An experimental specimen of electronic sensor of rotational speed and position of drive shaft of automobile and tractor gas ICE has been produced and developed.


Область наук:

  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології

  • Рік видавництва: 2007


    Журнал: Вісник Харківського національного автомобільно-дорожнього університету


    Наукова стаття на тему 'Конструктивні особливості електронного датчика частоти обертання і положення приводного вала газового двигуна 6ч 13/14'

    Текст наукової роботи на тему «Конструктивні особливості електронного датчика частоти обертання і положення приводного вала газового двигуна 6ч 13/14»

    ?УДК 621.43.052

    КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ЕЛЕКТРОННОГО ДАТЧИКА частоти ОБЕРТАННЯ І ПОЛОЖЕННЯ ПРИВОДНОГО ВАЛА ГАЗОВОГО ДВИГУНА 6Ч 13/14

    В.М. Манойло, доцент, к.т.н., А.І. Воронков, доцент, к.т.н., Ю.Н. Бороденко, доцент, к.ф-м.н., С.А. Сєріков, доцент, к.т.н., С.В. Салдана, асистент, А.А. Дзюбенко, викладач-стажист, Г.В. Майстренко, аспірант, ХНАДУ

    Анотація. Розроблено та виготовлено експериментальний зразок електронного датчика частоти обертання і положення приводного вала автотракторних газових ДВС.

    Ключові слова: електронний датчик частоти обертання і положення приводного вала ДВС, автотракторний газовий двигун з іскровим запалюванням.

    Вступ

    Розроблене авторами електронний пристрій відноситься до індуктивним датчикам переміщення, наближення, кінцевого положення, кута повороту, частоти обертання і, реалізовано в роботі в якості датчика моменту і кутовий тривалості ис-крообразованія систем запалювання високої енергії автотракторних ДВС, а також конвертованих в газові двигуни дизелів, у яких ці датчики сполучаються з приводним валом що не використовується паливного насоса високого тиску.

    аналіз публікацій

    В роботі [1] наведено індуктивний електромагнітний датчик частоти обертання і положення колінчастого вала двигуна внутрішнього згоряння. Датчик містить дві індукційні котушки з сердечниками у вигляді постійних магнітів і два ротори (або маркерних диска) з зубцями. Ротора встановлено на одній осі, до зубців яких звернені полюса постійних магнітів. Магніти розташовані в площинах роторів з невеликим проміжком щодо зубців. При переміщенні зубців щодо магнітів величина зазору між ними змінюється, викликаючи зміну магнітної індукції і по-

    явище в індукційних котушках двополярного імпульсів. Двополярного імпульси симетричні щодо нульової точки. Координати нульових точок відповідають центру кожного зубця, що дозволяє за допомогою одного ротора, що містить два діаметрально протилежних зубця, визначати кутове положення колінчастого вала двигуна, а за допомогою іншого ротора, що містить 24 зубця, отримувати інформацію про частоту його обертання.

    Для такого датчика характерні простота, високі надійність, термостабільність і прийнятна точність на середніх і високих частотах обертання валу ДВС, а також несприйнятливість до вологи, масла і бруду.

    Недоліками датчика є:

    - невелика чутливість (оскільки величина зазору між сердечниками і зубцями не повинна перевищувати 1,0 мм);

    - завищені масо-габаритні показники (через низьку частоти робочих процесів; великої кількості витків індукційних котушок; наявності сердечників і другого ротора);

    - низька перешкодозахищеність, оскільки індукційна котушка з великим количест-

    вом витків є ідеальним приймачем електромагнітних завад, в тому числі низькочастотних, найбільш важко піддаються придушенню, що призводить до надмірного ускладнення електронної схеми обробки сигналів датчика, особливо при спільній роботі з електронною многоіскровой високочастотної системою запалювання високої енергії;

    - генерація разом з корисними сигналами паразитних низькочастотних гармонік, що виникають через порівнянних по амплітуді з величиною зазору осьових і радіальних биття зубчастих роторів, ускладнюють електронну схему;

    - низька точність вироби в області малих частот обертання валу ДВС (через зменшення амплітуди вихідного сигналу, що призводить до появи надмірної випередження запалювання на малих частотах обертання, і надлишкового запізнювання при великих частотах, що вимагає прийняття спеціальних заходів щодо додаткової корекції інформації про вугілля положення) ;

