Измеритель крутящего момента коленчатого вала ДВС
Нагрузка на двигатель внутреннего сгорания является одним из важнейших параметров, необходимых для нормального функционирования электронных систем управления двигателем, трансмиссией и автомобиля в целом. В зависимости от нагрузки регулируется момент зажигания бензиновых двигателей и момент впрыска топлива дизелей. В зависимости от нагрузки регулируется цикловая подача топлива современных инжекторных систем топливоподачи двигателя внутреннего сгорания. Информация о вращающем моменте коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания используется в алгоритмах управлениях автоматической коробки передач, в электронных системах управления тормозами и двигателя в целом.
Прямой метод измерения крутящего момента двигателя внутреннего сгорания связан с рядом технических трудностей. В современных электронных системах используется косвенный метод измерения нагрузки. В классических системах зажигания нагрузку ДВС измеряет по степени разряжения в впускном коллекторе непосредственно за дроссельной заслонкой с помощью вакуумного автомата. В системах топливоподачи нагрузку на двигатель определяет по нескольким параметрам: углу открытия дроссельной заслонки, частоте вращения коленчатого вала и массовому расходу воздуха.
В работе поставлена задача разработки измерителя крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, реализующего прямой метод измерения контролируемого параметра, т. е. крутящего момента ДВС. В качестве основного датчика крутящего момента выбран диск сцепления коленчатого вала с промежуточным валом коробки передач. Используется свойство диска сцепления смещать свое угловое положение относительно первичного вала на несколько градусов за счёт пружинного механизма. Угловое смещение валов преобразуется с помощью индукционных датчиков в импульсные сигналы. Временной интервал между импульсами, пропорциональный угловому смещению, измеряется электронным блоком управления.
Для реализации предлагаемого метода измерения крутящего момента требуется установка двух бесконтактных датчиков углового положения вращающихся устройств. Один датчик должен быть установлен неподвижно непосредственно над диском сцепления. Другой датчик должен быть установлен над измерительным диском, жестко связанным с первичным валом коробки передач. Диск сцепления и измерительный диск должны иметь несколько меток (например, 4) по внешнему диаметру. Метки в исходном состоянии должны иметь нулевой или фиксированный сдвиг друг относительно друга по углу поворота. Под действием передаваемого момента диски смещаются друг относительно друга по углу поворота. Датчики должны фиксировать это смещение. Несколько измерительных меток позволяют зафиксировать динамику изменения крутящего момента. Эта динамика имеет большую диагностическую ценность. Например, можно зафиксировать пропуск искрообразования или рабочего хода, неравномерность работы отдельных цилиндров двигателя, перебои в системе топливоподачи, нарушение компрессии и другие сбои в работе двигателя.
Для полной реализации предлагаемого устройства требуется решить ряд задач.
1) Соединение диска сцепления с первичным валом должно быть с малым люфтом, не превышающим 0,25о. 2) Необходимо обеспечить одинаковую жёсткость пружин в широком диапазоне температур и условий эксплуатации. 3) Разрешающая способность АЦП должна быть на уровне 12 двоичных разрядов (погрешность по моменту приблизительно 2%). 4) Требуются определенные изменения в реальной конструкции сцепления с целью установки двух датчиков.
В случае решения данных задач разработка данной темы становится достаточно перспективной.
