Федеральное агенТство по образованию

Волжский политехнический институт (филиал)

Волгоградского Государственного технического университета

Автомеханический факультет

Кафедра "Автомобильный транспорт"

Современные и перспективные электронные системы автомобилей

Методические указания по проведению практических работ

№№ 1-8

Волжский 2007

Практическая работа № 1

Датчики электронных систем управления двигателя.

Цель работы

Изучить назначение, основные принципы работы и конструктивные элементы датчиков электронных систем управления двигателя

Теоретическая часть

1. Измерители расхода воздуха

Датчики расхода воздуха (измерители расхода воздуха или расхо­домеры) подразделяют на динамические и статические. Классифика­ция расходомеров воздуха представлена на рис. 1.

К динамическим относятся датчики, в которых воздушный поток оказывает силовое воздействие на преобразователь. В зависимости от конструкции преобразователь может совершать колебательное, враща­тельное или поступательное движение. Силовое воздействие может быть преобразовано в какую-нибудь другую физическую величину.

Рис. 1. Классификация расходомеров воздуха

В измерителе расхода воздуха с датчиком температуры (рис. 2.) воздушный поток воздействует на заслонку 2, закрепленную на оси в специальном канале. Поворот заслонки потенциометром преобразу­ется в напряжение, пропорциональное расходу воздуха. Воздействие воздушного потока на заслонку 2 уравновешивается пружиной. Демп­ферная камера 3 с пластиной 4, выполненной как одно целое с изме­рительной заслонкой 2, служит для гашения колебаний, вызванных пульсациями воздушного потока и динамическими воздействиями, характерными для движущегося автомобиля. На входе в измеритель расхода воздуха встроен датчик 7 температуры поступающего в двига­тель воздуха. Недостатком измерителя расхода является наличие под­вижных деталей и скользящего контакта.

Рис. 2. Измеритель расхода воздуха с датчиком температуры: 1 - обводной канал; 2 - измерительная заслонка; 3 - демпферная камера; 4 - пла­тина демпфера; 5 - потенциометр; 6 - винт качества (состава) смеси в режиме хо­лостого хода; 7 - датчик температуры; 8 - контакт топливного насоса	Рис. 3. Расходомер воздуха с лопа­точным колесом фирмы "Бош": 1— датчик; 2 — впускной трубопровод; 3 - колесо с прямоугольными лопастя­ми; 4 — упругая торсионная растяжка

Основным элементом расходомера воздуха фирмы "Бош" (рис. 3) является колесо 3 с прямоугольными лопастями и цилиндрической сту­пицей, на которой закреплены плоские лопасти из ферромагнитного материала. Колесо 3 устанавливается во впускном трубопроводе 2 на уп­ругой торсионной растяжке 4. Проходящий по трубопроводу воздушный поток вызывает колебания колеса с частотой, пропорциональной массо­вому расходу воздуха. Частота колебаний регистрируется индуктивным датчиком 1, около которого колеблется торцовый конец лопасти.

Статические датчики расхода воздуха ионизационного, ультразву­кового, вихревого и термоанемометрического типов не имеют под­вижных деталей.

В ионизационных датчиках расход воздуха определяется по пере­мещению потока ионов во впускном трубопроводе в направлении движения потока воздуха. Поток ионов генерируется с помощью ра­диоактивных излучений или электромагнитных полей.

В ионизационном расходомере японской фирмы "Ниссан" (Nissan) (рис. 4) между парой электродов 4 с помощью высоковольтного ге­нератора создаются импульсы высокого напряжения. Возникающий при каждом импульсе коронный разряд образует облако отрицатель­но заряженных ионов, которое со скоростью потока воздуха в трубо­проводе движется к основному 1 и вспомогательному 2 приемным электродам. В момент, когда ионное облако подходит к электроду 1, в цепи электродов 1 и 2 возникает импульс тока, который регистрируется счетчиком импульсов. Как только возникает импульс тока в цепи приемных электродов, электронная схема выдает команду на новый искровой разряд. По частоте импульсов можно судить о скорости воз­душного потока и массовом расходе воздуха.

Рис. 4. Ионизационный расходомер фирмы "Ниссан": 1 - основной электрод; 2 - вспомогательный электропривод; 3 - трубопровод; 4 — рабочий электрод	Рис. 5. Ультразвуковой расходомер воздуха фирмы "Фиат": 1 — воздушная магистраль; 2 — ультразвуковое приемопередающее устройство; 3 — воздушный фильтр

Действие ультразвукового расходомера воздуха фирмы "Фиат" (Fiat) (рис. 5) основано на изменении интервала времени между моментом возбуждения ультразвукового импульса и моментом прие­ма этого импульса в приемопередающем устройстве 2.

В вихревом расходомере (рис. 6 отходящие от вихреобразующего обтекаемого элемента 3 вихри регистрируют с помощью пере­датчика 1 и приемника 2 ультразвука. Завихрения уносятся потоком воздуха с определенной скоростью. Промежутки между завихрениями зависят только от обтекаемости элемента 3 и не зависят от плотности и других параметров воздуха.

Отличительной особенностью расходомера воздуха фирмы Toyota (рис. 7) с оптической регистрацией вихрей является очень малое сопротивление воздушному потоку.

Рис. 6. Вихревой расходомер с ультразвуковой регистрацией вихрей: 1 — ультразвуковой передатчик; 2 — ультразвуковой приемник; 3 - виброобразую­щий обтекаемый элемент; 4 — канал воздушного потока	Рис. 7. Расходомер воздуха фирмы "Тойота": / — полупроводниковый фотоэлемент; 2 — светодиод; 3 — зеркало; 4 — счетчик вихрей; 5— стабилизирующая решетка; 6— виброобразующий элемент; 7- датчик давления

Термоанемометрический расходомер воздуха системы впрыски­вания топлива "LX-Jetronic" представляет собой автономный блок, устанавливаемый во впускной трубопровод двигателя. Наиболее ответственной частью термоанемометра является внутренний изме­рительный канал 6 (рис. 8), состоящий из пластмассовых обойм, которые окружают несущие кольца нагреваемой платиновой нити диаметром 100 мкм и термокомпенсационного пленочного рези­стора. Корпус 5 имеет камеру для размещения электронного блока, который поддерживает постоянным перегрев нити относительно потока на уровне 150 °С путем регулирования силы тока измери­тельного моста. Выходным параметром измерителя расхода воздуха служит падение напряжения на прецизионном резисторе 1. На вхо­де и выходе основного канала измерителя расхода воздуха установ­лены защитные сетки, которые одновременно выполняют функции стабилизирующих элементов.

На рис. 9 показан автомобильный термоанемометрический рас­ходомер воздуха с пленочным чувствительным элементом 5, вклю­чающим измерительный и термокомпенсационный резисторы. Пласт­массовая рамка с чувствительным элементом размещается в измери­тельном патрубке измерителя расхода воздуха. Температура перегрева измерительного терморезистора поддерживается на уровне 70 °С с помощью электронной схемы управления.

Термоанемометрический расходомер на основе металлополимерных чувствительных элементов приведен на рис. 10. Рабочая решетка чувствительного элемента изготовляется из фольги мето­дом фотолитографии. Металлополимерный чувствительный эле­мент содержит измерительный 1 (рис. 11) и термокомпенсацион­ный 2 резисторы.

Рис. 8. Термоанемометрический измеритель расхода воздуха системы "LX-Jetronic": 1 — прецизионный резистор; 2 — измерительный элемент; 3 — термокомпенсаци­онный элемент; 4 — стабилизирующие решетки; 5 — пластмассовый корпус; 6 — внутренний измерительный канал, в котором располагаются элементы поз. 1, 2, 3 (на схеме показаны в увеличенном виде)	Рис. 9. Термоанемометрический расходомер с пленочным чувствительным элементом: 1 - корпус; 2 - датчик температуры воздуха; 3 - стабилизирующая решетка; 4 - внут­ренний измерительный канал; 5 - чувствительный элемент; 6 - электронная схема
Рис. 10. Термоанемометрический расходомер воздуха на основе металлополимерных чувствительных элементов: 1 - стабилизирующая решетка; 2 - канал; 3 - корпус; 4 - электронная схема; 5 -датчик		Рис. 11. Металлополимерный чувствительный элемент: 1 — измерительный терморезистор; 2 - термокомпенсационный резистор; 3 — поли­амидный изоляционный материал