Контрольно-измерительные приборы

Контрольно-измерительные приборы предназначены для контроля за состоянием и работой основных агрегатов и си­стем автомобиля. Они размещаются на панели, установленной перед водителем, и снабжены внутренней подсветкой для удобства наблюдения при движении автомобиля в темное время суток. К основным контрольно-измерительным приборам от­носятся: указатель температуры охлаждающей жидкости, ука­затель давления масла в смазочной системе двигателя, ука­затель уровня топлива, амперметр и спидометр.

Общая схема включения основных контрольно-измеритель­ных приборов показана на рис.159. Все приборы схемы явля­ются дистанционными, т.е. состоящими из двух частей: преобра­зователя неэлектрических параметров в электрические величи­ны (датчика) и преобразователя электрического сигнала в про­порциональное ему перемещение стрелки прибора (приемника).

Указатель температуры охлаждающей жидкости. Магнито­электрический указатель температуры охлаждающей жидкости (рис.160) состоит из датчика, ввернутого в головку цилинд­ров, и приемника, установленного на щитке приборов.

Корпус 4 датчика изготовлен в виде латунного цилиндра, внутри которого установлен терморезистор 1, являющийся по­лупроводником. Сопротивление терморезистора уменьшается с повышением температуры и увеличивается при его охлажде­нии. Бумажная трубка 2 изолирует терморезистор от боко­вых стенок датчика, а пружина 3 соединяет его с зажимом, укрепленном в изоляторе 5. Через дно цилиндра терморезис­тор соединяется с корпусом.

Приемники указателей могут быть рассчитаны на напряжение 12 или 24 В в зависимости от напряжения источников энергоснабжения. Внутри приемника установлены две пласт­массовые колодки 9. на которые намотаны обмотки катушек L1, L2 и L3, включенные в две параллельные ветви. В одну из ветвей последовательно включены катушки L2 и L3 и ре­зистор 14 температурной компенсации, предназначенный для поддержания сопротивления этой ветви постоянным при изме­нении температуры обмоток. В другую ветвь последователь­но включены катушки Ll и терморезистор.

В приемнике на напряжение 24 В ко всем трем катушкам последовательно подключен добавочный резистор 15. В одной из пластмассовых колодок установлен постоянный магнит 12, а на оси стрелки 6 укреплены магнитный диск 8 и ограничи­тель 11 поворота стрелки, входящий в прорезь 10 колодок 9. Ограничитель предотвращает выход стрелки за пределы шкалы. При разомкнутых контактах выключателя 13 стрелка отклоняется до упора влево из-за взаимного отталкивания одноименных полюсов постоянного магнита 12 и магнитного диска 8. Для устранения влияния постоянных магнитных по­лей приемник помещен в стальной экранирующий цилиндр 7.

При работе указателя сила тока в цепи катушек L2 и L3 практически не изменяется, а поэтому их магнитные потоки" остаются постоянными. Сила тока в катушке L1 и ее магнит­ный поток зависят от температуры терморезистора. Так как магнитные потоки катушек L1 и L2 действуют навстречу один другому, величина суммарного магнитного потока этих катушек будет зависеть от силы тока, устанавливаемой дат­чиком в катушке L1.

При работе непрогретого двигателя, когда температура охлаждающей жидкости не превышает 40°С, сопротивление терморезистора 1 составляет около 400 Ом. Поэтому через катушку L1 проходит ток небольшой сипы, а через последо­вательно соединенные катушки L2 и L3 проходит ток, при­мерно в 4 раза больший, так как они соединены с резисто­ром 14, сопротивление которого не превышает 100 Ом. Вследствие этого результирующий магнитный поток всех трех катушек удерживает стрелку указателя приемника около деле­ния 40 шкалы.

С повышением температуры сопротивление терморезисто­ра значительно уменьшается. При температуре охлаждающей жидкости 80°С оно достигает 140 Ом, а при 110°С снижа­ется до 70 Ом. По мере прогрева двигателя сила тока в ка­тушке L1 увеличивается, а сила тока, проходящего через ка­тушки L2 и L3, остается без изменения, вследствие чего результирующий магнитный поток всех трех катушек повора­чивает магнитный диск 8 и стрелку 6 относительно шкалы приемника вправо (в сторону повышения температуры).

Указатель давления масла или воздуха. Магнитоэлектри­ческий указатель давления масла или воздуха является при­бором для измерения давления масла в смазочной системе двигателя или воздуха в тормозной системе автомобиля. В зависимости от назначения прибор снабжается надписью на шкале приемника «Масло» или «Воздух».

