Датчик абсолютного давления (ДАД, MAP sensor): принцип работы, диагностика, неисправности

Принцип работы

Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (ДАД) или The manifold absolute pressure sensor (MAP sensor) играет важную роль, поскольку он определяет нагрузку на двигатель. Он генерирует сигнал, пропорциональный уровню вакуума во впускном коллекторе. Эта информация используется компьютером двигателя для коррекции опережения зажигания и обогащения топливной смеси.

Датчик абсолютного давления (ДАД, MAP sensor)

Когда двигатель работает на полную мощность, вакуум во впускном коллекторе уменьшается из-за полного открытия дроссельной заслонки. Это приводит к увеличению всасываемого воздуха, требующего больше топлива для поддержания правильного соотношения воздуха и топлива. При получении сигнала о высокой нагрузке от датчика MAP компьютер обычно делает топливную смесь немного богаче обычного, чтобы обеспечить большую мощность двигателя. В то же время компьютер слегка откладывает опережение зажигания, чтобы предотвратить детонацию, что может навредить двигателю и снизить его производительность.

Когда условия меняются, и автомобиль едет при легкой нагрузке, двигается с горки или замедляется, меньше мощности требуется от двигателя. Дроссельная заслонка либо полуоткрыта, либо закрыта, что приводит к увеличению вакуума во впускном коллекторе. Датчик MAP это регистрирует, и компьютер реагирует, сокращая обогащение топливной смеси для уменьшения расхода топлива и повышая опережение зажигания для увеличения экономии топлива.

Датчики MAP называются датчиками абсолютного давления во впускном коллекторе, а не датчиками вакуума, потому что они измеряют давление (или его отсутствие) внутри впускного коллектора. Когда двигатель не работает, давление во впускном коллекторе такое же, как и внешнее атмосферное давление. При запуске двигателя внутри коллектора создается вакуум из-за движения поршней и действия дроссельной заслонки. При полностью открытой дроссельной заслонке вакуум впуска падает практически до нуля, и давление внутри коллектора снова почти равно атмосферному давлению.

Вакуум во впускном коллекторе двигателя, в сравнении, может варьироваться от 0 до 70 миллибар или более, в зависимости от рабочих условий. Вакуум на холостом ходу всегда высокий и обычно составляет от 54 до 67 миллибар в большинстве автомобилей. Самый высокий уровень вакуума наблюдается при торможении с закрытой дроссельной заслонкой. Поршни пытаются всосать воздух, но закрытая дроссельная заслонка перекрывает подачу воздуха, создавая высокий вакуум внутри впускного коллектора. Когда дроссельная заслонка внезапно открывается, например, при резком ускорении, двигатель всасывает большой объем воздуха, и вакуум стремительно падает до нуля. Затем вакуум медленно восстанавливается при закрытии дроссельной заслонки.

Когда включается зажигание, блок управления двигателем (ЭБУ) сначала оценивает показания датчика MAP до запуска двигателя, чтобы определить атмосферное (барометрическое) давление. Таким образом, датчик MAP может использоваться также как датчик BARO. Затем ЭБУ использует эту информацию для коррекции смеси воздуха и топлива, чтобы учесть изменения давления воздуха из-за высоты или погодных условий. Некоторые автомобили имеют отдельный “барометрический” датчик для этой цели, а другие используют комбинированный датчик, который измеряет оба параметра и называется BMAP-датчиком.

На турбированных и компрессорных двигателях ситуация немного сложнее, потому что при увеличении давления во впускном коллекторе может быть даже положительное давление. Однако для датчика MAP это не имеет значения, поскольку он просто отслеживает абсолютное давление внутри впускного коллектора.

