Глава 17. Система контрольно- измерительных приборов

Система контрольно-измерительных приборов (КИП) предназначена для контроля режимов работы агрегатов и отдельных сборочных единиц автомобиля, а также определения скорости движения.

Состав системы приведён в таблице 17.1.

Таблица 17.1 - Контрольно-измерительные приборы

Кроме датчиков и указателей и элементами системы КИП автомобиля КамАЗ-43114 являются: датчик аварийного давления масла ММ111-Д, переключатель указателя уровня топлива П147, генератор и звуковой реле-сигнализатор.

Все указатели и комбинация приборов установлены на панели щитка приборов в кабине водителя и соединены между собой через выключатель приборов и стартера и защищены плавким предохранителем на 8 А.. Датчики установлены на агрегатах шасси и двигателя.

Спидометр предназначен для информирования водителя о скорости движения автомобиля и о пройденном пути.

Спидометр (рисунок 17.1) состоит из датчика 1 и указателя 2.

Рисунок 17.1 - Электрическая схема спидометра

Датчик представляет собой электрический трехфазный генератор с ротором в виде постоянного магнита, который приводится во вращение от коробки передач.

Указатель спидометра (рисунок 17.2) состоит из трех узлов: электродвигателя 7, магнитоиндукционного (скоростного) механизма 5 и счетчика пройденного пути 4.

1 – гнездо контактного разъема; 2 – печатная плата с полупроводниковыми элементами;

3 – корпус указателя; 4 – счетный узел; 5 – магнитоиндукционный механизм; 6 – гнездо лампы подсветки прибора; 7 – электродвигатель

Рисунок 17.2 - Указатель спидометра 1211.3802

При движении автомобиля трехфазный сигнал датчика усиливается транзисторами указателя и поступает на статорные обмотки электродвигателя указателя (рисунок 17.1). В результате создается вращающееся магнитное поле, которое увлекает за собой ротор электродвигателя и соответственно магнит магнитоиндукционного механизма.

Скоростной механизм указателя спидометра, преобразующий частоту вращения ротора в перемещение стрелки, состоит из постоянного магнита, закрепленного на роторе, и картушки из алюминия, соединенной со стрелкой и охватывающей магнит (рисунок 17.3).

1 – ротор электродвигателя указателя; 2 – постоянный магнит; 3 – термомагнитный шунт;

4 – картушка; 5 – экран-магнитопро-вод; 6 – пружина; 7 – вал стрелки; 8 – шкала указателя спидометра; 9 – стрелка указателя; 10 – привод счетчика пройденного пути

Рисунок 17.3 - Скоростной механизм указателя спидометра

При вращении магнита его силовые линии пересекают картушку, в которой наводятся при этом вихревые токи тем больше, чем больше скорость вращения магнита. Сила взаимодействия магнитного потока магнита и вихревых токов увлекает картушку в сторону вращения магнита.

Однако картушка может только поворачиваться на некоторый угол, так как ее вращению препятствует упругая пружина, уравновешивающая действие магнитных сил. Угол поворота картушки и связанной с ней стрелки зависит от величины магнитного потока магнита, упругих свойств пружины и частоты вращения ротора электродвигателя указателя, пропорциональной скорости движения автомобиля.

Счетчик пройденного пути (рисунок 17.4) барабанного типа, с внутренним зацеплением, приводится во вращение от электродвигателя указателя спидометра через червячную передачу.

Первый барабанчик жестко соединен с промежуточным валом и вращается всегда при движении автомобиля. Каждый барабанчик, кроме первого, имеет с одной стороны двадцать зубьев (на внутренней поверхности), а на другой – два зуба. Привод от барабанчика к барабанчику осуществляется с помощью специальных шестерен-трибок, расположенных на собственных кронштейнах, размещенных между каждой парой. Трибки имеют шесть зубьев, которые через один укорочены. При полном обороте первого барабанчика его двухзубка повернет трибку на треть оборота, а трибка повернет следующий барабанчик через его двадцатизубку на десятую часть оборота. Так осуществляется передача между всеми барабанчиками. Максимальный отсчет пути – 99999 км, после чего показания обнуляются.

1 – трибки; 2 – барабанчики; 3 – шестерня привода; 4 – кронштейны трибок

Рисунок 17.4 - Счетчик пройденного пути

Тахометр предназначен для информирования водителя о частоте вращения коленчатого вала двигателя. На автомобилях КамАЗ устанавливают электронные тахометры 363.3813, управляющий сигнал на которые подается с одной фазы генератора (рисунок 17.5). Поэтому генератор имеет дополнительный вывод фазы, положительные полупериоды напряжения которой используют в качестве датчика импульсов для управления тахометром.

