Как влияет датчик уровня масла на работу двигателя

Какие бывают и как работают датчики системы смазки двигателя

Для корректной работы системы смазки двигателя применяется целый комплекс датчиков. Они позволяют контролировать уровень (объем), давление, качество (степень загрязненности) и температуру моторного масла. В современных автомобилях используются как механические, так и электрические (электронные) датчики. Их основной задачей является фиксирование любых отклонений состояния системы от нормальных параметров и подача соответствующей информации на индикаторы приборной панели автомобиля.

Назначение и устройство датчика давления масла

Датчики давления масла являются одними из самых значимых в системе. Они одними из первых реагируют на возникновение мельчайших неисправностей в работе двигателя. Датчики давления могут располагаться в разных местах: вблизи головки блока цилиндров, возле ремня ГРM, рядом с масляным насосом, на кронштейнах до фильтра и т.д.

В различных типах двигателей может быть один или два датчика давления масла.

Первый – аварийный (низкого давления), который определяет, есть ли давление в системе, и при его отсутствии сигнализирует включением контрольной лампы неисправности на приборной панели автомобиля.

Второй – контрольный, или абсолютного давления.

Если на приборной панели автомобиля загорелась “красная масленка” – дальнейшее движение на автомобиле запрещено! Игнорирование этого требования может грозить серьезными неприятностями в виде капитального ремонта двигателя.

Автомобилистам на заметку. Контрольные лампы на приборной панели не просто так имеют разные цвета. Любые индикаторы неисправности красного цвета запрещают дальнейшее движение автомобиля. Желтые индикаторы говорят о том, что нужно обратиться в сервис в ближайшее время.

Принцип работы аварийного датчика

Это обязательный тип датчика для всех автомобилей. Конструктивно он очень прост и состоит из следующих элементов:

Аварийный датчик и лампа индикатора включены в общую электрическую цепь. Когда двигатель выключен и давления нет, мембрана находится в прямом положении, контакты цепи замкнуты, а толкатель полностью задвинут. В момент запуска двигателя на электронный датчик подается напряжение, и лампочка на приборной панели загорается на некоторое время, пока в системе не установится нужный уровень давления масла.

Оно воздействует на мембрану, которая перемещает толкатель и размыкает контакты цепи. При падении давления в системе смазки мембрана вновь выпрямляется, и цепь замыкается, включая лампочку-индикатор.

Как работает датчик абсолютного давления

Он представляет собой аналоговый прибор, отображающий текущий показатель давления в системе при помощи указателя стрелочного типа. Конструктивно типовой механический датчик для снятия показаний давления масла состоит из:

  • корпуса;
  • мембраны (диафрагмы);
  • толкателя;
  • ползунка;
  • нихромовой обмотки.

Датчики абсолютного давления могут быть реостатными или импульсными. В первом случае его электрическая часть – это фактически реостат. При работе двигателя в системе смазки возникает давление, воздействующее на мембрану и, как следствие, толкатель изменяет положение ползунка, расположенного на пластине с обмоткой из нихромовой проволоки. Это приводит к изменению сопротивления и перемещению стрелки аналогового индикатора.

Реостатный датчик абсолютного давления масла

Импульсные датчики оснащены термобиметаллической пластиной, а их преобразователь состоит из двух контактов: верхнего – пластина со спиралью, соединенная со стрелкой индикатора, и нижнего. Последний контактирует с диафрагмой датчика и замкнут на массу (заземление на корпус автомобиля). Через верхний и нижний контакты преобразователя протекает ток, нагревающий его верхнюю пластину и провоцирующий изменение положения стрелки. Биметаллическая пластина в датчике также деформируется и размыкает контакты до момента охлаждения. Это обеспечивает постоянное замыкание и размыкание цепи. Различный уровень давления в системе смазки оказывает определенное воздействие на нижний контакт и изменяет время размыкания цепи (остывание пластины). В результате на электронный блок управления, а далее на стрелочный указатель подается различная величина тока, которая и определяет текущее показание давления.

Датчик уровня масла, или электронный щуп

В последнее время все больше автопроизводителей отказываются от использования классического щупа для проверки уровня масла в двигателе в пользу электронных датчиков.

Читайте также:  Стук в двигателе на suzuki grand vitara 2000

Датчик уровня масла (иногда его еще называют электронный щуп) в автоматическом режиме контролирует уровень в процессе эксплуатации автомобиля и отправляет показания на приборную панель водителю. Как правило, он расположен в нижней части двигателя, на поддоне или вблизи масляного фильтра.

