Устройство датчиков современного автомобиля

До 70-го года прошлого века любой автомобиль был оборудован максимум тремя датчиками: уровня топлива, температуры охлаждающей жидкости и давления масла. Они подключались к магнитоэлектрическим и световым устройствам индикации на панели приборов. �х назначением являлось только информирование водителя о параметрах работы двигателя и количестве горючего. Тогда устройство датчиков автомобиля было очень простым.

Но время шло, и в 70-е годы того же столетия производители автомобилей стали уменьшать содержание вредных веществ в выхлопных газах, сходящих с их конвейеров авто. Необходимые для этого автомобильные датчики уже ничего не сообщали водителю, а только передавали информацию о работе двигателя в ЭБУ. Общее их количество в каждой машине значительно увеличилось. Следующее десятилетие ознаменовалось борьбой за безопасность при использовании машин, для этого были сконструированы новые датчики. Они предназначались для работы антиблокировочной системы тормозов и срабатывания пневматических подушек безопасности во время дорожно-транспортных происшествий.

АБС

Эта система предназначена для того чтобы не допускать полного блокирования колес при торможении. Поэтому устройство обязательно содержит датчики скорости вращения колес. �х конструкции различны. Они бывают пассивные или активные.

• Пассивные — это РІ большей мере индуктивные датчики. Собственно датчик состоит РёР· стального сердечника Рё катушки СЃ большим числом витков тонкого эмалированного медного РїСЂРѕРІРѕРґР°. Для того чтобы РѕРЅ РјРѕРі выполнять СЃРІРѕРё функции, РЅР° РїСЂРёРІРѕРґ колеса или РЅР° ступицу напрессовывают стальное зубчатое кольцо. Рђ датчик закрепляют так, чтобы РїСЂРё вращении колеса зубцы проходили вблизи сердечника Рё индуцировали РІ катушке электрические импульсы. Р�С… частота следования Рё будет пропорциональным выражением скорости вращения колеса. Преимущества устройство такого типа: простота, отсутствие питания Рё низкая стоимость. Р�С… недостатком является слишком маленькая амплитуда импульсов РЅР° скоростях РґРѕ 7 РєРј/час.

• Активные, которые бывают РґРІСѓС… РІРёРґРѕРІ. РћРґРЅРё РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ всем известного эффекте Холла. Другие – магниторезистивные РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ одноименного явления. Магниторезистивный эффект состоит РІ изменении электрического сопротивления полупроводника РїСЂРё попадании РІ магнитное поле. РћР±Р° РІРёРґР° активных датчиков отличаются достаточной амплитудой импульсов РїСЂРё любых скоростях. РќРѕ РёС… устройство сложнее, Р° стоимость выше пассивных. Да Рё то, что РёРј необходимо питание, РЅРµ назовешь преимуществом.

Система смазки

Автомобильные датчики, контролирующие параметры работы этой системы, бывают трех видов:

• Датчик СѓСЂРѕРІРЅСЏ масла. Р�меет, пожалуй, самое простое устройство. Это поплавок, вертикально движущийся РІ РїРѕРґРґРѕРЅРµ картера РїРѕ направляющей Рё замыкающий контакты РїСЂРё достижении поверхностью масла минимально допустимого СѓСЂРѕРІРЅСЏ. Добавление масла РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє подъему СѓСЂРѕРІРЅСЏ Рё размыканию контактов.
• Датчик давления масла (ДД). Чаще всего РѕРЅ бывает электромеханический. Его устройство СѓРїСЂСѓРіРѕР№ диафрагмой делится РЅР° РґРІРµ части. Которая РїРѕРґ действием давления масла деформируется Рё перемещает движок потенциометра. Р’ результате чего изменяется сопротивление между клеммой выхода Рё массой. РџСЂРё падении давления масла диафрагма возвращается РїРѕРґ действием пружины.
• Датчик недостаточного (аварийного) давления. Состоит РёР· такой же, как Сѓ ДД диафрагмы СЃ пружиной, Рё контакта, нормально замкнутого РЅР° массу. Рљ его клемме подключается РѕРґРёРЅ РёР· контактов контрольной лампочки аварийного давления масла РІ комбинации РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІ. РќР° РґСЂСѓРіРѕР№ контакт этой лампочки РїСЂРё включении зажигания подается питание, поэтому РѕРЅР° начинает светиться. После РїСѓСЃРєР° двигателя диафрагма РїРѕРґ действием давления масла размыкает контакт клеммы датчика СЃ массой. РџСЂРё этом контрольная лампа гаснет. Снижение давления масла менее допустимого РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє тому, что РїРѕРґ действием пружины клемма замыкается РЅР° массу Рё лампа РІРЅРѕРІСЊ загорается, сигнализируя Рѕ недостатке давления РІ системе.

Охлаждение двигателя

Автомобиль с карбюраторным двигателем оснащался двумя датчиками температуры. Один из них включал электрический вентилятор радиатора для поддержания рабочей температуры. С другого снимало показания устройство индикации. Система охлаждения современного автомобиля, оснащенного электронным блоком управления двигателем (ЭБУ), также имеет два датчика температуры. Один из них использует устройство индикации температуры охлаждающей жидкости в комбинации приборов. Другой термодатчик необходим для работы ЭБУ. �х устройство принципиально не различается. Оба они являются термисторами, имеющими отрицательный температурный коэффициент. То есть их сопротивление при уменьшении температуры понижается.

Впускной тракт

• Датчик массового расхода РІРѕР·РґСѓС…Р° (ДМРВ). Предназначен для определения объема РІРѕР·РґСѓС…Р°, поступающего РІ цилиндры. Это необходимо, чтобы рассчитать количества топлива для образования сбалансированной топливовоздушной смеси. Р’ состав узла РІС…РѕРґСЏС‚ деве нити РёР· платины, через которые пропускают электрический ток. РћРґРЅР° РёР· РЅРёС… находится РІ потоке РІРѕР·РґСѓС…Р°, поступающего РІ мотор. Другая, эталонная – РІ стороне РѕС‚ него. РўРѕРєРё, проходящие через РЅРёС…, сравниваются РІ ЭБУ. РџРѕ разнице между РЅРёРјРё определяют объем, поступающего РІ мотор РІРѕР·РґСѓС…Р°. Р�РЅРѕРіРґР° для большей точности учитывают температуру РІРѕР·РґСѓС…Р°.
• Датчик абсолютного давления РІРѕР·РґСѓС…Р° РІРѕ РІРїСѓСЃРєРЅРѕРј коллекторе, называемый еще MAP-сенсором. Р�спользуется для определения объема РІРѕР·РґСѓС…Р°, поступающего РІ цилиндры. РћРЅ может быть альтернативой ДМРВ для турбированных моторов. Устройство состоит РёР· РєРѕСЂРїСѓСЃР° Рё керамической диафрагмы СЃ напылением тензорезистивной пленки. Объем РєРѕСЂРїСѓСЃР° делится диафрагмой РЅР° 2 части. РћРґРЅР° РёР· РЅРёС… герметична, Р° РІРѕР·РґСѓС… РёР· нее откачен. Другая соединяется трубкой СЃ впускным коллектором, поэтому давление РІ ней равно давлению нагнетаемого РІ мотор РІРѕР·РґСѓС…Р°. РџРѕРґ действием этого давления диафрагма деформируется, РѕС‚ этого меняется сопротивление пленки РЅР° ней. Это сопротивление Рё характеризует абсолютное давление РІРѕР·РґСѓС…Р° РІ коллекторе.
• Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ). Выдает сигнал, пропорциональный углу открывания воздушной заслонки. Является, РІ сущности, переменным резистором. Его неподвижные контакты соединяются СЃ массой Рё СЃ опорным напряжением. Рђ СЃ подвижного, механически связанного СЃ РѕСЃСЊСЋ дроссельной заслонки, снимается выходное напряжение.

Выхлопная система

Кислородный датчик. Это устройство играет роль обратной связи для поддержания нужного соотношения воздуха и топлива в камерах сгорания. Его работа базируется на принципе действия гальванического элемента с твердым электролитом. В качестве последнего выступает керамика на основе диоксида циркония. Электродами конструкции служит напыление платины с обеих сторон керамики. Устройство начинает работать после разогрева до температуры от 300 до 400 ?C.

Разогрев до такой высокой температуры происходит обычно горячими выхлопными газами либо нагревательным элементом. Такой температурный режим необходим для возникновения проводимости керамического электролита. Присутствие в выхлопе двигателя не сгоревшего топлива является причиной появления на электродах датчика разности потенциалов. Несмотря на то, что все привыкли называть этот прибор датчиком кислорода, он является скорее датчиком не сгоревшего топлива. Так как появление выходного сигнала происходит при контакте его поверхности не с кислородом, а с парами топлива.

Прочие датчики

• Датчик детонации. Предназначен, как можно догадаться, для обнаружения РІ двигателе процесса детонации. Для его работы используются пьезоэлектрические свойства кварца. Деформация пластины РёР· этого материала вызывает возникновение РЅР° ее торцах разности потенциалов. ЭБУ РІ ответ РЅР° появление импульсов детонации уменьшает СѓРіРѕР» опережения зажигания.
  

• Датчик положения коленвала (ДПКВ). Формирует импульс, соответствующий Р’РњРў поршней I Рё IV цилиндров. Без сигнала этого датчика невозможно точно определить моменты впрыска топлива Рё искрообразования. Время РёС… появления измеряется величиной задержки относительно импульса этого датчика. Скорость вращения коленвала оценивается РїРѕ частоте следования этих импульсов. Устройство чаще всего бывает магниторезистивным или датчиком Холла.
• Датчик положения распредвала ( ДПРВ). Служит для формирования импульсного сигнала такта сжатия РІ I цилиндре. Для уверенной работы РїСЂРё невысокой частоте вращения распредвала это устройство делают только РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ эффекта Холла. Остальные фазы газораспределения определяют СЃ учетом этого импульса РїСЂРё помощи сигнала ДПКВ.
  

Источник