Датчики системы управления двигателем

Датчики входят в состав ЭБУ и представляют собой комплекс измерительных преобразователей. Они предназначены для сбора, обработки и ввода в ЭБУ информации о состоянии ДВС, условиях его работы и контролируемых возмущающих воздействиях.

Современные системы управления оснащены аналоговыми, импульсными и релейными датчиками. Аналоговый непрерывный сигнал, прежде чем попасть в ЭБУ, подается сначала в специальное устройство (АЦП), преобразующее его в цифровой. Цифровой сигнал представляет собой некоторый код, состоящий из определенной последовательности значений «Да» («1») и «Нет» («0»). Длительность и частота импульсов характеризуют параметры сигнала, определяющие быстродействие системы.

В зависимости от назначения различают датчики систем электронного управления и зажигания, контрольных приборов и аварийных режимов.

Датчик массового расхода воздуха представляет собой устройство, состоящее из приемника и преобразователя физических величин. Расходомер воздуха предназначен для измерения потребляемого двигателем воздуха. Основным его элементом является ДМРВ, обеспечивающий определение массы воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. В системах впрыскивания применяют ДМРВ двух типов, отличающиеся по устройству и характеру выдаваемого сигнала (частотный или аналоговый). В первом случае в зависимости от расхода воздуха изменяется частота сигнала, а во втором - напряжение.

Датчик измеряет объемный или массовый расход воздуха, поступающего во впускной трубопровод, и передает эту информацию ЭБУ, который вычисляет необходимое количество топлива. Наиболее распространенными являются датчики с нагреваемыми элементами (проволокой или пленкой) и датчики механического типа с поворотной заслонкой.


На практике применяют методы как непосредственного, так и косвенного определения расхода воздуха. Системы впрыскивания с непосредственным измерением расхода воздуха снабжены специальным датчиком, являющимся основным элементом расходомера.

Датчик расхода воздуха с заслонкой. Широкое распространение получили измерители расхода воздуха - датчики лопастного (флюгерного) типа, применяемые на автомобилях ведущих зарубежных фирм BMW, Opel, Ford, Nissan, Toyota.

Расходомер (рис. 2.44) представляет собой электромеханический датчик объемного расхода воздуха и имеет форму заслонки. Он устанавливается в воздушном патрубке. Заслонка отклоняется под воздействием потока воздуха и растягивает возвратную пружину. Датчик снабжен также дополнительной заслонкой, расположенной в камере демпфирования, которая служит не только балансиром, но и играет роль демпфера, препятствуя возникновению колебаний. Вал датчика связан рычагом с потенциометром, который состоит из резисторов и металлокерамического основания, связанного проводниками с металлической шиной, и имеет высокое сопротивление и износостойкость. В зависимости от конструкции электрической части напряжение сигнала может повышаться или уменьшаться с увеличением расхода воздуха. Датчик измеряет объем поступающего воздуха. Поскольку для определения необходимого количества топлива требуется определение массы воздуха, необходима корректировка показаний датчика в соответствии с плотностью воздуха. Для решения этой проблемы рядом с датчиком расхода воздуха установлен датчик температуры воздуха.




Расходомер воздуха содержит воздушную заслонку 6, размещенную в корпусе 17, с образованием проточной полости 16, обводной канал 4 системы холостого хода с входным 5 и выходным 1 каналами и демпфирующую камеру 14. В обводном канале расположен винт 3 качества (состава) смеси, снабженный регулировочной иглой 2, размещенной в обводном канале 4. Датчик расположен между воздухоочистителем и корпусом дроссельной заслонки. Он представляет собой заслонку, перемещающуюся под напором воздушного потока. Ось заслонки кинематически связана с потенциометрическим датчиком, подающим на ЭБУ сигнал в виде напряжения, пропорционального величине угла открытия заслонки. Датчик не учитывает плотность и температуру воздуха, снижающие точность измерения.


Воздушная заслонка 6 снабжена перепускным отверстием 9 и подпружиненным клапаном 7, жестко расположенным на штоке 8. Отверстие 9 обеспечивает перепуск горючей смеси при обратной вспышке в ВТ и предупреждает повреждение расходомера. На оси заслонки закреплен скользящий контакт потенциометра 12. Поворот заслонки 6 на определенный угол сопровождается изменением величины выходного сигнала потенциометра 12. Воздушная заслонка 6 находится в определенном угловом положении, зависящем от давления на нее потока проходящего воздуха и силы сопротивления возвратной спиральной пружины 11. Потенциометр выполнен в виде цепочки резисторов, включенных параллельно контактной дорожке.

Ось воздушной заслонки 6 жестко соединена с демпфирующей заслонкой 15, обеспечивающей равновесие сил, воздействующих при резких перепадах давления. Система защищена от вибрации, влияющей на точность измерения. Демпфирующая заслонка снижает влияние вибраций в системе благодаря наличию демпфирующей камеры 14.

Отклонение воздушной заслонки 6 является результатом воздействия на нее потока воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Равновесие вращающего момента, создаваемого потоком воздуха, обеспечивают путем применения демпфирующей заслонки и спиральной пружины 7 7. Цикличность работы цилиндров двигателя приводит к пульсации потока всасываемого воздуха. На входе в расходомер размещен датчик 70 температуры поступающего воздуха. Воздействие воздушного потока на измерительную воздушную заслонку 6 уравновешивается пружиной. Действие расходомера основано на оценке сопротивления воздушной среды.


Расходомер измеряет усилие, действующее на воздушную заслонку, находящую на пути потока воздуха, и поворачивает ее на определенный угол. Момент закручивания спиральной пружины выбирают с учетом незначительной потери напора. Под действием колебаний потока газов, возникающих в ВТ и характерных для автомобильных двигателей, заслонка может легко раскачиваться. Объем камеры 14 и зазор между заслонкой 15 и корпусом выбирают с учетом быстрого изменения положения заслонки 6 при разгоне. Обводной канал 4 над заслонкой обеспечивает проход воздуха на режимах XX.

Резкие перемещения заслонки 6 становятся невозможными из-за воздействия на заслонку 15 усилия воздуха, сжимаемого в демпфирующей камере 14. При полном открытии заслонка 15 занимает положение 13.

Небольшое количество воздуха подлежит уменьшению и направляется по обводному каналу 4. Площадь сечения регулируют с помощью винта 3 при работе на режимах XX.

Характеристика расходомера выбрана нелинейной. Она близка к логарифмической (т.е. максимальная чувствительность достигается в зоне малых расходов воздуха) или линейной, причем как с восходящей, так и с падающей характеристикой. Флюгерные расходомеры измеряют объемный расход воздуха. Для корректировки значения массового расхода воздуха используют датчик температуры всасываемого воздуха.

Регулирование состава горючей смеси на режиме XX обеспечивают с помощью винта 3 (см. рис. 2.44), вращение которого изменяет количество воздуха, проходящего по обводному каналу 4. В некоторых конструкциях лопастных расходомеров байпасный канал отсутствует, а для регулировки используется потенциометр, установленный в верхней части корпуса.

Датчик расхода воздуха с нагретым проводом представляет собой наиболее совершенный и распространенный измеритель расхода воздуха. Датчик снабжен нагретой нитью или горячей пленкой (пленочный измерительный элемент). Широкое распространение получили флюгерный (лопастной) датчик, проволочный (HLM) и пленочный (HFM) термические анемометрические датчики. Широко применяются также системы, в которых количество поступившего в цилиндры воздуха не измеряют, а рассчитывают на основании измерения абсолютного давления в ВТ, частоты вращения КВ двигателя и положения дроссельной заслонки.

Наиболее распространенными являются нитевые и пленочные датчики. Принцип их работы одинаков. ЭБУ обеспечивает постоянную температуру нагревательного элемента пленочного датчика (100-105°С), нитевого датчика конструкции фирмы Bosch (140°С) и отечественных датчиков (170-180°С).

Увеличение расхода воздуха сопровождается охлаждением нити. С повышением ее температуры до 150°С увеличивается напряжение на контактах нити и ЭБУ по этому параметру измеряет расход топлива. При выключении системы зажигания нить на несколько секунд нагревается до 1000°С для самоочищения.

Датчик имеет три чувствительных элемента, установленных в потоке всасываемого воздуха. Один из элементов определяет температуру окружающего воздуха, а два остальных нагреваются до заранее установленной температуры, превышающей температуру окружающего воздуха. Во время работы двигателя проходящий воздух охлаждает нагретые элементы. Массовый расход воздуха определяется путем измерения электрической мощности, необходимой для поддержания заданного превышения температуры на нагревательных элементах относительно температуры окружающей среды. ЭБУ, через находящийся внутри него резистор с постоянным сопротивлением, подает на ДМРВ опорный сигнал величиной 5 В.

Выходной сигнал с ДМРВ представляет собой сигнал напряжения величиной от 4 до 6 В с изменяющейся частотой. Большой расход воздуха через датчик дает выходной сигнал высокой частоты (скоростной режим), малый расход воздуха - сигнал низкой частоты (режим холостого хода). ДМРВ имеет чувствительный элемент в виде тонкой сетки (мембраны) на основе кремния, установленной в потоке всасываемого воздуха. На сетке располагается нагревательный резистор и два температурных датчика, размещенных перед нагревательным резистором и за ним. Сигнал ДМРВ представляет собой напряжение постоянного тока, изменяющееся в диапазоне 1-5 В, величина которого зависит от количества воздуха, проходящего через датчик. Во время работы двигателя проходящий воздух охлаждает часть сетки, расположенной перед нагревательным резистором.

Температурный датчик, расположенный перед резистором, охлаждается, а температурный датчик, расположенный за ним, благодаря подогреву воздуха сохраняет свою температуру. Дифференциальный сигнал обоих датчиков делает возможным получение характеристической кривой, зависящей от величины потока воздуха. Сигнал, вырабатываемый ДМРВ - аналоговый. ЭБУ, получая сигнал от ДМРВ, использует свои таблицы данных и определяет длительность импульса открытия ЭМФ, которая соответствует сигналу массового расхода воздуха. ДМРВ установлен между воздушным фильтром и дроссельным патрубком.

В пленочном датчике поддерживается постоянная температура пленочного платинового резистора, нанесенного на керамическую пластину. При выходе из строя некоторых датчиков система управления автоматически переходит на аварийный режим работы. Распознавание и подключение канала связи происходит автоматически. Система самодиагностики высвечивает коды ошибок. По таблице кодов устанавливается причина включения лампы.

