Контрольно-измерительные приборы

Контрольно-измерительные приборы предназначены для контроля за состоянием и работой основных агрегатов и си­стем автомобиля. Они размещаются на панели, установленной перед водителем, и снабжены внутренней подсветкой для удобства наблюдения при движении автомобиля в темное время суток. К основным контрольно-измерительным приборам от­носятся: указатель температуры охлаждающей жидкости, ука­затель давления масла в смазочной системе двигателя, ука­затель уровня топлива, амперметр и спидометр.

Общая схема включения основных контрольно-измеритель­ных приборов показана на рис.159. Все приборы схемы явля­ются дистанционными, т.е. состоящими из двух частей: преобра­зователя неэлектрических параметров в электрические величи­ны (датчика) и преобразователя электрического сигнала в про­порциональное ему перемещение стрелки прибора (приемника).

Указатель температуры охлаждающей жидкости. Магнито­электрический указатель температуры охлаждающей жидкости (рис.160) состоит из датчика, ввернутого в головку цилинд­ров, и приемника, установленного на щитке приборов.

Корпус 4 датчика изготовлен в виде латунного цилиндра, внутри которого установлен терморезистор 1, являющийся по­лупроводником. Сопротивление терморезистора уменьшается с повышением температуры и увеличивается при его охлажде­нии. Бумажная трубка 2 изолирует терморезистор от боко­вых стенок датчика, а пружина 3 соединяет его с зажимом, укрепленном в изоляторе 5. Через дно цилиндра терморезис­тор соединяется с корпусом.

Приемники указателей могут быть рассчитаны на напряжение 12 или 24 В в зависимости от напряжения источников энергоснабжения. Внутри приемника установлены две пласт­массовые колодки 9. на которые намотаны обмотки катушек L1, L2 и L3, включенные в две параллельные ветви. В одну из ветвей последовательно включены катушки L2 и L3 и ре­зистор 14 температурной компенсации, предназначенный для поддержания сопротивления этой ветви постоянным при изме­нении температуры обмоток. В другую ветвь последователь­но включены катушки Ll и терморезистор.

В приемнике на напряжение 24 В ко всем трем катушкам последовательно подключен добавочный резистор 15. В одной из пластмассовых колодок установлен постоянный магнит 12, а на оси стрелки 6 укреплены магнитный диск 8 и ограничи­тель 11 поворота стрелки, входящий в прорезь 10 колодок 9. Ограничитель предотвращает выход стрелки за пределы шкалы. При разомкнутых контактах выключателя 13 стрелка отклоняется до упора влево из-за взаимного отталкивания одноименных полюсов постоянного магнита 12 и магнитного диска 8. Для устранения влияния постоянных магнитных по­лей приемник помещен в стальной экранирующий цилиндр 7.

При работе указателя сила тока в цепи катушек L2 и L3 практически не изменяется, а поэтому их магнитные потоки" остаются постоянными. Сила тока в катушке L1 и ее магнит­ный поток зависят от температуры терморезистора. Так как магнитные потоки катушек L1 и L2 действуют навстречу один другому, величина суммарного магнитного потока этих катушек будет зависеть от силы тока, устанавливаемой дат­чиком в катушке L1.

При работе непрогретого двигателя, когда температура охлаждающей жидкости не превышает 40°С, сопротивление терморезистора 1 составляет около 400 Ом. Поэтому через катушку L1 проходит ток небольшой сипы, а через последо­вательно соединенные катушки L2 и L3 проходит ток, при­мерно в 4 раза больший, так как они соединены с резисто­ром 14, сопротивление которого не превышает 100 Ом. Вследствие этого результирующий магнитный поток всех трех катушек удерживает стрелку указателя приемника около деле­ния 40 шкалы.

С повышением температуры сопротивление терморезисто­ра значительно уменьшается. При температуре охлаждающей жидкости 80°С оно достигает 140 Ом, а при 110°С снижа­ется до 70 Ом. По мере прогрева двигателя сила тока в ка­тушке L1 увеличивается, а сила тока, проходящего через ка­тушки L2 и L3, остается без изменения, вследствие чего результирующий магнитный поток всех трех катушек повора­чивает магнитный диск 8 и стрелку 6 относительно шкалы приемника вправо (в сторону повышения температуры).

Указатель давления масла или воздуха. Магнитоэлектри­ческий указатель давления масла или воздуха является при­бором для измерения давления масла в смазочной системе двигателя или воздуха в тормозной системе автомобиля. В зависимости от назначения прибор снабжается надписью на шкале приемника «Масло» или «Воздух».

