Датчик давления масла: система смазки двигателя под контролем
Контроль давления в системе смазки — одно из условий нормального функционирования двигателя внутреннего сгорания. Для измерения давления используются специальные датчики — все о датчиках давления масла, их типах, конструкции, принципе работы, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.
Что такое датчик давления масла?
Датчик давления масла — чувствительный элемент контрольно-измерительных приборов и приборов сигнализации системы смазки поршневых двигателей внутреннего сгорания; датчик для измерения давления в системе смазки и сигнализации о его снижении ниже критического уровня.
Система смазки двигателя и место датчиков давления в ней
Датчики давления масла выполняют две основных функции:
• Предупреждение водителя о низком давлении масла в системе;
• Сигнализация о низком уровне/отсутствии масла в системе;
• Контроль абсолютного давления масла в двигателе.
Датчики соединяются с главной масляной магистралью двигателя, что позволяет отслеживать давление масла и его наличие в масляной системе (это позволяет также проверять и работу масляного насоса, при его неисправности масло просто не поступает в магистраль). Сегодня на двигатели устанавливаются датчики различных типов и назначения, о чем нужно рассказать подробнее.
Типы, конструкция и принцип работы датчиков давления масла
В первую очередь, все датчики давления делятся на два типа по назначению:
- Датчик сигнализатора (датчик оповещения аварийного падения давления масла, «датчик на лампу»);
- Датчик измерения абсолютного давления масла («датчик на прибор»).
Приборы первого типа используются в системе сигнализации критического падения давления масла, они срабатывают только при снижении давления ниже определенного уровня. Такие датчики связаны со звуковыми или световыми приборами индикации (зуммером, лампой на приборной панели), которые предупреждают водителя о низком давлении/уровне масла в двигателе. Поэтому данный тип устройств часто называют «датчиками на лампу».
Датчики второго типа используются в системе измерения давления масла, они работают во всем интервале давлений в системе смазки двигателя. Эти устройства являются чувствительными элементами соответствующих измерительных приборов (аналоговых или цифровых), индикаторы которых выведены на приборную панель и указывают текущее давление масла в двигателе, поэтому их часто называют «датчиками на прибор».
Все современные датчики давления масла являются мембранными (диафрагменными). В этом приборе можно выделить три основных компонента:
Основные типы мембранных (диафрагменных) датчиков давления масла
- Герметичная полость, закрытая гибкой металлической мембраной (диафрагмой);
- Передающий механизм;
- Преобразователь механического сигнала в электрический.
Полость с мембраной соединена с главной масляной магистралью двигателя, поэтому в ней всегда поддерживается то же давление масла, что и в магистрали, а любые колебания давления приводят к отклонению мембраны от своего среднего положения. Отклонения мембраны воспринимаются передающим механизмом и поступают на преобразователь, который формирует электрический сигнал — данный сигнал поступает на измерительный прибор или электронный блок управления.
Сегодня в датчиках давления масла используются различные по конструкции и принципу действия передающие механизмы и преобразователи, всего можно выделить четыре типа приборов:
- Датчик контактного типа — это только датчики сигнализатора («на лампу»);
- Реостатный датчик;
- Импульсный датчик;
- Пьезокристаллический датчик.
Каждое из устройств имеет свои конструктивные особенности и принцип работы.
Контактный датчик давления масла (на лампу)
Датчик контактного типа. В устройстве предусмотрена контактная группа — подвижный контакт, расположенный на мембране, и соединенный с корпусом устройства неподвижный контакт. Положение контактов подобрано таким образом, что при нормальном давлении масла в системе контакты разомкнуты, а при низком давлении — замкнуты. Пороговое давление устанавливается пружиной, оно зависит от типа и модели двигателя, поэтому далеко не всегда датчики контактного типа взаимозаменяемы.
Реостатный датчик. В приборе располагается неподвижный проволочный реостат и связанный с мембраной ползунок. При отклонении мембраны от среднего положения ползунок посредством качалки проворачивается вокруг оси и скользит вдоль реостата — это приводит к изменению сопротивления реостата, которое отслеживается измерительным прибором или электронным блоком. Таким образом, изменение давления масла отражается на изменении сопротивления датчика, что и используется для проведения измерений.
Импульсный датчик. В устройстве располагается термобиметаллический вибратор (преобразователь), имеющий жесткую связь с мембраной. Вибратор представляет собой два контакта, один из которых (верхний) изготовлен из биметаллической пластины с намотанной на ней нагревательной спиралью. В холодном состоянии биметаллическая пластина распрямлена и замкнута с нижним контактом — по замкнутой цепи протекает ток, в том числе и по нагревательной спирали. Со временем спираль нагревает биметаллическую пластину, она изгибается и отходит от нижнего контакта — цепь размыкается. Вследствие разрыва цепи спираль прекращает нагрев, биметаллическая пластина остывает и распрямляется — цепь снова замыкается и процесс начинается сначала. В результате биметаллическая пластина постоянно вибрирует и на выходе датчика формируется переменный ток той или иной частоты.
Нижний контакт датчика соединен с мембраной, которая в зависимости от давления масла отклоняется от среднего положения вверх или вниз. В случае подъема мембраны (при повышении давления масла) нижний контакт поднимается и сильнее прижимается к биметаллической пластине, поэтому частота вибраций снижается, контакты дольше времени находятся в замкнутом положении. При опускании мембраны нижний контакт отходит от биметаллической пластины, поэтому частота вибраций повышается, контакты меньше времени находятся в замкнутом положении. Изменение продолжительности пребывания контактов в замкнутом состоянии (то есть — изменение частоты переменного тока на выходе датчика) и используется аналоговым прибором или электронным блоком для измерения давления масла в двигателе.
Пьезокристаллический датчик. В данном датчике предусмотрен пьезокристаллический преобразователь, связанный с мембраной. Основу преобразователя составляет пьезокристаллический резистор — кристалл с пьезоэлектрическими свойствами, к двум плоскостям которого подводится постоянный ток, а перпендикулярные плоскости соединены с мембраной и неподвижной опорной пластиной. При изменении давления масла мембрана отклоняется от своего среднего положения, что приводит и к изменению давления на пьезокристаллический резистор — вследствие этого изменяются проводящие свойства резистора и, соответственно, его сопротивление. Изменение тока на выходе датчика используется блоком управления или индикатором для измерения давления масла в двигателе.
Все датчики, независимо от типа, имеют металлический корпус цилиндрической формы, на нижней части корпуса предусмотрен резьбовой штуцер для соединения с масляной магистралью (для герметизации используются уплотнительные шайбы), а сверху или сбоку расположен контакт для соединения с электросистемой. Вторым контактом является корпус, через блок двигателя соединяемый с массой электросистемы. Также на корпусе выполнен шестигранник для монтажа и демонтажа датчика с помощью обычного гаечного ключа.
Вопросы выбора и замены датчиков давления масла
Датчики давления масла (сигнализации и измерения давления) важны для контроля работы двигателя, поэтому при выходе из строя их необходимо менять — как правило, ремонту они не подлежат. О необходимости замены датчика могут говорить некорректные показания прибора или постоянная работа индикатора на приборной панели. Если уровень масла в системе нормальный, а проблем с двигателем нет, то нужно выполнить замену датчика.
Для замены необходимо выбирать датчики только тех типов и моделей, которые рекомендованы производителем двигателя. Применение датчика другой модели может привести к нарушению показаний измерительного прибора или индикатора на приборной панели. Особенно это относится к датчикам сигнализации — они, как правило, не регулируемые и еще на заводе-изготовителе настроены на определенное пороговое давление. С датчиками измерения давления масла ситуация иная — во многих случаях возможно применение приборов других типов и моделей, так как измерительный прибор или электронный блок управления предлагают возможность настройки (калибровки) под новый датчик.
Замена датчика давления масла выполняется довольно просто. Работу нужно проводить только на остановленном и холодном двигателе, так как в этом случае масла в главной масляной магистрали нет (или его очень мало), и при демонтаже датчика не произойдет утечки. Датчик необходимо просто вывернуть с помощью ключа, а на его место ввернуть новый прибор. На штуцер датчика обязательно нужно надевать уплотнительную шайбу, в противном случае система может потерять герметичность.
При правильном выборе и замене датчика система сигнализации критического падения давления масла и система измерения давления масла двигателя будут надежно работать, обеспечивая необходимый контроль состояния силового агрегата.
