Всё про датчик массового расхода воздуха (расходомер)
В тонкой и точной настройке автомобильного двигателя важно всё: и качество автожидкостей, и нормальная работа каждого элемента, и слаженность всех процессов. Одним из элементов, определяющих, насколько правильно в конечном итоге будет работать автомобиль, является датчик массового расхода воздуха, он же расходомер воздуха или MAF-sensor (от Mass Air Flow), как его чаще называют автомобилисты.
Зачем нужен ДМРВ?
Для полного сгорания одной части топлива нужно примерно 14,7 частей воздуха, такая смесь называется стехиометрической, оптимальной по соотношению. Будет меньше воздуха, чем нужно – бензин не сгорит полностью, получим грязный выхлоп, не соответствующий современным экологическим нормам. Будет больше воздуха – на обедненной смеси двигатель не сможет развить полную мощность.
Расходомер предназначен для постоянного контроля количества поступающего в цилиндры воздуха и передачи этих данных системе регулировки впрыска топлива. То есть, чем больше воздуха идет в двигатель, тем больше топлива будет подано на форсунки.
Когда водитель нажимает на педаль газа, он регулирует именно подачу воздуха: открывается дроссельная заслонка (непосредственно или от сигнала ЭБУ). Поступает больше воздуха – реагирует ДМРВ, после чего подается больше топлива в камеры сгорания и увеличиваются обороты двигателя.
Нормально работающий расходомер воздуха позволяет не только максимально эффективно использовать топливо, но и максимально эффективно использовать катализатор и сажевый фильтр, а в общей перспективе – сократить расходы на топливо, уменьшить износ узлов автомобиля и продлить время комфортной эксплуатации. Электроника учитывает показатели не только ДМРВ, но и лямбда-зонда, что позволяет более точно контролировать подачу топлива.
Виды и принцип действия
Схема ДМРВ в корпусе
Эволюция расходомеров направлена на поиск методов более точного измерения, учета большего количества параметров, чтобы в итоге получить максимально стабильную работу двигателя.
Механические датчики (расходомеры с трубкой Пито) работали по принципу воздушного сопротивления: чем сильней поток воздуха, тем больше отклонялась внутренняя демпфирующая пластина. Эти системы были долговечными и надежными, но недостаточно точными. С появлением более современных топливных систем понадобились более прогрессивные методы измерения.
Следующее поколение – термоанемометрический датчик с платиновой нитью (Hot Wire MAF Sensor). Именно платиновой, так как этот металл дольше всего сопротивляется термической деградации. Принцип действия основан на поддержании постоянной температуры нагретой нити: чем больший поток воздуха проходит через нее, тем быстрей она остывает и тем больше энергии нужно на нагрев. Контроль температуры осуществляется терморезистором, а данные о затраченной на нагрев нити энергии передаются на ЭБУ как информация о количестве проходящего через нить воздуха.
Схема датчика MAF. 1. Кольцо. 2. Платиновая нить.
3. Термокопенсационное сопротивление. 4. Крепление кольца.
5. Корпус электронного модуля.
Для более точного измерения в современных датчиках учитывается еще и температура поступающего воздуха.
Самой частой причиной выхода из строя является загрязнение нити отложениями пыли и моторного масла. Поэтому в таких датчиках предусмотрена функция самоочистки: после каждой остановки двигателя платиновая нить на пару секунд разогревается до 1100 о С. Все органические отложения мгновенно сгорают или обугливаются.
Недостатком нитевых датчиков является ограниченный ресурс работы: платина, несмотря на свою стойкость, рано или поздно выгорает.
Более прогрессивной модификацией стал пленочный датчик (Hot Film Air Flow Sensor, HFM). Принцип работы тот же, что и у проволочного: масса входящего воздуха определяется по степени охлаждения нагревательного элемента. На керамическую основу (подложку) устанавливаются все необходимые элементы в виде тонкопленочных резисторов, в том числе и нагревательный элемент в виде платинового напыления. Сенсор устанавливается в воздушном канале, через который проходит только входящий поток воздуха (измерения получаются более точными за счет отсутствия обратных воздушных волн от работающих клапанов и поршней двигателя). В пленочных датчиках отсутствует проблема загрязнения: пыль и моторное масло не попадают на нагревающийся слой, а значит, нет необходимости в самоочистке. В пленочных сенсорах учитывается и плотность воздуха, которая также влияет на скорость охлаждения нагревательного элемента.
Схема датчика HFM. 1. Электрический разъем. 2. Внешний корпус.
3. Электронная схема. 4. Термоэлемент. 5. Корпус датчика. 6. Канал воздушного потока.
В самых новых моделях автомобилей конструкторы уже отказались от ДМРВ, заменив их датчиками абсолютного давления. Но расходомеры воздуха, основанные на нагревательном элементе, в настоящее время используются наиболее широко.
Место установки
Поскольку датчики чувствительны к загрязнениям, их устанавливают в воздуховоде после воздушного фильтра перед дроссельной заслонкой. Сам датчик расположен в корпусе – пластиковой трубке, закрытой с одной стороны сетчатым фильтром, предотвращающей завихрения воздушного потока. Продаваться датчики могут как вместе с корпусом, так и отдельно, если конструкция датчика предусматривает замену центрального элемента.
Разъем на датчике подключается в бортовую сеть: к источнику напряжения и ЭБУ.
Поломки расходомеров
Чаще всего датчики расхода воздуха выходят из строя просто от износа: платиновая нить (и платиновое напыление не кремниевой пластине) постепенно истончается от нагрева. У проволочного ДМРВ ресурс составляет примерно 150 тыс. км, но эта цифра может стать и больше, и меньше, в зависимости от состояния других узлов автомобиля.
Поврежденное напыление дорожек на расходомере
Причиной досрочной поломки датчика чаще всего является грязь на нагревательном элементе: пыль и моторное масло искажают показания и вызывают перегрев.
Сломанный датчик не ремонтируется, его меняют на новый. Учитывая, что это не самая дешевая деталь, будет нелишним позаботиться о максимальном продлении срока эксплуатации. На работу расходомера воздуха влияют:
- Состояние воздушного фильтра. Если фильтры регулярно менять и использовать только качественные, можно не беспокоиться о попадании пыли в воздуховод. Если же фильтр вышел из строя или не соответствует техническим требованиям, поломка расходомера покажется ерундой по сравнению со стоимостью ремонта двигателя.
- Состояние двигателя. Из работающего мотора в воздуховод могут попадать пары масла. Масляные отложения, загрязняющие платиновый элемент, ускоряют его износ. На концентрацию моторного масла в картерных газах влияет состояние поршневых колец и сальников клапанов.
- Состояние проводки. Одна из возможных причин поломки датчика – нарушение электрических контактов. Эту причину иногда можно устранить, если повреждение не серьезное.
Когда расходомер выходит из строя, нарушается баланс между поступающим в двигатель бензином и воздухом. Соответственно, проблемы будут отражаться на работе двигателя:
- Повышается расход топлива,
- Нарушаются показатели разгона, возникают провалы при наборе скорости,
- Нетипичная работа двигателя на холостом ходу (слишком высокие или слишком низкие обороты),
- Горит Check Engine,
- Двигатель плохо заводится или не заводится вообще.
Причиной перечисленных проблем не обязательно будет поломка ДМРВ: более точно можно определить только после диагностики. Самостоятельно можно разве что осмотреть место подключения датчика (иногда сбой в работе двигателя появляется из-за повреждения воздуховода) и, если есть подходящие инструменты, то снять сам датчик и заменить его заведомо рабочим. Если после замены проблемы с двигателем остались – дело не в расходомере, а в другой неисправности.
Сильно загрязненный датчик можно попытаться «реанимировать» — очистить нагревательный элемент, чтобы он смог проработать еще немного, до покупки нового. Используют для этой цели специальные очистители (карбоклинер или очиститель для ДМРВ), что позволяет ненадолго продлить «жизнь» детали. Однако нужно помнить, что элементы датчика повреждаются от малейшего воздействия, так что протирать чувствительный элемент (даже слегка!) нельзя.
Неисправный расходомер воздуха влияет не только на режим работы двигателя, но и на ресурс выхлопной системы: сажевый фильтр и катализатор весьма чувствительны к чистоте выхлопа, которая невозможна без оптимального соотношения воздуха и топлива. В современных автомобилях все компоненты взаимозависимы, и поломка даже такого маленького датчика может вызвать «цепную реакцию» неисправностей. А значит, поломки лучше устранять сразу, чтобы и дальше ездить без проблем.
О том, как выбрать новый ДМРВ, читайте наш «Гид покупателя».
ДМРВ (MAF) — как работает? Что показывает?
Появление ошибок на панели приборов связанных с ДМРВ (датчик массового расхода воздуха) происходит не часто, но все же встречается.
Довольно сложные проблемы, когда у вас присутствуют неисправности датчика массового расхода воздуха, при которых лампочка check engine не загорается.
Прежде чем мы перейдем к диагностике давайте кратко рассмотрим что из себя представляет ДМРВ.
Главная задача ДМРВ — это измерение объема и плотности воздуха поступающего в двигатель за определенные промежутки времени. ЭБУ использует эту информацию в совокупности с информацией с других датчиков, чтобы правильно рассчитать необходимый объем подаваемого в двигатель топлива. Также входные данные с этого датчика косвенно участвуют в расчетах по определению угла опережения зажигания и стратегии по переключению передач автоматических коробок. Датчики ДМРВ главным образом сконструированы как датчики «горячего проводника» или «горячей пленки». Функционирование обоих типов этих датчиков имеет одинаковый вид.
Датчик с «горячим проводником» пропускает ток через платиновый проводник, а датчик с «горячей пленкой» через сетчатую фольгу. Уровень тока регулируется таким образом, чтобы поддерживать определенную заранее установленную температуру проводника. Эта температура либо имеет точное значение, либо значение, которое должно быть на определенное количество градусов выше, чем температура окружающей среды.
Возникает вопрос: «Как нам это говорит о поступающем в двигатель воздухе ? «. В то время как воздух проходит через разогретый проводник он его охлаждает и для поддержания заданной температуры датчика увеличивается значение тока пропускаемого через него для удержания его температуры на необходимом уровне.
То, насколько охладится датчик прямо пропорционально температуре, плотности и влажности воздуха, проходящего через датчик и как следствие пропорционально повышению тока, требуемому для поддержания заданной температуры сенсора, что позволяет ЭБУ легко вычислить объем воздуха поступающего в двигатель.
ДМРВ, как правило, посылает на ЭБУ либо сигнал изменения напряжения, либо частотный сигнал. Датчики с «горячим проводником» обычно имеют рабочий диапазон от 0 до 5 В, с напряжением на холостом ходу порядка 0.5-0.8 В и напряжением при полностью открытой дроссельной заслонке 4-5 В. Пленочные датчики как правило воспроизводят частотные сигналы в диапазоне от 25 до 150 Гц (или до 250 Гц, 1500 Гц, возможны и другие варианты в зависимости от марки и модели авто, а также от самого датчика, номиналы см. в руководствах по ремонту), 25 Гц соответственно на холостом ходу и 150 Гц при полностью открытой дроссельной заслонке. Есть и другие незначительные различия в датчиках, но они не оказывают большого значения на принципы функционирования и целевые функции этих датчиков.
Итак, какие симптомы мы можем иметь при неисправности датчиков массового расхода и как мы можем их проверить ? Как мы уже писали выше, многие проблемы датчиков воздуха могут и не вызывать появления индикации лампочки check engine на панели приборов, поэтому нужно проводить некоторые конкретные проверочные действия. Для облегчения диагностики желательно конечно использовать диагностический сканер. Хотя в некоторых случаях можно обойтись и возможностью считывать показания напрямую с соответствующих пинов на разъеме датчика обычным тестером.
Если на приборке горит ошибка, свидетельствующая о неисправности датчика то все более менее просто. А вот если таковых ошибок нет, или есть иные ошибки, но по вашему подозрению они могут быть вызваны неисправностью датчика расхода воздуха, то нужно выполнить следующие процедуры проверки.
— Найдите номинальные характеристики датчика в каком-нибудь проверенном источнике, например книге по эксплуатации и ремонту. — Подключите диагностический прибор и откройте раздел с показаниями датчика расхода воздуха. — Снимите показания датчика расхода воздуха на режиме холостого хода и при различных оборотах двигателя. — Сравните полученные данные с номинальными характеристиками датчика для исследованных режимов.
Далее начните плавно открывать дроссельную заслонку от нуля до полного открытия. Прирост показаний должен быть плавным и пропорциональным росту оборотов двигателя, без скачков и провалов. Затем выполните эти же процедуры слегка постукивая по датчику, шевеля его разъем и нагревая датчик феном. Это поможет заметить потенциальные причины неисправности датчика. Любые возникающие колебания характеристик или отклонения от номинальных значений будут свидетельствовать о неисправности датчика или его проводки.
Устраните выявленную проблему и проведите повторные тесты. Желательно провести считывание показаний датчика еще и при движении автомобиля до и после устранения неисправности для получения более целостной картины. Желательно осуществлять такие проверки вдвоем — это намного удобнее.
Если показания датчика в пределах нормы, а проблема которую вы ищете повторяется, значит дело скорей всего не в датчике.
Обязательно проверьте герметичность и целостность всех воздуховодов и уплотнений до датчика т.к. проблемы с ними могут отражаться на его показаниях.
В заключении отметим, что не во всех случаях необходимо менять ДМРВ если его показания отходят от номинальных, хотя в диллерских мастерских вам конечно скажут обратное. Возможно датчик просто загрязнен от времени или используется загрязненный или неоригинальный воздушный фильтр. (Надо иметь ввиду, что при расчете характеристик датчиков учитываются и сопротивления пропускания воздушных фильтров)
Датчики с «горячим проводником» поддаются очистке с помощью очистителей для электронных компонентов с последующим обдувом воздухом под не очень большим давлением.
Иногда почистив датчик и собрав все обратно вы будете удивлены результатами. Надеюсь эта информация была полезна.
С уважением, перевод предоставлен коллективом мастерской Works-Garage.
Таблица ДМРВ. Двигатели ВАЗ ДМРВ. Три последние цифры
Но для их реализации необходимо, чтобы датчики, информирующие контроллер, не обманывали его – лишь при этом условии процессы в цилиндрах протекают штатно, двигатель развивает достаточную мощность, не расходуя лишнего топлива и не нанося большого вреда окружающей среде. Один из этих датчиков измеряет количество воздуха, поступающего в цилиндры, и вырабатывает соответствующий сигнал для контроллера. Это может быть датчик абсолютного давления (МАР-сенсор) либо датчик массового расхода воздуха (ДМРВ). Последний мы видим на многих автомобилях, в том числе вазовских.
Датчик массового расхода воздуха — признаки неисправности
Основные признаки неисправностей датчика расхода воздуха
Для измерения и определения показателей воздуха в моторе автомобиля используется датчик массового расхода воздуха. Воздух перенаправляется в камеру сгорания, где выполняется смешивание с топливом для обеспечения работы ДВС.
Датчик собирает показатели этого процесса, передает их на электронный блок управления (ЭБУ), где дроссельная заслонка регулируется в соответствии с потребностями уменьшить или увеличить поток воздуха. Такая деталь важна для корректного расхода воздуха и мотора в целом, чтобы он соответствовал показателям своей мощности и обеспечивал эффективную работу.
Поскольку функционирование датчика – основа корректной работы двигателя, необходимо регулярно отслеживать работу этой детали. При появлении сигналов о его неисправности, следует переустановить элемент, чтобы отсутствие сигналов о массовых расходах воздуха не привели к более серьезным дефектам и поломкам в механизме вашего авто.
Как работает датчик массового расхода воздуха?
Убедиться в исправности ДМРВ поможет понимание принципов его функционирования. Знание работы устройства, дает возможность быстро подметить его помехи и своевременно на них отреагировать.
Конструкция датчика оснащена специальными терморезисторами, которые изготовлены из платины или вольфрама. Эти элементы пропускают через себя напряжение и нагреваются до определенного предела. Расположены они в двух местах – внутри корпуса ДМРВ и в отдельной камере для перемещения воздуха.
Это позволяет одному резистору охлаждаться, что создает разницу температур. Она, в свою очередь, подается в систему управления, где и выполняется подсчет объемов воздуха. Также здесь корректируется положение заслонки, которая отвечает за регулирование пропорций топлива и воздуха в рабочих смесях.
Соответственно, если произойдет отключение датчика массового расхода воздуха, то узел контроля не получит полных или корректных данных. В результате в смесях будут нарушены процентные соотношения топлива и воздуха, и это не модно будет отследить и исправить.
Современные модели датчиков имеют встроенные высокоточные измерители температуры проходящего воздуха, хотя работают по стандартному принципу. Точная информация позволяет еще более корректно отслеживать изменения.
Для работы с воздушными массами, датчики устанавливают в воздушной магистрали. Они располагаются между дроссельной заслонкой и фильтром, что позволяет элементу контактировать с уже очищенным воздухом и меньше загрязняться, ухудшая свою заботу от всевозможных загрязнений.
Признаки неисправностей датчика массового расхода воздуха
При проявлении признаков неисправности ДМРВ стоит также понимать, что уже могут быть и проблемы с другими механизмами автомобиля.
Сами признаки поломки датчика будут одинаковыми для бензинового и дизельного мотора. К ним относятся такие проявления:
- Появление сбоев двигателя даже в период «холостого» режима работы транспортного средства. При этом показания датчика колеблются и электронный блок отображает некорректное расположение механического регулятора.
- Потеря плавного хода у автомобиля.
- ДСВ не запускается. Здесь могут быть разные причины, но одна из них – поломка датчика массового расхода воздуха.
- Ухудшилась первичная динамика автотранспорта, что сопровождается сложностями в разгоне машины.
- Увеличился расход топлива, поскольку ЭБУ не способно определить объем воздуха внутри и свободное пространство заполняется топливом. Это нарушает пропорции, что вредит двигателю.
- Светится лампочка «Check Engine», которая указывает на необходимость проведения диагностики двигателя и, вместе с ним, ДМРВ.
Когда включается лампочка «Проверьте двигатель», рекомендуем сразу проверять код ошибки. Так вы сэкономите время на поиске неисправностей, и сможете сразу установить причину признаков – в повреждении этой детали автомобиля или другого механизма.
При этом, все перечисленные признаки могут быть вызванными другими поломками, а датчик массового расхода воздуха будет исправным. В любом случае, диагностика необходима, ведь появление любых дефектов, будь то в ДМРВ или другой детали, это угроза функциональности машины и безопасности езды. А за этим важно следить ответственно.
Подсказки: как правильно определить неисправности ДМРВ?
Если наблюдаете проявления, которые описаны выше, то следующим действием будет определение точно ли в ремонте или замене нуждается ДМРВ. Проверить поможет отключение датчика. Выполняют это по такой инструкции:
- Заведите свой автомобиль.
- Легко нажмите на педаль газа на холостом ходу для прогрева двигателя.
- Заглушить работу мотора.
- Выполните демонтаж клеммы у поврежденного элемента.
- Заведите автомобиль повторно.
Если после этой процедуры повороты стали ровнее, тогда причина сбоев была в датчике. Когда запчасть отсутствует, то ЭБУ переключается на заводские установки подачи воздуха, которые предусмотрены его программой.
После определения поломки датчика, не рекомендуем использовать машину без него. Это приведет к усугублению ситуации и более серьезным поломкам двигателя. Выполните замену без задержек, чтобы топливовоздушная смесь не теряла своих правильных пропорций и создавала условия для бесперебойной работы мотора.
Учимся проверять датчик ДМРВ
Покажем вам также 3 способы, как можно проверить датчик. Некоторые потребую его демонтажа, для которого понадобится выполнить такие этапы:
- Немного ослабьте хомут. Это поможет снять воздушный патрубок.
- Демонтируйте крепление датчика.
- Уберите черную клемму с батареи для избежания ошибок. Она может быть со знаком минус.
- Выключите их разъема корпус датчика.
Метод 1. визуальная оценка состояния
При поломке ДМРВ возникает необходимость проверить, точно ли деталь вышла из строя. В этом поможет первый метод – визуальный осмотр. Это самый простой и надежный прием проверки, ведь наличие загрязнений, механических повреждений или дефектов терморезисторов сразу создает помехи в работе устройства. При осмотре особое внимание уделяйте целостности резисторов и нагревательной пленки.
Поврежденный датчик починить уже не получится, поскольку деталь не поддается ремонту. Понадобится только переустановка запчасти.
Если же обнаружена грязь, то эту проблему можно исправить меньшими тратами. ДМРВ можно очистить от загрязнений, и ниже разберем подробнее, как это сделать.
Метод 2: отключение ДМРВ: что дает?
Датчик массового расхода воздуха можно проверить без мультиметра. Просто отключается разъем подключения датчиков к электрической энергии транспортного средства. После этого необходимо запустить двигатель. Если мотор уже работает без движения автомобиля, то причина находится как раз в датчике.
В таком положении электронный блок переключается на резервный поток со стандартным объемом воздуха от норм, которые утверждены производителем.
Метод 3: проверяем датчик мультиметром
Если предыдущие действия можно было выполнить быстро, то для проверки мультиметром понадобится незначительная подготовка. Важно внимательно осмотреть, где находятся плюсовые и минусовые клеммы, чтобы корректно подсоединить к ним щупы.
После подсоединения щуп к деталям, следите за показателями. Если мультиметр показывает 1 В с колебанием + 0,4 В, запчасть может дальше работать. При показателях выше, деталь следует заменить на новую.
Чем и как чистить ДМРВ?
Датчики могут показывать неверную информацию из-за слоя пыли на них. Очистите их, убрав загрязнения, и работоспособность улучшиться. Сделать это можно при помощи специальных очистительных средств. Выбирайте продукцию от:
Также можно чистить ДМРВ очистителями карбюратора. Только это должен быть препарат, который быстро выветривается и не воздействует на нагревательные элементы, повредив их.
Еще один вариант для очистки – спирт. Подходит и изопропиловый, и этиловый, и другие варианты.
Если при проведении вы все-таки повредили деталь, то понадобится замена. Помочь с выбором правильного ДМРВ под ваш автомобиль помогут специалисты автосервиса — Гепард. Они также помогут с заменой, чтобы профессиональная установка с корректным проведением процедуры увеличила срок эксплуатации запчастей.