Как работает датчик рамп

Датчик давления топлива

Датчик давления топлива предназначен для измерения текущего давления топлива. Он применяется для управления в системе непосредственного впрыска бензиновых двигателей и системе впрыска Common Rail дизельных двигателей. Датчик устанавливается в топливной рампе.

Применение датчика обеспечивает поддержание заданного давления в системе впрыска, что в свою очередь имеет большое значение для реализации номинальной мощности, снижения вредных выбросов и уровня шума при работе двигателя.

В некоторых конструкциях системы непосредственного впрыска устанавливается два датчика давления топлива, один – в контуре высокого давления, другой – в контуре низкого давления. Датчики, соответственно, имеют названия высокого и низкого давления топлива.

Конструктивную основу датчика составляет сенсорный элемент, объединяющий стальную мембрану и тензорезисторы. Толщина стальной мембраны соответствует измеряемому давлению (чем толще мембрана, тем больше давление). Тензорезисторы преобразуют деформацию стальной мембраны в изменение электрического сопротивления. Тензорезисторы соединены по мостовой схеме (т.н. мостик Уинстона) и к ним через усилитель подается напряжение.

Работа датчика давления топлива осуществляется следующим образом. Через штуцер топливо попадает к стальной мембране, которая прогибается пропорционально величине давления. Соответственно изменяется величина сопротивления тензорезисторов. Входное напряжение датчика при этом может изменяться в пределах 0-80 мВ. С помощью усилителя величина напряжения увеличивается до значений порядка 0-5 В и подается на электронный блок управления. Блок управления в соответствии с заложенной программой оценивает текущее значение давления топлива. В случае отклонения давления топлива от заданной величины срабатывает регулирующий клапан в топливной рампе.

При неисправности датчика давления топлива (отсутствии сигнала) система управления двигателем использует стандартные данные давления топлива. При этом мощность двигателя падает.

Источник

Датчик давления топлива автомобиля

Датчик давления топлива (далее — ДДТ) неотъемлемая часть системы топливоподачи для бензиновых и дизельных моторов. В зависимости от конструкции системы в авто может устанавливаться два регулятора, для магистрали низкого и высокого давления.

Исправность регулятора напрямую влияет на качество работы двигателя, неисправный узел снижает моторесурс ДВС на 15 %, ресурс топливного насоса на 50 %.

Принцип работы и конструкция

Регулятор давления топлива (далее — РДТ) монтируется на рампе, для дизельных моторов с подачей топлива по системе COMMON RAIL, бензиновых ДВС местоположения датчика различно. Единственным остается принцип подключения ― патрубок от насоса или монтаж на топливную рейку. Если система предполагает рециркуляцию топлива, характерную для бензиновых инжекторных двигателей, регулятор устанавливается на рампе. Если система не предполагает сброса топлива из рампы, датчик монтируют сразу после топливного насоса.

Конструктивно РДТ состоит из металлической мембраны, которая прогибается под давлением топлива и настроена на определенный диапазон работы и электрической регулирующей части. Электроузел представлен четырьмя тензорезисторами, которые меняют сопротивление элемента в процессе механического воздействия топлива на мембрану.

На некоторых автомобиля присутствует два рдт, на магистралях и высокого и низкого давления. Перед тем, как проверить качество топливной смеси, проводится диагностика обеих деталей замером выходного напряжения. По электроимпульсу от датчиков регулировки ЭБУ формирует сигнал на открывание/закрывание топливного клапана.

Бензиновые и дизельные ДВС имеют одинаковое выходное напряжение на ДДТ около 1.3 В, но различаются параметры давления топлива, которое поступает на форсунки.

Выходное напряжение датчика, В	Давление для дизеля, Бар	Давление бензина, Бар
1.3	45–59	45–59
4.5	2200–2500	200

Где купить

Запчасти и другие изделия для автомобиля легко доступны для приобретения в автомагазинах вашего города. Но существует другой метод, который недавно получил ещё и значительные улучшения. Долго ждать посылку из Китая больше не требуется: в интернет-магазине АлиЭкспресс появилась возможность отгрузки с перевалочных складов, расположенных в различных странах. Например, при заказе вы можете указать опцию «Доставка из Российской Федерации».

Переходите по ссылкам и выбирайте:

Признаки поломки датчика

Во всех авто после 2000 года выпуска РДТ интегрированы в блок управления двигателем и при любой неисправности на приборной доске загорится «Чек». Существуют старые дизельные моторы, которые комплектуются механическими регуляторами, диагностика элементов проводится планово или после появления сбоя в работе ДВС. Характерные симптомы неисправного датчика:

• Кроме сигнала «Check Engine» выходят следующие коды ошибок: Р0190-Р0194.
• Резкое снижение мощности ДВС, потеря тяги, часто определяется во время обгона, автомобиль не имеет мощности для динамичного ускорения даже до 120 км/ч.
• Перерасход топлива.
• Авто заводится плохо, независимо от того прогрет двигатель или нет.
• Для дизельных ДВС характерно появление провалов на высоких оборотах, когда мотор не реагирует на сброс скорости.

Основная опасность передвижения с поломанным датчиком ― насос начинает работать в аварийном режиме, это приводит к его быстрому износу.

Если после диагностики сканированием обнаружена ошибка Р1181 ― разгерметизация топливной рампы, в первую очередь необходимо проверить регулятор, ошибка может свидетельствовать об износе установочной прокладки.

Причины поломки регулятора находятся в его конструктивных особенностях. Это износ или разрыв мембраны или нарушение электроконтактной группы. Отдельно стоит неисправность проводки. Во время диагностики датчика проверяется состояние клемм соединения, качество кабеля. ДДТ не ремонтируют, элемент меняют на новый, подбирая регулятор под конкретную марку авто и тип топлива.

Средний срок службы датчика от 5 лет. Характерной особенностью детали считается то, что неисправность возникает не за 1 день. Разрыв, растяжение мембраны происходит медленно, в 80 % случаев водители отмечают, что при минимальном износе регулятора практически не было заметно нарушений в работе ДВС. Исключение ― обрыв проводов колодки.

После установки датчика необходимо провести прописку элемента в ЭБУ, чаще это касается не оригинальной запчасти, а аналога.

Как проверить датчик давления топлива

В зависимости от того какая система топливоподачи используется для авто существует три способа проверки датчика на работоспособность без демонтажа топливной рейки:

• механический способ для авто старого образца с резиновыми шлангами сброса топлива для бензиновых ДВС;
• мультиметром;
• манометром.

Демонтаж рейки и последующая диагностика регулятора более надежный способ проверить качество смеси, поскольку вместе с ДДТ проверяются все смежные узлы и проводка. Диагностику в большинстве вариантов проводят на СТО, поскольку потребуется использовать специальный стенд. Самостоятельная диагностика в гараже без демонтажа рейки требует наличия тестера и проводится за 15 минут.

Механическая диагностика регулятора старого образца

Для бензиновых ДВС в системе топливоотвода которых используется резиновый патрубок, датчик расположен на входе в насос. Проверка проводится только на непрогретом моторе.

• Завести двигатель.
• Запомнить характер его работы (неисправный датчик дает троение мотору).
• Пережать плоскогубцами на 1–3 секунды патрубок отвода топлива.

Если неисправность находится в регуляторе, двигатель восстановит свою работу, обороты становятся плавными, пропадают рывки. Если после того, как закрыт отводной патрубок, мотор продолжает работать некорректно, неисправность может находиться в забитых фильтрах, изношенных контактах, датчик при этом исправен.

Диагностика мультиметром

С помощью тестера проверяют работоспособность РДТ и качество питания от колодки. Проверка электросигнала на колодку проводится по шагам.

• Снять с датчика колодку.
• Перевести мультиметр в режим измерения напряжения.
• Установить черный вывод тестера на «минус», красный щуп присоединить к разъему колодки.

Если проход у электричества на датчик ничего не мешает, нет потери напряжения, на экране тестера высветится значение 5 В. Допустимое отклонение ±1 %.

Вторым этапом проверяется качество выходного сигнала от электрической части регулятора. Проверка сигнала от датчика по шагам.

Черный щуп от тестера присоединяется на минусовый вывод АКБ, красный щуп соединяется с сигнальный провод регулятора (чаще провод расположен в колодке посередине в красной оплетке).

Завести мотор, дать поработать 1 минуту на минимальных оборотах холостого хода. В таком режиме оборотов выходное напряжение на ДДТ должно оставаться минимальным 1.3 В.

При увеличении оборотов параметр напряжения от датчика должен увеличиваться до 5 В. Если узел неисправен, на самых высоких оборотах показания могут значительно отличаться как в большую (в 10 % случаев) так и в меньшую сторону. Это приводит к тому, что насос начинает нагнетать топливо и переходит на аварийный режим работы.

Проверка манометром

Для проверки датчика на работоспособность используют манометр, прибор для измерения давления в рампе и патрубках топливной системы, давления воздуха в шинах и прочее. Перед проверкой манометром необходимо отсоединить с системы вакуумный шланг и подключить прибор между штуцером и топливным патрубком.

Перед диагностикой необходимо уточнить значение давления для конкретного автомобиля по мануалу. Рабочее давление для бензиновых моторов колеблется в пределах 2.5–3 Атм. В процессе перегазовки давление опускается на 1–2 % от нормы, исправный клапан удерживает значение в рамках допустимого.

Датчики дизельных систем COMMON RAIL типа BOSCH

Производительные системы прямого впрыска топлива COMMON RAIL от Бош получили большую популярность благодаря эффективности, снижению расхода топлива и надежности. Существует три разновидности систем топливоподачи, каждая из которых оснащается ТНВД определенного класса и уровня:

• с регулировочным клапаном на рампе высокого давления;
• регулировка топлива на патрубке высокого давления при выходе на ТНВД;
• тип «двойной контроль», с двумя РДТ на магистралях высокого и низкого давления.

Точно определить, где находится регулятор, можно после изучения системы топливоподачи конкретного двигателя. Первичную диагностику рекомендуется проводить мультиметром. Оригинальные датчики Бош для COMMON RAIL имеют срок эксплуатации от 10 лет, выходят из строя в последнюю очередь, поэтому при любых нарушениях в режиме работы дизельного мотора диагностику начинают с проверки форсунок, ТНВД, качества дизеля.

Самостоятельно поменять РДТ можно за 15 минут в гараже, процедура достаточно простая. Но чтобы менять элемент необходимо полностью удостовериться, что некорректная работа ДВС связана с выходом из строя регулятора.

Видео по теме

Источник

Устройство автомобилей

Приборы и устройства системы Common Rail

Аккумулятор высокого давления (топливная рампа)

Рампа или аккумулятор высокого давления (Rail) принимает от ТНВД и хранит топливо под высоким давлением. Включение в систему питания этой своеобразной емкости для хранения запаса топлива под высоким давлением позволяет решать одну из характерных для дизеля и других систем впрыска проблем — уменьшить пульсацию давлений в трубках, подводящих топливо к форсункам.

Не секрет, что трубка высокого давления является слабым звеном цепочки, организующей подачу топлива в классической системе впрыска (дизеля или бензинового двигателя Common Rail). Порционная подача топлива непосредственно к форсункам от ТНВД приводит к тому, что соединяющая эти агрегаты трубка выглядит, образно говоря, как мягкий резиновый шланг, по которому перекатываются шарики.
Конечно же, даже верхпрочный металл может не выдержать такую цикличную нагрузку, особенно, когда частота перекатывания «шариков» топлива совпадет с собственной частотой колебаний трубки, т. е. в случае резонансных явлений. Трубка попросту лопнет, и это бывает довольно-таки часто. И промежуточный накопитель — рампа — один из способов решения данной проблемы. Благодаря рампе топливо под высоким давлением постоянно «дежурит» у входа в форсунки, и пульсация отсутствует.
Кроме этого, рампа обеспечивает относительное постоянство давления впрыскивания при открытии форсунки.

Аккумулятор высокого давления в общем виде имеет форму трубки (рис. 1). В зависимости от конструкции двигателя конкретное исполнение аккумулятора может иметь разные формы.
На аккумулятор могут устанавливаться датчик давления топлива и клапан ограничения давления. В качестве дополнительного оборудования могут устанавливаться ограничители расхода топлива и клапан регулирования давления, если он не расположен на ТНВД.
Топливо из ТНВД направляется через магистраль высокого давления к впускному штуцеру аккумулятора (рампы). Из топливной рампы оно распределяется по отдельным форсункам.

Давление внутри аккумулятора измеряется датчиком давления топлива (рис. 2) и ограничивается клапаном регулирования давления (рис. 3) до максимально допустимой величины в зависимости от параметров конкретной системы впрыска.
Через ограничитель расхода топлива, который дросселирует поток топлива, последнее под давлением поступает к форсункам.

Объем аккумулятора (рампы) постоянно наполнен топливом, находящимся под давлением. Величина этого давления поддерживается на постоянном уровне даже при больших нагрузках на двигатель, когда возрастает расход топлива через форсунки.

Клапан регулирования давления

Клапан регулирования давления устанавливает величину давления в аккумуляторе высокого давления (топливной рампе) в зависимости от нагрузки на двигатель.
При слишком высоком давлении в рампе клапан открывается и часть топлива из рампы отводится через магистраль обратного слива назад к топливному баку.
При падении давления в топливной рампе клапан закрывается и размыкает контуры высокого и низкого давления.

Клапан регулирования давления 3 (рис. 2, а ) устанавливается либо непосредственно на ТНВД, либо отдельно. Крепится через фланец к корпусу ТНВД или аккумулятору высокого давления.
Якорь 2 прижимает шарик 1 клапана к седлу под действием пружины клапана 4 так, чтобы разъединить контуры высокого и низкого давления.
Включенный электромагнит 3 перемещает якорь, прикладывая дополнительное усилие к прижатию шарика к седлу.
Весь якорь омывается топливом, которое смазывает трущиеся поверхности и отводит лишнее тепло.

Рис.2, а. Клапан регулирования давления:
1 — щарик клапана; 2 — якорь; 3 — электромагнит; 4 — пружина клапана; 5 — электрический штекер

Клапан регулирования давления имеет два контура:

• медленный (электрический) контур регулирует среднюю изменяющуюся величину давления в аккумуляторе высокого давления;
• быстрый (гидромеханический) контур выравнивает высокочастотные колебания давления.

Принцип работы клапана рассмотрим для двух позиций.

Клапан регулирования давления отключен.
От аккумулятора или на выхода ТНВД топливо под высоким давлением подается ко входу клапана. Так как обесточенный электромагнит не развивает никаких усилий, сила давления топлива преодолевает силу действия пружины. Клапан открывается и остается в таком положении большее или меньшее время в зависимости от цикловой подачи.
Пружина подобрана таким образом, чтобы устанавливалось давление топлива около 100 бар.

Клапан регулирования давления включен.
Если необходимо повысить величину давления, то сила действия электромагнита дополняет силу давления пружины. Якорь смещается вниз, уменьшая диаметр проходного сечения, до тех пор, пока объединенное усилие электромагнита и пружины не уравновесится давлением топлива. Затем якорь остается в этом положении, поддерживая постоянное давление.
Величина давления может варьироваться в зависимости от изменения величины подачи топлива в аккумулятор.
Давление в клапане может снижаться также из-за увеличения расхода топлива, впрыскиваемого через форсунки.

Усилие электромагнита пропорционально силе управляющего тока. Управление клапаном осуществляется ШИМ-сигналом. Благодаря этому регулируется расход топлива на слив. Тактовая частота в 1 кГц достаточна для того, чтобы избежать возмущающих движений якоря и соответственно колебаний давления в топливном аккумуляторе.

В более современных системах впрыска регулирование давления происходит дозировкой количества топлива, поданного к ТНВД. Таким образом, уменьшаются энергетические потери.

Клапан ограничения давления

Клапан ограничения давления поддерживает определенную величину давления в аккумуляторе, выполняя фактически роль редукционного (предохранительного) клапана. Несмотря на одинаковый принцип работы, на разных моделях двигателей внешне этот клапан может отличаться (см. рисунок 3).

Механический клапан ограничения давления включает следующие конструктивные элементы:

• корпус с наружной резьбой для вворачивания в топливную рампу и с внутренней резьбой для вворачивания упора сердечника клапана и присоединения магистрали обратного слива;
• подвижный сердечник клапана;
• пружину клапана.

Принцип работы этого устройства не отличается от общего принципа функционирования механических клапанов ограничения давления.
Корпус клапана со стороны аккумулятора имеет канал, запираемый конусом сердечника клапана. Пружина плотно прижимает конус к седлу клапана при нормальном рабочем давлении, так что аккумулятор (рампа) остается закрытым.

В случае, когда величина давления в аккумуляторе превысит рабочее значение, конус под действием давления отходит от седла и находящееся под высоким давлением топливо через перепускные каналы отводится в магистраль обратного слива.
В результате давление топлива в топливной рампе снижается до оптимального (для данной системы) уровня.

Ограничитель расхода топлива

Ограничитель расхода топлива в системе Common Rail применяют, в частности, на двигателях тяжелых грузовых автомобилей. Он предназначен для предотвращения маловероятного случая, когда форсунка увеличивает продолжительность впрыскивания, например в случае зависания иглы. Чтобы выполнить эту задачу, ограничитель при превышении максимально допустимого количества поступающего из аккумулятора топлива перекрывает магистраль к соответствующей форсунке.
Ограничитель расхода топлива (рис. 4) состоит из металлического корпуса 5, на торцах которого выполнена резьба (наружная или внутренняя) для ввинчивания в аккумулятор высокого давления и для соединения с магистралью, ведущей к форсунке.

Внутри ограничителя расхода топлива находится сердечник 3, отжимаемый пружиной 4 в направлении аккумулятора высокого давления (топливной рампы).
Сердечник уплотняется по стенке корпуса. Продольный канал, имеющий в сердечнике переменный диаметр, заканчивается поперечными перепускными дроссельными отверстиями 8 с точно подобранной пропускной способностью.

Рис. 4 . Ограничитель расхода топлива (схема):
1 — канал со стороны топливной рампы; 2 — ограничительная шайба; 3 — сердечник ограничителя; 4 — пружина ограничителя; 5 — корпус ограничителя; 6 — канал со стороны форсунки; 7 — седло сердечника ограничителя; 8 — дроссельное отверстие

Работа в обычном режиме

В положении покоя сердечник 3 упирается в ограничительную шайбу 2. Открытие форсунки в момент впрыскивания топлива немного снижает давление в ведущей к ней магистрали. В результате сердечник под действием потока топлива из аккумулятора смещается к форсунке (на рис. 4 – вниз), вытесняя при этом смещении некоторое количество топлива для поддержания необходимого давления в магистрали.
Когда впрыскивание завершается, сердечник останавливается, не доходя до седла 7. Затем пружина 4 отжимает его назад в исходное положение против потока топлива, продолжающего перетекать к уже закрывшейся форсунке через дроссельные отверстия 8.

Параметры пружины и дроссельных отверстий подобраны таким образом, что даже при максимальной подаче топлива (включая резервный запас) сердечник способен вернуться в исходное положение, в котором пребывает до начала следующего цикла впрыскивания.

Работа с большой утечкой топлива

Если расход топлива при впрыске значительно превышает необходимый уровень, то под действием сильного потока топлива сердечник садится в седло и перекрывает доступ топлива к форсунке. До остановки двигателя сердечник остается в этом положении, а затем пружина возвращает его назад.

Работа с малой утечкой топлива

Если расход топлива при впрыскивании незначительно превышает необходимый уровень, то после нескольких циклов впрыска сердечник ограничителя постепенно смещается к седлу, а затем точно так же, как и в случае с большой у течкой топлива, перекрывает подачу топлива к форсунке до остановки дизеля.

Источник