¿Cuál es la función del sensor de detonación?
Existen muchos tipos de sensores. Los sensores que solemos encontrar incluyen:
Sensor de temperatura (sensor de temperatura del agua de refrigeración THW, sensor de temperatura del aire de admisión THA); > Sensor de flujo (sensor de flujo de aire, sensor de flujo de combustible)
Sensor de presión de admisión MAP
Sensor de posición del acelerador TPS
Sensor de velocidad del motor
Sensor de velocidad del vehículo SPD
Sensor de posición del cigüeñal (sensor de sincronización del encendido)
Sensor de oxígeno
Sensor de detonación (KNK)
2 . Sensor de flujo de aire
Para formar una mezcla que cumpla con los requisitos y lograr la relación aire-combustible óptima, debemos controlar con precisión el flujo de aire de admisión del motor. A continuación presentaremos varios sensores de flujo de aire de uso común.
1. Medidor de flujo de aire de vórtice Karman
El sensor de flujo de aire de vórtice es un sensor que utiliza señales ultrasónicas o fotoeléctricas para medir el flujo de aire detectando la frecuencia del vórtice.
Como todos sabemos, cuando los cables aéreos en la naturaleza son arrastrados por el viento, emitirán un sonido de "zumbido, zumbido", y cuanto mayor sea la velocidad del viento, mayor será la frecuencia del sonido. Esto se debe a que el gas fluye a través de los cables para formar un vórtice (es decir, vórtice). Este fenómeno puede ocurrir con fluidos como líquidos y gases.
De manera similar, si colocamos un generador de vórtice, como una columna, en la entrada, cuando el aire fluya, se seguirán generando dos columnas de rotación como se muestra en la figura en la parte trasera del Generador de vórtices Vórtices con direcciones opuestas y que aparecen alternativamente. Este vórtice se llama vórtice de Karman.
El medidor de flujo de aire de vórtice Karman utiliza el principio de formación de vórtice para medir el caudal de gas y refleja directamente el caudal de aire a través de la medición del caudal.
Para un medidor de flujo de aire de vórtice Karman específico, existe la siguiente relación: qv=kf, qv es el flujo de volumen, f es la frecuencia del vórtice de una sola fila, k es la constante proporcional, que está relacionada al diámetro de la tubería, relacionado con el diámetro de la columna, etc. A partir de esta relación se puede ver que el caudal volumétrico es proporcional a la frecuencia de salida del sensor de corrientes parásitas Karman. Usando este principio, podemos encontrar el caudal de aire detectando la frecuencia f del vórtice Karman.
Según los diferentes métodos de detección de frecuencia de vórtice, los sensores de flujo de aire por corrientes parásitas para automóviles se dividen en tipo de detección ultrasónica y tipo de detección óptica. Por ejemplo, el sedán Toyota Lexus LS400 importado de China continental y el sedán Crown 3.0 importado de Taiwán utilizan dispositivos de flujo de aire de corrientes parásitas de detección fotoeléctrica; el Jeep Mitsubishi de Japón, el Jeep Cheetah Changfeng de China y el sedán Hyundai de Corea del Sur utilizan dispositivos de flujo de aire de corrientes de Foucault de detección ultrasónica; sensor.
(1) Medidor de flujo de aire óptico Karman Vortex
La teoría de partículas de la luz en la física moderna cree que la luz es un flujo de partículas con energía cuando un objeto es iluminado por la luz. El efecto provocado por la absorción de energía de los fotones se llama efecto fotoeléctrico. El fototransistor es un dispositivo semiconductor. Su característica es que cuando se iluminan con luz, producirán el fenómeno fotovoltaico del efecto fotoeléctrico interno, generando así corriente eléctrica.
Principio de funcionamiento: en el proceso de generar el vórtice Karman, la presión del aire en ambos lados del generador de vórtice cambiará, actuando sobre la lámina metálica a través del orificio guía, haciendo que vibre y la luz de el LED iluminará la vibración cuando la luz está sobre la lámina de metal, la luz reflejada en la lámina de metal recibida por el fototransistor es modulada por el vórtice, y luego el fototransistor emite una señal de frecuencia modulada. Esta señal de frecuencia representa el aire. señal de flujo.
