39746 Obraz3 (5)

155

Ograniczona ilość miejsca w komorze spalania, szczególnie w głowicach wielo-zaworowych, wymaga stosowania czujników o bardzo małych wy miarach zewnętrznych (rys. 10.8a) lub - gdy nie są to czujniki najnowszej generacji - umieszczenia czujnika w pewnej odległości od powierzchni komory. W takim przypadku niezbędne jest połączenie przestrzeni pod membraną czujnika z komorą spalania za pomocą kanału łączącego (otwór 05, rys. 10.8d). Kanał ten o pewnej długości L_k i przekroju A_k jest wypełniony sprężystym gazem i wraz z objętością V_ppod membraną czujnika tworzy układ drgający, którego częstotliwość drgań własnych jest teoretycznie równa:

(gdzie a - prędkość dźwięku w ośrodku).

Ze wzoru tego wynika, że im mniejszy jest przekrój kanału oraz im większa jest jego długość i objętość przestrzeni pod membraną, tym wartość f₀ jest mniejsza. Tworzą się wówczas warunki sprzyjające powstaniu rezonansu z którąś z harmonicznych przebiegu zmian ciśnienia w cylindrze objawiającego się znacznym zniekształceniem zarejestrowanego sygnału (podobne do obserwacji spalania stukowego). Zjawisko to nosi nazwę efektu piszczałkowego. Niebezpieczeństwo jego powstania praktycznie nie zachodzi, gdy średnica kanału jest co najmniej równa jego długości oraz gdy jest ona zbliżona do średnicy membrany czujnika.

Znaczna długość L_k kanału wprowadza także opóźnienie pomiędzy wystąpieniem zmiany ciśnienia w' komorze spalania a jej rejestracją przez membranę czujnika. Opóźnienie to wynosi Ar = L_k/a [s], lub, liczone w skali kątowej, Aa = 6 • n • L_k/a [°OWK]; uwzględnienie tego przesunięcia jest ważne przy interpretacji wyników', szczególnie przy ocenie położenia GMP tłoka. Dodatkowo, istnienie kanału łączącego powoduje dławienie przepływu pod membranę, co prowadzi do zmniejszenia wartości rejestrowanego sygnału, a także powoduje obniżenie geometrycznego stopnia sprężania w badanym cylindrze (w' przypadku małych silników zmiana ta może być znaczna).

Umieszczenie czujnika ciśnienia w komorze spalania silnika spalinowego jest związane z wieloma utrudnieniami. Należą do nich także problemy z uszczelnieniem pomiędzy powierzchnią przylegania czujnika a materiałem głowicy lub powierzchnią adaptem. a także z uszczelnieniem w obszarze płaszcza wodnego silnika. Dodatkowym utrudnieniem jest znaczna rozszerzalność cieplna materiałów' oraz duże cykliczne obciążenia mechaniczne na powierzchni uszczelniającej. W trakcie długotrwałej pracy silnika przy dużym obciążeniu może nastąpić pogorszenie szczelności, co z jednej strony spowoduje zafałszowanie wyników pomiarów, z drugiej zaś -może wywołać wyciek cieczy chłodzącej do cylindra po zatrzymaniu silnika. Same czujniki są tak skonstruowane, aby długotrwała praca nie powodowała trwałych odkształceń ani zmiany właściwości pomiarowych; wg danych wytwórcy ich żywotność wynosi co najmniej 10^s cykli obciążeń.