Diagnostyka czujnika ciśnienia absolutnego w stanie wymontowanym

Według zaleceń firmy Pierburg, przebiega ona w trzech krokach:
1. Kontrola wartości napięcia zasilającego czujnik ciśnienia absolutnego:
2. Kontrola wartości sygnału wyjściowego czujnika ciśnienia absolutnego:
3. Jeśli czujnik ciśnienia absolutnego posiada czujnik temperatury powietrza dolotowego to kontrola jego rezystancji w określonych temperaturach.

Kontrola wartości napięcia zasilającego czujnik ciśnienia absolutnego

1. Odłączyć wtyczkę od czujnika.
2. Włączyć zapłon.
3. Wybrać zakres pomiarowy miernika uniwersalnego na pomiar napięcia stałego, o wartości 5,0 V.
4. Zmierzyć napięcie pomiędzy stykami wtyczki, które łączą się ze stykami czujnika oznaczonymi literami (patrz tabela 1): A - masa czujnika; C- zasilanie czujnika. Wartość wymagana - 5,0 V (producent nie podaje tolerancji pomiaru).
5. Jeśli wymagana wartość napięcia nie została osiągnięta, należy ustalić przyczynę. Może to być spowodowane np. nieprawidłowym połączeniem sterownika z którąś z jego mas lub dodatkową rezystancją w obwodzie zasilającym czujnik.

Kontrola wartości sygnału wyjściowego czujnika ciśnienia absolutnego

Według zaleceń firmy Pierburg, kontrolę przeprowadzamy w dwóch punktach charakterystyki czujnika:
- w „dolnym" punkcie kontrolnym, co oznacza, że wykonujemy ją dla wartości ciśnienia bliskiej najmniejszej wartości ciśnienia, którą może zmierzyć dany typ czujnika;
- w „górnym" punkcie kontrolnym, co oznacza, że wykonujemy ją dla wartości ciśnienia bliskiej największej wartości ciśnienia, którą może zmierzyć dany typ czujnika.

Do kontroli czujnika ciśnienia absolutnego konieczne są:
- pompka podciśnieniowa lub pod- i nadciśnieniowa - zależnie od zakresu pomiarowego sprawdzanego czujnika.
- woltomierz, częstotliwościomierz lub miernik uniwersalny, z funkcjami pomiaru napięcia częstotliwości, zależnie od tego, czy sygnał wyjściowy danego czujnika jest napięciowy czy częstotliwościowy;
- zasilacz, jeśli będziemy sprawdzać czujnik odłączony od instalacji elektrycznej samochodu.

Czujnik ciśnienia absolutnego, którego sygnał wyjściowy jest typu napięciowego, kontrolujemy w sposób opisany poniżej.

1. Wybieramy, czy będziemy kontrolować czujnik ciśnienia absolutnego:
a) wymontowany z układu dolotowego silnika, ale połączony z instalacją elektryczną samochodu z niej zasilany;
b) wymontowany z układu dolotowego silnika, zasilany z zasilacza.

2. Jeśli będziemy sprawdzać wymontowany czujnik ciśnienia absolutnego, ale przyłączony do instalacji elektrycznej samochodu, to:
a) wymontowujemy go z układu dolotowego, ale pozostawiamy przyłączony do instalacji elektrycznej samochodu;
b) przyłączamy woltomierz tak, aby mierzyć napięcie sygnału wyjściowego (patrz rys. 1); zwracamy uwagę na oznaczenia styków złącza danego typu czujnika (patrz tabela 1); napięcie mierzymy pomiędzy stykami B (+) A (-);
c) ustawiamy woltomierz na pomiar napięcia stałego, o wartości do 5,0 V;
d) końcówkę pomiarową czujnika łączymy z pompką podciśnieniową lub pod- i nadciśnieniową:
e) włączamy zapłon.

3. Jeśli będziemy sprawdzać wymontowany czujnik ciśnienia absolutnego, zasilany z zasilacza, to:
a) wymontowujemy go z układu dolotowego, i odłączamy od instalacji elektrycznej samochodu;
b) łączymy czujnik 3 (patrz rys. 1) z woltomierzem 1 oraz zasilaczem 2; zwracamy uwagę na oznaczenia styków złącza danego typu czujnika (patrz tabela 1); napięcie mierzymy pomiędzy stykami B (+) i A (-).
c) ustawiamy woltomierz na pomiar napięcia stałego, o wartości do 5,0 V.
d) końcówkę pomiarową czujnika łączymy z pompką podciśnieniową lub pod- i nadciśnieniową;
e) włączamy zasilacz 2

4. Dla „dolnego” punktu kontrolnego, przeliczamy wartość ciśnienia pda, podanego w skali absolutnej
ciśnień, na wartość pod- lub nadciśnienia pd. Korzystamy z wzoru:

gdzie:

p_d - wartość pod- lub nadciśnienia dla „dolnego" punktu kontrolnego;
p_da - wartość ciśnienia w skali absolutnej, dla „dolnego" punktu kontrolnego;
p_aa- wartość ciśnienia atmosferycznego w skali absolutnej.


