柴油发电机组机油压力传感器的工作原理及特性分类
柴油发电机组的油压传感器是根据机油压力传感器与机油压力表和报警灯连接起来,具有机油压力指示和在机油压力过低时报警的功能。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主,以弹性元件的形变指示压力,但这种结构尺寸大、质量重,不能提供电学输出。随着半导体技术的发展,半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着mems技术的发展,半导体传感器向着微型化发展,而且其功耗小、可靠性高。
一、油压传感器工作原理
机油压力传感器安装在发动机的主油道上,当发动机运行时,压力测量装置检测机油的压力,将压力信号转变为电信号送至信号处理电路,经过电压放大和电流放大,通过信号线将放大后的压力信号连接至油压指示表,改变油压指示表内部2个线圈通过的电流之比,从而指示出发动机的机油压力。经过电压放大和电流放大的压力信号,同时还与报警电路中设定的报警电压进行比较,当低于报警电压时,报警电路则输出报警信号,并通过报警线点亮报警灯。
电子式机油压力传感器的接线方式与传统的机械式传感器完全一致,能替代机械式压力传感器,直接与柴油发电机机油压力指示表和低压报警灯连接,指示柴油发电机组的机油压力和提供低压报警信号。与传统的压阻式油压传感器相比,电子式柴油发电机机油压力传感器具有无机械 运动部件(即无触点)、精度高、可靠性高、寿命长等优点,并且符合柴油发电机电子化发展的要求。
由于柴油发电机的工作环境十分恶劣,对传感器的要求十分严格,在电子式柴油发电机机油力传感器的设计中,不仅需要选择耐高温、耐腐蚀、精度高的压力测量装置, 选用性能可靠、工作温度范围宽的元器件,而且在电路中还需要采取抗干扰措施,以提高传感器的可靠性。
二、油压传感器的类别
1、电位器式压力传感器
柴油机都是靠润滑油润滑的,一旦润滑油压力过低,就会因缺油发生干摩擦,造成剧烈的磨损和发热,从而损坏柴油机。因此柴油机上均安装有油压测量装置,以监测润滑油压力,目前康明斯柴油机多采用电位器式压力传感器测量油压。该传感器由一个波纹膜片和一个滑线电位器组成。在柴油机油压发生变化时,波纹膜片产生位移,带动电位器上的触点滑动,从而改变电阻值。单线制下该传感器带一个接线端,其中的电位器通过一根导线与柴油机控制单元或油压指示表连接,另一极则搭铁。当与油压指示表连接时,若电位器阻值改变,油压指示表内部线圈通过的电流发生变化,从而带动指针偏转,指出润滑油压力值。油压增高时,传感器可变阻值下降,输出电流增大,油压降低时,情况正好相反。
当与控制单元连接时,传感器电位器与ecu内部上拉电阻分压后,产生一个随电位器阻值变化而变化的电压,柴油机ecu根据这一电压的变化测得柴油机润滑油压力。
这种油压测量装置中的滑线电位器具有机械触点,并且该触点要通过最大达100ma的电流,而柴油机存在较大的振动,使得该传感器的机械、电气寿命受到一定影响。
电位器式压力传感器示意图
2、开关式压力传感器
润滑油油压开关也用于检测柴油机油压,它由膜片、触点和弹簧组成。工作过程中,当油压开关的膜片没有压力作用时,触点在弹簧力的作用下闭合;当有压力作用于膜片时,弹簧被压缩,触点张开。
开关式压力传感器一般与油压指示灯相连,开关式机油压力指示器的工作原理图。当柴油机没有润滑油油压时、膜片本受压力作用,油压开关的触点闭合,油压指示灯亮;当柴油机油压正常时,膜片受到压力作用、压缩弹簧,使触点张开,油压指示灯熄灭。
也有的机油压力传感器将电位器式和开关式结构结合在一起,若负极搭铁,其接线柱有两个,其中一个输出电位器阻值变化信号,另一个输出开关信号。
开关式压力传感器结构图
3、陶瓷压阻传感器
这种传感器是由陶瓷材料经过特殊工艺制成的干式陶瓷压力传感器。陶瓷是一种高弹性、耐腐蚀、耐磨损、抗振动的优质材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40~135℃,而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kv,输出信号强,长期稳定性好。高特性,低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向,在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势。