Пьезоэпемент

Сейсмическая масса

Сигнал при детонации

Рис. 2.33. Базовая конструкция акселерометра

, С2

Чувствительность R5

НЧ-фильтр

Пьезодатчик

Выход

Вых. усилитель

Установка нуля

Рис. 2.34. Схема усилителя-формирователя для обработки сигнала пьезоэлектрического

акселерометра

Акселерометры для воздушных мешков безопасности

Эти акселерометры являются механическими датчиками инерционного тина. Такие датчики должны располагаться )ie далее 40 см от места удара. Используются обычно 3-5 датчиков.

Конкретное исполнение инерционных датчиков выбирается производителем системы безопасности, но все они работают по одному и тому же принципу. В обычных условиях движения автомобиля выходные контакты акселерометра разомкнуты, они замыкаются, когда датчик испытывает отрицательное ускорение в диапазоне 15...20 g, что соответствует наезду автомобиля на твердое препятствие со скоростью 12...20 миль в час. Существует несколько ко)1Струкций акселерометров, применяемых в системах безопасности, рассмотрим некоторые из них.

Самыми распространенными механически.ми акселерометрами являются акселерометры с постоянным магнитом. Эта механическая конструкция (рис. 2.35) состоит из чувствительной массы (металлического щара), которая прочно удерживается в задней части небольшого цилиндра мощным постоянным магнитом. Во время обычной езды выходные электрические контакты датчика разомкнуты. При столк-

Магнит

Электрические

Чувствительная масса

До столкновения контакты разомкнуты

- Результирующая сила

Электрические

Сила инерции

Рис. 2.35. Акселерометр с постоянным магнитом

новении сила инерции металлического шара преодолевает притяжение магнита, шар катится по цилиндру вперед и замыкает контакты, сигнал поступает в ЭБУ.

Динамические характеристики .механических акселеро.метров описываются дифференциа.,1Ы1ым уравнением 2-го порядка. Такие пара.мстры, как жесткость пружины, масса пшрика, сила притяжения магнита, демпфирование и т. д., должны быть увязаны с дина.микой автомобиля при уларе. Эти параметры подбирают под конкретную модель авто.мобиля с учетом его веса, конструкции корпуса, места расположения датчика.

Специальные акселерометры

В последнее время начеши применяться интегральные акселерометры на ос}ю-ве полупроводниковых или пьезоэлектрических тензорезисторов. Они ма,10габа-ритны, более надежны, программируются, их характеристики воспроизводимы с более высокой точностью. Интегратьные датчики располагаются примерно в центре са;юна. Их чувствительность к ударному ускорению выше, чем у механических, из-за амортизации корпуса. Используется один датчик для фронтального удара с диапазоном ±50 g. Могут применяться датчики боковых ударов, пьезоре-стивные или емкостные. Погрешность менее 5%, частотный диапазон 0...750 Гц.

Акселерометры используются также в активной подвеске для определения изменения нагрузки на колеса. Рабочий диапазон ±2 g, погрешность менее 5%, диапазон частот 0...10 Гц.

В некоторых недорогих системах ABS используются акселерометры для определения предельных значений ускорения, при которых воз.можно проскальзывание колес. Рабочий диапазон ±lg, погрепнюсть менее 5%, диапазон частот 0,5...50 Гц.

Направление движения

2.7.3. Датчик детонации

Датчики детонации используются jum обнаружения явления детонации при сгорании рабочей смеси в цилиндрах [1] и 2. Контроль за детонацией особенно актуален в современных двигателях с высокой компрессией, так как для их эффективной работы угол опережения зажигания близок к предельному, за которым начинается детонация.

Обнаружение детонации можно производить различны.ми способами: измерением давления непосредственно в цилиндре, из.мерение.м ионизационного тока через электроды свечи после воспламенения и т. д. На практике используется .метод измерения вибрации цилиндров с помощью пьезоэлектрического датчика детонации. На рис. 2.36 схематично показан датчик детонации. Датчик выполнен таким образом, что его резонансная частота совпадает с частотой детонации двигателя (обычно в диапазоне 6...12 кГц). Датчик закрепляется на блоке цилиндров и реагирует даже на слабую детонацию.

При появлении детонапии вибрация двигателя приводит к генерапии сигнала на выходе датчика (рис. 2.37). ЭБУ двигателя фильтрует сигнал с датчика детонации, производит аналого-цифровое преобразование. После момента зажигания (вероятное время появления детонации) производится сравнение сигнала с датчика детонации с заданным уровнем (рис. 2.38). При обнаружении детонании ЭБУ у.меньшает угол опережения зажигания во всех цилиндрах или tojhjKo в одном. При выходе датчика детонации из строя ЭБУ устанааливает несколько уменьшенное безопасное значение угла опережения зажигания. При исчезновении детонапии ЭБУ начинает постепенно увеличивать угол опережения зажигания до появления детонации вновь и т. д. Таким образом ЭБУ с помощью датчика детонации удерживает двигатель в эффективном режиме работы на грани детонании, 1ю без опасности поломок и выхода из строя.

Рис. 2.36. Датчик детонации.

1 - пьезоэлемеит, 2 - шунтирующий резистор

Выходное

напряжение датчика

j; 1 Детонация

;iw--

Детонации нет

Частота, кГц

Сигнал зажигания -

Опорный уровень Сигнал с датчика

лла/\/

JWv\ivvv>

Преобразованный сигнал

Рис. 2.37. Выходной сигнал датчика детонации

Рис. 2.38. Определение детонации