Приборы контроля режима движения и частоты вращения коленчатого вала двигателя

Для контроля режима движения и частоты вращения коленчато­го вала двигателя автомобили оборудуют спидометрами и тахомет­рами. По принципу действия спидометры разделяются на индукци­онные и электрические, а по способу приведения в действие - с приводом гибким валом и электроприводом.

Рис.5.14.

Скоростные узлы всех спидометров вне зависимости от типа привода имеют одинаковый принцип действия, но могут различать­ся конструктивным исполнением. Основу скоростного узла состав­ляет индукционный преобразователь (рис. 5.14), включающий по­стоянный магнит 4 и металлический диск 2. При вращении постоян­ного магнита относительно диска в последнем наводятся вихревые токи. Создаваемое вихревыми токами поле взаимодействует с маг­нитным полем постоянного магнита. В результате этого создается вращающий момент, приложенный к диску в направлении враще­ния постоянного магнита. Пружина-волосок 1 создает противодей­ствующий момент. В скоростном узле повороту подвижной системы противодействуют также момент от сил трения в опорах и момент от дисбаланса, но их влияние невелико и практически не сказыва­ется на работе узла. Поворот стрелки 3 в зависимости от частоты вращения определяется взаимодействием только момента посто­янного магнита и момента сопротивления пружины-волоска, что обеспечивает линейную зависимость угла поворота подвижной сис­темы от частоты вращения.

Скоростной узел спидометра приводится во вращение гибким валом или электродвигателем. Гибкий вал нашел широкое приме­нение на автомобилях, однако он имеет ряд недостатков: быстрое изнашивание, неравномерность вращения, ограничения по длине и сложность прокладки.

Более совершенным является электропривод, выполненный по схеме генератор - двигатель. Функции генератора выполняет син­хронный генератор, приводимый во вращение от ведомого вала коробки передач, а двигателем служит трехфазная синхронная электрическая машина, вал которой соединен со скоростным узлом спидометра. Электрическая схема такого спидометра представлена на рис. 5.15. Ротор генератора, выполненный в виде постоянного магнита, соединен с ведомым валом коробки передач. Напряжение, снимаемое с каждой фазной обмотки генератора, подается через линию связи на соответствующий транзистор. Частота импульсов напряжения, снимаемых с фазных обмоток генератора, пропорцио­нальна скорости движения автомобиля. В коллекторную цепь каж­дого транзистора включена соответствующая фазная обмотка при­водного двигателя. При открывании очередного транзистора, управляемого напряжением соответствующей фазы датчика, на­пряжение бортовой сети прикладывается к соответствующей об­мотке статора электродвигателя. Вследствие этого создается вра­щающееся магнитное поле статора двигателя, частота вращения которого пропорциональна скорости автомобиля. Ротор двигателя, на валу которого размещен постоянный магнит, механически свя­зан со скоростным узлом, преобразующим частоту вращения в по­казания спидометра. Резисторы R1...R6 служат для выбора рабо­чих точек соответствующих им транзисторов.

Рис.5.15.

Частота вращения коленчатого вала двигателя автомобиля мо­жет быть измерена тремя способами:

- с помощью специального датчика, регистрирующего частоту вращения коленчатого вала двигателя;

- путем регистрации частоты размыкания контактов прерывате­ля системы зажигания;

- путем регистрации частоты импульсов напряжения в одной из фаз автомобильного генератора.

Рис. 5.16.

Конструкция тахометра, имеющего датчик частоты вращения, аналогична конструкции спидометра с электроприводом, выпол­ненного по схеме генератор - двигатель. Его основное отличие за­ключается в месте установки датчика и градуировке шкалы. В электрической схеме тахометра с электроприводом (рис. 5.16) предусмотрен дополнитель­ный вывод 6, предназначенный для реле блокировки стартера.

Диоды VD4, VD5, VD6, резистор R1 и стабилитрон VD7 служат для защиты транзисторов VT1, VT2, VT3 от перенапряжения в момент за­крывания, когда в обмотках статора индуцируется ЭДС самоиндукции.

Диоды VD1, VD2, VD3 предо­храняют соответствующие им транзисторы от импульсов обрат­ной полярности. Принцип дейст­вия тахометра, регистрирующего частоту размыкания контактов прерывателя системы зажигания (рис. 5.17), основан на преобра­зовании импульсов, возникающих в первичной цепи системы зажи­гания при размыкании контактов прерывателя, и измерении их магнитоэлектрическим прибором.

В исходном состоянии транзистор VT2 открыт током, протекающим по цепи ре­зистора R10; конденсатор С5 заряжен. Напряжение на резисторе R5 создается в закрывающем направлении. Поэтому транзистор VT1 закрыт. Положительный запускающий импульс, подаваемый на базу транзистора VT1, открывает его, конденсатор С5 разряжается по цепи эмиттер-коллектор транзистора VT1 и резистор R10. При этом транзистор VT2 переходит в закрытое состояние и остается закрытым, пока конденсатор С5 не разрядится, так как к его базе приложен отрицательный потенциал.

Транзистор VT1 открыт под действием тока, протекающего по цепи R8 - R9. При открытом состоянии этого транзистора через магнитоэлектрический измерительный прибор проходит импульс, длительность которого определяется параметрами разрядной цепи С5 - R10. После разряда конденсатора С5 схема скачкообразно переходит в исходное устойчивое состояние до прихода нового за­пускающего импульса. Следовательно, среднее эффективное зна­чение тока, проходящего через магнитоэлектрический прибор, бу­дет зависеть от частоты замыкания контактов прерывателя.

Работа тахометра, регистрирующего частоту импульсов напря­жения в одной из фаз автомобильного генератора, электрическая схема которого представлена на рис. 5.18, аналогична работе вышеописанного тахометра, только в качестве управляющих импульсов используется сигнал напряжения с фазы генератора. Необходимость создания тахометра, регистрирующего

Рис. 5.18.

частоту импульсов напряжения в фазной обмотке генератора, была вызвана широким применением дизельных двигателей, не имею­щих системы зажигания. В принципе для дизельных двигателей можно было бы применить тахометр с датчиком, но представленная схема конструктивно проще и дешевле.