Указатель давления масла (рис.161) состоит из реостат­ного датчика, установленного в смазочной магистрали двига­теля, и приемника, расположенного на щитке прибора. В кор­пусе 5 датчика установлена гофрированная мембрана 4 со штоком 2 и рычагом 6. При сборке датчика с помощью регу­лировочных винтов 3 и 7 рычага устанавливают ползунки 8 на реостате 10 в исходное положение. Ползунки реостата ук­реплены на упругой пластине, которая в крайнее верхнее по­ложение отводится пружиной 13. Для лучшего контакта пол­зунков с массой они соединены с ней медным проводником 12. Обмотка реостата 10 изготовлена из нихромовой прово­локи и соединена контактной пластиной 11 с выводной клем­мой, установленной в крышке 9 приемника. Максимальное сопротивление обмотки реостата равно 160 Ом.

Принцип работы прибора следующий. В зависимости от ве­личины давления масла в камере 1 изменяется прогиб мем­браны 4 и положение ползунков, а следовательно, и сопротивление обмотки реостата. Это приводит к изменению силы тока в катушках, что, в свою очередь, изменяет положение стрелки приемника.

Приемник указателя давления масла по своему устройст­ву и принципу действия аналогичен приемнику указателя тем­пературы охлаждающей жидкости. При отключенной от источ­ника тока цепи указателя стрелка приемника отклоняется вле­во от нулевого деления шкалы вследствие взаимодействия двух постоянных магнитов 14 и 17. Один из них (дисковый) соединен со стрелкой 15, а другой (прямоугольный) вмонти­рован в колодку 16.

Когда указатель включен, но двигатель не работает, в ка­мере 1 нет избыточного давления, поэтому ползунки 8 реос­тата находятся в крайнем левом положении. В этом случае в цепь последовательно соединенных катушек L2 и L3 прием­ника будет включено все сопротивление реостата, вследствие чего через катушки проходит ток небольшой силы, а через катушку L1 будет проходить ток максимальной силы. В ре­зультате взаимодействия магнитных полей всех трех катушек с дисковым магнитом 14 стрелка 15 приемника устанавлива­ется против нулевого деления шкалы.

После пуска двигателя давление масла возрастает, вслед­ствие чего мембрана 4 через шток 2 и рычаг 6, воздейст­вуя на ползунки 8, перемещает их вправо; в результате со­противление реостата уменьшается. При этом сила тока, про­ходящего через катушки, увеличивается, а сила тока в ка­тушке L1 уменьшается. Результирующее магнитное поле, взаимодействуя с магнитным полем дискового магнита 14, отклоняет стрелку 15 относительно шкалы в сторону увели­чения давления масла.

В том случае, когда мембрана 4 прогибается на макси­мальную величину, обмотка реостата выключается. При этом катушка L1 закорачивается (шунтируется), и сила тока в ней падает почти до нуля. Вследствие этого результирующий магнитный поток ориентирует дисковый магнит 14, а с ним и стрелку 15 на деления шкалы, соответствующие максималь­ному давлению масла.

Указатель уровня топлива. Приемники магнитоэлектричес­ких указателей уровня топлива работают с датчиками БМ112-А, БМ117-А и другими (см. поз. 1 и 2 на рис.159), установленными в топливном баке. На автомобилях КамАЗ и ВАЗ применяют магнито-электрические указатели (рис.162) с датчиком типа БМ158-Б. Преимуществом последнего явля­ется то, что он имеет контактные пластины, замыкающие цепь контрольной лампы, распо­ложенной на щитке приборов, ког­да в баке остается лишь резерв­ное топливо (не менее чем на 50 км пути).

В металлическом кожухе 9 датчика установлен пластмассо­вый корпус 10, соединенный с помощью кронштейна 8 со ште­керным разъемом 6; внутри кор­пуса размещен реостат с обмот­кой 11 из нихромовой проволоки. Металлические токоведущие плас­тины 7 соединяют со штекером обмотку реостата, а также кон­тактные пластины 17, замыкаю­щие цепь сигнальной лампы 18. Рычаг поплавка 14 вместе с ползунком 12 и контактной плас­тиной 17 установлены на втулке 15, которая вращается на оси, соединенной с корпусом (массой) Перемещение рычага с поплав­ком 14 ограничивается упорами 13 и 16.