Датчик уровня и температуры масла

Конструктивно датчики уровня масла разделяются на следующие типы:

  • Механический, или поплавковый. Он состоит из поплавка, оснащенного постоянным магнитом, и вертикально ориентированной трубки с герконом. При изменении объема масла поплавок перемещается вдоль трубки и при достижении минимального уровня геркон замыкает цепь и подает напряжение на соответствующую лампу-индикатор на приборной панели.
  • Тепловой. В основе этого прибора используется термочувствительная проволока, на которую подается небольшое напряжение для разогрева. После достижения заданной температуры напряжение отключается и проволока охлаждается до температуры масла. В зависимости от того, сколько времени при этом проходит, определяется объем масла в системе и подается соответствующий сигнал.
  • Электротермический. Этот тип датчиков является подвидом теплового. В его конструкции также использована проволока, изменяющая сопротивление в зависимости от температуры нагрева. При погружении такой проволоки в моторное масло ее сопротивление снижается, что позволяет определять объем масла в системе по величине выходного напряжения. Если уровень масла низкий, датчик подает сигнал блоку управления, который сопоставляет его с данными о температуре смазки и сигнализирует включением индикатора.
  • Ультразвуковой. Он представляет собой источник ультразвуковых импульсов, направленных в поддон картера. Отражаясь от поверхности масла, такие импульсы возвращаются на приемник. Время прохождения сигнала от момента отправки, до его возврата и определяет количество масла.

Как устроен датчик температуры масла

Датчик контроля температуры моторного масла – необязательный элемент системы смазки. Его главной задачей является измерение уровня нагрева масла и передачи соответствующих данных на индикатор приборной панели. Последний может быть электронным (цифровым) или механическим (стрелочным).

При различных температурах масло меняет свои физические свойства, что влияет на работу двигателя и показания других датчиков. Например, холодное масло обладает меньшей текучестью, что должно учитываться при получении данных об уровне масла. Если же моторное масло достигает температуры более 130°C, оно начинает гореть, что может привести к значительному снижению его качества.

Определить, где находится датчик температуры моторного масла, не сложно – чаще всего он устанавливается непосредственно в картере двигателя. В некоторых моделях автомобилей он объединен с датчиком уровня масла. В основе работы температурного датчика лежит использование свойств полупроводникового терморезистора.

При нагреве уменьшается его сопротивление, что изменяет величину напряжения на выходе, которое подается к электронному блоку управления. Анализируя полученные данные, ЭБУ соответственно заданным заранее параметрам настройки (коэффициентам) передает информацию на приборную панель.

Особенности работы датчика качества масла

Датчик, определяющий качество масла в двигателе, также является опциональным. Однако, поскольку при работе мотора в масло неизбежно попадают различные загрязнения (охлаждающая жидкость, продукты износа, нагар и т.д.), фактический срок его эксплуатации снижается, и ориентироваться на рекомендации производителя по срокам замены не всегда правильно.

Датчик качества масла в двигателе

Принцип работы датчика контроля качества моторного масла базируется на измерении диэлектрической проницаемости среды, которая изменяется в зависимости от химического состава. Именно поэтому он располагается таким образом, чтобы быть частично погруженным в масло. Наиболее часто это участок находится между фильтром и блоком цилиндров.

Конструктивно датчик для контроля качества масла представляет собой подложку из полимеров, на которую нанесены полосы из меди (электроды). Они попарно направлены навстречу друг к другу, образуя в каждой паре отдельный датчик. Это позволяет получать максимально корректную информацию. Половина электродов погружена в масло, которое обладает диэлектрическими свойствами, заставляя работать пластины как конденсатор. На встречных электродах формируется ток, поступающий на усилитель. Последний, исходя из величины тока, подает на ЭБУ автомобиля определенное напряжение, где происходит его сравнение с эталонной величиной. В зависимости от полученного результата контроллер может выдать сообщение о низком качестве масла на приборную панель.

Правильная работа датчиков системы смазки и контроль за состоянием масла обеспечивает правильную работу и увеличение срока службы двигателя, но главное – безопасность и комфорт эксплуатации автомобиля. Как и остальные детали, они требуют регулярного технического осмотра, проверки исправности, а также соответствующей замены при обнаружении поломки.

