Nowoczesne silniki wtryskowe i wysokoprężne wykorzystują układy sterujące z wieloma czujnikami, które monitorują dziesiątki parametrów.Wśród czujników szczególne miejsce zajmuje czujnik fazy, czyli czujnik położenia wałka rozrządu.O funkcjach, budowie i działaniu tego czujnika przeczytasz w artykule.
Co to jest czujnik fazy
Czujnik fazy (DF) lub czujnik położenia wałka rozrządu (DPRV) to czujnik układu sterowania wtryskiem silników benzynowych i wysokoprężnych, który monitoruje położenie mechanizmu dystrybucji gazu.Za pomocą DF początek cyklu silnika wyznaczany jest przez jego pierwszy cylinder (po osiągnięciu GMP) i realizowany jest układ wtrysku fazowego.Czujnik ten jest funkcjonalnie połączony z czujnikiem położenia wału korbowego (DPKV) - elektroniczny system zarządzania silnikiem wykorzystuje odczyty obu czujników i na tej podstawie generuje impulsy do wtrysku paliwa i zapłonu w każdym cylindrze.
Filtry DF są stosowane tylko w silnikach benzynowych z rozproszonym wtryskiem fazowym oraz w niektórych typach silników wysokoprężnych.I to właśnie dzięki czujnikowi najłatwiej jest zrealizować samą zasadę wtrysku fazowego, czyli wtrysk paliwa i zapłon na każdy cylinder, w zależności od trybu pracy silnika.W silnikach gaźnikowych nie ma potrzeby stosowania DF, ponieważ mieszanka paliwowo-powietrzna jest dostarczana do cylindrów przez wspólny kolektor, a zapłonem steruje się za pomocą rozdzielacza lub czujnika położenia wału korbowego.
DF jest również stosowany w silnikach ze zmiennym układem rozrządu.W tym przypadku stosuje się osobne czujniki dla wałków rozrządu sterujących zaworami dolotowymi i wydechowymi, a także bardziej złożone układy sterowania i algorytmy ich działania.
Projektowanie czujników fazy
Obecnie wykorzystuje się metodę DF bazującą na efekcie Halla – występowaniu różnicy potencjałów w płytce półprzewodnikowej, przez którą przepływa prąd stały, gdy zostanie ona umieszczona w polu magnetycznym.Czujniki efektu Halla są realizowane w prosty sposób.Opiera się na kwadratowej lub prostokątnej płytce półprzewodnikowej, do której czterech stron dołączone są styki - dwa wejściowe, służące do zasilania prądem stałym i dwa wyjściowe, służące do usuwania sygnału.Dla wygody ta konstrukcja jest wykonana w postaci chipa, który jest instalowany w obudowie czujnika wraz z magnesem i innymi częściami.
Istnieją dwa typy konstrukcji czujników fazy:
-szczelinowe;
- Koniec (pręt).
Czujnik szczelinowy
Czujnik końcowy
Szczelinowy czujnik fazy ma kształt litery U, w jego przekroju znajduje się punkt odniesienia (znacznik) wałka rozrządu.Korpus czujnika podzielony jest na dwie połowy, w jednej znajduje się magnes trwały, w drugiej element czuły, w obu częściach znajdują się rdzenie magnetyczne o specjalnym kształcie, które zapewniają zmianę pola magnetycznego podczas przejście benchmarku.
Czujnik końcowy ma kształt cylindryczny, punkt odniesienia wałka rozrządu przechodzi przed jego końcem.W tym czujniku element czujnikowy znajduje się na końcu, nad nim znajduje się magnes trwały i rdzenie magnetyczne.
Należy w tym miejscu zaznaczyć, że czujnik położenia wałka rozrządu jest integralny, to znaczy łączy w sobie opisany powyżej element czujnikowy sygnału oraz wtórny przetwornik sygnału, który wzmacnia sygnał i przetwarza go do postaci dogodnej do przetwarzania przez elektroniczny układ sterowania.Przetwornik zazwyczaj montowany jest bezpośrednio w czujniku, co znacznie ułatwia instalację i konfigurację całego systemu.
Zasada działania czujnika fazy
Czujnik fazy jest połączony z tarczą główną zamontowaną na wałku rozrządu.Tarcza ta ma punkt odniesienia takiej czy innej konstrukcji, który przechodzi przed czujnikiem lub w jego szczelinie podczas pracy silnika.Przechodząc przed czujnikiem, punkt odniesienia zamyka wychodzące z niego linie magnetyczne, co powoduje zmianę pola magnetycznego przechodzącego przez czuły element.W rezultacie w czujniku Halla generowany jest impuls elektryczny, który jest wzmacniany i zmieniany przez przetwornik i podawany do elektronicznej jednostki sterującej silnika.
W przypadku czujników szczelinowych i końcowych stosuje się tarcze wzorcowe o różnych konstrukcjach.W połączeniu z czujnikami szczelinowymi działa dysk ze szczeliną powietrzną - podczas przejścia przez tę szczelinę powstaje impuls sterujący.W połączeniu z czujnikiem końcowym działa tarcza z zębami lub krótkimi benchmarkami - po przejściu benchmarku powstaje impuls sterujący.
Czujnik fazy jest połączony z tarczą główną zamontowaną na wałku rozrządu.Tarcza ta ma punkt odniesienia takiej czy innej konstrukcji, który przechodzi przed czujnikiem lub w jego szczelinie podczas pracy silnika.Przechodząc przed czujnikiem, punkt odniesienia zamyka wychodzące z niego linie magnetyczne, co powoduje zmianę pola magnetycznego przechodzącego przez czuły element.W rezultacie w czujniku Halla generowany jest impuls elektryczny, który jest wzmacniany i zmieniany przez przetwornik i podawany do elektronicznej jednostki sterującej silnika.
W przypadku czujników szczelinowych i końcowych stosuje się tarcze wzorcowe o różnych konstrukcjach.W połączeniu z czujnikami szczelinowymi działa dysk ze szczeliną powietrzną - podczas przejścia przez tę szczelinę powstaje impuls sterujący.W połączeniu z czujnikiem końcowym działa tarcza z zębami lub krótkimi benchmarkami - po przejściu benchmarku powstaje impuls sterujący.
Czas publikacji: 24 sierpnia 2023 r