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新聞主題 |
康明斯發動機水溫，油壓，水位，轉速傳感器的作用 |
摘要：作為應急電源的使用者，應首先了解柴油發動機常用傳感器類型 、結構、工作原理，常見的感應器主要是轉速傳感器、溫度傳感器、機油壓力傳感器以及水箱液位傳感器，操作員應掌握各個傳感器的檢測步驟，并能根據柴油發電機組現場實際情況，正確判斷各個傳感器的良好與否及其靈敏性，防止其失效而導致設備誤報警。其基本原理是當起動開關處于工作位置時，自動保護裝置上電后首先進行自檢，檢查各傳感器的狀態，結束后轉入正常工作。運行中當某一路傳感器檢測值超過設定值時，這時操作人員應迅速檢查報警原因并及時處理；如不能及時處理，自動保護裝置將發出指令，強制停機。
一、傳感器的主要組成
自動化柴油發電機組分為三種傳感器，分別是油壓傳感器、溫度傳感器和轉速傳感器，部分機型配置液位傳感器，其位置與安裝分別如圖1、圖2所示。 柴油發電機的傳感器一般是由敏感元件、轉換元件和轉換電路三部分組成。
1、敏感元件
直接感受被測量，并且輸出與被測量成確定的關系的其他量的元件。被測非電量并非都能一次直接轉換成為電量。敏感元件又被稱為預變換器。如傳感器中各類型的彈性元件就是敏感元件。
2、轉換元件
將敏感元件輸出的量轉換為電參數（電壓、電流、頻率等）的元件。如電阻應變片、霍爾元件等。
3、轉換電路
一般指將電參數量轉換成電量（電壓、電流、頻率等）的電路。轉換電路起轉換輸出信號的作用，常見的有信號放大器、電橋、振蕩器和阻抗變換器等，常與敏感元件、轉換元件組裝在一起。
以上劃分在實際的傳感器中并無嚴格的界限，簡單的傳感器只有一個敏感元件（兼轉換元件），它將感受的被測量直接轉換成電量輸出，如熱點偶傳感器。有的傳感器，其敏感元件和轉換元件合成一體，如電容式壓力傳感器。帶轉換電路的傳感器，其轉換電路可以與敏感元件、轉換元件組裝在一起，也可以根據需要將其裝在外部電路箱中。
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圖1 柴油發電機組傳感器位置圖 |
圖2 柴油機油壓、水溫和轉速傳感器安裝圖 |
二、水溫傳感器
水溫傳感器也叫冷卻液溫度傳感器，溫度愈低，電阻愈大；反之電阻愈小，安裝在柴油發電機缸體或缸蓋的水套上，與冷卻水直接接觸。從而測得柴油發電機冷卻水的溫度。水溫傳感器安裝于柴油發電機的出水端蓋上，用于檢測冷卻水溫度。當柴油發電機的冷卻水溫度超過95℃時，自動保護裝置開始聲光報警。
1、類別
溫度傳感器有四種類型：熱敏電阻式溫度傳感器、熱敏鐵氧體溫度傳感器、石蠟式溫度傳感器和雙金屬片式溫度傳感器。大多數溫度傳感器使用熱敏電阻式溫度傳感器。
熱敏電阻式溫度傳感器是用陶瓷半導體材料摻入適量氧化物，根據所需要的形狀，在高溫下燒結而成的溫度系數很大的電阻體制成。在工作范圍內，按陶瓷半導體的電阻與溫度的特性關系，熱敏電阻可以分成三種類型。如圖3所示.
（1）負溫度系數熱敏電阻(NTC)，在工作范圍內，其電阻值隨溫度的升高而減小的電阻。
（2）正溫度系數熱敏電阻(PTC)，在工作范圍內，其電阻值隨溫度的升高而增加的電阻。
（3）臨界溫度熱敏電阻(CTR)，在臨界溫度時，其阻值發生銳變的叫做臨界溫度熱敏電阻。
2、作用
冷卻液溫度傳感器的作用是用來檢測發動機的工作溫度，向ECU輸入冷卻液溫度信號，作為燃油噴射和點火正時的修正信號。當發動機冷機工作時，ECU根據此信號增加燃油噴射以提高操縱性能。
3、安裝位置
冷卻液溫度傳感器一般安裝在發動機缸體、缸蓋的水套或節溫器內并伸入水套中，與冷卻水接觸。如圖4所示。
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圖3 水溫傳感器電阻與溫度的特性曲線圖 |
圖4 柴油機水溫傳感器位置圖 |
4、工作原理
發動機冷卻液溫度傳感器即水溫傳感器大多用負溫度系數熱敏電阻制成，它具有負溫度系數。水溫低時，電阻值大，水溫高時，電阻值小。水溫傳感器的結構和特性如圖5所示。
水溫傳感器接頭有兩端子與ECU連結，其中一條是信號線，輸出電壓隨熱敏電阻值的變化而變化，ECU根據電壓的變化測得發動機的水溫；另一根是地線，如圖6所示。
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圖5 水溫傳感器的結構與特性. |
圖6 水溫傳感器與柴油機ECU的連接電路 |
三、轉速傳感器
轉速傳感器由磁敏電阻作感應元件，核心部件是采用磁敏電阻作為檢測的元件，再經過全新的信號處理電路令噪聲降低，功能更完善。通過與其它類型齒轉速傳感器的輸出波形對比，所測到轉速的誤差極小以及線性特性具有很好的一致性。
1、轉速傳感器功用