Читайте также:  Сколько тяговых двигателей у тепловоза

Источник

Датчик уровня масла: устройство, принцип работы, виды, схемы

Большинство автолюбителей еще помнят те времена, когда перед каждым выездом им приходилось опускать металлический щуп в бачок для проверки уровня масла. Но эта задача утратила свою актуальность в связи с повсеместным внедрением электроники, так как эту функцию перенял датчик уровня масла, при чем на постоянной основе. Как устроен этот датчик и чем примечательна его работа, мы рассмотрим в данной статье.

Устройство

На сегодняшний день существует достаточно большое количество датчиков уровня масла, отличающихся конструктивными особенностями и принципом действия. Устройство автомобильного сенсора мы рассмотрим на примере простейшего варианта – поплавкового датчика.

Рис. 1. Устройство датчика уровня масла

Как видите на рисунке 1 выше, датчик уровня масла состоит из следующих составных компонентов:

  • Управляемый магнитом контакт 1, реагирующий на приложенное извне поле. В радиотехнике этот элемент также называется геркон.
  • Поплавок 2 – предназначенный для непосредственного взаимодействия с маслом. Внутри поплавка располагается постоянный магнит, вступающий во взаимодействие с герконом.
  • Направляющая трубка 3 – задает направление движения поплавку, выступает в роли основания, относительно которого и происходит движение. Внутри трубки обеспечивается герметичное пространство, где расположен как сам геркон, так и цепь его питания.
  • Выводы датчика 4 – предназначены для подключения к сигнальной цепи исполнительного или измерительного устройства.

Вся конструкция устанавливается в емкость, где необходимо контролировать уровень масла, в большинстве случаев способ установки предусматривает резьбовое ввинчивание. Такой способ обеспечивает хорошую герметичность и простоту замены в случае выхода со строя.

Принцип работы

В быту и промышленности датчик уровня масла позволяет зафиксировать имеющийся объем жидкости в текущий момент времени. Для этого используются самые различные сенсоры, но наиболее простым и понятным для понимания будет датчик поплавочного типа, поэтому в качестве примера мы рассмотрим принцип действия на его примере.

Рис. 2. Принцип действия датчика уровня масла

Как видите на рисунке 2, датчик представляет собой герметичную трубку с запаяннымгерконом, на которой насажен поплавок. У рабочего элемента датчика движения присутствует два граничных положения – максимума и минимума жидкости относительно которых и происходит дальнейшая сигнализация и передача данных. Принцип работы заключается в следующем:

  • В топливную систему автомобиля заливается масло до установленной максимально допустимой отметки. При этом обеспечивается номинальный режим работы агрегата, охлаждение камеры сгорания во время технологических процессов.
  • Поплавок на этапе заполнения емкости до отметки Max также поднимается за счет архимедовой силы до своего максимального предела.
  • Масло удерживает поплавок на отметке постоянно, поэтому установленный в него магнит коммутирует контакты геркона и цепь замыкается, о чем приходит соответствующий сигнал на реле или измерительное устройство.
  • В случае утечки или выработки масла механизмом его уровень будет постепенно уменьшаться. Поплавок датчика начнет опускаться ниже, но магниты продолжат взаимодействовать с герконом.
  • Как только поплавок датчика уровня масла опуститься до отметки Min, его магнитного воздействия станет недостаточно для замыкания контактов геркона, и они перейдут в отключенное положение.
  • Цепь датчика разомкнется, и сигнал на контакты реле поступать не будет. В автомобиле сработает сигнализация о необходимости доливки масла.

Сегодня на практике применяются и другие типы сенсоров для определения уровня масла. Способ определения положения жидкости в них будет отличаться от описанного выше, поэтому далее мы расскажем о разновидностях масляных сенсоров.

Разновидности

В соответствии с положениями п.1.1.2 ГОСТ 28725-90 датчики подразделяются на защищенные от проникновения воды и пыли. Также существует отдельная категория взрывозащищенных устройств.

В зависимости от устойчивости приспособления к механическим воздействиям согласно п.1.3 ГОСТ 28725-90 датчики уровня масла можно разделить на вибропрочные и виброустойчивые.

За основу датчика взяты некоторые явления, связанные с физическими, химическими или электрическими свойствами масла, как вещества с устоявшимся агрегатным состоянием в течении всего процесса работы. На сегодняшний день наиболее популярным видами датчиков уровня масла, в зависимости от принципа действия, являются:

Читайте также:  Как работает нитро двигатель

  • Тепловые;
  • Ультразвуковые;
  • Электротермические;
  • Емкостные;
  • Поплавковые.