Расходомер воздуха, использующий нагреваемую фольгу, передает в ЭБУ электрический сигнал о массе воздуха, поступившего в двигатель. На двигателях семейства ВАЗ применен ДМРВ (рис. 2.45, а) термического анемометрического типа. Датчики фирмы GM и отечественные имеют прямоугольную форму, а датчики фирмы Bosch - круглую. Ресиверы фирмы Bosch имеют круглую форму, a GM - овальную. Ресивер расположен между воздушным фильтром и шлангом ВТ. Расходомер не имеет подвижных деталей и незначительно воздействует на воздушный поток. Датчик массового расхода воздуха выдает частотный сигнал для ЭБУ фирм GM и «Январь-4» и аналоговый - для ЭБУ фирм Bosch и «Январь-5».



Расходомер воздуха содержит корпус 2, проточный канал 8 с размещенной на входе решеткой-стабилизатором 1 и диффузор 7. В байпасном канале 10 размещен измерительный 3 и термический компенсационный 6 элементы, сообщенные с разъемом 5. Разъем устанавливается между воздушным фильтром и корпусом дроссельной заслонки.

В более поздних конструкциях наблюдается тенденция размещения измерительного элемента 3 (проволоки или пленки) в специальном байпасном канале 10 (см. рис. 2.45, а). Расходомер воздуха содержит корпус 2 с решеткой-стабилизатором 7, входной и выходной участки диффузора 7, электрический разъем 5 с контактами, сообщенными с главным реле, источником питания, измерительным 3 и термическим компенсационным 6 элементами.

На автомобилях семейства «Лада» устанавливались несколько типов датчиков фирм GM, Bosch, Siemens и отечественный. В настоящее время устанавливают два типа датчиков - Д037 и Д004. Они выдают разные параметры на одинаковом расходе воздуха. Модификация 037 отличается от 004 доработкой внутреннего воздушного канала датчика с целью устранения пульсации воздушного потока, которая возникает при ламинарном воздушном потоке в ВТ. Во время работы двигателя проходящий воздух охлаждает нагреваемые элементы.

Принцип работы датчика несложен. Через сетку из тонких платиновых нитей, нагретых до 140°С, проходит весь объем поступающего в цилиндры воздуха. Датчик температуры или компенсационная проволока обдуваются воздушным потоком. Чем больше поток, тем выше должна быть сила тока. ЭБУ обеспечивает поддержание заданной температуры.

Отсутствие регулировочных винтов указывает на то, что данная система управления является адаптивной. Внутренняя электронная схема сконструирована таким образом, что температура измерительной нити остается постоянной и на 120°С выше температуры поступающего воздуха. Когда масса воздуха, проходящая через платиновую нить, возрастает, ее температура падает и сила тока, обеспечивающая подогрев нити, повышается.

В соответствии с действующей документацией на автозаводе ВАЗ разрешены к применению три модификации датчика расхода воздуха HFM5 фирмы Bosch. С октября 2004 г. основным является датчик 116, устанавливаемый вместе с системами впрыска фирм Bosch М 7.9.7 и «Январь-7.2».

Обобщенная электрическая схема датчика (рис. 2.45, б) содержит измерительные элементы 11 и 15, термические компенсационные резисторы 6 и 3, блок усиления сигналов 12, сообщенный электрической цепью 13 и 16 с ЭБУ. Выходной сигнал датчика -частотный.

Зависимость напряжения от расхода воздуха приведена на рис. 2.46.



Датчик массового расхода воздуха ИВКШ 4087282000 двигателей семейства ЗМЗ, снабженный проволочным элементом, представлен на рис. 2.47. На входе и выходе канала устанавливают специальные направляющие для получения параллельных струй воздуха.



Принцип действия этих датчиков связан с измерением сопротивления измерительного элемента (платиновая проволока или пленочный резистор) при охлаждении его потоком воздуха, Проходящего через сечение расходомера. Температура проволоки датчика, нагретой проходящим по ней током, изменяется в зависимости от скорости воздуха, проходящего через диффузор, за счет изменения теплоотдачи при вынужденной конвекции.

В датчике массового расхода воздуха находятся температурные датчики и нагревательный резистор. Проходящий воздух охлаждает один из датчиков, а электронный модуль преобразует эту разность температур датчиков в выходной электрический сигнал для ЭБУ. В разных вариантах систем впрыскивания топлива могут применяться ДМРВ двух типов. Они отличаются по устройству и по характеру выдаваемого сигнала, который может быть частотным или аналоговым. В первом случае в зависимости от расхода воздуха изменяется частота сигнала, а во втором - напряжение. ЭБУ использует информацию от датчика для определения длительности импульса открытия форсунок.

В микромеханическом расходомере массы с использованием нагревательной пленки нагревательные и измерительные резисторы выполнены в виде тонких платиновых слоев, нанесенных на кристалл кремния. Вычисление объема воздуха производится по разности температур между датчиками.

Для уменьшения погрешности расчета ДМРВ необходимо учитывать его температуру в ВТ. Информация поступает в ЭБУ от датчика температуры воздуха, устанавливаемого непосредственно в ресивере ВТ.

Датчик двигателя ЗМЗ-4062.10 термического анемометрического типа 0280212014 фирмы Bosch (нитевой) или ИВКШ 407282000 (нитевой) фирмы ОАО АОКБ «Импульс» (г.Арзамас) предназначены для определения количества воздуха, поступающего в цилиндры.

Пленочный датчик типа 20.3855 выпускается в НПП «АВТЭЛ» (г. Калуга), ИВКШ 407282001 - в ОАО ОАКБ «Импульс», (г. Арзамас). На корпусе датчика расположен потенциометр с регулировочным винтом, обеспечивающим регулировку подачи топлива при работе двигателя на режиме холостого хода. Измерительная система расхода воздуха содержит ДМРВ, снабженный измерительным элементом в виде подогреваемой металлической нити, по степени охлаждения которой судят об изменении объемного расхода воздуха. Колебания давления в ВТ не мешают работе измерительного элемента. Плотность всасываемого воздуха влияет на охлаждение нити.

Расходомер (см. рис. 2.47) содержит корпус 9 с кольцом 6, поперек которого расположен чувствительный элемент 5 в виде тонкой платиновой нити диаметром 0,07-0,1 мм. Нить имеет достаточно большой температурный коэффициент сопротивления и термический компенсационный резистор 4, включенные в мостовую схему электронного модуля 15. Расходомер снабжен шестиштекерным разъемом для его подключения к ЭБУ. ДМВР расположен между воздушным фильтром и шлангом ВТ. Диаметр нити у датчиков фирмы Bosch равен 0,07 мм, в арзамаских изделиях -0,1 мм. Геометрия нити у фирмы Bosch выполнена П-образной, ОАО «Импульс» - квадратной, у АПЗ (Арзамасский приборостроительный завод) - V-образной.

Электронная схема модуля поддерживает температуру платиновой нити порядка 140°С. Во время работы двигателя воздушный поток поступает в цилиндры двигателя, проходит через корпус 9 и кольцо 6, охлаждая платиновую нить и один из датчиков, электронный модуль которого преобразует эту разность температур датчиков в выходной сигнал для ЭБУ. ЭБУ использует информацию от ДМРВ для определения длительности импульса открытия форсунок. Он перерабатывает эту информацию и посылает соответствующий электрический сигнал в центральное управляющее устройство.

Электрическая мощность, затрачиваемая на поддержание температуры нити на прежнем уровне, является параметром для определения количества воздуха, проходящего через датчик. Температура платиновой нити зависит от температуры проходящего воздуха. Термический компенсационный резистор 4, определяющий температуру проходящего воздуха, вносит соответствующую коррекцию в режим работы электронного модуля.

Сигнал ДМРВ представляет собой напряжение постоянного тока в диапазоне 1-5 В, величина которого зависит от количества воздуха, проходящего через датчик.

Сигнал термического анемометрического датчика поступает в ЭБУ, обрабатывается и используется для определения оптимальной длительности электрических импульсов для данного количества воздуха. Для исключения влияния загрязнения платиновой нити в электронном модуле предусмотрена кратковременная подача повышенного напряжения на нее для разогрева до 1000°С. При повышении температуры нити сгорают все загрязнения, попавшие на нее (режим прожига).

Электронный модуль снабжен переменным резистором, обеспечивающим проведение регулировочных работ с помощью винта 10 для достижения необходимых концентраций углекислого газа в ОГ на режиме холостого хода.

При возникновении неисправностей датчика или его цепей ЭБУ переходит на резервный режим работы по данным, заложенным в его память. Включение контрольной лампы сигнализирует о возникшей неисправности датчика массового расхода ЭБУ.

Температура измерительного элемента расходомера поддерживается на 70-150°С выше температуры проходящего воздушного потока. Изменение величины сопротивления нити преобразовывается в выходной сигнал в большинстве случаев в виде выходного напряжения, реже - в виде сигнала импульсной формы с неизменяемой частотой следования импульсов.

Электрическая схема датчика расхода воздуха представлена на рис. 2.48. На двигателе применен датчик массового расхода воздуха термического анемометрического типа. Он расположен между воздушным фильтром и шлангом ВТ.



Измерительный теплообменный элемент ДМРВ представляет собой платиновую проволоку диаметром 0,07 мм, размещенную в середине цилиндрического воздушного канала. На входе и выходе канала установлены специальные направляющие для получения параллельных струй воздуха. Перед входом находится защитная решетка. Постоянный перепад температур равен 150°С, сила тока изменяется от 500 до 1500 мА.

Диагностический прибор ДСТ-2М считывает показания датчика как расход воздуха (в кг/ч). Нормальный расход составляет около 8-9 кг/ч на режиме холостого хода и увеличивается с повышением частоты вращения КВ.

В некоторых системах впрыска расходомер воздуха не применяют. Его функции выполняет ЭБУ по сигналам ДПДЗ, частоты вращения КВ двигателя и разрежению или давлению в ВТ.

Датчик массового расхода воздуха с нагретым проводом содержит проволочный датчик определения массового расхода воздуха. Датчик установлен перед дроссельной заслонкой.

Работа датчика основана на принципе постоянства температуры. Нагретый платиновый провод, расположенный в воздушном потоке, является одним из плеч резистивного моста. При этом за счет изменения силы тока, протекающей через резистивный мост, поддерживается постоянная температура около 100°С платинового провода, обдуваемого воздушным потоком.

При увеличении расхода воздуха платиновый провод остывает и его сопротивление падает. Резистивный мост становится Несимметричным и возникает напряжение, подаваемое на усилитель и направленное на повышение температуры провода. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температура и сопротивление провода не приведут к равновесию системы. Диапазон силы тока, протекающего через провод, составляет 500-1200 мкА.

Этот ток протекает также через калибровочный резистор, на котором возникает напряжение, поступающее в ЭБУ для вычисления впрыскиваемого топлива. Изменение температуры воздуха компенсируется резистором 5, который представляет собой платиновое кольцо, имеющее сопротивление 500 Ом и расположенное в воздушном потоке. Изменение температуры воздуха одновременно влияет на сопротивление нагретого термического резистора 7 и термического компенсационного резистора 5, поэтому равновесие резисторного моста не нарушается.

При эксплуатации платиновый провод неизбежно загрязняется. Для предотвращения загрязнения после выключения ДВС провод в течение 1 с накаляется до температуры 1000°С. При этом вся налипшая грязь сгорает. Этот процесс контролируется ЭБУ.

Пленочный датчик массового расхода воздуха - одна из последних разработок фирмы Bosch. Он состоит из керамического основания, на котором расположена пленка, в которую вмонтирован измерительный и компенсационный резисторы. Такая конструкция делает его более надежным.

На входе в корпус дроссельной заслонки расположена измерительная трубка, ориентированная вдоль воздушного потока. В трубке натянут платиновый провод толщиной примерно 70 мкм и резистор с платиновой пленкой сопротивлением примерно 500 Ом. К проводу подведен ток, в результате чего провод нагревается. Поток воздуха охлаждает провод и для поддержания в нем постоянной температуры (обычно от 100 до 200°С) требуется увеличить силу тока. Чем интенсивнее поток воздуха, тем большая сила тока требуется для поддержания его температуры. Измерив ее в нагреваемом проводе, можно определить расход воздуха. Платиновый резистор в измерительной трубке не нагревается, а служит для температурной компенсации. Провод и резистор включены в измерительный мост, поддерживающий его в равновесном состоянии.

При увеличении расхода воздуха мост выходит из равновесия и в его измерительной диагонали появляется разность потенциалов, которая заставляет включенный в эту диагональ усилитель повысить силу тока, нагревающую измерительный провод. Таким образом, провод всегда имеет одну и ту же температуру относительно температуры проходящего через датчик воздуха. Сила тока, нагревающая провод, проходит также через эталонный резистор, падение напряжений на котором снимается как сигнал датчика на ЭБУ. Напряжение, поступающее на ЭБУ, пропорционально массовому расходу воздуха, причем с учетом его температуры.

Проволочный ДМРВ устраняет недостатки электромеханического датчика объемного расхода. Новый датчик не подвержен пульсациям, связанным с открытием и закрытием впускных клапанов и плотностью поступающего воздуха. Он изготовлен из нагретого провода диаметром 70 мкм, установленного в измерительной трубке, расположенной перед дроссельной заслонкой.

Важным элементом системы подачи топлива является датчик расхода воздуха (см. рис. 2.48). Основу датчика составляет мостовая схема, обеспечивающая измерение сопротивления нагреваемого провода. Датчик расходомера воздуха содержит корпус 4, в полости 3 которого размещены термический компенсационный резистор 5 и термический резистор 7, прецизионный резистор 10 и усилитель 8 напряжения, связанный электрической цепью с прецизионным резистором 10 и термическим резистором 7, а через обратную связь - с термическим компенсационным резистором 5.

Диаметр проволоки датчика составляет 70 мкм, резистор с платиновой пленкой имеет сопротивление 500 Ом.

Датчик не содержит подвижных частей, выполнен полностью электронным и не требует корректировки при изменении плотности воздушного потока. Изменения параметров регистрируются непосредственно за изменением воздушной массы потока (через 1-3 мс). Термический резистор 7 обеспечивает регистрацию уровня температуры на 100°С выше по отношению к воздушному потоку. Например, если воздушный поток имеет температуру 0°С, то нить проводника будет нагрета до температуры 100°С, при температуре окружающей среды 30°С цепи управления нагревают провод до той же разницы 100°С, т.е. до 130°С.

Сила тока I нагревает резистор до температуры T₁ (выше температуры окружающей среды Т₂). При этом температура отводится различными путями, в том числе путем вынужденной конвекции (потоком воздуха). Взаимосвязь объемного расхода воздуха О, температуры T₁ и Т₂, силы тока / и сопротивления термического резистора R определяется уравнением Кинга:



где К₁ и К₂ - постоянные коэффициенты.

Отсюда может быть определен объемный расход воздуха:



Интенсивность воздушного потока изменяется при открывании дросселя. При прохождении воздушного потока через оба реостатных провода происходит охлаждение термического резистора 7 и компенсационного термического резистора 5. Резистор 5 измеряет температуру воздуха, резистор 7 - расход воздуха. Компенсационный резистор повышает точность измерения расхода воздуха с учетом изменения направления его пульсации.

Цепи управления системы используют мостовую схему для измерения сопротивлений. Провод под напряжением представляет собой одну ветвь мостовой схемы, выходное напряжение обеспечивает установку нуля, регулируя поток обогрева. Термический резистор 7 под напряжением, известный как R_h, изменяет сопротивление в зависимости от температуры. Поступивший воздух проходит по нагреваемому термическому резистору 7 и по другому реостатному термическому компенсационному резистору 5 (R_к). То же самое напряжение прилагается к обоим проводам. Последовательно с R_к установлены два уравновешивающих резистора (R₁ и R₂), последовательно с проводом под напряжением 9 устанавливается прецизионный резистор 10.

Термический резистор 7 уменьшает сопротивление из-за положительного температурного коэффициента. Сила тока, протекающего через сопротивление 7, увеличивается больше, чем сила тока, протекающего через термический компенсационный резистор 5. Подобное положение дисбалансирует мостовую схему. Компаратор обеспечивает увеличение выходного сигнала. Датчик 8 через обратную связь сообщен с термическим компенсационным резистором 5, размещенным в корпусе 4. Усилитель увеличивает воздушный поток 3, восстанавливая сопротивление термического резистора 7 до первоначальной величины и температуру до значения на 100°С выше температуры впускного воздуха.

Воздушный поток, проходящий мимо провода, начинает его охлаждать. В цепи управления повышается напряжение, чтобы поддержать установленную разницу температур. Это создает сигнал напряжения, регулируемый ЭБУ, и чем больше воздушный поток, тем больше охлаждение и тем больше сигнал.

Датчик массового расхода воздуха может быть причиной неустойчивой работы двигателя, затрудненного пуска, задержек, рывков, провалов, недостаточной мощности и приемистости ДВС. Чтобы убедиться в исправности датчика, следует отсоединить колодку и измерить сопротивление между контактом и «массой»: оно должно быть 4-6 кОм. Кроме того, если снять разъем с ДМРВ, то ДВС не должен снижать обороты менее 1500 мин^-1. Это может служить дополнительной информацией исправности датчика. Выходным сигналом ДМРВ является дифференциальный и усиленный сигнал (изменяющееся напряжение) с обоих резисторов.

Датчик массового расхода воздуха с нагретой пленкой. Принципиальная схема расходомера с пленочным датчиком приведена на рис. 2.49. Взамен нитяного датчика применяют пленочный датчик. Его чувствительный элемент представляет собой тонкую мембрану на основе кремния, на которой расположены два резистора (два температурных датчика) - первый для определения температуры воздуха, а второй (пленочный) - для измерения его расхода. Применение пленочного датчика открывает новые возможности для использования на двигателях со впрыскиванием газового топлива. Для использования нового датчика пленочного типа вместо нитевого требуется перепрограммирование ЭБУ.



Расходомер с пленочным датчиком (рис. 2.50) содержит диэлектрическую мембрану 2 с размещенными на ней термическим компенсационным резистором 7, термическим резистором 14, сопротивлением датчика 15, уравновешивающим резистором 16. Нагревательные и измерительные резисторы выполнены в виде тонких платиновых слоев. Вычисление объема воздуха производится по разности температур между датчиками до и после нагревателя. Более высокая стоимость датчика обусловлена более высокой технологической сложностью.



Электрическая схема пленочного датчика приведена на рис. 2.51. Схема содержит термический компенсационный резистор 3, термический резистор 11, резистор 12 и уравновешивающие резисторы, размещенные в корпусе 2 датчика. Уравновешивающие резисторы 4 и 5 через усилители 6 и 7 формируют величину выходного напряжения 8. Температура нагревателя регистрируется с помощью датчика-измерителя потока (резистор 3). Напряжение через резистор 3 является мерой массы потока воздуха. Оно преобразуется с помощью электронной схемы в выходное напряжение 8, подаваемое на блок управления.



Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) (рис. 2.52) представляет собой потенциометр (переменный резистор), определяющий положение дроссельной заслонки с точностью±1%. Датчики положения дроссельной заслонки изготавливают в виде концевого или потенциометрического элемента. Датчик концевого типа обеспечивает регистрацию режимов холостого хода и полной нагрузки. Он установлен сбоку на дроссельном патрубке и кинематически связан с осью дроссельной заслонки.



Потенциометрические датчики обеспечивают ЭБУ информацией о точном угловом положении дроссельной заслонки, скорости ее открытия и закрытия. Это необходимо для коррекции состава смеси при ускорении и торможении двигателя, особенно для систем, использующих косвенные методы определения расхода воздуха. Датчик представляет собой потенциометр, на один вывод которого подают «плюс» напряжения питания (5 В), а другой соединен с «массой». Третий вывод потенциометра соединяет подвижный контакт (ползунок) датчика с ЭБУ, позволяющий определять напряжение выходного сигнала датчика и рассчитывать продолжительность импульсов на форсунку.

Датчик положения дроссельной заслонки посылает в ЭБУ сигнал, соответствующий углу поворота дроссельной заслонки. Характеристика потенциометра нелинейная. Поэтому сигнал разгона автомобиля от частоты вращения КВ на режимах XX является максимальным, что вызывает увеличение мощности двигателя. Это позволяет упростить конструкцию ЭБУ. Потенциометр расходомера воздуха выполнен по пленочной технологии.

Датчик положения дроссельной заслонки отечественного производства и фирмы Bosch мод. 280122001 - резистивного типа (см. рис. 2.52). Он представляет собой сдвоенный переменный резистор, выполненный на керамической подложке. Датчик состоит из корпуса 7, печатной платы 6 с резисторами R₁, R₂, R₃, R₄ и подвижных контактов 3, установленных на поворотной площадке 2. Площадка 2 установлена на оси 70 дроссельной заслонки и снабжена упором 7. ДПДЗ укомплектован уплотнительным резиновым кольцом, предохраняющим чувствительную его часть от попадания различных отложений, соединительным трехконтактным разъемом 4 с тремя контактами 5.

Корпус 7 снабжен фланцем 8 с отверстиями 9 для крепления. Положение дроссельной заслонки 10 определяет величину напряжения на переменном резисторе датчика, которое поступает в ЭБУ для обработки.

При перемещении дроссельной заслонки изменяется выходной сигнал с подвижного контакта датчика. При закрытом положении дроссельной заслонки выходной сигнал датчика должен быть от 0,3 до 0,7 В, при ее открытии выходной сигнал возрастает и при полностью открытой заслонке он должен быть более 4,0 В. При резком нажатии на рычаг управления ДЗ ЭБУ воспринимает быстро возрастающее напряжение сигнала с датчика, увеличивает длительность импульсов на ЭМФ и формирует дополнительные импульсы управления открытия форсунок.

ДПДЗ автомобилей семейства ВАЗ представляет собой резистор потенциометрического типа, один из выводов которого соединен с опорным напряжением 5 В ЭБУ, а второй - с «массой» ЭБУ. Третий провод соединяет подвижный контакт ДПДЗ с ЭБУ. При повороте дроссельной заслонки (движении педали акселератора) изменяется выходной сигнал ДПДЗ.

В зависимости от нагрузки регулирующая система на основе информации, полученной от отдельных датчиков, формирует управляющие импульсы ЭМФ. Во время торможения двигателя ЭБУ может прервать подачу топлива. Это вызывает прекращение выброса сгоревших углеводородов и приводит к значительной экономии топлива. ЭБУ должен получать сигналы, соответствующие положению заслонки (контакт холостого хода), а также частоте вращения (датчик частоты вращения и положения КВ). Для этого в корпусе заслонки укреплен выключатель, информирующий о минимально открытом положении заслонки.

При уменьшении частоты вращения датчик положения заслонки, благодаря контакту холостого хода, действует на устройство, обеспечивающее постоянную частоту вращения КВ на режиме холостого хода в различных условиях эксплуатации.

Поломка или ослабление крепления ДПДЗ могут вызвать нестабильность холостого хода, так как ЭБУ не будет получать сигнал о перемещении дроссельной заслонки. При возникновении неисправности цепей ДПДЗ электронный блок управления через определенное время заносит в свою память код неисправности и включает контрольную лампу «Check Engine», сигнализируя о наличии неполадки. ЭБУ замещает сигнал ДПДЗ значением положения дроссельной заслонки, рассчитываемым им по частоте вращения КВ и массовому расходу воздуха.

При выходе датчика из строя блок управления переходит на резервный режим работы, используя данные памяти и массового расхода топлива. ДПДЗ обеспечивает изменение базового напряжения, равного 5 В, в зависимости от величины угла поворота дроссельной заслонки (рис. 2.53). ЭБУ измеряет выходное напряжение датчика в диапазоне 0-5 В. При закрытом положении дроссельной заслонки выходной сигнал ДПДЗ составляет 0,2 В. При открытии дроссельной заслонки выходной сигнал возрастает, и при полном ее открытии выходное напряжение должно быть 4,8 В. Отслеживая выходное напряжение датчика, ЭБУ корректирует подачу топлива в зависимости от величины угла открытия дросселя.



ЭБУ использует самое низкое напряжение сигнала ДПДЗ на режиме холостого хода в качестве точки отсчета, соответствующей полному закрытию дроссельной заслонки. Поломка или ослабление крепления ДПДЗ могут вызвать нестабильность холостого хода, так как ЭБУ не будет получать сигнал о перемещении дроссельной заслонки.

Измеряя выходное напряжение сигнала ДПДЗ, ЭБУ определяет текущее положение дроссельной заслонки (задаваемое водителем). Данные о положении дроссельной заслонки необходимы блоку управления для расчета угла опережения зажигания и длительности импульсов управления форсунками. При полностью открытой дроссельной заслонке блок управления увеличивает длительность импульсов впрыскивания форсунок, увеличивая подачу топлива.

При резком нажатии на рычаг управления дроссельной заслонки блок управления воспринимает быстро возрастающее напряжение сигнала с датчика, увеличивает длительность импульсов на форсунки и формирует дополнительные импульсы управления открытия форсунок.

При возникновении неисправности цепей ДПДЗ ЭБУ через определенное время заносит в свою память ее код неисправности и включает контрольную лампу «Check Engine», сигнализируя о наличии неполадки.

Датчик частоты вращения и положения КВ (ДПКВ) предназначен для определения углового положения и частоты вращения КВ двигателя, синхронизации работы ЭБУ и двигателя. Наибольшее распространение получили индукционные, основанные на эффекте Холла, и оптические датчики. Принцип действия ДПКВ основан на изменении величины магнитного потока при прохождении зубьев или впадин диска вблизи сердечника датчика.

Датчик положения КВ двигателя 3M3-4063.10 (рис. 2.54) индуктивного типа. Датчик содержит индуктивную катушку 1 с постоянным магнитом 3 и магнитопроводом 8. На переднем конце КВ 14 с помощью стяжного болта 10 установлен шкиф-демпфер и на шпонке 12 закреплен маховик 15 с диском синхронизации 9, представляющим собой зубчатое колесо с 58-ю равноудаленными (через 6°) впадинами. Для генерации импульсов синхронизации два зуба на шкиве удалены. Номер зуба на диске синхронизации отсчитывается против часовой стрелки от места пропуска двух зубьев. Герметичность соединения обеспечена с помощью резинового кольца 13.

Датчик установлен на крышке привода распределительного вала напротив диска на шкиве привода генератора.



При вращении шкива датчик считывает зубья венца и формирует сигнал для ЭБУ. Причем зубом в этом случае считается площадка, образованная впадиной или верхним выступом. В момент прохождения перед датчиком верхней площадки в нем усиливается магнитное поле.

Датчик формирует сигнал напряжения в форме синусоиды. Получив сигнал, ЭБУ определяет, что через 15 зубьев поршни первого и четвертого цилиндров будут находиться в ВМТ. По частоте сигналов, формируемых датчиком, ЭБУ определяет число оборотов.

Сопротивление обмотки катушки 1 составляет 880-900 Ом. При нормальной работе зазор между датчиком и вершиной зуба диска синхронизации - 0,5-1,0 мм. Изменение магнитного потока индуцирует в обмотке катушки переменное напряжение, частота которого пропорциональна скорости вращения КВ и числу зубьев или выступов в нем. Датчик снабжен гибким приводом, заканчивающимся трехконтактной вилкой. Провод датчика защищен от помех экраном, замкнутым на «массу» через ЭБУ. При возникновении неисправности в цепи датчика положения КВ двигатель перестает работать. ЭБУ вносит в свою память код неисправности и включает лампу «Check Engine», сигнализируя о неисправности.

Датчик частоты вращения обычно установлен в передней части двигателя с правой стороны в приливе передней крышки цепи возле задающего диска. Он работает совместно с диском синхронизации, установленным на шкиве КВ. При вращении КВ изменяется магнитный поток в магнитном проводе датчика, наводя импульсы напряжения переменного тока в его обмотке. ЭБУ определяет положение и частоту вращения КВ по количеству и частоте следования этих импульсов и рассчитывает момент срабатывания форсунок.

Сопротивление обмотки датчика автомобиля «Святогор», размещенного на картере сцепления КП, равно 220 Ом.

Прохождение мимо торца сердечника 8 датчика зубьев диска синхронизации 9 вызывает изменение магнитного потока в системе датчика, которое влечет за собой возникновение переменного электрического тока в катушке датчика. Возникающее переменное напряжение передается в ЭБУ, который обрабатывает его совместно с другими сигналами датчиков и формирует параметры электрических импульсов для работы ЭМФ и катушек зажигания. При повреждении датчика положения КВ, его электрических цепей или зубчатого диска двигатель работать не будет.

На режиме прокрутки величина выходного напряжения составляет 0,5-1,0 В и увеличивается с ростом частоты вращения КВ. Величина сигнала напряжения в ЭБУ ограничена на уровне 6-10 В. Сигнал представляет собой серию повторяющихся электрических импульсов напряжения, генерируемых датчиком при вращении КВ.

Кабель датчика должен быть надежно закреплен во избежание его повреждения вращающимися деталями двигателя. При неисправном ДПКВ эксплуатация двигателя невозможна.

ДПКВ - единственный из датчиков, при неисправности которого двигатель не запустится. Это основной признак, определяющий неисправность ДПКВ. При отключенном разъеме его сопротивление равно 550-750 Ом.

При вращении диска напротив магнита оказывается зуб или впадина, что приводит к изменению магнитного потока в системе «магнит-диск». Это изменение магнитного потока индуцирует в обмотке преобразователя переменную ЭДС, частота которой пропорциональна скорости вращения диска и числу зубцов или выступов на нем. На основе индукционного преобразователя выполняются датчики угла поворота КВ двигателя, задающие генераторы системы зажигания, датчики скорости вращения колес автомобиля.

Производство ДПКВ 23.3847 и мод. 026121013 фирмы Bosch освоено ОАО «Автоэлектроника» (г. Калуга).

Датчик положения КВ автомобилей «Лада-110, -111 и -112» приведен на рис. 2.55. Он содержит корпус 1, фланец 4 крепления с отверстием 2 для крепления, магнитопровод 3 и разъем 5 для подключения кабеля. Датчик подает в ЭБУ сигнал частоты вращения и положения КВ. Этот сигнал представляет собой серию повторяющихся электрических импульсов напряжения, генерируемых датчиком при вращении КВ.



Принцип действия этого датчика также основан на изменении величины магнитного потока при прохождении зубьев или впадин диска вблизи сердечника датчика. Изменение магнитного потока индуцирует в обмотке катушки переменное напряжение, частота которого пропорциональна скорости вращения и числу зубцов или выступов в нем.

На автомобилях «Лада-110, -111 и -112» с распределенным впрыскиванием диск синхронизации расположен на шкиве привода генератора. Датчик установлен на крышке масляного насоса напротив задающего диска, объединенного со шкивом привода генератора.

Начало отсчета соответствует площадке, на которой отсутствуют зубья, нарушающие форму сигнала. Электрический сигнал с датчика информирует блок управления об угловом положении коленчатого вала при его вращении. Датчик и диск «60-2» зуба (диск синхронизации) установлены таким образом, что момент прохождения через продолжение оси датчика заднего среза двадцатого зуба диска соответствует нахождению в верхней мертвой точке поршня первого или четвертого цилиндра. При этом отсчет номера зуба производится от пропуска в направлении, противоположном вращению диска.

Опорный импульс необходим для согласования работы контроллера с ВМТ поршней в первом и четвертом цилиндрах. Отсчет номера зуба на диске синхронизации производится против часовой стрелки от площадки пропуска зубцов. Отметчик датчика положения распределительного вала расположен на звездочке привода распределительного вала выпускных клапанов ниже датчика положения распределительного вала.

При совмещении середины первого зуба зубчатого сектора диска после этой длинной впадины с осью ДПКВ коленчатый вал двигателя находится в положении 114° (19 зубцов) до ВМТ первого и четвертого цилиндров.

Существует два типа шкивов КВ - чугунные и стальные. У стального шкива внутренний диск крепится болтом к КВ со штифтом. На резиновое кольцо поставлен наружный диск, снижающий вибрацию. Чугунный диск выполняют цельным, такой диск предпочтительнее.

При вращении задающего диска вместе с КВ двигателя изменяется магнитный поток в магнитопроводе датчика, наводя импульсы напряжения переменного тока в его обмотке.

ЭБУ определяет частоту и положение КВ двигателя по количе-сгву и частоте следования этих импульсов и рассчитывает момент срабатывания ЭМФ и модуля зажигания.

Датчик установлен на крышке масляного насоса напротив диска синхронизации на шкиве привода генератора с правой стороны и снабжен гибким соединительным кабелем с трехконтактной НИЛКОЙ.

Датчик устанавливают в непосредственной близости от вращающегося стального зубчатого диска, жестко связанного с КВ. Установочный зазор между сердечником диска и зубом задающего диска должен быть в пределах 1±0,2 мм. Если зуб упомяну-юго диска находится напротив сердечника, то сопротивление магнитному потоку будет минимальным, а если сердечник оказываются между зубьями - максимальным. Поэтому при вращении диска поток через катушку будет изменяться. Чем выше частота вращения КВ, тем больше напряжение на выводах обмотки. На автомобилях «Лада Самара» оно колеблется в пределах от 0,28 до 250 В.

Такая схема применена на автомобилях ВАЗ-2108, -2109 и «Москвич-21412» с микропроцессорным управлением зажиганием. Точность при этом небольшая.

Октан-потенциометр используется для уменьшения угла опережения зажигания в случае применения топлива с более низким октановым числом.

На базе импульсов опорного сигнала положения КВ двигателя ЭБУ генерирует импульсы управления ЭМФ и системой зажигания.

Задающий диск объединен со шкивом привода генератора и представляет собой зубчатое колесо с 60-ю зубьями, расположенными на его периферии с шагом 6°. Для синхронизации угловой шаг между двумя зубцами равен 18°.

Провод ДПКВ защищен от помех экраном, замкнутым на «массу» через ЭБУ. При возникновении неисправности в цепи датчика положения КВ двигатель перестает работать, ЭБУ заносит в свою память код неисправности и включает лампу «Check Engine», сигнализируя о ней.

Датчик положения КВ автомобиля «Святогор» индукционного шпа, расположенный в верхней части картера сцепления напротив дополнительного зубчатого венца маховика, формирует синусоидальное напряжение, пропорциональное частоте вращения КВ. Из дополнительного зубчатого венца, имеющего 60 зубцов, удалено два смежных зубца с целью генерации сигнала углового положения КВ, соответствующего ВМТ поршней первого и четвертого цилиндров. Этот пропуск в зубцах венца расположен под углом 84° (14 полных зубцов) перед ВМТ поршней первого и четвертого цилиндров. В ОЗУ ЭБУ введена информация о том, что точка, соответствующая ВМТ первого и четвертого циллиндров, расположена на восходящем профиле 15-го зуба венца после пропуска в зубцах. В зависимости от требуемого угла опережения зажигания ЭБУ определяет момент зажигания путем подсчета числа зубцов. Точка, соответствующая ВМТ поршней второго и третьего цилиндров, расположена на восходящем профиле 55-го зуба после пропуска. Датчик выдает на ЭБУ сигнал в виде переменного напряжения переменной частоты. Положение датчика и зазор между зубчатым венцом и чувствительным элементом регулировке не подлежит.

Датчик частоты вращения автомобиля «Святогор» расположен на верхней части картера сцепления и закреплен с помощью двух болтов.

Датчик детонации (ДД) предназначен для обнаружения детонационных ударов в двигателе и расположен на блоке. Существует две разновидности датчиков детонации - резонансные и более современные широкополосные. В настоящее время резонансные датчики серийно не устанавливаются.

Взрывное сгорание рабочей смеси в цилиндре характеризуется сверхзвуковой скоростью распространения пламени. Детонация сопровождается специфическими высокочастотными шумовыми импульсами, хорошо различаемыми на фоне остальных шумов двигателя.

Возникновению детонации способствует ранее зажигание в цилиндре (большое опережение), бедный состав смеси и низкое октановое число (04). Длительная работа в режиме детонации может вызвать серьезные повреждения двигателя. При наличии датчика детонации ЭБУ исключает работу на этом режиме, уменьшая опережение зажигания.

Детонация представляет собой неуправляемое взрывное воспламенение рабочей смеси. Она связана с заметной вибрацией двигателя и может привести к механическому его разрушению.

Датчик детонации предназначен для обнаружения ударов, характерных для частотного спектра детонации двигателя. Он содержит преобразователь пьезоэлектрического типа и крепится к блоку цилиндров. На V-образных двигателях устанавливают два датчика детонации - по одному на блок. При обнаружении детонации ЭБУ уменьшает опережение зажигания. Некоторые типы ЭБУ умеют определять конкретный цилиндр с детонацией. В основе работы датчика детонации лежит явление пьезоэлектрического эффекта, сопровождающееся появлением электрических зарядов при деформации кристалла. При сжатии (растяжении) кварцевой пластины, выполненной из двуокиси кремния, появляются электрические заряды. Механическое воздействие в этом случае представлено вибрацией деталей двигателя от ударной волны, возникающей в камере сгорания и цилиндре при детонационном сгорании. Величина этих электрических зарядов q_пэ (в Кл) может быть представлена зависимостью



e_пл - пьезоэлектрическая постоянная (для кварца 2,1·10^-11 Кл/кг); р - удельное давление кгс/см²; S_пл - площадь грани пластины, см².

Величина напряжения на входе электронной схемы усиления и преобразования U_пэ пропорциональна давлению инерционной массы на кварцевую пластину (пьезоэлемент):



где С_кп - емкость кварцевой пластины; С_сх - емкость схемы, включая емкость соединений.

В зависимости от параметров электронной схемы усиления и преобразования датчики детонации выполняются резонансными или более современными широкополосными. В резонансных датчиках амплитуда выходного напряжения резко возрастет и превышает пороговый уровень на одной (резонансной) частоте детонации. В широкополосном датчике амплитуда выходного напряжения превышает уровень в диапазоне частот детонации.

Пьезодатчик детонации автомобилей ГАЗ предназначен для Формирования управляющих сигналов для системы управления углом опережения зажигания. Автомобили семейства ГАЗ оснащены датчиком детонации GT-305 отечественного производства.

По техническим характеристикам, габаритным и присоединительным размерам датчик GT-305 полностью взаимозаменяем датчиком 0261231046 (фирмы Bosch). Датчик детонации GT-305 автомобилей семейства ГАЗ (рис. 2.56) обеспечивает коррекцию величины угла опережения зажигания по параметрам сигнала обнаруженной детонации.



Датчик детонации включает в себя кварцевый пьезоэлемент 8 и контактную пластину 9. Пьезоэлемент 8 снабжен штекером 1, на котором возникает напряжение, появляющееся при его механической деформации. Пьезолемент 8 достаточно легкий, поэтому для улучшения работы на него давит инерционная масса 7, нагруженная упругой шайбой 6. Инерционная масса 7, изготовленная из сплава с высокой плотностью, воздействует на пьезоэлемент и в нем возникают электрические сигналы определенной величины и формы.

Датчик состоит из диафрагмы и тонкого пьезокерамического диска. Под воздействием вибрации в пьезоэлементе возникает электрическое напряжение частотой 5,55 Гц.

Датчик детонации устанавливают на блоке цилиндров под впускным патрубком четвертого цилиндра. Максимальная чувствительность датчика достигается на частотах 5-8 кГц. Датчик детонации подключен к ЭБУ при помощи двухконтактного соединителя. В результате пьезоэффекта на выходе датчика детонации появляются сигналы определенной величины и формы. При возникновении детонации амплитуда электрических сигналов датчика резко увеличивается. Блок управления реагирует на увеличение сигналов датчика путем коррекции величины угла опережения зажигания до прекращения детонации. Параметры датчика приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3. Параметры датчика детонации GT-305

Характеристика	Значение
Электрическая емкость между контактами, пФ	900-1000
Осевая чувствительность при нагрузке 300 пФ в нормальных условиях, мВ/(м/с2)	2,8±0,8
Неравномерность амплитудно-частотной характеристики в диапазоне 4-10 кГц, дБ	>±1,0
Нижняя резонансная частота закрепленного датчика, кГц	< 20
Сопротивление изоляции, МОм	< 50
Рабочая температура,°C	От -45 до +150
Масса, г	60

Различают датчики резонансного и широкополосного типа. Резонансный датчик завернут в блок двигателя и применяется в системах фирм GM, Bosch мод. М 1.5.4N, «Январь-5», а широкополосный датчик крепится гайкой на шпильку, ввернутую в блок, и применяется в системах фирм Bosch мод. М 1.5.4N, «Январь-5».

При возникновении детонации двигателя, когда частота колебаний блока цилиндров совпадает с собственной частотой пьезоэлемента, на обкладке его появляется напряжение, регистрируемое электронным блоком.

Управление углом опережения зажигания для гашения детонации производится индивидуально по цилиндрам, что позволяет определить, в каком цилиндре происходит детонация. Угол опережения зажигания уменьшается только для этого цилиндра или для любой комбинации цилиндров. Схема защиты двигателя от детонации приведена на рис. 2.57.



В четвертом цилиндре детонация отсутствует. Задержка угла опережения зажигания перед восстановлением первоначального момента зажигания смещается в сторону запаздывания (кривая «с»).

При детонационном сгорании рабочей смеси в цилиндре образуются ударные волны, вызывающие вибрацию стенок блока цилиндров, которые передаются на корпус датчика. При возникновении вибрации инерционная масса воздействует на кварцевый пьезоэлемент с соответствующей частотой и усилием. На его обкладках в результате пьезоэффекта появляется переменный электрический заряд. Этот заряд снимается с помощью вывода, соединенного с контактами соединительной вилки, и воспринимается ЭБУ, воздействующим на угол опережения зажигания. Уменьшение величины угла опережения зажигания с учетом сигнала датчика детонации обеспечивает работу двигателя без детонации или с минимальной ее интенсивностью.

Резонансная частота характеристики датчика совпадает с частотой детонации двигателя. ДД определяет даже очень слабую детонацию. При обрыве провода, соединяющего датчик детонации с ЭБУ, или при замыкании провода на «массу» или источник питания ЭБУ заносит в свою память код неисправности, включает лампу «Check Engine», сигнализируя о неполадке, и переходит на аварийный режим работы с безопасными углами опережения зажигания.

Пьезодатчик детонации автомобилей ВАЗ (рис. 2.58) содержит корпус 11 с резьбовым штуцером 12, шунтирующий резистор 3, пьезоэлектрический элемент 2, пружину 1, резистор 7, подвижную опору 8, электрический разъем 6, штуцер 5, электрические контакты и крышку 9. Датчик состоит из диафрагмы и тонкого пьезокерамического диска. Под воздействием вибрации в пьезоэлементе появляется электрическое напряжение частотой 5,55 Гц. Если ЭБУ обнаруживает этот сигнал, он уменьшает угол опережения зажигания в определенном цилиндре или во всех сразу.



Датчик детонации представляет собой частотный прибор пьезоэлектрического типа, установленный на блоке двигателя. Во время возникновения детонации в двигателе датчик генерирует сигнал переменного тока с частотой и амплитудой, зависящей от уровня детонации. ЭБУ подает на ДД опорное напряжение 5 В. Резистор, расположенный внутри датчика, понижает напряжение до 2,5 В. Сопротивление резистора от 330 до 450 Ом: Во время нормальной (без детонации) работы двигателя напряжение на выходе датчика остается постоянным на уровне 2,5 В. При появлении детонации датчик генерирует сигнал переменного тока, поступающий в ЭБУ по той же цепи, по которой подается опорный сигнал 5 В. Это возможно потому, что этот опорный сигнал является напряжением постоянного тока, а обратный сигнал детонации - напряжением переменного тока. Амплитуда и частота сигнала переменного тока ДД зависит от уровня детонации. При'возникновении детонации амплитуда вибраций определенной частоты повышается, что приводит к увеличению амплитуды выходного сигнала датчика. ЭБУ считывает этот сигнал и корректирует угол опережения зажигания для гашения детонации. При неисправности цепи ДД в память ЭБУ заносится определенный ее код, указывающий на неисправность цепи, поэтому правильным является устранение неисправности проводки.

Резонансная частота характеристики датчика совпадает с частотой детонации. Датчик установлен в верхней части блока цилиндров двигателя и чувствует даже очень слабую детонацию.

При исправном состоянии всей цепи на выходе датчика действует постоянное напряжение 2,5 В, получаемое в результате работы делителя. Сигнал детонации изменяется в обе стороны от этого уровня (в диапазоне 0-5 В). Пьезоэлемент не пропускает постоянный ток, поэтому диагностирование цепи датчика ЭБУ затруднено. В случае обрыва в цепи датчика напряжение на входе ЭБУ становится равным 5 В, а в случае короткого замыкания равно нулю. При обнаружении неисправности ЭБУ снижает углы опережения зажигания на 10-15° для гарантированного недопущения детонации. ЭБУ диагностирует состояние этой цепи до пуска двигателя при включении зажигания. Мощностные и экономические характеристики автомобиля при этом ухудшаются, но заметно снижается вероятность повреждения двигателя.

Управление углом опережения зажигания для гашения детонации производится индивидуально по цилиндрам.

Выпуск датчиков детонации 18.3855 для автомобилей семейства ГАЗ и ВАЗ освоен на Калужском заводе «Автоприбор».

Схема размещения датчика детонации (рис. 2.59) содержит датчик 3, связанный через фильтр 2, устройство сопряжения 1 и устройство регистрации величины амплитуд, усилитель 8, электрическую цепь 5 с ЭБУ 7.



Осциллограмма степени детонации приведена на рис. 2.60. Если возникает детонационный всплеск 3, то ЭБУ на него не реагирует, так как количество амплитуд (всплесков) не соответствует его понятию детонации. Если на ЭБУ поступает сигнал 4, то он переводит двигатель в щадящий режим и изменяет угол опережения зажигания на более поздний.



Линия 6 - это уровень допустимой детонации, после которой ЭБУ начинает сравнивать величину детонации и сопоставлять ее с теми величинами, которые заложены в его памяти. В двигателях с широкой полосой частот детонационных колебаний могут использоваться датчики нерезонансного типа.

Если при ремонте понадобится обесточить блок, выполнить эти операции следует не раньше, чем через 30 с после выключения двигателя.

Контроль детонации приведен на рис. 2.61. Двигатель должен работать на всех режимах работы на таком угле опережения зажигания, который близок к критическому, т.е. к детонации. При распознавании детонации (участок 1) ЭБУ мгновенно сбрасывает угол опережения на позднее зажигание (участок 2). Если детонация отсутствует, то происходит пошаговое возвращение угла опережения зажигания в прежнее состояние (участок 3).



Датчик положения распределительного вала (ДПРВ) предназначен для определения ВМТ поршня первого цилиндра при такте сжатия для фазированного впрыскивания. ДПРВ представляет собой полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на эффекте Холла.

ДПРВ двигателя ЗМЗ-4062.10 содержит датчик, электрический разъем, сообщенный с ним через электрическую цепь, резистор сопротивлением 0,5-0,6 кОм и светодиод 6АЛ307. ДПРВ установлен в приливе головки блока цилиндров у четвертого цилиндра со стороны выпускного трубопровода. Он запитывается бортовым напряжением автомобиля и подключен к жгуту системы управления посредством трехконтактного соединителя. Датчик формирует сигнал в момент прохождения его отметчика, выполненного в виде отогнутой пластины, установленной на выпускном распределительном валу. Положение отметчика относительно датчика строго соответствует правильной ориентации КВ двигателя. При работе двигателя датчик фаз выдает на ЭБУ импульсный сигнал, синхронизирующий впрыскивание топлива с открытием впускных клапанов.

ДПРВ предназначен для определения такта сжатия первого цилиндра. Датчик фаз устанавливают на 16-клапанный двигатель ВАЗ-2112 в верхней части головки блока цилиндров за шкивом впускного распределительного вала.

ДПРВ автомобилей семейства ВАЗ (рис. 2.62) содержит корпус 3, электрод 2 с пазом 1 и электрический разъем 5. Ротор размещен на распределительном валу. На половину окружности ротора нанесено металлическое покрытие - реперный экран, направленный к датчику. Он установлен на левой стороне головки цилиндров, напротив шторки, выполненной в виде полукруга в 180°. Шторка закреплена на торце распределительного вала. При нахождении сегментной шторки в воздушном зазоре датчика последний выдает на ЭБУ сигнал напряжением 12 В. На шкиве впускного распределительного вала расположен стальной задающий диск с прорезью, в пазу 1 датчика - обод этого диска. Когда прорезь диска проходит через паз датчика фаз, он выдает на ЭБУ импульс напряжения, соответствующий положению поршня первого цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия. Сигнал датчиков используется ЭБУ для организации последовательного впрыскивания топлива в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.



Прохождение прорези через зону действия датчика фаз соответствует открытию впускного клапана первого цилиндра. ЭБУ посылает на датчик фаз опорное напряжение величиной 12 В. 11апряжение на выходе датчика фаз циклически меняется от значения, близкого к нулю (при прохождении прорези задающего диска впускного распределительного вала через датчик), до напряжения, близкого напряжению аккумуляторной батареи (при прохождении через датчик кромки задающего диска). При работе двигателя датчик фаз выдает на ЭБУ импульсный сигнал, синхронизирующий впрыскивание топлива с открытием впускных клапанов.

Датчик обеспечивает возможность подачи топлива каждой форсункой один раз за два оборота КВ (фазированный впрыск). Каждая форсунка срабатывает один раз за оборот КВ. Рядом с торцевой (чувствительной) частью датчика вращается металлический отметчик, который закреплен на заднем торце выпускного распределительного вала. Прохождение отметчика вызывает кратковременное изменение выходного сигнала датчика. Сигнал датчика используется ЭБУ для организации последовательного впрыскивания топлива в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Датчик устанавливается на автомобилях «Лада-110, 111 и -112» с 16-клапанным двигателем 2112-10 с распределенным фазированным впрыскиванием топлива.

Схема порядка работы датчика фаз представлена на рис. 2.63. Один оборот (кривая I) распределительного вала соответствует двум оборотам КВ двигателя (кривая II). Напряжение питания принимает значение 0 и 12 В (кривая IV). Напряжение, поступающее от датчика порядкового номера цилиндров, представлено кривой V. Датчик угловых импульсов маховика соответствует кривой III.



При выходе из строя датчика порядкового номера цилиндров система питания продолжает работать по режиму распределенного впрыскивания по цилиндрам 1-3-4-2, заложенному в программу ЭБУ двигателя.

На контакт элемента датчика подается напряжение 12 В от реле. Второй контакт связан с «массой» блока управления. Через третий контакт в блок управления поступает информация от датчика.

Когда при вращении распределительного вала реперный экран располагается напротив рабочей поверхности (прорези) элемента датчика, на ЭБУ поступает информация в виде импульса напряжения 12 В. Во время прохождения экрана за пределами прорези элемента датчика на ЭБУ поступает напряжение 0 В. В зависимости от положения экрана датчик замыкает цепь, отводя напряжение на «массу» (на ЭБУ поступает сигнал 0 В), или оставляет цепь разомкнутой (на ЭБУ поступает сигнал 12 В).

После получения сигнала от датчика частоты вращения КВ появляется информация, что поршни первого и четвертого цилиндров находятся в ВМТ. ЭБУ анализирует информацию от датчика порядкового номера цилиндра. Если импульс датчика равен 12 В, то первый цилиндр находится в начале фазы впуска. Если напряжение равно 0 В, то в начале фазы впуска находится четвертый цилиндр. Через угол поворота КВ 180° в положении ВМТ будут находится поршни двух цилиндров. Если импульс, поступающий на ЭБУ, равен 12 В, то в начале фазы впуска находится второй цилиндр, если импульс равен 0 В - третий цилиндр. Сигналы, принимаемые ЭБУ для определения такта впуска и искроообразования, приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4. Величина напряжения датчика распределительного вала

Цилиндры, поршни которых находятся в ВМТ	Напряжение сигнала датчика положения распределительного вала, В	Номер цилиндра, находящегося в начале такта впуска
1-4	12	1
	0	4
2-3	12	2
	0	3

Точка А соответствует нахождению в ВМТ поршней первого и четвертого цилиндров, а точка В - второго и третьего цилиндров, nочки 1-4 соответствуют началу впуска в соответствующий цилиндр. Положение длинного реперного зубца представлено кривой V. Участок 6 содержит 84 или 14 зубцов, участок 7-30 зубцов.

Датчик фаз автомобиля «Святогор» расположен в торцевой части распределительного вала со стороны маховика. Он состоит из установочной пластины, корпуса, ротора и элемента датчика. Ротор устанавливается на распределительный вал. Корпус кренится тремя винтами к головке блока цилиндров через установочную пластину. На половину окружности ротора нанесено металлическое покрытие (реперный экран), к которому своей рабочей поверхностью направлен элемент датчика, устанавливаемый в корпус. Датчик помогает блоку определить, какой из цилиндров (первый или четвертый), поршни которых находятся в ВМТ, вступает в фазу впуска. Эта информация необходима блоку для соблюдения последовательного впрыскивания согласно порядку работы цилиндров.

При возникновении неисправностей цепей до самого датчика фаз включается лампа «Check Engine» и ЭБУ переходит на попарно-параллельную подачу топлива, используя только сигнал датчика положения КВ.

Датчики температуры. Принцип работы температурных датчиков связан со свойством проводников и полупроводников изменять свое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды. Выходным сигналом датчика температуры является напряжение. Датчик включает в себя набор функциональных резисторов и термического резистора, образующих мостовую схему и размещенных на печатной плате. Параметры реальных датчиков подбирают таким образом, чтобы напряжение изменялось линейно в зависимости от температуры окружающей среды. В микропроцессорных системах различают термические резисторы с отрицательным и положительным температурным коэффициентом сопротивления.

В датчиках с отрицательным коэффициентом сопротивления при возрастании температуры окружающей среды сопротивление термического резистора уменьшается, что приводит к разбалансировке моста и увеличению выходного напряжения, а при положительном - возрастает. Термические резисторы обладают высокой чувствительностью преобразования температуры в электрический сигнал.

Практически все применяемые в настоящее время датчики температуры выполнены на основе полупроводниковых резисторов, имеющих отрицательный температурный коэффициент сопротивления.

Датчик температуры охлаждающей жидкости представляет собой термистор, т.е. резистор, сопротивление которого зависит от температуры. Он предназначен для определения температурного состояния двигателя и обеспечивает корректировку характеристик топливоподачи. ДТОЖ современных автомобилей представляет собой полупроводниковый термический резистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, помещенный в металлический корпус, и служит для измерения температуры ДВС. ЭБУ использует измеренные значения температуры для корректировки характеристик топливоподачи и зажигания. Датчик представляет собой полупроводниковый прибор, на который подается опорное напряжение 5 В с ЭБУ. Выходным сигналом является величина падения опорного напряжения на датчике, которая зависит от температуры. Чем выше температура, тем ниже падение напряжения. Это напряжение ЭБУ преобразует в параметр температуры охлаждающей жидкости.

Конструктивно датчик температуры представляет собой патрон, в котором размещена полупроводниковая микросхема (К1019ЕП1) с термочувствительным элементом (рис. 2.64).



В системе управления автомобилей ГАЗ и ВАЗ применяют датчик мод. 19.3828 или 40.5226 отечественного производства.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (термисторный) устанавливается на впускном патрубке системы охлаждения в потоке охлаждающей жидкости двигателя. Термистор, находящийся внутри датчика, имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления - при нагреве его сопротивление уменьшается. Высокая темпера-iypa вызывает низкое сопротивление (70 Ом при 130°С) датчика, а низкая температура охлаждающей жидкости - высокое (100700 Ом при -40°C). ЭБУ подает на ДТОЖ напряжение 5 В через резистор с постоянным сопротивлением. Температуру охлаждающей жидкости ЭБУ рассчитывает по величине падения напряжения на датчике, имеющем переменное сопротивление. Величина падения напряжения больше при работе холодного двигателя и ниже - на прогретом.

Датчик температуры содержит корпус 2, электрический разъем 1, термочувствительный элемент 3 и уплотнитель 4. В корпусе 2 размещена полупроводниковая микросхема 6, залитая компаундом, и электрические контакты 5.

В двигателях с жидкостным охлаждением датчик температуры установлен в выпускном патрубке охлаждающей жидкости на головке блока цилиндров двигателя и обеспечивает измерение температуры охлаждающей жидкости с интервалом. На автомобилях семейства ГАЗ датчик установлен на корпусе термостата системы охлаждения в малом круге циркуляции охлаждающей жидкости и подключен к жгуту с помощью двухконтактного соединения. На автомобилях семейства «Лада» датчик температуры охлаждающей жидкости установлен в потоке охлаждающей жидкости двигателя па патрубке ее отвода из головки блока цилиндров. ДТОЖ автомобилей ВАЗ устанавливают в выпускном патрубке системы охлаждения на головке блока цилиндров. Датчик автомобиля «Святогор» установлен в корпусе водораспределителя с правой стороны торцевой части головки блока цилиндров со стороны маховика.

Значения сопротивления между контактами датчика в зависимости от температурного режима приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5. Значения сопротивления датчика температуры, Ом

Параметр	Температура,°C
	0	20	40	80	90
Сопротивление	7470-11970	3060-4045	1315-1660	300-370	210-270

Датчики температуры охлаждающей жидкости (мод. 19.3828, КЗАМЭ, 3M3-4063.10). Датчик температурного состояния двигателя формирует сигнал блоку управления для обеспечения коррекции подачи топлива и угла опережения зажигания в зависимости от теплового состояния двигателя.

Датчик температуры передает информацию об изменении температуры двигателя в центральное управляющее устройство. Эта информация необходима для корректировки (обогащения) горючей смеси вплоть до момента достижения двигателем рабочей температуры. ЭБУ подает на ДТОЖ напряжение питания 5 В через резистор с постоянным сопротивлением, находящийся внутри контроллера. Температуру охлаждающей жидкости ЭБУ рассчитывает по падению напряжения на ДТОЖ, имеющем переменное сопротивление. Температура охлаждающей жидкости влияет на большинство характеристик, управляемых ЭБУ.

При возникновении неисправности цепей ДТОЖ ЭБУ через определенное время заносит в свою память ее код, включает контрольную лампу «Check Engine», сигнализируя о наличии неисправности. В этом случае ЭБУ заменит сигнал ДТОЖ значением температуры, рассчитываемой им по времени работы двигателя. Замещающие значения хранятся в памяти ЭБУ. Датчик температуры ДВС измеряет температуру охлаждающей жидкости и посылает в ЭБУ сигнал, используемый для коррекции количества топлива, рассчитанного в соответствии с текущим режимом двигателя.

Чем ниже его температура, тем больше обогащается его смесь. При низкой температуре значительная часть топлива конденсируется на стенках ВТ.

Зависимость сопротивления температурного датчика от температуры охлаждающей жидкости приведена на рис. 2.65. Датчик представляет собой полупроводниковый прибор с линейной характеристикой зависимости выходного напряжения от температуры чувствительной его части. Электрическое сопротивление термистора изменяется в зависимости от температуры.



Параметры реального датчика подобраны таким образом, что напряжение линейно изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Параметры датчика температуры мод. 19.3828 приведены в табл. 2.6.

Таблица 2.6. Параметры датчика температуры мод. 19.3828

Напряжение питания, В	Потребляемый ток, мА	Диапазон температуры,°C	Сопротивление, кОм	Вид зависимости Uвых/Т	Чувствительность, мВ/°С
5-120	5-15	-40...+125	24-27	Линейная	10

Напряжение U_вых (в мВ) на выводах датчика при питании его постоянным током 1,5 мА вычисляется по формуле



где Т_охл.ж - температура охлаждающей жидкости (К). Если, например, измеряемая температура равна 50°С (323 К), то на выходе напряжение будет равно U_вых=10·323=3230 мВ.

Датчик температуры всасываемого воздуха полупроводникового типа. Такие датчики имеют характеристики, аналогичные ДТОЖ. Они используют один и тот же тип термического резистора и отличаются только конструкцией корпуса. Датчик формирует сигнал ЭБУ для обеспечения коррекции подачи топлива и опережения зажигания в зависимости от температуры воздуха, косвенно определяемой по температуре ВТ. Датчик температуры всасываемого воздуха представляет собой терморезистор, установленный в нижней части корпуса воздушного фильтра и изменяющий сопротивление в зависимости от температуры. Терморезистор, находящийся внутри датчика, является термистором с отрицательным температурным коэффициентом. При нагреве его сопротивление уменьшается.

Датчик измеряет температуру воздуха в ВТ. Электронный сигнал, посылаемый датчиком в ЭБУ, последний использует вместе с сигналом величины абсолютного давления для определения плотности воздуха.

ЭБУ подает на датчик температуры воздуха напряжение 5 В через резистор с постоянным сопротивлением, находящийся внутри ЭБУ. Температуру воздуха ЭБУ рассчитывает по падению напряжения на датчике, имеющем переменное сопротивление.

Напряжение будет высоким на холодном двигателе и низким -при прогретом. Датчик температуры передает информацию изменения температуры двигателя в центральное управляющее устройство. Эта информация необходима для корректировки состава (обогащения) топливно-воздушной смеси вплоть до момента достижения двигателем рабочей температуры.

Датчик температуры воздуха автомобиля «Святогор» представляет собой пластмассовый корпус с установленным в нем термическим резистором и разъемом с контактами, на один из которых от ЭБУ подается напряжение 5 В, а другой контакт соединен с «массовой» клеммой. При изменении температуры воздуха изменяется сопротивление датчика, что приводит к изменению сигнала напряжения.

Датчик температурного состояния впускного трубопровода формирует сигнал блоку управления для обеспечения коррекции подачи топлива и угла опережения зажигания в зависимости от температуры воздуха, косвенно определяемой по температуре впускного трубопровода.

Датчики ДТОЖ и ДТВ автомобиля «Святогор» подключены к ЭБУ с помощью двухконтактных соединителей. Датчик температуры воздуха автомобиля «Святогор» установлен на рукаве, соединяющем корпус воздушного фильтра и узел дроссельной заслонки. Он измеряет температуру воздуха, поступающего в двигатель. Плотность воздуха зависит от температуры. Получая информацию от датчиков температуры воздуха, положения дроссельной заслонки и абсолютного давления, ЭБУ рассчитывает точное количество воздуха, поступающего в двигатель. Напряжение питания датчика составляет 5 В.

Датчик абсолютного давления воздуха. Принцип работы датчика основан на тензорезистивном эффекте, связанном с изменением сопротивления проводника в результате его деформации. Датчик содержит толстостенную диафрагму, расположенную на керамической основе и измеряет разрежение в ВТ на основе измерения деформации пленочной диафрагмы. Измерительные элементы расположены внутри пленки. Датчик устанавливается в ВТ и представляет собой выносное интегральное электронное устройство, имеющее рабочую камеру с образцовым внутренним давлением, образованную слоями кремния и порошкового материала.

Датчик абсолютного давления воздуха закреплен в коробке притока воздуха и соединен шлангом с патрубком. Чувствительный элемент датчика - миниатюрная диафрагма с напыленным на ней резистором. В зависимости от давления воздуха изменяется натяжение диафрагмы и соответственно меняется сопро-(ивление резистора. Встроенная в датчик микросхема преобразует это изменение сопротивления в изменение напряжения на выходе датчика.

Датчик абсолютного давления в ВТ (рис. 2.66) тензорезистивного типа (двигатель 3M3-4063.10) содержит корпус 6 с размещенной в нем мембраной 1, снабженной напыленными термическими резисторами 2 и нагруженной пружиной 3, размещенной в надмембранной полости 4, а также микросхему с пьезоэлементом и нагрузочным сопротивлением. Электрическая схема 5 содержит электрические выводы 8, размещенные в разъеме 7. Полость 10 датчика через штуцер подвода разрежения 9 сообщена со впускным трубопроводом. Резисторы 2 выполнены по мостовой схеме.



Датчик установлен на моторном щите автомобиля и соединен вакуумным шлангом с задроссельным пространством ВТ. По измеренному значению разности давления между атмосферным давлением и давлением в ВТ ЭБУ вычисляет количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя.

Датчик изготавливают из кремниевой пластины, часть которой вытравливают до образования тонкой мембраны. Методом ионной имплантации на мембране выполняют четыре тензорезистора с межэлементными соединениями, образующими измерительную мостовую схему.

Датчик имеет внутреннюю измерительную камеру, соединенную при помощи шланга с задроссельным пространством ВТ. На датчик блок постоянно подает эталонное напряжение 5 В. При изменении давления в ВТ мембрана механически воздействует на пьезоэлемент, который изменяет величину эталонного напряжения, подаваемого на нагрузочное сопротивление, вызывая изменение напряжения на информационном входе в ЭБУ. При запуске давление в ВТ равно 330-380 мбар на режиме холостого хода. Датчик питается стабилизированным напряжением 5 В от ЭБУ.

В стенке рабочей камеры (мембране) расположены полупроводниковые чувствительные элементы, проводимость которых изменяется в зависимости от механического напряжения мембраны. Резисторы выполнены по мостовой схеме и соединены таким образом, что сопротивление резисторов противоположных плеч R₁ и R₃ при прогибе мембраны возрастает, а сопротивление резисторов R₂ и R₄ уменьшается. Такая схема обеспечивает высокую чувствительность измерительного моста. Выходное напряжение U_вых моста определяется зависимостью



где U_п - напряжение питания датчика.

Величина выходного напряжения U_вых не превышает 0,1 В. Поэтому в схемах датчиков используют усилительно-преобразовательные схемы, обеспечивающие уровень выходного напряжения в несколько вольт. При изменении величины давления мембрана прогибается, обеспечивая изменение сопротивления тензорезисторов.

Смещение мембраны вызывает изменение баланса тензометрического моста. Резисторы связаны с электронной схемой обработки сигнала, размещенной на плате чувствительного элемента. Датчик питается стабилизированным напряжением 5 В и имеет линейную характеристику зависимости выходного напряжения (0,4-4,65 В) от величины измеряемого давления (0,02-0,1 МПа). Датчик подключен к жгуту проводов посредством трехконтактной пилки.

Рабочая полость датчика 10 сообщена через штуцер 9 с задроссельным пространством ВТ при помощи гибкого трубопровода. На выводы 8 с ЭБУ постоянно подают эталонное напряжение 5 В. При изменении давления в ВТ мембрана механически воздействует на пьезоэлемент, изменяющий величину эталонного напряжения, подаваемого на нагрузочное сопротивление, вызывая изменение напряжения на входе в ЭБУ.

Абсолютное давление обозначает величину давления, отсчитанную от абсолютного нуля. При неработающем двигателе давление в ВТ равно атмосферному. Датчик сообщает ЭБУ сигнал в виде напряжения. При запуске двигателя давление в ВТ уменьшается (величина разрежения составляет в среднем 330-380 мм рт. ст. на режимах холостого хода). По измеренной величине давления ЭБУ вычисляет количество воздуха, поступающего в цилиндры. При выходе из строя датчика абсолютного давления или возникновении неисправностей в его цепях двигатель будет продолжать работу и заводиться, так как функции расходомера воздуха при ном выполняет датчик положения дроссельной заслонки.

Датчик абсолютного давления автомобиля «Святогор» содержит корпус с размещенной в нем мембраной с образованием атмосферной и вакуумной камеры, микросхемой с пьезоэлементом и нагрузочным сопротивлением. Атмосферная камера закрыта крышкой с помощью двух винтов. Вакуумная камера сообщена с задроссельным пространством с помощью гибкого шланга. Датчик абсолютного давления расположен в моторном отсеке автомобиля и крепится двумя саморезами к кронштейну, установленному на правом брызговике переднего колеса (по ходу автомобиля «Лада-110, -111»).

Датчик имеет тонкую кремниевую пластину, на которой смонтирован мостик сопротивления, состоящий из радиальных тензорезисторов, ориентированных во взаимоперпендикулярных направлениях. При прогибе мембраны сопротивление радиальных резисторов возрастает, а тангенциальных - уменьшается. Одновременно в выходной сигнал вводится температурная компенсация.

Информация об изменении давления в ВТ необходима блоку управления автомобиля «Святогор» для определения количества воздуха, поступающего в двигатель, и корректировки угла опережения зажигания по нагрузочной характеристике.

Электрическая схема датчика давления воздуха во впускном трубопроводе приведена на рис. 2.67. Основным элементом датчика является микросхема 1 с пьезоэлементом 5 толщиной 0,25 мм и площадью 3 мм². Давление воздействует на мембрану 4, которая сжимает пьезоэлемент 5, в результате чего возникает ток -пьезоэлектричество.



К датчику подводится напряжение питания 5 В (клеммы А и В), называемое эталонным напряжением. Перепад давления между вакуумной камерой 3 (0,01 МПа) и ВТ вызывает усилие, воздействующее через мембрану 4 на пьезоэлемент 5. Чем больше давление, тем больше вырабатывается пьезоэлектричества и тем меньше падение эталонного напряжения на выходе датчика (клеммы А и С).

При закрытой дроссельной заслонке (режим XX) напряжение уменьшается до 1,3±0,2 В. ЭБУ, получив эту информацию, уменьшает дозу впрыскивания топлива. При полностью открытой дроссельной заслонке (полная нагрузка) давление в ВТ повышается до атмосферного (0,085-0,095 МПа), а напряжение на выходе датчика будет равно 4,6±0,2 В. Электронный блок получает от датчика сигнал повышенного напряжения и увеличивает дозу впрыскиваемого топлива.

Контакты на разъеме помечены буквами А, В и С. Для проверки питания при выключенном зажигании отсоединяют разъем датчика, выключают зажигание и измеряют напряжение между контактами А и С разъема. Напряжение питания должно быть равным 5 В, сопротивление между контактами В и С и В и А - 360 Ом. Для проверки работоспособности датчика необходимо сдвинуть защитный чехол разъема (разъем не разъединяется).

После запуска двигателя напряжение между контактами В и «массой» будет изменяться в диапазоне 0,2-5,0 В в зависимости о г частоты вращения КВ двигателя.

При включении зажигания (и неработающем двигателе) ЭБУ получает с датчика сигнал, соответствующий давлению окружающей среды, и использует его как начальное значение. Этим определяется исходная степень обогащения смеси, учитывающая высоту над уровнем моря.

Блок управления выдает на датчик через вывод опорное напряжение 5 В. Сигнал с датчика поступает на ЭБУ. При включенном зажигании и неработающем двигателе напряжение на выводе составляет 4 В. На режиме холостого хода разрежение в ВТ высокое и сигнал датчика составит 1-2 В.

Важным направлением модернизации датчиков расхода воздуха является разработка средств измерения давления. Этот датчик состоит из толстопленочной диафрагмы, расположенной на керамической основе. Датчик измеряет разрежение в ВТ на основе измерения деформации пленочной диафрагмы. Измерительные элементы расположены внутри пленки. Датчик устанавливается в ВТ и представляет собой датчик измерения разрежения с малой инерционностью.

Принципиальная схема термического временного выключайся приведена на рис. 2.68. Выключатель предназначен для шраничения продолжительности впрыскивания топлива пусковой форсункой. Термический временной выключатель представляет собой электрически нагреваемую биметаллическую пластину 2, размыкающую или замыкающую контакты 1 в зависимости от температуры.



Выключатель содержит электрический разъем 4 с выводами 5, биметаллическую пластину 2, взаимодействующую с контактами 1, и нагревательную обмотку 3. Управление прибором осуществляется через выключатель зажигания и стартера. Температурное состояние выключателя соответствует температуре двигателя.

При запуске холодного двигателя он ограничивает продолжительность включения пусковой форсунки. В случае повторной попытки или продолжительного запуска пусковая ЭМФ прекращает впрыскивание топлива.

Продолжительность включения форсунки определяется состоянием выключателя, нагреваемым теплом двигателя, а также степенью подогрева пластины встроенным электрическим нагревателем.

Электрический подогрев обеспечивает необходимую продолжительность включения пусковой форсунки и предотвращает переобогащение горючей смеси. При запуске холодного двигателя теплота, выделенная электрической обмоткой встроенного нагревателя, является определяющим параметром для продолжительности включения форсунки. Теплое состояние двигателя обеспечивает нагревание термического временного выключателя, осуществляя размыкание контактов 1 и прекращение работы пусковой форсунки.