Датчик уровня топлива в составе топливной системы служит для определения уровня топлива в топливном баке автомобиля. Датчик устанавливается непосредственно в топливном баке. Датчик уровня топлива используется совместно с указателем уровня топлива, который в свою очередь располагается на приборной панели.
Устройство датчика уровня топлива различных типов
На современных автомобилях в качестве датчика уровня топлива используется потенциометрический датчик перемещения. Преимуществами потенциометрического датчика являются простота конструкции, надежность измерений, низкая стоимость. К недостаткам можно отнести наличие подвижных контактов, подверженных со временем износу и окислению.
В топливной системе автомобиля применяются потенциометрические датчики двух типов – рычажные и трубчатые. Чувствительным элементом обоих типов датчиков является поплавок, который всегда находится на поверхности топлива. Поплавок изготавливается из пенопласта, полой пластмассы или тонкого металла.
а) Датчик уровня топлива рычажного типа
1 потенциометр
2 подвижный контакт ("бегунок")
3 металлический рычаг
4 поплавок
5 топливозаборник
б) Датчик уровня топлива трубчатого типа
1 отверстие для доступа топлива
2 изолирующая пластина
3 защитная трубка
4 направляющая стойка
5 поплавок
6 контактные кольца
7 провод сопротивления
8 крепежный фланец
В датчике уровня топлива рычажного типа поплавок соединен металлическим рычагом с подвижным контактом потенциометра. Сам потенциометр представляет собой электрическое устройство, работа которого заключается в создании сопротивления току. Потенциометр выполнен в виде сектора, на который нанесены полосы резистивного материала. В качестве основы потенциометра могут использоваться долговечные толстопленочные резисторы.
Датчик уровня топлива рычажного типа используется в составе блока подачи топлива (кроме датчика блок включает топливный насос с топливозаборником) или отдельно. В силу своей конструкции датчик уровня топлива рычажного типа универсален, т.е. может использоваться на всех топливных баках без ограничений.
Датчик уровня топлива трубчатого типа включает трубку, в которой по направляющей перемещается поплавок. Параллельно направляющей расположены провода сопротивлений. На них замыкаются контактные кольца на поплавке. Основным преимуществом датчика трубчатого типа является устойчивость к колебаниям уровня топлива при изменении положения автомобиля в движении (поворот, подъем, спуск и т.д.). Датчик имеет ограничения в использовании, обусловленные геометрическими параметрами топливного бака.
Использование в двигателях внутреннего сгорания новых видов топлива (этанол, метанол, биодизель) исключает применение контактных датчиков для измерения уровня топлива. Причина - ускоренный износ контактных поверхностей датчика в агрессивной среде. Для подобных условий работы предлагаются бесконтактные датчики уровня топлива, например, неактивный магнитный датчик положения (magnetic passive positioning sensor, MAPPS).
Чувствительный элемент датчика MAPPS герметично закрыт и не вступает в контакт с топливом. Измерения производятся с помощью традиционного поплавка, соединенного рычагом с постоянным магнитом. Магнит перемещается по сектору. На секторе лучами закреплено множество металлических пластин различной длины. Магнитное поле формирует в каждой отдельной пластине электрический сигнал определенной величины. Сигнал снимается с датчика и соответствует определенному уровню топлива.
Работа датчика уровня топлива
Работа датчика уровня топлива построена по принципу - каждому значению уровня топлива в баке соответствует определенный сигнал датчика. На этом можно было бы закончить, но современные топливные баки имеют сложную форму (адаптированы к пространству кузова автомобиля), а зависимость уровня топлива от его остатка в баке носит нелинейный характер.
Помимо этого, конструкция датчика уровня топлива такова, что топливо должно опуститься ниже определенного уровня, прежде чем поплавок начнет опускаться. Указатель уровня топлива некоторое время показывает полный бак, и только потом начинает опускаться. В итоге все датчики уровня топлива выдают некоторую погрешность в измерении искомой величины.
В зависимости от вида выходного сигнала различают датчики с аналоговым и цифровым сигналом. Аналоговый выходной сигнал представляет собой изменение напряжения на потенциометре. Аналоговые датчики имеют высокую погрешность измерений, поэтому в настоящее время почти не используются.
В цифровом датчике микропроцессор преобразует аналоговый сигнал в «цифру», а также производит корректировку и выравнивание погрешности измерений, вызванной колебанием уровня топлива и геометрией топливного бака. Цифровые датчики уровня топлива обеспечивают достаточно высокую точность измерений. Погрешность в цифровом датчике присутствует только на этапе физических измерений уровня топлива.
| 