Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

"Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)"

Кафедра "Эксплуатация транспортно-технологических средств"

Лабораторная работа

"Датчик давления"

Студент: Макаров А.В.

Преподаватель: Аверьянова А.О.

Москва 2015г.

Датчик давления во впускном коллекторе

Датчик давления во впускном коллекторе является одним из датчиков, используемых в электронной системе управления бензинового двигателя. Данные, которые представляет датчик, служат для расчета плотности воздуха и определения его массового расхода, что в свою очередь позволяет оптимизировать процессы образования и сгорания топливно-воздушной смеси. В бензиновых двигателях с турбонаддувом наряду с датчиком давления во впускном коллекторе устанавливается датчик давления наддува. Датчик давления наддува устанавливается между турбокомпрессором и впускным коллектором и служит для регулирования давления наддува в соответствии с потребностями двигателя. Датчик давления во впускном коллекторе измеряет абсолютное давление, т.е. давление воздуха в коллекторе относительно вакуума. Поэтому другое название датчика - датчик абсолютного давления.

В настоящее время для производства датчиков используются две технологии: микромеханическая и толстопленочная. Микромеханическая технология является более прогрессивной, т.к. обеспечивает более высокую точность измерений. Большинство современных датчиков давления построены по микромеханической технологии.

Основу микромеханического датчика давления составляет измерительный элемент, который состоит из кремниевого чипа, диафрагмы и четырех тензорезисторов на ней. По микромеханической технологии изготавливается чувствительная диафрагма данного датчика. С одной стороны диафрагмы расположена камера с вакуумом, с другой на диафрагму воздействует давление воздуха во впускном коллекторе. В зависимости от конструкции датчика давление может воздействовать непосредственно на диафрагму или через защитный гелевый слой. Чувствительный элемент помещен в корпус, в котором помимо датчика давления может размещаться и независимый датчик температуры воздуха.

Под действием давления диафрагма изгибается. За счет механического растяжения диафрагмы тензорезисторы изменяют свое сопротивление. Это явление называется пьезорезистивный эффект. Пропорционально сопротивлению тензорезисторов изменяется напряжение. Для повышения чувствительности тензорезисторы соединены по мостовой схеме. Электрическая схема, встроенная в чип, усиливает мостовое напряжение, которое на выходе датчика находится в пределе от 1 до 5В. На основании выходного напряжения электронный блок управления оценивает давление во впускном коллекторе. Чем выше напряжение, тем больше давление воздуха.

Когда двигатель не работает давление во впускном коллекторе равно атмосферному давлению. При запуске двигателя за счет закрытой дроссельной заслонки и насосного движения поршней во впускном коллекторе создается разряжение (вакуум). При работе двигателя с открытой дроссельной заслонкой давление во впускном коллекторе почти сравнивается с атмосферным давлением.

Датчик давления во впускном коллекторе может быть аналоговым или цифровым. Аналоговый датчик вырабатывает аналоговый сигнал напряжения. Цифровой датчик имеет дополнительную схему, преобразующую аналоговый в цифровой сигнал.

В толстостенном датчике давления измерительный элемент состоит из толстостенной диафрагмы. На диафрагме расположены четыре тензорезистора, с помощью которых оценивается деформация диафрагмы.

Расходомер воздуха

Экологические требования к современным двигателям внутреннего сгорания предполагают поддержание определенного (стехиометрического) соотношения воздуха и топлива в топливно-воздушной смеси на всех режимах работы. Только в этом случае каталитический нейтрализатор полностью удаляет вредные вещества в отработавших газах.

Для поддержания стехиометрического соотношения компонентов топливно-воздушной смеси требуется точная информация о количестве (расходе) всасываемого воздуха, которую предоставляет расходомер воздуха. Мерой расхода может выступать как объем, так и масса всасываемого воздуха. В зависимости от этого различают два способа определения расхода воздуха: механический и тепловой.

Механический способ основан на измерении объема воздуха пропорционального перемещению заслонки. Тепловой способ предполагает измерение массы воздуха в соответствии с изменением температуры чувствительного элемента. датчик двигатель бензиновый

Расходомер воздуха устанавливается во впускной системе между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой двигателя. Ведущим производителем расходомеров воздуха является фирма Bosch.