На двигателях с системой электронного впрыска топлива “скорость-плотность” расход воздуха оценивается, а не измеряется напрямую с помощью датчика расхода воздуха. Компьютер анализирует сигнал датчика MAP вместе с оборотами двигателя, положением дроссельной заслонки, температурой охлаждающей жидкости и окружающей температурой воздуха, чтобы оценить, сколько воздуха поступает в двигатель. Компьютер также может учитывать сигнал от датчика кислорода о богатой или обедненной топливной смеси и положение клапана рециркуляции отработанных газов (EGR), прежде чем вносить необходимые коррекции в воздушно-топливную смесь, чтобы сохранить баланс. Этот подход к управлению топливом не так точен, как системы, использующие встроенный или массовый датчик расхода воздуха для измерения фактического расхода воздуха, но он не такой сложный или дорогой.

Еще одним преимуществом системы электронного впрыска топлива “скорость-плотность” является ее низкая чувствительность к утечкам вакуума. Любой воздух, который попадает в двигатель за датчиком расхода воздуха, считается “не масштабируемым” воздухом и нарушает тонкий баланс, необходимый для точной воздушно-топливной смеси. В системе “скорость-плотность” датчик MAP обнаруживает даже небольшое падение вакуума, вызванное утечкой воздуха, и компьютер компенсирует это, добавляя больше топлива.

На многих двигателях с датчиком массового расхода воздуха (MAF) также используется датчик MAP в качестве резервного, если сигнал расхода воздуха потерян, а также для мониторинга работы клапана EGR. Отсутствие изменений в сигнале датчика MAP при открытии клапана EGR может указывать на проблему с системой EGR и вызвать ошибку.

Аналоговые датчики MAP

Датчик MAP состоит из двух камер, разделенных гибкой диафрагмой. Одна камера предназначена для “референсного воздуха” (она может быть герметично закрыта или подключена к внешнему атмосферному воздуху), а другая – для вакуума, который соединен с впускным коллектором двигателя через резиновый шланг или прямое соединение.

Внутри датчика MAP находится электронная схема, чувствительная к давлению, которая отслеживает движение диафрагмы и генерирует сигнал напряжения, изменяющийся пропорционально давлению. Это создает аналоговый сигнал напряжения, обычно варьирующийся от 1 до 5 вольт.

Аналоговые датчики MAP имеют трехпроводное подключение: минус, опорный сигнал 5 вольт от компьютера и выходной сигнал. Выходное напряжение обычно увеличивается при открытии дроссельной заслонки и снижении вакуума. Например, датчик MAP, показывающий 1 или 2 вольта на холостом ходу, может показывать 4,5 или 5 вольт при полностью открытой дроссельной заслонке.

Цифровые датчики MAP

Цифровые датчики давления во впускном коллекторе (MAP) также измеряют нагрузку, но выдают цифровой частотный сигнал, а не аналоговый сигнал. Этот тип датчика имеет дополнительную схему, которая создает “прямоугольный сигнал” напряжения (включение-выключение) на 5 вольт. Частота сигнала увеличивается по мере снижения вакуума.

На холостом ходу или при торможении, вакуум высок, и выходной сигнал датчика MAP может упасть до 100 Гц (герц, или циклов в секунду) или меньше. При полностью открытой дроссельной заслонке, когда во впускном коллекторе почти нет вакуума, выходной сигнал датчика может подскочить до 150 Гц или более. При отсутствии вакуума (атмосферное давление) датчик MAP должен показывать 159 Гц.

Симптомы неисправности датчика MAP

Любые помехи в работе датчика MAP, мешающие ему отслеживать давление, могут повлиять на состав топливной смеси и регулировку зажигания. Это могут быть проблемы с самим датчиком MAP, обрывы или неисправности в проводке, а также утечки вакуума во впускном коллекторе или шланге, соединяющем датчик с двигателем.

Характерные признаки неисправности, которые могут быть связаны с датчиком MAP:

Перемены в мощности двигателя.
Нестабильную работу на холостом ходу.
Богатую топливную смесь, что может привести к загрязнению свечей зажигания.
Детонацию из-за слишком раннего зажигания и обедненной топливной смеси.
Потерю мощности и/или экономии топлива из-за неправильного зажигания и слишком богатой топливной смеси.

