Diagnostyka czujnika ciśnienia absolutnego w kolektorze dolotowym silnika, cz. 1

Vogel
19.10.2010
Są często stosowane w wolnossących silnikach ZI, a prawie zawsze w doładowanych silnikach ZI i ZS. W mojej ocenie problem z ich diagnostyką polega na tym, że mierzą ciśnienie w skali absolutnej.Z tą skalą ciśnienia każdy spotkał się zapewne na etapie edukacji.

Natomiast w codziennej praktyce warsztatowej, od „zawsze" posługiwano się tylko pojęciami: podciśnienia i nadciśnienia, gdyż nie było potrzeby posługiwania się pojęciem ciśnienia absolutnego. Było ono „chlebem powszednim", ale raczej np. dla fizyków.Zanim zajmiemy się diagnostyką czujników
ciśnienia absolutnego w kolektorze dolotowym silników, omówię sposoby określania wartości ciśnień oraz ich jednostki. Diagnosta musi bowiem wiedzieć, jaki rodzaj ciśnienia mierzy czujnik
połączony z kolektorem dolotowym silnika lub zamontowany w innym układzie, jakie rodzaje ciśnień mierzą manometry, których używa, a jakie rodzaje ciśnień tester diagnostyczny może odczytywać
z programu sterownika silnika.

Jednostki ciśnienia
Ciśnienie w danych technicznych jest podawane w różnych jednostkach, stąd potrzeba ich znajomości. Najbardziej popularną jednostką ciśnienia jest atmosfera techniczna [at]:
1 at = 1 kG/cm2
Ciśnienie o wartości 1 at oznacza, że na powierzchnię 1 cm2 naciska siła 1 kG. W obowiązującym od wielu lat układzie jednostek SI jednostką siły jest 1 niuton [N]. Nie ma w niej jednostki kilogram
siły [kG], dlatego ta jednostka siły nie jest już używana. Ciśnienie jest więc określane w paskalach [Pa]:
1 Pa = 1 N/m2
Ciśnienie o wartości 1 Pa oznacza, że na powierzchnię 1 m2 naciska siła 1 N. W praktyce są stosowane jednostki będące wielokrotnością paskala [Pa]. Pozostają one w następującej relacji do jednostki
paskal [Pa]:ektopaskal [hPa] - 1 hPa = 102 Pa = 100 Pa, kilopaskal [kPa] - 1 kPa
= 103 Pa = 1000 Pa, megapaskal [MPa] - 1 MPa = 106 Pa = 1 000 000 Pa.

Większość aktualnie oferowanych do sprzedaży manometrów jest wyskalowana w megapaskalach [MPa] lub w kilopaskalach [kPa]. Przeliczenia wartości ciśnień podawanych w różnych jednostkach
Dwiema najczęściej stosowanymi w praktyce jednostkami ciśnień są: atmosfera techniczna [at] - jest to
jednostka używana jeszcze ze względów praktycznych, „z przyzwyczajenia", mimo że oficjalnie nie jest już jednostką obowiązującą; paskal [Pa] lub jej jednostki wielokrotne - są to jednostki obowiązujące.

Zależność pomiędzy wartościami ciśnienia podawanymi w atmosferach technicznych [at] a podawanymi w paskalach [Pa] jest następująca:
1 at = 98 066,5 Pa
Dla praktyki warsztatowej całkowicie wystarczające jest następujące przybliżenie:
1 at » 100 000 Pa
W dalszych przeliczeniach będę się posługiwał tym przybliżeniem. W praktyce warsztatowej można stosować następujące zależności pomiędzy ciśnieniem podanym w atmosferach technicznych [at] a ciśnieniem podawanym w jednostkach będących wielokrotnością jednostki paskal [Pa]:
1 at » 1000 hPa = 100 kPa = 0,1 MPa
Można również stosować następujące zależności pomiędzy ciśnieniem podanym w jednostkach będących wielokrotnością jednostki paskal [Pa] a ciśnieniem podanym w atmosferach technicznych [at]:
1 hPa » 0,001 at,
1 kPa » 0,01 at,
1 MPa » 10 at,
0,1 MPa » 1 at.
W kraju jest wiele urządzeń pomiarowych wyskalowanych w innych jednostkach ciśnienia lub wartości ciśnień podawanych w tych jednostkach, np. w dokumentacjach serwisowych: bar [bar] (ma taką samą nazwę i oznaczenie jednostki), milimetr słupa rtęci [mmHg], centymetr słupa rtęci [cmHg], cal słupa rtęci [inHg], kilopond na centymetr kwadratowy [kp/cm2].

W praktyce warsztatowej dla najczęściej spotykanych jednostek można przyjąć następujące przeliczenia:
1 bar = 10000 Pa » 1 at,
1 mmHg » 133,3 Pa = 0,1333 kPa,
1 kPa » 7,5 mmHg,
1 at » 750 mmHg,
1 cmHg = 10 mmHg,
1 inHg » 25,4 mmHg » 3385,8 Pa »
3,3858 kPa,
1 kPa » 0,295 inHg,
1 kp/cm2 = 1 at.

Przykłady przeliczeń jednostek
1. Jeśli mamy za pomocą ręcznej pompki podciśnieniowej uzyskać podciśnienie 300 milimetrów słupa rtęci [mmHg], ale skala manometru jest wyskalowana w atmosferach technicznych [at], to należy wykonać następujące przeliczenie:
ponieważ: 1 mmHg = 0,1333 kPa
więc: 300 mmHg = 300 · 0,1333
kPa = 39,99 kPa » 40 kPa.

Trzeba jeszcze przeliczyć ciśnienie z kilopaskali [kPa] na atmosfery techniczne [at], wykorzystując zależność:
1. kPa » 0,01 at
Po przeliczeniu otrzymujemy więc:
40 kPa » 0,40 at
2. Jeśli skala manometru jest wyskalowana w calach słupa rtęci [inHg], a wskazówka pokazuje ciśnienie 13 inHg, to aby przeliczyć wynik na kilopaskale [kPa] - jednostkę stosowaną
w naszym kraju i bardziej znaną - należy wykonać następujące przeliczenie:
ponieważ: 1 inHg » 3,3858 kPa
więc: 13 inHg » 13 · 3,3858 kPa = 44,01
kPa » 44 kPa
Jeśli jesteśmy stale zmuszeni do przeliczania jednostek, to sugeruję przygotować tabele przeliczeniowe. Sposoby określania wartości ciśnień Są dwa sposoby określania wartości
mierzonego ciśnienia: przez porównanie wartości mierzonego ciśnienia z ciśnieniem panującym
w próżni; przez porównanie wartości mierzonego ciśnienia z ciśnieniem otoczenia,
zwanym w skrócie ciśnieniem atmosferycznym, które na nas oddziałuje.

Określanie ciśnienia względem ciśnienia panującego w próżni W idealnej próżni ciśnienie nie występuje - wynosi zero (niezależnie od jednostek ciśnienia). Każde ciśnienie jest większe
od ciśnienia panującego w idealnej próżni, dlatego wartość ciśnienia występującego w idealnej próżni jest stosowana jako odniesienie przy wyznaczaniu tzw. ciśnienia absolutnego. Określenie „ciśnienie absolutne" oznacza, że wartość danego ciśnienia porównujemy do ciśnienia występującego w próżni.
Na rys. 1, na lewej osi, jest naniesiona skala dla podawania ciśnień w skali absolutnej. Ciśnienie atmosferyczne oznaczone jako paa wynosi w przybliżeniu:
0,1 MPa lub 100 kPa lub 1000 hPa
lub 1 at lub 750 mm Hg.