(2) Medidor de flujo de aire ultrasónico Karman vortex
Las ondas ultrasónicas se refieren a ondas mecánicas con una frecuencia superior a 20 HZ y no pueden ser escuchadas por el oído humano. Sus características son una buena direccionalidad y un fuerte poder de penetración. Producirá una reflexión significativa cuando encuentre impurezas o interfaces de objetos. Por ejemplo, los murciélagos, las ballenas y otros animales en la naturaleza usan ondas ultrasónicas para orientarse. Utilizando esta característica física, podemos convertir algunas cantidades no eléctricas en parámetros acústicos y convertirlas en cantidades eléctricas a través de elementos piezoeléctricos.
El principio de funcionamiento del medidor de flujo de aire de vórtice ultrasónico Karman es aproximadamente el mismo que el del medidor de flujo de aire de vórtice óptico Karman, excepto que el elemento óptico se reemplaza por un elemento acústico.
En la vida diaria, a menudo nos encontramos con este fenómeno, es decir, cuando llamamos a alguien en la dirección del viento, es fácil que la otra parte lo escuche, pero cuando llamamos a alguien en la dirección del viento; , no es fácil para la otra parte escuchar. Esto se debe a que la dirección del flujo de aire en el primero es la misma que la dirección hacia adelante de la onda sonora, y la onda sonora se acelera, mientras que la segunda es el resultado del bloqueo y desaceleración de la onda sonora. Este fenómeno también existe en los sensores de flujo ultrasónicos.
El principio de funcionamiento es: una sonda transmisora ultrasónica y una sonda receptora ultrasónica se instalan una frente a la otra en ambos lados de la tubería aguas abajo del generador de vórtice. La sonda transmisora ultrasónica emite continuamente ondas ultrasónicas de una determinada frecuencia. (generalmente 40 KHZ) a la sonda receptora ultrasónica Cuando las ondas ultrasónicas llegan al receptor ultrasónico a través del flujo de aire de admisión, debido a la influencia de la velocidad del movimiento del flujo de aire y los cambios de presión, la fase (intervalo de tiempo) y la diferencia de fase (diferencia de intervalos de tiempo) de. la señal ultrasónica recibida cambiará. Control integrado. El circuito mide la frecuencia de la corriente parásita en función de los cambios de fase o de la diferencia de fase. Después de que la señal de frecuencia de corrientes parásitas ingresa a la ECU, la ECU puede calcular el volumen de aire de admisión.
2. Medidor de flujo de aire de hilo caliente
Composición: Veamos el diagrama de estructura del libro. Su composición básica incluye un hilo caliente de platino que detecta el flujo de aire y un sensor que lo corrige. de acuerdo con la temperatura del aire de admisión, resistencia de compensación de temperatura (cable frío), circuito de control para controlar la corriente del cable caliente y carcasa, etc. Según las diferentes ubicaciones de instalación del cable caliente de platino en la carcasa, se puede dividir en el método de medición principal instalado en el canal de aire principal y el método de medición del canal lateral instalado en el canal de derivación de aire.
Los medidores de flujo de aire de alambre caliente funcionan utilizando el efecto de enfriamiento del aire que fluye sobre alambres metálicos calientes. Se coloca un alambre caliente de alambre de platino en el flujo de aire de entrada. Cuando se pasa una corriente constante a través del alambre de platino para calentarlo, si el aire que fluye alrededor del alambre de platino aumenta, la temperatura del alambre disminuirá. Si la temperatura del alambre de platino se debe mantener constante, la corriente del alambre caliente debe ajustarse de acuerdo con el volumen de aire. Cuanto mayor sea el flujo de aire, mayor será la corriente requerida. La siguiente figura es el diagrama del principio de funcionamiento del medidor de flujo de aire de hilo caliente, que es el método de medición principal. Entre ellos, RH es un alambre de platino delgado (alambre caliente) con un diámetro de 0,03-0,05, y RK es una resistencia de alambre frío que se utiliza como compensación de temperatura. RA y RA son resistencias de puente de línea de precisión. Cuatro resistencias juntas forman un puente de Wheatstone. En el trabajo real, la corriente de calentamiento que representa el flujo de aire se convierte en una salida de voltaje a través de RA en el puente. Cuando el aire fluye a través de él a un flujo constante, el voltaje de suministro mantiene el cable caliente a una cierta temperatura y el puente permanece equilibrado. Cuando hay flujo de aire, debido a que el calor de RH es absorbido por el aire y se enfría, su valor de resistencia cambia y el puente pierde el equilibrio. En este punto, el amplificador aumenta la corriente a través del cable de platino hasta que se restablecen los valores originales de temperatura y resistencia, reequilibrando el puente. Debido al aumento de potencia, el voltaje de RA aumenta, de modo que se obtiene una nueva salida de voltaje que representa el flujo de aire en RA.
Cualquier cambio en la temperatura del aire de admisión desequilibrará el puente. Para ello, en el flujo de aire está previsto un hilo de resistencia de compensación (hilo frío) cerca del hilo caliente. La temperatura de la resistencia de compensación del hilo frío sirve como valor de referencia. En funcionamiento, el amplificador hará que la temperatura del cable caliente sea 100 grados superior a la temperatura del aire entrante. Si el medidor de flujo de aire de alambre caliente se usa durante mucho tiempo, se acumularán impurezas en el alambre caliente. Por esta razón, se utilizan medidas de quemado en los caudalímetros de hilo caliente para resolver este problema. Siempre que el motor se cala, la ECU conecta automáticamente el circuito electrónico en la carcasa del medidor de flujo de aire y el cable caliente se calienta automáticamente, lo que hace que su temperatura aumente 1000 grados en 1 segundo. Dado que la temperatura de quemado debe ser muy precisa, el circuito no se conecta hasta 4 segundos después de apagar el motor.
Dado que este tipo de medidor de flujo de aire no tiene partes móviles, funciona de manera confiable y tiene buenas características de respuesta; la desventaja es que el error es grande cuando la velocidad del flujo de aire se distribuye de manera desigual.
3. Medidor de flujo de aire de película caliente
Aunque el medidor de flujo de aire de película caliente puede proporcionar un flujo de aire de admisión preciso, el costo es demasiado alto y se utiliza principalmente en automóviles de lujo. Para cumplir con los requisitos de alta precisión, estructura simple y bajo costo, la empresa alemana Bosch desarrolló un medidor de flujo de aire de película caliente que utiliza tecnología de película gruesa. El principio de funcionamiento del medidor de flujo de aire de película caliente es similar al del medidor de flujo de aire de alambre caliente, los cuales utilizan un puente de Wheatstone.
La diferencia es que el medidor de flujo de aire de película caliente no utiliza platino como alambre caliente, sino que concentra la resistencia de alambre caliente, la resistencia de compensación y la resistencia de puente de alambre en una pieza de cerámica usando tecnología de película gruesa. Este tipo de medidor de flujo de aire se ha utilizado ampliamente en varios sistemas de inyección de gasolina controlados electrónicamente.
3. Sensor de presión
Función: Convertir la señal de presión en señal de voltaje.
Ámbito de aplicación: Tiene dos aplicaciones principales en automóviles. Uno es para la detección de la presión del aire, incluido el vacío de admisión, la presión atmosférica, la presión del aire en el cilindro y la presión de los neumáticos, etc.; el otro es para la detección de la presión del aceite, incluida la presión del aceite de la caja de cambios, la presión del aceite de la válvula de freno y la suspensión. Presión de aceite, etc.
