Корпус дроссельной заслонки
Эта похожая на карбюратор алюминиевая питая деталь содержит внутри себя дроссельную заслонку, которая регулирует
воздушный поток к двигателю. Чем больше она открыта, тем больше поток воздуха в двигатель. С наружной стороны корпуса находится система рычагов и тяг дроссельной заслонки, датчик положения дроссельной заслонки, отверстия для подачи вакуума и регулятор холостого хода.
1 — клапан холостого хода в сборе; 2 — корпус в сборе; 3 — датчик положения дроссельной заслонки; 4 ~ дроссельная заслонка; 5 — патрубки для подвода и отвода охлаждающей жидкости; 6 — рычаг привода заслонки.
Информационные датчики
Датчик - это устройство, которое преобразует одну форму энергии в другую. Поскольку компьютер может считывать
только сигналы напряжения, информационный датчик должен преобразовывать движение, давление, температуру, свет и
другие формы энергии в электрическое напряжение. Существует много форм автомобильных
датчиков - переключатели, таймеры, сопротивления, трансформаторы и генераторы. Датчики следят за различными
рабочими параметрами двигателя, такими как:
• положение и частота вращения коленчатого вала;
• массовый расход воздуха;
• температура охлаждающей жидкости;
• положение дроссельной заслонки;
• напряжение бортовой сети;
• команда на включение кондиционера (если установлен);
• наличие детонации;
• скорость автомобиля;
• команда от противоугонной системы на включение автомобиля;
• содержание кислорода в выхлопных газах.
Они передают эту информацию компьютеру в форме сигналов низкого напряжения. Некоторые информационные датчики являются просто переключателями, т.е. работают в режиме «вкл-выкл». Они не посылают сигнал в компьютер до тех пор, пока не будет достигнут определенный порог температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки и т.д. Большинство информационных датчиков являются аналоговыми устройствами, т.е. они реагируют на изменения отслеживаемых ими параметров изменением непрерывного сигнала напряжения, посылаемого в компьютер.
Большинство информационных датчиков представляют собой сопротивления (резисторы). Сопротивление может посылать аналоговый сигнал, который пропорционален температуре, давлению, перемещению или другим переменным. Однако
сопротивление не может вырабатывать свое собственное напряжение. Оно может только изменять прикладываемое к нему напряжение. Поэтому автомобильные датчики сопротивления должны работать, получая опорное напряжение от компьютера. От компьютера к сопротивлению подается фиксированное напряжение в 5 Вольт. Опорное напряжение должно быть меньше минимального напряжения аккумуляторной батареи - только при этом условии сигналы от датчиков будут точными.
Рассмотрим, как работает типичный датчик: компьютер подает на датчик опорное напряжение. По мере изменения сопротивления датчика меняется и снимаемое с него напряжение. Предположим теперь, что датчик температуры откалиброван так, что при -20° С с него снимается сигнал 0 Вольт, а при +1 2 0 " С - 5 Вольт. Изменение температуры на 1 °С вызывает изменение снимаемого с
датчика напряжения на 0,035 Вольт. Компьютер считывает эти 35-милли-Вольтовые изменения и считает их как «температуру охлаждающей жидкости».
Расходомер воздуха
Расходомер воздуха, известный также как датчик с горячей проволокой, расположен во впускном тракте между корпусом воздушного фильтра и шлангом впускной трубы. Если снять расходомер и рассмотреть его получше, можно увидеть маленькие платиновые проволочки, подвешенные внутри цилиндра. Диаметр проволочек меньше человеческого волоса - около 70 микрон, или меньше 1/10 миллиметра. Каждая проволочка выглядит и, на самом деле, является очень хрупкой. Кажется, что она может сломаться очень легко, от обычной вибрации. Но в реальной эксплуатации этот тип датчика очень надежен. Простая система подвески предотвращает перемыкание проволочек, а пара сцепленных защитных экранов на одном из концов цилиндра расходомера защищает проволочки от повреждения, вызванного как попадающими внутрь частицами, так и от обратных
вспышек в цилиндрах. В случае обрыва проволочек, двигатель будет продолжать работать в аварийном режиме, а этого достаточно, чтобы добраться до мастерской (аварийный режим можно проимитировать, отключив штекер расходомера
воздуха на прогретом двигатепе, а затем продолжить движение на автомобиле). Расходомер воздуха полностью электронный.
