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:
- 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:
- А. Мерников «Большая энциклопедия. Автомобили» 2016
- В. Ф. Яковлев «Диагностика электронных систем автомобиля» 2010
- Д.Скляр «Ремонт автомобилей для чайников» 2010
- Сивухин Д. В. «Общий курс физики» 1975
Источник статьи: http://www.asutpp.ru/datchik-urovnya-masla.html
6.2.8 Система контроля уровня масла
Система контроля уровня масла
Модели выпуска с 06.1993 по 05.1997 г.
Система контроля уровня масла состоит из датчика уровня масла, который ввернут через отверстие для слива масла, и контрольной лампы на панели приборов. Уровень масла в поддоне начинает контролироваться при температуре масла +60 «С.
Уровень масла в поддоне определяется с помощью поплавка. При низком уровне масла под действием магнита в поплавковой камере замыкается контакт 8 (рис. 5.19), на панели приборов загорается контрольная лампа. При понижении уровня масла, связанном с условиями движения, контрольная лампа сначала мигает, затем горит постоянно.
Рис. 5.19. Датчик уровня масла: 1 — масляный поддон; 2 — уплотнительное кольцо; 3 — датчик уровня масла; 4 — вентиляционное отверстие диаметром 8 мм; 5 — сливное отверстие диаметром 4 мм; 6 — поплавок; 7 — магнит; 8 — контакт датчика; 9 — биметаллическая шайба-клапан
Для того чтобы избежать ненужных предупреждений, связанных с режимами движения, например при резком повороте, в блоке управления установлено реле замедления. Оно осуществляет включение контрольной лампы, если сигнал о низком уровне масла подается в течение 60 с.
Во избежание неверных показаний при холодном двигателе, когда непрогретое масло долго стекает в масляный поддон, датчик уровня масла снабжен биметаллическим клапаном, который препятствует сливу масла из поплавковой камеры. Датчик уровня масла обеспечивает включение контрольной лампы на панели приборов незадолго до того, как уровень масла станет минимальным.
Модели выпуска с 07.1997 г. с системой технического обслуживания ASSYST
Датчик уровня масла передает показания блоку активной системы сервиса ASSYST. Микрокомпьютер на основе получаемой от различных датчиков информации, такой как уровень и температура масла, температура охлаждающей жидкости, число оборотов, скорость и нагрузка двигателя, регистрирует фактическое состояние моторного масла и составляет план по уходу за двигателем. Один из индикаторов «старения» масла — содержание в нем частиц железа, которое резко возрастает уже после 5000 км при движении на короткие расстояния. Mercedes-Benz разработал специальный сенсорный датчик. Он нагревается при повышенном или пониженном уровне масла, определяет время необходимой замены масла, а также изменение структуры масла, например присадки в нем металла, топлива или охлаждающей жидкости, и предупреждает об этом водителя. Информация о высоком или низком уровне масла высвечивается на дисплее панели приборов.
Автоматическая индикация
Автоматическая индикация начинает действовать не ранее чем через 60 с после пуска двигателя и при температуре масла более +60 °С.
Если уровень масла превышает норму, то на панели приборов высвечивается символ «масленка» с надписью «OLSTAND UBER МАХ» в сопровождении звукового сигнала. Излишки масла при этом необходимо удалить.
Если уровень масла в поддоне низкий, то на панели приборов высвечивается символ «масленка» с надписью «OLSTAND UNTER MIN» в сопровождении звукового сигнала. В этом случае необходимо как можно быстрее восполнить уровень масла до нормы.
При слишком малом количестве масла на комбинации приборов высвечивается символ «масленка» с надписью «OLSTAND MINIMUM» (уровень масла ниже допустимого) в сопровождении звукового сигнала. В этом случае необходимо немедленно восполнить уровень масла до нормы.
ПРИМЕЧАНИЕ
У автомобилей, не имеющих многофункционального указателя, рядом с символом «масленка» высвечивается индикация «-2L».
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Информация об уровне масла в процессе заливки не меняется. О полученном количестве масла в двигателе систему следует запросить вручную.
Вызов информации вручную
Выключите зажигание. Ключ зажигания установите в положение «2». Через 10 с на комбинации приборов появится сообщение «OLSTAND ANZEEIGEN?» («Показать уровень масла?») и загорятся символы «масленка» и «часы».
В это время в течение одной секунды дважды нажмите на кнопку установки в исходное положение счетчика суточного пробега. Через некоторое время высветится сообщение, например, «1,0 L 01 einfullen» («Залить 1,0 л масла»). Сообщение появится не сразу: при температуре масла +60 °С время ожидания составит 1 мин.
Снятие и установка датчика уровня масла
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТ
Снятие
1. Снимите снизу щит моторного отсека.
2. Спейте или откачайте с помощью вакуумной установки моторное масло.
3. Отсоедините от датчика уровня масла контактный разъем 1 (рис. 5.20).
Рис. 5.20. Снятие датчика уровня масла: 1 — контактный разъем; 2 — уплотнительное кольцо; 3 — датчик уровня масла; 4 — болт
4. Отверните болт 4.
5. Наклоните датчик 3 уровня масла и выньте его из масляного поддона.
Установка
6. Установите датчик 3 уровня масла с новым уплотнительным кольцом 2 и заверните болт 4 моментом 10 Н-м.
7. Подсоедините к датчику контактный разъем 1.
8. Установите снизу щит моторного отсека.
9. Залейте в двигатель моторное масло.
10. Прогрейте двигатель в ходе пробной поездки и проверьте герметичность датчика.
Дополнение для 6-цилиндрового V-образного двигателя:
1. Снимите нижнюю часть поддона картера.
2. Отверните снизу винты крепления (Тоrх) датчика уровня масла рядом с трубкой для откачки масла.
3. Болты крепления датчика уровня масла заверните моментом 10 Н-м.
Проверка датчика уровня масла
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТ
Контрольная лампа уровня масла горит при нормальном уровне масла и работающем двигателе
1. Отсоедините разъем датчика уровня масла.
2. Омметром проверьте контакт между датчиком и «массой».
3. При отсутствии контакта снимите и замените датчик.
4. Если контакт на датчике есть, проверьте цепь отдатчика к комбинации приборов.
5. Если цепь исправна, то причиной неисправности может быть дефект в комбинации приборов.
Контрольная лампа не загорается при включении зажигания
6. Возможно, перегорела лампа. Замените ее.
Контрольная лампа не загорается при работающем двигателе, температура масла больше +60 С и уровень масла ниже минимальной отметки
7. Отсоедините провод от датчика.
8. Проверьте контакт между разъемом датчика и «массой».
9. При вышеописанных условиях контакта на датчике не должно быть. Возможен обрыв цепи.
10. Если лампа не включается, при наличии контакта на датчике, значит лампа перегорела.
11. Если контакта на датчике нет, снимите, проверьте и при необходимости замените датчик.
Источник статьи: http://automn.ru/toyota-land-cruiser/toyota-51416-10.m_id-7694.m_id2-7696.html