1. Sensor de presión capacitivo
Primero, entendamos el condensador. La capacidad de un capacitor es directamente proporcional al dieléctrico entre las dos placas del capacitor y su área efectiva relativa, e inversamente proporcional a la distancia entre las dos placas, es decir, C=ε A/d, donde ε es el dieléctrico constante del dieléctrico, y A es el área efectiva relativa entre las dos placas de electrodos metálicos, d es la distancia entre las dos placas de electrodos metálicos. De esta relación se puede ver que cuando dos parámetros permanecen sin cambios y el otro parámetro se usa como variable, la capacitancia cambiará con los parámetros cambiantes. El sensor de presión capacitivo consta de dos piezas móviles (diafragmas metálicos elásticos) colocadas en la cavidad, dos piezas de estator (revestimientos metálicos en el vidrio cóncavo superior e inferior de los diafragmas elásticos), terminales de salida y una carcasa. Entre la pieza móvil y las dos piezas del estator están formados dos condensadores conectados en serie. Cuando la presión de entrada actúa sobre el diafragma elástico, el diafragma elástico se desplazará y la distancia desde un estator inevitablemente disminuirá, mientras que la distancia desde el otro estator aumentará (esto se puede demostrar con una hoja de papel). Podemos ver en la fórmula que la distancia entre las dos placas de electrodos metálicos es uno de los factores importantes que afectan la capacitancia. A medida que aumenta la distancia, la capacitancia disminuye y, a medida que disminuye la distancia, la capacitancia aumenta. Esta estructura en la que una cantidad medida provoca cambios iguales y opuestos en los parámetros de dos elementos sensores se denomina estructura diferencial. Si el diafragma elástico se coloca entre la presión del lado afectado y la presión atmosférica (la cavidad superior del diafragma elástico está abierta a la atmósfera), se mide la presión manométrica si el diafragma elástico se coloca entre la presión del lado afectado; lado y el vacío (la cavidad superior del diafragma elástico está vacía. La cámara está abierta al vacío), y se mide la presión absoluta.
Hay muchos tipos de circuitos de medición utilizados con sensores capacitivos. Tomemos el circuito puente como ejemplo para ilustrar el principio de funcionamiento del circuito de medición del sensor diferencial capacitivo, como se muestra en la figura. Parámetro de CA, por lo que el puente se excita con CA a través de un transformador. Las dos bobinas del transformador y los dos condensadores forman un puente. Cuando no hay presión de entrada, el puente está en estado equilibrado. Los dos valores del condensador son iguales y son C0. Los valores son C0 + △C, y el otro valor del capacitor es C0 + △C. Un valor de capacitancia es C0-△C (△C es el cambio en el valor de capacitancia causado por la presión externa), entonces el puente está fuera de servicio. equilibrio, y el voltaje es alto donde el valor de capacitancia es alto, creando una diferencia de voltaje entre los dos capacitores, por lo que el puente genera una salida de voltaje U que representa la presión de entrada.
2. Sensor de presión de entrada del transformador diferencial
El sensor de presión diferencial es un sensor de inductancia de inductancia mutua magnético abierto. Debido a que tiene dos bobinas secundarias conectadas en una estructura diferencial, también se le llama transmisión diferencial.
Cuando la bobina primaria del transformador diferencial es excitada por la fuente de alimentación alterna, su bobina secundaria generará una fuerza electromotriz inducida. Dado que las bobinas secundarias están conectadas de manera diferencial, la salida total es la diferencia en la fuerza electromotriz inducida de las dos bobinas. Cuando el núcleo de hierro no se mueve, su producción total es cero; cuando el núcleo de hierro se mueve, la fuerza electromotriz de salida cambia linealmente con el desplazamiento del núcleo.
El proceso de detección y conversión del sensor de presión de entrada del transformador diferencial es: primero convertir el cambio de presión en el desplazamiento del núcleo del transformador y luego convertir el desplazamiento del núcleo en una salida de señal eléctrica a través de la transmisión diferencial. . Este sensor de presión consta principalmente de un diafragma de vacío (fuelle), transmisión diferencial, etc. Cuando la presión del aire cambia, el fuelle se deforma, lo que hace que el núcleo del transformador diferencial se mueva. Debido al desplazamiento del núcleo, se genera un voltaje en el extremo de salida del transformador diferencial, y este voltaje se procesa y se envía al. extremo de entrada de la ECU. Si el tiempo de inyección se determina según el nivel de voltaje y se opera el inyector, se puede determinar la cantidad básica de inyección de combustible.
3. Sensor de presión de admisión con galga extensométrica semiconductor
El sensor de presión de admisión de presión semiconductor funciona utilizando el efecto de tensión.
El llamado efecto de deformación se refiere al fenómeno de que cuando un conductor o semiconductor se deforma bajo la acción de una fuerza externa, su valor de resistencia cambia.