    - повна непрацездатність при зупиненому двигуні, оскільки прийнятна амплітуда вихідних сигналів датчика з'являється тільки після деякої частоти обертання його роторів, що обмежує функціональні можливості датчика і не дозволяє виконувати такі важливі операції, як перевірка працездатності датчика до запуску двигуна і його фазировка по положенню поршня першого циліндра на зупиненому двигуні (коли останній знаходиться в ВМТ);

    - функціональні можливості датчика обмежені, так як він, сам по собі, визначає тільки момент іскроутворення і не може без залучення зовнішнього обчислювального ресурсу формувати сигнали певної шпаруватості, необхідні, наприклад, для безпосереднього управління сучасної транзисторної системою запалювання з нормуванням часу накопичення енергії, або для завдання кутовий тривалості іскрового розряду в свічках запалювання в разі управління многоіскровой високочастотної системою запалювання високої енергії.

    Більш високою чутливістю (робочий зазор для діамагнетіков можна збільшити до 3,0 мм), працездатністю і високою точністю на малих швидкостях переміщення металу щодо чутливої ​​індукційної котушки, розширеними функціональними можливостями і меншими масо-габаритними показниками володіє «безконтактний перемикач» [2]. Пристрій, реалізує принцип зриву генерації високочастотного LС-генератора, зібраного на логічному КМОП-елементі, при наближенні металу до розімкненим ферріто-вому магнітопровода його котушки. За таким принципом виконують датчики частоти обертання і положення, але вони також мають наступні недоліки:

    - низькою чутливістю, так як котушку доводиться постачати магнитопроводом;

    - завищені (через застосування магни-топровода) масо-габаритні показники;

    - низька термостабільність, оскільки генерація при низьких температурах зривається, а від температури навколишнього середовища залежить величина яку вказують кута положення ротора пристрої;

    - низькою точністю вимірювання кута положення, оскільки Значення на дисплеї кута положення ротора повністю залежить від величини робочого зазору;

    - недостатня перешкодозахищеність, властива котушок з сердечниками.

    Ще більш високою чутливістю, меншими масо-габаритними показниками, підвищеною термостабильностью і помехозащищенностью характеризується «металошукач підвищеної чутливості» [3], вбрання як прототип пропонованого виробу, як найбільш близьке за сукупністю ознак. Принцип дії пристрою заснований на вимірюванні різниці дуже близьких високих частот зразкового і вимірювального LС-генераторів, виконаних за однаковою схемою і, на однакових логічних КМОП-елементах. Оскільки відносна зміна різницевої частоти багаторазово перевищує відносне зміна частоти вимірювального генератора, чутливість пристрою значно зростає. Робочий зазор між ка-

    тушкою індуктивності вимірювального генератора і металевим об'єктом (ротором) може досягати десятків міліметрів. Однотипність елементів і схем генераторів передбачає однаковий температурний дрейф частот генераторів і, отже, підвищення термостабільності. Зменшення масо-габаритних показників і деяке підвищення перешкодозахищеності визначається використанням відносно невеликого каркаса контуру переносного радіоприймача.

    Пристрій-прототип [3] має такі недоліки:

    - низька термостабільність, допустима в разі його прямого призначення, але неприйнятна для датчика частоти обертання і кута положення, що визначається, з одного боку надмірної чутливістю через занадто близьких частот генераторів (різниця складає соті і тисячні частки відсотка від зразкової), а з іншого - різних температурних дрейфом частот генераторів, які хоч і виконані на однакових логічних елементах і за однаковою схемою, але конструкція і габарити їх котушок індуктивності зовсім різні;

    - завищені масо-габаритні показники через застосування каркаса з феритовим сердечником для котушки індуктивності зразкового генератора;

    - низька точність, оскільки на дисплеї величина сигналу повністю залежить від величини робочого зазору між котушкою індуктивності вимірювального генератора і поверхнею внесеного в її поле металу;

    - низька перешкодозахищеність (через використання котушки індуктивності з сердечником).

    - обмежені функціональні можливості, так як пристрій не зможе контролювати свою працездатність і здійснювати які-небудь точні операції.

    Мета і постановка задачі

    В основу пропонованого технічного рішення поставлено завдання удосконалення відомого пристрою [3], що реагує на величину відстані між металевим об'єктом і індукційної котушкою.

    Технічним результатом, запропонованого пристрою, є: підвищення точності, термостабильности, завадостійкості, зниження масо-габаритних показників і розширення функціональних можливостей відомого пристрою.

    Поставлена ​​задача вирішується шляхом застосування в пропонованому пристрої двох високочастотних, налаштованих на близькі частоти, LС-генератора, кожен з яких виконаний на инвертирующем логічному КМОП-елементів.

    Особливості конструкції і принцип роботи електронного датчика

    Розроблений авторами електронний датчик частоти обертання і положення приводного вала двигуна встановлюється в розвалі циліндрів 6-тіціліндрового газового ДВС, замість ТНВД, і кріпиться корпусом до блоку двигуна. Конструктивні особливості датчика наведені на рис. 1.

    Мал. 1. Конструктивні особливості електронного датчика частоти обертання і положення приводного вала ДВС

    Датчик складається з наступних деталей: корпуса 2 і кришки 1 регулятора (датчика); маркерного диска 4; електронної плати 3; маточини приводу регулятора 7; вала 6; кілець 9, 11, і 12; прокладки 9; кришки 5; шпонки 10; гайки 8 і підшипників 13.

    Рухомий маркерний диск 4 датчика закріплений на валу 6 вузла. Вал з допомогою двох шарикопідшипників 13 розміщується в постелях корпусу 2 і кришки 1 датчика. Вихідний кінець рухомого вала через шпонкові з'єднання пов'язаний з маточиною 7 приводу датчика. Маточина 7 приводу через поводок кріпиться до валу приводу знятого ТНВД ДВС.

    Особливості роботи датчика будуть приведені нижче.

    На рис. 2 приведена принципова схема пропонованого датчика.

    На рис. 3 наведені епюри, що пояснюють принцип дії формувача сигналів датчика, де:

    А - імпульси на виході змішувача частот;

    Б - імпульси на виході одновібратора;

    В - сигнали скидання КЗ-тригера;

    Г - сигнали установки КЗ-тригера;

    Д - вихідний сигнал датчика.

    На рис. 4 наведено варіант формування інформаційних доріжок маркерного диска

    і показано взаємне розташування індукційних котушок щодо секторів диска.

    На рис. 5 наведені епюри, що показують зміну частот генераторів, змішувачів і формування вихідних сигналів датчика при повороті маркерного диска, де:

    А - кути положення по повороту маркерного диска верхніх мертвих точок циліндрів і тривалості вихідних сигналів датчика;

    Б - зміна частоти першого генератора і першого формувача при повороті маркерного диска;

    В - зміна частоти другого генератора і першого формувача;

    Г - зміна частоти на виході змішувача частот першого формувача;

    Д - вихідний сигнал першого формувача формує кутові імпульси;

    Е - зміна частоти першого генератора другого формувача;

    Ж - зміна частоти другого генератора і другого формувача;

    З - зміна частоти на виході змішувача частот другого формувача;

    І - вихідний сигнал другого формувача формує імпульси нульового відліку.

    Датчик частоти обертання і кута положення

    Частота обертання і кутові імпульси 2 5

    _гіп__ | Г | ІП-ПХ

    Імпульси нульового відліку

    Мал. 2. Принципова електронна схема управління датчиком частоти обертання і положення вала ДВС

    ----[=] - п п п г ~ \ -I I.

    * _? _____ п п п п п ____________ з

    Мал. 3. Епюри імпульсів формування сигналів електронного датчика

    Як приклад реалізації розглянемо датчик частоти обертання і кута положення колінчастого вала шестицилиндрового К-образного двигуна з кутом розвалу між рядами циліндрів 90 ° і до черговості роботи циліндрів: 1 - 4 - 2 - 5 - 3 - 6.

    Пристрій містить формувач 1 кутових імпульсів і виконаний точно так же формувач 2 імпульсів нульового відліку. У формирователе 1 містяться два однакових і налаштованих на близькі частоти високочастотних LС-генератора 3 і 4.

