2.2. Давачі тиску

На сучасних автомобілях використовується велика кількість давачів тиску (від тиску масла до диференціального тиску повітря по різні боки кузова), і їх кількість постійно зростає.

Вимірювання тиску в різних рідинних і газоподібних текучих середовищах проводиться на автомобілі в процесі розробки, виробництва та експлуатації. Результати цих вимірювань необхідні для проведення експериментальних досліджень, забезпечення нормальної безпечної експлуатації автомобіля, видачі інформації водієві, для діагностики.

В залежності від вимірюваного параметра можуть застосовуватися різні одиниці вимірювання тиску. В системі СІ це паскаль (Па) або кілопаскаль (кПа). Незалежно від методу вимірювання в технічних системах визначається надлишковий, абсолютний або диференціальний тиск.

Таблиця 2.1

	[psi]	[мм.рт.ст]	[кПа]
[psi]	1,0	51,715	6,8947
[мм.рт.ст]	0,0193	1,0	0,133332
[кПа]	0,1450	7,5006	1,0

У табл. 2.1 наведені співвідношення між різними одиницями виміру тиску, які використовуються при маркуванні давачів в автомобільній промисловості. Тут psi – це фунт на квадратний дюйм, одиниця, яка застосовується в англомовних країнах.

Сучасний серійний автомобіль має декілька давачів для вимірювання тиску,наприклад, розрідження у впускному колекторі, тиску масла в двигуні і т.д.

У табл. 2.2 наведені деякі вузли автомобіля, де є необхідність вимірювання тиску з метою отримання керуючих сигналів для ЕСАУ.

Таблиця 2.2

Система	Параметр	Діапазон
Керування двигуном	Абсолютний тиск у впускному колекторі [кПа]	100
	Абсолютний тиск у впускному колекторі двигуна з наддувом [кПа]	200
	Барометричний тиск [кПа]	100
	Тиск в системі рециркуляції вихлопних газів [кПа]	51,7
	Тиск палива [кПа]	450
Коробка перемикання передач	Тиск масла [кПа]	550
Антиблокувальна система гальм	Тиск масла [кПа]	3447
Повітряні подушки безпеки	Тиск газу [кПа]	51,7
Підвіска	Тиск в пневматичному амортизаторі [мПа]	1,0

Водієві зазвичай видається інформація з наступних давачів: тиску масла в двигуні, рівня палива, рівня масла, тиску охолоджувальної рідини, рівня охолоджувальної рідини, рівня рідини в омивачі, рівня рідини в коробці перемикання передач, тиску в шинах.

2.2.1. Давачі барометричного тиску і абсолютного тиску у впускному колекторі

Такі давачі використовуються в системах управління двигуном при визначенні маси палива по об'ємній витраті повітря. Цей спосіб дешевший в реалізації в порівнянні з безпосереднім вимірюванням масової витрати повітря, але менш точний. Можуть використовуватися тільки для діагностики в бортових діагностичних системах другого покоління OBD-II.

Давачі барометричного (атмосферного) тиску потрібні для адаптації ЕБУ до перепадів висоти і змін погоди. Вони застосовуються спільно з витратоміром повітря за обсягом. Часто це один і той самий давач, тоді вимір атмосферного тиску проводиться, коли запалювання включене, а двигун ще не працює. При їзді в горах іноді доводиться спеціально зупинятися і перезапускати двигун для адаптації системи управління подачі палива до нової висоти.

Випускаються і здвоєні давачі (рис. 2.2). Вхід барометричного давача залишається відкритим і на нього подається атмосферний тиск, вхід давача розрідження з'єднується вакуумним шлангом з впускним колектором.

Рис. 2.2. Комбінований барометричний давач тиску та розрідження (Ford)

1 – вакуумний шланг;

2 – шланг в атмосферу.

Рис. 2.3. Сучасний інтегральний давач тиску в захисному корпусі

Барометричні давачі і давачі тиску, що застосовуються для вимірювання розрідження у впускному трубопроводі, можуть бути різних конструкцій. Давачі тиску дискретної дії являють собою пристрій, де замикання і розмикання контактів відбувається під дією пружної мембрани, що реагує на вимірюваний тиск.

Давачі тиску неперервної дії являють собою або потенціометр, повзунок якого пов'язаний з мембраною, або котушку індуктивності, в яку мембрана під дією тиску всуває магнітний сердечник.

Сучасні інтегральні давачі (рис. 2.3) підключаються до мікропроцесора ЕБУ через комутатор і аналого-цифровий перетворювач (АЦП). Для 8-розрядного контролера крок дискретизації може становити до 4 мс, для 16-розрядного – до 2 мс.

Похибка давача абсолютного тиску у впускному колекторі звичайно близько 1%.

Давач барометричного тиску працює в діапазоні 60 ... 115 кПа, має похибку близько 1,5%. По краях робочого діапазону, як по температурі, так і по тиску, похибка зростає.

Давачі абсолютного тиску в двигунах з надувом працюють в діапазоні тиску 20 ... 200 кПа.

Рис. 2.4. Спрощена електрична схема давача абсолютного (атмосферного) тиску з колами компенсації

А – коло температурної компенсації;

B – вимірювальний міст;

С – підналаштування нуля;

D – коефіцієнт підсилення;

E – термокомпенсація підсилювача.

Розглянуті давачі мають, як правило, інтегральне виконання і кріпляться до стінок відповідних трубопроводів.

Широкого поширення набули напівпровідникові давачі з перетворювачем тиску на кремнієвому кристалі, в роботі якого використовується п'єзорезистивний ефект (рис. 2.4, 2.5). На поверхні кристала сформований місток опорів, струм через які змінюється під дією деформації. Потім струм підсилюється і вводиться температурна компенсація. Ці давачі відрізняються невеликими розмірами і високою надійністю. Інтегральні давачі дуже технологічні, їх вихідний сигнал уніфікований для підключення до аналогових або імпульсних входів мікроконтролера.

Рис. 2.5. Давач розрідження у впускному трубопроводі

Інформацію про тиск залежно від конструкції давача несе величина вихідної напруги або його частота.

У табл. 2.3 наведені характеристики деяких давачів абсолютного тиску.

Таблиця 2.3

Розрідження, мм.рт.ст.	GM, Вольти	Ford, Гц	Розрідження, мм.рт.ст.	GM, Вольти	Ford, Гц
0	4,8	156…159	308,4	2,54
25,7	4,52		334,1	2,36
51,4	4,46		359,8	2,20
77,1	4,26		385,5	2,00	114…117
102,8	4,06		411,2	1,80
128,5	3,88	141…143	436,9	1,62
154,2	3,66		462,6	1,42	108…109
179,9	3,50		488,3	1,20
205,6	3,30		514	1,10	102…104
231,3	3,10		539,7	0,88
257	2,94	127…130	565,4	0,66
282,7	2,76