Датчики впрыска: ДПДЗ, датчик фаз, скорости и детонации

Датчики впрыска: ДПДЗ, датчик фаз, скорости и детонации

Датчики системы впрыска позволяют контроллеру определять, что происходит с двигателем и автомобилем в целом в конкретный момент времени. По сигналам датчиков контроллер производит сложные расчеты, после чего выдает управляющие сигналы на исполнительные механизмы.

В данной статье расскажем про ДПДЗ, датчик фаз, скорости и детонации. Что это такое?

Датчик положения дроссельной заслонки

Сигнал ДПДЗ используется контроллером СУД для расчета углового положения дроссельной заслонки. ДПДЗ монтируется на дроссельном патрубке, при повороте дроссельной заслонки ее ось передает свое движение на датчик.

ДПДЗ представляет собой резистор потенциометрического типа. На одно плечо потенциометра подается опорное напряжение с контроллера, второе плечо соединено с “массой”. Третий контакт датчика соединен с подвижным контактом потенциометра. Выходной сигнал ДПДЗ изменяется пропорционально углу поворота дроссельной заслонки. При полностью закрытой дроссельной заслонке напряжение датчика составляет 0,35—0,7 В, а при полностью открытой — 4,05—4,75 В. Минимальное значение напряжения датчика, определяемое контроллером на режиме холостого хода, используется как начало отсчета, то есть 0% открытия дроссельной заслонки.

По сигналу ДПДЗ контроллер определяет текущий режим работы двигателя. Полностью закрытая дроссельная заслонка соответствует режиму холостого хода. При больших углах открытия дроссельной заслонки происходит переход на мощностной режим работы, при котором достигается максимальный момент или максимальная мощность двигателя. При промежуточных значениях открытия дроссельной заслонки (режим частичных нагрузок) контроллер поддерживает стехиометрический состав топливовоздушной смеси.

По сигналам ДПКВ и ДПДЗ контроллер определяет нагрузку двигателя. Этот параметр используется для расчета топливоподачи и угла опережения зажигания в случае неисправности ДМРВ.

Для компенсации кратковременного обеднения топливовоздушной смеси при быстром открытии дроссельной заслонки контроллер рассчитывает добавку к базовой топливоподаче, используя информацию о приращении сигнала ДПДЗ.

Что такое датчик детонации?

В двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием при определенных условиях могут возникнуть аномальные процессы сгорания, которые приводят к снижению мощности и коэффициента полезного действия двигателя. Это нежелательное явление называется детонацией и является следствием самовоспламенения еще не охваченной пламенем свежей топливовоздушной смеси.

Нормально начавшийся процесс сгорания топливовоздушной смеси и сжатие ее поршнем обуславливают повышение давления и температуры в камере сгорания, которые могут вызывать самовоспламенение оставшихся газов. При этом скорость распространения пламени может быть выше 2000 м/с, в то время как скорость нормального сгорания составляет около 30 м/с. При таком ударном сгорании в камере создается высокое давление. Длительная детонация может привести к механическим повреждениям прокладки головки блока цилиндров, поршня и головки в зоне клапанов.

Характерные колебания детонационного сгорания регистрируются датчиком детонации, преобразуются в электрический сигнал и передаются в блок управления двигателем. Конструктивно датчик детонации представляет собой акселерометр, то есть пьезокерамический прибор, преобразующий энергию механических колебаний блока цилиндров двигателя в электрический сигнал. Другими словами, это приемник звуковых колебаний в твердых телах.

При возникновении вибрации инерционная масса воздействует на пьезоэлемент с соответствующими частотой и усилием, в результате возникновения пьезоэффекта на контактах появляется электрический сигнал. В контроллере выходной сигнал датчика детонации подвергается специальной обработке для обнаружения момента возникновения детонационного сгорания топливовоздушной смеси.

Важными характеристиками датчика детонации являются:

• температурный диапазон. Датчик должен быть работоспособным до 150—200°С,
• собственная резонансная частота. Различают системы с резонансными и широкополосными датчиками детонации. В системах с резонансным датчиком значение собственной резонансной частоты совпадает с частотой детонационных колебаний в цилиндре, а в системах с широкополосным датчиком собственная резонансная частота датчика значительно выше, но на частотной характеристике существует равномерный участок, лежащий в диапазоне частот детонационных колебаний,
• коэффициент преобразования. Показывает, как соотносится амплитуда выходного сигнала с амплитудой детонационных колебаний в месте установки датчика.

Что такое ДФ? Датчик фаз

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

Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, то по положению коленчатого вала невозможно определить, на каком такте работы двигателя это происходит: на такте сжатия с последующим воспламенением топливовоздушной смеси или на такте выпуска отработавших газов. Эта информация актуальна для системы фазированного впрыска, где подача топлива осуществляется через одну форсунку в тот цилиндр, где происходит такт сжатия непосредственно перед открытием впускного клапана.

Чтобы контроллер мог четко определять, какой из форсунок ему надо управлять в данный момент, используется сигнал датчика положения распределительного вала. Его еще называют датчиком фаз.

В системах управления двигателем используется датчик на основе эффекта Холла. Он регистрирует прохождение металлической шторки с прорезями, которая связана с распределительным валом, и подает сигналы управления бортовому компьютеру двигателя. Шторка устанавливается на шкиве привода распредвала двигателя и имеет только одну прорезь. Конструкция шторки такова, что ДФ формирует импульс в тот момент, когда такт сжатия приходится на первый цилиндр.

Параметры импульса датчика фаз таковы: прорезь напротив датчика — низкий уровень (напряжение близко к 0 вольт), иначе — высокий уровень (напряжение близко к напряжению бортовой сети). Такую конструкцию имеет щелевой датчик. Также используется датчик фаз торцевого типа. Он также работает на эффекте Холла, только реагирует не на прорезь в шторке, а на специальную задающую метку, которая крепится на распредвале или на шкиве привода распредвала. Расстояние между меткой и датчиком гораздо меньше расстояния между датчиком и распредвалом.

Что такое ДС? Датчик скорости

Для работы системы управления двигателем необходима информация о движении автомобиля. О наличии движения и скорости автомобиля контроллер делает вывод по сигналам с датчика скорости. Он устанавливается на коробке передач и выдает шесть импульсов на один метр движения автомобиля.

В этом датчике также используется эффект Холла, а выходные параметры сигналов идентичны сигналам датчика фаз. Задающим элементом служит установленный на внутренней оси датчика диск с закрепленным на нем многополюсным магнитом или шторка с шестью прорезями.

Существуют два типа датчиков скорости: проходные и непроходные. Проходные устанавливаются в разрыв крепления троса привода спидометра. Непроходные датчики устанавливаются в автомобилях с электронной комбинацией приборов. В этом случае сигнал с датчика скорости подается не только в контроллер системы управления двигателем, но и на электронную комбинацию.

О других датчиках системы впрыска рассказано в статьях:

• ДМРВ - датчик массового расхода воздуха
• Лямбда зонд. Как он работает?