Механический расходомер воздуха

Механический расходомер воздуха использовался в системах распределенного впрыска Jetronic, а также объединенных системах впрыска и зажигания. В системе K-Jetronic расходомер воздуха обеспечивает количественное регулирование топливно-воздушной смеси и представляет собой напорный диск, механически соединенный с плунжером дозатора-распределителя.

В системе KE-Jetronic в механическую схему расходомера воздуха включен элемент электронного управления - потенциометр. Более совершенный механический расходомер устанавливался в системе L-Jetronic.

Конструктивно механический расходомер включает корпус с демпфирующей камерой, измерительную заслонку, возвратную пружину, демпфирующую заслонку, потенциометр и обводный канал с винтом качества.

1. демпфирующая заслонка

2. демпфирующая камера

3. обводный канал

4. измерительная заслонка

5. винт качества

Принцип работы расходомера воздуха построен на перемещении измерительной заслонки пропорционально величине потока воздуха. Измерительная заслонка, демпфирующая заслонка и потенциометр размещены на одной оси, обеспечивающей прямую связь между перемещением заслонки и изменением сопротивления потенциометра.

Конструктивно потенциометр выполнен в виде керамической подложки, на которую нанесены резисторные дорожки. К дорожкам прижат ползунок потенциометра. На потенциометр подается напряжение, изменяющееся в соответствии с сопротивлением. Изменение напряжения учитывается электронным блоком управления как объемная характеристика всасываемого воздуха. Для корректировки показаний расходомера в систему управления включен датчик температуры входящего воздуха.

В настоящее время механические расходомеры на двигатели внутреннего сгорания не устанавливаются.

Термоанемометрический расходомер воздуха

Более совершенными являются расходомеры воздуха, построенные на тепловом способе определения массового расхода воздуха, т. н. термоанемометрические расходомеры воздуха (от "анемо" - ветер). Они не имеют подвижных механических частей, характеризуются высоким быстродействием, точностью и в силу особенности конструкции не зависят от температуры воздуха.

Термоанемометрический расходомер воздуха (другое наименование - датчик массового расхода воздуха, ДМРВ) используется в современных системах впрыска бензиновых и дизельных двигателей, в т.ч. в системе непосредственного впрыска топлива. Конструктивно расходомер воздуха включен в систему управления двигателем. В ряде систем управления двигателем расходомер воздуха не используется, а его функции выполняет датчик давления воздуха во впускном трубопроводе.

В зависимости от конструкции чувствительного элемента различают следующие виды термоанемометрических расходомеров:

· проволочный (Hot Wire MAF Sensor);

· пленочный (Hot Film Air Flow Sensor, HFM).

Основой проволочного термоанемометрического расходомера воздуха является чувствительный элемент - платиновая нагреваемая нить. Работа расходомера построена на поддержании постоянной температуры платиновой нити за счет нагрева электрическим током.

При движении потока воздуха через датчик чувствительный элемент охлаждается. Терморезистор увеличивает ток нагрева нити. Преобразователь напряжения преобразует изменение тока нагрева чувствительного элемента в выходное напряжение.

Между выходным напряжением и массовым расходом воздуха существует нелинейная зависимость, которая учитывается блоком управления двигателем.

Для предотвращения загрязнения чувствительного элемента в работе проволочного расходомера предусмотрен режим самоочистки, при котором на неработающем двигателе платиновая нить кратковременно нагревается до температуры 1000°С.

Необходимо отметить, что в ходе эксплуатации расходомера толщина платиновой нити уменьшается, что приводит к снижению точности измерений.

Данного недостатка лишен пленочный расходомер воздуха, который пришел на смену проволочного датчика. Принцип действия пленочного расходомера аналогичен проволочному ДМРВ. Основное отличие заключается в конструкции чувствительного элемента.