    Генератор 3 встановлений на першому логічному инверторе 5, вхід якого з'єднаний з мінусом джерела живлення через перший конденсатор 6, а також послідовно з'єднані індукційну котушку 7 і перший резистор 8. Вихід резистора 8 є виходом генератора 3. Точка з'єднання котушки 7 і резистора 8 підключена через другий конденсатор 9 до мінуса джерела живлення. Виходи генераторів 3 і 4 підключені до входів С і Б-тригера 10, що виконує роль змішувача частот. Вихід змішувача 10 підключений через послідовно з'єднані четвертий конденсатор 11 і четвертий інвертор 12. Вхід інвертора 12 підключений до плюса джерела живлення. За допомогою п'ятого резистора 13, діода 14, другого 15 і третього 16 резисторів точка з'єднання підключена (через шостий резистор 17 до виходу інвертора 12 і третього конденсатору 18) до мінуса джерела живлення. Перший вхід другого інвертора 19 (типу 2 І-НЕ), а також його вихід, третій інвертор 20 (вихід якого підключений до першого входу інвертора 19), четвертий резистор 21 підключені до вихідного висновку кутових імпульсів формувача 1. Вихід змішувача 10 підключений через п'ятий конденсатор

    22 до точки з'єднання сьомого резистора 23. Другий висновок змішувача 10 підключений до плюса джерела живлення. Другий вхід п'ятого інвертора 24 (типу 2 І-НЕ) підключений до джерела живлення. Перший вхід інвертора 24 прив'язаний до точки з'єднання виходу інвертора 19 з входом інвертора 20. Вихід інвертора 20 приєднаний до другого входу інвертора 19. Виходи першого формувача 1 кутових імпульсів і другого формувача 2 імпульсів нульового відліку з'єднані через послідовно з'єднані між собою восьмий 25 і дев'ятий 26 резистори. Точка з'єднання резисторів 25 і 26 підключена до мінуса джерела живлення через світлодіод 27. Пари кільцевих концентричних інформаційних доріжок маркерного диска виконані у вигляді металевих і діелектричних секторів. Вони чергуються в кожному кільці і кожному секторі пари. Мають таке призначення в порядку убування радіусів кілець: перша і друга доріжки створюють кутові імпульси і імпульси частоти обертання валу ДВС, третя і четверта - імпульси нульового відліку. Кількість діелектричних секторів першої або другої доріжок дорівнює числу циліндрів двигуна. Початок відліку здійснюється по ходу обертання диска кожного діелектричного сектора. Початок відліку першої доріжки відповідає положенню верхньої мертвої точки поршня в даному циліндрі, а кутова тривалість діелектричних секторів першої доріжки визначає шпаруватість кутових імпульсів. На третій доріжці є тільки один діелектричний сектор, поєднаний з сектором першого циліндра. Мініатюрні індукційні котушки усіх чотирьох LС-генераторів виконані однаково - плоскими і без сердечників, але в кожному фор-

    мірователе імпульсів одна котушка містить на кілька витків більше інший.

    Мал. 4. Схема просторового розташування конструктивних елементів маркерного диска щодо індукційних котушок датчика

    Плата звернена індукційними котушками до доріжок маркерного диска і зафіксована паралельно поверхні маркерного диска з зазором, рівним 1,0 мм. Індукційні котушки виставлені в ряд, уздовж радіуса маркерного диска таким чином, що їх осі намотування віддалені від центру обертання диска на величину середнього радіусу кожної інформаційної доріжки, а котушки з великою кількістю витків встановлені навпроти першої і третьої доріжок.

    В процесі роботи датчика маркерний диск (рис.4) обертається з частотою вдвічі меншою частоти обертання колінчастого вала двигуна, і його металеві сектора інформаційних доріжок, виконані з міді або алюмінію, періодично взаємодіють з встановленими назовні навпроти доріжок індукційними котушками. Металеві сектора можуть бути виготовлені шляхом рельєфною штампування, лиття, фрезерування або, наприклад, фотоспособом на фольгованим склотекстоліт з подальшим травленням міді.