Приемник указателя имеет две пластмассовые колодки 4, на которые намотаны обмотки катушек L1, L2, L3, защи­щенные от воздействия посторонних магнитных полей экра­ном 1. По устройству описываемый приемник в основном аналогичен приемнику указателя давления масла, но в нем несколько иначе соединены катушки и реостаты, магнитные потоки катушек L1 и L2 направлены навстречу один друго­му, поэтому величина и направление их суммарного потока будут зависеть от силы тока в катушке L1, который изме­няется в зависимости от положения ползунка реостата датчи­ка. При отключенной цепи указателя стрелка 3 приемника отклоняется влево за деление "О" шкалы вследствие взаимо­действия постоянных магнитов 2 и 5.

При полном топливном баке и включенной цепи указателя обмотка реостата включена полностью и через катушку L2 проходит ток небольшой силы, сила тока в катушке L1 и ее магнитный поток достигают максимальной величины, вследст­вие этого под действием результирующего магнитного поля катушек L1, L2 и L3 повернется дисковый магнит 2 и свя­занная с ним стрелка 3 вправо к делению "П" шкалы.

По мере расхода топлива уровень его в баке понижается, при этом поплавок 14 опускается и ползунок 12 перемеща­ется вверх, уменьшая тем самым сопротивление обмотки 11 реостата. Вследствие этого сила тока в катушке L2 увели­чивается, а в катушке L1 уменьшается, и результирующий магнитный поток поворачивает дисковый магнит 2 и стрелку 3 в сторону меньшего деления шкалы. При понижении уровня топлива примерно до 1/8 уровня полного бака поплавок 14, опускаясь, замыкает контактные пластины 17, которые вклю­чают сигнальную пампу 18.

Спидометры и тахометры. Для измерения скорости движе­ния автомобиля и отсчета пройденного пути применяют спи­дометры, а для измерения частоты вращения коленчатого вала - тахометры. Оба прибора могут быть магнитоиндуктивного или электронного типа.

Спидометры устанавливают на всех автомобилях, а тахо­метры только в тех случаях, когда необходимо контролиро­вать частоту вращения коленчатого вала двигателя (дизели ЯМЗ, КамАЗ). Тахометры приводятся в действие от распре­делительного вала двигателя, а спидометры - от ведомого вала коробки передач (автомобили ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, МАЗ-5335 и др.) или промежуточного вала раздаточной ко­робки (автомобили ГАЗ-66-01).

Спидометры объединяют два прибора - указатель скорости движения и счетчик пройденного пути. Широкое распростране­ние получили спидометры магнитоиндукционного тока. Устрой­ство такого спидометра показано на рис.163. Он состоит из постоянного магнита 7, жестко закрепленного на валу 11, который связан гибким тросом 10 с коробкой передач или раздаточной коробкой. Магнит 7 помещается внутри чашеоб­разной алюминиевой картушки 6, соединенной через спираль­ную пружину 12 со стрелкой 3.

При вращении магнита 7 его магнитный поток пронизыва­ет алюминиевую картушку 6, индуктируя в ней вихревые то­ки, создающие свое магнитное поле. В результате взаимодей­ствия этих полей картушка поворачивается на определенный угол в сторону вращения магнита. Угол поворота картушки определяется моментом, созданным суммарным магнитным полем, и противодействующим моментом спиральной пружины. Когда наступает равенство этих моментов, стрелка прибора останавливается, указывая скорость автомобиля в километ­рах в час.

Счетчик пройденного пути приводится в действие от вала 11с помощью понижающих червячных передач 9, 8 и 5. Не­посредственно счетный узел имеет шесть барабанов 4, уста­новленных на оси. С помощью шестерен 1 и 2 барабаны вза­имодействуют между собой, обеспечивая отсчет суммарного пробега автомобиля в километрах.

Литература.

1. Пузанков А.Г. Описательный курс автомобиля: учебник для машиностроительных техникумов по специальности «Автомобилестроение» (кузовостроение). – М.: Машиностроение, 1986. 288 с., ил. 80 к.

2. Боровских Ю.И. и др. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей: учебник. – М.: Высшая школа; Издательский центр «Академия», 1997. 528 с., ил.

3. Шестопалов С.К. Устройство, техническое обслуживание и ремонт легковых автомобилей: учебник для начального профессионального образования. – М.: ИРПО; Издательский центр «Академия», 1999. 544 с.

4. Родичев В.А. и др. Тракторы и автомобили. –М.: Колос, 1998.

5. Вишняков Н.Н. и др. Автомобиль. – М.: Машиностроение, 1986.