轉速傳感器又稱為發動機曲軸位置傳感器，是發動機電子控制系統的主要部件，用于檢測曲軸轉角信號，也是測量發動機轉速的信號源。其作用是采集曲軸轉角和發動機轉速信號并輸送給ECU，以確定噴油時刻和點火時刻。在自動化柴油發電機組中，轉速傳感器是必不可缺少的重要部分，并且轉速傳感器質量的好壞直接影響到自動化機組的穩定性和安全性。
2、安裝位置
轉速傳感器一般安裝在曲軸前端或后端，當柴油發電機轉速超過或低于額定轉速±10%時，自動保護裝置開始聲光報警。轉速傳感器安裝位置如圖7所示，安裝間隙如圖8所示。
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圖7 轉速傳感器安裝位置 |
圖8 轉速傳感器安裝間隙 |
3、工作原理
康明斯電控柴油發動機使用的是磁脈沖式轉速傳感器系統，結構如圖9所示，它包括一個轉速信號盤和一個耦合線圈。信號盤有58個齒，并安裝在曲軸上，耦合線圈由纏繞的銅線、鐵芯和磁鐵組成。
信號盤旋轉時，隨著每個齒經過耦合線圈，便產生一個脈沖信號。發動機每轉一圈，耦合線圈產生，58個信號。ECU根據這些信號計算出轉速和發動機轉速，使用這些計算結果，可以控制燃油噴射時間 。如圖10所示為康明斯轉速傳感器電路圖。
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圖9 轉速傳感器外形結構圖 |
圖10 康明斯轉速傳感器電路圖 |
四、機油壓力傳感器
1、安裝位置
機油壓力傳感器安裝于柴油發電機右側的機油冷卻器的油道上，用于檢測柴油發電機的機油壓力。
2、工作原理
機油壓力傳感器是一種用于測量發動機機油壓力的傳感器。它的工作原理是基于電阻變化的原理，當機油壓力增加時，傳感器內部的電阻值會發生變化，這個變化會被傳感器的電路檢測到，并轉化為電信號輸出（電路原理如圖11所示）。當柴油發電機的機油壓力低于時，自動保護裝置開始聲光報警。
其工作原理非常簡單，但它在柴油發電機組的性能和安全方面起著至關重要的作用。如果機油壓力傳感器出現故障，ECU將無法監測發動機的機油壓力，這可能會導致發動機損壞或故障。因此，定期檢查機油壓力傳感器的工作狀態非常重要。了解機油壓力傳感器的工作原理可以幫助用戶更好地維護和保養設備，從而延長機器的使用壽命。
3、結構
機油壓力傳感器通常由一個金屬外殼和一個熱敏電阻器及插件組成，如圖12所示。當機油壓力作用于傳感器外殼時，它會使內部電阻器的電阻值發生變化。這個變化會被傳感器的電路檢測到，并轉化為電信號輸出。這個電信號可以被連接到發電機組的電子控制單元（ECU）中，以便ECU可以監測發動機的機油壓力。
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圖11 柴油機機油壓力傳感器電路 |
圖12 發動機機油壓力傳感器結構圖 |
五、水位監測傳感器
散熱器是利用冷卻液損失熱能進行工作的，為了保證柴油機的適當溫度，冷卻水損失熱能是不可缺少的。因為柴油機冷卻系統中若缺少冷卻液，則會影響柴油機散熱效果，造成柴油機高溫。為了更好的監測水箱中的冷卻液液位高度我們需要用到冷卻液液位傳感器。
1、作用
冷卻液液位傳感器是一個開關，用于測量柴油發電機組散熱器頂部水箱中發動機冷卻液的液位，發動機冷卻液液位傳感器一般位于散熱器頂部水箱內或補充水箱內，當冷卻液液位傳感器進入冷卻液，在去除冷卻液與浸入冷卻液對比后即返回一個不同的電壓信號。電子控制模塊檢測信號電壓的變化以確定發動機冷卻液液位。
2、工作原理
如圖13所示。康明斯液位傳感器（水位傳感器）采用國外先進的隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉換為電信號，再經過溫度補償和線性修正，轉化成標準電信號（一般為4～20mA/1～5VDC）。
3、安裝位置
如圖14所示。水位監測傳感器安裝于水箱散熱器頂部右側，用于監測補水箱中的液位。當補水箱中的水不足時，低于系統設定值，自動保護裝置開始聲光報警。
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圖13 水位傳感器工作圖 |
圖14 液位傳感器線束連接與安裝位置圖 |
總結：
伴隨著電噴柴油機的普及，電控系統在柴油發動機上作用越來越廣。而作為發動機“耳朵”的傳感器們更是遍布在發動機上的每一個細節，時時刻刻監測其工作中的狀態。所以，在日常生活中不要因為它們的小不起眼而忽視它們的重要作用。綜上所述，作為合格的操作員和維修工，必須了解電控柴油發動機常用傳感器類型 、結構、工作原理 ，才能更好地完成各個傳感器檢修的學習任務，掌握更多的柴油發電機技術知識。
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