    А

    Б

    й

    Е

    Ж

    _______________ 7] ^ _____________________) _______________________________-? = 4_

    0 ° 20 ° 45 ° 65 ° 120 ° М °? 65 ° 185 ° 40 ° 260 °? 85 ° Ш °

    105кГцл, --------- ч, ---------- г

    ЮОкГц а- / УУ

    115еГц -

    ІОкГц

    15еГц

    ЮкГц 5кГц

    105еГцл |

    ЮОкГц -

    115еГц -4 ----- 1

    110еГц- ^------

    15кГц

    3 ЮкГц -р {---------} \---

    5еГц

    І

    Мал. 5. Умовні характеристики інформаційних доріжок маркерного диска

    Кутова діаграма розподілу запалювання в функції кута повороту маркерного диска датчика для даного типу двигуна, яка визначається кутовими характеристиками першої і другої доріжок маркерного диска, наведена на рис. 5 (поз. А), де номери циліндрів позначені римськими цифрами. Частоти релаксаційних LС-генераторів 3 і

    4 (рис. 2) формувача імпульсів 1 і генераторів формувача 2 обрані, як і в пристрої - прототипі, досить високими і, відповідно рівні 100 і 110 кГц. Однак, як видно з малюнка, зсув частот в порівнянні з прототипом незрівнянно вище і становить близько 10%. При обертанні маркерного диска, коли металевий сектор його першої інформаційної доріжки відходить від індукційної котушки 7 (рис. 2), частота релаксационного LС-генератора 3, як показано на рис. 5 (поз. Б), зменшується, приблизно від 105 кГц до 100 кГц, тобто змінюється на 5%. У той же час, частота генератора 4, к індукційної котушці якого підходить металевий сектор другий доріжки маркерного диска, як показано на рис. 5 (поз. В), збільшується від 110 кГц до 115 кГц, тобто теж змінюється, приблизно, на

    5%. Отримана на виході змішувача 10 разностная частота (рис. 5 поз. Г) при цьому збільшиться від 5 до 15 кГц. Отже, навіть при такому великому зсуві частот, п'ятивідсоткового (але протилежного за спрямуванням) зміни частот генераторів 3 і 4 відповідає триразове зміна частоти на виході змішувача 10. При подальшому повороті маркерного диска на кут близько 20 ° (рис. 5 поз. А) частота генератора

    3, к індукційної котушці 7 якого підходить металевий сектор першої доріжки диска, збільшується від 100 до 105 кГц (рис. 5

    поз. Б). Одночасно з цим частота генератора 4, від котушки якого відходить металевий сектор другий доріжки, зменшується від 115 до 110 кГц (рис. 5 поз. В). Як видно на рис.5 поз. Г, частота на виході змішувача 10 при цьому зменшується від 15 до 5 кГц. Далі зміна частот генераторів і на виході змішувача під час обертання маркерного диска повторюється, як описано вище. Для забезпечення однакового запасу надійності при деякому відхиленні максимальною і мінімальною різницевих частот в якості опорної обрана частота 10 кГц. Оскільки в пристрої генератор опорної частоти відсутня, формування

    вихідних сигналів датчика здійснюється шляхом контролю відхилення періодів повторення сигналів на виході змішувачів. Для цього в формирователе 1 на конденсаторі 11, резистори 13 і инверторе 12 зібраний одно-вібратор, що формує по задньому фронту вихідного сигналу змішувача 10 (рис. 3 поз. А) укорочений сигнал постійної тривалості (рис. 3 поз. Б). Періодично заряджається з виходу інвертора 12 конденсатор 18, причому його зарядка здійснюється через діод 14 і резистор 16. розряджається конденсатор 18 через резистор 17 і вихід інвертора 12. Оскільки опір резистора 17 більше опору резистора 15, час зарядки постійне, а час розрядки одно періоду повторення сигналів одно-вібратора мінус їх тривалість. Тоді напруга на конденсаторі 18 змінюється, як показано на рис. 3 (поз. Г). При збільшенні частоти сигналів на виході інвертора 12 спадає експонента напруги на конденсаторі 18, починаючи з деякої величини частоти обертання валу перестає опускатися нижче порога перемикання (показаного на рис. 3 поз. Г пунктирною лінією). По входу установки КЗ-тригера, зібраного на логічних елементах 19 і 24 типу 2-І-НЕ, на вхід скидання якого постійно подаються короткі імпульси (рис. 3 поз. В), сформовані (шляхом диференціювання) за допомогою конденсатора 22 і резистора 23 задніх спадаючих фронтів сигналів на виході змішувача 10 (рис. 3 поз. Г). На вході установки тригера присутній сигнал «1», і, в момент надходження на вхід скидання чергового короткого сигналу «0», він скидається, на виході інвертора 19 з'являється сигнал «0», який інвертується інвертором 20, і на виході формувача 1 кутових імпульсів з'являється сигнал «1» (рис. 3 поз. Д). При зменшенні частоти сигналів на виході інвертора 12 час розряду конденсатора 18 збільшується, і настає момент, коли після закінчення короткого імпульсу скидання на вході установки тригера продовжує зберігатися напруга меншого рівня, ніж поріг перемикання інвертора 19, протягом часу, необхідного для установки тригера. Тригер встановлюється, а на виході формувача 1 з'являється сигнал «0». Послідовне з'єднання інверторів 19, 20 і їх охоплення позитивним зворотним зв'язком з виходу інвертора 20 на перший вхід інвертора 19 через резистор 21 здійснює тригер Шмітта. об-

    єднання по одному входу тригер Шмітта і КЗ-тригер (інвертори 19, 20, 24) істотно підвищують стійкість пристрою, що дуже важливо при використанні високочастотних систем запалювання високої енергії. Процес формування інших кутових імпульсів відбувається аналогічно. Точне значення частоти перемикання тригера (10 кГц) встановлюється шляхом підбору величини опору резистора 17. Оскільки за один оборот колінчастого вала двигуна формується три кутових імпульсу, що при сучасних методах обробки інформації цілком достатньо при самій інтенсивної динаміці, ці імпульси також використовуються в якості сигналів частоти обертання. При необхідності отримання більшої кількості імпульсів за оборот на маркерне диску може бути сформована ще одна інформаційна доріжка з максимальним діаметром. Так як шпаруватість імпульсів частоти обертання значення не має, кути металевих і діелектричних секторів доріжки зроблені однаковими. Обидві індукційні котушки додаткового третього окремого формувача імпульсів частоти обертання розташовані не вздовж радіуса диска, а вздовж середньої окружності доріжки так, щоб осі їх намотування розташовувалися по куту один від одного на непарне число кутів сектора. Пристрій для формування 2 імпульсів нульового відліку працює точно так само, як і формувач 1. Єдиною відмінністю є те, що за один оборот маркерного диска формується один імпульс нульового відліку. Оскільки на маркерне диску діелектричні сектора нульового відліку і першого циліндра збігаються (рис. 4), сигнал нульового відліку позначає верхню мертву точку саме першого циліндра (рис. 5, І). Причому, так як радіуси третьої і четвертої доріжок маркерного диска менше радіусів першої і другої доріжок, а діаметри індукційних котушок відрізняються незначно, вплив металевих секторів диска при однаковому куті його повороту на котушки формувача 2 починається раніше, ніж на котушки формувача 1. Тому передній фронт сигналу нульового відліку завжди випереджає передній фронт кутового імпульсу першого циліндра, а його задній фронт завжди відстає від заднього фронту кутового імпульсу першого циліндра. Це «перекриття» одного імпульсу іншим відбувається при будь-яких частотах обертання, і дуже корисно

    при подальшій цифровій обробці інформації. Величина «перекриття» тим більше, чим більше діаметр диска в порівнянні з діаметрами індукційних котушок, і її можна збільшити шляхом збільшення кута сектора третьої і четвертої доріжок диска. Для підвищення лінійності зміни різницевих частот у функції кута повороту маркерного диска і зменшення кутової помилки впливу секторів на пару котушок одного формувача через їх різних діаметрів, котушка з великим числом витків розташована навпроти інформаційної доріжки з великим діаметром. Датчик додатково забезпечений світлодіодним індикатором 27, що дозволяє не тільки контролювати його працездатність, в тому числі і на зупиненому двигуні, але і відрізняти верхню мертву точку першого циліндра від інших і виконувати точну фазировку датчика по положенню поршня першого циліндра у верхній мертвій точці.

    Оскільки опір резистора 26 вибрано великим, в порівнянні з опором резистора 25, то індикатор (світлодіод) може забезпечити три режими світлової індикації:

    - якщо при повороті вала датчика з'являється сигнал «0» на виході формувача 1 і «1»;

    - на виході формувача 2, при цьому, видно слабке світіння індикатора, значить, поршень першого циліндра наближається до верхньої мертвої точки;

    - якщо з'являються сигнали «1» на виходах обох формувачів, видно яскраве світіння світлодіода, тоді поршень першого циліндра знаходиться в ВМТ;

    - якщо з'являється сигнал «1» на виході формувача 1, а «0» - на виході формувача 2, тоді спостерігається середнє світіння світлодіода, отже, будь-який циліндр, крім першого знаходиться в положенні ВМТ.

    Експериментальний зразок електронного датчика обертання і положення колінчастого вала спільно з системою запалювання були встановлені на газовий ДВС 6Ч13 / 14.

    При проведенні серії науково-дослідних робіт з доведення робочого процесу газового двигуна [4], система запалювання сприймає імпульси (сигнали) від датчика, працювала нормально і надійно в широкому діапазоні зміни швидкісних і

    навантажувальних режимах роботи силової установки.

    висновки

    В процесі виконання НДР виявлені наступні закономірності.

    Підвищення точності запропонованого пристрою досягається за допомогою мініатюризації індукційних котушок і реалізації диференціального принципу зміни частот релаксаційних генераторів, що дозволяє істотно підвищити чутливість вимірювальних органів формирователей (працездатність пристрою зберігається при збільшенні зазору між платою з індукційними котушками до 4 - 5 мм) і в той же час надати їм якість незалежності точності від величини робочого зазору. На рис. 5 (поз. Б, В, Г) показано у вигляді переривчастої лінії зміна частот при зменшенні зазору між платою і диском, і пунктирною лінією - при його збільшенні. Наприклад, якщо зазор збільшений, зміна частот генераторів від наближення металевого сектора скоротиться і складе, наприклад, 102 і 112 кГц. Однак крайні значення різницевої частоти зміняться в протилежних напрямках: значення

    5 кГц збільшиться до 8 кГц, а значення 15 кГц зменшиться до 12 кГц. При цьому запас надійності спрацьовування тригера в формирователе знижується з 5 кГц до 2 кГц, але фази досягнення частоти перемикання тригера (10 кГц) не змінюються, отже, кутові помилки не з'являються. Звичайно, точність зберігається в певних межах зміни зазору, наприклад, не можна допускати значного зменшення мінімального значення різницевої частоти, коли знижується запас надійності і різко збільшується кутова помилка на високих оборотах, але технологічні відхилення розмірів в процесі масового виробництва компенсуються повністю і з запасом.

    Підвищення термостабільності пристрою досягається за рахунок однакового принципового і конструктивного виконання релаксаційних LС-генераторів, в тому числі шляхом використання всіх чотирьох інверторів з одного корпусу, що передбачає однаковий тепловий режим, а також за рахунок

    діфференціонального принципу зміни частот і багаторазового збільшення зсуву частот. За термостабильности пропонований датчик не поступається індуктивним і датчикам на основі ефекту Холла.

    Підвищення завадостійкості пристрою досягається шляхом мініатюризації всіх індукційних котушок, відмови від використання сердечників, істотним підвищенням, в порівнянні з частотами основних перешкод, різницевих частот, а також спільним використанням при формуванні вихідних імпульсів тригера Шмітта і КЗ-тригера. За завадостійкості пропонований датчик не поступається оптичним і датчикам на основі ефекту Холла.

    Розширення функціональних можливостей відомого пристрою досягається за рахунок постачання пропонованого датчика світлодіодним індикатором, що дозволяє контролювати його працездатність, відрізняти перший циліндр від інших і фазованого датчик по положенню верхньої мертвої точки поршня першого циліндрах на зупиненому двигуні. Такими можливостями не володіє жоден з відомих датчиків цього типу.

    література

    1. Сіга Х., Мідзутані С. Введення в авто-

    Більні електроніку: Пер. з японск. -М .: Світ, 1989. - 232 с.

    2. Безконтактний перемикач // Радіо. -

    1992. - №12. - с. 33.

    3. Металошукач підвищеної чутливих-

    ності // Радіо. - 1994. - № 10. -с.26, 25.

    4. Сєріков С.А., Бороденко Ю.Н. Абрам-

    чук Ф.І., Манойло В.М. Мікропроцесорні системи управління газовими двигунами внутрішнього згоряння // XI Науково-технічна конференція з міжнародною участю. - Варна, 2005.

    Рецензент: А.С. Полянський, професор, д.т.н., ХНАДУ.

    Стаття надійшла до редакції 14 червня 2007 р.


    Ключові слова: електронний датчик частоти обертання і положення приводного вала ДВС /автотракторний газовий двигун з іскровим запалюванням

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити