S rýchlym rozvojom automobilového priemyslu sú požiadavky na hospodárnosť paliva a emisné normy čoraz prísnejšie. Stále viac a viac systémov sa uplatňuje v automobiloch, ako napríklad systém riadenia nasávania / výfukového plynu, systém riadenia pary paliva, asistenčný systém brzdenia, systém filtrácie častíc nafty a pod. Všetky tieto systémy musia určiť stav systému a ďalšiu akciu na základe informácií o tlaku, ktoré rýchlo a presne získa snímač tlaku.
Význam snímačov tlaku v moderných vozidlách
Moderné vozidlá sú vybavené rôznymi typmi snímačov tlaku, ktoré monitorujú kľúčové parametre pre bezpečnosť, efektivitu a ekologickú prevádzku. Jedným z najdôležitejších je snímač tlaku v sacom potrubí, známy aj ako MAP senzor (Manifold Absolute Pressure sensor).
Funkcia snímača tlaku v sacom potrubí (MAP senzora)
Systém riadenia automobilového motora musí vstreknúť do valca príslušné množstvo paliva vo vhodnom čase, aby palivo spaľovalo úplne a efektívne, dosiahlo najlepšiu účinnosť spaľovania a znížilo sa znečistenie. ECU manažéra motora rozhoduje na základe množstva signálov snímača, ako je poloha kľukového hriadeľa, poloha vačkového hriadeľa, prietok vzduchu, teplota sacieho potrubia, tlak v sacom potrubí atď.
Senzor tlaku v sacom potrubí je snímač tlaku, ktorý pracuje v režime absolútneho tlaku. ECU vypočítava množstvo paliva, ktoré sa má vstreknúť, podľa tlakového signálu, aby bolo možné pri spaľovacom procese dosiahnuť optimálny pomer vzduchu a paliva. Snímač tlaku v sacom potrubí (MAP senzor) je dôležitý aj z hľadiska informovania RJ motora o tom, ako "tlačí turbo".
Vplyv na systém EGR
Na zníženie emisií NOx sú niektoré vozidlá vybavené systémami EGR (recirkulácia výfukových plynov). Systém EGR zavádza do sacieho potrubia malé množstvo výfukových plynov. Z dôvodu zotrvačnosti výfukových plynov sa proces spaľovania oneskoruje. Rýchlosť horenia sa spomalí, maximálna teplota horenia sa zníži a spomalí sa proces tvorby tlaku v spaľovacej komore, čím sa zníži tvorba oxidov dusíka. Kvôli vysokým teplotám výfukových plynov a prítomnosti rôznych korozívnych látok vyžadujú vozidlá vybavené systémami EGR vyššiu kompatibilitu médií pre snímače tlaku v sacom potrubí.
Ako funguje typický snímač tlaku
Snímač tlaku GPT200 je spoľahlivé a bežne používané zariadenie na presné meranie a odosielanie údajov o tlaku v priemyselnom a komerčnom prostredí. Základný pracovný koncept začína, keď aplikovaný tlak deformuje snímací prvok, zvyčajne membránu alebo piezorezistívny prvok, čo vedie k proporcionálnemu elektrickému výstupu. Snímač tlaku má niekoľko kritických častí:
- Snímací prvok: Zvyčajne je vyrobený z vysoko kvalitného kremíka alebo keramiky. Tieto materiály majú vynikajúce mechanické vlastnosti a dlhodobú stabilitu. Snímací prvok má flexibilnú membránu, ktorá sa pohybuje pri pôsobení tlaku. Pohyb je úmerný tlaku. Do membrány sú zabudované piezorezistívne prvky. Tieto prvky sú usporiadané v konfigurácii Wheatstoneovho mostíka. Tento mostík premieňa mechanické napätie na zmeny elektrického odporu.
- Obvod na úpravu signálu: Je to komplexný elektronický modul, ktorý vykonáva niekoľko kľúčových funkcií. V pokročilých konštrukciách mikroprocesor vylepšuje tento proces tým, že umožňuje digitálne spracovanie signálu, kalibráciu v reálnom čase, diagnostiku a viacero komunikačných protokolov.
