2.2.1. Давачі тиску в рідинних середовищах
На автомобілях вони традиційно засновані па перетворенні переміщення пружної діафрагми в положення перемикача або движка потенціометра. За таким принципом працюють усі давачі тиску масла в ДВЗ колишніх конструкцій. Сьогодні електромеханічні давачі заміняються па кремнієві або інтегральні керамічні. Безпосередньо в корпусі давача розміщують уніфікуючі перетворювачі. Є захист від електромагнітних перешкод, мікросхеми працюють при температурі -40 ... + 150 °С в умовах вібрацій, при тиску до 500 psi (3440 кПа), в агресивних хімічних середовищах. З міркувань вартості корпуси давачів виготовляються з пластмаси, стійкої до перерахованих впливів.
Інформація про тиск масла в коробці перемикання передач використовується контролером, що керує перемиканням швидкостей. Вимоги до давачів тут такі ж, як і при вимірюванні тиску масла в двигуні.
Тиск рідини в гальмівній гідравлічній системі набагато вищий, ніж в коробці перемикання передач. Наприклад, в ABS він може досягати 500 psi (3440 кПа). Тиск рідини в гальмівній системі автомобіля близько 150 psi (1030 кПа), він вимірюється давачами на легкових автомобілях на етапі випробувань і на важких вантажівках при експлуатації. На пасажирському автомобілі достатньо мати один давач тиску для контролю за гідравлічною системою. Наприклад, в системі ABS-VI фірми GM тиск оцінюється по струму електродвигунів насосів. 2.2.2. Нові застосування давачів тиску
Давачі, що описуються нижче, використовуються на стадії розробки нових автомобільних систем. Їх застосування на серійних автомобілях визначається ціною, запитами споживача, вимогами законодавства, необхідністю при діагностиці. Система контролю тиску повітря в шинах
Система дозволяє стежити за тиском в шинах і при його зменшенні нижче заданого рівня на панелі приладів автомобіля загоряється ламповий або світлодіодний індикатор.
Кожному колесу відповідає окремий індикатор. Знижений тиск у шинах підвищує їх знос, а також витрату палива, може призвести до втрати керування автомобілем, підвищений – призводить до вібрацій. На рис. 2.6 показані блок-схема системи контролю тиску в шинах і розміщення давача в колесі автомобіля.
Система складається з трьох основних елементів. На ободі колеса встановлений мембранний мініатюрний давач тиску (перший елемент), що замикає контакти при зниженні тиску в шині і тим самим створює вторинне коло для високочастотного випромінювача (другий елемент), який розміщений на вузлі кріплення гальмівних колодок (на супорті). Давач тиску постійно проходить в безпосередній близькості від випромінювача при обертанні колеса. Факт появи вторинного кола для випромінювача фіксується ЕБУ. На панелі приладів загоряється контрольний індикатор (третій елемент), що відповідає колесу зі зниженим тиском в шині. Система вимірює тиск з точністю до ± 50 мілібар. При нагріванні на 10 °С тиск в шині підвищується на 1,5 psi (10,33 кПа). Підвищення температури повітря в шині не позначається на точності давача тиску і не викликає помилкових спрацьовувань системи.
Рис. 2.6. Система контролю тиску в шинах
а – розміщення на колесі;
б – блок схема.
В іншому варіанті система контролю тиску повітря в шинах містить аналогові давачі тиску і температури. Ці давачі розміщуються в шинах і передають безконтактним способом інформацію в ЕБУ про тиск і температуру, навіть якщо автомобіль нерухомий. Враховуються також швидкість і завантаження автомобіля.
Тиск у системі рециркуляції вихлопних газів
Система рециркуляції вихлопних газів (exhaust gas recirculation – EGR) призначена для зменшення вмісту оксидів азоту (NOx) у вихлопних газах. При наявності сонячного світла NOx вступає в реакцію з вуглеводнем, утворюючи канцерогенний фотохімічний смог.
Вперше система EGR була застосована в автомобілях Chrysler в 1972 році. Оксиди азоту виникають при температурі в камері згоряння вище 1370 °С (2500 °F). При деяких режимах роботи двигуна, коли не використовується повна потужність, наприклад, при рівномірному русі по шосе, можна зменшити температуру згоряння робочої суміші, тобто піти на зменшення потужності. Це досягається введенням невеликої кількості (6 ... 10%) вихлопних газів з випускного у впускний колектор. Так як вихлопні гази інертні, то вони розбавляють ПП-суміш, не змінюючи співвідношення повітря / паливо.
З 80-х років EGR стала частиною електронної системи управління двигуном. У відповідності з вимогами до бортових діагностичних систем другого покоління OBD-II, система управління двигуном постійно контролює справність клапана EGR, так як вихід його з ладу призводить до збільшення забруднення навколишнього середовища вихлопними газами автомобіля.
Наприклад, на автомобілях Ford в трубі між EGR і впускним колектором робиться вставка з отвором, що калібрується і вимірюється диференціальний тиск по обидві її сторони. Коли клапан EGR відкривається, цей тиск зменшується, що фіксується комп'ютером за допомогою давача диференціального тиску. Коли клапан EGR закритий, тиск по обидва боки вставки стає однаковим.
На серійних автомобілях можуть також застосовуватися давачі положення клапана EGR. Положення клапана модулюється в залежності від розрідження у впускному колекторі за принципом широтно-імпульсної модуляції або 3-розрядного цифроаналогового перетворювача, коли в різній комбінації відкриваються 3 електроклапана з перерізами в співвідношенні 1-2-4. Зміни тиску на 50 мм рт. ст. достатньо для відкривання клапана. Диференціальний тиск зазвичай дорівнює 200 мм рт. ст.
Тиск парів палива в баку
Автомобіль виробляє токсичні відходи при експлуатації, які потрапляють у навколишнє середовище: 60% у вигляді вихлопних газів під час руху, 20% у вигляді картерних газів і 20% за рахунок випаровування пального. Для зменшення шкідливого впливу випаровувань пального, останні надходить з баку в адсорбер з активованим вугіллям, об'ємом 850 ... 1000 см3, де накопичуються і спалюються в двигуні у потрібний час. На рис. 2.7 показана система уловлювання парів бензину з паливного бака, в якій для управління продувкою адсорбера використовується клапан з диференціальним давачем тиску між тиском в задросельній зоні впускного колектора і тиском парів палива в баку. Робочий діапазон ± 0,5 psi (3,5 кПа).
Рис. 2.7. Система уловлювання парів бензину
Тиск бензину в рампі
Регулятори тиску палива в рампі форсунок зазвичай виконують механічними і розташовують безпосередньо на рампі. У деяких моделях (наприклад, 5,9-літровий Dodge Magnum) паливний фільтр і регулятор тиску розташовані безпосередньо в баку, що виключає повернення нагрітого палива, зменшує його випаровування. Є системи подачі палива зі стабілізацією тиску в рампі без зворотної лінії, де паливний електронасос включається системою стабілізації періодично.
Стрибки тиску
Такі явища можуть виникати в різних автомобільних системах. Наприклад, в системі подачі палива нормальний тиск менше 75 psi (520 кПа), але під час роботи форсунок можуть бути стрибки до 300 psi (2070 кПа).
Під час зворотного спалаху у впускному колекторі тиск піднімається до 75 psi (520 кПа).
Традиційні методи боротьби із стрибками тиску: механічні стопори і фільтри, раціональна (ударостійка) конструкція давачів. У сучасних інтегральних давачах тиску використовуються кремнієві чутливі елементи. Їх модуль пружності 30*106 psi (не гірше, ніж у сталі), а напруга текучості навіть вища (180 ... 300 psi). У міцному корпусі такі давачі зазвичай витримують стрибки тиску.