За что отвечает датчик давления во впускном коллекторе

Датчик абсолютного давления воздуха: назначение, неисправности и замена ДАД

Электронная система управления двигателем (ЭСУД) состоит из блока управления, целой группы датчиков и исполнительных устройств. При этом одним из важнейших датчиков на инжекторном бензиновом или дизельном моторе является так называемый MAP-сенсор или датчик ДАД (датчик абсолютного давления воздуха).

• контролирует количество воздуха, который поступает в цилиндры силового агрегата;
• контроль осуществляется динамически (с учетом постоянно изменяющихся нагрузок и условий работы двигателя);

При этом ДАД активно учувствует в процессе смесеобразования. Блок управления определяет количество воздуха и подает на основании полученных данных необходимое количество топлива для формирования оптимальной по составу рабочей смеси топлива и воздуха. Любые сбои и неисправности датчика приведут к нарушениям в работе мотора. Подробнее читайте в нашей статье.

Датчики абсолютного давления: виды, устройство и принцип работы

Чтобы понять, что такое ДАД, следует рассмотреть общий принцип работы инжекторного мотора. Воздух поступает во впускной коллектор, после чего блоку управления необходимо рассчитать, сколько топлива подать через форсунки для приготовления оптимальной по составу топливовоздушной смеси.

Затем датчик на коллекторе передает информацию на ЭБУ, после чего блок управления корректирует количество топлива, момент впрыска и т.д. При этом датчики абсолютного давления являются аналогом ДМРВ (датчик массового расхода воздуха).

Устройство датчика абсолютного давления воздуха

Датчик абсолютного давления воздуха производит замеры абсолютного давления воздуха во впускном коллекторе. При этом давление замеряется относительно «нулевой» точки низкого давления или вакуума. Кстати, еще существуют датчики относительного и дифференциального давления, которые меряют и затем производят сравнение давления воздуха с атмосферным.

В целом, по конструкции ДАД представляют собой:
1. пластиковый корпус, к которому присоединен патрубок для подключения к впускному коллектору;
2. с другой стороны корпуса выполнен электрический разъем для подключения к блоку управления;
3. внутри корпуса стоит чувствительный элемент.

При этом ДАД могут иметь разные типы чувствительного элемента. Например, тензорезисторы и чувствительный элемент на толстопленочной кремниевой подложке, где формируется замкнутый воздушный пузырек. Другой возможный вариант — мембрана с пьезорезисторами и закрытый объем (объем с опорным давлением).

Принцип работы датчика давления воздуха в коллекторе

Даже с учетом того, что есть определенные конструктивные отличия, среди существующих микромеханических датчиков можно выделить общий принцип работы.

Рассмотрим самый распространенный тип:

• внутри датчика имеется герметичный объем воздуха, за счет чего формируется опорное давление. Такое давление низкое (до 10 раз ниже атмосферного). С такого опорного давления идет отсчет давления воздуха во впускном коллекторе.
• герметичный объем закрыт мембраной диафрагмой, на которой установлены тензорезисторы (полупроводниковые пьезорезисторы). Как правило, их 4 штуки, подключение мостовое;
• на тензорезисторе формируется электрическое сопротивление, которое напрямую зависит от степени деформации мембраны (сопротивление меняется в том случае, если диафрагма растягивается или сжимается).

Чем сильнее будет разница давлений, тем большей будет деформация мембраны. В свою очередь, сопротивление пьезорезисторов меняется. Такие изменения фиксирует блок управления (контроллер), при этом различные данные по току и давлению прописаны в алгоритмах управления работой двигателя в ЭБУ.

Датчик на впускном коллекторе: виды и особенности

Среди существующих разновидностей датчиков давления на авто можно выделить устройства, которые отличаются:
• по типу выходного сигнала;
• по совместимости с типом двигателя (атмосферный и турбо мотор).

