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.

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.

Устройство, принцип действия, диагностика датчиков температуры

Датчики температуры двигателя. Engine coolant temperature sensor Intake air temperature sensor. Существуют различные типы систем управления двигателем, устройство которых может различаться в значительной мере. Но в любой из систем управления двигателем обязательно применяется датчик температуры охлаждающей жидкости. В большинстве систем применяется датчик температуры воздуха во впускном тракте двигателя.

Внешний вид датчика температуры двигателя — охлаждающей жидкости (слева) и датчика температуры воздуха во впускном тракте (справа)

В зависимости от температуры охлаждающей жидкости, блок управления двигателем корректирует состав топливовоздушной смеси, частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу, угол опережения зажигания. Влияние показаний датчика температуры охлаждающей жидкости на работу системы управления двигателем очень велико. Например, если вследствие неисправности рассчитанное блоком управления двигателем значение температуры охлаждающей жидкости двигателя не совпадает с фактической температурой охлаждающей жидкости двигателя на значительную величину, двигатель может заглохнуть / не запускаться. Большинство датчиков температуры воздуха во впускном тракте аналогичны по устройству и принципу действия датчику температуры охлаждающей жидкости. В зависимости от температуры воздуха во впускном тракте, блок управления двигателем несколько корректирует состав топливовоздушной смеси. Влияние показаний датчика температуры воздуха во впускном тракте на работу системы управления двигателем особенно заметно в таких системах, где не применяется датчик расхода воздуха.

Принцип действия датчиков температуры двигателя

В качестве датчиков температуры охлаждающей жидкости и большинства датчиков температуры воздуха во впускном тракте двигателя применяются терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом — с увеличением температуры датчика температуры двигателя его сопротивление уменьшается. Датчик температуры охлаждающей жидкости устанавливается в потоке охлаждающей жидкости двигателя. При низкой температуре охлаждающей жидкости, сопротивление датчика высокое (3,52 kQ при +20 °С); при высокой температуре -сопротивление датчика низкое (240 Q при +90 °С). От блока управления двигателем, через расположенный внутри блока управления двигателем резистор с постоянным электрическим сопротивлением, на датчик температуры двигателя поступает опор. напряжение величиной 5 V. Второй вывод датчика соединён с «массой».

Схема включения датчика температуры двигателя, в качестве чувствительного элемента которого применяется терморезистор. ECU Блок управления двигателем.

1. Точка подключения зажима типа «крокодил» осциллографического щупа.
2. Точка подключения пробника осциллографического щупа для получения осциллограммы выходного напряжения датчика.
3. Датчик температуры.
4. Выключатель зажигания.
5. Аккумуляторная батарея.

Датчик температуры двигателя шунтирует опор. напряжение, вследствие чего, значение напряжения на датчике оказывается меньшим опор. С увеличением температуры охлаждающей жидкости (например, при прогреве двигателя), сопротивление датчика уменьшается и, соответственно, уменьшается напряжение на датчике. По величине этого напряжения блок управления двигателем рассчитывает текущее значение температуры охлаждающей жидкости двигателя.

Характеристика датчика температуры охлаждающей жидкости.

Температура, °С	Сопротивление, Q ± 2%
-40	100 700
-30	52 700
-20	28 680
-15	21 450
-10	16 180
-4	12 300
0	9 420
+5	7 280
+10	5 670
+15	4 450
+20	3 520
+25	2 800
+30	2 240
+40	1 460
+45	1 190
+50	970
+60	670
+70	470
+80	330
+90	240
+100	180
+130	70

Типовые неисправности датчика температуры двигателя

Наиболее распространённой неисправностью датчиков температуры двигателя, в качестве чувствительного элемента которых применён терморезистор, является несоответствие его электрического сопротивления температуре его корпуса. Чаще всего, такая неисправность проявляется как резкое увеличение электрического сопротивления датчика в очень узком диапазоне температур корпуса датчика (или в нескольких диапазонах температур), реже встречается обрыв чувствительного элемента датчика. В момент, когда температура корпуса датчика попадает в этот диапазон, сопротивление датчика резко увеличивается, вследствие чего увеличивается и напряжение на датчике. Вследствие этого, рассчитанное блоком управления значение температуры по увеличенному напряжению на датчике оказывается меньшим действительного. Если рассчитанное блоком управления двигателем значение температуры охлаждающей жидкости двигателя окажется меньшим действительного на значительную величину, блок управления может увеличить количество подаваемого топлива настолько, что двигатель заглохнет из-за переобогащения топливовоздушной смеси. Пуск двигателя при этом становится невозможным. В некоторых случаях может понадобиться замена свечей зажигания. Неисправность датчика температуры двигателя в момент её проявления можно выявить при помощи омметра путём сравнения измеренного сопротивления датчика температуры двигателя с табличным значением для данной температуры.

При необходимости проведения проверки датчика температуры, необходимо просмотреть осциллограмму выходного напряжения датчика во всём диапазоне его рабочих температур. При проведении проверки датчика температуры необходимо дать двигателю полностью остыть, после чего записать и просмотреть осциллограмму выходного напряжения датчика во время прогрева двигателя, вплоть до момента включения вентилятора системы охлаждения двигателя (или до момента, когда вследствие неисправности диагностируемого датчика двигатель заглохнет).

Осциллограмма напряжения на исправном датчике температуры охлаждающей жидкости. Прогрев холодного двигателя в режиме работы на холостом ходу. По мере прогрева, напряжение на датчике плавно и без каких либо рывков / провалов снижается.

По мере прогрева датчика, напряжение на исправном датчике должно плавно снижаться.

Осциллограмма напряжения на неисправном датчике температуры охлаждающей жидкости. Двигатель почти прогрелся до рабочей температуры. Отчётливо видны искажения формы осциллограммы.

Напряжение на неисправном датчике температуры охлаждающей жидкости при прогреве двигателя внезапно резко увеличивается. В этот момент, блок управления двигателем резко обогащает топливовоздушную смесь. Но так как в данном случае неисправность датчика проявляется в очень узком диапазоне температур, а следовательно и в течение короткого времени, двигатель не заглох. По мере дальнейшего увеличения температуры охлаждающей жидкости неисправность уже не проявлялась.

В качестве датчиков температуры воздуха во впускном тракте двигателя иногда применяется PN-переход (диод), например, датчик температуры воздуха встроенный в корпус датчика массового расхода воздуха BOSCH HFM5.

Внешний вид датчика температуры воздуха во впускном тракте на основе PN-перехода (датчик температуры встроен в корпус датчика массового расхода воздуха BOSCH HFM5)

С ростом температуры такого датчика при заданном токе, протекающем через датчик, напряжение на датчике снижается от 650 mV до 350 mV.