Разбираемся в датчиках: Датчик абсолютного давления

Современные силовые установки обеспечиваются электронными блоками управления, позволяющими отслеживать работу всех систем и вовремя получать информацию об их некорректной работе. Одним из устройств является и датчик абсолютного давления, сокращенно называемый ДАД. Он помогает обеспечивать стабильную работу силового агрегата, а собираемые данные передает на ЭБУ.

Во многих моделях автомобилей, оснащенных подобным прибором, найти его не составляет труда — датчик давления находится во впускном коллекторе мотора. Здесь он отвечает за получение информации об изменениях давления в тракте впуска. Электроника на основании получаемых с него данных проводит оптимизацию состава горючей смеси, которая отправляется в камеру сгорания.

Для чего требуется ДАД

Корректная работа небольшого прибора влияет на состав подаваемой в камеру давления горючей смеси. Датчик абсолютного давления во время измерения опирается на состояние вакуума, устанавливая его как абсолютное значение. Таков основной принцип его работы.

Когда информация поступает в электронный блок управления, происходит расчет оптимальной плотности воздуха и его расхода, а после этого подготавливается топливно-воздушная смесь. ЭБУ передает определенные команды, опираясь на полученные в ходе расчета показатели массы необходимого воздуха, происходит регулировка форсунок, отвечающих за впрыск топлива.

Датчики абсолютного давления стали заменой расходомеру, однако в некоторых моделях автотранспорта могут присутствовать оба прибора сразу.

Как работает ДАД

Благодаря получению показателей с датчика абсолютного давления электроника контролирует поступающий через дроссельную заслонку объем воздушной массы. Этот показатель нужен для формирования определенной импульсной команды, дающей рассчитать количество горючего.

Прибор представляет собой вакуумную камеру, из которой полностью удален воздух. Показатели давления во входном штуцере соотносятся с уровнем в этой камере, показатели сравниваются и разница определяет исходящую команду.

При этом выполняется ряд манипуляций:

• отличающаяся высокой степенью чувствительности диафрагма прибора деформируется из-за влияющего на нее давления впускного коллектора;
• деформация отвечает за колебания сопротивления тензорезисторов поверхностного положения. Этот эффект получи название «пьезорезисторный»;
• пропорционально изменениям сопротивления колеблется и напряжение, выходное лежит в интервале от одного до 5 В;
• поступающее напряжение и помогает сформировать команду-импульс, которая передается на форсунки. Так определяется давление на впускном клапане, оно пропорционально напряжению.

В итоге силовая установка получает определенную дозу топливно-воздушной смеси.

Часть 1 · Часть 2 ·

Проверка разряжения во впускном коллекторе

Прежде чем приступать к проверке разряжения во впускном коллекторе, рассмотрим работу 4-х тактного двигателя.
1. Такт сжатия.
Поршень идет вверх, рабочая смесь сжимается. Растет давление, повышается температура. Клапана закрыты. Степень сжатия в бензиновом двигателе подбирается так, что бы температура в конце такта сжатия не превышала температуру самовоспламенения рабочей смеси. Примерная температура составляет 300-400 градусов Цельсия. В дизельном двигателе сжимается не рабочая смесь, а чистый воздух. Степень сжатия здесь подбирается таким образом, чтобы температура в конце такта сжатия превышала температуру самовоспламенения топлива. После чего происходит его впрыск и начало самовоспламенения.

Примерная температура составляет порядка 700 градусов Цельсия.

2. Рабочий ход.
Смесь воспламенилась. Растет температура, но так как горение происходит в замкнутом объеме, так же повышается давление. Скорость горения составляет порядка 20-40 м/сек (в зависимости от качества смеси). Поэтому воспламенение должно произойти раньше ВМТ (верхней мертвой точки) – так называемый угол опережения зажигания (для бензиновых двигателей) или угол опережения впрыска (для дизельных двигателей). Обычно этот угол составляет порядка 10 градусов до ВМТ. При этом пик максимального давления возникает (за счет конечного времени горения смеси) через 10-12 градусов после ВМТ. Делается это для предотвращения перегрузок цилиндропоршневой группы и защиты от детонации. Давление Р в камере сгорания создает усилие F на поршень.
F=P*Sп
где Sп — площадь поршня Получаемая работа равна:
A= F*L
где A – получаемая работаF – сила, действующая на поршень L –перемещение поршня Итак, получаемая работа на рабочем такте равна:
A= P*L*Sп
При увеличении объема (поршень двигается вниз) давление падает. Зависимость получаемой работы приобретает интегральную зависимость от перемещения поршня, но расчет данной зависимости выходит за рамки данной статьи. Как видим, чем больше давление в цилиндре, тем больше мы получаем механической работы при одном и том же количестве сжигаемого топлива. Высокофорсированные двигателя имеют большую мощность (а соответственно экономичность), чем низко форсированные.

