ДАТЧИКИ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

ДАТЧИКИ

Датчики частоты вращения. Эффект Холла

Датчики частоты вращения предназначены для создания сигналов, определяющих угол поворота коленчатого вала, которые позволяют МП согласовывать сигналы управления с процессами в цилиндрах двигателя. Поэтому их называют датчиками синхронизации (ДС) — это основной датчик, без которого двигатель работать не будет. Существует много типов датчиков синхронизации (на эффекте Холла, контактные, оптические, магнитоэлектрические и др.).

Датчики контактного типа

Это датчики, у которых механические контакты соединяются и размыкаются под воздействием кулачка (с одним, двумя, четырьмя и более выступами). Этот тип датчиков применяют в системах при небольшой частоте вращения валов (наример, датчик прерывателя- распределителя системы зажигания). Недостатки: искрение; малые токи; подгорание контактов; электрохимическая эрозия; износ выступов и нарушение синхронизации импульсов-сигналов. Все это исключает их применение в электронных САУ. В них работают бесконтактные датчики, определяющие угол поворота коленчатого вала, — датчики синхронизации (ДС). Сигнал от датчика углового положения коленчатого вала (ДС) поступает в М П, где управляет током базы транзисторного усилителя.

Однако тахометры в современных машинах при классической (контактной) системе зажигания работают на базе импульсов от контактов пре ры вател я - распредел ител я.

Микровыключатели — один из видов контактных датчиков. Они дают сигналы о предельных положениях исполняющего механизма, например положении полностью отпущенной педали дросселя в системе ЭПХХ положении рычага КП и т.п. В этих положениях микровыключатель л ибо рвет электрическую цепь, либо, наоборот, включает питание.

Бесконтактные датчики

Магнитоэлектрические датчики углового положения коленчатого вала. В качестве магнитоэлектрического датчика генераторного типа может быть применен обычный генератор переменного тока. Ротор представляет многополюсный магнит, а статор имеет столько катушек, сколько цилиндров имеет двигатель (рис. 2.1).

Магнитоэлектрический датчик генераторного типа

Рис. 2.1. Магнитоэлектрический датчик генераторного типа: а — схема генератора: 1 — статор: 2—ротор: 3 — силовая обмотка: б — характер магнитного потока и вид электрического сигнала

Машина работает на основе двух законов Фарадея:

  • 1) в проводнике, движущемся поперек магнитного поля, возникает ЭДС (и наоборот);
  • 2) величина этой ЭДС определяется скоростью пересечения проводником магнитных силовых линий. ЭДС магнитоэлектрического датчика определяется как

где к — коэффициент магнитной индукции; w — число обмоток катушки; п — частота вращения ротора; (d/da) — скорость пресечения магнитными силовыми линиями витков катушки.

Эти датчики широко применялись в 1950—60-е гг. Такая система «Искра» применялась на автомобилях ЗИЛ-131 и ГАЗ с датчиком- распределителем типа 19.3706. Их недостатки: они громоздки, металлоемки, чувствительны к другим влияниям (нагрузкам, нарушениям цепи питания потребителей и т.п.). При малой частоте вращения импульсный характер ЭДС (см. рис. 2.1, б) имеет меньшую амплитуду. Это создает трудности перевода синусоидального характера импульса в прямоугольный. Поэтому им на смену пришли датчики на основе эффекта Холла и магнитоэлектрические датчики индукционного типа.

Магнитоэлектрический датчик индукционного типа (рис. 2.2) служит для точного определения угла поворота коленчатого вала. В его состав входят зубчатый диск 7с 60 зубцами, из которых один (8) пропущен («слепой шлиц»), и электромагнитный (индуктивный) формирователь импульсов.

Датчик магнитоиндукционного типа (датчик синхронизации)

Рис. 2.2. Датчик магнитоиндукционного типа (датчик синхронизации):

а — схема датчика: 1 — соленоид: 2 — корпус; 3 — магнит; 4 — электрический разъем; 5 — кронштейн; 6 — сердечник; 7 — зубчатый диск «60 - 2»; 8 — «слепой» шлиц; б—вид электрического сигнала

Диск обычно носит названия «шестьдесят минус два», «диск синхронизации», он закреплен на носке коленчатого вала. Формирователь импульсов закреплен на блоке двигателя. Он состоит из магнита 3, сердечника 6 и электромагнитной катушки (соленоида) 1. Зазор между сердечником 6и зубцами диска может изменяться в широких пределах и составляет 0,5... 1,5 мм.

В момент прохождения зубца мимо сердечника магнитное поле катушки резко «прыгает» на зуб, меняя свое положение. Магнитные силовые линии резко пересекают витки обмотки катушки. По первому закону Фарадея в катушке образуется импульс ЭДС, который через разъем 4 передается в процессор. Значение этого импульса определяется вторым законом Фарадея: величина ЭДС зависит от скорости пересечения проводником магнитных силовых линий (и наоборот).

Таким образом, датчик создает 60 полных импульсов за оборот; 360/60 = 6°, т.е. один импульс через каждые 6°. Слепой шлиц дает сигнал о верхней мертвой точке (ВМТ).

Эти импульсы ЭДС передаются в процессор и являются для него основой управления. При частоте вращения, например, 3600 об/мин один оборот происходит за У60 с, поэтому каждый импульс соответствует 1/(60 • 60) = У360 с, т.е. примерно 0,003 с = 3 мс. Этой точности достаточно, чтобы не только следить за изменением режима работы двигателя за секунды, но и реагировать на каждый процесс в каждом цилиндре.

Датчик прост по устройству, не имеет никаких движущихся частей (кроме диска), надежен в работе.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >