Датчики двигателей с впрыском топлива

1.Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ).Внешний вид датчика представлен на рис. 1. Устанавливается он на дроссельном патрубке (рис. 2) напротив рычага управления дроссельной заслонкой (ДЗ).

Рис. 1. Внешний вид ДПДЗ	1   2
1.	Рис. 2. Расположение ДПДЗ: 1 – дроссельный патрубок; 2 –ДПДЗ

U

ДПДЗ представляет собой резистор потенциометрического типа, один из выводов которого соединен с опорным напряжением (5В) контроллера, а второй – с массой контроллера. Третий провод соединяет подвижный контакт ДПДЗ с контроллером. При повороте ДЗ, в ответ на движение педали акселератора, ось заслонки передает свое вращательное движение на ДПДЗ. При этом происходит изменение напряжения выходного сигнала датчика. При закрытом положении ДЗ выходной сигнал ДПДЗ должен быть в пределах 0,3-0,7 В. При открытии ДЗ выходной сигнал возрастает, и при полностью открытой заслонке выходное напряжение должно быть 4-4,3 В (ВАЗ-2112). Измеряя выходное напряжение сигнала ДПДЗ, контроллер определяет текущее положение ДЗ. Данные о положении заслонки необходимы контроллеру для расчета угла опережения зажигания и длительности импульсов впрыска. Наблюдая за изменением напряжения, контроллер определяет открытие и закрытие ДЗ. Контроллер воспринимает быстро возрастающее напряжение сигнала ДПДЗ как свидетельство возрастающей потребности в топливе и необходимости увеличения длительности импульсов впрыска.

ДПДЗ не регулируется. Контроллер использует самое низкое напряжение сигнала этого датчика на режиме холостого хода в качестве точки отсчета (0% открытия ДЗ). Поломка или ослабление крепления ДПДЗ могут вызвать нестабильность холостого хода, так как контроллер не будет получать сигнал о перемещении ДЗ. При неисправности ДПДЗ, контроллер замещает сигнал значением положения ДЗ, рассчитываемым им по ЧВКВ.

2. Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ). Внешний вид его представлен на рис 3. Устанавливается на крышке масляного насоса (рис. 4) на расстоянии около 1 мм от задающего диска коленчатого вала (рис. 5).

Рис. 3. Внешний вид ДПКВ   Рис. 5. Задающий диск	1
Рис. 4. Расположение ДПКВ: 1 – ДПКВ

Задающий диск объединен со шкивом привода генератора (ВАЗ-2112) и представляет собой зубчатое колесо с 60 зубьями, расположенными на его периферии с шагом 6’. Для синхронизации два зуба отсутствуют. При совмещении середины первого зуба зубчатого сектора диска после этой «впадины» пропущенными зубьями с осью ДПКВ коленчатый вал двигателя находится в положении 114’(19 зубьев) до верхней мертвой точки 1-го и 4-го цилиндров. При вращении задающего диска вместе с коленчатым валом изменяется магнитный поток в магнитопроводе датчика, наводя импульсы напряжения переменного тока в его обмотке. Контроллер определяет положение и ЧВКВ по количеству и частоте следования этих импульсов и рассчитывает момент срабатывания форсунок и модуля зажигания. При неисправности ДПКВ двигатель выключается.

3. Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) , MAP-Sensor. Датчик состоит из нагретого провода диаметром 70 мкм, установленного в измерительной трубке, расположенной перед дроссельной заслонкой.

Работа датчика массового расхода воздуха основана на принципе постоянства температуры. Нагретый платиновый провод, расположенный в воздушном потоке, является одним из плеч резисторного моста. При этом за счет изменения силы тока, протекающего через резисторный мост, поддерживается постоянная температура (около 100°С) платинового провода, обдуваемого воздушным потоком (рис. 5). При увеличении расхода воздуха платиновый провод остывает и его сопротивление падает. Резисторный 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 мкА...1200 мкА.

При увеличении расхода воздуха платиновый провод остывает и его сопротивление падает. Резисторный 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 мкА...1200 мкА. Изменение температуры воздуха одновременно изменяет сопротивление провода датчика и резистора, поэтому равновесие резисторного моста не нарушается.

При эксплуатации платиновый провод неизбежно загрязняется. Для предотвращения загрязнения после выключения двигателя провод в течение 1 с накаляется до температуры 1000 °С. При этом вся налипшая на него грязь сгорает. Этот процесс контролируется электронным блоком управления.

Сигнал ДМРВ представляет собой напряжение постоянного тока в диапазоне 1-5 В, величина которого зависит от количества воздуха, проходящего через датчик. Диагностический прибор DST10 считывает показание датчика как расход воздуха в килограммах в час. Допустимый расход для двигателя ВАЗ-2112 составляет 7,5-9,5 кг/ч на режиме холостого хода и увеличивается с повышением ЧВКВ.

4.Датчик кислорода (ДК). Наиболее эффективное снижение токсичности отработавших газов бензиновых двигателей достигается при соотношении

воздуха и топлива в смеси 14,7:1. Данное соотношение называется стехиометрическим. При этом составе топливовоздушной смеси каталитический нейтрализатор наиболее эффективно снижает количество углеводоро- дов, оксида углерода и оксидов азота, выбрасываемых с отработавшими газами. Для оптимизации состава от- работавших газов с целью достижения наибольшей эффективности работы нейтрализатора применяется

Рис. 6. Внешний вид ДК

управление топливоподачей по замкнутому контуру с обратной связью по наличию кислорода в выхлопных газах. Контроллер рассчитывает длительность импульса впрыска по таким параметрам, как массовый расход воздуха, ЧВКВ, температура охлаждающей жидкости и т.д. Для регулирования или коррек-

тировки расчетов длительностиимпульсов впрыска используется информация о наличии кислорода в отработавших газах, которую регистрирует ДК (рис. 6). Датчик устанавливается в трубе системы выпуска. Его чувствительный элемент находится в потоке отработавших газов. ДК генерирует напряжение, изменяющееся в диапазоне 50-900 мВ. Это выходное напряжение зависит от наличия или отсутствия кислорода в отработавших газах и от температуры его чувствительного элемента. Когда ДК находится в холодном состоянии, выходной сигнал датчика отсутствует, поскольку в этом состоянии его внутреннее электрическое сопротивление очень высокое – несколько МОм. По мере прогрева датчика сопротивление падает и появляется способность генерировать выходной сигнал. Для эффективной работы ДК должен иметь температуру не ниже 150 °С. Для быстрого прогрева после запуска двигателя ДК снабжен внутренним электрическим подогревающим элементом. В процессе работы контроллер «включением/выключением» подогревателя управляет температурой датчика.

Если температура датчика выше 150 °С, то в момент перехода через точку стехиометрии, выходной сигнал датчика переключается между низким уровнем (100-200 мВ) и высоким (700-800 мВ). Низкий уровень сигнала соответствует бедной смеси (наличие кислорода), высокий – богатой смеси (отсутствие кислорода).

5) Датчик фаз (ДФ). Внешний вид представлен на рис. 7. У двигателя ВАЗ-2112 расположен с левой передней части головки цилиндров (рис. 8). На двигателях 2111 (Евро-2) – на заглушке с правой стороны.

Рис. 7. Внешний вид ДФ	1
Рис. 8. Расположение ДФ:1 – ДФ

Принцип его действия основан на эффекте Холла. В пазу датчика находится обод задающего диска с прорезью (рис. 5). Когда прорезь диска проходит через паз датчика фаз, он выдает на контроллер отрицательный импульс напряжения, соответствующий положению поршня 1-го цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия. Этот сигнал используется контроллер для организации последовательного впрыска топлива в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Контроллер посылает на ДФ опорное напряжение 12 В. Напряжение на выходе датчика фаз циклически меняется от значения близкого к 0 (при прохождении прорези задающего диска распределительного вала через датчик) до напряжения близкого напряжению АКБ (при прохождении через датчик кромки задающего диска). Таким образом, при работе двигателя ДФ выдает на контроллер импульсный сигнал, синхронизирующий впрыск топлива с открытием впускных клапанов.

При неисправности ДФ контроллер переходит на попарно-параллельный впрыск топлива, используя только сигнал ДПКВ. Для правильного ремонта путем устранения неисправности проводки и замены датчика необходимо использовать соответствующую диагностическую карту.

6. Датчик детонации (ДД), Knock Sensor. Внешний вид представлен на рис. 9. В ДД использован пьезокерамический, чувствительный элемент, который во время вибрации генерирует сигнал напряжения переменного тока. Амплитуда и частота сигнала зависят от амплитуды и частоты вибраций той части двигателя, на которой установлен датчик. При возникновении детонации амп-литуда вибраций определенной частоты повышается. Контроллер, аннализируя показания датчика, выделяет сигнал этой частоты и корректирует угол опереже- Рис. 9. Внешний вид ДД ния зажигания для гашения обнаруженной детонации.

7. Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ).Внешний вид представлен на рис. 10. Представляет собой термистор, т. е. резистор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Датчик установлен в потоке охлаждающей жидкости двигателя на отводящем патрубке охлаждающей рубашки на головке цилиндров (рис. 11). По его сигналу ЭБУ при запуске выставляет необходимое количество шагов регулятора холостого хода, регулирует топливоподачу. Термистор, расположенный внутри датчика, имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления, т. е. при нагреве его сопротивление уменьшается. Высокая температура вызывает низкое сопротивление (70 Ом при 130°С) датчика, а низкая температура охлаждающей жидкости – высокое сопротивление (10700 Ом при – 40°С).

Рис. 10. Внешний вид ДТОЖ	1
Рис. 11. Расположение ДОТЖ: 1 – ДОТЖ

Контроллер подает на ДТОЖ напряжение 5 В через резистор с постоянным сопротивлением, находящийся внутри контроллера. Температуру охлаждающей жидкости контроллер рассчитывает по падению напряжения на ДТОЖ. Падение напряжения относительно высокое на холодном двигателе и низкое – на прогретом. Температура охлаждающей жидкости используется в большинстве функций управления двигателем.

8. Регулятор холостого хода (РХХ).Контроллер управляет ЧВКВ на режиме холостого хода. Исполнительным устройством является РХХ (рис. 12). Он состоит из клапана с запорной иглой, перемещаемой шаговым двигателем (ШД). ШД управляется контроллером. Клапан РХХ установлен в обходном канале подачи воздуха дроссельного патрубка. РХХ регулирует ЧВКВ на режиме холостого хода при закрытой ДЗ в соответствии с нагрузкой двигателя, управляя количеством воздуха, подаваемым в обход ДС.

Рис. 12. Внешний вид РХХ: 1 – уплотнительное кольцо; 2 – винт крепления регулятора; А – длина хода иглы клапана	Рис. 13. Схема регулировки подачи воздуха: 1 – шаговый двигатель РХХ; 2 – дроссельный патрубок; 3– дроссельная заслонка; 4 – запорная игла клапана РХХ; 5 – электрический разъем; А – поступающий воздух

Он состоит из клапана с запорной иглой, перемещаемой шаговым двигателем (ШД). ШД управляется контроллером. Клапан РХХ установлен в обходном канале подачи воздуха дроссельного патрубка. РХХ регулирует ЧВКВ на режиме холостого хода при закрытой ДЗ в соответствии с нагрузкой двигателя, управляя количеством воздуха, подаваемым в обход ДС.

Схема работы РХХ представлена на рис. 13. Для увеличения оборотов холостого хода контроллер открывает клапан РХХ, увеличивая подачу воздуха в обход ДЗ. Для понижения оборотов он закрывает клапан, уменьшая количество воздуха, подаваемого в обход ДС.

При полностью выдвинутом до седла положении запорной иглы, что соответствует нулю шагов ШД, клапан перекрывает подачу воздуха в обход ДЗ. Когда игла клапана втягивается, обеспечивается расход воздуха, пропорциональный количеству шагов ШД от полностью выдвинутого положения иглы. Компьютер считывает команды контроллера на РХХ в виде количества шагов. РХХ под управлением контроллера обеспечивает увеличение или уменьшение оборотов холостого хода в зависимости от условий работы двигателя.

Помимо управления ЧВКВ, на режиме холостого хода производится управление РХХ, способствующее снижению токсичности отработавших газов (см. соответствующие методические указания).

Список рекомендуемой литературы

1. Малкин, В.С. Техническая эксплуатация автомобилей: учебное пособие / В.С. Малкин. М.: Академия, 2007. – 298 с.

2. Туревский, И.С. Техническое обслуживание автомобилей. Книга 1. Техническое обслуживание и текущий ремонт автомобилей: учебное пособие / И.С. Туревский. М.: форум: инфра-м, 2005. – 432 с.