Датчики давления

Поясните устройство и работу резистивного измерителя расхода топлива.

Датчики давления в системах впрыска топлива используются для измерения давления топлива и давления воздуха в окружающей среде или в воздушных магистралях.

В основном это датчики мембранного типа или тензодатчики. В первом случае используется существенное (до десятков миллиметров) перемещение различным образом нагруженного перепадом давления мембранного элемента в электрический сигнал. Во втором случае перемещение чувствительного элемента, который также может быть выполнен в виде мембраны, незначительно (сотые доли миллиметра и менее), преобразуется в электрический сигнал с помощью так называемых тензорезисторов.

Мембранный датчик потенциометрического типа (рис. 1) состоит из потенциометра 1, подвижный ползун 4 которого приводится в движение мембраной 7, находящейся под перепадом давления между, например, давлением атмосферы Р₀ и измеряемым давлением Р_И.

При одинаковых давлениях Р₀ и Р_И под действием пружин 3 и 9 ползунок 4 переходит в крайнее левое положение, устанавливая некоторое начальное сопротивление потенциометра. При уменьшении измеряемого, например, во впускном трубопроводе, давления Р_И, давление в полости 8 снижается. На мембране 7 появляется перепад давления, под действием которого мембрана 7, преодолевая суммарное усилие пружин 3 и 9, перемещается вправо на величину, пропорциональную разности давлений Р₀ и Р_И. Соответственно, пропорционально этой разности изменяется и сопротивление потенциометра, которое фиксируется микропроцессором блока управления системой впрыска.

На рис. 2 показана схема датчика, в котором перепад давления преобразуется в изменение длины мембранной камеры (сильфона).

При изменении перепада между атмосферным Р₀ и измеряемым давлением Р_И длина мембранной камеры L также изменяется, что приводит к изменению положения стального сердечника 3 во вторичной обмотке 6 и, соответственно, к изменению индуктивности катушки 6. Катушка 6 включена в схему измерительного моста, и изменение ее индуктивности приводит к его разбалансировке. Появляющийся при этом электрический сигнал подается в электронный блок управления.

Камера 7 и поршень 8, выполненный заодно со стальным сердечником 3, образуют пневматический амортизатор, гасящий колебания измерительной системы, которые могут возникнуть при резких скачках измеряемого давления Р_И.

Недостатком датчиков мембранного типа является наличие подвижных частей, совершающих значительные перемещения, и явление трения, приводящее к неизбежному износу и, в конце концов, – к отказу датчика.

Этого недостатка лишены датчики тензометрического типа, в которых для генерации сигнала служат тензорезисторы, изменяющие свое сопротивление при чрезвычайно малых (сотые доли миллиметра и менее) деформациях активного элемента, на которых они закреплены (рис. 3).

При появлении перепада давления между полостями 2 и 4 упругий элемент 5, на который наклеен тензорезистор 3, изгибается в пределах упругих деформаций (это сотые и даже тысячные доли миллиметра). При этом тензорезистор 3 удлиняется, его сопротивление меняется. Тензорезистор 3 вместе с компенсационным резистором 6 включены в мостовую измерительную схему (сопротивление резисторов 3 и 6 в исходном состоянии равны). При изменении сопротивления резистора 3 происходит разбалансировка моста, и сигнал разбалансировки, пропорциональный перепаду давления на элементе 5, подается в блок управления системой впрыска.

В последнее время в качестве материала для тензорезисторов широко используются высокочувствительные полупроводники.

Контрольные вопросы

1. Для чего в системах управления двигателем используются датчики давления?

2. Какие типы датчиков нашли наиболее широкое применение при измерении давления в системах управления работой двигателя автомобиля?

3. На чем основана работа мембранного датчика давления потенциометрического типа?

4. Как работает индуктивный датчик сильфонного типа, и зачем в нем установлена камера пневматического амортизатора?

Дата добавления: 2014-10-31