Он «измеряет» массу воздуха как функцию силы тока, протекающего через нагреваемые проволочки (свое второе
название - «расходомер с горячей проволокой» он получил от этой конструкции с нагреваемыми проволочками). Во-первых, он измеряет массу воздуха или его вес (с физической точки зрения вес и масса - не совсем одно и тоже, но они пропорциональны друг другу, поэтому в рамках нашего обсуждения мы будем рассматривать эти понятия, как взаимозаменяемые).
Состав топливовоздушной смеси в действительности является соотношением масс компонент, входящих в эту смесь. Определенная масса топлива смешивается с определенной массой воздуха. Измерение массы, кроме того, устраняет необходимость компенсации показаний датчиков температуры воздуха и высоты над уровнем моря, а это упрощает программу блока управления. В расходомере воздуха нет движущихся частей. Система отслеживает эффект от поступающего воздуха при его прохождении через нагретые проволочки. Представим себе вентилятор, дующий на электрический нагреватель. Когда вентилятор работает в слабом режиме, его охлаждающий эффект на спираль нагревателя будет минимален; стоит переключить вентилятор на более мощный режим работы, как охлаждающий эффект возрастает. Цепь управления использует этот эффект для измерения количества проходящего через горячие проволоки воздуха. Проволоки нагреваются на 83"С
выше температуры поступающего воздуха при включенном зажигании. Как только воздух начнет обдувать проволоку, она
остывает. Блок управления увеличит подаваемое на проволоку напряжение, чтобы удержать первоначальную разницу между
температурами проволоки и воздуха. Это создает сигнал напряжения, который и отслеживает блок управления. Чем больше воздушный поток, тем больше остывает проволока, и тем больше сигнал напряжения. Топливовоздушная смесь управляется в соответствии с условиями работы двигателя.
Датчик температуры охлаждающей жидкости
Температурный датчик является термистором (теплосопротивлением). Термистор, известный также как резистор с отрицательным
температурным коэффициентом, является специальным типом резистора с изменяемым сопротивлением, которое снижается при росте температуры. Биметаллический элемент, используемый в термисторе, обладает высокопредсказуемыми и повторяемыми свойствами: сила тока и напряжение, которые проходят через него при определенной температуре, всегда одинаковы. Эти характеристики делают термистор великолепным аналоговым температурным датчиком. По мере роста температуры его сопротивление снижается, а ток и напряжение растут. Блок управления использует этот возрастающий сигнал напряжения, наряду с сигналами от других датчиков, для изменения либо ширины (длительности) импульса на форсунке, либо давления топлива по мере прогрева двигателя. Датчик установлен в патрубке охлаждающей жидкости в месте, указанном на фото.
Датчик кислорода
Датчик кислорода, называемый также лямбда-зондом, является наиболее важным информационным датчиком на автомобилях, оборудованных системами впрыска топлива. Датчик кислорода сравнивает количество кислорода в выхлопных газах с количеством кислорода в окружающем воздухе и выражает результат этого сравнения в виде аналогового сигнала напряжения, который меняется в пределах 50-900 милливольт. Работа датчика кислорода основана на лямбда-концепции, впервые предложенной фирмой Bosch. Лямбда - это буква греческого алфавита, которую инженеры обычно используют для обозначения
отношения одного числа к другому. При обсуждении вопросов контроля соотношения топлива и воздуха, лямбда относится к отношению излишнего воздуха к количеству воздуха при стехиометрическом отношении. (Поэтому фирма BOSCH и называет датчик кислорода лямбда-зондом). При стехиометрическом (идеальном) соотношении воздуха и топлива 1 4,7:1 с топливом реагирует все имеющееся количество воздуха. Нет ни избытка, ни недостатка воздуха. Поэтому лямбда равна 1. Но если смесь бедна, скажем отношение воздуха к бензину 15; 16 или 17:1, то после сгорания остается воздух. В этом случае отношение
избыточного воздуха к идеальному количеству воздуха - лямбда - больше 1, скажем 1,05; 1,09; 1,13 и т.д. А если смесь богатая, скажем, 1 2; 13 или 14:1, то будет недостаток воздуха, поэтому соотношение «лямбда» будет меньше 1, скажем, 0,95; 0 , 9 1 ;
0,87 и т.д. Если соотношение воздуха и топлива будет меньше, чем 1 1,7:1 или больше чем 18:1 (лямбда-отношение меньше 0,8 или больше 1,20 соответственно), двигатель работать не будет.
Датчик кислорода представляет собой гальваническую батарею, которая вырабатывает сигнал низкого напряжения 0,05-0,9 Вольт (50-900 миллиВольт). Когда содержание кислорода в выхлопных газах низкое (богатая смесь), напряжение датчика высокое (700-900 миллиВольт). Когда содержание кислорода в выхлопных газах высокое (бедная смесь), напряжение датчика низкое (50-450 миллиВольт). Напряжение датчика кислорода изменяется наиболее быстро возле соотношения «лямбда», равного 1 (отношение воздуха к бензину 1 4,7:1), делая датчик удобным для поддержания стехиометрического отношения. Датчик кислорода состоит из двух платиновых электродов, разделенных керамическим электролитом из диоксида циркония (Zr02 ) . Z r 0 2 притягивает свободные ионы кислорода, которые заряжены отрицательно. Один электрод соединяется с окружающим воздухом
через отверстия в корпусе датчика и собирает много ионов 0 2 , становясь при этом более отрицательным электродом.
Другой электрод подвергается воздействию выхлопного газа и тоже собирает ионы 0 2 . Но он собирает меньше ионов, и его заряд становится более положительным по сравнению с зарядом другого электрода. Если разница между количеством кислорода в выхлопных газах и количеством кислорода в воздухе велика (богатая смесь), отрицательные ионы кислорода, осевшие на наружном электроде, перемещаются к положительному внутреннему электроду, создавая постоянный ток. При этом в
датчике между электродами возникает напряжение. Если же кислорода больше в выхлопных газах (бедная смесь), то разница между количеством ионов 02 на электродах меньше, и, следовательно, меньше напряжение.
Важно запомнить, что датчик кислорода измеряет концентрацию кислорода; он не измеряет соотношение воздуха
и топпива. Эта одна из причин, почему датчик и компьютер могут ошибаться.
Например, двигатель пропускает зажигание, что означает, что кислород на сгорание не употребляется. Большая
часть кислорода поступает несгоревшим в выхлопные газы, поэтому датчик выдает сигнал «бедная смесь». Компьютер
считывает этот ошибочный сигнал и, по логике вещей, но ошибочно, обогащает топливовоздушную смесь. Обычный датчик кислорода должен прогреться, не менее чем до 150°С перед тем, как он начнет выдавать точный сигнал, а самое быстрое время переключения наблюдается у датчика при достижении им температуры 800°С. Вот почему система управления двигателем должна оставаться в режиме работы без обратной связи, когда двигатель холодный. Для этого у датчика есть дополнительный провод,
который подает ток в 1 А или меньше к электродам датчика при вкпючении зажигания.
Кислородный датчик установлен в системе выпуска в выхлопной трубе очень близко к коллектору.
Датчик положениядроссельной заслонки
Датчик положения дроссельной заслонки дает электронному блоку управления информацию о том, работает ли двигатель на холостых оборотах, при полностью открытой дроссельной заслонке или в каком-то промежуточном режиме. Датчик положения дроссельной заслонки легко можно найти, потому что это мапенькая коробочка, крепящаяся к концу вала дроссельной заслонки, сбоку на дроссельном патрубке напротив рычага управления. Датчик положения дроссельной заслонки является потенциометром. Потенциометр - это переменное сопротивление с тремя контактами, Опорное напряжение подается к одному из концов сопротивления, а другой его конец заземлен. Третий конец подсоединен к подвижному ползунку или контакту, который скользит по сопротивлению, В зависимости от положения этого скользящего контакта: возле питающего конца или возле заземленного конца сопротивления, снимаемое с него напряжение будет большое или малое. Поскольку сила тока, проходящего через сопротивление постоянна, то постоянна и температура. Поэтому величина сопротивления от изменения температуры не меняется. В результате напряжение падает на сопротивлении так, что снимаемое с него напряжение изменяется только в соответствии с движением скользящего контакта. Датчик положения дроссельной заслонки типа потенциометра является также и датчиком нагрузки, и датчиком скорости - он дает блоку управления информацию не только о положении дроссельной заслонки, но и о
скорости, с которой она открывается или закрывается.
|
Меню сайта
