Магнитоэлектрические датчики

Датчики углового положения коленчатого вала двигателя

Конструкция элементов и узлов электронных систем зажигания

Для работы любой системы зажигания необходима информация о положении коленчатого вала двигателя. При этом датчик углового положения вала должен выдерживать достаточно суровые условия работы в отсеке двигателя, обладать высокой надежностью, дол­жен функционировать при очень низкой частоте вращения и иметь низкую стоимость. Известен ряд бесконтактных датчиков, в основу работы которых положены различные физические явления: магни­тоэлектрические, на эффекте Холла, высокочастотные, оптоэлектронные, токовихревые, фотоэлектрические и др.

Исходя из стоимости производства, требований к точности момента искрообразования, помехозащищенности, стойкости к внешним воз­действиям два первых типа датчиков получили наибольшее примене­ние и производятся у нас в стране и за рубежом крупносерийно.

Наиболее распространенным типом магнитоэлектрического датчика является генераторный дат­чик коммутаторного типа с пульсирующим потоком. Принцип дейст­вия такого датчика заключается в изменении магнитного сопротив­ления магнитной цепи, содержащей магнит и обмотку, при измене­нии зазора с помощью распределителя потока (коммутатора). На рис. 2.1 показана принципиальная схема магнитоэлектрического датчика коммутаторного типа. При вращении зубчатого ротора в обмотке статора в соответствии с законом индукции возникает переменное напряжение

, (7.1)

где k – коэффициент, зависящий от характеристик магнитной цепи; w – число витков обмотки; n – частота вращения распределителя потока; – изменение потока Ф в зависимости от угла пово­рота.

Когда один из зубцов ротора 4 приближается к полюсу статора 1, в обмотке 3 нарастает напряжение. При совпадении фронта зубца ротора с полюсом статора (со средней линией обмотки) напряже­ние на обмотке достигает максимума, затем быстро меняет знак и увеличивается в противоположном направлении до максимума (рис. 7.2) при удалении зубца.

Из формулы (7.1) вид­но, что пиковое значение линейно изменяется с частотой вращения распре­делителя потока. Нулевой переход ( = 0) может быть использован для управления системой зажигания при получении точного момента искрообразования.

Рис. 7.1. Принципиальная схема коммутаторного датчика: 1 – магнитная цепь (статор); 2 – магнит; 3 – обмотка; 4 – распределитель потока (коммутатор)

Рис. 7.2. Зависимость магнитного потока Ф и напря­жения обмотки в зависимости от угла поворота распределителя потока (коммутатора)

Рассмотренная магнитная система генераторного датчика чувствительна к влиянию паразитных изменений зазора, происходящих из-за конструктивных допусков, вибраций, передаваемых двигателем деталям, входящим в состав магнитной цепи. Это приводит к недопустимой асинхронности момента искрообразования по цилиндрам двигателя. Поэтому на практике применяется симметричная магнитная система, которая обеспечивает для каждого положения распределителя потока средний зазор, являющийся суммой элементарных зазоров. Принципиальная схема генераторного датчика коммутаторного типа с симметричной магнитной системой для четырехцилиндрового двигателя представлена на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Принципиальная схема гене­раторного датчика коммутаторного типа для четырехцилиндрового двига­теля: 1 – магнитная цепь (статор с постоянным магнитом); 2 – обмотка; 3 – распределитель потока

Другим типом магнитоэлект­рических датчиков, нашедших применение в автомобильных системах зажигания (особенно отечественных), является датчик с переменным потоком. Он состоит из неподвижной катушки и по­стоянного магнита, жестко свя­занного с валиком распределите­ля зажигания, причем число пар полюсов в магните равно количе­ству цилиндров двигателя. Такие магнитные системы называются датчиками с вращающимися маг­нитами (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Принципиальная схема магнитоэлектрического датчика с вращающимся магнитом для четы­рехцилиндрового двигателя (а) и за­висимости магнитного потока Ф и напряжения обмотки от угла поворота магнитного ротора (6): 1 – магнит; 2 – статор; 3 – обмотка

Работа датчика определяется знакопеременным магнитным потоком и симметричной формой выходного напряжения.

Дата добавления: 2014-12-27