Jeśli obliczona z wzoru 5 wartość ciśnienia pd jest ujemna, to znaczy, że jest to podciśnienie. Uzyskujemy je z pomocą pompki podciśnieniowej lub pod- i nadciśnieniowej, a na skali wakuometru lub manowakuometru mierzymy jako podciśnienie.
Jeśli obliczona z wzoru 5 wartość ciśnienia pd jest dodatnia, to znaczy, że jest to nadciśnienie. Uzyskujemy je z pomocą pompki nadciśnieniowej, a na skali manowakuometru lub manometru mierzymy jako nadciśnienie.
Dla przykładowego czujnika ciśnienia absolutnego, wartość ciśnienia w skali absolutnej dla „dolnego" punktu kontrolnego (patrz tabela 1 i rys. 2) pda = 0,04 MPa Jeśli przyjmiemy wartość ciśnienia atmosferycznego p_aa = 0,1 MPa, to obliczona z wzoru 4 wartość ciśnienia pd wynosi:


Zgodnie z przedstawioną wcześniej zasadą, ponieważ obliczona wartość ciśnienia jest ujemna, to oznacza, że z pomocą wakuometru lub manowakuometru należy uzyskać podciśnienie o wartości 0,06 MPa. Jego wartość odczytujemy na skali wakuometru lub manowakuometru - patrz rys. 2b.

5. Po wytworzeniu pod- lub nadciśnienia Pd, o wartości obliczonej w pkt. 4, mierzymy wartość napięcia Ud sygnału wyjściowego czujnika, w „dolnym" punkcie kontrolnym. Wynik jest prawidłowy, jeśli zmierzona wartość napięcia Ud mieści się zakresie wymaganym.
6. Dla „górnego" punktu kontrolnego, przeliczamy wartość ciśnienia pga, podanego w skali absolutnej ciśnień, na wartość pod- lub nadciśnienia pg. Korzystamy z wzoru:


gdzie:

p_g - wartość pod- lub nadciśnienia dla „górnego" punktu kontrolnego;
p_ga - wartość ciśnienia w skali absolutnej, dla „górnego" punktu kontrolnego;
p_aa - wartość ciśnienia atmosferycznego w skali absolutnej.

Jeśli obliczona z wzoru 6 wartość ciśnienia pq jest ujemna, to znaczy, że jest to podciśnienie. Uzyskujemy je z pomocą pompki podciśnieniowej lub pod- nadciśnieniowej, a na skali wakuometru lub manowakuometru mierzymy jako podciśnienie.
Jeśli obliczona z wzoru 6 wartość ciśnienia pg jest dodatnia, to znaczy, że jest to nadciśnienie. Uzyskujemy je z pomocą pompki nadciśnieniowej, a na skali manowakuometru lub manometru mierzymy jako nadciśnienie
Dla przykładowego czujnika ciśnienia absolutnego, wartość ciśnienia w skali absolutnej dla „górnego" punktu kontrolnego (patrz tabela 1 i rys. 3) pga = 0,21 MPa. Jeśli przyjmiemy wartość ciśnienia atmosferycznego p_aa = 0,1 MPa, to obliczona z wzoru 6 wartość ciśnienia pg wynosi:

Zgodnie z przedstawioną wcześniej zasadą, ponieważ obliczona wartość ciśnienia jest dodatnia, to oznacza, że z pomocą manowakuometru lub manometru należy uzyskać nadciśnienie o wartości 0,11 MPa. Jego wartość odczytujemy na skali manowakuometru lub manometru - patrz rys. 3b.

7. Po wytworzeniu pod- lub nadciśnienia pg, o wartości obliczonej w pkt. 6, mierzymy wartość napięcia Ug sygnału wyjściowego czujnika, w „górnym" punkcie kontrolnym. Wynik jest prawidłowy, jeśli zmierzona wartość napięcia Ug mieści się zakresie wymaganym.

8. Czujnik ciśnienia absolutnego uznajemy za sprawny, jeśli w „dolnym" i „górnym" punkcie kontrolnym wartości napięć wyjściowych, znajdowały się w zakresach wymaganych.
Sposób sprawdzania czujnika ciśnienia absolutnego, o częstotliwościowym sygnale wyjściowym, jest podobny do przedstawionego powyżej. Należy tylko zamiast woltomierza, użyć np. multimetru, z funkcją pomiaru częstotliwości sygnału, lub oscyloskopu. Czujniki ciśnienia absolutnego, o częstotliwościowym sygnale wyjściowym wykorzystują niektórzy producenci samochodów, bowiem sygnał wyjściowy tych czujników jest mniej podatny na zakłócenia.

