Датчики абсолютного давления воздуха

Датчик абсолютного давления (ДАД) во впускном коллекторе

Современные авто оснащаются разнообразной электроникой для управления работой двигателя. Они оснащены разными датчиками. Одним из них является так называемый ДАД — датчик абсолютного давления воздуха во впускном коллекторе. По названию видно, что датчик измеряет разницу давления воздуха между вакуумом и воздухонаполненной средой. Для этой цели датчик давления содержит вакуумную камеру и сенсор.

Показания датчика абсолютного давления на впускном коллекторе используется для оптимизации воздушно-топливной смеси попадающей в камеру сгорания двигателя. Как это происходит? Данные датчика давления во впускном коллекторе помогают вычислить объем входящего воздуха для горючей смеси, и на основании этих данных происходит управление форсунками впрыска.

Разновидности датчиков давления

Эксплуатация многих промышленных и бытовых приборов нуждается в контроле состояния находящейся внутри них рабочей среды. Этой средой могут быть жидкие (вода, моторное или компрессорное масло, химические продукты) либо газообразные вещества (воздух, водяной пар, природный газ, кислород и иные технические среды). Чтобы устройство исполняло свои функции, оно должно как-то измерять рабочие параметры и реагировать на них заданным образом. Для этого предназначены датчики контроля давления и температуры.

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.

Устройство

В корпусе датчика имеются следующие составляющие:

  • штуцер забора измеряемого давления;
  • гибкая диафрагма, разделяющая атмосферную и вакуумные полости внутри корпуса;
  • чувствительный элемент, измеряющий в разных конструктивах деформацию диафрагмы, или силу, с которой она прижимается в сторону полости с нормальным давлением;
  • электронная схема, преобразующая показания чувствительного элемента (тензорезистора или измерительного моста, а может кремниевого сенсора) в понятный для ЭБУ стандартный сигнал;
  • электрический разъём для связи с проводкой к ЭБУ.

Конструкции могут отличаться, например, типом выходного сигнала (аналоговый или модулированный импульсный), давлением в нормальной полости, наличием встроенного датчика температуры, принципом преобразования давления в сигнал.

Диагностика

Как проверить датчик? Возможно ли самому найти ошибку? Ответ — такая возможность есть, для этого понадобится несколько вещей:

  • Вакуумный манометр;
  • Универсальный тестер;
  • Вакуумный насос;
  • Тахеометр.

При наличии вышеприведенных инструментов и устройств, можно приступить к диагностическим мероприятиям, они нижеследующие:

  1. Допустим у вас стоит аналоговый датчик. В первую очередь следует присоединить переходник к вакуумному шлангу между ДАД и впускным коллектором, манометр крепится напрямую к переходнику.
  2. Стартуем двигатель, он некоторое время работает вхолостую. Дальше нужно наблюдать давление впускного коллектора. Если он не превосходит значение в 529 мм ртутного столба, необходимо проверить целостность вакуумного шланга, нет ли в нем разрывов или зажимов/перегибов которые мешают свободному движению воздуха? Далее следует проверить ремень распредвала. Дополнительными причиной может послужить заводская поломка диафрагмы самого датчика.
  3. После эксплуатации манометра, можно заменить его на вакуумный насос. Попробуйте с помощью насоса создать в коллекторе давление до 55-560 мм ртутного столба и сразу прекратить откачку. В случае исправного состояния датчика, уровень разряжения может продержаться вплоть до 30 секунд. это симптомы нормальной работы прибора, в противном случае возможно придется заменить датчик целиком.
  4. Если у вас цифровой датчик, вам понадобится тестер, находящийся в режиме измерения напряжения.
  5. Включаем зажигание автомобиля, находим в датчике контакты питания. К тестеру подводим провод от сигнального контакта датчика абсолютного давления. При нормальной работе, напряжение будет около 2,5 В. Значение выше или ниже этой нормы является показателем неисправностей с датчиком.
  6. Далее нужно изменить режим тестера на тахеометр. Отсоединяем вакуумный шланг, плюс тахеометра соединяем к сигнальному проводу, отрицательные контакты к заземлению. Если значение тахеометра приближается к 4400-4850 оборотов в минуту, то это показатель нормальной работы датчика.
  7. Следующий шаг потребует использование вакуумного насоса. Соединяем его к шлангу датчика. Необходимо наблюдать какое значение дает тахеометр при изменения уровня разрежения в датчике. Если датчик исправен, то показания обоих приборов будет демонстрировать норму.
  8. Далее, отключите вакуумный насос, если тахеометр остановится на значениях 4400 и 4900 оборотов в минуту — это показатель нормальной работы датчика. В случае отклонения тахеометра от этих значении, это можно считать сигналом неисправности датчика.

Расположение прибора

Расположение дад

Разобравшись, что такое ДАД, необходимо определить, где искать его в машине. Такой тип устройства применяется только на автомобилях, которые оснащаются инжекторными двигателями, особенно если они имеют также компрессор и систему турбонаддува.

Часто прибор располагается на впускном коллекторе, кроме того, существуют модели, где он крепится непосредственно к кузову в моторном отсеке, а входной коллектор и штуцер соединяются гибким шлангом.

Даже если на авто нет датчика массового расхода воздуха, ДАД может устанавливаться и выполнять возложенные на него задачи.

Типы современных ДАД

ДАД отличаются типом выходного сигнала и назначением (применимостью).

По типу выходного сигнала приборы делятся на две группы:

  • Аналоговые;
  • Цифровые.

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 с интегрированным датчиком температуры

Конструкция датчика абсолютного давления воздуха с интегрированной схемой оценки

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:

  • Для атмосферных двигателей — измеряют давление в пределах 0-1 атмосферы;
  • Для двигателей с турбонаддувом — измеряют давление в пределах 0-2 атмосферы и более.

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).

Неисправность датчика: что указывает на поломку

Корректное функционирование прибора оказывает влияние на управление автомобилем и комфортную езду. Признаками неисправности датчика становится такая симптоматика, как:

  • увеличение потребляемого горючего. Некорректные данные о давлении, поступающие на электронный блок управления, заставляют подавать более насыщенную топливную смесь, что влияет на расход топлива;
  • в жаркий сезон выхлопы белесые;
  • ухудшается динамика силового агрегата, прогрев никак не улучшает ситуацию;
  • выхлоп ощутимо пахнет бензином;
  • обороты на холостом ходу не снижаются значительное время;
  • возникают шумы, двигатель гудит;
  • переключение скоростей сопровождается рывками.

Подобные неприятные явления чаще всего указывают на неисправности датчика. В этом случае нужна диагностика.

Признаки неисправностей

В случае отказа ДАД мотор продолжит работу, рассчитывая расход воздуха и нагрузку косвенно, например, по показаниям датчика положения дросселя. Но при этом показатели мотора ухудшатся:

  • возрастут обороты холостого хода;
  • высветится сигнал об ошибке;
  • снизится мощность и вырастет расход;
  • двигатель будет работать неустойчиво;
  • будет затруднён запуск.

Особенно заметно такое положение будет в горной местности, поскольку одной из функций ДАД является отслеживание атмосферного давления, разрежение отсчитывается именно от него.

Проверка и настройка

Как проверить датчик давления, если возникли подозрения в его работоспособности? Проверка разделяется на два этапа. Сперва нужно прозвонить электрическую цепь измерителя, чтобы убедиться в отсутствии обрыва или короткого замыкания. Методика проверки мультиметром аналогична работе с другими электроприборами.

Если такая диагностика не выявила проблемы, то следующий шаг — проконтролировать регулировки сенсора на соответствие реальной величине давления. Для этого не обойтись без эталона, в показаниях которого нет сомнений. Для этого выполняют подключение датчика давления к испытательной емкости, оборудованной прошедшим метрологическую поверку манометром. Поскольку настраивать сам сенсор обычно невозможно, регулируют воспринимающий его сигнал прибор так, чтобы его показания не расходились с эталоном.

Рассмотрим несколько примеров тестирования устройств, с которыми многие сталкиваются в жизни.

Регулировка реле насосной станции

Для примера рассмотрим, как настроить нормальную работу устройства, включающего и выключающего насос на установке автономного водоснабжения. Его схема содержит датчик давления и две пружины с регулировочными гайками, воздействующие на электрический контакт. Они находятся под защитной пластмассовой крышкой реле, закрепленного возле двигателя насоса.

реле насосной станции

Изменяя затяжку пружин вращением гаек, наблюдают за показанием штатного манометра и добиваются требуемой величины сжатия воздуха в гидроаккумуляторе системы по нижнему и верхнему пределам.

Регулировка реле насосной станции

Автомобильный датчик абсолютного давления

Этот сенсор находится на впускном коллекторе двигателей, оборудованных впрыском топлива. Он известен также под названием MAP (Manifold Absolute Pressure) или русской аббревиатурой ДАД. Его задача — направлять в электронный блок управления двигателем сигнал о степени сжатия воздуха на впуске, что необходимо учитывать для оптимизации состава топливной смеси. При отказе ДАД форсунки впрыскивают в цилиндры больше бензина, чем нужно двигателю для оптимальной работы, отчего вырастает его расход, падает мощность, обороты становятся нестабильными.

Тестирование выполняется подключением датчика давления к мультиметру и замером электрического сопротивления в разных режимах. Роль эталонного прибора здесь играет бортовой компьютер автомобиля, в котором хранятся стандартные параметры. При отклонении от них деталь признается негодной и выбраковывается, поскольку возможности ее регулировок не предусмотрены.

Диагностические мероприятия

схема

Как проверить датчик абсолютного давления и определить, что он работоспособен:

  • для начала к соединяющему прибор и входной коллектор вакуумному шлангу подключают переходник для манометра;
  • некоторое время силовому агрегату дают поработать на холостых оборотах. Если в коллекторе наблюдается разряжение — показатели ниже 529 мм, необходимо удостовериться, что на шланге нет повреждений, нет дефектов диафрагмы датчика;
  • получив данные манометра, его отсоединяют, а вместо него устанавливают вакуумный насос. Создается разреженное состояние (55–56 мм), после чего откачивание прекращается. Если состояние удерживается около тридцати секунд, то датчик исправен, и проблемы с автомобилем кроются в чем-то другом. В противном случае необходимо заменить неисправное устройство.

Если прибор цифровой, диагностика происходит несколько иначе:

  • тестер переводится в режим вольтметра, к нему подключается провод, установленный на выходной контакт диагностируемого прибора;
  • запускается силовая установка. Если напряжение удерживается в позиции 2.5 В, то датчик исправен, если же оно отклоняется в одну или другую сторону, требует замены;
  • в режиме тахометра и при отключенном вакуумном шланге плюсовый щуп подключается к сигнальному выводу, а минусовый к заземлению. Если причина неисправности не в ДАД, то тахометр покажет величину в 4400–4900 оборотов;
  • после присоединения вакуумного насоса можно установить, есть ли изменения в показаниях, полученных тахометром. Если они есть, то следует подумать о замене.

Диагностические меры показывают, стоит ли готовиться к полной замене или достаточно провести чистку датчика.

Способы проверки

Проверить датчик достаточно просто, например, методом замены на заведомо исправный. Начать стоит с контроля состояния проводки до ЭБУ, питающего напряжения и надёжности массового контакта. Существуют и приборные проверки с разной сложности приспособлениями.

Сканером ОБД2

При помощи сканера можно считывать показания непосредственно из памяти ЭБУ. Это наиболее полная проверка, особенно если она проводится в разных режимах работы двигателя.

Можно просто считать выходной сигнал ДАД при выключенном двигателе, это высокое напряжение, порядка 4 В, а также на холостом ходу, оно должно упасть ниже 1 В.

Между этими значениями показания меняются при перегазовках и стабильных оборотах, согласно перепадам вакуума и увеличению насосного потребления мотора.

Мультиметром

Уровень сигнала на контакте датчика можно измерить и обычным вольтметром в составе мультиметра:

  • проверить питающие напряжения при включённом зажигании;
  • измерить сигнал на выходе при выключенном двигателе, он должен быть на верхнем пределе;
  • создавая вакуум с помощью специального насоса или просто шприца, выдвигая его шток, следить за изменением показаний вольтметра, они должны снижаться, вплоть до 0,9-1 В;
  • перемещая шток шприца на сжатие, обратить внимание, что показания вольтметра станут выше, чем при нейтральном положении, ДАД реагирует на давление выше атмосферного;
  • если при нейтральном давлении напряжение слишком низкое, 3,5 В или ниже, датчик будет работать неудовлетворительно, показатели мотора снизятся.

Ремонту ДАД не подлежит, но за некоторым исключением это достаточно недорогой прибор, а замена его на новый, с лучшей характеристикой относительно изношенного, быстро окупится за счёт экономии топлива.

При замене надо обратить внимание на наличие масла во впускном коллекторе, именно оно чаще всего «отравляет» прибор, приводя к неверным показаниям. Попадает оно туда через вентиляцию картера или из газового редуктора.

Как почистить ДАД

грязный дад

Во время работы устройство постепенно зарастает грязью, снижающей чувствительность диафрагмы. Из-за этого могут наблюдаться симптомы, указывающие на неисправность ДАД. Чтобы очистить его от загрязнений, необходимо произвести демонтаж.

В зависимости от того, какой модели автомобиль, расположение датчика меняется. Если двигатель турбированный, то таковых может быть два, один из которых будет находиться на турбине, а второй на впускном коллекторе. Для крепления в любом случае будут использоваться болты — один или два в зависимости от конструкции.

Чтобы прочистить датчик, следует запастить карбклинерами или аналогичными чистящими средствами. Сначала приводится в порядок корпус, а затем осторожно очищаются и контакты. Наибольшее внимание уделяется уплотнительному кольцу и диафрагме. С ними требуется быть осторожным, главное — не допустить повреждений. Достаточно вбрызнуть некоторое количество чистящего состава, а затем вылить его с удаленными загрязнениями.

чистка дад

Очистка позволяет вернуть чувствительность сенсорам, и если проблема была только в загрязнении, диагностика покажет, что датчик в полном порядке, а двигатель будет работать в стандартном режиме. Если манипуляции не помогли, следует приобрести новый прибор на замену.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Егор Новиков
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий