Датчик давления в коллекторе

Современный автомобиль – это очень сложная конструкция. Важную роль играет и датчик абсолютного давления. С его помощью производится контроль давления во впускном коллекторе. Сигнал, который выдает это устройство, подается на электронный блок управления. Он обрабатывается и используется микроконтроллером для управления подачей топлива и воздуха в рампу. Эта статья посвящена датчикам давления, рассмотрены их разновидности и основные конструкции.

Принцип работы

Вся начинка инжекторного мотора электронная, присутствует множество датчиков. И если какой-то выходит из строя, начинаются проблемы – двигатель «троит», работает неустойчиво, а то и вовсе глохнет.

Теперь кратко о том, как работает система управления инжекторным мотором. Во-первых, системе нужно знать, какова температура в коллекторе (впускном) в определенный момент времени. Это необходимо для точного расчета массы воздуха, находящегося в самом коллекторе.

Во-вторых, не стоит забывать о том, что во время каждого такта работы происходит всасывание воздуха в камеры сгорания. За весь цикл двигатель потребляет определенное количество воздуха – объем, равный тому, какой имеют все четыре цилиндра. Итак, все довольно просто – есть данные об объеме цилиндров, известна плотность воздуха и температура. Остается одно: произвести расчет массы воздуха, который поступает в каждый цилиндр.

Для чего нужен датчик абсолютного давления

У этого прибора два названия, первое вы уже знаете, а второе – MAP-сенсор. Но теперь – о том, для чего же нужны все те измерения, которые были описаны в предыдущем разделе. Стоит оговориться, что в инжекторных системах впрыска измерение количества воздуха проводится слишком сложными способами. Потому что простых вариантов нет для проведения таких измерений.

Стоит отметить, что используется всего две конструкции устройств. Существует датчик абсолютного давления ("Ланос" и отечественные "Приоры" работают на них), имеются также дифференциальные (на японских и американских автомобилях).

Для чего же необходимо знать блоку управления, сколько воздуха потребляет мотор? Все очень просто – в камеры сгорания подается не чистый бензин, а в смеси с воздухом (пропорция 14 к 1). Следовательно, необходимо не только приготовить такую смесь, но и заставить мотор работать идеально на ней. MAP-сенсор позволяет высчитать количество потребляемого воздуха и четко сформулировать импульсы для управления форсунками впрыска.

Погрешность измерений

Стоит заметить, что погрешность очень высока, если производить расчет по температуре и давлению. Дело в том, что в зависимости от технического состояния цилиндров и поршней, распредвала и клапанов, изменяется потребление воздуха. Именно по этой причине нужно проводить небольшую корректировку. Но самостоятельно не сможет работать датчик абсолютного давления воздуха. В выпускном коллекторе производится установка датчиков кислорода, которые анализируют состав выхлопных газов. По данным, полученным от лямбда-зондов, электронный блок управления высчитывает точное потребление воздуха и производит необходимые корректировки.

Где он установлен

Монтируется MAP-сенсор исключительно на инжекторных автомобилях на двигателе внутреннего сгорания. От штуцера датчика до впускного коллектора двигателя имеется гибкий трубопровод. С его помощью происходит соединение сенсора и мотора. Обратите внимание на то, что MAP-сенсор устанавливается всегда, даже если отсутствует ДМРВ. Особенно на автомобилях, в которых используется турбокомпрессор. С помощью датчика производится измерение избыточного давления воздуха, который нагнетается с помощью компрессора. О том, какая наиболее распространенная неисправность датчика абсолютного давления, будет рассказано ниже.

Дифференциальные датчики

Существуют также дифференциальные датчики, суть их работы будет кратко описана ниже. Они используются для измерения количества газа (воздуха). Отличие от предыдущего вида – в конструкции имеется не один, а два штуцера. Первый соединен с впускным коллектором, через него производится замер давления в топливной системе. А вот второй штуцер измеряет параметры атмосферного воздуха. На электронный блок управления подается разница этих двух параметров. Кроме того, датчики позволяют обеспечить более качественное сгорание топлива – часть отработавших газов возвращается во впускную систему. Благодаря этому достигается то, что в окружающую среду попадает намного меньше вредных соединений.

Виды и проверка

Обратите внимание на то, что датчик абсолютного давления во впускном коллекторе может работать в различных режимах. Так, на некоторых автомобилях марки "Форд" используются датчики, которые функционируют за счет изменения частоты вырабатываемого напряжения. Другие типы устройств используют метод сравнивания показаний.

Стоит также отметить, что убедиться в неисправности датчика можно только в том случае, если вы проведете его сложную диагностику с использованием осциллографа. Потребуется измерить несколько параметров, проанализировать качество и уровень выходного сигнала.

А теперь о том, какие поломки случаются у такого прибора, как датчик абсолютного давления. "Ланос" или отечественная "десятка" – не имеет значения, симптомы неисправности на всех машинах одинаковы.

Поломки датчиков

Многое зависит от того, какое программное обеспечение (прошивка) используется электронным блоком управления. Если датчик абсолютного давления коллектора вышел из строя, то самый благоприятный исход – это переключение ЭБУ в экстренный режим. Двигатель начинает работать на усредненных параметрах, которые, конечно же, нельзя назвать идеальными. Расход бензина станет выше, даже может наблюдаться небольшая детонация.

Но самый печальный исход – это полное нарушение работы, невозможность запуска мотора. Стоит отметить, что датчик абсолютного давления во впускном коллекторе – это очень надежное устройство, которое довольно редко ломается. Чаще всего разрушается гибкий шланг, который соединяет штуцер и впускной коллектор. Вариантов два: трубка либо рвется, либо же забивается. В первом случае поможет замена, а во втором можно просто очистить ее.

Но вот если что-то произошло с начинкой датчика, не стоит даже пытаться произвести его ремонт. Дело в том, что это устройство очень сложное по своей конструкции, и вмешательство приведет к разрушению. Намного проще приобрести новый элемент и установить его. Впрочем, в современных автомобилях большая часть устройств – неразборного типа, поэтому при выходе из строя остается только заменять их полностью.

Периодически начал загораться CHECK, машина временами на холостых оборотах просто глохла и в течение минут 5 не заводилась, иногда глохла на второй передаче, при езде чувствовалась потеря мощности, медленно набирала скорость, и двигатель работал громче чем обычно. Диагностика показала ошибку Р0107 — Датчик абсолютного давления в коллекторе, низкий уровень сигнала.. Решено было заменить датчик, что из этого вышло смотрим дальше:

Датчик абсолютного давления — каталожный номер 96 33 05 47 (который сломался), купил аналог 25 18 40 81

Как все собрали, подключаем Диагностический адаптер, заходим в программу Chevrolet Explorer и скидываем нашу ошибку.

Немного информации, что из себя представляет датчик и какие симптомы вытекают из-за его неисправности:

Цель датчика – изменить параметры впрыска и УОЗ (угол опережения зажигания) таким образом, чтобы при изменении нагрузки двигателя (которую он отслеживает по изменению разрежения воздуха во впускном коллекторе, и которое очень сильно зависит от степени нажатия педали газа), атмосферного давления воздуха, параметры двигателя укладывались в экологические нормы, и благодаря этому, экономит топливо.

Датчик давления во впускном коллекторе (Manifold Air Pressure Sensor, MAP sensor) является одним из датчиков, используемых в электронной системе управления бензинового двигателя. Данные, которые представляет датчик, служат для расчета плотности воздуха и определения его массового расхода, что в свою очередь позволяет оптимизировать процессы образования и сгорания топливно-воздушной смеси. Датчик давления во впускном коллекторе выступает в качестве альтернативы расходомера воздуха. В некоторых конструкциях систем управления двигателем датчик давления во впускном коллекторе используется совместно с расходомером воздуха.

В бензиновых двигателях с турбонаддувом наряду с датчиком давления во впускном коллекторе устанавливается датчик давления наддува. Датчик давления наддува устанавливается между турбокомпрессором и впускным коллектором и служит для регулирования давления наддува в соответствии с потребностями двигателя. Для примера, в двигателе TSI с двойным наддувом устанавливается целых три датчика давления: во впускном трубопроводе, наддува и во впускном коллекторе. По конструкции датчики давления идентичны. В дизельных двигателях с турбонаддувом используется только датчик давления наддува.

Датчик давления во впускном коллекторе измеряет абсолютное давление, т.е. давление воздуха в коллекторе относительно вакуума. Поэтому другое название датчика – датчик абсолютного давления.

В настоящее время для производства датчиков используются две технологии: микромеханическая и толстопленочная. Микромеханическая технология является более прогрессивной, т.к. обеспечивает более высокую точность измерений. Большинство современных датчиков давления построены по микромеханической технологии.

Основу микромеханического датчика давления составляет измерительный элемент, который состоит из кремниевого чипа, диафрагмы и четырех тензорезисторов на ней. По микромеханической технологии изготавливается чувствительная диафрагма данного датчика. С одной стороны диафрагмы расположена камера с вакуумом, с другой на диафрагму воздействует давление воздуха во впускном коллекторе. В зависимости от конструкции датчика давление может воздействовать непосредственно на диафрагму или через защитный гелевый слой. Чувствительный элемент помещен в корпус, в котором помимо датчика давления может размещаться и независимый датчик температуры воздуха.

Под действием давления диафрагма изгибается. За счет механического растяжения диафрагмы тензорезисторы изменяют свое сопротивление. Это явление называется пьезорезистивный эффект. Пропорционально сопротивлению тензорезисторов изменяется напряжение. Для повышения чувствительности тензорезисторы соединены по мостовой схеме. Электрическая схема, встроенная в чип, усиливает мостовое напряжение, которое на выходе датчика находится в пределе от 1 до 5В. На основании выходного напряжения электронный блок управления оценивает давление во впускном коллекторе. Чем выше напряжение, тем больше давление воздуха.

Когда двигатель не работает давление во впускном коллекторе равно атмосферному давлению. При запуске двигателя за счет закрытой дроссельной заслонки и насосного движения поршней во впускном коллекторе создается разряжение (вакуум). При работе двигателя с открытой дроссельной заслонкой давление во впускном коллекторе почти сравнивается с атмосферным давлением.

Датчик давления во впускном коллекторе может быть аналоговым или цифровым. Аналоговый датчик вырабатывает аналоговый сигнал напряжения. Цифровой датчик имеет дополнительную схему, преобразующую аналоговый в цифровой сигнал.

В толстостенном датчике давления измерительный элемент состоит из толстостенной диафрагмы. На диафрагме расположены четыре тензорезистора, с помощью которых оценивается деформация диафрагмы.

Как проявлялась эта хрень опишу ниже:
ЭТАП 1. Детонация.
ЭТАП 2. Потеря мощности.
Субъективно – не едет машина. Тяжело разгоняться, обгонять… Сюда же можно отнести перерасход топлива, небольшой но заметный.
ЭТАП 3. Провалы при трогании с места. Если сильно нажать на педаль и попытаться тронуться резво – провалы и рывки, если педаль нажать меньше – разгоняется нормально. Если начала уже тупить – спасти ситуацию и не прослыть чайником можно только отпусканием педали.
Этап 4. Кома. Глохнет.
Машина наотрез отказывается разгоняться, глохнет и троит. Попытка завести двигатель – безуспешна. Глохнет сразу. Очень, похоже что двигателю не хватает бензина.
На этом этапе нужно сдернуть ПРОВОД (разъем) с ДАД. Не шланг, а именно провод. Конечно, загорится СЕ на приборке, но машина едет «как новая».

Осложнения:
1. Дефект плавающий, СЕ и мотор-тестер могут показать полную исправность автомобиля. После обездвиживания машины, спустя какое то время, ДАД способен оклематься и вести себя как исправный.
2. Неисправность ДАД слишком похожа на неисправность бензонасоса
3. ДАД способен Ваш автомобиль обездвижить до состояния эвакуатора.

Электронный блок управления стал неотъемлемой частью современного двигателя и без его помощи обеспечить нормальную работу всех систем и уследить за их исправностью невозможно. Датчик абсолютного давления, также известный как ДАД, лишь одно из многих регулирующих устройств, влияющих на стабильность работы двигателя и передающее информацию на ЭБУ.

Во многих автомобилях он расположен на впускном коллекторе двигателя и регистрирует колебания уровня давления в тракте впуска. В дальнейшем на основании данных ДАД электронный блок оптимизирует состав горючей смеси, поступающей в камеру сгорания.

Теперь рассмотрим детальнее, что такое датчик абсолютного давления, как он работает и почему без него не обойтись?

Для чего нужен датчик абсолютного давления

Как может выглядеть датчик абсолютного давления.

Это небольшое устройство отвечает за замеры абсолютного давления. Понятие «абсолютное давление» используется не случайно, ведь исходным ориентиром для проведения измерений является состояние вакуума, который принимается за абсолют.

После поступления данных в ЭБУ электроника, учитывая давление и температуру во впускном коллекторе, определяет наиболее подходящую плотность воздуха и предполагаемый его расход, что необходимо для подготовки топливно-воздушной смеси соответствующего качества. Блок управления согласно рассчитанной массе потребляемого воздуха отдает управляющие команды необходимой продолжительности, благодаря чему и выполняется регулировка форсунок впрыска. Хотя датчик давления – очень достойная замена расходомеру, иногда они устанавливаются на агрегат совместно.

Как работает датчик абсолютного давления

Благодаря ДАД удается проконтролировать, какой объем воздуха поступает сквозь дроссельную заслонку. Опираясь на этот показатель, формируется команда-импульс, определяющая количество топлива, необходимого для образования сбалансированной по составу топливо-воздушной смеси. Внутри датчика есть вакуумная камера, воздух из которой удален изначально. Она соотносит показатель давления во входном штуцере с давлением в вакуумной камере и согласно полученной разнице создает исходящий сигнал. Чтобы датчик определил давление, необходима целая цепочка действий:

Высокочувствительная диафрагма ДАД деформируется под воздействием давления во впускном коллекторе.
Растяжение диафрагмы обуславливает изменение сопротивления на тензорезисторах поверхностного положения, другими словами имеет место так называемый пьезорезисторный эффект.
Пропорционально динамике сопротивления тензорезисторов наблюдаются колебания напряжения.
Способ соединения тензорезисторов обеспечивает высокую чувствительность, которая благодаря чипу ДАД повышается еще больше, в итоге чего выходное напряжение варьируется в интервале 1-5 В.
Согласно поступающему на вход ЭБУ напряжению формируется импульс, уходящий на форсунки. Он и определяет давление на впускном клапане. При этом напряжение и давление связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью.

Читайте также: Что такое датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) и для чего он нужен.

Где находится ДАД

Крепление ДАД на кузове.

Уже упоминалось, что датчик нужно искать на коллекторе. Подчеркнем только то, что применяется он только на инжекторных двигателях. В особенности это верно, когда автомобиль оснащен силовым агрегатом с турбонаддувом и компрессором.

Однако во многих моделях место его расположения несколько иное – в кузовной части моторного отсека и крепится он прямо к кузову. В этом случае входной штуцер и входной коллектор соединяются посредством гибкого шланга. Следует учесть, что ДАД устанавливается и тогда, когда на автомобиле отсутствует датчик массового расхода воздуха (ДМРВ).

Признаки неисправности датчика абсолютного давления воздуха

О поломке ДАД может говорить целая группа «симптомов»:

Заметно повышается потребление топлива, что происходит по причине поступления сигнала от датчика в ЭБУ о высоком давлении, уровень которого в действительности ниже. При этом электронный блок отдает команду о подаче смеси обогащенной больше необходимого.
Ухудшается динамика двигателя, которая и после прогрева не приходит в норму.
Даже в летний сезон появляются белоцветные выхлопы.
Из выхлопной возможно появление запаха бензина.
Продолжительное время не снижаются обороты на холостом ходу.
Переключение сопровождается резкими рывками или провалами.
Непонятного рода шумы, нередко перерастающие в гул.

Как проверить датчик абсолютного давления

Методика диагностики ДАД зависит от спецификации сенсорного устройства, которое бывает аналоговым либо цифровым. Для подтверждения работоспособности аналогового датчика абсолютного давления необходим следующий алгоритм действий:

К вакуумному шлангу, соединяющему ДАД и входной коллектор, присоединяется переходник датчика, а к нему подключается манометр.
Запускается мотор и несколько минут работает на холостых. В случае разрежения в коллекторе ниже 529 мм, стоит посмотреть, не пропускает ли воздух сам шланг. Не лишним будет взглянуть на диафрагму датчика и убедиться, что на ней нет изъянов.
Сняв показания манометра, необходимо его отсоединить и поставить вместо него вакуумный насос. Далее следует создать разрежение 55-56 мм рт.ст. и остановить откачивание. Можно считать, что ДАД не поврежден, когда разрежение останется неизменным в течение около 30 сек, в ином случае устройству потребуется замена.

Когда имеем дело с цифровым датчиком, можно поступать так:

Переводим тестер в режим вольтметра.
Заводим двигатель и определяем положение контактов питания и заземления. К тестеру подсоединяем провод, подключенный к выходному контакту датчика. О его исправности говорит напряжение 2,5 В или около того. Если разница с указанным напряжением в сторону повышения или понижения существенная – устройство вышло из строя.
Тестер переключается в режим тахометра и отсоединяется вакуумный шланг.
Щуп «+» нужно подключить к сигнальному выводу, а «-» – к заземлению. В норме прибор должен показывать 4400-4900 об/мин.
Теперь требуется подсоединить вакуумный насос т к датчику абсолютного давления. По результатам многократных изменений разрежения скачков в показаниях тахометра и давления быть не должно.
Когда вакуумный насос будет отключен, тахометр должен показывать 4400-4900 об./мин, что говорит об исправности ДАД. В ином случае устройство неисправно.