Индикатором тахометра является миллиамперметр с большим круговым сектором отклонения стрелки, что обеспечивает точность показаний прибора.

Рисунок 17.5 - Электрическая схема тахометра

Тахометр собран на трех транзисторах V2, V5 и V7 обеспечивающих формирование тока через миллиамперметр, среднее значение которого пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя. На транзисторе V2 собран усилитель-ограничитель, а на транзисторах V5 и V7 – ждущий несимметричный мультивибратор с эмиттерной связью.

На автомобиле КамАЗ указатели давления масла, температуры охлаждающей жидкости, уровня топлива, а также вольтметр установлены в комбинации приборов (рисунок 17.6).

1 – указатель давления масла; 2 – контрольная лампа аварийного давления масла; 3 – указатель температуры охлаждающей жидкости; 4 – контрольная лампа критической температуры охлаждающей жидкости; 5 – вольтметр; 6 – контрольная лампа разряда аккумуляторной батареи; 7 – указатель уровня топлива в баке; 8 – контрольная лампа резерва топлива

Рисунок 17.6 - Комбинация приборов

В комбинации приборов используются магнитоэлектрические указатели, представляющие собой трехобмоточные логометры. Логометр имеет две обмотки L1 и L2, расположенные соосно, но намотанные встречно. Третья обмотка L3 перпендикулярна первым двум (рисунок 17.7).

1 – подвижный магнит; 2 – неподвижный магнит; 3 – стрелка

Рисунок 17.7 - Электрическая схема логометрического указателя

Рядом с обмотками, на оси стрелки прибора, располагается подвижный постоянный магнит 1, способный поворачиваться на оси. Он занимает положение в зависимости от направления действия суммарной магнитодвижущей силы всех трех обмоток. Магнит соединен со стрелкой прибора 3.

Величина силы тока I₂ в обмотках L₂ и L₃ постоянна, а сила тока в обмотке L₁ зависит от сопротивления датчика R_д. Магнитодвижущие силы (МДС) обмоток F₁, F₂ и F₃ равны произведению сил тока соответствующих обмоток на число витков обмоток. МДС по вертикальной оси F_y создается только обмоткой L₃, следовательно, F_y = F₃. МДС по горизонтальной оси F_x определяется разностью МДС F₁ и F₂, так как эти обмотки включены встречно F_x = F₁ - F₂. Результирующая магнитодвижущая сила F, по направлению которой устанавливается постоянный магнит, равна геометрической сумме F_y и F_x.

К достоинствам логометра следует отнести независимость его показаний от величины напряжения питания, так как с ростом напряжения, например, токи всех обмоток, а следовательно, и их МДС возрастают пропорционально, так что суммарная МДС остается прежней.

В качестве датчиков логометрических указателей применяются как правило датчики реостатного типа (давления масла, уровня топлива и т.д.) и терморезистивные датчики, которые изменяют сопротивление в цепи.

Так датчик указателя давления масла типа ММ370 (рисунок 17.8) состоит из основания со штуцером 1. На основании с помощью стального ранта закреплена мембрана 2. На ранте установлен реостат 3 с передаточным механизмом, в центре мембраны – толкатель 8, на который опирается качалка 6 с регулировочным винтом 7. Качалка воздействует на ползунок 4 реостата, поворачивая его вокруг оси. Чтобы пульсации давления в контролируемой системе не вызывали колебаний ползунка, в канал штуцера запрессована вставка с калиброванным отверстием, создающая большое сопротивление проходу масла и сглаживающая пульсации давления.

1 – штуцер; 2 – мембрана; 3 – реостат; 4 – ползунок; 5 – пружина; 6 – качалка; 7 – регулировочный винт; 8 – толкатель

Рисунок 17.8 - Реостатный датчик указателя давления масла

При подаче масла под давлением в датчик мембрана прогибается и через передаточный механизм сдвигает ползунок по реостату, уменьшая его сопротивление. При снижении давления мембрана под действием собственной упругости возвращается в исходное положение.

Датчик указателя температуры типа ТМ100-А предназначен для изменения сопротивления в цепи указателя температуры в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Чувствительным элементом терморезистивного датчика является полупроводниковое термосопротивление, отличительная особенность которого состоит в том, что изменение температуры вызывает значительное изменение его сопротивления. На рисунке 17.9 представлены конструкция и зависимость сопротивления от температуры терморезистивного датчика ТМ100-А.

а б

а – конструкция; б – зависимость сопротивления от температуры; 1 – изоляционная втулка;

2 – корпус; 3 – вывод; 4 – пружина; 5 – терморезистор

Рисунок 17.9 - Терморезистивный датчик ТМ 100-А

Терморезистивный датчик выполняется в виде латунного баллона с резьбой и шестигранником под ключ для ввертывания. В нижней части корпуса располагается терморезистор. Подвод напряжения к нему осуществляется через прижимную пружину.

С увеличением температуры охлаждающей жидкости сопротивление терморезистора уменьшается, что приводит к увеличению тока, проходящего через датчик и указатель, так как они соединены последовательно. Изменение сопротивления датчика приводит к изменению показаний указателя температуры.

Датчик указателя уровня топлива для информирования о количестве топлива в баке и предупреждения о снижении уровня топлива до резервного запаса реостатного типа. Он устанавливается непосредственно в каждом топливном баке. На панели выключателей устанавливается переключатель, предназначенный для подключения датчика левого или правого бака к указателю уровня топлива.

Датчик (рисунок 17.10) приводится в действие от поплавка. В зависимости от количества топлива в баке изменяется его положение и угол наклона рычага 2, который связан с ползунком 8 реостата 7, что приводит к изменению сопротивления в цепи датчика. Это, в свою очередь, приводит к изменению показаний указателя уровня топлива по принципу, описанному при рассмотрении логометрического указателя.

В датчике имеются контакты, которые замыкаются при снижении уровня топлива до уровня резервного запаса, что приводит к включению контрольной лампы резерва топлива, расположенной в комбинации приборов. В связи с этим от датчика к комбинации приборов идут два провода: один провод от реостата датчика на логометр указателя, а второй – с контактов датчика на контрольную лампу резерва топлива.

1 – поплавок; 2 – рычаг; 3 – ось; 4 – нижняя часть корпуса; 5 – верхняя часть корпуса;

6 – текстолитовая пластина; 7 – обмотка реостата; 8 – ползунок

Рисунок 17.10 - Датчик указателя уровня топлива реостатного типа

Датчики сигнализаторов выполняются на размыкание (замыкание) электрической цепи при механическом или тепловом воздействии. Датчик сигнализатора аварийного давления масла ММ111-Д (рисунок 17.11) работает на замыкание контактов 2 и 6 при перемещении диафрагмы 5. В этом случае усилием пружины 4 замыкаются контакты 2 и 6, включая в цепь контрольную лампу, расположенную в комбинации приборов. Одновременно с контрольной лампой аварийного давления масла включается звуковой реле-сигнализатор.

1 – корпус; 2 – подвижный контакт; 3 – изолятор в сборе; 4 – пружина контакта; 5 – диафрагма; 6 – неподвижный контакт

Рисунок 17.11 - Датчик аварийного давления масла

Датчик критической температуры ТМ-111 для предупреждения водителя о недопустимом повышении температуры в системе охлаждения двигателя основан на свойствах термобиметаллической пластины изгибаться при изменении температуры. Датчик имеет термобиметаллическую пластину 2, управляющую контактами 3 и 4. Нормальное положение контактов – разомкнутое. При достижении предельной температуры пластина изгибается и замыкает контакты, которые включают контрольную лампу в кабине водителя. Одновременно с контрольной лампой включается звуковой реле-сигнализатор 2, который издает звук частотой 200 Гц.

1 – корпус; 2 – термобиметаллическая пластина; 3 – подвижный контакт; 4 – неподвижный контакт; 5 – токоведущая пластина; 6 – выводной зажим

Рисунок 17.12 - Датчик сигнализатора температуры ТМ-111

Особенности контрольно- измерительных приборов автомобилей Урал-4320-31 и УАЗ-3151 заключаются в том, что в отличие от автомобиля КамАЗ каждый указатель устанавливается отдельно на приборной панели. Все указатели используются логометрического типа. На автомобилях УраЛ вместо вольтметров используются амперметры магнитоэлектрического типа.

Привода спидометров осуществляются гибким валом. На автомобиле УАЗ тахометр не устанавливается.

Неисправности и техническое обслуживание контрольно-измерительных приборов

К характерным неисправностям КИП можно отнести отказ в работе или неправильные показания.

Причиной отказа в работе прибора является обрыв в цепи от выключателя зажигания приборов и стартера до указателя, в том числе перегорание предохранителя. Неправильные показания прибора могут быть вызваны обрывом одной из катушек указателя или в цепи датчика, а также плохим контактом в соединениях цепи, в том числе с корпусом автомобиля.

Обрыв в цепях обнаруживается с помощью контрольной лампы, а исправность датчиков и указателей проверяется заменой на заведомо исправный. Вышедшие из строя приборы подлежат замене на исправные.

Техническое обслуживание КИП сводится к содержанию их в чистоте, проверке крепления и надежности контактных соединений.