напряжение поступает в электронный блок управления двигателем для анализа наличия и параметров детонации.
Контрольные вопросы
Для чего в управлении ДВС используются датчики перемещения?
Опишите устройство индукционного датчика перемещения и принцип его работы.
При каких условиях пьезоэлектрический элемент датчика вибрации вырабатывает электрический сигнал?
Зачем на пьезокристаллические пластинки в вибродатчиках устанавливают массивный элемент?