1. преобразователь напряжения

2. воздушный канал

3. защитная решетка

4. всасываемый воздух

5. корпус расходомера

6. чувствительный (сенсорный) элемент

Чувствительный элемент пленочного расходомера воздуха представляет собой кристалл кремния, на который нанесено несколько тонких платиновых слоев - резисторов: нагревательного резистора, двух терморезисторов, резистора датчика температуры воздуха.

Чувствительный элемент расположен в специальном воздушном канале, воздух в который поступает за счет разряжения. Высокая скорость потока предотвращает попадание в канал крупных частиц грязи и загрязнение чувствительного элемента. Конструкция воздушного канала позволяет определять массу как прямого, так и обратного (отраженного от закрытых клапанов) потока воздуха, что увеличивает точность измерения.

Нагревательный резистор поддерживает определенную температуру чувствительного элемента. По разнице температур на терморезисторах определяется масса всасываемого воздуха и направление воздушного потока. Выходным аналоговым сигналом расходомера является напряжение постоянного тока.

Вместо аналогового сигнала отдельные конструкции датчиков массового расхода воздуха генерируют цифровой сигнал, являющийся в системах управления более предпочтительным (не зависит от срока эксплуатации устройства и характеристик электрической цепи).

Сигналы пленочного расходомера используется блоком управления двигателем для определения следующих параметров:

· бензиновые двигатели - время впрыска, количество впрыскиваемого топлива, момент зажигания, порядок работы системы улавливания паров бензина;

· дизельные двигатели - время впрыска, порядок работы системы рециркуляции отработавших газов.

Датчик частоты вращения коленчатого вала

1. кронштейн крепления

2. магнитный сердечник

3. задающий диск (диск синхронизации)

4. провод

5. уплотнитель

6. магнит

7. корпус

8. обмотка

Датчик частоты вращения коленчатого вала предназначен для синхронизации управления системой впрыска и системой зажигания, поэтому другое название датчика - датчик синхронизации. В некоторых источниках информации датчик носит название - датчик начала отсчета. Сигналы от датчика используются системой управления двигателем для установления:

· момента впрыска топлива;

· количества впрыскиваемого топлива;

· момента зажигания (бензиновые двигатели);

· угла поворота распределительного вала при работе системы изменения фаз газораспределения;

· времени включения клапана адсорбера при работе системы улавливания паров бензина.

Наибольшее распространение получил датчик частоты вращения коленчатого вала индуктивного типа. В некоторых системах управления двигателем устанавливается датчик синхронизации, построенный на эффекте Холла.

Индуктивный датчик представляет собой магнитный сердечник с расположенной вокруг него обмоткой. Принцип работы датчика заключается в наведении электродвижущей силы в обмотке при взаимодействии магнитного поля датчика с металлическим задающим диском (диском синхронизации).

Задающий диск имеет по окружности 58 зубьев с пропуском на два зуба, т.н. диск типа 60-2. На отдельных дизельных двигателях для ускорения определения положения коленчатого вала и, соответственно, облегчения запуска устанавливается задающий диск типа 60-2-2 (с двумя пропусками через 180°).

При вращении коленчатого вала впадины зубьев задающего диска изменяют магнитный поток, вследствие чего в обмотке датчика формируется электрический импульс.

Датчик синхронизации позволяет определять два параметра:

1. частоту вращения коленчатого вала;

2. точное положение коленчатого вала.

Число оборотов коленчатого вала определяется по количеству зубьев, проходящих через датчик в единицу времени. Пропуск зубьев служит в качестве исходной точки для определения положения коленчатого вала. Он соответствует, как правило, нахождению поршня первого цилиндра в верхней мертвой точке.

Датчик частоты вращения коленчатого вала, построенный на эффекте Холла, взаимодействует с задающим диском несколько иной конструкции. Диск выполнен в виде металлических сегментов, разделенных металлическими вставками. Сегменты представляют собой постоянные магниты с чередующими северными и южными полюсами. В качестве начала отсчета используется сегмент большей ширины. Таким образом, получился задающий диск типа 60-2.

При неисправности датчика частоты вращения коленчатого вала (отсутствии сигнала) двигатель останавливается и повторно не запускается.

Размещено на Allbest.ru