Дизельные двигатели превосходят бензиновые по этим параметрам из-за более высокой степени сжатия и соответственно более высоких давлений.

3.Такт выпуска (продувки)
Открывается выпускной клапан, поршень двигается вверх, выталкивая отработанные газы. Они выходят через ограниченное отверстие, поэтому давление на такте выпуска превышает атмосферное. Сопротивление на выходе создают: ограниченное отверстие в клапанах, наличие элементов выпускного тракта.

При этом создается противодавление движению поршня и часть энергии, запасенной в маховике, расходуется на преодоление этого противодавления.

4. Такт впуска
Открыт впускной клапан, поршень идет вниз. Свежая смесь поступает в цилиндр через ограниченное сечение впускного клапана и на холостом ходу (ХХ) также через прикрытую дроссельную заслонку. Создается разряжение (давление ниже атмосферного). При движении поршня вниз это создает усилие, мешающее перемещению поршня.

Еще одна часть энергии, запасенная в маховике, уходит на преодоление этого усилия.

Снова наступает такт сжатия. Поршень движется вверх, сжимая смесь. Необходимая для этого энергия опять берется из энергии вращения маховика, запасенной во время рабочего хода. Таким образом, энергетический баланс неутешителен: мы получаем механическую работу только в одном такте. В трех других мы эту работу тратим.

Способы повышения получаемой работы.

Способ только один – повышение давления в цилиндре. При его повышении мы получаем большую работу, но рискуем получить детонацию. Поэтому степень сжатия, угол зажигания (впрыска) ограничено. Дизельное топливо более стойко к детонации, поэтому дизеля способны работать при больших давлениях (получать большую механическую работу при равных затратах топлива)
Способы минимизации потерь. 1. Такт выпуска.
Необходимо уменьшить гидростатическое сопротивление выходу газов. Применение много клапанных двигателей и содержание в порядке выхлопного тракта позволяет частично решить эту проблему.

2. Такт впуска.

Уменьшение гидростатического сопротивления можно получить путем применения много клапанных двигателей.

3. Такт сжатия.

Неизбежные потери.

Рассмотрим поподробнее, что происходит во впускном коллекторе во время рабочего цикла на холостом ходу. Когда закрыт впускной клапан, давление в нем равно атмосферному. На такте впуска смесь поступает в цилиндр через ограниченное отверстие в дроссельной заслонке. Во впускном коллекторе возникает разряжение (абсолютное давление ниже атмосферного). Впускной клапан закрывается, давление снова возрастает. Мы можем видеть пульсации давления. Но так как одноцилиндровые двигателя встречаются достаточно редко, пульсации давления (разряжения) от разных цилиндров накладываются друг на друга и во впускном коллекторе возникает какое то среднее давление, которое ниже атмосферного (т.н. «разряжение»).

Термины «абсолютное давление» и «разряжение» вызывают путаницу даже у производителей приборов для измерения разряжения (вакуумметров). Очень часто приходиться слышать фразу «отрицательное давление». Это неверно — давление либо есть, либо его нет (абсолютный вакуум). Давление отрицательным быть не может! Абсолютное давление в вакууме равно нулю, а атмосферное давление равно 100 кРа (100 кило Паскалей). Во впускном коллекторе на холостом ходу (дроссельная заслонка прикрыта) ниже атмосферного (т.е. ниже 100 кРа), но выше абсолютного вакуума (0 кРа). Разряжением называют разницу между атмосферным давлением и фактическим давлением во впускном коллекторе.