Утечка вакуума снизит давление во впускном коллекторе и заставит датчик MAP показывать более высокую нагрузку на двигатель. Компьютер будет пытаться скорректировать смесь топлива и зажигание, что негативно скажется на экономии топлива и производительности двигателя.

Диагностика датчика MAP

Сначала убедитесь, что вакуум во впускном коллекторе находится в пределах установленных значений на холостом ходу.

Низкое значение вакуума во впускном коллекторе или избыточное давление в системе выпуска отработанных газов могут обмануть датчик MAP, заставив его указывать на повышенную нагрузку на двигатель. Это может привести к обогащению топливной смеси.

Однако ограничение воздушного потока во впускной системе (например, забитый воздушный фильтр) может вызвать повышенное значение вакуума. Это приведет к отображению низкой нагрузки двигателя от датчика MAP и, возможно, к обеднению топливной смеси.

Хороший датчик MAP должен показывать барометрическое давление воздуха при включении зажигания до запуска двигателя. Это значение можно считать с помощью диагностического сканера и сравнить с фактическим значением барометрического давления, чтобы убедиться, что они совпадают.

Проверьте вакуумный шланг датчика на изгибы или утечки. Затем используйте ручной вакуумный насос, чтобы проверить сам датчик на наличие утечек. Датчик должен удерживать вакуум. Любая утечка требует замены датчика или шлангов.

Полная неисправность датчика MAP, потеря сигнала датчика из-за проблем с проводкой, сигнал, который выходит за нормальный диапазон напряжения или частоты, обычно вызовет код неисправности (DTC) и включит индикатор Check Engine.

На автомобилях, которые предоставляют поток данных через диагностический разъем и позволяют диагностическому прибору отображать значения датчиков, напряжение выхода датчика MAP можно прочитать и сравнить с техническими характеристиками. В основном, должно отображаться быстрое и резкое изменение сигнала датчика MAP, когда дроссель на работающем на холостом ходу двигателе открывается и закрывается. Отсутствие изменений может указывать на неисправность датчика или проводки.

Если датчик показывает низкое значение или совсем не показывает смену сигнала, проверьте наличие правильного опорного напряжения на датчике. Оно должно быть очень близко к 5 вольтам. Также проверьте массу. Если опорное напряжение низкое, проверьте проводку и разъем на наличие повреждений или коррозии.

Также, нужно проверить параметр “расчетное значение нагрузки”, которое можно использовать для определения работоспособности датчика MAP. Значение нагрузки рассчитывается на основе данных от датчика MAP, датчика положения дроссельной заслонки (TPS), датчика расхода воздуха и оборотов двигателя. Значение должно быть низким на холостых оборотах и высоким при увеличении нагрузки на двигатель. Отсутствие изменений в значении или его повышенное значение на холостых оборотах может указывать на проблему с датчиком MAP, датчиком TPS или датчиком расхода воздуха.

Датчик MAP также можно протестировать, подав вакуум на вакуумный вход с помощью ручного вакуумного насоса. При подаче 5 вольт на опорный провод напряжение выходного сигнала аналогового датчика MAP должно снизиться, а на цифровом датчике MAP частота сигнала должна увеличиться.

Напряжение аналогового датчика MAP также можно измерить непосредственно с помощью вольтметра или осциллографа. Частотный сигнал цифрового датчика MAP можно измерить с помощью цифрового вольтметра с функцией частоты или осциллографа. Клеммы подключаются к сигнальному проводу и массе.

Еще один способ проверки цифровой цепи датчика MAP – это подать на вход “имитированный” сигнал датчика MAP с помощью тестера, который может генерировать регулируемый частотный сигнал. Изменение частоты имитированного сигнала должно обмануть компьютер и привести к изменению топливной смеси (обратите внимание на изменение ширины импульса форсунки).

Отсутствие изменений может указывать на возможную проблему с компьютером.