- Teplotná kompenzácia: Je obzvlášť dôležitá na zníženie alebo elimináciu vplyvu zmien teploty na merania senzorov.
- Kryt a ochranné prvky: Sú nevyhnutné pre zaistenie odolnosti v náročných priemyselných podmienkach. Kryt, zvyčajne vyrobený z nehrdzavejúcej ocele alebo špeciálnych zliatin, ponúka silnú odolnosť voči korózii a chráni senzor pred mechanickým poškodením. Tieto ochranné opatrenia umožňujú senzoru spoľahlivo fungovať pri vysokých teplotách, korozívnych chemikáliách a extrémnych tlakoch.
Ďalšie aplikácie snímačov tlaku v automobiloch
Tlakový snímač je veľmi všestranný a používa sa v mnohých priemyselných odvetviach, ako aj v rôznych automobilových systémoch:
- Systém riadenia pary paliva: Pretože prchavosť vykurovacieho oleja je jednou z hlavných príčin emisií uhlíka a vodíka, je v niektorých štátoch regulácia pary automobilového paliva povinná. V systéme riadenia pary paliva je potrebný mikroskopický snímač (režim pretlaku), ktorý zisťuje, či nedochádza k úniku palivovej pary.
- Brzdový systém: Podtlakový posilňovač bŕzd je hlavnou súčasťou vákuového posilňovača brzdenia. Na pomoc pri brzdení využíva podtlak sacieho potrubia motora a tlakový rozdiel v atmosfére. Ak sa v brzdovom systéme objaví fenomén úniku vzduchu, spôsobí to, že tlakový rozdiel medzi prednou a zadnou časťou vzduchovej komory je veľmi malý alebo dokonca zmizne pri brzdení, čo vedie k zvýšeniu brzdnej dráhy. V obidvoch prípadoch je potrebné pridať snímač tlaku, ktorý monitoruje, či je tlakový rozdiel medzi prednou a zadnou komorou vhodný, aktivovať príslušný výstražný systém v prípade úniku vzduchu a upozorniť ECU, aby aktivovala vákuové čerpadlo, ak je podtlak nedostatočný, zaistite ďalšie vákuum.
- Systém výfukového filtra nafty (DPF): Na splnenie emisných požiadaviek je čoraz viac naftových motorov vybavených filtrom pevných častíc (DPF). Na detekciu tlakového rozdielu medzi vstupom a výstupom filtra sa používa snímač diferenčného tlaku. Ak je tlakový rozdiel vyšší ako nastavená prahová hodnota, filter sa považuje za nasýtený a je potrebná jeho regenerácia.
- Systémy na zemný plyn / LPG: Zemný plyn / skvapalnený ropný plyn (LPG) sa čoraz viac používa ako palivo. Snímač sacieho tlaku hrá úlohu aj v týchto systémoch.
Bežné poruchy snímača tlaku v sacom potrubí a ich riešenia
Senzor sacieho tlaku môže byť chybný, čo má významný vplyv na prevádzku motora. Aby sme mohli vyriešiť poruchu snímača tlaku na vstupe, musíme lepšie pochopiť príčinu a riešenie poruchy snímača tlaku na vstupe, aby sme mohli lepšie využiť snímač tlaku na vstupe.
Príznaky a príčiny porúch
Hlavné problémy, ktoré sa vyskytnú, keď samotný snímač tlaku v sacom potrubí alebo vedenie je zlé, sú:
- Zlyhanie motora pri štartovaní.
- Zrýchlenie motora nie je plynulé.
- Voľnobežný chod motora je nestabilný.
- Prerušované vypnutie motora.
- Môže spôsobiť, že funkcia vstrekovania paliva z počítača bude mimo prevádzky, zmes je príliš hustá alebo príliš riedka, motor beží temperovanie sacieho potrubia alebo dymového výfukového potrubia atď.