Kłopoty z pomiarem ciśnień

W procedurze pomiarowej „ jest małe „ale". Jest nim wartość ciśnienia atmosferycznego. Można przyjąć, bez pomiaru aktualnej wartości ciśnienia atmosferycznego, że jego wartość jest stała i wynosi 0,1 MPa. Jeśli jednak wartość ciśnienia atmosferycznego ulega dużym zmianom, np. przebywamy na znacznej wysokości nad poziomem morza lub pogoda w okolicy zmienia się gwałtownie, to takie założenie może być błędne. Jego następstwem może być błędna ocena sprawności czujnika ciśnienia absolutnego.
Proszę również zwrócić uwagę, że dla wielu czujników ciśnienia absolutnego, wartość ciśnienia w skali absolutnej, dla „górnego" punktu kontrolnego, jest równa 0,1 MPa (1 000 mbar). Jeśli przyjęliśmy bez pomiaru, że ciśnienie atmosferyczne jest równe 0,1 MPa, a podczas pomiaru wartości napięcia Ug sygnału wyjściowego czujnika ciśnienia absolutnego, w „górnym" punkcie kontrolnym, okazuje się, że wartość mierzona nie mieści się zakresie wymaganym, wówczas rodzą się wątpliwości - czy jest to spowodowane niesprawnością czujnika, czy może wartość ciśnienia atmosferycznego jest inna niż założona wartość 0,1 MPa? W tej sytuacji, jedyne rozwiązanie to pomiar barometrem, aktualnej wartości ciśnienia atmosferycznego, szczególnie jeśli pracownikom serwisu zależy na dokładności. Kolejnym problemem, zarówno przy diagnostyce czujników ciśnienia absolutnego jak i czujników różnicy ciśnień, jest pomiar małych ciśnień lub ustawianie małych ciśnień z wykorzystaniem pompki podciśnieniowej lub pod- i nadciśnieniowej. Jest to szczególnie istotne, jeśli podczas kontroli tych czujników, do przeliczeń ciśnień pomiędzy skalami, jest wykorzystywana aktualna wartość ciśnienia atmosferycznego. Opisany problem pomiaru małych ciśnień, wystąpi przykładowo przy czujniku ciśnienia absolutnego o numerze katalogowym 7.18222.01.0, dla którego ciśnienie absolutne w „górnym" punkcie kontrolnym jest równe 0,102 MPa (1020 mbar) - patrz tabela 1. Mamy tu jednak proste i tanie rozwiązanie, czyli manometr różnicowy o zakresie pomiarowym 0,01 MPa, który mierzy ciśnienie względem ciśnienia atmosferycznego (zakładamy, że znamy jego aktualna wartość, zmierzoną barometrem).

Do samodzielnego wykonania tego manometru potrzebne są:
- U - rurka, o długości odcinków prostych nieco większych niż 1 m;
- woda;
- barwnik do wody (np. wodna farbka);
- papier milimetrowy - z niego wykonamy skalę;
- deska - na niej zamontujemy U-rurkę i skalę;
- płaskownik, filc wkręty do drewna - do zamocowania U - rurki do deski;
- rurki połączeniowe.

Wówczas pompką podciśnieniową lub pod- i nadciśnieniową wytwarzamy pod- lub nadciśnienie, a mierzymy je nie manometrem pompki, ale U-rurką.

Kontrola rezystancji czujnika temperatury powietrza dolotowego

Przeprowadzamy ją przez pomiar rezystancji elementu oporowego czujnika, typu NTC, który znajduje się w ośrodku o znanej temperaturze.
Niestety w tym przypadku firma Pierburg nie podała tolerancji, zarówno dla temperatur, przy których należy wykonywać pomiar jak i wartości mierzonych rezystancji. Pomiar wykonujemy w sposób opisany poniżej.

1. Czujnik ciśnienia absolutnego, z czujnikiem temperatury, wymontowujemy z układu dolotowego.
2. Przyłączamy omomierz pomiędzy styki A i D złącza czujnika (rys. 4). Wybieramy zakres pomiarowy, który umożliwia pomiary rezystancji o wartościach podanych w tabeli 2.
3. Umieszczamy element oporowy czujnika w ośrodku poznanej temperaturze .Dla jej uzyskania firma Pierburg zaleca wykorzystanie suszarki do włosów. Teoretycznie jest to możliwe, ale problemem jest pomiar temperatury elementu oporowego czujnika-musimy znać tę temperaturę
i mierzyć niezależnie od pomiaru sprawdzanym czujnikiem. Ja proponuję umieści końcówką czujnika (rys. 4) w wodzie (tylko ją!). Czujnik ciśnienia absolutnego jest odporny na działanie wilgoci. Używając wodę, nie będzie możliwy pomiar rezystancji elementu oporowego w temperaturze 100°C.
4. Mierzona wartość rezystancji elementu oporowego, w każdej z temperatur elementu oporowego podanych w tabeli 2, powinna być bliska wartości wymaganej. Wobec niepodania przez firmę Pierburg tolerancji pomiaru rezystancji , proponuję przyjąć tolerancję ±5%.


Zdjęcia i tekst pochodzą z artykułów „Diagnostyka czujnika ciśnienia absolutnego w stanie wymontowanym” w dodatku technicznym do Wiadomości IC Czujniki ciśnienia absolutnego nr 39/Lipiec 2011