Указатель давления масла (рис.161) состоит из реостат­ного датчика, установленного в смазочной магистрали двига­теля, и приемника, расположенного на щитке прибора. В кор­пусе 5 датчика установлена гофрированная мембрана 4 со штоком 2 и рычагом 6. При сборке датчика с помощью регу­лировочных винтов 3 и 7 рычага устанавливают ползунки 8 на реостате 10 в исходное положение. Ползунки реостата ук­реплены на упругой пластине, которая в крайнее верхнее по­ложение отводится пружиной 13. Для лучшего контакта пол­зунков с массой они соединены с ней медным проводником 12. Обмотка реостата 10 изготовлена из нихромовой прово­локи и соединена контактной пластиной 11 с выводной клем­мой, установленной в крышке 9 приемника. Максимальное сопротивление обмотки реостата равно 160 Ом.

Принцип работы прибора следующий. В зависимости от ве­личины давления масла в камере 1 изменяется прогиб мем­браны 4 и положение ползунков, а следовательно, и сопротивление обмотки реостата. Это приводит к изменению силы тока в катушках, что, в свою очередь, изменяет положение стрелки приемника.

Приемник указателя давления масла по своему устройст­ву и принципу действия аналогичен приемнику указателя тем­пературы охлаждающей жидкости. При отключенной от источ­ника тока цепи указателя стрелка приемника отклоняется вле­во от нулевого деления шкалы вследствие взаимодействия двух постоянных магнитов 14 и 17. Один из них (дисковый) соединен со стрелкой 15, а другой (прямоугольный) вмонти­рован в колодку 16.

Когда указатель включен, но двигатель не работает, в ка­мере 1 нет избыточного давления, поэтому ползунки 8 реос­тата находятся в крайнем левом положении. В этом случае в цепь последовательно соединенных катушек L2 и L3 прием­ника будет включено все сопротивление реостата, вследствие чего через катушки проходит ток небольшой силы, а через катушку L1 будет проходить ток максимальной силы. В ре­зультате взаимодействия магнитных полей всех трех катушек с дисковым магнитом 14 стрелка 15 приемника устанавлива­ется против нулевого деления шкалы.

После пуска двигателя давление масла возрастает, вслед­ствие чего мембрана 4 через шток 2 и рычаг 6, воздейст­вуя на ползунки 8, перемещает их вправо; в результате со­противление реостата уменьшается. При этом сила тока, про­ходящего через катушки, увеличивается, а сила тока в ка­тушке L1 уменьшается. Результирующее магнитное поле, взаимодействуя с магнитным полем дискового магнита 14, отклоняет стрелку 15 относительно шкалы в сторону увели­чения давления масла.

В том случае, когда мембрана 4 прогибается на макси­мальную величину, обмотка реостата выключается. При этом катушка L1 закорачивается (шунтируется), и сила тока в ней падает почти до нуля. Вследствие этого результирующий магнитный поток ориентирует дисковый магнит 14, а с ним и стрелку 15 на деления шкалы, соответствующие максималь­ному давлению масла.

Указатель уровня топлива. Приемники магнитоэлектричес­ких указателей уровня топлива работают с датчиками БМ112-А, БМ117-А и другими (см. поз. 1 и 2 на рис.159), установленными в топливном баке. На автомобилях КамАЗ и ВАЗ применяют магнито-электрические указатели (рис.162) с датчиком типа БМ158-Б. Преимуществом последнего явля­ется то, что он имеет контактные пластины, замыкающие цепь контрольной лампы, распо­ложенной на щитке приборов, ког­да в баке остается лишь резерв­ное топливо (не менее чем на 50 км пути).

В металлическом кожухе 9 датчика установлен пластмассо­вый корпус 10, соединенный с помощью кронштейна 8 со ште­керным разъемом 6; внутри кор­пуса размещен реостат с обмот­кой 11 из нихромовой проволоки. Металлические токоведущие плас­тины 7 соединяют со штекером обмотку реостата, а также кон­тактные пластины 17, замыкаю­щие цепь сигнальной лампы 18. Рычаг поплавка 14 вместе с ползунком 12 и контактной плас­тиной 17 установлены на втулке 15, которая вращается на оси, соединенной с корпусом (массой) Перемещение рычага с поплав­ком 14 ограничивается упорами 13 и 16.