El medidor de tensión de resistencia es un tipo de sensor de resistencia de chip que funciona utilizando el llamado principio de efecto piezorresistivo de que la resistividad del material semiconductor cambiará cuando se aplica una determinada carga en su dirección axial para generar tensión. .
El sensor de presión de admisión compuesto por extensímetros de resistencia se compone principalmente de extensímetros semiconductores, cámaras de vacío, placas de circuito integrado híbrido, etc. Las galgas extensométricas de semiconductores son cuatro resistencias de igual valor fabricadas sobre un diafragma utilizando tecnología de semiconductores y conectadas para formar una resistencia de puente. El medidor de tensión del puente de resistencia semiconductor se coloca en una cámara de vacío. Bajo la acción de la presión de entrada, el medidor de tensión se deforma, el valor de la resistencia cambia y el puente pierde el equilibrio, convirtiendo así el cambio en la presión de entrada en una salida del puente de resistencia. cambio de voltaje.
4. Sensor de posición de la válvula
El sensor de posición del acelerador está instalado en el cuerpo del acelerador y convierte la apertura del acelerador en una salida de señal de voltaje para que la computadora pueda controlar la cantidad de combustible. inyección.
El sensor de posición del acelerador tiene dos tipos: salida conmutada y salida lineal.
(1) Sensor de posición del acelerador tipo interruptor
Este tipo de sensor de posición del acelerador es esencialmente un interruptor de transferencia, también llamado interruptor del acelerador. Este sensor de posición del acelerador incluye contactos móviles, contactos inactivos y contactos de carga completa. El contacto de ralentí y el contacto de carga completa se pueden utilizar para detectar la velocidad de ralentí y el estado de carga pesada del motor. Generalmente, el contacto móvil se llama contacto TL, el contacto inactivo se llama contacto IDL y el contacto de carga completa se llama contacto PSW. Se puede ver en el diagrama estructural que bajo la acción de la biela unida al acelerador, la leva puede girar y el contacto móvil puede moverse a lo largo de la ranura de la leva. Este tipo de sensor de posición del acelerador tiene una estructura relativamente simple, pero su salida es discontinua.
Cuando la válvula de mariposa está completamente cerrada, el voltaje se agrega desde el terminal TL al terminal IDL y luego regresa al controlador electrónico. Cuando se pasa una señal de esta manera, el controlador electrónico entiende que el acelerador ahora está completamente cerrado. Cuando se pisa el pedal del acelerador y se abre la válvula del acelerador por encima de cierto grado, el voltaje se transmite desde el terminal TL a través del terminal PSW al controlador electrónico. El controlador electrónico comprende y ahora se abre el acelerador hasta cierto ángulo.
A continuación explicaré el impacto de la señal de ralentí y la señal de carga en la cantidad de inyección de combustible. Cuando se emite la señal IDL y la velocidad del motor excede la velocidad especificada, el suministro de combustible se interrumpe para evitar que el catalizador se sobrecaliente y ahorrar combustible. Cuando la señal IDL cambia de salida a ninguna salida, el controlador electrónico determina que la válvula del acelerador ha cambiado del estado completamente cerrado al estado abierto. Por supuesto, también determina que el vehículo está arrancando o reacelerando, por lo que lo hará. determine el estado de calentamiento del motor. Realice un enriquecimiento de aceleración y aumente la cantidad de inyección de combustible para suministrar la mezcla más rica necesaria para la aceleración.
Cuando la señal PSW ingresa al controlador electrónico, la función de enriquecimiento de salida se ejerce para aumentar el volumen de inyección de combustible. Durante la conducción con carga pesada, si no hay salida de señal PSW, no habrá efecto de enriquecimiento de salida y la potencia de salida del motor será ligeramente menor.
(2) Sensor lineal de posición del acelerador
El sensor lineal de posición del acelerador está instalado en el acelerador y puede detectar continuamente la apertura del acelerador. Se compone principalmente de un potenciómetro, contacto de ralentí, etc. vinculado al acelerador. El contacto móvil del potenciómetro (es decir, el contacto de salida de apertura del acelerador) se desliza sobre la película resistiva junto con la apertura del acelerador, obteniendo así una salida de voltaje lineal en el contacto (terminal TTA) que es proporcional a la apertura del acelerador. Como se muestra en la imagen. Cuando la válvula del acelerador está completamente cerrada, otro contacto móvil vinculado a la válvula del acelerador se conecta al contacto IDL y el sensor emite una señal de ralentí. La señal de voltaje lineal emitida por la posición del acelerador se envía a la computadora después de la conversión A/D.
5. Sensor de oxígeno
En los motores de inyección de gasolina que utilizan dispositivos de evolución catalítica de tres vías, se suele disponer un sensor de oxígeno en el tubo de escape para detectar el oxígeno en el contenido del escape. juzgando así indirectamente la concentración de la mezcla que ingresa al cilindro, para realizar un control de circuito cerrado de la relación aire-combustible real. Cuando el contenido de oxígeno en el escape es demasiado alto, significa que la mezcla es demasiado delgada y el sensor de oxígeno envía una señal eléctrica a la ECU para indicarle al inyector que aumente la cantidad de inyección de combustible cuando el contenido de oxígeno en el escape; es demasiado baja, significa que si la mezcla es demasiado rica, el sensor de oxígeno transmite inmediatamente esta información a la ECU, lo que le permite indicarle al inyector que reduzca la cantidad de combustible inyectado. Los sensores de oxígeno que se utilizan actualmente en los automóviles incluyen principalmente sensores de oxígeno de dióxido de titanio y sensores de oxígeno de dióxido de circonio.
Principio de funcionamiento: el sensor de oxígeno se instala en el tubo de escape del motor y se utiliza para medir el contenido de oxígeno en los gases de escape. Es una batería que genera fuerza electromotriz en función de la diferencia de concentración de oxígeno entre la atmósfera y los gases de escape. Como se muestra en la figura, los lados interior y exterior del electrolito cerámico están recubiertos con platino para formar electrodos. Cuando se inserta en el tubo de escape, su superficie exterior entra en contacto con los gases de escape y su superficie interior se ventila a la atmósfera. A temperaturas superiores a unos 300 grados, el electrolito cerámico puede convertirse en un conductor de iones de oxígeno. Cuando la mezcla es fina, es decir, cuando el coeficiente de exceso de aire α>1, el gas de escape debe contener mucho oxígeno. La diferencia en la concentración de oxígeno entre las superficies interior y exterior del electrolito cerámico es pequeña, y sólo una pequeña. se genera voltaje cuando la mezcla es rica, es decir, cuando el coeficiente de exceso de aire α <1, el contenido de oxígeno en el escape es pequeño y también hay una gran cantidad de combustión incompleta como CO, hidrocarburos, etc. Los componentes pueden reaccionar con el oxígeno bajo la acción del catalizador, consumiendo el escape. El oxígeno residual en el electrolito cerámico hace que la concentración de oxígeno en la superficie exterior del electrolito cerámico tienda a cero, lo que provoca la diferencia de concentración de oxígeno dentro y fuera del electrolito. aumenta repentinamente, y el voltaje de salida del sensor también aumenta repentinamente, y su valor tiende a 1V.
6. Sensor de temperatura
Función: Se utiliza para medir la temperatura del agua de refrigeración, la temperatura del aire de admisión y la temperatura de escape.
Tipo: Existen muchos tipos de sensores de temperatura, como el tipo termistor, el tipo semiconductor y el tipo termopar.
El llamado termistor significa que esta resistencia es sensible a la temperatura. Cuando la temperatura que actúa sobre esta resistencia cambia, su valor de resistencia cambiará con el cambio de temperatura. Entre ellos, aquellos que aumentan con la temperatura se denominan termistores de temperatura positivos y, a la inversa, aquellos cuya resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura se denominan termistores de coeficiente de temperatura negativo.
El circuito de medición del sensor de temperatura del termistor es relativamente simple, siempre que el sensor y una resistencia de precisión estén conectados en serie a una fuente de alimentación estable, se puede utilizar la salida de voltaje dividida de la resistencia en serie. reflejar el cambio de temperatura.