Датчик частоты вращения и положения коленчатого вала.

Положение поршня в цилиндре является определяющим для расчета момента зажигания. Датчик на коленчатом валу выдает информацию о положении поршней всех цилиндров. Частота вращения коленчато­го вала также рассчитывается по сигналу этого датчика. На коленча­том вале устанавливается магнитопроводящий зубчатый диск с рас­четным числом зубьев 60, при этом 2 из них отсутствуют. Индуктив­ный датчик частоты вращения производит последовательный опрос этих 58 зубьев. Он состоит из постоянных магнитов и сердечника из мягкого железа с медной обмоткой (рис. 6.40). Провод, соединяющий датчик и БУ, выполняется экранированным. При прохождении зубь­ев через зону чувствительного элемента в нем изменяется магнит­ный поток.

В обмотке датчика индуцируется переменная ЭДС (рис. 6.41). Ам­плитуда переменного напряжения уменьшается при увеличении рас­стояния между датчиком и зубчатым диском и растет с увеличением частоты вращения. Достаточная амплитуда имеет место уже при ми­нимальной частоте вращения (20 мин"¹). Геометрия зубьев и полюсов должны соответствовать друг другу. Блок управления формирует из синусоидального напряжения с сильно меняющейся амплитудой прямоугольное напряжение с постоянной амплитудой.

Боковые фронты прямоугольного напряжения передаются через вход прерываний на процессор. Если текущий период прохождения фронтов в два раза больше как предыдущего, так и последующего, то происходит распознавание опорного промежутка в зубьях. Он сопряжен с определенным положением коленчатого вала. Процес­сор производит в данный момент синхронизацию положения колен­чатого вала. При каждом последующем положительном или отри­цательном фронте от боковых кромок зубьев процессор производит дальнейший отсчет положения коленчатого вала на три градуса. Подача сигнала зажигания должна производиться с меньшими ша­гами. Период между двумя боковыми кромками зубьев разделяется, поэтому, на четыре отрезка. К каждой боковой кромке зуба можно привязать один, два или три таких отрезка времени (благодаря этому можно производить выдачу сигнала зажигания с шагом 0,75 градуса).

Датчик положения распределительного вала.Распредели­тельный вал управляет впускными и выпускными клапанами двига­теля. Частота его вращения в два раза ниже, чем частота вращения коленчатого вала.

При движении поршня в верхнюю мертвую точку распредели­тельный вал определяет по положению впускных и выпускных кла­панов, находится ли поршень в такте сжатия с последующим зажи­ганием или же в такте выпуска газов. Эту информацию, исходя из положения коленчатого вала, получить невозможно. Если система зажигания имеет высоковольтный распределитель, который меха нически связан с распределительным валом, то ротор распредели­теля определяет нужный цилиндр и информация о положении рас­пределительного вала для выдачи сигнала зажигания блоку управ­ления не нужна. В системах с распределением искр методом холо­стой искры и нефазированным впрыском топлива также достаточно сигнала от датчика положения коленчатого вала.

Информация о положении распределительного вала необходи­ма, если реализуется индивидуальная установка момента впрыска топлива для каждого цилиндра, что имеет место при фазированном (последовательном) впрыске, а также при использовании системы зажигания с низковольтным распределением и индивидуальными катушками.

Для определения положения распределительного вала исполь­зуется датчик на эффекте Холла. Датчик управляется шторкой из магнитопроводящего материала, закрепленной на распредели­тельном валу.

Напряжение с датчика Холла имеет порядок милливольт, поэто­му датчик формирует сигнал и передает его в блок управления в виде двоичного сигнала. В простейшем случае процессор прове­ряет наличие напряжения с датчика Холла и тем самым положение первого цилиндра в рабочем такте в момент прохождения опорного промежутка зубчатого диска. Специальные формы шторок позво­ляют использовать сигнал положения распределительного вала в качестве аварийного при повреждении датчика частоты вращения. Разрешающая способность сигнала датчика положения распреде­лительного вала является недостаточной для его применения вме­сто датчика частоты вращения в нормальном режиме.

Датчик кислорода

Датчик кислорода (Л-зонд) регистрирует наличие кислорода в отработавших газах, что является прямым показателем качества рабочей смеси. Присутствие кислорода в отработавших газах ха­рактеризует бедную смесь ?а > 1, отсутствие - богатую а < 1. При­менение датчика кислорода обусловлено необходимостью поддер­живать стехиометрический состав рабочей смеси (а = 1) для функ­ционирования трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. Датчик кислорода устанавливается в выпускной системе двигателя перед нейтрализатором. Иногда применяется второй датчик после нейтрализатора. Наружная поверхность датчика омывается отра­ботавшими газами, а внутренняя сообщается с атмосферой. В на­стоящее время наибольшее распространение получили датчики на основе диоксида циркония Zr0₂ (рис. 6.42).

Датчик этого типа работает как химический источник ЭДС. Осно­вание датчика - колпачок, спеченный из порошка диоксида цирко­ния и выполняющий функцию твердого электролита (рис. 6.43). С внутренней и внешней стороны на колпачок нанесены электроды из пористой платины, имеющие электрические выводы. С внешней стороны датчик покрыт оболочкой из пористого алюминия, через который могут проникать отработавшие газы. При различии в кон­центрации кислорода между внутренней и наружной поверхностями датчика на платиновых электродах возникает разность потенциа­лов. Содержание кислорода в воздухе практически постоянно и со­ставляет 21 %. При работе двигателя на богатой рабочей смеси на­пряжение датчика около 900 мВ, на бедной - 50 мВ.

Сигнал датчика изменяется резко при незначительных измене­ниях концентрации кислорода (рис. 6.44). Однако проводимость керамического электролита при температуре ниже 150°С практиче­ски равна 0. Рабочая температура датчика, при которой обеспечи­вается необходимая скорость срабатывания, составляет 600°С. Предельно допустимая температура 850°С. Диапазон рабочих тем­ператур является определяющим при выборе места установки дат­чика в выпускной системе. Современные датчики оснащаются элек­троподогревом, включаемым по команде БУ.

Кабель, соединяющий БУ и датчик кислорода, выполняется экрани­рованным. Корпус датчика полностью герметичен. Атмосферный воз­дух поступает к чувствительному элементу через зазоры изоляции про­водов.

Датчик второго типа выполнен из титана и работает за счет измене­ния сопротивления чувствительного элемента датчика.

Датчик отличается быстродействием и устойчивостью к высокой температуре.

Датчики температуры

В ЭСАУ топливоподачей бензиновых и дизельных двигателей ис-• пользуются датчики температуры охлаждающей жидкости, воздуха, топлива, масла. В большинстве современных датчиков используются полупроводниковые терморезисторы с отрицательным температур­ным коэффициентом. Сопротивление такого элемента с ростом тем­пературы уменьшается от десятков ом при -20°С до десятков килоом при 100°С. На рис. 6.45 показан датчик температуры двигателя.

Датчик детонации

Для выбора оптимального угла опережения зажигания и при управлении наддувом используется датчик детонации. Расположе­ние и количество устанавливаемых датчиков определяется исходя из особенностей конструкции двигателя. Обычно 4-цилиндровые рядные двигатели оснащаются одним датчиком детонации, 6-цилиндровые двумя, 8- и 12-цилиндровые - двумя и более (рис. 6.46). Чувствительный элемент датчика детонации выполня­ется из пьезокерамики (рис. 6.47). Напряжение на выходе датчика, пропорциональное уровню, шума по экранированному проводу по­дается в БУ. Обработка сигнала в БУ позволяет определять воз­никновение детонации в отдельном цилиндре двигателя.