Príčiny poruchy snímača tlaku sú rôzne:
- Vnútorné vedenie snímača je prerušené alebo skratované.
- Výstupný signál snímača sa nemôže meniť pri podtlaku sacieho potrubia.
- Napätie výstupného signálu snímača je príliš veľké alebo príliš malé, jeho hodnota sa líši od rozsahu zastavenia.
- Spojovacie vedenie medzi snímačom nasávaného tlaku a počítačom je mimo alebo skratované.
- Vákuová hadica medzi snímačom a sacím potrubím je zablokovaná alebo netesná.
- Vákuový otvor pre prívod vzduchu je zablokovaný.
- Vákuový únik na sacom potrubí, ktorý bráni senzoru tlaku v sacom potrubí získať správny signál vákua.
- Hadica uniká alebo padá.
- Hadice konektor snímača tlaku sacieho potrubia je nesprávne pripojený s konektorom na uhlíkovú nádrž.
Úvod k údajom zo senzora MAP
Diagnostika a kontrola snímača tlaku
Existujú metódy, ako skontrolovať funkčnosť snímača tlaku v sacom potrubí:
- Kontrola výstupného napätia: Odpojte vákuovú hadicu, ktorá spája snímač so sacím potrubím tak, aby bol snímač priamo pripojený k atmosfére, a potom zapnite zapaľovanie, ale bez štartovania motora. Zmerajte výstupné napätie snímača na zástrčke kabelového zväzku elektrickej riadiacej jednotky. Potom sa na senzor aplikuje vákuum na meranie výstupného napätia senzora pri rôznych úrovniach vákua. Táto hodnota napätia by sa mala znižovať so zvyšovaním vákua. Porovnajte pokles výstupného napätia so štandardnou hodnotou a ak sa nezhoduje, vymeňte snímač.
- Kontrola napájacieho napätia: Odpojte zástrčku káblového zväzku snímača tlaku v sacom potrubí a zapnite zapaľovanie, ale nie naštartovaním motora. Pomocou voltmetra zmerajte napätie medzi napájacou a uzemňovacou svorkou na konektore postroje. Hodnota by mala byť v súlade s predpismi, inak sa musí ďalej skontrolovať vedenie medzi snímačom tlaku vzduchu a elektronickou riadiacou jednotkou. Ak existuje otvorený obvod, vymeňte alebo opravte jeho elektricky riadený zväzok káblov.
Všeobecné riešenie problémov so snímačmi tlaku
Je dôležité rozumieť bežným problémom so snímačom tlaku:
| Problém | Popis | Riešenie |
|---|---|---|
| Nulový drift | Posun alebo zmena výstupného signálu senzora alebo meracieho prístroja v priebehu času, keď je skutočný vstup nulový. | Pravidelné kalibračné kontroly dokážu včas odhaliť posun nuly. |
| Nestabilný alebo zašumený signál | Môže byť spôsobený elektromagnetickým rušením z blízkych zariadení. | Správne tienenie pomáha znižovať rušenie a udržiavanie čistých a bezpečných elektrických pripojení je kľúčové. Odporúča sa používať krútené dvojlinky. |
| Nepresnosti merania | Medzi možné príčiny patrí mechanické opotrebenie snímacieho prvku alebo nečistoty v tlakovom porte. | Pravidelná údržba by mala zahŕňať vizuálnu kontrolu tlakových pripojení. Snímacie porty by sa mali čistiť správnymi rozpúšťadlami. Presnosť merania by sa mala skontrolovať oproti známej referenčnej norme. |
Snímače tlaku sú sofistikované prístroje. Kombinujú pokročilú technológiu snímania s robustnou konštrukciou. To umožňuje spoľahlivé monitorovanie tlaku pre mnoho rôznych odvetví. Toto sa dosahuje pomocou starostlivo navrhnutých snímacích prvkov a presných obvodov na úpravu signálu. Moderné zariadenia používajú digitálne spracovanie. To zlepšuje výkon a pridáva diagnostické funkcie.