CCI00058 (4)

r

126

K. Jankowski

6. BADANIE CZUJNIKÓW STOSOWANYCH W SYSTEMACH ELEKTRONICZNYCH POJAZDÓW

6.1.    Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie budowy i parametrów eksploatacyjnych oraz podstawowych metod diagnostycznych wybranych czujników występujących w systemach elektronicznych pojazdów.

6.2.    Czujniki w systemach elektronicznych pojazdów

Współczesne samochody są wyposażane w coraz większą ilość czujników. Ich zadaniem jest przetwarzanie mierzonych wielkości fizycznych (np. ciśnienia, temperatury, położenia) na sygnały elektryczne, które są wykorzystywane w obwodach sterowania silnika lub w układach bezpieczeństwa czy komfortu jazdy.

Ze względu na realizowane funkcje i zastosowanie rozróżnia się:

-    czujniki funkcyjne, wykorzystywane w obwodach sterowania i regulacji,

-    czujniki nadzorujące pracę pojazdu, wykorzystywane w pokładowych układach diagnostycznych, czy też kontrolujące stan płynów eksploatacyjnych,

-    czujniki nadzorujące stan bezpieczeństwa i zabezpieczeń (ochrona przed kradzieżą).

Czujniki mogą mieć charakterystyki:

-    ciągłe liniowe,

-    ciągłe nieliniowe,

-    nieciągłe wielostopniowe,

-    nieciągłe dwustopniowe (również z histerezą).

Sygnały wyjściowe z czujników tnogą być analogowe lub cyfrowe.

Jako sygnały analogowe w praktyce najczęściej są wykorzystywane następujące wielkości:

-    napięcie i prąd,

-    częstotliwość, okres, faza,

-    czas trwania impulsu lub współczynnik wypełnienia.

-    parametry impedancyjne (rezystancja, pojemność i indukcyjność).

Sygnały wyjściowe dyskretne mogą być:

-    dwustopniowe (binarne),

-    wielostopniowe, zc stopniowaniem nierównomiernym (z kodowaniem analogowym).

-    wielostopniowe równoległe, o stałym skoku stopni czujnika (z kodowaniem analogowym lub cyfrowym).

Od czujników wymaga się:

-    dużej czułości, dokładności, niezawodności i trwałości,

-    stabilności charakterystyk podczas eksploatacji,

-    niewielkich rozmiarów i łatwości montażu,

-    odporności na wpływy środowiskowe,

-    małych rozmiarów i niskiej ceny.

Do najczęściej mierzonych parametrów należą: położenie (droga i kąt), prędkość obrotowa, prędkość jazdy, temperatura, ciśnienie, przepływ paliwa i powietrza, przyspieszenie, drgania, siła, moment, wilgotność czy stężenie gazów.

Poniżej zostaną omówione następujące czujniki stosowane w systemach elektronicznych pojazdów:

-    czujniki ciśnienia bezwzględnego,

-czujniki położenia wału korbowego silnika, (w tym czujniki palcowe sterujące pracą obwodów zapłonowych),

-    czujniki przemieszczeń liniowych i kątowych,

-    czujnik spalania stukowego,

-    czujnik prędkości pojazdu.

A. Czujniki ciśnienia bezwzględnego

Czujnik ciśnienia bezwzględnego, nazywany często MAP sensor (Manifold Absolute Pressurc Sensor), mierzy podciśnienie w kolektorze dolotowym silnika. Jest ono pochodną obciążenia silnika. Podciśnienie to jest jednym z podstawowych parametrów wejściowych elektronicznego modułu sterującego w systemach wtrysku paliwa. Czujniki ciśnienia bezwzględnego mogą mieć na wyjściu sygnał napięciowy lub wraz ze zmianą ciśnienia może ulegać zmianie częstotliwość.

W czujniku pokazanym na rysunku 6.1 elementem czujnika przetwarzającym ciśnienie na sygnał elektryczny napięciowy jest membrana (5) z materiału ceramicznego, na której powierzchni zawieszono warstwy rezystywne (2) tworzące układ mostka Wheatstone'a. Po drugiej stronic membrany występuje próżnia, podczas gdy z zewnątrz działa ciśnienie występujące w kolektorze ssącym. Ciśnienie to powoduje odkształcenie membrany, a zarazem odkształcenie warstw rezystywnych. Wpływa to na zmianę rezystancji elementów mostka, a tym samym na rozpływ prądów w jego gałęziach. Różne prądy wywołują różne spadki napięć na elementach mostka. Różnice te są wzmacnianie przez wzmacniacz napięciowy, znajdujący się w obwodzie czujnika. Ponieważ temperatura ma poważny wpływ na poziom napięcia i może wprowadzać błędy, sygnał wyjściowy z czujnika MAP jest sygnałem wyjściowym ze wzmacniacza, skorygowanym przez element kompensacji temperaturowej.