Содержание

Раздел 1.Общие сведения об автомобилях.
1.1	Назначение автомобилей. Область применения.
1.2	Техническая характеристика.
1.3	Общее устройство легковых автомобилей.
1.4	Компоновка и общие конструктивные особенности легковых автомобилей.
1.5	Устройство грузовых автомобилей.
Раздел 2. Конструкция автомобильных двигателей.
2.1	Общие сведения. Основные понятия и определения.
2.2	Общее устройство двигателей внутреннего сгорания.
2.3	Рабочий цикл четырехтактного дизеля.
2.4	Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя.
2.5	Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя
2.6	Принцип действия газотурбинных двигателей.
2.7	Принцип действия роторно-поршневых двигателей.
2.8	Основные показатели двигателей.
2.9	Общее устройство двигателей.
2.10	Кривошипно-шатунный механизм.
Раздел 3. Механизм газораспределения.
3.1	Устройство механизма газораспределения.
3.2	Детали механизма газораспределения.
3.3	Фазы газораспределения и порядок работы цилиндров.
Раздел 4. Система охлаждения двигателя.
4.1	Схемы системы охлаждения.
4.2	Устройство системы охлаждения жидкостного охлаждения.
4.3	Предпусковой подогреватель.
Раздел 5. Смазочные системы.
5.1	Масла для смазочной системы.
5.2	Устройство смазочной системы.
5.3	Вентиляция картера.
Раздел 6. Системы питания карбюраторных двигателей.
6.1	Топливо для карбюраторных двигателей.
6.2	Общее устройство системы питания.
6.3	Принцип работы простейшего карбюратора.
6.4	Карбюраторы двигателей грузовых автомобилей.
6.5	Карбюраторы двигателей легковых автомобилей.
Раздел 7. Системы питания с впрыскиванием бензина.
7.1	Система питания с впрыскиванием бензина.
7.2	Приборы подачи и очистки топлива. Воздушный фильтр.
7.3	Впускной и выпускной трубопроводы. Глушитель.
Раздел 8. Газобаллонные установки.
8.1	Сжатые и сжиженные газы.
8.2	Схемы газобаллонных установок.
8.3	Элементы газобаллонной установки для работы на сжатом газе.
Раздел 9. Токсичность отработавших газов.
9.1	Нормирование токсичности отработавших газов.
9.2	Снижение токсичности отработавших газов двигателя с зажиганием от искры.
9.3	Снижение токсичности и дымности отработавших газов дизелей.
Раздел 10. Система питания дизелей.
10.1	Устройство системы питания.
10.2	Приборы системы питания дизелей.

Раздел 11. Трансмиссия автомобиля.
11.1	Назначение и схемы трансмиссий.
11.2	Сцепление и приводы управления сцеплением.
11.3	Коробка передач.
11.4	Понятие об автоматических коробках передач.
11.5	Раздаточная коробка.
11.6	Карданная передача.
11.7	Механизмы ведущих мостов.
11.8	Главная передача.
11.9	Дифференциал.
11.10	Привод к ведущим колесам.
Раздел 12. Ходовая часть.
12.1	Рама и мосты.
12.2	Углы установки передних колес.
12.3	Подвеска.
12.4	Гидравлические амортизаторы.
Раздел 13. Общие сведения о кузовах.
13.1	Основные элементы кузова и их классификация.
Раздел 14. Тормозные системы.
14.1	Назначение и типы тормозных систем.
14.2	Тормозные механизмы.
14.3	Тормозные приводы.
Раздел 15. Рулевое управление.
15.1	Назначение рулевого управления и схема поворота автомобиля.
15.2	Основные типы рулевых механизмов и приводов.
15.3	Устройство и работа рулевых механизмов.
15.4	Устройство рулевого механизма с вынесенным гидроусилителем.
15.5	Устройство рулевых приводов.
Раздел 16. Основные системы, приборы и устройства электрооборудования.
16.1	Система энергоснабжения и принципиальная схема электрооборудования.
16.2	Потребители тока. Их классификация и назначение.
Раздел 17. Источники тока.
17.1	Аккумуляторные батареи.
17.2	Генераторные установки.
17.3	Реле-регуляторы.
Раздел 18. Система зажигания двигателя.
18.1	Контактная система зажигания двигателя.
18.2	Бесконтактная система зажигания двигателя.
Раздел 19. Система электрического пуска двигателя.
19.1	Электромеханические характеристики стартера.
19.2	Устройство стартера.
19.3	Устройство облегчения пуска двигателя.
Раздел 20. Освещение, сигнализация и контрольно-измерительные приборы.
20.1	Приборы освещения и световой сигнализации.
20.2	Контрольно-измерительные приборы.
Литература.

1 Система центрального впрыскивания имеет аналогичную схему, но с одной форсункой, обеспечивающей подачу бензина во все цилиндры. Форсунка устанавливается на входе во впускной трубопровод.

[1] Карбюраторы с электронным управлением применяются редко.