Датчик абсолютного давления (ДАД): неисправности, проверка и чистка

Рассмотрен принцип работы датчика абсолютного давления во впускном коллекторе, описаны признаки неисправности, способы проверки и пошаговая инструкция по чистке.

Для чего нужен датчик абсолютного давления

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 это работает?

При всей своей важности МАП датчики имеют довольно простое устройство, поэтому весьма надежны. Устройство представляет собой корпус, в котором располагаются пьезорезистивные преобразователи. Корпус имеет входы и выходы, которые реализованы в виде подводящих штуцеров. ДАД оценивает разность давления, после чего посылает частотный сигнал в блок управления. Когда абсолютное давление снижается, разрежение увеличивается, выходное напряжение МАП датчика снижается. Эта информация обрабатывается ЭБУ, после чего производится коррекция газовой смеси.

Несмотря на то, что основная идея создания MAP Sensor заключается в измерении абсолютного давления, этот датчик способен выполнять другие функции, к примеру, измерять температуру газа, а также степень разрежение воздуха.

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.

Где находится ДАД

ДАД на кузове

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). 

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.

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).

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.

Читайте также: Почему машина заводится и сразу глохнет.

Поиск нового датчика

Найти новый ДАД достаточно легко. Есть и одна проблема: новое устройство стоит немалых денег. Мы рекомендуем автолюбителям покупать оригинальные датчики, так как качество их исполнения нареканий не вызывает. В случае датчика абсолютного давления требования к качеству исполнения устройства особенно высоки. Однако в продаже встречаются и более дешевы аналоги, о которых мы поговорим чуть позже. Найти новый ДАД можно по:

  • VIN-коду вашего авто;
  • Артикулу имеющегося датчика;
  • Техническим параметрам автомобиля и двигателя.

Наиболее популярным способом является поиск по параметрам транспортного средства. Не все интернет-магазины позволяют использовать VIN-код при поиске, а артикула нужной запчасти у автолюбителя наверняка нет. На Avto.pro система поиска по параметрам авто и ДВС реализована следующим образом: покупатель переходит в каталог, выбирает марку и модель транспортного средства, выбирает категорию запчастей (тормозная система, электрика, оптика и т.д.), выбирает нужную запчасть из выпадающих списков. Как видите, это поэтапный поиск, так что ошибиться трудно – на каждом из этапов просто нужно быть внимательным. Не забывайте проверить, для какой модели двигателя выбран датчик. Хоть разные модели ДАД нередко являются взаимозаменяемыми, мы советуем выбирать устройство, которое гарантированно совместимо с двигателей вашего авто.

MAP-sensor Cadillac

На вторичном рынке автозапчастей нетрудно найти аналоги оригинальных датчиков абсолютного давления. Если вести поиски в зарубежных каталогах, то там их можно найти под именем “MAP-sensor”. Зачастую аналоги вдвое-втрое дешевле оригиналов. Обращать внимание стоит на продукцию компаний, являющихся поставщика на конвейеры автомобильных концернов. Стоит выделить такие бренды:

  • Bosch (Германия);
  • Meat & Doria (Италия);
  • ACDelco (США);
  • Inzi (Южная Корея);
  • EPS (Италия);
  • Denso (Япония).

Также в ходе поиска датчика автолюбители могут найти продукцию таких фирм, как Era (Италия), Autlog (Германия), Delphi (США). Это фирмы-упаковщики, качество запчастей которых может быть как низким, так и вполне удовлетворить. В среде автолюбителей такое явление получило название «лотерея». Если ваш бюджет ограничен, но вместе с тем спустя некоторое время вы гарантированно сможете купить более дорогой и гарантированно качественный датчик, на продукцию вышеуказанной тройки упаковщиков стоит обратить внимание.

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.

Визуализация

Теперь попробуем отобразить показания давления в программе SFMonitor, и посмотрим как меняется давление при движении датчика на высоту 2 метра.

static const byte PACKET_SIZE = 1; static const byte VALUE_SIZE = 2; static const boolean SEPARATE_VALUES = true; #include #include #include SFE_BMP180 pressure; SerialFlow rd(&Serial); double P0 = 0; void setup(){ rd.setPacketFormat(VALUE_SIZE, PACKET_SIZE, SEPARATE_VALUES); rd.begin(9600); pressure.begin(); P0 = getPressure(); } void loop(){ double P; P = getPressure(); rd.setPacketValue(100+int((P — P0)*100)); rd.sendPacket(); delay(100); } double getPressure(){ … }

В результате работы программы получим график давления в Паскалях:

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.

Ремонт

После диагностики неисправности ДАД, приступают к ее устранению. При мелкой поломке, поддающейся ремонту, прибор оставляют. Если прибор выдает неправильные показания – необходима его полная замена. Конструкция датчика на проведение ремонта не рассчитана, и все действия, направленные мастером на устранение неисправностей, проводятся на его страх и риск. Но стоимость нового прибора достаточно высока, и все манипуляции в случае успеха становятся оправданными.

Ремонт датчика осуществляют в определенной последовательности:

  1. Ножом или другим острым инструментом снимают крышку прибора, после чего выявляют местонахождение неисправности.
  2. Контакты чистят от загрязнений и ржавчины, проверяют надежность их соединения, а после чистки просушивают, заливают силиконовым герметиком, и снова сушат. На собранном приборе герметиком заделывают все стыки.
  3. Прибор устанавливают на автомобиль и проверяют его исправность. Быстрый запуск двигателя и его ровная работа означают исправность прибора. Если ремонт не принес ожидаемых результатов – датчик меняют на новый.

Подключение BMP180

Оба датчика имеют I2C интерфейс, так что их без проблем можно подключить к любой платформе из семейства Ардуино. Вот как выглядит таблица подключения к Ардуино Уно.

BMP 180 GND VCC SDA SCL
Ардуино Уно GND +5V A4 A5

Принципиальная схема

Внешний вид макета

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:

HLB1VlaHaJfvK1RjSszhq6AcGFXaK.jpg_250x250.jpgДатчик впускного воздушного давления 4Bar для Renault, Peugeot, KIA, Hyundai, Citroen H1d902a05f7bd40589ef6eda9307c314bG.jpg_250x250.jpgПусковое устройство GKFLY для автомобиля, внешний аккумулятор Hb1965229bcde47aa83029f0ee7fecdb6o.jpg_250x250.jpgАвтомобильное зарядное устройство, 2 USB-порта, 5 В, 3,1 А
H5a775255f16a44dd8f2fe2afb4281073u.jpg_250x250.jpgEANOP HUD автомобильный дисплей, проектор на лобовое стекло Hb3ff3f5de52f44e6a2ea3f29ee6312971.jpg_250x250.jpgУвлажнитель воздуха Baseus автомобильный Hb869b78326554f329a5324174c09a132p.jpg_250x250.jpgАвтомобильный автоматический парктроник с 4 датчиками

Краткая история

Школа автодиагностики Алексея Пахомова начала работу в 2011 году. Основным направлением деятельности было выбрано производство обучающих видеокурсов. Самый первый курс «Диагностика бензиновых двигателей» имел такой значительный успех, что было решено продолжить работу в этом направлении. В результате был разработан широкий портфель видеокурсов, посвященных автодиагностике.

Сегодня школа вышла на качественно новый уровень. На платформе дистанционного обучения «Прометей» создана целая система по подготовке специалистов автосервиса в области диагностики двигателей и электронных систем автомобиля. Выпускниками, не теряющими связь со школой, стали более 2300 специалистов из разных городов России, ближнего и дальнего зарубежья. Статьи, которые будут размещаться в журнале «АБС-авто», по существу, являются переформатированными для печати видеоматериалами, подготовленными специа­листами школы для известного профессионального российского журнала.

В своих обучающих курсах я почти не касался одного измерительного датчика, применяемого в мотортестерах. Речь идет о датчике давления/разрежения, имеющего предел примерно ± 1 Bar. В разных мотортестерах этот датчик имеет различные названия, но давайте в нашем разговоре будем называть его просто «датчик разрежения», потому что чаще всего измерять с его помощью приходится именно разрежение, т.е. давление ниже атмосферного.

Технические характеристики BMP280

К основным техническим характеристикам можно отнести следующие:

  • Напряжение питания: 1.71V – 3.6V;
  • Интерфейс обмена данными: I2C или SPI;
  • Ток потребления в рабочем режиме: 2.7uA при частоте опроса 1 Гц;
  • Диапазон измерения атмосферного давления: 300hPa – 1100hPa (±0.12hPa), что эквивалентно диапазону от -500 до 9000 м над уровнем моря;
  • Диапазон измерения температуры: -40°С … +85°С (±0.01°С);
  • Максимальная частота работы интерфейса I2C: 3.4MHz;
  • Максимальная частота работы интерфейса SPI: 10 МГц;
  • Размер модуля: 21 х 18 мм;

Проверяем зажигание

Начинаем поиск и прежде всего проверим систему зажигания. Следует заметить, что она здесь не совсем обычная (илл. 1).

Илл. 1
Илл. 1

Это система Distributorless Ignition System (DIS), но модуль зажигания хитрый: две катушки объединены в один корпус и установлены прямо на свечи четвертого и третьего цилиндров через наконечники. Модуль прикручен болтами к клапанной крышке, а поверх него располагается коммутатор с огромным радиатором. Ко второму и первому цилиндрам от катушек протянуты высоковольтные провода. Такая конструкция с точки зрения диагностики неудобна: затруднено снятие осциллограммы высокого напряжения в третьем и четвертом цилиндрах. Сложности добавляют еще и глубокие свечные колодцы.

Тем не менее после нескольких дополнительных манипуляций снимаем осциллограмму высокого напряжения и анализируем ее (илл. 2).

Илл. 2
Илл. 2

Во всех четырех цилиндрах форма осциллограммы имеет академический вид: ярко выраженные затухающие колебания после угасания искры, ровная полка горения, время горения составляет около 1,15 мс. Какие могут быть претензии к катушкам зажигания, которые прежние мастера чуть было не заменили? На всякий случай проверяем провода визуально – на предмет механических повреждений и следов пробоя и тестером – на отсутствие внутреннего обрыва. Никаких нареканий.

Но трудились не зря. Явно заметно, что напряжение пробоя в первом цилиндре ниже, чем в остальных. Коротко вспомним, от чего зависит напряжение пробоя искрового промежутка свечи. Это очень интегральный параметр, на который влияет целый ряд факторов. И один из самых важных – давление в цилиндре в момент пробоя. Напряжение пробоя во многом зависит именно от него.

Запустив автоматический анализ осциллограммы с выводом результатов в виде графиков, обнаруживаем, что график напряжения пробоя в первом цилиндре располагается значительно ниже остальных (илл. 3).

Илл. 3
Илл. 3

А такое поведение графика может говорить только об одном: в первом цилиндре в момент искрообразования давление ниже, чем в остальных. Попросту говоря, в первом цилиндре снижена компрессия. Конечно, к такому же результату приведет, например, слишком малый зазор на свече, но свечи проверены, и зазор там в норме.

Собственно, задача почти решена. Осталось поработать компрессометром, а лучше пневмотестером: он даст более достоверные результаты.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...