Приемник указателя имеет две пластмассовые колодки 4, на которые намотаны обмотки катушек L1, L2, L3, защи­щенные от воздействия посторонних магнитных полей экра­ном 1. По устройству описываемый приемник в основном аналогичен приемнику указателя давления масла, но в нем несколько иначе соединены катушки и реостаты, магнитные потоки катушек L1 и L2 направлены навстречу один друго­му, поэтому величина и направление их суммарного потока будут зависеть от силы тока в катушке L1, который изме­няется в зависимости от положения ползунка реостата датчи­ка. При отключенной цепи указателя стрелка 3 приемника отклоняется влево за деление "О" шкалы вследствие взаимо­действия постоянных магнитов 2 и 5.

При полном топливном баке и включенной цепи указателя обмотка реостата включена полностью и через катушку L2 проходит ток небольшой силы, сила тока в катушке L1 и ее магнитный поток достигают максимальной величины, вследст­вие этого под действием результирующего магнитного поля катушек L1, L2 и L3 повернется дисковый магнит 2 и свя­занная с ним стрелка 3 вправо к делению "П" шкалы.

По мере расхода топлива уровень его в баке понижается, при этом поплавок 14 опускается и ползунок 12 перемеща­ется вверх, уменьшая тем самым сопротивление обмотки 11 реостата. Вследствие этого сила тока в катушке L2 увели­чивается, а в катушке L1 уменьшается, и результирующий магнитный поток поворачивает дисковый магнит 2 и стрелку 3 в сторону меньшего деления шкалы. При понижении уровня топлива примерно до 1/8 уровня полного бака поплавок 14, опускаясь, замыкает контактные пластины 17, которые вклю­чают сигнальную пампу 18.

Спидометры и тахометры. Для измерения скорости движе­ния автомобиля и отсчета пройденного пути применяют спи­дометры, а для измерения частоты вращения коленчатого вала - тахометры. Оба прибора могут быть магнитоиндуктивного или электронного типа.

Спидометры устанавливают на всех автомобилях, а тахо­метры только в тех случаях, когда необходимо контролиро­вать частоту вращения коленчатого вала двигателя (дизели ЯМЗ, КамАЗ). Тахометры приводятся в действие от распре­делительного вала двигателя, а спидометры - от ведомого вала коробки передач (автомобили ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, МАЗ-5335 и др.) или промежуточного вала раздаточной ко­робки (автомобили ГАЗ-66-01).

Спидометры объединяют два прибора - указатель скорости движения и счетчик пройденного пути. Широкое распростране­ние получили спидометры магнитоиндукционного тока. Устрой­ство такого спидометра показано на рис.163. Он состоит из постоянного магнита 7, жестко закрепленного на валу 11, который связан гибким тросом 10 с коробкой передач или раздаточной коробкой. Магнит 7 помещается внутри чашеоб­разной алюминиевой картушки 6, соединенной через спираль­ную пружину 12 со стрелкой 3.

При вращении магнита 7 его магнитный поток пронизыва­ет алюминиевую картушку 6, индуктируя в ней вихревые то­ки, создающие свое магнитное поле. В результате взаимодей­ствия этих полей картушка поворачивается на определенный угол в сторону вращения магнита. Угол поворота картушки определяется моментом, созданным суммарным магнитным полем, и противодействующим моментом спиральной пружины. Когда наступает равенство этих моментов, стрелка прибора останавливается, указывая скорость автомобиля в километ­рах в час.

Счетчик пройденного пути приводится в действие от вала 11с помощью понижающих червячных передач 9, 8 и 5. Не­посредственно счетный узел имеет шесть барабанов 4, уста­новленных на оси. С помощью шестерен 1 и 2 барабаны вза­имодействуют между собой, обеспечивая отсчет суммарного пробега автомобиля в километрах.

Литература.

1. Пузанков А.Г. Описательный курс автомобиля: учебник для машиностроительных техникумов по специальности «Автомобилестроение» (кузовостроение). – М.: Машиностроение, 1986. 288 с., ил. 80 к.

2. Боровских Ю.И. и др. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей: учебник. – М.: Высшая школа; Издательский центр «Академия», 1997. 528 с., ил.

3. Шестопалов С.К. Устройство, техническое обслуживание и ремонт легковых автомобилей: учебник для начального профессионального образования. – М.: ИРПО; Издательский центр «Академия», 1999. 544 с.

4. Родичев В.А. и др. Тракторы и автомобили. –М.: Колос, 1998.

5. Вишняков Н.Н. и др. Автомобиль. – М.: Машиностроение, 1986.

Содержание

1 Система центрального впрыскивания имеет аналогичную схему, но с одной форсункой, обеспечивающей подачу бензина во все цилиндры. Форсунка устанавливается на входе во впускной трубопровод.

[1] Карбюраторы с электронным управлением применяются редко.