При помощи датчиков системы управления двигателем контроллер определяет состояние двигателя, а также автомобиля в определенный промежуток времени. В этот момент контроллер производит сложные расчеты, а затем выдает на исполнительные механизмы управляющие сигналы.
Как работает датчик положения дроссельной заслонки?
Контроллер СУД использует сигнал датчика положения дроссельной заслонки для расчета ее углового положения. ДПДЗ находится на дроссельном патрубке. Когда дроссельная заслонка поворачивается, то ее ось передает движение на сам датчик. Он представляет собой резистор потенциометрического типа. На одну его часть идет опорное напряжение с контроллера, а на другое – напряжение с массы. Подвижный контакт механизма соединен с третьим контактом датчика. Выходной сигнал ДПДЗ изменяется после поворота дроссельной заслонки. Когда она закрыта, датчик показывает напряжение в 0,3—0,7 В, когда открыта - 4—4,7 В. Когда контроллер работает на режиме холостого хода, то открытие дроссельной заслонки составляет 0% - это является минимальным значением напряжения датчика. В момент подачи ДПДЗ сигнала контроллером определяется текущий режим работы двигателя. Стоит отметить, что холостому ходу полностью соответствует закрытая дроссельная заслонка. Когда заслонка открывается при большом угле, то двигатель переходит на более мощный режим работы. В этот момент двигатель вырабатывает максимальную мощность и максимальный момент. Нагрузка двигателя определяется контроллером по сигналам ДПДЗ и ДПКВ. Такие параметры помогают рассчитать не только нужное количество топлива, но и УОЗ в случаях, когда ДМРВ вышел из строя. Если обедненную топливовоздушную смесь нужно компенсировать, то контроллер начинает рассчитывать добавку к базовой топливоподаче при помощи использования информации о приращении сигнала ДПДЗ.
Как работает датчик детонации?
Известно, что в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием могут возникать аномальные явления, которые приводят к понижению эффективности двигателя, а также снижению его мощности. Такие явления называются детонацией. Обычно она происходит из-за самовоспламенения еще не охваченной пламенем свежей топливовоздушной смеси.
В момент начала сгорания топливовоздушной смеси поршень начинает ее сжимать, что приводит к повышению температуры и давления в камере сгорания. Это может привести к самовоспламенению оставшихся газов. Пламя может распространяться на высокой скорости, которая составляет в среднем 2 000 метров в секунду, хотя его нормальная скорость должна не превышать 30 метров в секунду. Из-за такого скоростного процесса сгорания в камере заметно увеличивается давление. Если повышенное давление будет стабильным, то это может отрицательно сказаться на работе поршня, прокладки головки блока цилиндров, головки в зоне клапанов, повредить их.
Обычно такие изменения, колебания, фиксируются специальным датчиком детонации, а затем передаются контроллеру СУД. Такой датчик напоминает по своей конструкции акселерометр, или пьезокерамический прибор. Он преобразует энергию механических колебаний блока цилиндров в определенный электрический сигнал, который передается контроллеру.
Так, инерционная масса, когда возникает вибрация, начинает воздействовать на пьезоэлемент с определенными усилиями и частотой, после чего появляется электрический эффект на контактах. В контроллере сигнал датчика детонации начинает обрабатываться и анализиролваться, после чего обнаруживается момент возникновения сгорания топливовоздушной смеси, который отклонен от нормы.
Датчик детонации должен быть обязательно установлен на двигателе. К его выбору нужно отнестись серьезно. Обычно его выбирают по следующим критериям:
- В хорошем датчике сигналы детонации, исходящие от каждого цилиндра, не отличаются существенно по уровню
- Уровень сигнала должен быть достаточным, что позволит обработать его величину.
- Помехи, которые обычно возникают из-за работающего двигателя, должны быть не сильными.
К характеристикам датчика детонации относятся:
- Температурный диапазон должен составлять максиму до 200 градусов, только в этом случае датчик является работоспособным.
- Датчик детонации может быть с резонансной или широкополосной системой. В зависимости от типа системы резонансная частота датчика будет разной. При резонансном типе эта частота будет аналогичной с частотой детонационных колебаний в цилиндрах. В широкополосном типе эта частота будет намного выше. Стоит отметить, что во втором варианте системы на частотной характеристике есть равномерный участок, который лежит в диапазоне частот детонационных колебаний.
- Такой тип датчика также характеризуется по коэффициенту преобразования. Обычно он показывает соотношение амплитуды выходного сигнала и детонационных колебаний, которые происходят в месте, где установлен этот датчик.
Как работает датчик фаз?
Известно, что впускные и выпускные клапаны двигателя управляются распределительным валом, частота вращения которого в два раза ниже, чем у коленчатого вала. В момент приближения коленчатого вала к верхней мертвой точке тяжело определить такт работы двигателя. Вообще различают такт выпуска уже отработавших газов и такт сжатия с последующим воспламенением топливовоздушной смеси. Обычно такими тактами работы двигателя характеризуются системы фазированного впрыска. При такой системе подача топлива происходит только через одну форсунку в цилиндр, в котором уже происходит такт сжатия именно перед открытием впускного клапана.
Датчик распределительного вала, или датчик фаз, помогает контроллеру точно определять форсунку, которой ему необходимо управлять в определенный промежуток времени.
В отечественных автомобилях часто устанавливают датчик, действующий на основе Холла. Наверняка, все знакомы с принципом работы бесконтактной системы зажигания карбюраторных агрегатов ВАЗ-21083. Обычно в таких двигателях установлен в распределители зажигания специальный датчик, который управляет коммутатором. Этот датчик работает как раз на основе Холла. Он фиксирует прохождение металлической шторки с прорезями, связанной с распределительным валом, а затем направляет сигналы самому коммутатору. Шторка всегда идет между датчиком и постоянным магнитом, тем самым прерывая магнитные линии, которые создает постоянный магнит. Когда между ними получается прорезь, то датчиком вырабатывается определенный сигнал, или импульс, который в последствие обрабатывается и передается коммутатору.
Датчик фаз работает аналогично. Единственное отличие состоит в том, что шторка в этом случае установлена на шкиве привода распределительного вала, и у нее всего лишь одна прорезь. Датчик начинает создавать импульс только в тот момент, когда такт сжатия создается в первом цилиндре. В случае, когда прорезь находится перед датчиком, то напряжение будет низким, а когда дальше, то, наоборот, высоким. Известно, что такую конструкцию датчика фаз имеет автомобиль ВАЗ-2112 с 16 клапанами. Такой датчик еще принято называть щелевым. Двигатели машин ВАЗ-21214 и ВАЗ-2111 установлен датчик распределительного вала торцевого типа. Для него также характерен эффект Холла, только в этом случае механизм отвечает не на прорезь в шторке, а на специальную метку, которая находится на шкиве привода распределительного вала, например, у ВАЗ-21214, или на самом распределительном вале, как у ВАЗ-2111. Обычно расстояние между датчиком и распределительном валом больше, чем перед датчиком и меткой. Когда метка подходит все ближе к датчику, то начинает образовываться импульс. У ВАЗ-21214 этот импульс получается в том случае, когда четвертый цилиндр находится в верхней мертвой точке на такте сжатия.
Как работает датчик скорости?
Для нормальной работы системы управления двигателем всегда необходима информация о движении машины. Обычно такой информацией располагает датчик скорости. Он посылает контроллеру все данные о движении и скорости движущегося автомобиля. Обычно такой датчик находится на коробке передач. Датчик скорости выдает 6 импульсов на 1 пройденный метр автомобиля. Стоит отметить, что эффект Холла характерен и для этого типа датчика. Кроме того, выходные параметры этой системы аналогичны с параметрами датчика фаз. Диск с закрепленным многоплюсным магнитом, установленный на внутренней оси системы, или шторка с 6-ю прорезями являются задающими элементами.
Датчики скорости бывают двух типов: проходные и непроходные. Первый тип устанавливается в разрыв крепления троса привода спидометра. Второй тип датчика можно найти в автомобилях, которые имеют электронную комбинацию приборов. В таких датчиках импульс подается и на контроллер СУД, и на электронную комбинацию.