W rzeczywistości jego wartość ulega zmianie. Aktualną wartość ciśnienia atmosferycznego,
w [mmHg] lub [hPa], w odniesieniu do określonego miejsca, np. płyty lotniska Okęcie w Warszawie, podają komunikaty pogodowe. Ze zmianą wysokości pomiaru nad poziomem morza wartość ta ulega
zmianie. Maleje przy wzroście wysokości i rośnie przy obniżaniu wysokości w stosunku do poziomu morza. Podane wartości ciśnienia atmosferycznego można przyjąć jako stałe, jeśli nie przebywamy w miejscach położonych na znacznych wysokościach w stosunku do poziomu morza.
Określanie ciśnienia względem ciśnienia atmosferycznego

Z tym sposobem podawania ciśnienia spotykają się Państwo w praktyce warsztatowej na co dzień. Jako ciśnienie odniesienia przyjmowane jest aktualne ciśnienie atmosferyczne. W tym wypadku
wartość jego jest przyjmowana jako zero. Na rys. 1, na prawej osi, jest naniesiona skala dla określania ciśnień w odniesieniu do ciśnienia atmosferycznego. Przy tym sposobie określania ciśnień
rozróżniamy:
1. Podciśnienie, informujące, o ile dana wartość ciśnienia jest mniejsza od ciśnienia atmosferycznego; na rys. 1. podciśnienie jest oznaczone symbolem pp1; jeśli nie jest używany termin „podciśnienie",
należy wartość ciśnienia poprzedzić znakiem minus(-);2. Nadciśnienie informujące, o ile dana
wartość ciśnienia jest większa od ciśnienia atmosferycznego; na rys. 1. nadciśnienie jest oznaczone symbolem pn2; jeśli nie jest używany termin „nadciśnienie", to wartość dodatnią ciśnienia
przyjmujemy jako nadciśnienie.

Sposoby określania wartości ciśnień a skala manometru Manometrem nazywamy ogólnie miernik
do pomiarów ciśnień. Rozróżniamy ich następujące rodzaje: manometr - przyjmujemy domyślnie,
że manometr mierzy nadciśnienie; wakuometr - miernik do pomiaru podciśnienia; manowakuometr - miernik do pomiaru pod- i nadciśnienia.

Skala każdego manometru, wakuometru lub manowakuometru podaje wartość mierzonego ciśnienia względem ciśnienia atmosferycznego. Na rys. 2, na skali manowakuometru, kolorem niebieskim
są zaznaczone wielkości i zakresy ciśnień charakterystyczne dla tego sposobu określania ciśnienia:

1. Cyfra zero na skali każdego manometru, wakuometru lub manowakuometru jest ciśnieniem odniesienia; jego wartość jest równa aktualnej wartości ciśnienia atmosferycznego, względem
którego są porównywane wartości mierzonych ciśnień. Jeśli wskazówka manometru, wakuometru lub manowakuometru spoczywa na cyfrze zero, to oznacza, że aktualnie mierzone ciśnienie jest równe
ciśnieniu atmosferycznemu;

2. Jeśli wskazówka manowakuometru lub wakuometru znajduje się po lewej stronie zera, to mierzone jest podciśnienie, czyli ciśnienie o wartości niższej od atmosferycznego;

3. Jeśli wskazówka manometru lub manowakuometru znajduje się po prawej stronie zera, to mierzone jest nadciśnienie, czyli ciśnienie o wartości wyższej od atmosferycznego;

Na rys. 2, na skali manowakuometru, kolorem czerwonym jest zaznaczone ciśnienie odniesienia dla absolutnej skali ciśnienia. Według skali manowakuometru podciśnienie panujące w próżni ma
wartość 0,10 MPa, ale w skali absolutnej ciśnienie w próżni ma wartość zero - patrz rys. 1. Ta wiedza umożliwia odczyt ciśnienia w skali absolutnej, bezpośrednio na skali manometru, wakuometru
lub manowakuometru.

O Autorze

autoEXPERT – specjalistyczny miesięcznik motoryzacyjny, przeznaczony dla osób zajmujących się zawodowo naprawą, obsługą, diagnostyką i sprzedażą samochodów oraz produkcją i sprzedażą akcesoriów motoryzacyjnych, części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych.

autoExpert 04 2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę