Датчики управления двигателем автомобиля (стр. 5 из 12)

Измерения осуществляются непрерывно в процессе вождения, включая этапы перемещения машины по наклонной поверхности, остановки, боковое и продольное ускорения, допуски, с индикацией минимально необходимого или текущего уровня масла.

Датчики состояния масла

Постоянные изменения в технологиях автомобильных двигателей, основными целями которых являются оптимизация работы двигателя и достижение соответствия новым стандартам эмиссии, сформировали потребность в новых многопараметрических датчиках, располагаемых в двигателе внутреннего сгорания. Многие компании в последние годы активно разрабатывают датчики состояния масла двигателя Oil condition sensors (рис. 9) — надежный и эффективный в стоимостном выражении способ решения ряда проблем экономического и экологического характера. Эти датчики осуществляют комплексный мониторинг состояния масла (и не только его уровня, давления или температуры) в реальном времени, информируя ECU, с целью:

· максимизировать полезный срок службы масла и фильтра , минимизировать потребление натуральных ресурсов;

· минимизировать цену эксплуатации масла и простои машины, допустить большие интервалы между заменами масла, уменьшая потребительские расходы;

· точно указывать срок замены масла;

· поддерживать необходимый уровень масла;

· регулировать расположение масляного фильтра;

· защищать двигатель;

· уменьшать гарантийные издержки;

Датчик состояния масла помогает защищать двигатель посредством ранней диагностики сбоев, подачи тревоги водителю и невозможности запуска, если падает не только уровень, но и качество масла, что может быть следствием превышения срока службы масла или указанием на проблемы с двигателем. Датчик помогает улучшать характеристики вождения транспортного средства, так как состояние масла может значительно различаться в зависимости от многих условий. С высокой точностью определяется оптимальное время замены масла.

На старение масла влияют различные факторы, такие как:

· индивидуальное поведение водителя при вождении;

· частота холодных стартов;

· качество топлива;

· загрязнения, например, сажа в дизельных двигателях, образование нитратов и окислений в двигателях с искровым зажиганием, а также вследствие утечки топлива, охладителя, воды;

· окружающие условия.

Например, компания Bosch разрабатывает многофункциональный датчик состояния и уровня масла SGM110 (рис. 9а), который измеряет температуру, уровень масла (20–100 мм), а также его вязкость (3–300 мм²/с) и диэлектрическую проницаемость (рис. 10б–г).

Камертонный резонатор и обрабатывающая электроника размещены в многокристальной ASIC. Интегральный датчик способен диагностировать начало деградации масла (уменьшения или загрязнения, например, копотью, или вследствие утечки топлива и охладителя).

Датчик качества топлива для FFV

Двигатель и топливная система FFV-автомобиля должны быть адаптированы к запуску на коррозионном спиртовом топливе. Для анализа топлива используется специальный датчик flex fuel sensor (рис. 12), который измеряет содержание сложных эфиров в топливе и контролирует впрыск.

Датчик SiemensVDO (рис. 10а) работает, измеряя диэлектрическую постоянную и удельную электропроводность, и обеспечивает линейный аналоговый выход с температурной компенсацией. Датчик рассчитан на различные применения: распознавание топлива двигателя, Fuel cell автомобили (вода/метанол), определение качества дизельного топлива.

Система управления FFV-двигателями Bosch (рис. 10б) включает λ-датчик концентрации кислорода в выхлопах, по содержанию которого система управления двигателем рассчитывает содержание спирта в топливе и регулирует впрыск и зажигание.

Датчики для газовых двигателей

Чтобы успешно применять топливо CNG, необходимо достаточное число датчиков давления, которые предлагает, например, Kavlico Количество топлива в баке может быть измерено комбинированным датчиком давления и температуры Kavlico на основе тонкопленочной технологии в герметичном корпусе (с целью предотвращения утечки топлива). Датчики меньших давлений подходят для систем прохождения топлива.

Керамический емкостной датчик давления Kavlico) скомбинирован с NTC датчиком температуры и специально разработан для альтернативно питаемых двигателей (CNG/LPG).

Датчики тока и температуры батарей для гибридных автомобилей

Значительными потребителями электрической энергии являются электрические и гибридные автомобили, которые включают интегрированные стартеры/генераторы, электронно-нагреваемые каталитические конвертеры, электромагнитные клапаны, электронное торможение, электронное рулевое управление, HVAC-системы.

Для удовлетворения растущей потребности в электроэнергии в автомобиле становится актуальным переход от батарей 14 В к батареям 42 В (для средних гибридов может потребоваться и более — до 60 В, а для полных — порядка 450 В). Увеличение спроса на электроэнергию вызвано не только увеличением числа гибридных автомобилей, но также и тем, что многие менее эффективные механические и гидравлические системы Powertrain, Carbody & Chassis замещаются или дополняются электрическими и электронными системами (например, электрического рулевого управления EPS/EPAS). Электрическое питание требуется для систем телематики, АБС, контроля динамики — ESP, ABS, электронного торможения (EPB), электронно-управляемых скользящих дверей, натяжителей ремней безопасности, приводов автоматизированных ручных передач, а также развлечений — систем и приборов Entertainment.

Увеличение потребления электроэнергии в транспортном средстве обосновывает применение автомобильных датчиков тока — для проверки доступной энергии и реализации функциональности управления батарейной энергией, а также температуры батарей — для оптимального заряда и регулирования перегрева (рис. 11). В связи с актуальностью электрических двигателей в гибридах датчики тока и температуры мигрируют из группы электрооборудования автомобиля, относившейся согласно ранним классификациям к системам корпуса и ходовой части, в группу датчиков Powertrain.

Так, SiemensVDO разработала инновационное семейство бесконтактных датчиков тока (рис. 11в), использующих эффект Холла или ГМР, специально для контроля систем стартер/генератор и гибридных транспортных средств.

MLH - новая серия датчиков давления Honeywell

Компания Honeywell выпустила уникальную по своим технико-экономическим показателям серию датчиков давления MLH Чем же примечательно это новое семейство?

Во-первых, благодаря использованию передовой тонкопленочной технологии ATF (Advanced Thick Film) при производстве чувствительного элемента (рис.12) и упрощенному процессу сборки стоимость этой серии была снижена в 2 раза по сравнению с пьезо-резистивной серией ML и на 15–20% по сравнению с аналогичной продукцией других производителей. Суть технологии ATF заключается в непосредственном монтаже керамической подложки с тензорезистивным мостом на обратную сторону металлической диафрагмы датчика, к которой прикладывается давление. Вместе с этим инженерам Honeywell удалось увеличить диапазон измерения до 560 атм, расширить диапазоны рабочих температур и термокомпенсации до границ –40…+125 °С и при этом повысить точность измерения до ±0,25% при температуре +25 °С и ±1,0% во всем диапазоне рабочих температур. (Для справки: рыночная стоимость датчика давления такого класса при мелкооптовых партиях колеблется в пределах $70–90. А датчики серии MLH при тех же количествах будут стоить около $45.)

Рис. 12. Чувствительный элемент датчиков давления MLH, выполненный по технологии ATF

Вторым важным преимуществом серии MLH является очень широкий выбор диапазонов измерения (от 3,5 до 560 атм) с удобным шагом, причем разработчик сам может выбрать диапазон в удобной для него единице измерения — PSI (фунт силы на квадратный дюйм), бар, МПа, кг/см², а также вид измеряемого давления (избыточное или абсолютное). Избыточное давление измеряется по отношению к атмосферному давлению, абсолютное — по отношению к вакуумной полости, сформированной с обратной стороны мембраны датчика.

1. Датчики систем управления двигателем и основными узлами и агрегатами, обеспечивающими передвижение автомобиля Powerdrivetrain:

o датчики топливной системы двигателя, зажигания и трансмиссии;

o датчики бортовой диагностики ONBOARD DIAGNOSTICS (OBD) в системах POWER TRAIN.

Рис. 13. Датчики систем POWER DRIVE TRAIN управления двигателем и основными узлами и агрегатами: а — индуктивный датчик скорости двигателя или активный датчик скорости Bosch для регистрации скорости и угла вращения коленчатого вала (внешний вид идентичен); б — датчик положения распределительного вала SiemensVDO на эффекте Холла ; в — программируемый датчик углового положения дроссельной заслонки AN1011 Cherry; г — датчик положения педали акселератора Alps Automotive; д — датчики массового расхода воздуха Hitachi; е — датчик давления воздуха во впускном патрубке Manifold Air Pressure (MAP) sensor Kavlico; ж — датчик трансмиссии Bosch на основе эффекта Холла; з — датчики входной и выходной скорости коробки передач SiemensVDO; и — датчик температуры воздуха, охладителя и масла Bosch; к — датчик температуры воздуха во впускном патрубке, а также масла, воды и головок цилиндров SiemensVDO; л — датчик детонации SiemensVDO; м — датчик уровня топлива SiemensVDO; н — датчик уровня и температуры масла Hella; о — датчик состояния масла Hella; п — датчик давления в цилиндрах Incylinder Pressure Sensor Honeywell.