Все про датчик масової витрати повітря (витратомір)
У тонкому і точному налаштуванню автомобільного двигуна важливо все: і якість авторідин, і нормальна робота кожного елемента, і злагодженість всіх процесів. Одним з елементів, що визначають, наскільки правильно в кінцевому підсумку буде працювати автомобіль, є датчик масової витрати повітря, він же витратомір повітря або MAF-sensor (від Mass Air Flow), як його частіше називають автомобілісти.
Навіщо потрібен ДМВП?
Для повного згоряння однієї частини палива потрібно приблизно 14,7 частин повітря, така суміш називається стехіометричною, оптимальною по співвідношенню. Буде менше повітря, ніж потрібно – бензин не згорить повністю, отримаємо брудний вихлоп, який не відповідає сучасним екологічним нормам. Буде більше повітря – на збідненій суміші двигун не зможе розвинути повну потужність.
Витратомір призначений для постійного контролю кількості повітря, що надходить в циліндри, і передачі цих даних системі регулювання впорскування палива. Тобто, чим більше повітря йде в двигун, тим більше палива буде подано на форсунки.
Коли водій натискає на педаль газу, він регулює саме подачу повітря: відкривається дросельна заслінка (безпосередньо або від сигналу ЕБУ). Надходить більше повітря – реагує ДМВП, після чого подається більше палива в камери згоряння і збільшуються обороти двигуна.
Нормально працюючий витратомір повітря дозволяє не тільки максимально ефективно використовувати паливо, але і максимально ефективно використовувати каталізатор і фільтр сажі, а в загальній перспективі – скоротити витрати на паливо, зменшити зношення вузлів автомобіля і подовжити час комфортної експлуатації. Електроніка враховує показники не тільки ДМВП, а й лямбда-зонда, що дозволяє більш точно контролювати подачу палива.
Види і принцип дії
Схема ДМВП в корпусі
Еволюція витратомірів спрямована на пошук методів більш точного вимірювання, обліку більшої кількості параметрів, щоб в результаті отримати максимально стабільну роботу двигуна.
Механічні датчики (витратоміри з трубкою Піто) працювали за принципом повітряного опору: чим сильніший потік повітря, тим більше відхилялася внутрішня демпфуюча пластина. Ці системи були довговічними і надійними, але недостатньо точними. З появою більш сучасних паливних систем знадобилися більш прогресивні методи вимірювання.
Наступне покоління – термоанемометричний датчик з платиновою ниткою (Hot Wire MAF Sensor). Саме платиновою, бо цей метал найдовше чинить опір термічній деградації. Принцип дії заснований на підтримці постійної температури нагрітої нитки: чим більший потік повітря проходить через неї, тим швидше вона остигає і тим більше енергії потрібно на нагрів. Контроль температури здійснюється терморезистором, а дані про витрачену на нагрівання нитки енергію передаються на ЕБУ як інформація про кількість повітря, що проходить через нитку.
Схема датчика MAF. 1. Кільце. 2. Платинова нитка.
3. Термокомпенсаційний опір. 4. Кріплення кільця.
5. Корпус електронного модуля.
Для більш точного вимірювання в сучасних датчиках враховується ще і температура повітря, що поступає.
Найчастішою причиною виходу з ладу є забруднення нитки відкладеннями пилу і моторної оливи. Тому в таких датчиках передбачено функцію самоочищення: після кожної зупинки двигуна платинова нитка на пару секунд розігрівається до 1100 про З. Всі органічні відкладення миттєво згорають або обвуглюються.
Недоліком нитяних датчиків є обмежений ресурс роботи: платина, незважаючи на свою стійкість, рано чи пізно вигоряє.
Більш прогресивною модифікацією став плівковий датчик (Hot Film Air Flow Sensor, HFM). Принцип роботи той самий, що і у дротяного: маса вхідного повітря визначається за ступенем охолодження нагрівального елементу. На керамічну основу (підкладку) встановлюються всі необхідні елементи у вигляді тонкоплівкових резисторів, в тому числі і нагрівальний елемент у вигляді платинового напилення. Сенсор встановлюється в повітряному каналі, через який проходить тільки вхідний потік повітря (вимірювання виходять більш точними за рахунок відсутності зворотних повітряних хвиль від працюючих клапанів і поршнів двигуна). У плівкових датчиках відсутня проблема забруднення: пил і моторна олива не потрапляють на шар, що нагрівається, а значить, немає необхідності в самоочищенні. У плівкових сенсорах враховується і щільність повітря, яка також впливає на швидкість охолодження нагрівального елементу.
Схема датчика HFM. 1. Електричний роз’єм. 2. Зовнішній корпус.
3. Електронна схема. 4. Термічні елементи. 5. Корпус датчика. 6. Канал повітряного потоку.
В найновіших моделях автомобілів конструктори вже відмовилися від ДМВП, замінивши їх датчиками абсолютного тиску. Але витратоміри повітря, засновані на нагрівальному елементі, в даний час використовуються найбільш широко.
Місце установлення
Оскільки датчики чутливі до забруднень, їх встановлюють в повітроводі після повітряного фільтра перед дросельною заслінкою. Сам датчик розташований в корпусі – пластиковій трубці, закритій з одного боку сітчастим фільтром, що запобігає завихренню повітряного потоку. Продаватися датчики можуть як разом з корпусом, так і окремо, якщо конструкція датчика передбачає заміну центрального елемента.
Роз’єм на датчику підключається в бортову мережу: до джерела напруги і ЕБУ.
Поломки витратомірів
Найчастіше датчики витрати повітря виходять з ладу просто від зношування: платинова нитка (і платинове напилення НЕ кремнієвої пластини) поступово стоншується від нагрівання. У дротяного ДМВП ресурс становить приблизно 150 тис. км, але ця цифра може стати і більше, і менше, залежно від стану інших вузлів автомобіля.
Пошкоджене напилення доріжок на витратомірі
Причиною дострокової поломки датчика найчастіше є бруд на нагрівальному елементі: пил і моторна олива спотворюють показання і викликають перегрів.
Зламаний датчик не ремонтується, його міняють на новий. З огляду на, що це не найдешевша деталь, незайвим буде подбати про максимальне подовження терміну експлуатації. На роботу витратоміра повітря впливають:
- Стан повітряного фільтра. Якщо фільтри регулярно міняти і використовувати тільки якісні, можна не турбуватися про попадання пилу в повітропровід. Якщо ж фільтр вийшов з ладу або не відповідає технічним вимогам, поломка витратоміра здасться нісенітницею в порівнянні з вартістю ремонту двигуна.
- Стан двигуна. З працюючого мотора в повітропровід можуть потрапляти пари оливи. Оливні відкладення, що забруднюють платиновий елемент, прискорюють його зношення. На концентрацію моторної оливи в картерних газах впливає стан поршневих кілець і сальників клапанів.
- Стан проводки. Одна з можливих причин поломки датчика – порушення електричних контактів. Цю причину іноді можна усунути, якщо пошкодження не серйозне.
Коли витратомір виходить з ладу, порушується баланс між бензином і повітрям, що надходять в двигун. Відповідно, проблеми будуть відображатися на роботі двигуна:
- Підвищується витрата палива,
- Порушуються показники розгону, виникають провали при наборі швидкості,
- Нетипова робота двигуна на холостому ходу (занадто високі або занадто низькі обороти),
- Горить Check Engine,
- Двигун погано заводиться або не заводиться взагалі.
Причиною перерахованих проблем не обов’язково буде поломка ДМВП: більш точно можна визначити тільки після діагностики. Самостійно можна хіба що оглянути місце підключення датчика (іноді збій в роботі двигуна з’являється через пошкодження воздуховода) і, якщо є відповідні інструменти, то зняти сам датчик і замінити його робочим. Якщо після заміни проблеми з двигуном залишилися – справа не в витратомірі, а в інший несправності.
Сильно забруднений датчик можна спробувати «реанімувати» — очистити нагрівальний елемент, щоб він зміг пропрацювати ще трохи, до покупки нового. Використовують для цієї мети спеціальні очисники (карбоклінер або очищувач для ДМВП), що дозволяє ненадовго подовжити «життя» деталі. Однак потрібно пам’ятати, що елементи датчика пошкоджуються від найменшого впливу, тож протирати чутливий елемент (навіть злегка!) не можна.
Несправний витратомір повітря впливає не тільки на режим роботи двигуна, але і на ресурс вихлопної системи: фільтр сажі і каталізатор дуже чутливі до чистоти вихлопу, яка неможлива без оптимального співвідношення повітря і палива. У сучасних автомобілях все компоненти взаємозалежні, і поломка навіть такого маленького датчика може викликати «ланцюгову реакцію» несправностей. А значить, поломки краще усувати відразу, щоб і далі їздити без проблем.
Про те, як вибрати новий ДМВП, читайте наш «Гід покупця».
Что такое ДМРВ, почему он важен и как диагностировать его неисправность
За прошедшие три десятилетия моторы с распределённым и непосредственным впрыском топлива окончательно вытеснили все прочие типы конструкций. Казалось бы, срок немалый, но инженеры так и не смогли побороть “детские болезни” важных электронных компонентов, среди которых — датчик массового расхода воздуха (ДРМВ), отвечающий за состав топливовоздушной смеси. Давайте вспомним, как устроен ДМРВ, почему он так важен и как диагностировать его неисправность.
Что такое ДМРВ
В современных моторах применяются два вида системы питания: при распределённом впрыске форсунка подаёт топливо во впускной патрубок, при непосредственном — в камеру сгорания. Для обеих систем важна корректная работа датчика массового расхода воздуха, который когда-то был механическим (флюгерного типа), а сейчас лишен подвижных механических частей и выполнен термоанемометрическим (от «анемо» — ветер).
Как говорили шоферы старой школы, ДВС не работает в двух случаях: нечему гореть или нечем поджечь. ДМРВ как раз и сообщает электронному блоку управления о количестве поступающего воздуха, кислород которого и становится “топливом” для рабочей смеси. Получив такой сигнал, ЭБУ может обеспечить максимально полное сгорание. Устройство, расположенное во впускном тракте, состоит из двух резисторов, которые конструктивно могут быть выполнены в различных вариантах. В первом случае резистор подвергают воздействию проходящего воздуха: при изменении интенсивности потока он охлаждается, его внутреннее сопротивление меняется. Во втором случае он не обдувается — по разности показаний с двух резисторов и вычисляют объём воздуха, который нужно подать в цилиндры.
Исходя из данных по массе и температуре поступившего воздуха, ЭБУ определяет его плотность, а также просчитывает длительность открытия форсунок и количество топлива, которое подаётся в камеру сгорания. В общем, ДМРВ важен и для достижения максимальной мощности мотора, и для более полного сгорания (экологичности), и для экономичной езды. Выход из строя этого датчика, как и большинства остальных, приводит к срабатыванию сигнализатора Check Engine.
Однако далеко не всегда владелец связывает сработавший «чек» с ДМРВ — особенно если двигатель работает без особых перебоев, а динамические характеристики автомобиля ничуть не ухудшились. Поэтому важно не оставлять загоревшийся индикатор неисправности двигателя без внимания, а считать ошибки диагностическим компьютером.
ДМРВ или ДАД?
Датчик абсолютного давления (ДАД) совместно с датчиком температуры (ДТВ) также контролирует, какое количество воздуха поступает во впускной коллектор. На основании этих показаний контроллер формирует команду-импульс на форсунки. Важное отличие ДАД от ДМРВ — отсутствие воздуха в корпусе, поскольку этот датчик работает на основе измерения показаний разницы давлений на входе и давления в вакуумной камере. Конструктивной особенностью ДАД является высокочувствительная диафрагма, которая растягивается под воздействием давления во впускном коллекторе. Этот процесс влияет на сопротивление тензорезисторов, вследствие чего изменяется напряжение.
Датчик абсолютного давления (на фото) и ДМРВ работают по разным принципам
ДАД намного дешевле датчика массового расхода воздуха, однако алгоритм его работы менее совершенен. Да и вообще далеко не все блоки управления могут корректно работать с ДАД. Более того, при переходе на датчик абсолютного давления мотор может реагировать на открытие дросселя с гораздо большей задержкой, чем с родным ДМРВ. И, конечно же, просто заменить ДМРВ на ДАД без серьезных доработок не получится в силу разности их конструкции и даже расположения.
Обычно мысли об установке ДАД вместо штатного датчика массового расхода воздуха появляются при отказе последнего, а также во время тюнинга мотора — особенно если происходит перевод атмосферника на турбонаддув. Однако некоторые владельцы сознательно отказываются от ДМРВ из-за его высокой стоимости и не самого большого ресурса. Ведь при неудачном стечении обстоятельств датчик может выйти из строя уже через 60-70 тысяч километров пробега, а к цифре 120-130 тысяч на одометре многих бюджетных автомобилей он практически гарантированно «умирает».
Но те, кто не заморачивается доработками двигателя, обычно ездят со штатным датчиком массового расхода воздуха, а не заменяют его связкой ДАД+ДТВ (датчик температуры воздуха). Тем более, что далеко не все блоки управления двигателем работают с датчиком абсолютного давления лучше, чем с родным ДМРВ. Какой из датчиков более совершенен по конструкции, однозначно ответить сложно – тем более, если речь идёт о попытке замены одного (и часто уже неисправного) расходомера другим. Ведь история знает множество примеров, когда счастливые владельцы наматывали по несколько сотен тысяч километров как на двигателе с родным расходомером, так и на моторе с датчиком абсолютного давления, особенно если последний штатно ставили на заводе.
Можно ли обойтись без него?
Отказ ДМРВ приводит к срабатыванию «чека», но двигатель при этом будет работать и дальше. Правда, в зависимости от новизны прошивки ЭБУ, «аварийная» программа, не увидев сигнала, может поднять обороты холостого хода примерно до 1 500 об/мин. На относительно новых версиях программного обеспечения неисправность датчика приводит лишь к повышению расхода топлива или падению динамики. В любом случае, ошибка датчика массового расхода воздуха является важной причиной для того, чтобы проверить его, хотя бы измерив напряжение.
Игнорировать неисправность не стоит, поскольку даже на относительно простых автомобилях (переднеприводная линейка Lada первых поколений) отказ ДМРВ грозит заметным перерасходом бензина либо ослаблением выходных характеристик мотора. Именно поэтому ответ на популярный вопрос «Можно ли вообще обойтись без ДМРВ, если он заложен в конструкцию машины?» однозначен и звучит так: нет, нельзя.
Как диагностировать неисправность?
Кроме косвенных признаков, о которых мы упоминали выше, существует вполне объективный параметр, указывающий на состояние датчика и его ресурс — это рабочее напряжение при включенном зажигании. Изучимего на примере «вазовского» датчика как одного из самых распространённых.
Подключив мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения и включив зажигание, можно снять показания по выходному напряжению ДМРВ. Для новой или «эталонной» детали он составляет 0,996 В.
Дальше параметры оцениваются так:
1,010-1,019 В — хорошее состояние, о замене пока не нужно думать
1,020-1,029 В – датчик работоспособен, это примерно половина остаточного ресурса
1,030-1,039 В — еще исправен, но ресурс подходит к концу
1,040-1,049 В – ДМРВ на грани выхода из строя, скоро потребует замены
1,050 В и выше — расходомер требует немедленной замены
При параметре 1,016 В (первое фото) датчик в хорошем состоянии, а вот 1,035 В – уже повод задуматься о покупке нового
Нужно учитывать, что многие тестеры завышают показания, поэтому существует риск «приговорить» вполне исправный датчик. К тому же его параметры во многом зависят от чистоты «масс» в цепи.
Плохой обжим проводов или сгнившая «коса» могут повлиять на корректность работы как ДРМВ, так и ДАД, что особенно характерно для моторов старых автомобилей
Лучше всего до покупки не самого дешевого датчика установить сначала заведомо исправный «бэушный», одолжив его для проверки на время у коллеги по работе, соседа по стоянке, знакомого по форуму с такой же машиной и т.д. Также стоит больше верить показаниям диагностического сканера, подключенного к разъему OBD-2, чем дешевому мультиметру. Тем более что хороший сканер сейчас доступен любому автолюбителю, а научиться им пользоваться сможет каждый — интерфейс у него интуитивно понятный. А с одним мультиметром в диагностике современного автомобиля сейчас обойтись всё равно не получится.
Промывать или нет?
Многие механики с многолетним стажем и рядовые владельцы автомобилей уверены в том, что «уставший» ДМРВ можно оживить элементарной промывкой – то есть вынуть его из корпуса и хорошенько «пролить» каким-нибудь «карбклинером» или спиртом примерно так же, как 20-30 лет назад это делали с жиклёрами карбюратора. В действительности же существуют специализированные составы для очистки датчиков, которые не имеют ничего общего с растворителями отложений, использующимися для промывки карбюраторов. Поэтому и цена у таких «узкозаточенных» очистителей ДМРВ совсем другая — и, как нетрудно предположить, более высокая. К тому же производители подобных жидкостей прямо указывают, что они не сделают чудес и не превратят «полудохлый» датчик в совершенно новый, а предназначены для профилактической промывки исправных ДМРВ — снять загрязнения, связанные с пылью и масляным туманом, попавшим во впускной тракт из системы вентиляции картера.
Практический опыт применения подобных «чудо-средств» показывает, что они действительно могут немного снизить показания еще исправного датчика, а вот вышедшему за 1,05 В подобные манипуляции уже будут что мёртвому припарки.
Главное – не повредить снятый датчик, который боится даже пыли, не говоря уже о механическом воздействии
Многие водители по неопытности сами губят ещё живые датчики при промывке. Чувствительные элементы нельзя трогать руками или протирать ветошью, да и сильный напор жидкости кроме вреда ничего не принесёт. Поэтому к чистке ДМРВ в гаражных условиях нужно относиться с большой осторожностью и помнить:если датчик уже «умер», то это неопасно иему уже не поможет, но, даже если он еще вполне исправен, эта процедура может и не принести заметного результата.
Что такое ДМРВ в автомобиле
Двигатель внутреннего сгорания не может работать без подачи воздуха в цилиндры. Это связано с тем, что сам процесс горения топлива невозможен без кислорода. В современных моторах работой ДВС управляет электроника, в её состав входит ДМРВ. Что это такое, проще объяснить так: один из ключевых датчиков электронной управляющей системы автомобиля, предназначенных для обеспечения экономичной и безопасной работы двигателя. Подробности далее.
ДМРВ: что это такое
До появления сложных электронных систем на автомобилях устанавливали либо простые топливные насосы на дизельные моторы, либо карбюраторы – на бензиновые. В обоих случаях настройка подачи топлива в цилиндры производилась один раз – во время работы ДВС на холостых оборотах. Устанавливалось среднее значение, при котором мотор мог работать стабильно. Но именно поэтому старые автомобили не экономичны.
Во время поездки на разных режимах двигателю требуется разные по объёму порции топлива. Расход зависит от скорости движения, степени загрузки автомобиля, его массы и многих других второстепенных факторов (даже от вязкости моторного масла и качества шин).
Именно для оптимизации потребления топлива инженеры создавали электронные системы управления, которые при помощи датчиков оценивали состояние мотора и давали команду на впрыск строго необходимой порции бензина или солярки. В результате расход был значительно снижен даже для крупных и мощных двигателей.
Как расшифровывается
ДМРВ – датчик массового расхода воздуха, иногда устройство называют MAF-сенсором. Его назначение – определение объёма воздуха, которое двигатель потребляет во время работы. Этот параметр важен при вычислении электронной системой размера порции топливной смеси, которая должна быть подана в камеры сгорания мотора автомобиля.
Для чего нужен и где находится
Датчик расположен в патрубке воздуховода – между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой. ДМРВ – электронное устройство, поэтому должен быть подключён к бортовому компьютеру автомобиля. Необходим электронному блоку управления (ЭБУ) для точного дозирования впрыскиваемого топлива.
Устройство
На разных моделях автомобилей датчики могут отличаться по внешнему виду, но общее устройство и принципы работы одинаковы для всех. Есть два типа ДМРВ: нитевые и плёночные.
Нитевые датчики состоят из:
- Корпуса (пластик);
- Платиновых ниток;
- Терморезистора;
- Измерительной трубки;
- Преобразователя напряжения;
- Клеммы для подключения к бортовому компьютеру.
Устройство нитевого датчика
В плёночных датчиках нет нитей из платины, но вместо неё устанавливают кремниевый кристалл. На кристалл напылены несколько слоёв платины. Каждый слой обладает определённым сопротивлением. Элемент находится в специальном корпусе, который также расположен в канале заборного воздуховода. Во время рабочего цикла ДВС датчик обдувается и охлаждается. Компьютер вычисляет объём потреблённого воздуха.
Замена нитевых датчиков на плёночные произошла из-за более примитивной технологии изготовления последних. Цель производителей – удешевление стоимости производства. Кристаллы не требуют такой точности изготовления и сложности при монтаже внутри изделия. Платиновые нити вывешивали внутри корпуса на особых подвесах или приваривали лазерной сваркой, что сильно осложняло производство. А процесс создания плёночных датчиков удалось максимально автоматизировать. При этом плёночные датчики отстают по точности показаний от нитевых примерно на 3%.
Ранее широко применялись объёмные датчики. Сейчас практически не используются из-за низкой точности и сложности производства.
Принцип работы
Платиновые нитки нагреваются током из бортовой сети, одна из них обдувается входящим потоком воздуха, а вторая – контрольная.
Когда двигатель забирает очередную порцию воздуха, прогретая током нитка охлаждается, вследствие чего её сопротивление снижается. Показания датчика в реальном времени оцениваются бортовой компьютерной системой и учитываются при расчёте очередной порции топливной смеси.
Причина выхода из строя – перегорание нитей вследствие загрязнений. Но была придумана система самоочистки, которая продлевает срок службы датчиков – нить на короткий промежуток времени нагревается до предельно высокой температуры, а грязь, накопившаяся на ней, сгорает.
Плёночные датчики работают по тому же принципу – определённое сопротивление слоя кристалла соответствует некоторому объёму воздуха, потреблённого ДВС. Такие устройства менее точны, но более долговечны.
Это важно! При поломке датчика значение потребляемого мотором воздуха ЭБУ машины определяет при помощи дроссельной заслонки – исходя из её положения. Но экономичность двигателя при этом будет ниже, чем при исправном датчике.
Если ДМРВ выходит из строя, то блок управления мотором не сможет точно вычислить нужную порцию топлива. ДВС при этом не заглохнет, но на приборной панели появится предупреждение об ошибке двигателя. При наличии контрольной лампы – загорится и она.
Как проявится выход из строя датчика при движении автомобиля:
- Увеличится расход топлива – ведь ЭБУ сможет вычислить состояние мотора лишь на основании приблизительных данных;
- Скорость разгона уменьшится;
- Иногда возникают проблемы с запуском ДВС, мотор может глохнуть время от времени.
Чтобы точно определить, что проблемой стал сломанный датчик, владельцу автомобиля следует полностью отключить его. То есть вытащить провод из гнезда ДМРВ. Если работа мотора улучшилась, и мощность возросла, то стоит попробовать промыть датчик в керосине, продуть его и попробовать установить обратно. Если ничего не помогло, то следует приобрести новое устройство.
Проводить диагностику датчика следует после его отключения
Датчик массового расхода топлива помогает двигателю эффективно использовать топливо. В результате владелец автомобиля меньше посещает АЗС, а природе при этом наносится меньший ущерб.
Следует устанавливать только датчики, рекомендованные производителем автомобиля. Это позволит быть уверенным, что ЭБУ корректно вычисляет объём поглощённого мотором воздуха.
Это важно! ДМРВ требуют своевременной замены загрязнённого воздушного фильтра автомобиля. Это делается во время штатного технического обслуживания машины.
Но при эксплуатации в условиях сильной запылённости (например, во время езды по стройке) рекомендуется менять фильтр чаще или периодически продувать его сжатым воздухом.