Как и многие другие датчики, ДАД бывают аналоговыми и цифровыми.
1. В случае с аналоговым устройством, сигнал аналогового типа формируется от тензорезисторов, далее передается на ЭБУ и обрабатывается. Такие датчики почти не встречаются на авто по причине того, что для работы с аналоговым устройством необходим особый блок управления.
2. Цифровой ДАД получил широкое распространение. Основное отличие от аналогового решения – в конструкцию датчика интегрирована схема, которая самостоятельно преобразует аналоговый сигнал в цифровой, после чего готовый сигнал передается на ЭБУ. При этом датчики такого типа совместимы с подавляющим большинством ЭБУ автомобилей.

Датчик данного типа измеряет не только давление, но и температуру воздуха, что позволяет производить более точные замеры и влиять на работу систем автомобиля (например, управлять интеркулером на турбомоторах). Еще добавим, что датчики давления в авто могут стоять не только на двигателе, но и в других системах (например, пневмоподвеска).

Неисправен датчик коллектора: признаки

С учетом того, что датчик давления впускного коллектора играет важную роль в работе ЭСУД автомобиля, неисправности датчика приводят к серьезным сбоям в работе мотора на всех режимах.

Как правило, если вышел из строя ДАД, можно выделить следующие признаки и симптомы:

• холостые обороты повышены или плавают;
• под нагрузкой обороты «скачут»;
• двигатель шумно работает и дымит;
• повышен уровень вибраций;
• в выхлопе присутствует запах горючего;
• падает мощность и увеличивается расход.

Появление указанных признаков четко говорит о необходимости проверки ДАД. Если в рамках диагностики выявлена неисправность датчика, проблема решается путем замены датчика абсолютного давления.

Подбор и замена датчика абсолютного давления воздуха

Прежде всего, необходимо ставить на автомобиль такой тип ДАД, который стоял ранее или подходит для конкретной модели автомобиля с тем или иным типом двигателя. Оптимально использовать оригинал, однако можно подбирать и аналоги. При этом важно убедиться, что новый датчик полностью подходит по размерам, а также имеет подходящие характеристики и разъемы.

Что касается замены датчика абсолютного давления, поменять устройство можно достаточно быстро и просто. Для замены потребуется:

1. снять клемму с АКБ;
2. отключить от датчика электроразъем;
3. выкрутить винты крепления датчика;
4. извлечь датчик из патрубка или коллектора;
5. поставить новый датчик, при необходимости заменить уплотнительное кольцо или сменить хомут.

При этом новый датчик обычно не нужно калибровать или настраивать, однако в некоторых случаях система может потребовать тонкой настройки. Обычно это касается высокофорсированных или специально тюнингованных моторов, которые имеют особые прошивки ЭБУ.

Источник

За что отвечает датчик давления во впускном коллекторе

Контроль количества поступающего в цилиндры воздуха — одна из основ нормальной работы современного двигателя. Для измерения количества воздуха используются датчики абсолютного давления — все об этих устройствах, их типах, конструкции и работе, а также о верном выборе и замене читайте в данной статье.

Датчик абсолютного давления воздуха — назначение и его место в двигателе

Датчик абсолютного давления воздуха (ДАД, MAP — Manifold absolute pressure sensor) — один из основных датчиков системы управления инжекторным и дизельным двигателем внутреннего сгорания; датчик для измерения текущего давления воздуха, поступающего во впускной коллектор мотора.

ДАД является составной частью системы контроля и управления силовым агрегатом, обеспечивая его нормальное функционирование в зависимости от текущего режима и нагрузок. Посредством данного прибора измеряется давление воздуха во впускном коллекторе двигателя — на основе этой информации электронный блок управления (ЭБУ) выполняет расчет количества воздуха, поступающего в цилиндры во время такта впуска, и в соответствии с алгоритмами изменяет работу силового агрегата (меняет пропорции воздуха и топлива в горючей смеси, момент впрыска и т.д.).

Следует отметить, что датчики абсолютного давления — это альтернатива датчикам массового расхода воздуха, на одном двигателе эти датчики и не устанавливаются.

От функционирования ДАД зависит функционирование мотора и возможность нормальной эксплуатации всего транспортного средства, поэтому в случае поломки или некорректной работы датчик должен быть как можно скорее заменен. Но прежде, чем покупать новый датчик, следует разобраться в типах и принципе работы этих устройств.

Конструкция и принцип работы датчиков абсолютного давления воздуха

Датчик абсолютного давления воздуха, как можно понять по названию, измеряет абсолютное давление воздуха во впускном коллекторе относительно вакуума (точнее — некоторого низкого давления, которое можно условно считать вакуумом). Также существуют датчики относительного и дифференциального давлений (измеряют и сравнивают давление воздуха относительно атмосферного), однако они в данной статье не рассматриваются.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили ДАД на основе микромеханических пьезорезистивных чувствительных устройствах (MEMS-сенсорах, от англ. Microelectromechanical systems — микроэлектромеханические системы, МЭМС). В данных датчиках используется чувствительный элемент, в котором сочетается микроэлектронная чувствительная часть, помещенная на подвижную мембрану (она выступает в роли механической части) — за счет их взаимодействия осуществляется измерение давления.

Существует несколько разновидностей микромеханических ДАД, но все они основаны на едином физическом принципе. В датчике присутствует герметичный объем воздуха, в котором поддерживается так называемое опорное давление — низкое давление (раз в 5-10 ниже нормального атмосферного), на основе которого осуществляется отсчет давления воздуха во впускном коллекторе. Данный объем воздуха закрыт диафрагмой (мембраной), на которой тем или иным способом выполнены полупроводниковые пьезорезисторы (тензорезисторы) — элементы, электрическое сопротивление которых зависит от деформации (растягивания или сжатия). Обычно на мембране располагается четыре пьезорезистора, включенных по мостовой схеме.

Работа такого датчика сводится к измерению электрического сопротивления пьезорезисторов при деформации диафрагмы, возникающей вследствие разности давлений между замкнутым объемом с опорным давлением и объемом с измеряемым давлением. Чем значительнее разница давлений, тем сильнее деформируются мембрана и расположенные на ней пьезорезисторы — в результате изменяется протекающий по пьезорезисторам ток, что и измеряется интегрированной в датчик оценочной схемой или электронным блоком. Зависимость тока и давления заранее устанавливается для каждого конкретного устройства, она входит в алгоритмы управления двигателем, записанные в электронном блоке (контроллере).

Конструктивно ДАД на основе MEMS-сенсоров могут отличаться. В частности, чувствительный элемент может выполняться на толстопленочной кремниевой подложке, в которой формируется замкнутый пузырек воздуха и тензорезисторы. Также существуют конструкции с большой по площади мембраной с пьезорезисторами, за которой располагается закрытый объем с опорным давлением.

Независимо от используемого чувствительного элемента, ДАД помещается в пластиковый корпус, с одной стороны которого выполнен патрубок с уплотнительным кольцом для подключения к впускному коллектору (напрямую или через трубопровод небольшой длины), а с другой — электрический разъем для подключения к ЭБУ.

Типы современных ДАД

ДАД отличаются типом выходного сигнала и назначением (применимостью).

По типу выходного сигнала приборы делятся на две группы:

В первом случае датчик формирует аналоговый сигнал (он берется непосредственно от тензорезисторов), который поступает на электронный блок, где и подвергается обработке. Это наиболее простые по конструкции датчики, которые в новых автомобилях практически не используются, так как для работы с ними подходят только определенные электронные блоки управления двигателем.

Конструкция датчика абсолютного давления воздуха с интегрированной схемой оценки

Во втором случае в сам датчик интегрирована оценочная схема, которая измеряет и преобразует аналоговый сигнал от пьезорезисторов в цифровую форму — этот сигнал и поступает на электронный блок. Основу ДАД данного типа составляют специальные микросхемы, которые содержат в себе как сенсорный элемент, так и оценочную схему. На новые автомобили наиболее часто ставится именно этот тип датчика, так как он подходит для большинства контроллеров с соответствующим входом.

Отдельную группу составляют так называемые T-MAP-датчики — интегрированные датчики температуры и ДАД. В них помимо MEMS-сенсора помещен датчик температуры на основе обычного терморезистора, такой прибор измеряет давление и температуру, что позволяет точнее определять количество поступающего в цилиндры воздуха и вносить коррективы в работу многих вспомогательных систем (в том числе интеркулера для двигателей, оборудованных турбокомпрессором, и других).

По применимости ДАД делятся на две больших группы:

Существуют и датчики для измерения давлений вплоть до 5-6 атмосфер, они чаще всего используются не во впускном коллекторе (так как в моторах такое давление встречается нечасто), а в пневматической системе автомобилей.

Также датчики имеют исполнение на напряжение питания 12 и 24 В, а для их подключения могут использоваться электрические разъемы различных типов (обычно — с ножевыми контактами под отдельные разъемы или групповые колодки, но существуют варианты и под штыревые колодки).

Как выбрать и заменить датчик абсолютного давления воздуха

ДАД играет одну из ключевых ролей в нормальной работе двигателя, при его неисправности нарушается работа мотора на всех режимах (повышенные обороты на холостых, «плавающие» обороты — все это в целом ухудшает динамику автомобиля), повышается дымность выхлопа, увеличивается шум и уровень вибраций, появляется запах бензина в выхлопе, а также наблюдается перерасход топлива. При появлении этих признаков следует провести диагностику устройства, и при его неисправности — произвести замену.

На замену следует выбирать ДАД только того типа и модели, что был установлен ранее, лучше всего это делать по каталожному номеру. Использование датчиков других типов в большинстве случаев просто невозможно вследствие разницы в установочных размерах и электрических характеристиках. Также можно выбирать и универсальные модели, используемые на определенных линейках двигателей, однако следует учитывать, что один и тот же датчик для разных двигателей может иметь разные каталожные номера и на гарантийных автомобилях их менять нельзя.

Особое внимание выбору нового датчика следует уделять в случае турбированного двигателя. Для таких моторов следует использовать специальные ДАД, рассчитанные на более высокие давления. Установка обычного датчика в этом случае нарушит работу силового агрегата.

Замена датчика абсолютного давления, как правило, довольно проста и не требует специального инструмента. Эта работа в общем случае выполняется в несколько шагов:

Ремонт должен выполняться на остановленном двигателе и только после снятия клеммы с аккумулятора. После установки новый ДАД не требует калибровки или каких-либо настроек (хотя в определенных случаях это придется выполнить) и вся система сразу начинает работать.

Верный выбор и правильная замена датчика абсолютного давления воздуха — гарантия надежной работы силового агрегата на всех режимах.

Источник

Устройство, принцип действия, диагностика датчика абсолютного давления во впускном коллекторе Manifold Absolute Pressure sensor (MAP-sensor)

Почти все системы управления двигателем, в которых не применяется датчик расхода воздуха, оборудованы датчиком абсолютного давления во впускном коллекторе (датчик разрежения).

В таких системах, на основании данных о давлении и температуре воздуха во впускном коллекторе, блок управления двигателем рассчитывает массу воздуха, содержащуюся в каждом сантиметре кубическом внутреннего объёма впускного коллектора. При каждом такте впуска, цилиндр «всасывает» разрежённый воздух из впускного коллектора, объём которого приблизительно равен внутреннему объёму цилиндра двигателя. Зная внутренний объём цилиндра двигателя (в cm 3 ) и предварительно рассчитав плотность всасываемого цилиндром воздуха (в g/cm 3 ), блок управления двигателем рассчитывает массу воздуха (в граммах), попадающего в цилиндр во время такта впуска. В соответствии с рассчитанной массой потребляемого двигателем воздуха, блок управления двигателем формирует импульсы управления топливными форсунками соответствующей длительности, достигая приготовления топливовоздушной смеси с составом, близким к заданному.

Точность расчёта массы потребляемого двигателем воздуха по его давлению и температуре невысока, так как объём потребляемого воздуха в значительной мере зависит от состояния цилиндропоршневой группы и газораспределительного механизма. Поэтому, в подобных системах управления двигателем для обеспечения приготовления топливовоздушной смеси с точно заданным составом, очень важным фактором является исправность функционирования датчика кислорода.

На многих автомобилях, датчик разрежения крепится к кузову автомобиля в моторном отсеке, а его входной штуцер соединяется с внутренним объёмом впускного коллектора посредством гибкого трубопровода.

Независимо от наличия в системе управления двигателем датчика расхода воздуха, на двигателях оборудованных турбонаддувом и / или компрессором датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (датчик давления / разрежения) применяется всегда. Здесь, кроме прочего, показания датчика используются для измерения и регулирования величины избыточного давления, нагнетаемого турбокомпрессором и / или механическим компрессором. Такой датчик обычно крепится непосредственно к впускному коллектору. В корпус датчика часто бывает встроен датчик температуры воздуха во впускном коллекторе.Датчики давления могут быть штатно установлены на автомобиле для измерения давления в топливном баке, давлений в системе EGR, давления в системе кондиционирования воздуха в салоне, в тормозной системе, в шинах автомобиля.

Принцип действия датчика даления.

Обычно, с уменьшением величины абсолютного давления во впускном коллекторе (или, другими словами, с увеличением величины разрежения во впускном коллекторе) выходное напряжение датчика уменьшается. Но встречаются датчики, где зависимость выходного напряжения от входного давления обратно-пропорциональна. В качестве датчиков атмосферного давления применяются датчики абсолютного давления. Датчик атмосферного давления может быть выполнен как отдельный элемент системы управления двигателем, или может быть размещён непосредственно внутри корпуса блока управления двигателем. На некоторых автомобилях применяется датчик давления топлива в топливной рейке.

Типовые неисправности датчика абсолютного давления во впускном коллекторе.

В зависимости от устройства системы управления двигателем (наличие или отсутствие датчика расхода воздуха), неполадки в работе датчика могут привести как к переключению блока управления на аварийный режим работы, так и вовсе к невозможности запуска и работы двигателя. Применяемые в современных системах управления двигателем датчики давления обладают очень высокой надёжностью. В большинстве случаев, причиной неправильной работы датчика абсолютного давления во впускном коллекторе является неисправность соединения входного штуцера датчика с внутренним объёмом впускного коллектора. Часто соединяющий гибкий трубопровод разрывается, реже «закоксовывается» (либо сам трубопровод, либо штуцер во впускном коллекторе). Поэтому, при проведении проверки датчика абсолютного давления во впускном коллекторе, необходимо обязательно проверить исправность трубопровода. Необходимость замены датчика иногда возникает по причине неисправности датчика температуры воздуха, который может быть конструктивно объединён с датчиком абсолютного давления во впускном коллекторе. Тем не менее, встречаются и случаи выхода из строя самого датчика абсолютного давления. При необходимости, можно провести проверку датчика. Для этого необходимо обеспечить подвод к штуцеру датчика различных значений давления / разрежения в допустимых для данного датчика пределах (путём запуска двигателя, если это возможно, или другими вспомогательными средствами), контролируя при этом выходной сигнал датчика.

Осциллограмма выходного напряжения исправного датчика абсолютного давления впускном коллекторе. Пуск двигателя и работа на холостом ходу без нагрузки.

0,7 Bar), частота выходного напряжения датчика составляет около 100 Hz.

Осциллограмма выходного напряжения исправного датчика абсолютного давления во впускном коллекторе производства FORD. Зажигание включено, двигатель остановлен.

Дифференциальный датчик давления.

Характеристики некоторых датчиков абсолютного давления

Приложение 2

Таблица переводов из одной системы в другую

Источник