Производители автомобилей нормируют абсолютное давление во впускном коллекторе на холостом ходу при исправном двигателе на уровне 20 кРа (автомобили типа ВАЗ – на уровне 40 кРа). Разряжение при этом составляет 80 кРа (100 кРа — 20 кРа = 80 кРа). Для ВАЗов соответственно 60 кРа (увы, технология изготовления не позволяет получить разряжение, соответствующее уровню мировых производителей).

Абсолютное давление в 20 кРа (разряжение 80 кРа) считается нормой, но на практике для исправного двигателя можно считать допустимым абсолютное давление 30 кРа (разряжение 70 кРа). Автору данной статьи всего несколько раз попадались автомобили с идеальным абсолютным давлением (разряжением). Давление в 40 кРа (разряжение 60 кРа) допустимо только для ВАЗов. При давлении в 50 кРа – имеют место серьезные проблемы в двигателе.
Факторы, влияющие на абсолютное давление (разряжение) будут рассмотрены в следующей части.
Часть 1 · Часть 2 ·

Рязанов Федор
© Легион-Автодата

Расположение прибора

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.

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.

Что нужно искать в неисправном датчике MAP?

Неисправный MAP повлияет на соотношение воздух/топливо в двигателе. Если состав смеси не верный, то возможно детонационное горение. Если детонация продолжается в течение длительного времени, то внутренние части мотора (такие как поршни, кольца) будут повреждены, и это в итоге приведёт к катастрофическому отказу. Обратите внимание на эти предупреждающие события:

• Богатый состав: неровный холостой ход, перерасход топлива, чёрный дым, плохое ускорение и сильный запах несгоревшего топлива (особенно на ХХ);
• Бедный состав: работа волнами, заглохание, недостаток мощности, слабое ускорение, «чихание» обратный выброс на впуск, перегрев нейтрализатора;
• Детонация и пропуски воспламенения;
• Лампы неисправности в системе управления двигателя (Check Engine).

Ремонт мотора — это гораздо больше хлопот, чем замена датчика, поэтому, если ваш двигатель имеет какие-либо из вышеперечисленных симптомов, проведите диагностику датчика MAP.

Диагностические мероприятия

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.

Распространённые коды неисправности MAP

Ниже список кодов, связанных с датчиком MAP, которые нужно искать, если загорелся индикатор проверки двигателя:

• P0068: MAP/MAF — корреляция положения дроссельной заслонки;
• P0069: Абсолютное давление в коллекторе — корреляция с барометрическим давлением;
• P0105: Неисправность цепей MAP;
• P0106: Цепи MAP/Атмосферное давление проблема диапазон/Проблема производительности;
• P0107: Абсолютного давления в коллекторе/Атмосферное давление цепь низкое входное;
• P0108: Цепь давления MAP высокое входное значение;
• P0109: Цепь MAP/барометрическое давление прерывается;
• P1106: Цепь MAP/барометрическое давление диапазон/Проблема производительности;
• P1107: Низкое напряжение в цепи Датчика Барометрического Давления.

Примечание: иногда другие датчики или другие неисправные детали могут привести к появлению этих кодов. Даже если ваш двигатель испытывает перечисленные выше симптомы и выставляет один или несколько из перечисленных кодов OBD-II, рекомендуется проверить MAP, чтобы убедиться в его неисправности.

Как почистить 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.

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.

Почему выходят из строя датчики MAP?

Как и большинство электрических датчиков, MAP чувствительны к загрязнению. Если для подключения MAP используется шланг, то он может засориться или прохудиться, что приведёт к ошибке измерения датчика или, вообще, к невозможности этого. В некоторых случаях экстремальные вибрации от вождения могут ослабить подключения и вызвать внешние повреждения. Электрические разъёмы также могут расплавиться или треснуть от перегрева из-за непосредственной близости к двигателю. В любом из этих случаев MAP должен быть заменён.

Где купить

Запчасти и другие изделия для автомобиля легко доступны для приобретения в автомагазинах вашего города. Но существует другой вариант, который недавно получил ещё и значительные улучшения. Долго ждать посылку из Китая больше не требуется: в интернет-магазине АлиЭкспресс появилась возможность отгрузки с перевалочных складов, расположенных в различных странах. Например, при заказе вы можете указать опцию «Доставка из Российской Федерации».

Переходите по ссылкам и выбирайте: