Датчики положения и перемещения
Для получения цифровой информации о частоте вращения и положении коленчатого вала применяют профилированный зубчатый диск, жестко связанный с коленчатым валом двигателя. Часто для этой цели используется зубчатый венец маховика с дополнительным опорным (установочным) зубом или штифтом из магнитомягкой стали, обеспечивающим формирование датчиком начала отсчета (ДНО) импульса, который соответствует положению поршня первого цилиндра в верхней мертвой точке (ВМТ). Импульсы ДНО появляются периодически с частотой, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала, и служат для синхронизации функционирования системы управления моментом искрообразования с рабочими процессами в цилиндрах двигателя.
При вращении зубчатого диска (или маховика с зубчатым венцом) с равномерно расположенными по всей окружности зубьями датчик угловых импульсов (ДУИ) вырабатывает импульсы, по числу которых после прохождения поршнем ВМТ, т.е. после появления сигнала ДНО, определяется угловое положение коленчатого вала. Частота вращения коленчатого вала определяется по числу импульсов, вырабатываемых ДУИ в течение заданного периода времени, или по числу импульсов генератора высокой частоты (ГВЧ), подсчитываемых за временной интервал между двумя следующими друг за другом импульсами ДУИ.
Наибольшее распространение в ЦСЗ и микропроцессорных системах зажигания получили индуктивные ДНО и ДУИ. Индукционная катушка 4 (рис. 1, а) датчика находится около постоянного магнита 5, один полюс которого обращен в сторону вращающегося зубчатого диска или зубчатого венца маховика. Между цилиндрической поверхностью зуба 2 и магнитопроводом 3 датчика предусмотрен небольшой зазор А. При прохождении зуба 2 вблизи плоского торца магнитопровода из магнитомягкого материала величина воздушного зазора А между ними изменяется, что приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе и появлению электрического импульса в расположенной на нем индукционной катушке. Импульс в виде двухполярных пикообразных полуволн (рис. 1, б) расположен симметрично относительно оси магнитопровода датчика. Нулевая точка импульса соответствует центру каждого зуба. Индуктивные датчики просты по конструкции, не требуют внешнего источника электроснабжения, надежны в эксплуатации и работоспособны при температурах от -50 до 120°C.
Рис. 1. Схема работы индуктивного датчика: 1 - зубчатый диск; 2 - зуб; 3 - магнитопровод; 4 - индукционная катушка; 5 - постоянный магнит; ω - угловая скорость коленчатого вала
Датчики давления
Информация о нагрузке двигателя поступает от датчика давления (вакуума) во впускном трубопроводе, аналоговый сигнал которого преобразуется в цифровой код в аналого-цифровом преобразователе (АЦП).
В пневмоэлектрических датчиках потенциометрического типа изменение давления преобразуется в изменение напряжения или силы тока в результате перемещения движка потенциометра с помощью мембранного или сильфонного чувствительного элемента.
Большей надежностью обладают индуктивные датчики, в которых при перемещении стального магнитопровода чувствительным элементом (мембраной, сильфоном) в индукционной катушке, включенной в мостовую измерительную схему, индуктируется ЭДС. На выходе разбалансированного моста появляется электрический сигнал, поступающий после усиления в блок управления системы зажигания.
Более совершенные и менее дорогостоящие интегральные датчики давления выполняют функцию преобразования неэлектрической величины в электрический сигнал и осуществляют его дальнейшую обработку. В корпусе датчика размещена кремниевая пластина, содержащая схему обработки его сигнала. На мембране 3 (рис. 2) чувствительного элемента датчика размещены пленочные тензорезисторы R1 и R2, обладающие проводимостью и ориентированные во взаимноперпендикулярных направлениях. Тензорезисторы включены в мостовую измерительную схему. При прогибе мембраны сопротивление тензорезисторов R1 возрастает, а тензорезисторов R2 — уменьшается, что приводит к разбалансированию моста и появлению электрического сигнала. Измерительный мост соединен со схемой обработки сигнала.
Рис. 2. Чувствительный элемент интегрального датчика давления и схема включения его тензорезисторов: а - чувствительный элемент; б - схема включения тензорезисторов; 1 - радиальный тензорезистор R1; 2 - тангенциальный тензорезистор R2; 3 - мембрана; 4 - кремниевая подложка; 5 - контактные площадки
Датчики температуры
Сигналы от датчика температуры охлаждающей жидкости (или головки блока цилиндров двигателей воздушного охлаждения) в ЦСЗ и микропроцессорных системах зажигания используются в качестве корректирующей информации. Чувствительными элементами в датчиках температуры могут быть терморезисторы (термисторы или позисторы) и термометры сопротивления, размещаемые в металлическом корпусе. Полупроводниковые терморезисторы обладают высокой чувствительностью, однако имеют нестабильные и нелинейные характеристики.
Более высокой стабильностью физических свойств обладают такие металлы, как платина, никель, медь, поэтому перспективным является применение датчиков температуры на основе металлополимерных чувствительных элементов. Перспективно применение интегральных датчиков температуры, в которых термочувствительный элемент и формирователь сигнала выполнены на одном кристалле.
Функцию регулирования УОЗ в ЦСЗ выполняет электронный блок управления (БУ) — контроллер на базе цифровых интегральных схем. Коммутацию тока в первичной обмотке катушки зажигания осуществляет другой электронный блок-коммутатор.
Комментарии посетителей