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 б, 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 11. Цикличность работы цилиндров двигателя приводит к пульсации потока всасываемого воздуха. На входе в расходомер размещен датчик 10 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.