Рис. 3. Тепловой датчик уровня масла

Тепловые датчики (см. рисунок 3) являются наиболее распространенными в практике автомобилестроения. Конструктивно их принцип построения рассчитан на скорости остывания чувствительного элемента, как правило, металлической проволоки. Для измерения уровня проволоку, расположенную в масле нагревают до установленной температуры, заранее превышающей текущий нагрев масла. После этого проволока остывает, а в зависимости от времени выравнивания ее температуры до значения масляной среды, определяют степень заполнения резервуара.

Рис. 4. Ультразвуковой датчик

Ультразвуковые приборы (рисунок 4) основаны на принципе разности преодоления звуковыми волнами различных материалов или сред. Конструктивно этот вид содержит ультразвуковой излучатель, направляющий колебания в емкость с маслом. У масла и воздуха плотность сильно отличается, поэтому и скорость распространения волн в этих средах будет разной. Измеряя скорость движения ультразвука от источника до поверхности масла, датчик может определить наполнение объема.

Рис. 5. Электротермический датчик

Принцип работы электротермического датчика (рисунок 5) основан на зависимости сопротивления проводников, в зависимости от температуры материала. В качестве измерителя здесь используется металлическая проволока, обладающая высоким температурным коэффициентом, часть которой постоянно погружена в масло. Через проволоку пропускается электрический ток, нагревающий нить, в зависимости от глубины погружения в жидкость, отведение тепла на соответствующем участке будет лучше, сопротивление ниже, а величина тока больше. На выходе электрические параметры фиксируются и по их значению делается оценка уровня масла.

Рис. 6. Емкостной датчик

Емкостные датчики (рисунок 6) работают по принципу измерения емкости машинного масла, как диэлектрика. Конструктивно такие приспособления состоят из двух трубок 2 и 3, помещенных одна в одну, пространство между трубками заполняется диэлектриком 4. При перемещении уровня к максимальной отметке емкость между стенками трубок будет максимальной, а при постепенном снижении емкость измерительного блока 5 будет уменьшаться, что и зафиксирует электронный блок 7.

Схемы подключения

Разные модели датчика уровня масла могут отличаться и схемой подключения в конкретную цепь. Одним из примеров их использования является электропроводка транспортного средства, поэтому схема подключения будет иметь следующий вид:

Рис. 7. Схема подключения теплового датчика уровня масла

Как видите на рисунке 7 выше, оценка состояния производится сразу через датчик температуры и уровня масла. Далее сигнал передается в блоки оценки обоих параметров. В случае соответствия заложенному алгоритму функция передается в электронный блок и в виде ШИМ сигнала поступает на панель приборов. В современных авто информация о состоянии двигателя выводится на дисплей перед водителем.

Рис. 8. Общая схема подключения авиационного датчика

В отличии от автомобильного, авиационные модели датчика уровня масла завязаны по более сложной схеме, что обусловлено вопросом безопасности пассажиров во время полета. Как видите на рисунке 8, информация от измерительного устройства поступает в блок анализатора, где происходит сравнение информации с установленными параметрами работы мотора. В случае превышения критического порога, данные с анализатора передаются в блок корректировки, который через систему обратной связи проверяет информацию, получаемую с датчика. При подтверждении снижения на недопустимую величину в исполнительный блок поступает команда о добавлении жидкости в резервуар.

Применение

Сфера применения датчика уровня масла охватывает двигатели внутреннего сгорания с масляным охлаждением. Наиболее примечательны они в автотракторной технике, повсеместно наполняющей улицы. Помимо этого их можно встретить в мотоблоках, дизельных генераторах, маслонаполненных радиаторах охлаждения. В системах отопления он может совмещаться с другими измерительными приборами.

Отдельную нишу занимает авиационная отрасль, где уровень масляных составляющих измеряется не только в системе охлаждения двигателя. Однако и требования, предъявляемые к сенсорам, нельзя сравнить с автомобилем, несмотря на то, что принцип действия у них идентичен.

В силовых трансформаторах большой мощности с вынесенным маслоуказателем функция измерения положения уровня диэлектрика также возлагают на поплавочный сенсор, который передает информацию на выведенный стрелочный циферблат.

Список литературы

Для написании статьи использовалась следующая техническая литература:

  1. А. Мерников «Большая энциклопедия. Автомобили» 2016
  2. В. Ф. Яковлев «Диагностика электронных систем автомобиля» 2010
  3. Д.Скляр «Ремонт автомобилей для чайников» 2010
  4. Сивухин Д. В. «Общий курс физики» 1975

Источник

Adblock
detector