Датчик частоты вращения коленчатого вала предназначен для синхронизации управления системой впрыска и системой зажигания, поэтому другое название датчика – датчик синхронизации. В некоторых источниках информации датчик носит название – датчик начала отсчета. Сигналы от датчика используются системой управления двигателем для установления:
- момента впрыска топлива;
- количества впрыскиваемого топлива;
- момента зажигания (бензиновые двигатели);
- угла поворота распределительного вала при работе системы изменения фаз газораспределения;
- времени включения клапана адсорбера при работе системы улавливания паров бензина.
Наибольшее распространение получил датчик частоты вращения коленчатого вала индуктивного типа. В некоторых системах управления двигателем устанавливается датчик синхронизации, построенный на эффекте Холла.
Индуктивный датчик представляет собой магнитный сердечник с расположенной вокруг него обмоткой. Принцип работы датчика заключается в наведении электродвижущей силы в обмотке при взаимодействии магнитного поля датчика с металлическим задающим диском (диском синхронизации).
Задающий диск имеет по окружности 58 зубьев с пропуском на два зуба, т.н. диск типа 60-2. На отдельных дизельных двигателях для ускорения определения положения коленчатого вала и, соответственно, облегчения запуска устанавливается задающий диск типа 60-2-2 (с двумя пропусками через 180°).
При вращении коленчатого вала впадины зубьев задающего диска изменяют магнитный поток, вследствие чего в обмотке датчика формируется электрический импульс.
Датчик синхронизации позволяет определять два параметра:
- частоту вращения коленчатого вала;
- точное положение коленчатого вала.
Число оборотов коленчатого вала определяется по количеству зубьев, проходящих через датчик в единицу времени. Пропуск зубьев служит в качестве исходной точки для определения положения коленчатого вала. Он соответствует, как правило, нахождению поршня первого цилиндра в верхней мертвой точке.
Датчик частоты вращения коленчатого вала, построенный на эффекте Холла, взаимодействует с задающим диском несколько иной конструкции. Диск выполнен в виде металлических сегментов, разделенных металлическими вставками. Сегменты представляют собой постоянные магниты с чередующими северными и южными полюсами. В качестве начала отсчета используется сегмент большей ширины. Таким образом, получился задающий диск типа 60-2.
При неисправности датчика частоты вращения коленчатого вала (отсутствии сигнала) двигатель останавливается и повторно не запускается.
Короче говоря, коробка переходила в аварийный режим (постоянно 3 передача) результат компьютерной диагностики на фотке. Нашел датчик сверху коробки, прозвонка показала что он живой. Далее решено было ехать на яму. Сзади коробки расположены два штекера, оттуда очень удобно прозвонить оба датчика и провода к ним. На фишках по три клеммы, но нам нужны только две т.к. третья клемма-экран. Неисправность была обнаружена в проводе к датчику. Видимо ранее уже был обрыв кабеля и какой-то долбогном просто сделал скрутку. Ну а я, пока её не обнаружил, чуть не купил датчик за 1000-1500р.
Обрыв спаян и щедро замотан изолентой. Кабель буду заказывать новый т.к. экрана в месте пайки уже нет и хеR его знает как это отразится на дальнейшей работе.
Датчики частоты вращения двигателя используются в системах управления двигателем для:
- измерения числа оборотов двигателя
- определения положения коленчатого вала (положение поршня двигателя)
Число оборотов рассчитывается по интервалу между сигналами датчика скорости вращения.
Индуктивные датчики скорости вращения
Рис. Индуктивный датчик скорости вращения (конструкция):
- Постоянный магнит
- Корпус датчика
- Корпус двигателя
- Полюсный контактный штифт
- Обмотка
- Воздушный зазор
- Зубчатое колесо с точкой отсчета
Конструкция и принцип действия Датчик монтируется прямо напротив ферромагнитного зубчатого колеса (поз. 7) с определенным воздушным зазором. Он имеет сердечник из магнитомягкой стали (полюсный контактный штифт, поз. 4) с обмоткой (5). Полюсный контактный штифт соединен с постоянным магнитом (1). Магнитное поле распространяется через полюсный контактный штифт, проходя в зубчатое колесо. Магнитный поток, проходящий через катушку, зависит от того, попадает ли расположение датчика напротив впадины или зуба колеса. Зубец соединяет в пучок магнитный поток рассеяния, исходящий от магнита. Через катушку происходит усиление сетевого потока. Впадина, наоборот, ослабляет магнитный поток. Эти изменения магнитного потока при вращении зубчатого колеса индуцируют в катушке синусоидальное выходное напряжение, пропорциональное скорости изменения и числу оборотов двигателя. Амплитуда переменного напряжения интенсивно возрастает с увеличением числа оборотов (несколько мВ… > 100 В). Достаточная амплитуда присутствует, начиная с минимального числа оборотов от 30 в минуту.
Рис. Сигнал индуктивного датчика скорости вращения двигателя:
Активные датчики скорости вращения
Активные датчики скорости вращения работают по магнитостатическому принципу. Амплитуда выходного сигнала не зависит от числа оборотов. Благодаря этому можно измерять скорость вращения и при очень низком числе оборотов (квазистатическое определение числа оборотов).
Дифференциальный датчик Холла
На проводящей ток пластинке, по которой вертикально проходит магнитная индукция В, поперечно к направлению тока можно снимать напряжение UH (напряжение Холла), пропорциональное направлению тока.
Рис. Принцип работы дифференциального датчика Холла:
- а Расположение датчика
- b Сигнал датчика Холла
- большая амплитуда при маленьком воздушном зазоре
- маленькая амплитуда при большом воздушном зазоре
- с Выходной сигнал
- Магнит
- Датчик Холла 1
- Датчик Холла 2
- Зубчатое колесо
В дифференциальном датчике Холла магнитное поле вырабатывается постоянным магнитом (поз. 1). Между магнитом и импульсным кольцом (4) находятся два сенсорных элемента Холла (2 и 3). Магнитный поток, который проходит сквозь них, зависит от того, находится ли датчик скорости вращения напротив зубца или паза. Благодаря созданию разности сигналов от обоих датчиков достигается снижение магнитных сигналов возмущения и улучшенное соотношение сигнала/ шума. Боковые поверхности сигнала датчика могут обрабатываться без оцифровывания непосредственно в блоке управления.
Вместо ферромагнитного зубчатого колеса используются также многополюсные колеса. Здесь на немагнитном металлическом носителе установлен намагничивающийся пластик, который попеременно намагничивается. Эти северные и южные полюсы принимают на себя функцию зубцов колеса.
AMR-датчики
Рис. Принцип определения числа оборотов с помощью датчика AMP:
- а Размещение
- в различные моменты времени
- b Сигнал датчика AMP
- с Выходной сигнал
- Импульсное (активное) колесо
- Сенсорный элемент
- Магнит
Электрическое сопротивление магнито-резистивного материала (AMP, анизотропный магниторезистивный) является анизотропным. Это означает, что оно зависит от направления магнитного поля, которое на него воздействует. Это свойство используется в AMP-датчике. Датчик находится между магнитом и импульсным кольцом. Линии поля изменяют свое направление, когда вращается импульсное (активное) колесо. В результате формируется синусоидальное напряжение, которое усиливается в схеме обработки данных и преобразуется в сигнал прямоугольной формы.
GMR-датчики
Усовершенствование активных датчиков скорости вращения отражено в использовании технологии GMR (ГМР) (Giant Magneto-Resistance). По причине высокой чувствительности по сравнению с датчиками AMP здесь возможны большие воздушные зазоры, за счет чего предполагаются использования в трудных сферах применения. Более высокая чувствительность производит меньше шумов фронта сигнала.
В ГМР-датчиках возможны также все двухпроводные порты, используемые ранее в датчиках скорости вращения Холла.
